Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “ Dòng điện không đổi” vật lí 11 nhằm bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh

a có: – UAB = I1r1 – e1 – UAB = I2r2 – e2 (1) (2) UAB = IR (3) I1 + I = I (4) Từ (1), (2), (3), (4) ta có: (1’) 0,1I1 + 0I2 + 0,2I = 0I1 + 0,1I2 + 0,2I = 1,5 (2’) I1 + I – I = (3’) Giải hệ (1’), (2’), (3’) ta có I1 = A; I2 = A; I = A Thay I vào (3), ta có U AB = UV = 1,4 V Vì I1 > 0; I2 > 0; I > nên dòng điện chạy nhánh mạch nhƣ chiều ta giả sử Bài 4: Giả sử dòng điện chạy nhánh mạch có chiều nhƣ hình vẽ Ta có: UAB = I1(r1 + r4 + R1) – e1 + e4 – UAB = I2(r2 + R2) – e2 (2) UAB = I3(r3 + R3) – e3 (3) I1 + I3 = I (1) (4) Từ (1), (2), (3), (4) ta có: (1’) 10I1 + 20I2 + 0I3 = 50 0I1 + 20I2 + 5I3 = 40 (2’) I1 – I2 + I = (3’) Giải hệ (1’), (2’), (3’) ta có I1 = 1,29 A; I2 = 1,86 A; I3 = 0,57 A Thay I3 vào (3), ta có UAB = - 12,15 V Vì UAB < nên điện điểm A thấp điện điểm B; I1 > 0; I2 > 0; I3 > nên dòng điện chạy nhánh mạch nhƣ chiều ta giả sử Bài 5: Giả sử dòng điện chạy nhánh mạch có chiều nhƣ hình vẽ Ta có: – UAB = I1(r1 + R1) – e1 – UAB = I2(r2 + R2) – e2 (2) UAB = I3(r3 + R3) – e3 (3) I1 + I = I (4) (1) Từ (1), (2), (3), (4) ta có: 4,5I1 + 0I2 + 5I3 = 14 (1’) 0I1 + 5,5I2 + 5I3 = 10 (2’) I1 + I – I3 = (3’) Giải hệ (1’), (2’), (3’) ta có I1 = 1,30 A; I2 = 0,33 A; I3 = 1,63 A Thay I3 vào (3), ta có UAB = 2,15 V Vì I1 > 0; I2 > 0; I3 > nên dòng điện chạy nhánh mạch nhƣ chiều ta giả sử Bài 5: EAB = E = 2V rab = 0,2  ECD = 3E = 6V rCD = 3r = 1,2A Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B Vậy:I = 0,17A Bài 6: EAB = E = 2V rab = 0,2  ECD = 3E = 6V rCD = 3r = 1,2A Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B Vậy:I = 0,17A Bài 7: - Giả sử dòng điện có chiều nhƣ hình vẽ: Ta có: I1  U NM  E1 E1  U MN  r1 r1 I2  U NM  E2 E2  U MN  r2 r2 I3  U MN R1  R2 Tại M ta có; I3 = I1 + I2 Gọi UMN = U ta có: E  U E2  U U   R1  R2 r1 r2 Giải phƣơng trình ta đƣợc U = 11,58V Suy : I1 = 2,1A I2 = 0,2A I3 = 2,3A - Vậy chiều dòng điện với chiều thật chọn UR2 = I3.R2 = 6,9V - Điện tích tụ C là: Q = C.UR2 = 6,9 = 34,5 C E1,r1 M E2,r2 R1 R2 C N E2  E  Bài 8: Ta có: P = I R =  Vì E r khơng đổi nên P = Pmax  R= r2 Rr R  2r  R (R + r2 r2 ) có giá trị cực tiểu, mà theo bất đẵng thức Cơsi (R + ) có giá trị R R cực tiểu R = r2 E2  R = r =  Khi Pmax = = 18 W  R = r =  R 4r Bài 10: - §iỊu kiện để đèn sáng bình th-ờng gì? - Điện trở CĐDĐ định mức bóng đèn bao nhiêu? - Liên hệ CĐDĐ mạch điện mạch điện rẽ? - Chọn HĐT cho mạch điện nh- nào? -Điện trở CĐDĐ định mức bóng là: Rđ=Uđ2/Pđ = 7,5 , Iđ =Pđ/Uđ =0,8A Tr-ờng hợp mắc hỗn hợp đối xứng: - Giả sử mắc bóng thành x hàng, hàng có y bóng mắc nối tiếp (x,y nguyên d-ơng) Ta có: x.y = (1) - Điện trở mạch điện ngoài: R= y.Rd 7,5 y 15 y  x x 2x I - C§D§ nguån cung cÊp: Ta cã: I= x.I® => U 2Ux  R 15 y 2Ux  x.0,8 => U =6y (2) 15 y Giải hệ ph-ơng trình (1) (2) với x y nguyên ta đ-ợc: x y U(V) 24 2 12 Tr-ờng hợp bóng không mắc đối xứng ta dễ thấy có tr-ờng hợp mắc thành hai nhóm nối tiếp, nhóm gồm hai bóng mắc song song Vậy có cách mắc để đèn sáng bình th-ờng: + Mắc bóng thành dãy nối tiếp, chọn HĐT 24V + Mắc dãy song song, dãy bóng mắc nối tiếp, chon HĐT 12V + Mắc bóng song song, chọn HĐT 6V + Mắc thành hai nhóm nối tiếp, mối nhóm gồm hai bóng mắc song song, chọn HĐT 12V - Tiến hành mắc mạch điện theo ph-ơng án để kiểm tra kết Bi 11: - Vì đèn giống sáng bình th-ờng nên phải mắc chúng nh- nào? - CĐDĐ định mức bóng đèn bao nhiêu? - Liên hệ CĐDĐ mạch điện mạch điện rẽ? - Hiệu suất nguồn điện đ-ợc tính theo công thức nào? - Điện trở CĐDĐ định mức bóng là: Rđ=Uđ2/Pđ = 12 , Iđ =Pđ/Uđ =0,5A - Giả sử mắc bóng thành x hàng, hàng có y bóng mắc nối tiếp ta có: x.y = (1) - Điện trở mạch điện ngoài: R= - C§D§ nguån cung cÊp: Ta cã: I= x.I® - => y.Rd 12 y  x x I E 18  r  R  12 y x 18 = 0,5x 12 y 6 x => x+2y = Giải hệ ph-ơng trình (1) (2), ta đ-ợc: x = 4, y=1 x =2, y=2 Vậy có cách mắc để đèn sáng bình th-ờng: (2) + M¾c bãng song song + M¾c 2d·y song song, dãy bóng mắc nối tiếp - Với mạch điện có điện trở hiệu suất nguồn điện là: H U R  E R  r 1 r R §Ĩ cã hiệu suất lớn điện trở mạch điện phải lớn ta chọn cách mắc thứ Bi 12: *Điều kiện để đèn 6V - 6W sáng bình th-ờng gì? - Giả sử có N pin mắc thành m dãy song song, dãy có n pin mắc nối tiếp, xác định m n để đèn sáng bình th-ờng? - Điều kiện để đèn sáng bình th-ờng HĐT mạch điện U= 6V, CĐDĐ P 1( A) U qua đèn là: I= - Giả sử có n pin mắc thành m dãy, dãy có n pin mắc nối tiÕp Ta cã: E= ne = 1,5n r= n n r0 m m áp dụng định luật Ôm: E = U +Ir => 1,5n = + n = n ta đến ph-ơng trình: m 3m Với m, n nguyên d-ơng, 3m - = 1, 2, 4, Ta chän m = 1, Ta tính đ-ợc n = 12, - Bài toán có hai nghiệm: Dùng 12 pin ghép thành dãy nối tiếp hai dãy song song dãy pin nối tiếp Hiệu suất nguồn là: H= U công suất mạch = E công suất nguồn (%) Cả hai ph-ơng án có công suất mạch điện 6W tức HĐT mạch điện U= 6V, ph-ơng án có công suất nguồn bé tức suất điện động bÐ th× cã hiƯu st lín E1 = 12e = 18V, E2 =6e = 9V Ph-ơng án hai có hiệu suất gấp hai ph-ơng án - Tiến hành mắc mạch điện điện để kiểm tra kết Bài 13: Khơng mâu thuẫn giá trị 30 điện trở đèn không làm việc Khi đèn sáng, nhiệt độ dây tóc bóng đèn tăng nhanh sau ổn định điện trở bóng đèn tăng lên nhanh Số liệu tính tốn đƣợc ứng với trƣờng hợp bóng đèn làm việc bình thƣờng Bài 14: Khi cắt dây mayso điện trở dây giảm, dòng điện tăng lên Điện trở giảm lần dòng điện tăng nhiêu lần Khi chƣa cắt, nhiệt lƣợng: Q = RI2t Khi cắt dây: R '  R I’ = nI n Nhiệt lƣợng: Q’ = I’2R’t = n.Q Nhƣ sau cắt dây, khoảng thời gian nhiệt lƣợng toả tăng n lần so với chƣa cắt băng việc cắt dây rút ngắn đƣợc thời gian đun nƣớc Bài 15 : Nguyên nhân tƣợng tƣơng quan công suât thực công suất định mức bóng đèn Giả sử đèn ban đầu thuộc loại 12 V – W, Minh thay đèn hỏng đèn loại 12 V công suất định mức nhỏ 5W đèn đứt cơng suất thực lớn nhiều so với công suất định mức Nếu thay đèn V – W gần nhỏ công suất định mức U2 U d2 Công suất thực: P  mà Rd  Rd Pd U Suy P    Ud   Pd  ... nên dòng điện qua R3 từ C đến B Vậy:I = 0,17A Bài 6: EAB = E = 2V rab = 0,2  ECD = 3E = 6V rCD = 3r = 1,2A Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B Vậy:I = 0,17A Bài 7: - Giả sử dòng điện. .. đƣợc ứng với trƣờng hợp bóng đèn làm việc bình thƣờng Bài 14: Khi cắt dây mayso điện trở dây giảm, dòng điện tăng lên Điện trở giảm lần dòng điện tăng nhiêu lần Khi chƣa cắt, nhiệt lƣợng: Q = RI2t... (3’) Giải hệ (1’), (2’), (3’) ta có I1 = 1,29 A; I2 = 1,86 A; I3 = 0,57 A Thay I3 vào (3), ta có UAB = - 12,15 V Vì UAB < nên điện điểm A thấp điện điểm B; I1 > 0; I2 > 0; I3 > nên dòng điện chạy