ÔN THI TUYỂN SINH THPT MÔN VẬT LÝ

Ngày: 03.10.2011 Bài 1: ĐỊNH LUẬT ÔM A. Mục tiêu: Ôn tập lại cho học sinh các kiến thức về định luật Ôm tổng quát, định luật Ôm áp dụng cho các loại đoạn mach: nối tiếp, song song, hỗn hợp; đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế. Rèn luyện kỹ năng giải các bài tập về đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và đoạn mạch hỗn hợp. Rèn kỹ năng tính toán. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. 2. Định luật Ôm: Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. Hệ thức của định luật: I = UR Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đơn vị đo là Ampe (A). U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây đơn vị đo là Vôn (V). R là điện trở của dây Đơn vị đo là Ôm () 3. Đoạn mạch nối tiếp: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: Được biểu diễn như hình vẽ: Hình 1.1 Trong đó: R 1 ; R 2 là các điện trở. UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I1, I2 lần lượt là cường độ dòng điện qua điện trở R1 ,R 2 . Khi đó: Cường độ dòng điện trong đoạn mạch có giá trị như nhau tại mọi điểm: IAB = I1 = I 2 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hiệu điện thế giữ hai đầu mỗi điện trở thành phần: UAB = U1 + U2 Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở thành phần: RAB = R1 + R2 + Đối với mạch điện gồm 3 điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3 4. Đoạn mạch song song: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: Được biểu diễn như hình vẽ: Hình 1.2 Điện trở R1 mắc song song với điện trở R2; UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I 1 , I 2 là cường độ dòng điện chạy qua các điện trở R 1, R 2 Thì: Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các đoạn mạch rẽ: I = I1 + I 2 Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch mắc song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch thành phần: U = U1 = U2 Nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song bằng tổng nghịch đảo các điện trở thành phần: => Rtd = + Trong đoạn mạch điện gồm 3 điện trở mắc song song: I = I1 + I2 + I3 U = U1 = U2 = U3 5. Chú ý: Từ công thức định luật Ôm I = UR suy ra R = UI hoặc U = I.R theo toán học tuy nhiên không được khẳng định R phụ thuộc vào U, I hoặc U phụ thuộc vào I và R. Ngoài đơn vị đo điện trở là Ôm còn có đơn vị bội là KilôÔm (k) và MêgaÔm (M): 1 k = 1000; 1 M = 1000k = 1000000 = 106  II. Bài tập vân dụng: Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ (Hình 1.3): Điện trở R1 = 10; hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là UMN = 12V. a) Tính cường độ dòng điện I1¬ chạy qua R1. b) Giữ nguyên UMN = 12V, thay điện trở R1 bằng điện trở R2, khi đó Ampe kế chỉ giá trị . Tính điện trở R2 Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho UMN = 12V; R1 = 10; Tính: a) I1 =? b) R2 =? Lời giải: a) Vì điện trở của ampe kếvôn cùng nhỏ nên hiệu điện thế UMN chính là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1. Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là: I1= (A). b) Từ công thức của định luật Ôm: => (). (Cách khác: theo định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua một điện trở sẽ tỉ lệ nghịch với độ lớn của điện trở đó. Khi thay thế điện trở R1 bằng điện trở R2 thì cường độ dòng điện I2 chạy qua điện trở R2 giảm đi một nửa, chứng tỏ R2 lớn gấp 2 lần R1, ta có: R2 = 2R1=2.10 = 20 .). Bài 2: Vẽ sơ đồ dùng để đo điện trở của một dây dẫn bằng vôn kế và Ampe kế lý tưởng. 1) Đánh dấu chốt dương và chốt âm của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ. 2) Vôn kế có giới hạn đo 10V và 50 vạch chia. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và 30 vạch chia. Khi tiến hành thí nghiệm người ta thu được bảng kết quả sau: Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Vạch chia của vôn kế 30 35 38 40 45 Vạch chia của ampe kế 12 14 15 16 18 a) Điền vào bảng dưới đây giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn qua các lần đo. Lần đo lần 1 Lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Hiệu điện thế (V) Cường độ dòng điện (A) Điện trở của dây dẫn ( ) b) Tính giá trị trung bình của điện trở cần đo. Hướng dẫn: Lời giải: 1) Theo nguyên tắc mắc ampe kế và vôn kế thì cực dương của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực dương của nguồn điện và cực âm của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực âm của nguồn điện.Vì vậy mạch điện được mắc theo sơ đồ hình 1.5. 2) a. Xác định giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn: Tính giá trị của mỗi vạch chia tương ứng với giá trị đo của vôn kế và ampe kế. Vôn kế có giới hạn đo 10V và được chia thành 50 vạch, vì vậy mỗi vạch chia của vôn kế tương ứng với số đo vôn là: 10V50vạch = 0,2V. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và được chia thành 30 vạch, vì vậy mỗi vạch chia tương ứng với số đo ampe là: 0,3A30 vạch = 0,01A. Tính giá trị của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tương ứng số vạch đọc được trên đồng hồ trong các lần đo: U = số vạch trên vôn kế x 0,2V; I = số vạch trên ampe kế x 0,01A. Tính giá trị của điện trở trong mỗi lần đo bằng công thức của định luật Ôm: Ta có bảng giá trị: Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Hiệu điện thế (V) 6 7 7,6 8 9 Cường độ dòng điện (A) 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 Điện trở của dây dẫn ( ) 50 50 50,7 50 50 b. Giá trị trung bình cộng của điện trở R: (). Bài 3: Ba bóng đèn giống nhau có hiệu điện thế định mức 12V. Mắc chúng nối tiếp với nhau thành một đoạn mạch và đặt một hiệu điện thế thế 24V vào hai đầu đoạn mạch. a. Tìm hiệu điện thế trên hai đầu mỗi bóng đèn. b. Các đèn sáng thế nào? Tại sao? Tóm tắt bài toán. Cho: Uđ = 12V; U = 24V Tìm: U1 = ?; U 2 = ?; U3 = ?. Lời giải: a. Vì ba đèn có hiệu điện thế định mức như nhau nên điện trở của chúng bằng nhau R1 = R2 = R3 = R Điện trở tương đương của đoạn mạch 3 đèn mắc nối tiếp là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3R Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch được tính theo định luật Ôm: I = Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 1 là: U1 = I.R1 = = 8(V) Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 2 là: U2 = I.R2 = = 8(V) Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 3 là: U3 = I.R3 = = 8(V) Vậy hiệu điện thế trên hai đầu các bóng đèn có giá trị như nhau và bằng hiệu điện thế trên hai đầu đoạn mạch: U = U1 = U2 = U3 = 8V. b. Cả ba bóng đèn sáng yếu hơn bình thường vì hiệu điện thế đặt vào các bóng đèn nhỏ hơn hiệu điện thế định mức trên mỗi bóng đèn. Cách giải khác: Vì 3 điện trở giống nhau mắc nối tiếp nên hiệu điện thế trên 2 đầu mỗi đèn có giá trị như nhau. Ta có: U1 = U2 = U3 = 8V. Bài 4: Cho 2 điện trở R1 = 30:R2 = 20 được mắc song song với nhau như sơ đồ hình 1.8. Hãy xác định : a) Điện trở tương đương R12 của đoạn mạch AB. b) Nếu mắc thêm vào điện trở R2 = 12 vào đoạn mạch như hình 1.9 thì điện trở tương đương R123 của đoạn mạch AC là bao nhiêu? Hướng dẫn: Tóm tắt đầu bài: Cho biết: R1 = 30: R2 = 20, R3 = 12 Tính: a. R1 R2 => R12 = ? b. R1 R2 R3 => R123 = ? Lời giải: a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là : R12 = (). b. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC là : 1R123 = = >R123 = 6 ÔM (Cách khác: Vì R12R3 và R12 = R3 = 12 nên R123 = = 6 Ngày: 03.10.2011 Bài 2: ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN – BIẾN TRỞ A. Mục tiêu: Củng cố ôn tập lại các kiến thức về sự phụ thuộc của điện trở vào chiều dài dây, tiết diện dây và vật liệu làm dây. Hiểu được cấu tạo, hoạt động, nguyên tắc chế tạo biến trở và sử dụng biến trở để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch. Rèn luyện kỹ năng giải bài tập về điện trở biến trở: Tính các thành phần trong công thức điện trở; sử dụng biến trở trong mạch; các bài tập về định luật Ôm trong đó có sử dụng biến trở… Rèn kỹ năng tính toán. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Điện trở: Điện trở của dây dẫn điện có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn đó: . Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc có cùng chiều dài và được làm từ cùng một loại vật liệu thì tỷ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn đó: Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn. Các vật liệu khác nhau thì có điện trở suất khác nhau. Điện trở suất: Kí hiệu: , đọc là rô; đơn vị: .m Công thức điện trở Trong đó: 2. Biến trở. Là một dây dẫn hợp kim có điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xúc, một trong hai điểm đó có thể di chuyển được trên dây. Hoạt động: khi dịch chuyển điểm tiếp xúc trên dây, tức là chiều dài đoạn dây thay đổi thì điện trở của mạch thay đổi. Biến trở sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch. II. Bài tập vận dụng: Bài 1: Hai dây dẫn bằng đồng, có cùng tiết diện, dây thứ nhất có điện trở là 2 và có chiều dài 10m, dây thứ hai có chiều dài 30m. Tìm điện trở của dây thứ hai? Hướng dẫn Tóm tắt bài toán. Cho biết: R1 = 2, l1 = 10m, l2 = 30m, 1 = 2, S1= S2 Tính: R2 = ? Sử dụng công thức: Đối với hai dây dẫn đồng chất, tiết diện đều: Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất tiết diện đều nên: =>R2 = = = 6 Bài 2: Khi đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một biến trở dây quấn dòng điện chạy qua biến trở có cường độ 1,5A. Hỏi chiều dài dây dẫn dùng để quấn biến trở này là bao nhiêu? Biết rằng loại dây dẫn này cứ chiều dài 6m thì có điện trở là 2. Hướng dẫn Tóm tắt bài toán. Cho biết: U = 12V; I = 1,5A.. Tính: = ? biết: R’ = 2, ’ = 6m Lời giải: Tính điện trở của cuộn dây: Từ công thức định luật Ôm: I = => R = = = 8(). Vì dây đồng chất cùng tiết diện nên điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài của dây dẫn: => = = = 24(m). Vậy chiều dài của cuộn dây dùng để quấn biến trở là 24m. Bài 3: Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 10mm2, dây thứ hai có tiết diện 30 mm2. Hãy so sánh điện trở của hai dây dẫn này. + Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho biết: S1 = 10mm2 ; S2 = 30mm2; l1 = l2. Cần tìm: Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất cùng chiều dài: = ; l1 = l2; S1 S2. Cho nên, điện trở của hai dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện của chúng: => =3. hay R1 = 3R2 Vậy điện trở của dây dẫn thứ nhất gấp ba lần điện trở của dây dẫn thứ 2. Bài 4: Hai dây nhôm có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện 2,5mm2 và có điện trở R1= 330. Hỏi dây thứ hai có tiết diện 12,5mm2 thì có điện trở R2 là bao nhiêu? Tóm tắt bài toán. Cho biết: S1 = 2,5mm2; S2 = 12,5mm2; l1 = l2; R1= 330. Cần tìm: R2 =? Công thức cần sử dụng: Lời giải: Điện trở của dây dẫn thứ hai là: Bài 5: Một dây tóc bóng đèn làm bằng vonfram ở nhiệt độ trong phòng có điện trở 50, có tiết diện tròn đường kính 0,02mm. Hãy tính chiều dài của sợi dây tóc bóng đèn, biết điện trở suất của Vonfram  = 5,5.108 .m. + Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho biết: R = 50; d = 0,02mm = 0,02.103 m;  = 5,5.108 .m Tính: l = ? Lời giải: Tiết diện của dây dẫn vonfram là: S = = = = 3,14.1010 m2. Từ công thức tính điện trở của dây dẫn: suy ra: = 28,545.102m = 28,545 cm Vậy chiều dài của sợi vonfram làm dây tóc bóng đèn là 28,545cm. Bài 6: Một dây dẫn bằng nikêlin có tiết diện tròn, điện trở suất  = 0,4.106 .m.Đặt một hiệu điện thế 220V vào hai đầu dây dẫn ta đo được cường độ dòng điện bằng 2A chạy qua. Tính điện trở của dây và tiết diện của dây dẫn biết rằng dây dẫn có chiều dài 5,5m. + Hướng dẫn: Tóm tắt bài toán. Cho biết:  = 0,4.106 .m; U = 220V; I = 2A; l= 5,5m Tính: R = ?; S = ? Lời giải: Áp dụng định luật Ôm ta có: R = ; Từ công thức tính điện trở của dây dẫn: suy ra: . Vậy điện trở của dây dẫn nikêlin bằng 110 và có tiết diện 2.108m2. Bài 7: Vỏ của một biến trở có ghi 47 0,5A. a) Con số 47 0,5A cho biết điều gì? b) Biến trở này chịu được hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu? Hướng dẫn: + Số 47 ghi trên biến trở cho biết giá trị điện trở lớn nhất của biến trở: Rmax= 47 + Số 0,5A ghi trên biến trở cho biết giá trị lớn nhất của cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A. Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu biến trở: Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V). Bài 8: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0.5A. Để sử dụng được nguồn điện có hiệu điện thế là 20V thì phải mắc đèn với biến trở con chạy có tiết diện dây làm biến trở là 0.55mm2 , chiều dài dây 240m. a. Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn có thể sáng bình thường. b. Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của phần biến trở tham gia vào mạch điện có điện trở là bao nhiêu? c. Dây làm biến trở bằng chất gì biết khi đèn sáng bình thường chỉ có 23 biến trở tham gia vào mạch điện. Bài 9: Cho hai bóng đèn trên có ghi: 6V 1A và 6V 0.5A. a. Khi mắc hai đèn đó nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? b. Muốn đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm biến trở con chạy. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó. Bài 10: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết U AB = 16.5V. Hỏi giá trị cực đại của biến trở là bao nhiêu? Biết khi đèn sáng bình thường hiệu điện thế và điện trở của đèn là 6V và 12, cường độ dòng điện qua R 2 là 0.2A. Ngày: 15.11.2011 Bài: 3 CÔNG SUẤT ĐIỆN – ĐIỆN NĂNG – CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN A. Mục tiêu: 1. Củng cố và hệ thống lại kiến thức cơ bản về công suất điện điện năng, công của dòng điện 2. Rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức về công suất và công của dòng điện để làm bài tập. 3. Học sinh có thái độ yêu thích môn học. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Số oát ghi trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó (công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường) Công thức tính công suất điện: P = U.I = I2 .R = 2. Năng lượng của dòng điện gọi là điện năng Công của dòng điện sản ra trên một đoạn mạch (hay một dụng cụ) là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Công thức: A = P . t = U.I.t Dụng cụ đo điện năng trong thực tế: Công tơ điện. Một số chỉ trên công tơ điện là 1kW.h 1kWh = 3,6. 106J. II. Bài tập vận dụng: Bài 1: Một bóng đèn có ghi 12V – 6W. a. Nêu ý nghĩa của các con số ghi trên bóng đèn. b. Tính cường độ dòng điện định mức và điện trở của đèn. Tóm tắt: Đ: (12V 6W) a) Ý nghĩa số 12V 6W a) I đm = ? R = ? Giải a) 12V là hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bìnhm thường. Khi đó đèn tiêu thụ công suất là 6W. b) Cường độ dòng điện định mức của đèn là Từ công thức: P = U.I  I = Điện trở của đèn là: Từ công thức: P = Đáp số: I = 0,5A ; R = 24 . Bài 2: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W, trên một đèn ghi 110V – 100W. a. Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch điện có hiệu điện thế 220V thì đèn và bàn là có hoạt động bình thường không? Tại sao? b. Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường ta phải mắc thêm một biến trở. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị điện trở của biến trở khi đó. Giải a. Nếu mắc đèn và bàn là nối tiếp và mắc vào mạch điện có HĐT 220V thì đèn và bàn là hoạt động không bình thường, đèn sẽ hỏng còn bàn là sẽ ngừng hoạt động vì mạch hở. Bởi vì: Khi đó R m = R đ + R bl = 1102 100 + 1102 550 = 143 (). I đ = I bl = U mR m = 220143  1,528A. Mà cường độ dòng điện định mức của đèn và bàn là lần lượt là: I đmđ = 100110  0,91 (A); I đmbl = 550110 = 5 (A). Vậy: I đ > I đmđ nên đèn sẽ hỏng; I bl < I đmbl mặc dù bàn là không hỏng nhưng do đèn hỏng nên làm cho mạch hở, dòng điện không qua đèn nên bàn là ngừng hoạt động. b. Sơ đồ mạch điện như hình sau: Giá trị của biến trở: R = U RI R = U đmđI đmblI đmdd  R = 11050,91  27 () Bài 3: Một gia đình dùng điện dùng 3 bóng đèn loại 220V 30W, 1 bóng đèn loại 220V 100W, 1 nồi cơm điện loại 220V 1kW, 1 ấm điện loại 220V 1kW, một TV loại 220V 60W, 1 bàn là loại 220V 1000W. Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả trong một tháng (30 ngày), biết mỗi ngày thời gian dùng điện của: đèn là 4h, nồi cơm điện là 1h, ấm điện là 30 phút, TV là 6h, bàn là là 1h. Mạng điện gia đình đó sử dụng có HĐT là 220V, giá tiền 1kW.h là 600đ nếu số điện dùng không quá 100kW.h và 1000đ nếu số điện dùng trên 100kW.h và không quá 150kW.h. Giải Điện năng tiêu thụ của gia đình đó trong một tháng là: A 1ngày = A đ + A ấm + A nc + A tv + A bl = = P đ1. t đ1 + P đ2 . t đ2 + P nc . t nc + P ấm . t ấm + P TV .t TV + P bl . t bl = = 3 . 0,03 . 4 + 0,1 . 4 + 1 . 1 + 1 . 0,5 + 0,06 . 6 + 1 . 1 = 3,62(kW.h). A 1tháng = 30 . A 1ngày = 30 . 3,62 = 108,6(kW.h). Vậy số tiền điện phải trả là: T = 100 . 600 + 8,6 . 1000 = 68600đ . Bài 3: Trên một bóng đèn có ghi: 220V 100W. a. Tính điện trở của đèn. b. Khi sử dụng mạch điện có hiệu điện thế 200V thì độ sáng của đèn như thế nào? Tính công suất của đèn khi đó. c. Tnhs điện năng mà đèn sử dụng trong 10h. (Trong trường hợp ở câu b.). Giải a. Điện trở của đèn: R = U2 đmP đm = 2202 100 = 484 (). b. Công suất của đèn khi dùng với HĐT 200V: P = U2 R = 2002 484  82,6(W). c. Điện năng mà đèn tiêu thụ trong 10h là: A = P . t = 82,6 . 36000 = 2973600 (J). Bài 4: Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây kim loại. Cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A. a. Tính cường độ dòng điện trong mạch chính. b. Tính điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch. c. Tính công suất điện của mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h. d. Để có công suất của cả đoạn mạch là 800W người ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ hai rồi mắc song song với đoạn dây thứ nhất vào hiệu điện thế nói trên. Hãy tính điện trở của đoạn dây bị cắt đó. Giải a. Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = 4 + 2 = 6 (A). b. Điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch là: R 1 = 1204 = 3(); R 2 = 1202 = 60 (); R = 30.6030+60 = 20 (). c. Công suất điện của cả mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h: P = 120.6 = 720W. A = 720.5.3600 = 12960000(J) = 12960(kJ). d. Điện trở của đoạn dây bị cắt: I S = P SU = 800120 = 406 (A).  R S = UI S = 120.640 = 18 (). Mà R S = 30.R 2s30+R 2s  18(30 + R 2S) = 30. R 2S  R 2s = 45 (). Vậy R cắt = R 2 R 2S = 60 45 = 15 (). Ngày: 22.12.2011 Bài 4: ĐỊNH LUẬT JUN LENXƠ A. Mục tiêu: Ôn tập, củng cố lại các kiến thức về định luật Jun Lenxơ. Rèn luyện kỹ năng vận dụng định luật Jun Lenxơ để giải các bài toán vật lý lien quan, nhất là các bài toán giải thích hiện tượng và bài toán nấu nước. B. Nội dung: I. Một số kiến thức lý thuyết: 1. Định luật: Định luật: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng diện chạy qua dây dẫn. Công thức của định luật: Q = I2 Rt Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn Đơn vị do là Ampe (A); R là điện trở của dây dẫn Đơn vị đo là Ôm (); t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn Đơn vị đo là giây (s); Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t Đơn vị đo l

Ngày: 03.10.2011 Bài 1:

ĐỊNH LUẬT ÔM

A Mục tiêu:

- Ôn tập lại cho học sinh các kiến thức về định luật Ôm tổng quát, định luật Ôm

áp dụng cho các loại đoạn mach: nối tiếp, song song, hỗn hợp; đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế

- Rèn luyện kỹ năng giải các bài tập về đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch song song và đoạn mạch hỗn hợp

- Rèn kỹ năng tính toán

B Nội dung:

I Một số kiến thức lý thuyết:

1 Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế:

- Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó

- Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ

2 Định luật Ôm:

- Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu

điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây

- Hệ thức của định luật:

I = Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - đơn vị đo là Ampe (A)

U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây - đơn vị đo là Vôn (V)

R là điện trở của dây - Đơn vị đo là Ôm (Ω)

3 Đoạn mạch nối tiếp:

Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp: Được biểu diễn như hình vẽ: Hình 1.1

Trong đó: R ; R là các điện trở

UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch,

U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1;

U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2;

I1, I2 lần lượt là cường độ dòng điện qua điện

4 Đoạn mạch song song:

Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: Được biểu diễn như hình vẽ: Hình 1.2

Điện trở R1 mắc song song với điện trở R2;

UAB là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, U1 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1; U2 là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2; I , I là cường độ dòng điện chạy qua các điện trở R, R

2 1

R R

R R +

+ Trong đoạn mạch điện gồm 3 điện trở mắc song song:

Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ (Hình 1.3):

Điện trở R1 = 10Ω; hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là

UMN = 12V

a) Tính cường độ dòng điện I1 chạy qua R1

b) Giữ nguyên UMN = 12V, thay điện trở R1 bằng điện trở R2, khi đó Ampe kế chỉ giá trị

U

R

I

I

A

B

U

Hình 1.2

I

(Cách khác: theo định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua một điện trở sẽ tỉ

lệ nghịch với độ lớn của điện trở đó Khi thay thế điện trở R1 bằng điện trở R2 thì cường độ dòng điện I2 chạy qua điện trở R2 giảm đi một nửa, chứng tỏ R2 lớn gấp 2 lần

R1, ta có: R2 = 2R1=2.10 = 20 Ω.)

Bài 2:

Vẽ sơ đồ dùng để đo điện trở của một dây dẫn bằng vôn kế và Ampe kế lý tưởng.1) Đánh dấu chốt dương và chốt âm của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ

2) Vôn kế có giới hạn đo 10V và 50 vạch chia Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và

30 vạch chia Khi tiến hành thí nghiệm người ta thu được bảng kết quả sau:

Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5

Vạch chia của ampe kế 12 14 15 16 18a) Điền vào bảng dưới đây giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn qua các lần đo

1

Lần 2

lần 3 lần 4 lần 5

Hiệu điện thế (V)Cường độ dòng điện (A) Điện trở của dây dẫn (Ω) b) Tính giá trị trung bình của điện trở cần đo

Hướng dẫn:

Lời giải:

1) Theo nguyên tắc mắc ampe kế và vôn kế thì cực

dương của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực dương

của nguồn điện và cực âm của vôn kế, ampe kế luôn được

mắc với cực âm của nguồn điện.Vì vậy mạch điện được mắc

theo sơ đồ hình 1.5

2)

a Xác định giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn:

- Tính giá trị của mỗi vạch chia tương ứng với giá trị đo của vôn kế và ampe kế.Vôn kế có giới hạn đo 10V và được chia thành 50 vạch, vì vậy mỗi vạch chia của vôn kế tương ứng với số đo vôn là: 10V/50vạch = 0,2V

Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và được chia thành 30 vạch, vì vậy mỗi vạch chia tương ứng với số đo ampe là: 0,3A/30 vạch = 0,01A

- Tính giá trị của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tương ứng số vạch đọc được trên đồng hồ trong các lần đo:

U = số vạch trên vôn kế x 0,2V; I = số vạch trên ampe kế x 0,01A

- Tính giá trị của điện trở trong mỗi lần đo bằng công thức của định luật Ôm:

Cường độ dòng điện (A) 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18

Điện trở của dây dẫn (Ω) 50 50 50,7 50 50

b Giá trị trung bình cộng của điện trở R:

-50,14 5

50 50 50,7 50 50 5

R R R R R

R = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = + + + + = (Ω)

Bài 3:

Ba bóng đèn giống nhau có hiệu điện thế định mức 12V Mắc chúng nối tiếp với

nhau thành một đoạn mạch và đặt một hiệu điện thế thế 24V vào hai đầu đoạn mạch

a Tìm hiệu điện thế trên hai đầu mỗi bóng đèn

b Các đèn sáng thế nào? Tại sao?

- Tóm tắt bài toán.

Cho: Uđ = 12V; U = 24VTìm: U1 = ?; U 2 = ?; U3 = ?

- Lời giải:

a Vì ba đèn có hiệu điện thế định mức

như nhau nên điện trở của chúng bằng nhau

R1 = R2 = R3 = RĐiện trở tương đương của đoạn mạch 3 đèn mắc nối tiếp là:

U

8V

Bài 4:

Cho 2 điện trở R1 = 30Ω:R2 = 20Ω được mắc song

song với nhau như sơ đồ hình 1.8 Hãy xác định :

a) Điện trở tương đương R12 của đoạn mạch

AB

b) Nếu mắc thêm vào điện trở R2 = 12Ω vào

đoạn mạch như hình 1.9 thì điện trở tương đương R123 của đoạn mạch AC là bao nhiêu?

Đ

a Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là :

= + +

= +

- Rèn luyện kỹ năng giải bài tập về điện trở - biến trở: Tính các thành phần trong công thức điện trở; sử dụng biến trở trong mạch; các bài tập về định luật Ôm trong đó

1

l

l R

R

= .

- Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc có cùng chiều dài và được làm từ cùng

một loại vật liệu thì tỷ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn đó:

1

2 2

1

S

S R

R =

- Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn Các vật liệu

khác nhau thì có điện trở suất khác nhau

- Điện trở suất: Kí hiệu: ρ, đọc là rô; đơn vị: Ω.m

- Công thức điện trở

S

l ρ.

R = Trong đó:

2 Biến trở.

- Là một dây dẫn hợp kim có điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xúc, một trong hai điểm đó có thể di chuyển được trên dây Hoạt động: khi dịch chuyển điểm tiếp xúc trên dây, tức là chiều dài đoạn dây thay đổi thì điện trở của mạch thay đổi

- Biến trở sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch

1

l

l R

R =

- Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất tiết diện đều nên:

2

1 2

1

l

l R

R

= =>R2 =

1

2 1

l

.l R

=

10

30 2

= 6Ω

Bài 2: Khi đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một biến trở dây quấn dòng điện

chạy qua biến trở có cường độ 1,5A Hỏi chiều dài dây dẫn dùng để quấn biến trở này

là bao nhiêu? Biết rằng loại dây dẫn này cứ chiều dài 6m thì có điện trở là 2Ω

Hướng dẫn

R: điện trở của dây dẫn; đơn vị: Ω

ρ: điện trở suất; đơn vị: Ω.ml: chiều dài dây dẫn; đơn vị: mS: tiết diện dây dẫn; đơn vị: m2

- Tóm tắt bài toán

Cho biết: U = 12V; I = 1,5A

Tính: l = ? biết: R’ = 2Ω, l’ = 6m

- Lời giải: Tính điện trở của cuộn dây:

Từ công thức định luật Ôm: I =

= 24(m)

Vậy chiều dài của cuộn dây dùng để quấn biến trở là 24m

Bài 3: Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 10mm2, dây thứ hai có tiết diện 30 mm2 Hãy so sánh điện trở của hai dây dẫn này

- Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất cùng chiều dài: ρ 1= ρ 2; l1 = l2; S1 ≠S2 Cho nên,

điện trở của hai dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện của chúng: 1 2

Vậy điện trở của dây dẫn thứ nhất gấp ba lần điện trở của dây dẫn thứ 2

Bài 4: Hai dây nhôm có cùng chiều dài Dây thứ nhất có tiết diện 2,5mm2 và có điện trở R1= 330Ω Hỏi dây thứ hai có tiết diện 12,5mm2 thì có điện trở R2 là bao nhiêu?

1

S

S R

R

2

1 1 2

S R

Bài 5: Một dây tóc bóng đèn làm bằng vonfram ở nhiệt độ trong phòng có điện trở

50Ω, có tiết diện tròn đường kính 0,02mm Hãy tính chiều dài của sợi dây tóc bóng đèn, biết điện trở suất của Vonfram ρ = 5,5.10-8Ω.m

Vậy chiều dài của sợi vonfram làm dây tóc bóng đèn là 28,545cm.

Bài 6: Một dây dẫn bằng nikêlin có tiết diện tròn, điện trở suất ρ = 0,4.10-6 Ω.m.Đặt một hiệu điện thế 220V vào hai đầu dây dẫn ta đo được cường độ dòng điện bằng 2A chạy qua Tính điện trở của dây và tiết diện của dây dẫn biết rằng dây dẫn có chiều dài 5,5m

U

;

Từ công thức tính điện trở của dây dẫn:

l R

S

ρ

= suy ra: S l 5,5.0,4.10 6 2 10 8 m 2

110 R

Vậy điện trở của dây dẫn nikêlin bằng 110Ω và có tiết diện 2.10-8m2

Bài 7: Vỏ của một biến trở có ghi 47Ω - 0,5A

a) Con số 47Ω - 0,5A cho biết điều gì?

b) Biến trở này chịu được hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

+ Số 47Ω ghi trên biến trở cho biết giá trị điện trở lớn nhất của biến trở: Rmax= 47Ω+ Số 0,5A ghi trên biến trở cho biết giá trị lớn nhất của cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A

Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu biến trở:

Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V)

Bài 8: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức

là 0.5A Để sử dụng được nguồn điện có hiệu điện thế là 20V thì phải mắc đèn với biến trở con chạy có tiết diện dây làm biến trở là 0.55mm, chiều dài dây 240m

a Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn có thể sáng bình thường

b Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của phần biến trở tham gia vào mạch điện

có điện trở là bao nhiêu?

c Dây làm biến trở bằng chất gì biết khi đèn sáng bình thường chỉ có biến trở tham gia vào mạch điện

Bài 9: Cho hai bóng đèn trên có ghi: 6V - 1A và 6V - 0.5A

a Khi mắc hai đèn đó nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao?

b Muốn đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm biến trở con chạy Hãy vẽ sơ

đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó.Bài 10: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:

Biết U = 16.5V Hỏi giá trị cực đại của

biến trở là bao nhiêu? Biết khi đèn sáng bình

thường hiệu điện thế và điện trở của đèn là

6V và 12Ω, cường độ dòng điện qua R là 0.2A

A

2 Năng lượng của dòng điện gọi là điện năng

- Công của dòng điện sản ra trên một đoạn mạch (hay một dụng cụ) là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác

- Công thức: A = P t = U.I.t

- Dụng cụ đo điện năng trong thực tế: Công tơ điện

- Một số chỉ trên công tơ điện là 1kW.h

1kWh = 3,6 106J

II Bài tập vận dụng:

Bài 1: Một bóng đèn có ghi 12V – 6W.

a Nêu ý nghĩa của các con số ghi trên bóng đèn

b Tính cường độ dòng điện định mức và điện trở của đèn

Khi đó đèn tiêu thụ công suất là 6W

b) Cường độ dòng điện định mức của đèn là

Từ công thức: P = U.I ⇒ I = 0 , 5 ( )

12

6

A U

P

U R R U

Đáp số: I = 0,5A ; R = 24 Ω

Bài 2: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W, trên một đèn ghi 110V – 100W.

a Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch điện có hiệu điện thế 220V thì đèn và bàn là có hoạt động bình thường không? Tại sao?

b Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường ta phải mắc thêm một biến trở Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị điện trở của biến trở khi đó

Giải

a Nếu mắc đèn và bàn là nối tiếp và mắc vào mạch điện có HĐT 220V thì đèn và bàn là hoạt động không bình thường, đèn sẽ hỏng còn bàn là sẽ ngừng hoạt động vì mạch hở

b Sơ đồ mạch điện như hình sau:

Giá trị của biến trở:

R = =

⇒ R = ≈ 27 (Ω)

Bài 3: Một gia đình dùng điện dùng 3 bóng đèn loại 220V - 30W, 1 bóng đèn loại

220V - 100W, 1 nồi cơm điện loại 220V - 1kW, 1 ấm điện loại 220V - 1kW, một TV loại 220V - 60W, 1 bàn là loại 220V - 1000W Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả trong một tháng (30 ngày), biết mỗi ngày thời gian dùng điện của: đèn là 4h, nồi cơm điện là 1h, ấm điện là 30 phút, TV là 6h, bàn là là 1h Mạng điện gia đình đó sử dụng

có HĐT là 220V, giá tiền 1kW.h là 600đ nếu số điện dùng không quá 100kW.h và 1000đ nếu số điện dùng trên 100kW.h và không quá 150kW.h

Bài 4: Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây

kim loại Cường độ dòng điện qua dây thứ nhất là 4A, qua dây thứ hai là 2A

a Tính cường độ dòng điện trong mạch chính

b Tính điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch

c Tính công suất điện của mạch và điện năng tiêu thụ trong 5h

d Để có công suất của cả đoạn mạch là 800W người ta phải cắt bớt một đoạn của đoạn dây thứ hai rồi mắc song song với đoạn dây thứ nhất vào hiệu điện thế nói trên Hãy tính điện trở của đoạn dây bị cắt đó

Giải

a Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = 4 + 2 = 6 (A)

ĐX

b Điện trở của mỗi dây và điện trở tương đương của mạch là:

- Ôn tập, củng cố lại các kiến thức về định luật Jun - Lenxơ

- Rèn luyện kỹ năng vận dụng định luật Jun - Lenxơ để giải các bài toán vật lý lien quan, nhất là các bài toán giải thích hiện tượng và bài toán nấu nước

B Nội dung:

I Một số kiến thức lý thuyết:

1 Định luật:

- Định luật: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng diện chạy qua dây dẫn.

- Công thức của định luật: Q = IRt

Trong đó: - I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - Đơn vị do là Ampe (A);

- R là điện trở của dây dẫn - Đơn vị đo là Ôm (Ω);

- t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn - Đơn vị đo là giây (s);

- Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t -Đơn vị đo là Jun (J)

2 Mối quan hệ giữa đơn vị Jun(J) và đơn vị calo(cal):

1Jun = 0.24calo;

1calo = 4.18Jun

II Bài tập vận dụng:

Bài 1: Một bếp điện hoạt động ở hiệu điện thế 220V.

a Tính thời gian tỏa ra ở dây dẫn của bếp trong thời gian 25 phút theo đơn vị Jun

và đơn vị calo Biết điện trở của nó là 50Ω

b Nếu dùng nhiệt lượng đó để dun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20C Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/m

Bài 2: Người ta đun sôi 5 lít nước trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g

mất 40 phút Tính hiệu suất của ấm, biết trên ấm có ghi 220V - 1000W, hiệu điện thế của nguồn là 220V

Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K

Bài 3: Có hai điện trở: R = 20Ω và R = 60Ω Tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở

và cả hai điện trở trong thời gian 1 giờ khi:

a R mắc nối tiếp với R vào nguồn điện có hiệu điện thế 220V

b R mắc song song với R và mắc vào nguồn điện có hiệu điện thế là 220V

c Có nhận xét gì về hai kết quả trên?

b Nhiệt lượng tỏa ra trên R, R và cả hai điện trở khi mắc song song :

ra trên điện trở kia

Khi hai điện trở mắc song song, nếu điện trở này gấp bao nhiêu lần điện trở kia thì nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở này lại nhỏ gấp bấy nhiêu lần nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở kia

Khi hai điện trở mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra trên chúng nhỏ hơn khi hai điện trở đó mắc song song (với hiệu điện thế không đổi)

Bài 4: Dùng một bếp điện có hai dây điện trở R và R để đun sôi một lượng nước Nếu

chỉ dùng dây thứ nhất thì sau 25 phút nước sẽ sôi; nếu chỉ dùng dây thứ hai thì sau 10 phút nước sẽ sôi Hỏi sau bao lâu lượng nước đó sẽ sôi nếu dùng cả hai dây khi:

a Mắc R nối tiếp với R

b Mắc R song song với R

Coi hiệu điện thế của nguồn là không đổi

Bìa 5: Trên một dây điện trở được dùng để đun nước có ghi 220V - 484W Người ta

dùng dây điện trở trên ở hiệu điện thế 200V để đun sôi 4 lít nước từ 30C đựng trong một nhiệt lượng kế

a Tính cường độ dòng điện qua điện trở khi đó

b Sau 25 phút nước trong nhiệt lượng kê đã sôi chưa?

c Tính lượng nước trong nhiệt lượng kế để sau 25 phút thì nước sẽ sôi

Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, bỏ qua sự mất mát nhiệt

Ta thấy Q < Q nên nước trong nhiệt lượng kế chưa sôi được

c Lượng nước trong nhiệt lượng kế có thể sôi trong 25 phút là: