Toptailieu.vn giới thiệu Giải bài tập Vật lí 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn lớp 9.

Giải bài tập Vật lí 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn

Bài tập trang 32,33 SGK Vật lí 9

Bài 1 trang 32 SGK Vật lí 9: Một dây dẫn bằng nicrom dài 30m, tiết diện 0,3mm² được mắc vào hiệu điện thế 220V. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này.

Phương pháp giải

  - Điện trở của dây dẫn: $R={\displaystyle \frac{\rho l}{S}}$

  - Hệ thức định luật Ôm: $I={\displaystyle \frac{U}{R}}$

Lời giải 

 Ta có:

     + Chiều dài của dây: $l=30m$

     + Tiết diện dây:

         $S=0,3m{m}^2=0,{3.10}^{-6}{m}^2$

     + Điện trở suất của nicrom:

         $\rho =1,{10.10}^{-6}\mathrm{\Omega }m$

     + Hiệu điện thế: $U=220V$

 Điện trở của dây dẫn:  $R={\displaystyle \frac{\rho l}{S}=\frac{{1,1.10}^{-6}.30}{{0,3.10}^{-6}}=110\mathrm{\Omega }}$

 Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là: $I={\displaystyle \frac{U}{R}=\frac{220}{110}=2A}$.

Bài 2 trang 32 SGK Vật lí 9: Một bóng đèn khi sáng hơn bình thường có điện trở  và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó là . Bóng đèn này được mắc nối tiếp với một biến trở và chúng được mắc vào hiệu điện thế  như sơ đồ hình 11.1.

a) Phải điều chỉnh biến trở có trị số điện trở R₂ là bao nhiêu để bóng đèn sáng bình thường?

b) Biến trở này có điện trở lớn nhất là R_b = 30Ω với cuộn dây dẫn được làm bằng hợp kim nikelin có tiết diện S = 1mm². Tính chiều dài l của dây dẫn dùng làm biến trở này.

Phương pháp giải

  - Hệ thức định luật Ôm: $I=\frac{U}{R}$

  - Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp: $R_{tđ}=R_1+R_2$

  - Điện trở của dây dẫn: $R=\frac{\rho l}{S}$

Tóm tắt:

  $R_1=7,5\mathrm{\Omega }$

  $I=0,6\mathrm{A}$

  $R_1$ mắc nối tiếp với biến trở vào $U=12V$

a) $R_2=?$ để đèn sáng bình thường.

b) $R_{bmax}=30\mathrm{\Omega };S=1m{m}^2$. Chiều dài dây dẫn $l=?$

Lời giải:

a) 

+ Cách 1:

   Để bóng đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua mạch phải đúng là $0,6A$.

   Khi ấy điện trở tương đương của mạch là: $R_{td}={\displaystyle \frac{U}{I}}={\displaystyle \frac{12}{0,6}}=20\mathrm{\Omega }$

   Theo sơ đồ hình 11.1 ta có biến trở mắc nối tiếp với đèn, ta có: $R_{td}=R_1+R_2$

    $\Rightarrow R_2=R_{td}-R_1=20-7,5=12,5\mathrm{\Omega }$

+ Cách 2:

   Vì đèn và biến trở ghép nối tiếp nên để đèn sáng bình thường thì $I_b=I_D=I_{D_{dm}}=0,6A$ và                                                 $U_D=U_{D_{dm}}=I_{D_{dm}}.R_1=0,6.7,5=4,5V$

   Mặt khác, ta có: $U_D+U_b=U=12V$

     $\Rightarrow U_b=U-U_D=12-4,5=7,5V$

 Ta suy ra, giá trị của biến trở khi này là: $R_2={\displaystyle \frac{U_b}{I_b}}={\displaystyle \frac{7,5}{0,6}}=12,5\mathrm{\Omega }$

b) Từ công thức:

    $$\begin{gathered} R=\rho {\displaystyle \frac{l}{S}} \\ \Rightarrow l={\displaystyle \frac{SR}{\rho }=\frac{{1.10}^{-6}.30}{{0,40.10}^{-6}}=75m} \end{gathered}$$

Bài 3 trang 33 SGK Vật lí 9: Một bóng đèn có điện trở R₁ = 600Ω được mắc song song với bóng đèn thứ hai có điện trở R₂ = 900Ω vào hiệu điện thế U_MN = 220V như sơ đồ hình 11.2. Dây nối từ M tới A và từ N tới B là dây đồng, có chiều dài tổng cộng là l = 200m và có tiết diện S = 0,2mm² . Bỏ qua điện trở của dây nối từ hai bóng đèn tới A và B.

a) Tính điện trở của đoạn mạch MN.

b) Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn.

Phương pháp giải

  - Hệ thức định luật Ôm: I = U/R

  - Sử dụng công thức của đoạn mạch mắc nối tiếp và song song

  - Điện trở của dây dẫn: $R=\frac{\rho l}{S}$

Lời giải 

Tóm tắt

   $R_1//R_2$

   $R_1=600\mathrm{\Omega };R_2=900\mathrm{\Omega }$

   $U_{MN}=220V$

   $l=200m;S=0,2m{m}^2$

   $\begin{array}{l}{R}_{tm}=?\\ U_1=?;U_2=?\end{array}$

Lời giải:

a)

   + Điện trở của dây nối từ M tới A và từ N tới B là: 

      $R_d=\rho {\displaystyle \frac{l}{S}=1,{7.10}^{-8}.\frac{200}{{0,2.10}^{-6}}=17\mathrm{\Omega }}$

   + Điện trở tương đương của hai bóng đèn R₁ và R₂ mắc song song là: 

     $R_{12}={\displaystyle \frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}=\frac{600.900}{600+900}=360\mathrm{\Omega }}$

   + Điện trở của đoạn mạch MN là $R_{MN}=R_d+R_{12}=17+360=377\Omega$. 

b)

+ Cách 1:

   Cường độ dòng điện mạch chính là: $I={\displaystyle \frac{U}{R_{MN}}=\frac{220}{377}=0,584A}$

   => Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là: $U_1=U_2=I.R_{12}=0,584.360=210V$

+ Cách 2:

   Vì dây nối từ M tới A và từ N tới B coi như một điện trở tổng cộng bên ngoài $R_d$ mắc nối tiếp với cụm hai đèn $\left(R_1//R_2\right)$ nên ta có hệ thức:

    $\begin{array}{l}{\displaystyle \frac{U_d}{U_{12}}}={\displaystyle \frac{R_d}{R_{12}}}={\displaystyle \frac{17}{360}}\\ \Rightarrow U_d={\displaystyle \frac{17}{360}}{U}_{12}\end{array}$

   (Trong đó $U_{12}$ - là hiệu điện thế hai đầu mỗi đèn: $U_{12}=U_{D1}=U_{D2}$)

   Mà $U_d+U_{12}=U_{MN}=220V$

   Ta suy ra:

    $\begin{array}{l}{\displaystyle \frac{17}{360}}{U}_{12}+U_{12}=220V\\ \Rightarrow U_{12}=210V\end{array}$  

   Vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn là $U_{D1}=U_{D2}=210V$