Đề cương ôn tập Vật lí 9 - Chuyên đề: Công và công suất của dòng điện - Năm học 2018-2019 - Nguyễn Thị Hoan

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG HỘI THI GVDG CẤP TỈNH BẬC TRUNG HỌC, VÒNG 3 CHU KỲ 2016-2019 CHUYÊN ĐỀ: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN Họ tên: Nguyễn Thị Hoan Môn: Vật lý Trường: THCS Trần Phú Thành phố: Bắc giang Bắc giang, ngày 14 tháng 12 năm 2018 CHUYÊN ĐỀ: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN CHỦ ĐỀ 1: CÔNG THỨC TÍNH CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN I. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Tóm tắt kiến thức cơ bản theo SGK. - Nêu được ý nghĩa của số vôn, số oát ghi trên dụng cụ điện. - Xác định được công suất điện của một mạch bằng vôn kế và ampe kế. Tiến hành được thí nghiệm để xác định công suất của một số dụng cụ điện - Viết được công thức tính công suất điện. - Vận dụng được công thức P = U.I đối với đoạn mạch tiêu thụ điện năng. - Nêu được một số dấu hiệu chứng tỏ dòng điện mang năng lượng. - Chỉ ra được sự chuyển hoá các dạng năng lượng khi đèn điện, bếp điện, bàn là điện, nam châm điện, động cơ điện hoạt động. - Viết được công thức tính điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch. - Vận dụng được công thức A= P. t = U.I.t đối với đoạn mạch tiêu thụ điện năng. 2. Mở rộng, nâng cao kiến thức liên quan phù hợp. - Các kiến thức liên quan ở đây có thể kể đến và áp dụng rất nhiều trong quá trình làm các bài tập về điện năng, công suất như: bất dẳng thức Cô si, đồ thị hàm số bậc hai....... II. PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG 1: TÍNH CÔNG VÀ CÔNG SUẤT THÔNG THƯỜNG A. PHƯƠNG PHÁP - Phương pháp giải: + Dạng này gồm các bài tập tính công suất và công của dòng điện cơ bản. + Khi giải các bài tập dạng này học sinh chỉ cần vận dụng công thức tính công và công suất để giải. + Công thức tính công suất A U2 P = = U . I = I2. R = t R + Công thức tính công U2 A P .t U.I.t I2.R. t t R - Chú ý: Trước khi thay số phải để ý đến đơn vị của các đại lượng. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG B1. Mức độ nhận biết Câu 1: Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính công suất tiêu thụ điện năng P của đoạn mạch được mắc vào hiệu điện thế U, dòng điện chạy qua có cường độ I và điện trở của nó là R? A. P = U.I. B. P = U/I. C. P = U 2/R. D. P = I2.R. Lời giải: Nhận biết lại công thức tính công suất điện Chọn B. *Nhận xét: Học sinh chỉ cần nhớ lại công thức tính công suất đã học là có thể chọn được đáp án của câu hỏi. Câu 2. Công suất điện của một đoạn mạch có ý nghĩa gì? A. Là năng lượng của dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. B. Là điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. C. Là mức độ mạnh yếu của dòng điện chạy qua đoạn mạch đó. D. Là các loại tác dụng mà dòng điện gây ra ở đoạn mạch. Lời giải: Dựa vào định nghĩa chung về công suất: ”Công suất là công thực hiện được trong một đơn vị thời gian”. Mà công của dòng điện chính là điện năng Chọn B. * Nhận xét: Học sinh biết được ý nghĩ của công suất điện sẽ chọn được đáp án của câu hỏi. Câu 3. Trên nhiều dụng cụ điện trong gia đình thường có ghi 220 V và số oát (W), số oát này có ý nghĩa là A. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với những hiệu điện thế nhỏ hơn 220 V. B. Công suất tiêu thụ điện của dụng cụ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V. C. Công mà dòng điện thực hiện trong một phút khi dụng cụ này được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V. D. Điện năng mà dụng cụ tiêu thụ trong một giờ khi nó được sử dụng với đúng hiệu điện thế 220 V. Lời giải: Số Vôn và số oát ghi trên mỗi dụng cụ đo cho biết các giá trị hiệu điện thế định mức và công suất định mức của dụng cụ đó. Khi dụng cụ đó được sử dụng đúng với hiệu điện thế định mức thì công suất làm việc sẽ bằng công suất định mức và khi đó thiết bị hoạt động bình thường. Chọn B. * Nhận xét: Học sinh nên chú ý đến trạng thái hoạt động để kết luận về công suất làm việc của thiết bị tiêu thụ điện. Câu 4. Số oát ghi trên dụng cụ điện cho biết A. Công suất mà dụng cụ tiêu thụ khi hoạt động bình thường. B. Điện năng mà dụng cụ tiêu thụ khi hoạt động bình thường trong thời gian 1 phút. C. Công mà dòng điện thực hiện khi dụng cụ hoạt động bình thường. D. Công suất điện của dụng cụ khi sử dụng với những hiệu điện thế không vượt quá hiệu điện thế định mức. Lời giải: Câu hỏi vẫn xoay quanh chủ đề trạng thái làm việc của đèn. Chọn A. * Nhận xét: Câu hỏi giúp học sinh nhận thức sâu hơn về số oát ghi trên các dụng cụ đo. Câu 5. Một bóng đèn dây tóc có ghi 12V – 15W có thể mắc vào mạch điện nào sau đây để đạt độ sáng đúng định mức? A. Bình ăcquy có hiệu điện thế 15V. B. Bình ăcquy có hiệu điện thế 12V đến dưới 15V. C. Bình ăcquy có hiệu điện thế 12V. D. Bình ăcquy có hiệu điện thế dưới 12V. Lời giải: Bóng đèn hoạt động bình thường khi hiệu điện thế làm việc bằng hiệu điện thế định mức Chọn C. Câu 6. Chọn phát biểu sai. A. 1 W = 1 V . 1 A. B. Oát (W) là công suất. C. Oát là đơn vị đo công suất. 1J D. 1 W = . 1s * Nhận xét: Cần phân biệt rõ đơn vị công suất. Hiểu được bản chất của đơn vị công suất từ các công thức. Câu 7. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch không tỉ lệ thuận với A. Hiệu điện thế hai đầu mạch. B. Nhiệt độ của vật dẫn trong mạch. C. Cường độ dòng điện trong mạch. C. Thời gian dòng điện chạy qua mạch. * Nhận xét: Theo công thức A = U.I t. thì điện năng tiêu thụ tỉ lệ với hiệu điện thế hai đầu dây, với cường độ dòng điện chạy qua dây và thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn; không tỉ lệ với nhiệt độ của dây. Câu 8. Trong các nhận xét sau về công suất điện của một đoạn mạch, nhận xét không đúng là A. Công suất tỉ lệ thuận với hiệu điện thế hai đầu mạch. B. Công suất tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện chạy qua mạch. C. Công suất tỉ lệ nghịch với thời gian dòng điện chạy qua mạch. D. Công suất có đơn vị là oát (W). * Nhận xét: Theo công thức A = U.I t. thì điện năng tiêu thụ tỉ lệ với hiệu điện thế hai đầu dây, với cường độ dòng điện chạy qua dây và thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn. Câu 9. Đơn vị nào dưới đây không phải là đơn vị của điện năng? A. Jun (J). B. Niu tơn (N). C. Kilôoat giờ (kWh). D. Số đếm công tơ điện. Câu 10. Điện năng không thể biến đổi thành A. cơ năng. B. nhiệt năng. C. hóa năng. D. năng lượng nguyên tử. B2. Mức độ thông hiểu Câu 1. Trên bàn là có ghi 220 V – 1100 W. Khi bàn là này hoạt động bình thường thì nó có điện trở là bao nhiêu? A. 0,2 Ω. B. 5 Ω. C. 44 Ω. D. 5500 Ω. Lời giải: U2 U2 2202 Từ công thức P R 44. R P 1100 Chọn C. * Nhận xét: Học sinh vận dụng linh hoạt các công thức tính công suất. Nhưng cần chú ý công thức U2 liên quan trực tiếp đến điện trở P từ đó tính R sẽ nhanh hơn. R Câu 2. Một ắc quy ôtô sinh ra dòng điện 3 A chạy qua một đèn khi hiệu điện thế đặt vào đèn là 24 V. Công suất của đèn là A. 8 W. B. 72 W. C. 8 J. D. 72 J. Lời giải: Áp dụng công thức P U.I P 24.3 72W. Chọn B. * Nhận xét: Đây không phải là một câu hỏi khó nhưng yêu cầu học sinh nhớ được công thức tính công suất (P U.I ) cũng như đơn vị chuẩn của công suất (W) Câu 3. Trên bóng đèn có ghi 6 V-3 W. Khi đèn sáng bình thường thì dòng điện chạy qua đèn có cường độ là bao nhiêu? A. 18 A. B. 3 A. C. 2 A. D. 0,5A. Lời giải: Dựa vào công thức tính công suất P 3 P U.I I 0,5A U 6 Chọn D. * Nhận xét: - Học sinh chỉ cần nhớ lại công thức tính công suất đã học có liên quan đến cường độ dòng điện. U2 - Học sinh hay quen đi tính R theo công thức R sau đó lại dùng công thức P U I để tính I. Cách làm này dài nhưng vẫn đúng. Gv có thể lưu ý cho học sinh chọn cách R phù hợp để tránh mất nhiều thời gian vì làm trắc nghiệm ngoài đúng ra học sinh còn phải nhanh nữa. Câu 4. Dòng điện cực đại cho phép chạy qua điện trở có ghi 5W - 220 là bao nhiêu? A. 1100 A. B. 44 A. C. 115 A. D. 0,15 A. Lời giải: P 5 Áp dụng công thức P I2.R I 0,15A. R 220 Chọn D. * Nhận xét: Học sinh vận dụng linh hoạt các công thức tính công suất. Nhưng cần chú ý công thức P liên quan trực tiếp đến điện trở P I2.R I từ đó tính I sẽ nhanh hơn. R Câu 5. Hai bóng đèn lần lượt có ghi số 12 V- 9 W và 12 V - 6 W được mắc song song vào nguồn điện có hiệu điện thế 12V. A. Hai đèn sáng bình thường. B. Đèn thứ nhất sáng yếu hơn bình thường. C. Đèn thứ nhất sáng mạnh hơn bình thường. D. Đèn thứ hai sáng yếu hơn bình thường. Lời giải: Hai bóng đèn được mắc song song vào mạch điện thì có hiệu điện thế bằng nhau và bằng hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch đó. Do vậy U1 = U2 = U = 12 V Chọn A. * Nhận xét: Học sinh cần chú ý đến hiệu điện thế trong cụm điện trở mắc song song để suy ra hiệu điện thế của mỗi đèn. Câu 6. Trong công thức P = I2.R nếu tăng gấp đôi điện trở R và giảm cường độ dòng điện 4 lần thì công suất A. Tăng gấp 2 lần. B. Giảm đi 2 lần. C. Tăng gấp 8 lần. D. Giảm đi 8 lần. Lời giải: Theo công thức P = I 2.R thì R tăng 2 lần thì P tăng 2 lần; I giảm 4 lần thì P giảm 16 lần. Vậy thì P phải giảm 8 lần Chọn D. * Nhận xét: Học sinh rất hay bị nhầm dạng bài tập này. Cách tư duy đơn giản nhất là làm theo phương án giải ở trên. Còn nếu giải theo cách lập tỉ số thì quá dài dòng và phức tạp. Câu 7. Nếu gấp hai lần hiệu điện thế thì công suất sẽ A. bằng một phần tư. B. bằng một nửa. C. gấp hai lần. D. gấp bốn. Lời giải: U2 Theo công thức P thì U tăng 2 lần thì P tăng 4 lần; R Chọn D. * Nhận xét: Cần chú ý là P tỉ lệ với U2. Câu 8. Chọn câu trả lời sai. Một quạt điện có ba nút điều chỉnh tốc độ quay nhanh theo thứ tự tăng dần của các nút (1), (2) và (3). Công suất của quạt khi bật A. Nút (3) là lớn nhất. B. Nút (1) là lớn nhất. C. Nút (1) nhỏ hơn công suất nút (2). D. Nút (2) nhỏ hơn công suất nút (3). Lời giải: Khi quạt quay càng mạnh thì công suất của quạt càng lớn. Vì vậy công suất của quạt cũng tăng dần từ nút 1 đến nút 3 Chọn B. * Nhận xét: Học sinh cần nắm được khi các thiệt bị tiêu thụ điện hoạt động càng mạnh (càng nóng, càng sáng, càng nhanh...) thì công suất càng lớn. Câu 9. Một nồi cơm điện có hai chế độ “nấu” và “hâm nóng”. Công suất của nồi cơm điện A. khi ở chế độ “nấu” lớn hơn chế độ “hâm nóng”. B. khi ở chế độ “nấu” nhỏ hơn chế độ “hâm nóng”. C. khi ở chế độ “nấu” hay ở chế độ “hâm nóng” đều như nhau. D. khi ở chế độ “nấu” là lớn hơn chế độ “hâm nóng” không so sáng được. Lời giải: Khi ở chế độ “nấu” công suất của nồi cơm điện lớn hơn công suất khi ở chế độ “hâm nóng”. Chọn A. * Nhận xét: Học sinh cần nắm được khi các thiệt bị tiêu thụ điện hoạt động càng mạnh (càng nóng, càng sáng, càng nhanh...) thì công suất càng lớn. Câu 10. Cho đoạn mạch điện trở 10 Ω, hiệu điện thế 2 đầu mạch là 20 V. Trong 1 phút điện năng tiêu thụ của mạch là A. 2,4 kJ. B. 40 J. C. 24 kJ. D. 120 J. . Lời giải: U2 202 Áp dụng công thức A t A .1.60 2400 J 2,4 kJ R 10 Chọn A. B3. Mức độ vận dụng Câu 1. Có hai điện trở R1 và R2 = 2R1 được mắc song song vào một hiệu điện thế không đổi. Công suất điện P1, P 2 tương ứng trên hai điện trở này có mối quan hệ nào dưới đây? A. P1 = P 2. B. P2 = 2P 1. C. P1 = 2P 2. D. P1 = 4P 2. Lời giải: 2 2 2 U U U P1 Ta có P1 ;P2 P1 2P2 R1 R 2 2.R1 2 Chọn C. * Nhận xét: Cần lưu ý đầu bài cho U và cho R thì phải nghĩ ngay đến công thức tính P có sự xuất hiện của U và R. Dạng bài tập tìm mối quan hệ giữa hai đại lượng bất kì thì có nhiều cách giải. Có thể lập tỉ sô, hoặc biến đổi một đại lượng theo đại lượng còn lại. Câu 2. Trên bóng đèn Đ1 có ghi 220 V – 100 W. Trên bóng đèn Đ2 có ghi 220 V – 25 W. Khi đèn sáng bình thường, điện trở tương ứng R1 và R2 của dây tóc các bóng đèn này có mối quan hệ với nhau như thế nào? A. R1 = 4R2. B. 4R1 = R2. C. R1 = 16R2. D. 16R1 = R2. Lời giải: Có thể xây dựng công thức mối liên hệ giữa công suất P và điện trở R để áp dụng cho nhanh hơn. Cụ thể: U2 P1 R1 R 2 R 2 100 2 4 R 2 4R1 P2 U R1 R1 25 R 2 Chọn B. * Nhận xét: Trên đây là cách giải ngắn gọn, tiết kiệm thời gian và kết quả rất chính xác. Nên phổ biến rộng khi áp dụng làm các bài tập trắc nghiệm. Câu 3. Có ba điện trở 10  , 20  ,30  mắc nối tiếp vào nguồn điện có hiệu điện thế 120 V. Công suất tiêu thụ của A. điện trở 10  là lớn nhất. B. điện trở 20  là lớn nhất. C. điện trở 30  là lớn nhất. D. ba điện trở nhau. Lời giải: Trong đoạn mạch mắc nối tiếp cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm. Theo công thức P = I2. R thì I bằng nhau nên điện trở nào lớn hơn sẽ tiêu thụ công suất nhiều hơn. Vậy R3 có giá trị lớn nhất thì công suất tiêu thụ nhiều nhất Chọn C. * Nhận xét: Đây là dạng bài tập so sánh công suất nhưng không cần tính giá trị cụ thể vì vậy có thể cho học sinh làm theo phương pháp suy ra như trên cho ngắn gọn, dễ hiểu. Câu 4. Trên hai bóng đèn có ghi 220 V - 60 W và 220 V - 75 W. Biết rằng dây tóc của hai đèn này đều bằng vonfram và có tiết diện bằng nhau. Độ dài dây tóc bóng đèn 1 và 2 được liên hệ với nhau bởi hệ thức A. l1 = 0,34 l 2. B. l 1 = 0,8 l 2. C. l 1 = l 2.D. l1 1.25l2. Lời giải: Ta có U2 P1 R1 R 2 R1 75 2 1.25 R1 1.25R 2 P2 U R1 R 2 60 R 2 Vì hai dây tóc bóng đèn làm từ cùng một loại vật liệu, tiết diện như nhau nên điện trở và chiều dài tỉ lệ thuận. Nên l1 1.25l2. Chọn D. * Nhận xét: Bài tập yêu cầu học sinh vận dụng mối quan hệ của R và l. Câu 5. Mắc một bóng đèn dây tóc có ghi 220 V - 60 W vào ổ lấy điện có hiệu điện thế 110 V. Cho rằng điện trở của dây tóc bóng đèn không phụ thuộc vào nhiệt độ, công suất của bóng đèn khi đó là A. 15 W. B. 30 W. C. 60 W. D. 120 W. Lời giải: Vì Ulv > Uđm nên bóng đèn hoạt động không bình thường. 2 2 Udm 220 2420 Ta có R d . Pdm 60 3 U2 1102 Vậy công suât của bóng đèn khi đó là: P 15W. 2420 R d 3 Chọn A. * Nhận xét: Phải nhận biết được trạng thái hoạt động của đèn để biết công suất khi đó. Nếu đèn hoạt động không bình thường (sáng quá mức hoặc sáng kém mức bình thường thì chỉ được sử dụng R của đèn để tính toán). Câu 6. Một đoạn mạch xác định trong 1 phút tiêu thụ một điện năng là 2 kJ, trong 2 giờ tiêu thụ điện năng là A. 4 kJ. B. 240 kJ. C. 120 kJ. D. 1000 J. Lời giải. Điện năng tiêu thụ trong hai giờ của đoạn mạch là A = 2. 2.120 = 240 kJ. Chọn A. * Nhận xét: Vì điện năng của đoạn mạch tiêu thụ trong 1 phút là 2 kJ nên điện năng tiêu thụ trong 2 giờ chỉ cần gấp 120 lần lên. Câu 7. Một đoạn mạch có điện trở xác định với hiệu điện thế hai đầu không đổi thì trong 1 phút tiêu thụ mất 40 J điện năng. Thời gian để mạch tiêu thụ hết 1 kJ điện năng là 1 A. 25 phút. B. phút. C. 40 phút. D. 10 phút. 40 Lời giải. Thời gian để mạch tiêu thụ hết một 1 kJ điện năng là t = 1000 : 40 = 25 phút. Chọn A. * Nhận xét: Vì điện năng của đoạn mạch tiêu thụ trong 1 phút là 40 J nên để tiêu thụ hết 1 kJ điện năng chỉ cần làm phép chia đơn giản. Nhưng cần chú ý đến đơn vị đo. Phải cùng đơn vị đo mới thực hiện được phép chia. Câu 8. Một đoạn mạch tiêu thụ có công suất 100 W, trong 20 phút nó tiêu thụ một năng lượng A. 2000 J. B. 5 J. C. 120 kJ. D. 10 kJ. Lời giải. Trong 20 phút nó tiêu thụ một năng lượng A = P.t = 100 . 20. 60 = 120 000 J = 120 kJ. Chọn C. * Nhận xét: Chú ý chuẩn đơn vị đo của điện năng . Công suất tính bằng oát thì thời gian phải tính bằng giây thì điện năng sẽ ra đơn vị Jun. Câu 9. Trong 30 ngày, chỉ số công tơ điện của một gia đình tăng thêm 90 số. Biết rằng thời gian sử dụng điện trung bình mỗi ngày là 4 giờ. Công suất tiêu thụ điện năng trung bình của gia đình này là A. 22,5 W. B. 22500 W. C. 81000 W. D. 81000000 W. Lời giải Số đếm của công tơ tăng thêm 90 số chứng tỏ lượng điện năng mà gia đình này sử dụng trong 30 ngày là 90 kWh. Vaạy công suất tiêu thu điện năng trung bình của gia đình này là A 90.3600000 Áp dụng công thức P P = 22500 W. t 4.3600 Chọn B. * Nhận xét: Chú ý đến điện năng tiêu thụ còn là số đếm của công tơ. Khi đó có thể tính công suất theo đơn vị là oát hoặc kilooát. Câu 10. Một khu dân cư có 500 hộ gia đình, trung bình mỗi hộ sử dụng 4 giờ một ngày với công suất điện 120W. Nếu giá tiền điện là giá 2500 đ/kWh thì tiền điện của cả khu dân cư phải trả trong 30 ngày với là A. 6000000 đồng. B. 9000000 đồng. C. 18000000 đồng. D. 20000000 đồng Lời giải. Điện năng mà cả khu dân cư phải trả trong 30 ngày là A = 500. 0,12.4.30 = 7200 kWh. Tiền điện cả khu dân cư phải trả trong 30 ngày là T = A. 2500 = 7200. 2500 = 18000000 đồng. Chọn C. * Nhận xét: Để tính tiền điện phải trả bắt buộc điện năng phải tính ra đơn vị kWh. Nếu điện năng tính ra đơn vị là Jun thì phải chia cho 3600000. Muốn tính trực tiếp ra đơn vị kWh chỉ có duy nhất 1 công thức ra trực tiếp đó là A= P.t với P có đơn vị là kW còn thời gian t phải quy đổi ra giờ. ----------------------------------------------------------- DẠNG 2: MẮC ĐÈN SÁNG BÌNH THƯỜNG CÓ DÙNG THÊM ĐIỆN TRỞ PHỤ A. PHƯƠNG PHÁP - Phương pháp giải: Trong bài toán này các bóng đèn thường khác loại nếu mắc trực tiếp vào nguồn sẽ không sáng bình thường do đó cần mắc thêm điện trở phụ. - Chú ý: Khi các đèn sáng bình thường thì được dùng các giá trị đinh mức của đèn như P, U, I. Riêng điện trở R của đèn thì được dùng ngay cả khi đèn sáng bình thường hay không bình thường (bỏ qua sự thay đổi của điện trở dây tóc bóng đèn phụ thuộc vào nhiệt độ) B. BÀI TẬP VẬN DỤNG B1: Mức độ vận dụng. Câu 1. Trên hai bóng đèn dây tóc Đ1 và Đ2 có ghi số tương ứng là 3 V - 1,2 W và 6 V – 6 W. Cần mắc hai đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U = 9V để hai đèn này sáng bình thường. Khi đó biến trở phải có giá trị là A. 5  . B. 6  . C. 7,5  . D. 13,5  . Lời giải: Vì U1 + U2 = U. Nên hai đèn mắc nối tiếp. Ta có Vì I1 < I2 nên biến trở phải được mắc song song với R1. (Ta có mạch R1 // Rb) nt R2. Khi đó Ib = I2 – I1 = 1 – 0,4 = 0,6 A và Ub = U1 = 3 V. U2 3 R b 5. I2 0,6 Chọn A. * Nhận xét: Cần chú ý tới giá trị U và I định mức của các đèn. So sánh các giá trị này với nhau. Nếu U bằng nhau nghĩ đến chúng có thể mắc song song, nếu chúng khác nhau nghĩ đến phương án mắc nối tiếp. Ngoài ra còn phải quan tâm đến Unguồn. Nếu Unguồn = Tổng Uđm của các đèn thì nghĩ đến phương án các đèn mắc nối tiếp nhau vào mạch. Có những bài tập dạng này có thể có nhiều phương án mắc điện trở khác nhau. Câu 2. Một bóng đèn dây tóc Đ (12 V – 0,5 A) mắc nối tiếp với một biến trở R b vào hai điểm có U = 18 V, trị số của biến trở để đèn sáng bình thường là A. 6  . B. 9  . C. 12  . D. 15  . Lời giải: Vì Rđ nt Rb nên Ub = Unguồn – Uđ = 18 – 12 = 6 V. Ib = Iđ = 0,5 A. U2 6 R b 12. I2 0,5 Chọn C. B2: Vận dụng cao. Câu 1: Một bóng đèn có công suất định mức 20 W, được thắp sáng bằng một nguồn có hiệu điện thế 24 V. Để đèn sáng bình thường, người ta phải mắc nối tiếp cho nó một điện trở R = 4  . Hiệu điện thế định mức và cường độ định mức của đèn có giá trị lần lượt là A. Udm = 20 V; I = 1 A. B. Udm = 4 V; I = 5 A. C. Udm = 24 V; I = 1,2 A. D. Udm = 3,33 V; I = 6 A Lời giải: Gọi I là cường độ dòng điện trong mạch. Công suất tiêu thụ của mạch: P U.I 24.I Công suất này là tổng của công suất tiêu hao trên điện trở và công suất của đèn. Ta có: P Pd Pdt 24I I2R 20 24I 4I2 20 I2 – 6I 5 0 Giải phương trình này ta được 2 nghiệm dương: I1 = 1 A; I2 = 5 A. 2 +) Nghiệm I2 = 5 A thì công suất tiêu hao trên điện trở là: Pdt 5 .4 100W Ta thấy Pdt quá lớn so với công suất tiêu thụ trên đèn, không phù hợp với thực tế, do đó nghiệm I2 = 5 A bị loại. 2 +) Nghiệm I1 = 1 A thì công suất tiêu hao trên điện trở là: Pđt 1 .4 4W Ta thấy Pdt là phù hợp với thực tế. Khi đó P 20 U 20V dm I 1 Chọn A. ----------------------------------------------------------- DẠNG 3: TÍNH GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ KHI CHO GIÁ TRỊ CÔNG SUẤT A. PHƯƠNG PHÁP - Phương pháp giải: Ở dạng bài tập này ta thường tính công suất theo ẩn là R từ đó giải phương trình để tính R. Thông thường ta luôn tìm được 2 nghiệm R thoả mãn. - Chú ý: Trong dạng bài tập này thường lập các biểu thức của I thành phần tương đối phức tạp nên yêu cầu hs cần cẩn thận, tỉ mỉ. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG B1: Mức độ vận dụng. Câu 1: Một nồi cơm điện có công suất định mức 700 W được cắm vào mạng điện 220 V. Xác định điện trở của nồi cơm điên đó? A. 0,31 . B. 69,14 . C. 3,2 . D. 2,8 . Lời giải. Theo công thức tính công suất U2 2202 484 P = 69,14 R 700 7 Chọn B. * Nhận xét: U2 Chú ý công thức tính công suất để bài toán giải nhanh nhất P = R Câu 2: Hai điện trở R1 = 24  ; R2 = 8  lần lượt mắc nối tiếp và song song vào hai điểm M, N có hiệu điện thế luôn không đổi và bằng 12 V. Công suất của đoạn mạch trong hai trường hợp nối tiếp và song song có mối quan hệ là A. P nt = 0,1875. P ss. B. P ss = 0,1875. P nt. C. P nt = 0,375. P ss. D. P ss = 0,375. P nt. Lời giải. Công suất của đoạn mạch nối tiếp là U2 U2 122 Pnt 4,5W (1) R nt R1 R 2 24 8 Công suất của đoạn mạch song song là U2 U2 122 P 24W (2) ss R .R 24.8 Rss 1 2 R1 R 2 24 8 Lập tỉ số của (1) cho (2) ta có P 4,5 nt 0,1875. Pss 24 Pnt 0,1875.Pss Chọn A. * Nhận xét: Có nhiều cách giải để tìm ra đáp án đúng. Nhưng cách lập tỉ số vẫn nhanh nhất. Hs nên áp dụng triệt để cách làm này. Câu 3: Giữa hai điểm MN của một mạch điện có hiệu điện thế luôn không đổi U = 120 V, người ta mắc hai điện trở R1 và R2. Nếu mắc nối tiếp thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 144 W. Nếu mắc song song thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch là 600 W. Gía trị của điện trở R1 R2 lần lượt là A. R1 = 20 Ω ; R2 = 100 Ω. B. R1 = 40 Ω ; R2 = 100 Ω C. R1 = 40 Ω ; R2 = 60 Ω.D. R 1 = 40 Ω ; R2 = 80 Ω Lời giải. Công suất của đoạn mạch nối tiếp là U2 U2 Pnt R nt R1 R 2 U2 R1 R 2 (1) Pnt R1 R 2 100 Công suất của đoạn mạch song song là U2 U2 P ss R .R Rss 1 2 R1 R 2 R .R U2 1 2 (2) R1 R 2 Pss R .R 1 2 24 R1 R 2 Thay (1) vào (2) ta có R1.R 2 = ( R1 R 2 ).24 = 100.24 = 2400 Ω. (3) Từ (1) và (3) suy ra R1 = 40 Ω ; R2 = 100 Ω Chọn B. B2: Mức độ vận dụng cao. Câu 1: Giữa hai điểm của một đoạn mạch điện có 2 điện trở R 1 và R2 mắc song song, rồi nối tiếp với một điện trở R A = 6 . Điện trở R1 nhỏ hơn R2 và có giá trị R1 = 6 . Biết công suất tiêu thụ trên R2 là 12W, hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là U= 30V. R 2 sẽ có giá trị bao nhiêu? A. 10 Ω. B. 12 Ω. C. 14 Ω. D. 16 Ω. Lời giải: R1.R2 6R2 Điện trở tương đương của R1 và R2 là: R12 = R1 R2 6 R2 6R2 Điện trở tương đương của đoạn mạch là R = R12 + RA = RA 6 R2 Cường độ dòng điện trên mạch chính là U 30 30(6 R ) 2,5(6 R ) I = 2 2 R 6R 12R 36 R 3 2 6 2 2 6 R2 R1 2,5(6 R2 ) 6 15 Cường độ dòng điện qua R2 là I2 = I. . R1 R2 R2 3 6 R2 R2 3 2 15 2 Công suất tiêu thụ trên R2 là P2 = I2 . R2 = R2( ) R2 3 Theo giả thiết, P2 = 12W, vậy ta có phương trình 15 2 R2 ( ) = 12 R2 3 2 R2. 15.5 = 4.(R2+3) 2 4R2 – 51R2 + 36 = 0 Phương trình bậc 2 trên có 2 nghiệm dương: 51 45 51 45 R2 = 12 ; R2’ = 0,75 8 8 Vì R2 > R1 = 6 nên ta chỉ lấy nghiệm R2 = 12 Chọn B. Câu 2: Một bếp điện mắc vào mạch điện có hiệu điện thế 110V thì cường độ dòng điện qua bếp là 4 A. Nếu cắt ngắn dây điện trở đi một nửa và vẫn mắc vào hiệu điện thế trên thì công suất của bếp so với lúc chưa cắt ra sẽ A. P1 = 0,5 P2. B. P1 = 0,25 P2. C. A. P1 = 0,75 P2. D. A. P1 = P2. Lời giải. Nếu cắt ngắn dây điện trở đi một nửa thì điện trở của dây cũng giảm đi 1 nửa. Nếu cùng mắc vào hiệu điện thế như cũ thì ta có U2 P1 R1 2 P2 U R 2 R1 P R 1 2 2 0,5 P2 R1 R1 P 0,5.P2 Chọn A. * Nhận xét: Chú ý đến mối quan hệ của các dây dẫn có cùng chất liệu và tiết diện (khi cắt dây dẫn đi một nửa thì chiều dài giảm một nửa nhưng tiết diện không đổi nên điện trở sẽ giảm đi một nửa) Câu 3: Một bếp điện mắc vào mạch điện có hiệu điện thế 110V thì cường độ dòng điện qua bếp là 4 A. Nếu cắt đôi dây điện trở rồi chập lại ở hai đầu (mắc song song) và vẫn mắc vào hiệu điện thế trên, công suất của bếp lúc này so với lúc trước A. P1 = 0,25 P2. B. P1 = 0,45 P2. C. A. P1 = 0,65 P2. D. A. P1 = P2. Lời giải. Nếu cắt đôi dây điện trở rồi chập lại ở hai đầu (mắc song song) và vẫn mắc vào hiệu điện thế trên thì ta có U2 P1 R1 2 P2 U R 2 P R 1 2 P2 R1 R R 1 . 1 R Ta có: R = 2 2 1 2 R R 1 1 4 2 2 R1 P 1 1 4 0,25 P2 R1 4 P 0,25P2 Chọn A. * Nhận xét: Khi hai dây cắt đôi sẽ sẽ làm cho điện trở giảm đi một nửa. Khi mắc chúng song song với nhau sẽ làm cho điện trở giảm đi 4 lần. Lập tỉ số công suất trước và sau ta sẽ có được đáp án. ----------------------------------------------------------- DẠNG 4: MẮC CÁC ĐÈN CÙNG LOẠI – MẮC HỖN HỢP ĐỐI XỨNG A. PHƯƠNG PHÁP - Phương pháp giải: Đây là các bài tập mà đầu bài thường cho nhiều đèn cùng loại kèm theo 1 điện trở yêu cầu tìm cách mắc các đèn để đèn sáng bình thường. - Chú ý: Công suất toàn mạch bằng tổng công suất hao phí trên dây nối R d và công suất bộ bóng. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG B1: Mức độ vận dụng. Câu 1: Cho hai đèn 110 V- 120 W và bốn đèn 110 V- 60 W. Để các bóng sáng bình thường khi mắc vào nguồn 220 V thì có số cách mắc là A. 1 cách. B. 2 cách. C. 3 cách. D. 4 cách. Lời giải: Vì các bóng sáng bình thường và đều có cùng hiệu điện thế định mức nên số nhóm mắc vào mạch điện là n = Unguồn : Uđ = 220 : 110 = 2 nhóm. Công suất của mỗi nhóm là: Pnhóm = Tổng P : số nhóm Pnhóm = (2. 120 + 4. 60) : 2 = 240 (W) Vậy phải mắc các đèn thành 2 nhóm sao cho công suất mỗi nhóm là 240 (W). Nên có những cách mắc sau: + Cách 1: Mắc thành 2 nhóm. Nhóm 1 gồm 2 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 4 bóng loại 2 mắc song song. + Cách 2: Mắc thành 2 nhóm giống nhau mỗi nhóm gồm 3 bóng mắc song song trong đó có 1 bóng loại 1 và 2 bóng loại 2. Chọn D. * Nhận xét: Vì hai nhóm mắc nối tiếp nên có nhiều cách làm ra đáp án của bài toán. Có thể sử dụng công suất, điện trở, cường độ dòng điện... Câu 2: Có hai loại bóng đèn 110 V- 100 W và 110 V- 60 W. Khi mắc các bóng đèn vào hiệu điện thế 220, để chúng sáng bình thường thì có số cách mắc là A. 2 cách. B. 4 cách. C. 8 cách. D. Vô số cách mắc. Lời giải: Vì các bóng sáng bình thường và đều có cùng hiệu điện thế định mức nên số nhóm mắc vào mạch điện là n = Unguồn : Uđ = 220 : 110 = 2 nhóm. Công suất của mỗi nhóm là: Pnhóm = Tổng P : số nhóm Gọi x là số bóng đèn loại 110 V- 100 W và y là số bóng đèn loại 110 V - 60 W Vậy có những phương án mắc như sau. + Phương án 1: Mắc các đèn thành 2 nhóm sao cho số bóng đèn của mỗi loại ở 2 x 3 nhóm theo tỉ lệ y 5 Ví dụ: Nhóm 1 có 3 bóng loại 1 mắc song song với nhau thì nhóm 2 có 5 bóng loại 2. Nhóm 1 có 6 bóng loại 1 mắc song song với nhau thì nhóm 2 có 10 bóng loại 2. + Phương án 2: Mắc các đèn thành 2 nhóm nối tiếp, mỗi nhóm gồm các bóng mỗi loại có số lượng đèn giống nhau. Ví dụ: nhóm 1 gồm 1 bóng loại 110 V- 100 W và 2 bóng loại 110 V- 60 W thì nhóm 2 cũng có 1 bóng loại 110 V- 100 W và 2 bóng loại 110 V- 60 W. Dó đó có vô số cách mắc các đèn vào mạch điện có hiệu điện thế 220 V để chúng sáng bình thường. Chọn D. * Nhận xét: Chú ý luôn bám vào số nhóm được mắc vì các đèn đều có hiệu điện thế định mức giống nhau. Số nhóm luôn bằng n = Unguồn : Uđ. Có nhiều cách làm có thể dựa vào công suất các nhóm bằng nhau, cường độ các nhóm bằng nhau (do mắc nối tiếp), điện trở các nhóm bằng nhau... Câu 3: Cho U nguồn = 12 V. Có 2 đèn 6 V- 3 W và 6 đèn 3 V- 1 W. Để các đèn sáng bình thường thì có số cách mắc các đèn với nhau là A. 2 cách. B. 4 cách. C. 8 cách. D. Vô số cách mắc. Lời giải: Ghép hai đèn loại 3 V- 1 W thành 1 đèn loại 6 V- 2 W bằng cách ghép hai đèn nối tiếp với nhau. Số nhóm cần mắc là n = Unguồn : Uđ = 12 : 6 = 2 nhóm. Công suất của mỗi nhóm là: Pnhóm = Tổng P : số nhóm Pnhóm = (3.2 + 6.1) : 2 = 6 W. Vậy phải mắc các đèn thành hai nhóm nối tiếp. Trong mỗi nhóm nối tiếp đó các đèn mắc song song với nhau sao cho công suất mỗi nhóm là 6 W Cách 1: Mỗi nhóm sẽ có 1 bóng loại 1 mắc song song với 2 bóng loại hai nối tiếp. Cách 2: Nhóm 1 sẽ có 2 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 3 dãy song song với nhau, mỗi dãy gồm 2 bóng loại hai nối tiếp. Vậy có 2 cách mắc 2 đèn 6 V- 3 W và 6 đèn 3 V- 1 W vào nguồn điện 12 V để chúng sáng bình thường. Chọn A. * Nhận xét: Có thể ghép các đèn cùng loại với nhau bằng cách ghép nối tiếp hay song song để quy về bài toán đơn giản hơn. Câu 4: Có hai loại bóng đèn Đ1 (6 V- 6,3 W); Đ2 (4 V- 3 W); Unguồn = 10 V. Số bóng mỗi loại phải dùng ít nhất để chúng sáng bình thường là A. Nhóm 10 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 21 bóng loại 2 mắc song song. B. Nhóm 6 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 3 bóng loại 2 mắc song song. C. Nhóm 7 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 3 bóng loại 2 mắc song song. D. Nhóm 14 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 12 bóng loại 2 mắc song song. Lời giải: Vì Uđ1 + Uđ1= 6 + 4 = 10 = Unguồn nên phải mắc các đèn thành hia nhóm nối tiếp. Mỗi nhóm chỉ gồm các bóng cùng một loại mắc song song với nhau. Vì hai nhóm mắc nối tiếp với nhau nên công suất của hai nhóm bằng nhau. Gọi số bóng của nhóm1 là x bóng, số bóng của nhóm 2 là y bóng. x 3 10 x. 6,3 = y.3 hay y 6,3 21 Vậy phải mắc các bóng thành các nhóm như sau: Nhóm 1 gồm 10 bóng loại 1 mắc song song. Nhóm 2 gồm 21 bóng loại 2 mắc song song. Chọn A. * Nhận xét: Vì bài yoán yêu cầu tìm cách mắc để các bóng sáng bình thường với số bóng ít nhất nên cần lập tỉ số về số lượng hai loại bóng tối giản nhất. Câu 5: . Cho 12 đèn 6 V- 3 W. Mắc vào nguồn có Unguồn = 12V, điện trở của dây dẫn là 1Ω. Để các đèn sáng bình thường thì phải mắc các đèn thành A. một dãy gồm 12 bóng mắc song song. B. hai dãy nối tiếp, mỗi dãy gồm 6 bóng mắc song song. C. ba dãy nối tiếp, mỗi dãy gồm 4 bóng mắc song song. D. bốn dãy nối tiếp, mỗi dãy gồm 3 bóng mắc song song. Lời giải: U2 62 Điện trở của đèn là Rđ = 12 P 3 Cường độ dòng điện qua đèn khi đèn sáng bình thường là P 3 Iđ = 0,5A U 6 Vì có Rd nên không thể mắc thành 2 nhóm đèn nối tiếp được. Vậy chỉ có thể mắc các đèn thành 1 nhóm, trong nhóm các đèn mắc song song với nhau. Cụ thể: Giả sử mắc các đèn thành y dãy song song, mỗi dãy gồm x bóng mắc nối tiếp. Điện trở của cả cụm đèn là x.12 Rcụm = y x.12 Rtđ = Rcụm + Rd = + 1 y U 12 Im = (1) R x.12 tđ 1 y Cường độ dòng điện của cụm đèn là Icụm = 0,5. y (2) Từ (1) và (2) ta có Im = Icụm 12 0,5. y x.12 1 y 24 = 12x + y Vì x, y nguyên dương nên suy ra chỉ có 1 cặp thỏa mãn đó là x = 1 và y = 12. Vậy phải mắc các bóng thành 12 dãy song song mỗi dãy có 1 bóng. Chọn D. * Nhận xét: Chú ý nên lập cách tính tổng quát để áp dụng cho các bài tương tự. Câu 8: Cho 3 bóng đèn. Đ1 (6 V- 2,5 W); Đ2 (6 V- 3 W); Đ3 (6 V- 6 W) với một điện trở R và nguồn điện 12 V. Sô cách mắc các bóng đèn trên vào nguồn 12 V để các bóng sáng bình thường là A. 4 cách. B. 6 cách. C. 8 cách. D. 10 cách. Lời giải: Vì các đèn có hiệu điện thế định mức bằng nhau đều bằng 6 V < hiệu điện thế của nguồn nên có thể có hai phương án mắc: - Phương án 1: các đèn mắc thành một nhóm song song với nhau; nhóm này nối tiếp với điện trở R. - Phương án 2: Các đèn được mắc thành 2 nhóm. Trong một nhóm sẽ có điện trở R. Phương án này do tính chất giao hoán nên có 2 cách mắc (không thể mắc R 1 // R2 ở một cụm vì bản thân I3 > I1 + I2) - Phương án 3: Vì I3 > I1 + I2 nên có thể mắc thành 2 nhóm trong đó có 1 nhóm chỉ có điện trở R3. Vậy có tất cả 4 phương án để mắc các bóng đèn trên thành mạch điện vào hiệu điện thế 12 V để chúng sáng bình thường. Chọn D. Câu 9: Để trang trí người ta dùng các bóng 12 V – 6 W mắc nối tiếp vào mạng điện có hiệu điện thế 240 V. Để các bóng đèn sáng bình thường thì số bóng đèn phải sử dụng là A. 2 bóng. B. 4 bóng. C. 20 bóng. D. 40 bóng. Lời giải: Để các bóng sáng bình thường thì hiệu điện thế làm việc phải bằng hiệu điện thế định mức Uđ = 12 V. Vì các bóng đèn mắc nối tiếp nên số bóng đèn cần mắc là: n = U : Uđ = 240: 12 = 20 bóng. Chọn D. * Nhận xét: Đây là một dạng toán mắc đèn đơn giản. Chỉ cần nắm được khi các đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế định mức bằng hiệu điện thế làm việc. B2: Mức độ vận dụng cao Câu 1: Trong hình vẽ bên, nếu U0 = 15 V, điện trở dây nối Rd P U0 N 5 n =  , bộ bóng loại (2,5 V – 1,25 W). Công suất lớn 3 R ............................. nhất mà nguồn hiệu điện thế này có thể cung cấp cho ............................... M A bộ bóng là ............................. A. 22,5W. B. 25,5W. C. 27,25W. D. 33,75W. Lời giải: Công suất toàn mạch bằng tổng công suất hao phí trên dây nối R d và công suất bộ bóng Công suất bộ bóng = Công suất toàn mạch – Công suất hao phí trên dây nối Rd 5 P U .I – I2.R 15.I .I2 o d 3 5 45 P (I )2 33,75 3 10 152 675 P = = 33,75 W max 5 4.( ) 20 3 Vậy công suất lớn nhất mà nguồn hiệu điện thế có thể cung cấp cho bộ bóng là 33,75 W Chọn D. * Nhận xét: Có nhiều cách giải bài tập này. HS có thể tách thành tổng của một bình phương và một số và nhận xét tổng đó lớn nhất khi bình phương bằng 0 từ đó sẽ tìm được kết quả. Hoặc học sinh có thể dùng máy tính bấm tìm cực trị của hàm bậc 2 dạng y = a.x 2 + b.x + c sẽ tìm được Pmax. Câu 2: Unguồn = 24 V, các bóng đèn ghi 6 V- 3 W, Rd = 6 Ω. Tổng số đèn là 6 chiếc. Mắc các đèn để chúng sáng bình thường. Có tất cả số cách mắc để các đèn sáng bình thường là A. 3 cách. B. 6 cách. C. 8 cách. D. 10 cách. Lời giải: U2 62 Điện trở của đèn là Rđ = 12 P 3 Cường độ dòng điện qua đèn khi đèn sáng bình thường là P 3 Iđ = 0,5A U 6 Vì có Rd và Uđ < Unguồn nên có thể mắc đèn thành một nhóm các nhóm nối tiếp nhau. Cụ thể: + Phương án 1: Giả sử mắc các đèn thành y dãy song song, mỗi dãy gồm x bóng mắc nối tiếp. Điện trở của cả cụm đèn là x.12 Rcụm = y x.12 Rtđ = Rcụm + Rd = + 6 y U 24 Im = (1) R x.12 tđ 6 y Cường độ dòng điện của cụm đèn là Icụm = 0,5. y (2) Từ (1) và (2) ta có Im = Icụm 24 0,5. y x.12 6 y 24 = 6x +3y