Lý thuyết Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch (mới 2023 + 15 câu trắc nghiệm) hay, chi tiết – Vật Lí 11

Vật Lí 11 Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

A. Lý thuyết Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

1. Toàn mạch là mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r, hoặc gồm nhiều nguồn điện được ghép thành bộ nguồn có suất điện động E_b và điện trở trong r_b và mạch ngoài gồm các điện trở.

=> Cần phải nhận dạng loại bộ nguồn và áp dụng công thức tương ứng để tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn.

2. Mạch ngoài của toàn mạch có thể là các điện trở hoặc các vật dẫn được coi như các điện trở (ví dụ như các bóng đèn với dây tóc nóng sáng) nối liền hai cực của nguồn điện.

=> Cần phải nhận dạng và phân tích xem các điện trở này được mắc với nhau như thế nào (nối tiếp hay song song).

Từ đó áp dụng định luật Ôm đối với từng loại đoạn mạch tương ứng cũng như tính điện trở tương đương của mỗi đoạn mạch và của mạch ngoài.

3. Áp dụng định luật Ôm đối với toàn mạch để tính cường độ dòng điện mạch chính, suất điện động của nguồn điện hay của bộ nguồn, hiệu điện thế mạch ngoài, công và công suất của nguồn điện, điện năng tiêu thụ của một đoạn mạch, … mà đề bài yêu cầu.

4. Các công thức cần sử dụng:

$I=\frac{\text{E}}{R_N+r};\text{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}E}=I\left(R_N+r\right);U=I{R}_N=\text{E}-Ir$

$A_{ng}=\text{E }It;{\text{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}P}}_{ng}=\text{E }I;A=UIt;\text{\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}P}=UI$

B. Trắc nghiệm Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

Bài 1. Số chỉ của ampe kế là

A. I_A1= 1,5A; I_A2 = 2,5A

B. I_A1= 2,5A; I_A2 = 1,5A

C. I_A1= 1A; I_A2 = 2,5A

D. I_A1= 1,5A; I_A2= 1A

Đáp án: A

Cường độ dòng điện qua R₁ là:

Cường độ dòng điện ampe kế là: I_A1 = I – I₁ = 3 – 1,5 = 1,5A

Cường độ dòng điện qua R₃ là:

Cường độ dòng điện qua ampe kế A₂ là: I_A2 = I – I₃ = 3 – 0,5 = 2,5A

Bài 2. Hai nguồn điện có E₁ = E₂ = 2V và điện trở trong r₁ = 0,4Ω, r₂ = 0,2Ω được mắc với điện trở R thành mạch kín (Hình vẽ). Biết rằng, khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của một trong hai nguồn bằng 0. Giá trị của R là

A. 0,2Ω

B. 0,4Ω

C. 0,6Ω

D. 0,8Ω

Đáp án: A

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch ta được:

+ Nếu hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn E₁ bằng 0 thì:

Thay I₁ vào (1) ta có: R = 0,2Ω

+ Nếu hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn ?2=0 thì:

Thay I₂ vào (1), ta có: R = -0,2Ω (loại).

Dùng dữ kiện sau để trả lời các câu 11.14, 11.15.

Cho mạch điện như hình 11.9, bỏ qua điện trở của dây nối, biết E₁ = 6V, E₂ = 4V, E₃ = 3V, r₁ = r₂ = r₃ = 0,1Ω, R = 6,2Ω

Bài 3. Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B (U_AB) bằng

A. 4,1V

B. 3,9V

C. 3,8V

D. 3,75V

Đáp án: C

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch ta được:

Hiệu điện thế giữa hai điểm A, B (U_AB):

 

Bài 4. Công suất của nguồn điện E₁ là

A. 2W

B. 4,5W

C. 8W

D. 12W

Đáp án: D

Công suất của nguồn điện E₁: P₁ = I.E₁ = 2.6 = 12W

Dùng dữ kiện sau để trả lời các câu 1, 2

Một điện trở 4Ω được mắc vào nguồn điện có suất điện động E = 1,5V để tạo thành một mạch điện kín thì công suất toả nhiệt ở điện trở này bằng 0,36W

 

Bài 5. Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R là

A. 1V

B. 1,2V

C. 1,4V

D. 1,6V

Đáp án:B

Ta có:

Bài 6. Cho mạch điện như hình 11.4, bỏ qua điện trở của dây nối, ampe có điện trở không đáng kể, E = 3V, r = 1Ω, I_A = 0,5A. Điện trở R có giá trị bằng

A. 6Ω

B. 3Ω

C. 5Ω

D. 3Ω

Đáp án: C

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch:

Dùng dữ kiện sau để trả lời các câu 8, 9

Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối R₁ = 3Ω; R₂ = 6Ω, R₃ = 4Ω, R₄ = 12Ω; E = 12V, r = 2Ω, R_A = 0.

Bài 7. Cường độ dòng điện qua mạch chính là

A. 1A

B. 2A

C. 3A

D. 4A

Đáp án: B

Ta thấy mạch ngoài gồm

Điện trở mạch ngoài:

Cường độ dòng điện qua mạch chính là:

Bài 8. Số chỉ của ampe kế (A) là

A. 0,9A

B. 10/9 A

C. 6/7 A

D. 7/6A

Đáp án: B

Cường độ dòng điện qua R₄ là:

Cường độ dòng điện qua R₃ là: I₃ = I – I₄ = 2 – 2/3 = 4/3 A

Mặt khác: I₁ + I₂ = I₃ ⇒ I₁ + I₂ = 4/3A (2)

Từ (1), (2) suy ra I₁ = 8/9 A ⇒ I_A = I – I₁ = 2 – 8/9 = 10/9 A.

Bài 9. Cho mạch điện như hình vẽ, E = 3V, điện trở trong không đáng kể, bỏ qua điện trở của dây nối, vôn kế có điện trở R_V = R₁ = R₂ = 50Ω. Số chỉ của vôn kế là

A. 0,5V

B. 1,0V

C. 1,5V

D. 2,0V

Đáp án: B

Mạch ngoài gồm R₁ mắc nối tiếp (R_V // R₂) nên điện trở mạch ngoài là:

Cường độ dòng điện qua mạch chính là:

Số chỉ của vôn kế là: U_V = U_AC = I.R_AC = 0,04.25 = 1V

Dùng dữ kiện sau để trả lời các câu 11, 12

Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối và các ampe kế, biết R₁ = 2Ω, R₂ = 3Ω, R₃ = 6Ω, E = 6V, r = 1Ω

Bài 10. Cường độ dòng điện qua mạch chính là

A. 2A

B. 3A

C. 4A

D. 1A

Đáp án: B

Ta thấy mạch ngoài gồm R₁ // R₂ // R₃

Suy ra:

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch ta được:

 

Bài 11. Điện trở trong của nguồn điện là

A. 0,5Ω

B. 0,25Ω

C. 5Ω

D. 1Ω

Đáp án: D

Cường độ dòng điện trong mạch: I = P/U = 0,36/1,2 = 0,3A

Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa nguồn phát:

Bài 12. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối, biết E = 3V; R₁ = 4Ω, R₂ = 5Ω, ampe kế có R_A ≈ 0, vôn kế R_V ≈ ∞, ampe kế chỉ 0,3A, vôn kế chỉ 1,2V. Điện trở trong r của nguồn bằng

A. 0,5Ω

B. 1Ω

C. 0,75Ω

D. 0,25Ω

Đáp án: B

Vôn kế chỉ 1,2V nên U₂ = U_V = 1,2V.

Ampe kế chỉ 0,3A nên I = I₁ = I₂ = I_A = 0,3A.

Định luật Ohm cho toàn mạch:

Bài 13. Một nguồn điện có suất điện dộng E = 1,5V, điện trở trong r = 0,1Ω. Mắc giữa hai cực của nguồn điện hai điện trở R₁ và R₂, Khi R₁, R₂ mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện qua mỗi điện trở là 1,5A, khi mắc R₁ song song với R₂ thì cường độ dòng điện qua mạch chính là 5A. R₁, R₂ có giá trị bằng

A. R₁ = 0,3Ω; R₂ = 0,6Ω hoặc R₁ = 0,6Ω; R₂ = 0,3Ω

B. R₁ = 0,4Ω; R₂ = 0,8Ω hoặc R₁ = 0,8Ω; R₂ = 0,4Ω

C. R₁ = 0,2Ω; R₂ = 0,4Ω hoặc R₁ = 0,4Ω; R₂ = 0,2Ω

D. R₁ = 0,1Ω; R₂ = 0,2Ω hoặc R₁ = 0,2Ω; R₂ = 0,1Ω.

Đáp án: A

Ta có:

Từ (1) và (2) ⇒ R₁R₂=1,8Ω (3)

Từ (1) và (3) ⇒ R₁ = 0,3Ω; R₂ = 0,6Ω hoặc R₁ = 0,6Ω; R₂ = 0,3Ω.

Bài 14. Cho mạch điện như hình 11.2, bỏ qua điện trở của dây nối, R₁ = 5Ω; R₃ = R₄ = 2Ω; E₁ = 3V, điện trở trong các nguồn không đáng kể. Để cường độ dòng điện qua R₂ bằng 0 cần phải mắc giữa hai điểm A, B một nguồn điện E₂ có suất điện động bằng bao nhiêu và như thế nào?

A. Cực (+) vào A, cực (-) vào B; E₂ = 2V

B. Cực (+) vào A, cực (-) vào B; E₂ = 2,4V

C. Cực (+) vào B, cực (-) vào A; E₂ = 4V

D. Cực (+) vào B, cực (-) vào A; E₂ = 3,75V.

Đáp án: B

Gọi I₁, I₂, I₃ là cường độ dòng điện qua các điện trở R₁, R₂, R₃.

Để cường độ dòng điện qua R₂ là I₂ = 0 thì U_MN = 0.

Ta có: U_MN = E₂ + I₃(R₃ + R₄) = E₁ – I₁.R₁ = 0

I₂ = 0, suy ra I₁ = I₃

Như vậy ta thấy E₂ < 0 nên chứng tỏ nguồn điện E₂ phải có chốt (+) mắc vào điểm A.

Bài 15. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở của dây nối và ampe kế, E = 6V, r = 1Ω, R₁ = 3Ω, R₂ = 6Ω, R₃ = 2Ω. Số chỉ của ampe kế là

A. 1A

B. 1,5A

C. 1,2A

D. 0,5A

Đáp án: C

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch: