Tổng hợp kiến thức ôn thi tuyển sinh môn vật lý lớp 10

Đoạn mach có bóng đèn thì Pi là công suất của các bóng đèn, Ptp là công suất của cả mạch điện.. Hãy chọn và mắc thành một đoạn mạch nối tiếp để điện trở tương đương của đoạn mạch là 90 

CHƯƠNG I ĐIỆN HỌC

I/ KIẾN THỨC CƠ BẢN

1 Định luật Ôm cho đoạn mạch riêng lẽ

R

U

I  (1)

Trong đó: + I là cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đo bằng (A)

+ U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch đo bằng (V)

+ R là điện trở của đoạn mạch đo bằng () 1k = 103 , 1M = 106 

Chí ý: Từ

R

U

I  =>

I

U

R  (1/) dùng để xác định R khi biết U và I

Hoặc U = I R (1 // ) dùng để xác định U khi biết I và R

Đồ thị sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ Khi biết đồ thị thì suy ra được I và U tại một điểm bất kì trên đồ thị

2 Định luật Ôm cho đoạn mạch gồm n điện trở mắc nối tiếp

I = I 1 = I 2 = … = I n (2)

2

1

2

1

R

R

U

U

 hay

R

R U

U1 1

 (5)

Chú ý: + R > R1 R2, , Rn

+ Nếu R1 = R2 = = Rn thì U1 = U2 = = Un, R = nR1, U = nU1

3 Định luật Ôm cho đoạn mạch gồm n điện trở mắc song song

I = I + I 2 +…+ I n (6)

n

R R

R

R

1

1

1

1

2

1







1

2

2

1

R

R

I

I

 hay

1

1

R

R I

I

Chú ý: + R , R1, R2, , Rn

+ Nếu đoạn mạch chỉ có hai điện trở thì:

.R

R

U

R1

R2

Rn

U

I

I1

I2

In

+ Nếu đoạn mạch gồm n điện trở

giống nhau mắc song song thì: I1 = I2 = = In, I = n I1

n

R

 (8’’)

+ RA rất nhỏ, mắc nối tiếp trong mạch điện còn RV rất lớn, mắc // với mạch điện thì A và V không ảnh hưởng đến mạch điện

4 Đoạn mạch mắc hỗn hợp đơn giản

a R1 nt (R2 //R3)

I = I1 = I2 + I3

UAB = U1 + U2 = U1 + U3

3 2

3 2 1

.

R R

R R R R

R

R AB AC CB











b (R1 nt R2) // R3

I = I1 + I3 = I2 + I3

U = U1 + U2 = U3

3 2

1

3 2

1

)

(

).

(

R R

R

R R

R

R









5 Điện trở của dây dẫn đồng chất chiều dài l, tiết diện S, điện trở suất 

S

l

Chú ý: Dây dẫn thường có hình trụ, tiết diện là một hình tròn nên S tính bằng công thức: S

=

4 14

,

3

.

14

,

3

2

6 Công suất điện

R

U R

I

I

U

P

2 2

.

Khi sử dụng nếu U = Uđm => P = Pđm và I = Iđm thì dụng cụ hoạt động bình thường

Nếu U > Uđm => P > Pđm và I > Iđm thì dụng cụ hoạt động quá mức bình thường, có thể cháy

Nếu U < Uđm => P < Pđm và I < Iđm thì dụng cụ hoạt động yếu hơn mức bình thường, có thể không hoạt động và bị cháy

R1

R2

R3

I2

I3

I1

I1

C C

I

R1

B

R2

R3

I3 I

+ Công suất tiêu thụ trên cả đoạn mạch bằng tổng công suất tiêu thụ trên các đoạn mạch thành phần

7 Điện năng – Công của dòng điện

t R

U t R I t

I

U

t

P

2 2







Điện năng, công của dòng điện thường dùng đơn vị là Kw.h

Chú ý: Một số đếm của công tơ điện tương ứng với điện năng tiêu thụ là 1 kw.h = 3,6 106J

8 Định luật Jun – Len xơ

Q = I2.R.t = =U.I.t = t

R

U2

(J) (13) 1J = 0,24 cal

9 Một số công thức khác có liên quan:

Công thức tính nhiệt lượng mà vật thu vào khi tăng nhiệt độ từ t1 đến t2:

Q = c m (t2 – t 1 ) (14)

Trong đó m là khối lượng của vật c là nhiệt dung riêng của chất làm vật, t1 là nhiệt độ đầu,

t2 là nhiệt độ cuối

Công thức tính hiệu suất: 100 % 100 %

tp i tp

i

Q

Q A

A

P

P i

(15)

Thông thường Qi là nhiệt lượng mà nước thu vào để nóng lên, Qtp là nhiệt lượng do dòng điện tỏa ra Đoạn mach có bóng đèn thì Pi là công suất của các bóng đèn, Ptp là công suất của cả mạch điện

10 Phương pháp chung để giải bài toán vận dụng định luật Ôm:

- Bước 1 Tìm hiểu và tóm tắt đề bài, vẽ sơ đồ mạch điện

- Bước 2 Phân tích mạch điện, tìm các công thức có liên quan đến các đại lượng cần tìm

- Bước 3 Vận dụng các công thức liên quan để giải bài toán

- Bước 4 Kiểm tra, biện luận kết quả (nếu có)

II/ BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1

Ba đện trở R1, R2, R3 mắc nối tiếp với nhau vào hai đầu đoạn mạch có hiệu điện thế

44 V Biết R1 = 2R2 = 3 R3= Cường độ dòng điện chạy trong đoạn mạch là 4A Tính giá trị các điện trở và hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở

Giải:

) ( 11 4

44









I

U

R

Mặt khác:

R = R1 + R2 + R3 = 1 1 1

1

6

11 3

R R

11

11 6 11

6

R

R2 = R1 / 2= 3 ()

R3 = R1 / 3 = 2()

Hiệu điện thế hai đầu điện trở R1 là:

U1 = I1 R1 =I R1 = 4.6 = 24 (V)

Hiệu điện thế hai đầu điện trở R2 là:

U2 = I2 R2 = I R2 = 4.3 = 12 (V)

Hiệu điện thế hai đầu điện trở R3 là:

U3 = I3.R3 = I.R3 = 4.2 = 8 (V) hoặc U3 = U – (U1 + U2) =44 – (24 + 12) = 8 (V)

Bài 2

Từ hai loại điện trở R1 = 10  và R2 = 40  Hãy chọn và mắc thành một đoạn mạch nối tiếp để điện trở tương đương của đoạn mạch là 90 

Giải:

Gọi x và y là số điện trở 10 và 40 cần để mắc vào mạch điện ta có:

10 x + 40 y = 90 => x = 9 – 4y với x, y là số nguyên dương và x  9; y  2 nên ta có ba phương án để mắc các điện trở trên như sau:

+ y = 0 và x = 9 (9 điện trở 10 mắc nối tiếp với nhau)

+ y = 1 và x = 5 (1 điện trở 40 với 5 điện trở 10 mắc nối tiếp)

+ y = 2 và x = 1 (2 điện trở 40 và 1 điện trở 10 mắc nối tiếp)

Bài 3

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường

độ dòng điện vào hiệu điện thế đặt vào hai đầu

mỗi dây dẫn I và II như hình vẽ

Hãy cho biết thông tin nào dưới đây

là đúng? là sai? Giải thích

a Khi đặt vào hai đầu các dây dẫn một hiệu

điện thế bằng nhau thì cường độ dòng điện qua

dây dẫn (II) lớn hơn,

(II)

(I) I(A)

U(V)

A

V

R1

R2

+ U

-I1

I2 I

b Khi dòng điện qua hai dây dẫn bằng nhau thì hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn (I) nhỏ hơn

c Điện trở của hai dây dẫn này bằng nhau

Giải

Nhìn vào đồ thị ta thấy:

a Khi U1 = U2 thì I2 > I1 vậy (a) đúng

b Khi I1 = I2 thì U1 > U2 vậy (b) sai

c

2

2 2 1

1

I

U R I

U

R   Khi I1 = I2 thì U1 > U2 => R1>R2 vậy(c) sai

Bài 4

Cho mạch điện như hình vẽ Trong đó R2 = 2R1; vôn kế chỉ 12V; ampekế chỉ 0,8A

a Tính R1, R2 và điện trở tương đương của đoạn mạch

b Nếu đặt vào hai đầu đoạn mạch một hiệu điện thế khác có giá trị là 45V thì cường độ dòng điện qua các điện trở và qua ampekế là bao nhiêu?

Giải:

Đoạn mạch gồm hai điện trở R1 và R2 mắc song song

a Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

) ( 15 8

,

0

12









I

U

R

Ta có:













3

2 2

2

1 1

1 1 2

1

2

R R

R R R

R

R

R

R

) ( 5 , 22 2

15

.

3

2

.

3

R

R2 = 2R1 = 2.22,5 = 45()

b Cường độ dòng điện qua các điện trở và qua ampe kế là:

U(V)

(II)

(I) I(A)

U1= U2

I2

I1

I1=I2

(II)

(I) I(A)

U1 U2

U(V)

R1

R2

+ U

-I1

I2 I

I3 R3

) ( 2 5 , 22

45

1

1

1

R

U

R

U

) ( 1 45

45

2

2

2

R

U

R

U

I = I1 + I2 = 2 + 1 = 3 (A)

Bài 5

Cho đoạn mạch gồm 3 điện trở R1 = 15(), R2 = R3 =30() mắc song song với nhau

a Tính điện trở tương đương của đoạn mạch

b Biết cường độ dòng điện qua điện trở R1 là 1A Tính hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua điện trở R2 và R3 và cường độ dòng điện qua mạch chính

Hướng dẫn:

a

3 2 1

2 1 3 1 3 2 3 2 1

1 1 1

1

R R R

R R R R R R R R R

R













) ( 5 , 7

2 1 3 1

3

2

3 2 1











R R R R

R

R

R R

R

R

b Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đoạn mạch là:

U = U1 = I1 R1 =1.15 = 15 (V)

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R2, R3 và cường độ

dòng điện qua mạch chính là:

) ( 5 , 0 30

15

2

1

2

2

R

U

R

U

Vì R3 = R2 nên I3 = I2 = 0,5 (A)

I = I1 + I2 + I3 = 3(A)

Bài 6

Cho mạch điện gồm 3 điện trở R1 = R2 = R3 = r =

36()

a Có mấy cách mắc ba điện trở này vào mạch? Vẽ sơ

đồ các cách mắc đó

b Tính điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch nói trên

Giải:

a Vì 3 điện trở giống nhau nên có 4 cách mắc khác nhau Sơ đồ mắc như hình vẽ

r r

I1 R1 I2 R2

I3 R3 Ix Rx

I

r

r

r r

b Điện trở tương đương:

Cách 1 RC1 = r + r +r = 3r = 108()

Cách 2 RC2 = 12 ( )

3  

r

Cách 3 RC3 = 36 2 24 ( )

33

2 )

(

).

(













r r r

r r r

Cách 4 RC4 = r + 54 ( )

2

36 36

r

Bài 7

Cho mạch điện như hình vẽ

Biết r1= 5, R2 = 15 , R3 = 12 , Rx có thể thay đổi

được UAB= 48V

a Khi Rx = 18 Xác định cường độ dòng điện

chạy qua Rx vàhiệu điện thế hai đầu điện trở R3

b Xác định giá trị điện trở Rx để cho cường độ dòng điện chạy qua Rx nhỏ hơn hai lần cường độ dòng điện chạy qua R1 Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính khi đó và điện trở tương đương của toàn mạch

Giải

a Cường độ dòng điện chạy qua Rx

là: Ix = I3 =

) ( 6 , 1 30

48

3

3

A R

R

U

R

U

x AB

x

AB









Hiệu điện thế hai đầu điện trở R3 là:

U3 = I3 R3 = 1,6 12 = 19,2(V)

Muốn cường độ dòng điện chạy qua điện trở Rx nhỏ hơn hai lần cường độ dòng điện chạy qua R1 thì R3 + Rx = 2(R1 + R2) => Rx = 2(R1 + R2) – R3 = 28()

Cường độ dòng điện chaỵ qua điện trở R1 là:

) ( 4 , 2

2

1

R

R

U







Cường độ dòng điện chaỵ qua điện trở Rx là:

) ( 2 , 1

3

A R

R

U

I

x

AB





Cường độ dòng điện chaỵ qua mạch chính là:

I2 R2 D R3

I4 R4

I R1 I1

I = I1 +Ix = 2,4 + 1,2 = 3,6 (A)

Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

RAB= 13 , 3 ( )

6 , 3

8 , 4







I

U AB

Bài 8

Cho hai bóng đèn loại (24V – 0,8A) và (24V – 1,2A)

a Các kí hiệu trên cho biết điều gì?

b Mắc nối tiếp hai bóng đèn trên vào hiệu điện thế 48V Tính cường độ dòng điện chạy qua hai đèn và nêu nhận xét về độ sáng của mỗi đèn

c Để hai đèn sáng bình thường thì phải mắc chúng như thế nào và sử dụng hiệu điện thế là bao nhiêu?

Giải

a Con số 24V cho biết hiệu điện thế định mức của bóng đèn Khi sử dụng nếu hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn lớn hơn 24V thì đèn có thể bị cháy, nếu hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn nhỏ hơn 24V thì đèn sáng yếu hơống với khi nó sáng bình thường Con số 0,8A và 1,2A cho biết giá trị cường độ dòng điện định mức của bóng đèn Khi sử dụng bóng đèn đúng giá trị hiệu điện thế định mức thì cường độ dòng điện chạy qua đèn đúng bằng giá trị cường độ dòng điện định mức

b Điện trở của mỗi bóng đèn tính từ công thức:

) ( 30 8 , 0

4 , 2

1

1

dm

dm

I

U

2 , 1

4 , 2

2

2

dm

dm

I

U R

Khi mắc nối tiếp: R = R1 + R2 = 30 + 20 = 50()

Cường độ dòng điện qua mỗi đèn:

I = I1 = I2 = 0 , 96 ( )

50

48

A R

U





Ta thấy I1 > Idm1 nên bóng đèn 1 sáng quá mức bình thường nên có thể bị cháy

I2 < Idm2 nên bóng đèn 2 sáng yếu hơn so với bình thường

Bài 9

Cho mạch điện như hình

vẽ Trong đó R1 = 15(), R2 =

3(), R3 = 7(), R4 = 10(),

UAB = 35V

a Tính điện trở tương

đương của toàn mạch

b Tính cường độ dòng điện qua các điện trở

c Tính các hiệu điện thế UAC và UAD

Giải:

a R23 = R2 + R3 = 10()

) ( 5 10 10

10 10

4 23

4

23









R

R

R

R

R

RAB = R1 + R234 = 15 + 5 = 20()

b Cường độ dòng điện qua các điện trở:

I1 = I = 1 , 75 ( )

20

35

A R

U

AB

AB





UAC = I1 R1 = 1,75.15 = 26,25(V)

UCB = UAB – UAC = 35 – 26,25 = 8,75(V)

) ( 875 , 0 10

75 , 8

4

4

4

R

U

R

U









I2 = I3 = I1 – I4 = 1,75 – 0,875 = 0,875(A)

c UAC= I1 R1 = 1,75.15 = 26,25(V)

UAD = UAC + UCD = UAC + I2R2 = 26,25 + 0,875.3 = 28,875(V)

Bài 10

Trên hình vẽ là một đoạn dây dẫn đồng chất tiết diện đều, hai điểm M và N chia dây dẫn thành ba đoạn theo tỷ lệ sau: AM = .

5

1

; 3

1

AB AN

AB  Đặt vào hai dầu dây dẫn một hiệu điện thế UAB = 45V

a Tính hiệu điện thế UMN

b So sánh hiệu điện thế UAN và

UMB

Giải:

Gọi điện trở của các đoạn AB, MN, AN, MB lần lượt là RAB, RMN, RAN, RMB

Ta có thể coi dây dẫn AB gồm các điện trở RAM, RMN, RNB mắc nối tiếp với nhau Vì đoạn mạch mắc nối tiếp thì hiệu điện thế tỷ lệ với điện trở mà điện trở lại tỷ lệ thuận với chiều dài nên hiệu điện thế sẽ tỷ lệ thuận với chiều dài

a Ta có: MN =AB - (AM +NB) = AB – AB AB AB

15

7 ) 5 3

) ( 21 45 15

7 15

7 15

7

V U

U AB

MN R

R

U

U

AB MN

AB

MN

AB

MN















) ( 36 5

4 5

4

V U

U AB

AN

U

U

AB AN

AB

AN











) ( 30 3

2 3

2

V U

U AB

MB

U

U

AB MB

AB

MB











MB

AN

U U

U

U

2 , 1 2

, 1 30

36









Bài 11

Cho mạch điện như hình vẽ MN là biến trở con chạy C Lúc đầu đẩy con chạy C về sát N để biến trở có điện trở lớn nhất

a Khi dịch chuyển con chạy C về phía M thì

độ sáng bóng đèn thay đổi thế nào?

b Bóng đèn ghi (12V – 6W) Điện trở toàn

phần của biến trở là R = 52() và con chạy C nằm

chính giữa MN Hiệu điện thế do nguồn cung cấp

là 25V Bóng đèn sáng bình thường không? Tại

sao?

Giải:

a Khi dịch chuyển con chạy C về phía M thì điện trở của biến trở giảm làm cho điện trở tương đương của toàn mạch giảm (R = Rđ + Rb ) Kết quả là cường độ dòng điện qua

đèn tăng dần (I = U / R), đèn sáng dần lên

b Đèn sáng bình thường khi Uđ = Uđm hoặc Iđ = Iđm Vì C nằm chính giữa MN nên phần điện trở của biến trở có dòng điện chạy qua là Rb = R / 2 = 52 / 2 = 26()

Điện trở của bóng đèn tính từ công thức: 24 ( )

6

122

2









dm

dm d

P

U R

Điện trở toàn mạch là: R = Rb + Rđ = 26 + 24 = 50()

Cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn là: Iđ = I = 0 , 5 ( )

50

25

A R

U





Cường độ dòng điện định mức của bóng đèn là: 0 , 5 ( )

12

6

A U

P I

dm

dm

dm   

Vì cường độ dòng điện chạy qua đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức nên bóng đèn sáng bình thường

Cách khác: Ib = I = U / R = 0,5(A)

Ub = Ib Rb = 0,5 25 = 13(V)

Uđ = U – Ub = 25 – 13 = 12(V) = Uđm vậy đèn sáng bình thường

Bài 12

C

+ - M N

Rđ