TỔNG KẾT CHƯƠNG I - ĐIỆN HỌC

BÀI 20. TỔNG KẾT CHƯƠNG I - ĐIỆN HỌC

A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Các đại lượng đặc trưng

2. Đoạn mạch nối tiếp – Đoạn mạch song song

B. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

I. TỰ KIỂM TRA

Câu 1 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Cường độ dòng điện I chạy qua một dây dẫn phụ thuộc như thế nào vào hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn dây đó?

Trả lời:

Cường độ dòng điện I chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U giữa hai đầu dây dẫn đó.

Câu 2 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Nếu đặt hiệu điện thế U giữa hai đầu một dây dẫn và I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn đó thì thương số \(\frac{U}{I}\) là giá trị của đại lượng nào đặc trưng cho dây dẫn? Khi thay đổi hiệu điện thế U thì giá trị này có thay đổi không? Vì sao?

Trả lời:

• Thương số \(\frac{U}{I}\) là giá trị của điện trở R đặc trưng cho dây dẫn.
• Khi thay đổi hiệu điện thế U thì giá trị này không đổi, vì hiệu điện thế U tăng (hoặc giảm) bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện I chạy qua dây dẫn đó cũng tăng (hoặc giảm) bấy nhiêu lần.

Câu 3 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó sử dụng ampe kế và vôn kế để xác định điện trở của một dây dẫn.

Trả lời:

Câu 4 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Viết công thức tính điện trở tương đương đối với:

a) Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp.

b) Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc song song.

Trả lời:

Công thức tính điện trở tương đương đối với:

a) Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc nối tiếp: Rtđ = R1 + R2

b) Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc song song: \(\frac{1}{{{R}_{t\text{d}}}}=\frac{1}{{{R}_{1}}}+\frac{1}{{{R}_{2}}}\Rightarrow {{R}_{t\text{d}}}=\frac{{{R}_{1}}.{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}}\)

Câu 5 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Hãy cho biết:

a) Điện trở của dây dẫn thay đổi như thế nào khi chiều dài của nó tăng lên ba lần?

b) Điện trở của dây dẫn thay đổi như thế nào khi tiết diện của nó tăng lên bốn lần?

c) Vì sao dựa vào điện trở suất có thể nói đồng dẫn điện tốt hơn nhôm?

Hệ thức nào thể hiện mối liên hệ giữa điện trở suất R của dây dẫn với chiều dài ℓ, tiết diện S và điện trở suất ρ của vật liệu làm dây dẫn?

Trả lời:

a) Điện trở của dây dẫn tăng lên ba lần khi chiều dài của nó tăng lên ba lần.

b) Điện trở của dây dẫn giảm đi bốn lần khi tiết diện của nó tăng lên bốn lần.

c) Có thể nói đồng dẫn điện tốt hơn nhôm vì điện trở suất của đồng nhỏ hơn điện trở suất của nhôm.

Hệ thức nào thể hiện mối liên hệ giữa điện trở suất R của dây dẫn với chiều dài ℓ, tiết diện S và điện trở suất ρ của vật liệu làm dây dẫn là: R=\rho \frac{\ell }{S}

Câu 6 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Viết đầy đủ các câu dưới đây:

a) Biến trở là một điện trở…… và có thể được dùng để……

b) Các điện trở dùng trong kĩ thuật có kích thước…… và có trị số được…..hoặc được xác định theo các……

Trả lời:

a) Biến trở là một điện trở có thể thay đổi trị số và có thể được dùng để thay đổi, điều chỉnh cường độ dòng điện.

b) Các điện trở dùng trong kĩ thuật có kích thước nhỏ và có trị số được ghi sẵn hoặc được xác định theo các vòng màu.

Câu 7 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Viết đầy đủ các câu dưới đây:

a) Số oát ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết…

b) Công suất tiêu thụ điện năng của một đoạn mạch bằng tích…

Trả lời:

a) Số oát ghi trên mỗi dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó.

b) Công suất tiêu thụ điện năng của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn đó.

Câu 8 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Hãy cho biết:

a) Điện năng sử dụng bởi một dụng cụ được xác định theo công suất, hiệu điện thế, cường độ dòng điện và thời gian sử dụng bằng các công thức nào?

b) Các dụng cụ điện có dụng gì trong việc biến đổi năng lượng? Nêu một số ví dụ.

Trả lời:

a) Điện năng sử dụng bởi một dụng cụ được xác định theo công suất, hiệu điện thế, cường độ dòng điện và thời gian sử dụng bằng các công thức: A = P.t = U.I.t

b) Các dụng cụ điện có tác dụng biến đổi chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lượng khác

Chẳng hạn:

• Bóng đèn dây tóc nóng sáng biến đổi phần lớn điện năng thành nhiệt năng và một phần nhỏ thành năng lượng ánh sáng
• Bếp điện, nồi cơm điện, bàn là điện, mỏ hàn điện…biến đổi hầu hết điện năng thành nhiệt năng

Câu 9 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Phát biểu và viết hệ thức của định luật Jun – Len-xơ

Trả lời:

• Định luật Jun – Len-xơ. Năng 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 điện chạy qua
• Biểu thức: Q = I2.R.t

Câu 10 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Cần phải thực hiện những quy tắc nào để đảm bảo an toàn khi sử dụng điện?

Trả lời:

• Chỉ làm thí nghiệm dành cho học sinh THCS với hiệu điện thế dưới 40 V.
• Phải sử dụng các dây dẫn có vỏ bọc cách điện theo đúng quy định
• Cần mắc cầu chì có cường độ định mức phù hợp với mỗi dụng cụ điện dùng ở mạng điện gia đình
• Không được tự mình tiếp xúc với mạng điện gia đình.
• Ở gia đình, trước khi thay bóng đèn hỏng phải ngắt công tắc hoặc rút cầu chì của mạch điện có bóng đèn và đảm bảo cách diện giữa cơ thể người và nền nhà, tường gạch.
• Nối đất cho vỏ kim loại của các dụng cụ hay thiết bị điện.

Câu 11 (trang 54 SGK Vật Lí 9):

Hãy cho biết:

a) Vì sao phải sử dụng tiết kiệm điện năng?

b) Có những cách nào để sử dụng tiết kiệm điện năng?

Trả lời:

+ Cần tiết kiệm điện vì:

• Trả tiền điện ít hơn, do đó giảm bớt chi tiêu cho gia đình hoặc cá nhân
• Các thiết bị và dụng cụ điện được sử dụng bền lâu hơn, do đó cũng góp phần giảm bớt chi tiêu về điện.
• Giảm bớt sự cố gây tổn hại chung cho hệ thống cung cấp điện bị quá tải, đặc biệt trong những giờ cao điểm.
• Dành phần điện năng tiết kiệm cho sản xuất, cho các vùng miền khác còn chưa có điện hoặc cho xuất khẩu

+ Các cách tiết kiệm điện:

• Sử dụng các dụng cụ hay thiết bị có công suất hợp lí, vừa đủ mức cần thiết
• Chỉ sử dụng các dụng cụ hay thiết bị điện trong những lúc cần thiết.

II. VẬN DỤNG

Bài 12 (trang 55 SGK Vật Lí 9):

Đặt một hiệu điện thế 3 V vào hai đầu dây dẫn bằng hợp kim thì cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này là 0,2 A. Hỏi nếu tăng thêm 12 V nữa cho hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này điện qua nó có giá trị nào dưới đây?

A. 0,6 A. B. 0,8 A.

C. 1 A. D. Một giá trị khác các giá trị trên.

Lời giải: Chọn C.

Vì U2 = U1 + 12 = 3 + 12 = 15 V = 5.U1

Do đó U tăng 5 lần nên I cũng tăng 5 lần. Khi đó I2 = 5.I1 = 5.0,2 = 1 A.

Bài 13 (trang 55 SGK Vật Lí 9):

Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu các dây dẫn khác nhau và đo cường độ dòng điện I chạy qua mỗi dây dẫn đó. Câu phát biểu nào sau ở đây là đúng khi tính thương số \(\frac{U}{I}\) cho mỗi dây dẫn.

A. Thương số này có giá trị như nhau đối với các dây dẫn

B. Thương số này có giá trị càng lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng lớn.

C. Thương số này có giá trị càng lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng nhỏ.

D. Thương số này không có giá trị xác định đối với mỗi dây dẫn.

Lời giải: Chọn B.

\(R=\frac{U}{I}\) nên thương số \(\frac{U}{I}\) có giá trị càng lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng lớn.

Bài 14 (trang 55 SGK Vật Lí 9):

Điện trở R1 = 30 Ω chịu được dòng điện có độ lớn nhất là 2 A và điện trở R2 = 10 Ω chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất là 1 A. Có thể mắc nối tiếp hai điện trở này vào hiệu điện thế nào dưới đây?

A. 80 V, vì điện trở tương đương của mạch là 40 Ω và chịu được dòng điện có cường độ lớn nhất 2 A.

B. 70 V, vì điện trở R1 chịu được hiệu điện thế lớn nhất 60 V, điện trở R2 chịu được 10 V.

C. 120 V, vì điện trở tương đương của mạch là 40 Ω và chịu được dòng điện có cường độ tổng cộng là 3 A.

D. 40 V, vì điện trở tương đương của mạch là 40 Ω và chịu được dòng điện có cường độ 1 A.

Lời giải: Chọn D.

Điện trở tương đương khi ghép nối tiếp hai điện trở: Rtđ = R1 + R2 = 30 + 10 = 40 Ω

Vì khi ghép nối tiếp I1 = I2 = I, mà I1 max > I2 max nên để đảm bảo R2 không bị hỏng (tức là dòng qua R2 không được vượt quá I2 max = 1A) thì cường độ dòng điện cực đại qua đoan mạch là I = I1 max = 1A.

Khi đó hiệu điện thế giới hạn có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch là: Ugiới hạn = I.Rtđ = 1.40 = 40 V.

Bài 15 (trang 55 SGK Vật Lí 9):

Có thể mắc song song hai điện trở đã cho ở câu 14 vào hiệu điện thế nào dưới đây?

A. 10 V. B. 22,5 V. C. 60 V. D. 15 V.

Lời giải: Chọn A.

Hiệu điện thế giới hạn của R1 là: U1 max = I1 max.R1 = 2.30 = 60 V

Hiệu điện thế giới hạn của R2 là: U2 max = I2 max.R2 = 1.10 = 10 V

Vì R1 và R2 ghép song song nên U1 = U2 = U. Do vậy hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch không được vượt quá hiệu điện thế cực đại của cả R1 và R2.

U ≤ U1 max = 60 V và U ≤ U2 max = 10 V

Ta chọn Umax = 10 V là thỏa mãn cả hai điều kiện trên.

Bài 16 (trang 55 SGK Vật Lí 9):

Một dây dẫn đồng chất, chiều dài ℓ, tiết diện S có điện trở là 12 Ω được gập đôi thành dây dẫn mới có chiều dài ℓ/2. Điện trở của dây dẫn mới này có trị số

A. 6 Ω. B. 2 Ω. C. 12 Ω. D. 3 Ω

Lời giải: Chọn D.

Ban đầu dây có chiều dài ℓ, tiết diện S có điện trở là R = 12 Ω.

Sau khi gập đôi dây dẫn, dây có chiều dài ℓ/2, tiết diện 2S, điện trở là R’.

Ta có: \(\left\{ \begin{align}   & R=\rho \frac{\ell }{S} \\  & {R}'=\rho \frac{{}^{\ell }/{}_{2}}{2S}=\rho \frac{\ell }{4S} \\ \end{align} \right.\Rightarrow {R}'=\frac{R}{4}=\frac{12}{4}=3\,\Omega\)

Bài 17 (trang 55 SGK Vật Lí 9):

Khi mắc nối tiếp hai điện trở R1 và R2 vào hiệu điện thế 12 V thì dòng điện qua chúng có cường độ I = 0,3 A. Nếu mắc song song hai điện trở này cũng vào hiệu điện thế 12 V thì dòng điện mạch chính có cường độ I’ = 1,6 A. Hãy tính R1 và R2.

Lời giải:

Khi R1 mắc nối tiếp với R2 thì: \({{R}_{nt}}=\frac{U}{I}=\frac{12}{0,3}=40\,\Omega\)

Ta có Rnt = R1 + R2 = 40 W (1)

Khi R1 mắc song song với R2 thì: \({{R}_{s\text{s}}}=\frac{U}{{{I}'}}=\frac{12}{1,6}=7,5\,\,\Omega\)

Ta có: \({{R}_{s\text{s}}}=\frac{{{R}_{1}}.{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}}=7,5\Rightarrow {{R}_{1}}.{{R}_{2}}=7,5.40=300\,\,(2)\)

Từ (1) ta có: R2 = 40 – R1 thay vào (2) ta được: R1.(40 – R1) = 300 ⇔ – R12 + 40R1 – 300 = 0 (*)

Giải (*) ta được: R1 = 30 Ω; R2 = 10 Ω hoặc R1 = 10 Ω; R2 = 30 Ω.

Bài 18 (trang 56 SGK Vật Lí 9):

a) Tại sao bộ phận chính của những dụng cụ đốt nóng bằng điện đều làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn?

b) Tính điện trở của ấm điện có ghi 220 V – 1000 W khi ấm hoạt động bình thường.

c) Dây điện trở của ấm điện trên dây làm bằng nicrom dài 2 m và có tiết diện tròn. Tính đường kính tiết diện của dây điện trở này.

Lời giải:

a) Các dụng cụ đốt nóng bằng điện đều có bộ phận chính được làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn để đoạn dây dẫn này có điện trở lớn. Khi có dòng điện chạy qua thì nhiệt lượng hầu như chỉ tỏa ra ở đoạn dây dẫn này mà không tỏa nhiệt ở dây nối bằng đồng (có điện trở suất nhỏ và do đó có điện trở nhỏ)

b) Điện trở của ấm khi hoạt động bình thường là: \(R=\frac{{{U}^{2}}}{P}=\frac{{{220}^{2}}}{1000}=48,4\,\Omega\)

c) Dây làm bằng nicrom nên có điện trở suất là r = 1,1.10-6 W.m

Tiết diện của dây điện trở này là: \(S=\rho \frac{\ell }{R}={{0,045.10}^{-6}}\,{{m}^{2}}=0,045\,m{{m}^{2}}\)

Mặt khác: \(S=\pi .{{\left( \frac{d}{2} \right)}^{2}}=0,045\,m{{m}^{2}}\Rightarrow d=0,24\text{ }mm.\)

Bài 19 (trang 56 SGK Vật Lí 9):

Một bếp điện loại 220 V – 1000 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V để đun sôi 2 ℓ nước có nhiệt độ ban đầu 25°C. Hiệu suất của quy trình đun là 85%.

a) Tính thời gian đun sôi nước, biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J/kg.K.

b) Mỗi ngày đun sôi 4 ℓ nước bằng bếp điện trên đây cùng với điều kiện đã cho, thì trong 1 tháng (30 ngày) phải trả bao nhiêu tiền điện cho việc đun nước này? Cho rằng giá điện là 700 đồng mỗi kW.h.

c) Nếu gập đôi dây điện trở của bếp này và vẫn sử dụng hiệu điện thế 220 V thì thời gian đun sôi 2 ℓ nước có nhiệt độ ban đầu và hiệu suất như trên là bao nhiêu?

Lời giải:

a) Tính thời gian đun sôi nước

Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước là:

Qi = mc(t2° – t1°) = 2.2.4200.(100 – 25) = 630000 J.

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra là: \(Q = \frac{{{Q_i}}}{H} = \frac{{630000}}{{85\% }} = 741176,5\,J.\)

Thời gian đun sôi nước là: \(t=\frac{Q}{P}=\frac{741176,5}{1000}=741\,s\,=\,\)12 phút 21 giây.

b) Nhiệt lượng do bếp tỏa ra để đun sôi 4 lít nước là:

Q1 = 2.Qtp = 2.741176,5 = 1482353 J (vì m2 = 4kg = 2m1)

Nhiệt lượng do bếp điện tỏa ra trong 30 ngày là:

Q2 = 1482353.30 = 44470590 J

Điện năng tiêu thụ trong 1 tháng là:

A = Q2 = 44470590 J = 12,35kW.h (vì 1kW.h = 3600000J)

Tiền điện phải trả là: Tiền = A.700 = 12,35.700 = 8645 đồng

c) Do gập đôi dây điện trở nên: tiết diện dây tăng 2 lần ⇒ điện trở giảm 2 lần và chiều dài dây giảm 2 lần ⇒ điện trở giảm 2 lần. Vậy R giảm 4 lần

Dựa vào công thức \(P=\frac{{{U}^{2}}}{R}\) nên khi R giảm 4 lần thì P tăng 4 lần, khi đó:

P’ = 4.1000 = 4000 W

Thời gian đun sôi nước là: \(\operatorname{t}=\frac{{{Q}_{tp}}}{P}=\frac{741176,5}{4000}=185\,\,s \)= 3,08 phút

Bài 20 (trang 56 SGK Vật Lí 9):

Một khu dân cư sử dụng công suất điện trung bình là 4,95 kW với hiệu điện thế 220 V. Dây tải điện từ trạm cung cấp tới khu dân cư này có điện trở tổng cộng là 0,4 Ω.

a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện.

b) Tính tiền điện mà khu này phải trả trong một tháng (30 ngày), biết rằng thời gian dùng điện trong một ngày trung bình là 6 giờ và giá điện 700 đồng mỗi kW.h.

c) Tính điện năng hao phí trên đây tải điện trong một tháng.

Lời giải:

a) Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là: \(\operatorname{I}=\frac{P}{U}=\frac{4950}{220}=22,5A\)

(U là hiệu điện thế ở khu dân cư)

Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện là:

UAB = U + ΔU = U + I.Rd = 220 + 22,5.0,4 = 229 (V)

(ΔU là phần hiệu điện thế bị hao hụt do dây truyền tải có điện trở Rd)

b) Lượng điện năng tiêu thụ trong một tháng là:

A = P.t = 4,95 kW.180 h = 891 kW.h

Tiền điện phải trả trong một tháng là:

T = A.700 = 891.700 = 623700 đồng

c) Lượng điện năng hao phí trên đường dây tải trong một tháng là:

Ahp = Php.t = I2.Rd.t = (22,5).2.0,4.180 h = 36450 W.h = 36,45 kW.h

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài Tổng kết chương I : Điện học do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ