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

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

Lê trung chiến Ngày: 12-05-2022 Lớp 9

648

Toptailieu.vn giới thiệu Giải vở bài tập Vật lí lớp 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn trang 34, 35, 36 chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong VBT Vật lí lớp 9 . Mời các bạn đón xem:

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

Phần A - Bài 1, Trang 34,35 VBT Vật lí 9:

+ Điện trở của dây dẫn được tính theo công thức:

+ Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là:

Trả lời:
+ Điện trở của dây dẫn được tính theo công thức: $R = \frac{ρ l}{S} = \frac{{1, 1.10}^{- 6} .30}{{0, 3.10}^{- 6}} = 110 Ω$
+ Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là: $I = \frac{U}{R} = \frac{220}{110} = 2 A$ .

Phần A - Bài 2, Trang 34,35 VBT Vật lí 9:

a) Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp là:

Muốn cho đèn sáng bình thường thì điện trở R của đoạn mạch nối tiếp phải có giá trị là:

b) Chiều dài dây làm biến trở là

Trả lời:

a) Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp là: $R = R_{1} + R_{2}$

Muốn cho đèn sáng bình thường thì điện trở R của đoạn mạch nối tiếp phải có giá trị là: $R = \frac{U}{I} = \frac{12 V}{0, 6 A} = 20 Ω$

Suy ra $R_{2} = R - R_{1} = 20 - 7, 5 = 12, 5 Ω$

b) Áp dụng công thức:

$R = ρ \frac{l}{S} \Rightarrow l = \frac{S R}{ρ} = \frac{{1.10}^{- 6} .30}{{0, 40.10}^{- 6}} = 75 m$

Vậy chiều dài dây làm biến trở là $75 m$

Cách giải khác cho câu a): Vì đèn và biến trở ghép nối tiếp nên để đèn sáng bình thường thì $I_{b} = I_{Đ} = I_{Đ_{đ m}} = 0, 6 A$ và $U_{Đ} = U_{Đ_{đ m}} = I_{Đ_{đ m}} . R_{1} = 0, 6.7, 5 = 4, 5 V$

Mặt khác:

$U_{Đ} + U_{b} = U = 12 V \to U_{b} = 12 - U_{Đ} = 12 - 4, 5 = 7, 5 V$

Giá trị của biến trở khi này là:

$R_{b} = \frac{U_{b}}{I_{b}} = \frac{7, 5}{0, 6} = 12, 5 Ω$

Phần A - Bài 3, Trang 34,35 VBT Vật lí 9:

a) Gọi $R_{d}$ là điện trở của các dây nối MA và NB, $R_{1} 2$ là điện trở tương đương của hai bóng đèn thì điện trở của cả đoạn mạch MN là

b) Cường độ dòng điện mạch chính là:

=> Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là:

Trả lời:

a. Gọi $R_{d}$ là điện trở của các dây nối MA và NB, $R_{1} 2$ là điện trở tương đương của hai bóng đèn thì điện trở của cả đoạn mạch MN là $R_{M N} = R_{12} + R_{d}$

Trong đó $R_{12} = \frac{R_{1} R_{2}}{R_{1} + R_{2}} = \frac{600.900}{600 + 900} = 360 Ω$ ; $R_{d} = ρ \frac{l}{S} = 1, {7.10}^{- 8} . \frac{200}{{0, 2.10}^{- 6}} = 17 Ω$

Suy ra R_MN = R_d+ R₁₂ = 17 + 360 = 377Ω.

b. Cường độ dòng điện mạch chính là: $I = \frac{U}{R_{M N}} = \frac{220}{377} = 0, 584 A$

=> Hiệu điện thế đặt vào hai đầu mỗi đèn là: U₁ = U₂ = I.R₁₂ = 0,584.360 = 210V.

Cách giải khác cho câu b: 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 (R1 // R2) nên ta có hệ thức:

$\frac{U_{d}}{U_{12}} = \frac{R_{d}}{R_{12}} = \frac{17}{360} \to U_{d} = \frac{17}{360} U_{12}$

Mà $U_{d} + U_{12} = U_{M N} = 220 V$

$\to \frac{17}{360} . U_{12} + U_{12} = 220 V \to U_{12} = 210 V$

Vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu của mỗi đèn là $U_{Đ_{1}} = U_{Đ_{2}} = 210 V$

Câu 11.1 bài tập SBT, Trang 35,36 VBT Vật lí 9: Hai bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở là

R_{1} = 7, 5 Ω

và

R_{2} = 4, 5 Ω

. Dòng điện chạy qua hai đèn đều có cường độ định mức là

I = 0, 8 A

. Hai đèn này được mắc nối tiếp với nhau và với một điện trở

R_{3}

để mắc vào hiệu điện thế

U = 12 V

a. Tính R₃ để hai đèn sáng bình thường.

b. Điện trở R₃ được quấn bằng dây Nicrom có điện trở suất 1,10.10^-6Ω.m và chiều dài là 0,8m. Tính tiết diện của dây Nicrom này.

Phương pháp giải:

+ định luật Ôm $U = I . R$

+ Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp là: $R = R_{1} + R_{2}$

+ Điện trở của dây $R = ρ \frac{l}{S} .$

Trả lời:

a. Điện trở tương đương của hai bóng đèn là: $R_{t đ} = R_{1} + R_{2} = 12 Ω$

Muốn cho hai đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện trong mạch chính phải có giá trị là $I = I_{1} = I_{2} = I_{đ m_{1}} = I_{đ m_{2}} = 0, 8 A$ .

Suy ra điện trở toàn mạch có giá trị là $R_{t d} = \frac{U}{I} = \frac{12}{0, 8} = 15 Ω$

Từ đó ta có R₃ = 15 – 12 = 3Ω

b) Tiết diện của dây nicrom là:

$S = \frac{ρ l}{R} = \frac{1, {1.10}^{- 6} .0, 8}{3} = 0, {29.10}^{- 6} m^{2} = 0, 29 m m^{2}$

Câu 11.2 bài tập SBT, Trang 35,36 VBT Vật lí 9: Hai bóng đèn có cùng hiệu điện thế định mức là U1=6V, khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R1=8Ω và R2=12Ω. Cần mắc hai bóng đèn này với một biến trở vào hiệu điện thế U=9V để hai đèn sáng bình thường.

a. Vẽ sơ đồ của mạch điện trên và tính điện trở của biến trở khi đó.

b. Biến trở được quấn bằng dây hợp kim nikêlin có điện trở suất 0,40.10-6Ω.m, tiết diện tròn, chiều dài 2m. Tính đường kính tiết diện d của dây hợp kim này, biết rằng hiệu điện thế lớn nhất được phép đặt vào hai đầu của biến trở là 30V và khi đó dòng điện chạy qua biến trở có cường độ là 2A.

Phương pháp giải:

+ định luật Ôm $U = I . R$

+ Điện trở của dây $R = ρ \frac{l}{S} .$

+ Mạch song song: U = U₁ = U_2;I = I₁ + I₂

+ Diện tích hình tròn:

S = π \frac{d^{2}}{4}

Trả lời:

Sơ đồ mạch điện như hình dưới đây:

Vở bài tập Vật lí lớp 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn | Giải VBT Vật lí lớp 9 (ảnh 1)

- Cường độ dòng điện qua đèn 1 là:

$I_{1} = \frac{U_{1}}{R_{1}} = \frac{6}{8} = 0, 75 A$

- Cường độ dòng điện qua đèn 2 là:

$I_{2} = \frac{U_{2}}{R_{2}} = \frac{6}{12} = 0, 5 A$

Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = I₁ + I₂ = 1,25A

-Điện trở của biến trở là : $R_{b} = \frac{U - U_{1}}{I} = \frac{9 - 6}{1, 25} = 2, 4 Ω$

b) Điện trở lớn nhất của biến trở là: $R_{max} = \frac{U_{max}}{I_{max}} = \frac{30}{2} = 15 Ω$

Tiết diện của dây là:

$S = \frac{ρ l}{R} = \frac{0, {4.10}^{- 6} .2}{15} = 0, {053.10}^{- 6} m^{2} = 0, 053 m m^{2}$

Vì dây dẫn có tiết diện tròn nên $S = π \frac{d^{2}}{4}$

$\Rightarrow d = 2 \sqrt{\frac{S}{π}} = 2 \sqrt{\frac{0, 053}{3, 14}} = 0, 26 m m$

Câu 11.3 bài tập SBT, Trang 35,36 VBT Vật lí 9: Hai bóng đèn có hiệu điện thế định mức lần lượt là U₁=6V, U₂=3V và khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁=5Ω và R₂=3Ω.Cần mắc hai đèn này với một biến trở vào hiệu điện thế U=9V để hai đèn sáng bình thường.

a. Vẽ sơ đồ của mạch điện.

b. Tính điện trở của biến trở khi đó.

c. Biến trở này có điện trở lớn nhất là 25Ω, được quấn bằng dây Nicrom có điện trở suất là 1,10.10^-6Ω.m. Tiết diện 0,2mm². Tính chiều dài của dây Nicrom này.

Phương pháp giải:

+ Định luật Ôm $U = I . R$

+ Điện trở của dây $R = ρ \frac{l}{S} .$

+ Mạch song song:

\frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}}

\frac{1}{R_{2}} .

;

U = U_{1} = U_{2}

;

I = I_{1} + I_{2}

+ Mạch nối tiếp:

R_{t d} = R_{1} + R_{2}

;

I = I_{1} = I_{2}

;

U = U_{1} + U_{2}

Trả lời:

a. Sơ đồ mạch điện như hình dưới đây:

Vở bài tập Vật lí lớp 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn | Giải VBT Vật lí lớp 9 (ảnh 3)

b. Cường độ dòng điện chạy qua Đ₁ là:

$I_{1} = \frac{U_{1}}{R_{1}} = \frac{6}{5} = 1, 2 A$

Cường độ dòng điện chạy qua biến trở là:

I_b = I₁ – I₂ = 0,2A

Điện trở:

$R_{b} = \frac{U_{2}}{I_{b}} = 15 Ω$

c. Chiều dài của dây nicrom dùng để quấn biến trở là:

$l = \frac{R S}{ρ} = \frac{25.0, {2.10}^{- 6}}{1, {1.10}^{- 6}} = 4, 545 m$

Câu 11.4 bài tập SBT, Trang 35,36 VBT Vật lí 9: Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế định mức là U_Đ=6V và khi đó dòng điện chạy qua đèn có cường độ là I_Đ=0,75A. Mắc bóng đèn này với một biến trở có điện trở lớn nhất là 16Ω vào hiệu điện thế U=12V.

a. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường nếu mắc bóng đèn nối tiếp với điện trở vào hiệu điện thế U đã cho trên đây?

b. Nếu mắc đèn và biến trở vào hiệu điện thế U đã cho theo sơ đồ hình 11.1 thì phần điện trở R₁ của biến trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường?

Phương pháp giải:

Vận dụng các biểu thức của mạch mắc song song: $\frac{1}{R_{t d}} = \frac{1}{R_{1}}$ + $\frac{1}{R_{2}} .$ ; $U = U_{1} = U_{2}$ ; $I = I_{1} + I_{2}$

Lời giải chi tiết:

a) Điện trở của biến trở khi đó là: $R_{b} = \frac{U - U_{D}}{I_{D}} = \frac{12 - 6}{0, 75} = 8 Ω$

b) Đèn được mắc song song với phần $R_{1}$ của biến trở và đoạn mạch song song này được mắc nối tiếp với phần còn lại $R_{2}$ ( $R_{2} = 16 - R_{1}$ ) của biến trở.

Vở bài tập Vật lí lớp 9 Bài 11: Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn | Giải VBT Vật lí lớp 9 (ảnh 4)

Để đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch song song là $U_{Đ} = 6 V$ và do đó hiệu điện thế ở hai đầu phần còn lại của biến Hình 11.3 trở là:

$U_{2} = U - U_{Đ} = 12 - 6 = 6 V$ .

Điện trở của đèn là: $R_{Đ} = \frac{U_{Đ}}{I_{Đ}} = \frac{6}{0, 75} = 8 Ω$

Vì cụm đoạn mạch (đèn // $R_{1}$ ) nối tiếp với $R_{2}$ nên ta có hệ thức: $\frac{R_{1 Đ}}{R_{2}} = \frac{U_{1 Đ}}{U_{2}}$

( $R_{1 Đ}$ là điện trở tương đương của đoạn mạch đèn // $R_{1}$ và $U_{1 Đ} = U_{1} = U_{Đ} = 6 V$

$\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{\frac{R_{1} R_{D}}{R_{1} + R_{D}}}{R_{2}} = \frac{6}{6} = 1 \\ \Leftrightarrow \frac{R_{1} R_{D}}{R_{1} + R_{D}} = R_{2} = 16 - R_{1} \\ \Leftrightarrow \frac{R_{1} .8}{R_{1} + 8} = 16 - R_{1} \\ \Leftrightarrow 8 R_{1} = 8 R_{1} - R_{1}^{2} + 128 \\ \Rightarrow R_{1}^{2} = 128 \\ \Rightarrow R_{1} = \sqrt{128} = 8 \sqrt{2} Ω \approx 11, 3 Ω \end{array}$