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

Giải sách bài tập Vật lý 9

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

Bài 11.1 trang 31 SBT Vật lý 9
Bài 11.2 trang 31 SBT Vật lý 9
Bài 11.3 trang 31 SBT Vật lý 9
Bài 11.4 trang 31 SBT Vật lý 9
Bài 11.5 trang 32 SBT Vật lý 9
Bài 11.6 trang 32 SBT Vật lý 9
Bài 11.7 trang 33 SBT Vật lý 9
Bài 11.8 trang 33 SBT Vật lý 9
Bài 11.9 trang 33 SBT Vật lý 9
Bài 11.10 trang 33 SBT Vật lý 9
Bài 11.11 trang 33 SBT Vật lý 9

Giải SBT Vật lý lớp 9 bài 11 Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn hướng dẫn giải chi tiết cho 11 bài tập trong sách bài tập Vật lý 9 trang 31, 32, 44, 34, giúp các em dễ dàng so sánh đối chiếu với bài làm của mình, từ đó nâng cao kỹ năng giải Lý 9 và học tốt môn Vật lý hơn. Sau đây là nội dung chi tiết, mời các bạn tham khảo.

Bài 11.1 trang 31 SBT Vật lý 9

Hai bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở là R₁ = 7,5Ω và R₂ = 4,5Ω. Dòng điện chạy qua hai đèn đều có cường độ định mức là I = 0,8A. Hai đèn này được mắc nối tiếp với nhau và với một điểm điện trở R₃ để mắc vào hiệu điện thế U = 12V

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

Lời giải:

a)

Mạch gồm hai bóng đèn nối tiếp với nhau và nối tiếp với điện trở

Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

$R_{tđ} = \dfrac{U}{I} = \dfrac{12}{0,8} = 15\Omega$ $R_{tđ} = \dfrac{U}{I} = \dfrac{12}{0,8} = 15\Omega$

Để đèn sáng bình thường thì $R_3=R_{tđ}-(R_1+R_2)= 15 – (7,5 + 4,5) = 3Ω$ $R_3=R_{tđ}-(R_1+R_2)= 15 – (7,5 + 4,5) = 3Ω$

b)

Tiết diện của dây nicrom là:

$S = \dfrac{\rho.l}{R} = \dfrac{1,1.{10}^{ - 6}.0,8}{3} = 0,29.{10}^{ - 6}{m^2} = 0,29m{m^2}$ $S = \dfrac{\rho.l}{R} = \dfrac{1,1.{10}^{ - 6}.0,8}{3} = 0,29.{10}^{ - 6}{m^2} = 0,29m{m^2}$

Bài 11.2 trang 31 SBT Vật lý 9

Hai bóng đèn có cùng hiệu điện thế định mức là U₁ = 6V, khi đèn sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁ = 8Ω và R₂ = 12Ω. Cần mắc hai bóng đèn với một biến trở có hiệu điện thế U = 9V để hai đèn bình thường.

a) Vẽ sơ đồ của đoạn 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 là 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.

Lời giải:

a) Sơ đồ mạch điện như hình 11.1

Giải bài tập SBT Vật lý lớp 9 bài 11

Mạch gồm : [$Đ_1$ // $Đ_2$] Nt $R_b$. Vì hai đèn sáng bình thường nên ta có:

- Cường độ dòng điện qua đèn 1 là:

${I_1} =\dfrac{U_1}{R_1} = \dfrac{6}{8} = 0,75{\rm{A}}$ ${I_1} =\dfrac{U_1}{R_1} = \dfrac{6}{8} = 0,75{\rm{A}}$

- Cường độ dòng điện qua đèn 2 là:

${I_2} = \dfrac{U_2}{R_2} = \dfrac{6}{12} = 0,5{\rm{A}}$ ${I_2} = \dfrac{U_2}{R_2} = \dfrac{6}{12} = 0,5{\rm{A}}$

Cường độ dòng điện qua mạch chính là:$I = I_1 + I_2 = 1,25A$

-Điện trở của biến trở là : ${R_b} = \dfrac{U_b}{I}=\dfrac{U - {U_1}}{ I} = \dfrac{9 - 6}{1,25} = 2,4\Omega$ ${R_b} = \dfrac{U_b}{I}=\dfrac{U - {U_1}}{ I} = \dfrac{9 - 6}{1,25} = 2,4\Omega$

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

Tiết diện của dây là:

$S = \dfrac{\rho l}{R} = \dfrac{0,4.{10}^{ - 6}.2}{15} = 0,053.{10^{ - 6}}{m^2} = 0,053m{m^2}$ $S = \dfrac{\rho l}{R} = \dfrac{0,4.{10}^{ - 6}.2}{15} = 0,053.{10^{ - 6}}{m^2} = 0,053m{m^2}$

Vì dây dẫn có tiết diện tròn nên $S = \dfrac{\pi.d^2}{4}$ $S = \dfrac{\pi.d^2}{4}$

$\Rightarrow d = 2\sqrt {\dfrac{S}{\pi }} = 2\sqrt {\dfrac{0,053}{3,14}} = 0,26mm$ $\Rightarrow d = 2\sqrt {\dfrac{S}{\pi }} = 2\sqrt {\dfrac{0,053}{3,14}} = 0,26mm$

Bài 11.3 trang 31 SBT Vật lý 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, có tiết diện 0,2mm2. Tính chiều dài của dây nicrom này.

Lời giải:

a) Vì $U = {U_{dm1}} + {U_{dm2}}(9 = 6 + 3)$ $U = {U_{dm1}} + {U_{dm2}}(9 = 6 + 3)$ nên ta cần mắc hai đèn nối tiếp với nhau.

Xác định vị trí mắc biến trở:

Cường độ dòng điện định mức qua mỗi đèn là:

$\eqalign{& {I_{dm1}} = \frac{{{U_{dm1}}}}{{{R_1}}} = \frac{6}{5} = 1,2A \cr& {I_{dm2}} = \frac{{{U_{dm2}}}}{{{R_2}}} = \frac{3}{3} = 1A \cr}$ $\eqalign{& {I_{dm1}} = \frac{{{U_{dm1}}}}{{{R_1}}} = \frac{6}{5} = 1,2A \cr& {I_{dm2}} = \frac{{{U_{dm2}}}}{{{R_2}}} = \frac{3}{3} = 1A \cr}$

- Vì Iđm1 > Iđm2 nên để hai đèn sáng bình thường thì đèn 1 phải nằm ở nhánh chính và đèn 2 nằm ở nhánh rẽ → biến trở cần phải mắc song song với R2

(vì nếu biến trở mắc song song với R1 thì khi đó Imạch chính = Iđm2 = 1A < 1,2A)

=> Ta mắc sơ đồ mạch điện như hình dưới đây:

Mạch gồm $Đ_1$ Nt [ $Đ_2$ // $R_b$ ]

Giải bài tập SBT Vật lý lớp 9 bài 11

b) Cường độ dòng điện chạy qua $Đ_1$ là:

${I_1} = \dfrac{U_1}{R_1} =\dfrac {6}{5} = 1,2{\rm{A}}$ ${I_1} = \dfrac{U_1}{R_1} =\dfrac {6}{5} = 1,2{\rm{A}}$

Cường độ dòng điện chạy qua $Đ_2$ là:

${I_1} = \dfrac{U_2}{R_2} =\dfrac {3}{3} = 1{\rm{A}}$ ${I_1} = \dfrac{U_2}{R_2} =\dfrac {3}{3} = 1{\rm{A}}$

Cường độ dòng điện chạy qua biến trở là:

$I_b=I_1-I_2= 1,2-1 = 0,2A$

Điện trở của biến trở khi đó là:

${R_b} = \dfrac{U_2}{I_b}=\dfrac{3}{0,2} = 15\Omega$ ${R_b} = \dfrac{U_2}{I_b}=\dfrac{3}{0,2} = 15\Omega$

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

$l = \dfrac{R.S}{\rho} = \dfrac{25.0,2.{10}^{ - 6}}{1,1.{10}^{ - 6}} = 4.545m$ $l = \dfrac{R.S}{\rho} = \dfrac{25.0,2.{10}^{ - 6}}{1,1.{10}^{ - 6}} = 4.545m$

Bài 11.4 trang 31 SBT Vật lý 9

Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế định mức U_Đ = 6V và khi đó dòng điện chạy qua đèn có cường độ I_Đ = 0,75A. Mắc bóng đèn với một biến trở có điện trở lớn nhất là 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 biến 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?

Giải bài tập SBT Vật lý lớp 9 bài 11

Lời giải:

a)

Mắc đèn nối tiếp với biến trở : $I_Đ=I_b=I$

Điện trở của biến trở khi đó là:

${R_b} =\dfrac{U_b}{I}= \dfrac{U - {U_D}}{I_D}=\dfrac {12 - 6}{0,75} = 8\Omega$ ${R_b} =\dfrac{U_b}{I}= \dfrac{U - {U_D}}{I_D}=\dfrac {12 - 6}{0,75} = 8\Omega$

b.

Gọi phần còn lại của biến trở là $R_2$ : $R_2 = R_b-R_1=16-R_1$

Mạch gồm: 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 $R_2$ của biến trở .

Để đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch song song là UĐ = 6V và do đó hiệu điện thế ở hai đầu $R_2$ của biến trở là$U_2= U – U_Đ = 12-6= 6V$.

Từ đó suy ra điện trở của hai đoạn mạch này bằng nhau, nghĩa là: $\dfrac{R_D.R_1}{R_D + R_1} =R_2= 16 - {R_1}$ $\dfrac{R_D.R_1}{R_D + R_1} =R_2= 16 - {R_1}$ (*) với ${R_D} = \dfrac{6}{0,75} = 8\Omega$ ${R_D} = \dfrac{6}{0,75} = 8\Omega$

=> từ (*) ta tính được $R_1 ≈11,3Ω$

Bài 11.5 trang 32 SBT Vật lý 9

Xét các dây dẫn được làm từ cùng một loại vật liệu, nếu chiều dài dây dẫn giảm đi 5 lần và tiết diện tăng 2 lần thì điện trở của dây dẫn thay đổi như thế nào?

A. Điện trở của dây dẫn tăng lên 10 lần

B. Điện trở của dây dẫn giảm đi 10 lần

C. Điện trở dây dẫn tăng lên 2,5 lần

D. Điện trở dây dẫn giảm lên 2,5 lần

Lời giải:

Chọn B. Điện trở của dây dẫn giảm đi 10 lần

Khi chiều dài dây dẫn giảm đi 5 lần thì điện trở của dây dẫn giảm đi 5 lần và tiết diện tăng 2 lần nên điện trở của dây dẫn giảm đi 2 lần. Vì vậy điện trở của dây dẫn giảm đi 10 lần.

Bài 11.6 trang 32 SBT Vật lý 9

Câu phát biểu nào dưới đây về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U giữa hai đầu một đoạn mạch có điện trở R và cường độ dòng điện I chạy qua đoạn mạch này là không đúng?

A. Hiệu điện thế U bằng tích số giữa cường độ dòng điện I và điện trở R của đoạn mạch.

B. Điện trở R của đoạn mạch không phụ thuộc vào hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua mạch đó.

C. Cường độ dòng điện I tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U và tỉ lệ nghịch với điện trở R của mạch

D. Điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U và tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện I chạy qua đoạn mạch

Lời giải:

Chọn D. Điện trở R tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U và tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện I chạy qua đoạn mạch

Bài 11.7 trang 33 SBT Vật lý 9

Hãy ghép mỗi đoạn câu a), b), c), d) với một đoạn câu ở 1, 2, 3, 4, 5 để được một câu hoàn chỉnh và có nội dung đúng.

a) Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch

b) Điện trở của dây dẫn

c) Đối với đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở

d) Đối với đoạn mạch song song, cường độ dòng điện chạy qua mỗi mạch rẽ

1. Tỉ lệ thuận với các điện trở

2. Tỉ lệ nghịch với các điện trở

3. Tỉ lệ thuận với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây và phụ thuộc vào vật liệu làm dây

4. Bằng tích giữa cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch và điện trở của đoạn mạch

5. tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện chạy qua dây đó

Lời giải:

a – 4

b – 3

c – 1

d – 2

Bài 11.8 trang 33 SBT Vật lý 9

Hai dây dẫn được là từ cùng một loại vật liệu, dây thứ nhất có điện trở R₁ = 15Ω, có chiều dài l₁ = 24m và có tiết diện S₁ = 0,2mm², dây thứ hai có điện trở R₂= 10Ω, có chiều dài l₂ = 30m. Tính tiết diện S₂ của dây thứ hai?

Lời giải:

Ta có: $R=\dfrac{\rho.l}{S}$ $R=\dfrac{\rho.l}{S}$

Xét tỉ lệ:

$\dfrac{R_1}{R_2} = \dfrac{l_1}{S_1} . \dfrac{S_2}{l_2} \Leftrightarrow \dfrac{15}{10} = \dfrac{24.S_1}{0,2.30} \Rightarrow {S_2} = 0,375m{m^2}$ $\dfrac{R_1}{R_2} = \dfrac{l_1}{S_1} . \dfrac{S_2}{l_2} \Leftrightarrow \dfrac{15}{10} = \dfrac{24.S_1}{0,2.30} \Rightarrow {S_2} = 0,375m{m^2}$

(hai dây dẫn được làm từ cùng một loại vật liệu nên ρ bằng nhau)

Bài 11.9 trang 33 SBT Vật lý 9

Hai bóng đèn Đ₁ và Đ₂ có hiệu điện thế định mức tương ứng là U₁ = 1,5V và U₂ = 6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁ = 1,5Ω và R₂ = 8Ω. Hai đèn này được mắc cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U = 7,5V theo sơ đồ như hình 11.2.

a) Hỏi phải điều chỉnh biến trở có giá trị là bao nhiêu để hai đèn sáng bình thường

b) Biến trở nói trên được quấn bằng dây Nikêlin có điện trở suất là 0,4.10^-6Ω.m, có độ dài tổng cộng là 19,64m và đường kính tiết diện là 0,5mm. Hỏi giá trị của biến trở tính được ở câu a trên đây chiếm bao nhiêu phần trăm so với điện trở lớn nhất của biến trở này?

Giải bài tập SBT Vật lý lớp 9 bài 11

Lời giải

Mạch gồm $Đ_1$ nt [ $Đ_2$ // $R_b$]

a) Ta có:

$U_{2b}= U_2 =U_b= 6V$ $U_{2b}= U_2 =U_b= 6V$ (Vì $Đ_2$ // biến trở)

Cường độ dòng điện qua $Đ_1$ và $R_{2b}$ $R_{2b}$ là:

$=> I=I_1=I_{2b}= \dfrac{U_1}{R_1}=\dfrac{1,5}{1,5}= 1A$ $=> I=I_1=I_{2b}= \dfrac{U_1}{R_1}=\dfrac{1,5}{1,5}= 1A$ (vì $Đ_1$ nt [ $Đ_2$ // $R_b$])

Cường độ dòng điện qua biến trở:

$=> I_b=I_{2b}-I_2=1-0,75=0,25A$ $=> I_b=I_{2b}-I_2=1-0,75=0,25A$( Với $I_2=\dfrac{U_2}{R_2}=\dfrac{6}{8}=0,75A$ $I_2=\dfrac{U_2}{R_2}=\dfrac{6}{8}=0,75A$

Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường:

${R_b} = \dfrac{U_b}{I_b} =\dfrac{6}{0,25}= 24\Omega$ ${R_b} = \dfrac{U_b}{I_b} =\dfrac{6}{0,25}= 24\Omega$

b) Tiết diện của dây Niken để làm biến trở:

$S = \dfrac{\pi.d^2}{4} = \dfrac{3,14.{0,5}^2}{4} = 0,196m{m^2} = 0,{196.10^{ - 6}}{m^2}$ $S = \dfrac{\pi.d^2}{4} = \dfrac{3,14.{0,5}^2}{4} = 0,196m{m^2} = 0,{196.10^{ - 6}}{m^2}$

Điện trở lớn nhất của biến trở:

${R_b} = \dfrac{\rho.l}{S} = \dfrac{0,4.{10}^{ - 6}.19,64}{0,196.{10}^{ - 6}} = 40\Omega$ ${R_b} = \dfrac{\rho.l}{S} = \dfrac{0,4.{10}^{ - 6}.19,64}{0,196.{10}^{ - 6}} = 40\Omega$

Điện trở của biến trở khi đèn sáng bình thường chiếm:

$\% R = \dfrac{24}{40}.100 = 60\%$ $\% R = \dfrac{24}{40}.100 = 60\%$

Bài 11.10 trang 33 SBT Vật lý 9

Hai bóng đèn Đ₁ và Đ₂ có cùng hiệu điện thế định mức là U₁ = U₂ = 6V; khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁ = 12Ω và R₂ = 8Ω. Mắc Đ₁, Đ₂ cùng với một biến trở vào hiệu điện thế không đổi U = 9V để hai đèn sáng bình thường

a) Vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị R_b của biến trở khi hai đèn sáng bình thường

b) Biến trở này được quấn bằng dây nicrom có điện trở suất là 1,10.10^-6Ω.m và có tiết diện 0,8mm². Tính độ dài tổng cộng của dây quấn biến trở này, biết rằng nó có giá trị lớn nhất R_bm = 15R_b, trong đó R_b là giá trị tính được ở câu a trên đây.

Lời giải:

a) Vì U1 = U2 = 6V < U = 9V nên hai đèn muốn sáng bình thường phải mắc song song với nhau và cả cụm đèn ghép nối tiếp với biến trở Rb như hình vẽ

Sơ đồ mạch điện như hình dưới đây

Mạch gồm: [$R_1$ // $R_2$ ] nt $R_b$

Cường độ dòng điện qua $R_1, R_2$ và toàn mạch:

${I_1} = \dfrac{U_1}{R_1} = \dfrac{6}{12} = 0,5{\rm{A}}$ ${I_1} = \dfrac{U_1}{R_1} = \dfrac{6}{12} = 0,5{\rm{A}}$

${I_2} = \dfrac{U_2}{R_2} =\dfrac{6}{8} = 0,75{\rm{A}}$ ${I_2} = \dfrac{U_2}{R_2} =\dfrac{6}{8} = 0,75{\rm{A}}$

$I_{12}=I_1+I_2=0,5+0,75=1,25A$ $I_{12}=I_1+I_2=0,5+0,75=1,25A$

Điện trở tương đương của $R_1, R_2$ là:

$\dfrac{1}{R_{12}} = \dfrac{1}{R_1} +\dfrac {1}{R_2} =\dfrac {1}{12} + \dfrac{1}{8} \Rightarrow {R_{12}} = 4,8\Omega$ $\dfrac{1}{R_{12}} = \dfrac{1}{R_1} +\dfrac {1}{R_2} =\dfrac {1}{12} + \dfrac{1}{8} \Rightarrow {R_{12}} = 4,8\Omega$

Điện trở toàn mạch: $R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{9}{1,25} = 7,2\Omega$ $R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{9}{1,25} = 7,2\Omega$

Điện trở của biến trở: $R_{b}=R-R_{12} = 7,2 – 4,8 = 2,4Ω$ $R_{b}=R-R_{12} = 7,2 – 4,8 = 2,4Ω$

b) Điện trở lớn nhất của biến trở:

$R_{bmax}= 15R_b = 15 . 2,4 = 36Ω$ $R_{bmax}= 15R_b = 15 . 2,4 = 36Ω$

Độ dài của dây cuốn làm biến trở:

$l = \dfrac{R.S}{\rho } = \dfrac{36.0,8.{10}^{ - 6}}{1,1.{10}^{ - 6}} = 26,2m$ $l = \dfrac{R.S}{\rho } = \dfrac{36.0,8.{10}^{ - 6}}{1,1.{10}^{ - 6}} = 26,2m$

Bài 11.11 trang 33 SBT Vật lý 9

Ba bóng đèn Đ₁, Đ₂, Đ₃ có hiệu điện thế định mức tương ứng là U₁ = 3V, U₂ = U₃ = 6V và khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R₁ = 2Ω, R₂ = 6Ω, R₃ = 12Ω

a) Hãy chứng tỏ rằng có thể mắc ba bóng đèn này vào hiệu điện thế U = 9V để các đèn khác đều sáng bình thường và vẽ sơ đồ của mạch điện này.

b) Thay đèn Đ₃ bằng cuộn dây điện trở được quấn bằng dây manganin có điện trở suất 0,43. 10^-6Ω.m và có chiều dài 8m. Tính tiết diện của dây này

Lời giải: