Lý thuyết Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

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

Bài giảng Vật Lý 11 Bài 11: 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:

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

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

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

Câu 1. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở các đoạn dây nối.

Biết R₁ = 1 W, R₂ = R₃ = 6 W, $\mathcal{E}$ = 6 V; r =1 W. Hiệu điện thế giữa 2 đầu mạch là

A. 4,8 V.

B. 6 V.

C. 4,5 V.

D. 5,5 V.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Do mạch điện có $R_{1}nt\left(R_2//R_3\right)$  nên:

Điện trở tương đương mạch ngoài là

 $R_N=R_1+\frac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=1+\frac{6.6}{6+6}=4_{}\Omega$

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{\mathcal{E}}{r+R_N}=\frac{6}{1+4}=1,2$(A)

Hiệu điện thế hai đầu mạch là

U = I.R_N = 1,2.4 = 4,8 (V).

Câu 2. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở các đoạn dây nối.

Biết R₁ = 1 W, R₂ = R₃ = 6 W, $\mathcal{E}$ = 6V; r = 1 W.. Cường độ dòng điện trong mạch là

A. 4 A.

B. 6 A.

C. 1,5 A.

D. 1,2 A.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

Do mạch điện có $R_{1}nt\left(R_2//R_3\right)$  nên:

Điện trở tương đương mạch ngoài là

 $R_N=R_1+\frac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=1+\frac{6.6}{6+6}=4_{}\Omega$

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{\mathcal{E}}{r+R_N}=\frac{6}{1+4}=1,2$(A).

Câu 3. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở các đoạn dây nối.

Biết R₁ = 1 W, R₂ = R₃ = 6 W, $\mathcal{E}$ = 6V; r =1 W. Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là

A. 7,2 W.

B. 4,8 W.

C. 5,76 W.

D. 1,2 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Do mạch điện có $R_{1}nt\left(R_2//R_3\right)$  nên:

Điện trở tương đương mạch ngoài là

 $R_N=R_1+\frac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=1+\frac{6.6}{6+6}=4_{}\Omega$

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{\mathcal{E}}{r+R_N}=\frac{6}{1+4}=1,2$(A)

Công suất tiêu thụ trên mạch ngoài là

$\mathcal{P}=U.I=I^2.R_N=1,2^2.4=5,76W$

Câu 4. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở các đoạn dây nối.

Biết R₁ = 1 W, R₂ = R₃ = 6 W, $\mathcal{E}$ = 6V; r =1 W. Hiệu suất của nguồn là

A. 72%.

B. 80%.

C. 96%.

D. 86%.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Do mạch điện có $R_{1}nt\left(R_2//R_3\right)$  nên:

Điện trở tương đương mạch ngoài là

 $R_N=R_1+\frac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=1+\frac{6.6}{6+6}=4_{}\Omega$

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{\mathcal{E}}{r+R_N}=\frac{6}{1+4}=1,2$(A)

Hiệu suất của nguồn là

$H=\frac{U_N}{\mathcal{E}}=\frac{I.R_N}{\mathcal{E}}=\frac{1,2.4}{6}=80\%$

Câu 5. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở các đoạn dây nối.

Biết R₁ = 1 W, R₂ = R₃ = 6 W, $\mathcal{E}$  = 6V; r =1 W. Công suất tỏa nhiệt điện trở R₁ là

A. 1,44 W.

B. 4,8 W.

C. 5,76 W.

D. 1,2 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Do mạch điện có $R_{1}nt\left(R_2//R_3\right)$  nên:

Điện trở tương đương mạch ngoài là

 $R_N=R_1+\frac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=1+\frac{6.6}{6+6}=4_{}\Omega$

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{\mathcal{E}}{r+R_N}=\frac{6}{1+4}=1,2$(A)

Công suất tiêu thụ trên điện trở R₁ là

${\mathcal{P}}_1= I^2.R_1=1,2^2.1=1,44W$

Câu 6. Cho mạch điện như hình vẽ, bỏ qua điện trở các đoạn dây nối.

Biết R₁ = 1 W, R₂ = R₃ = 6 W, $\mathcal{E}$  = 6V; r =1 W. Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R₂ là

A. 2,4 W.

B. 2,16 W.

C. 4,8 W.

D. 1,2 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Do mạch điện có $R_{1}nt\left(R_2//R_3\right)$  nên:

+ Điện trở tương đương mạch ngoài là

 $R_N=R_1+\frac{R_2.R_3}{R_2+R_3}=1+\frac{6.6}{6+6}=4_{}\Omega$

+ Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{\mathcal{E}}{r+R_N}=\frac{6}{1+4}=1,2$(A)

+ Hiệu điện thế trên điện trở R₂ là

U2 = U23 = I.R23 = 1,2.  =3,6 (V)

+ Cường độ dòng điện qua điện trở R₂ là

 $I_2=\frac{U_{23}}{R_2}=\frac{3,6}{6}=0,6$(A)

+ Công suất tỏa nhiệt trên điện trở R₂ là

$\mathcal{P}=I_2^2.R_2=0,6^2.6=2,16W$

Câu 7. Một mạch điện gồm 2 nguồn ghép nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong lần lượt là 4,5 V và 1 W. Bộ nguồn được nối với 2 điện trở mắc nối tiếp có giá trị lần lượt là 6 W và 7 W. Cường độ dòng điện trong mạch là

A. 0,6 A.

B. 0,8 A.

C. 1 A.

D. 1,2 A.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Hai điện trở mắc nối tiếp, nên điện trở mạch ngoài là

R_N = 6 + 7 = 13 Ω.

Suất điện động bộ nguồn là ${\mathcal{E}}_b=2\mathcal{E}=9V$ ,

Điện trở trong của bộ nguồn là r_b = 2r = 2 Ω.

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

$I=\frac{{\mathcal{E}}_b}{r_b+R_N}=\frac{9}{2+13}=0,6$A

Câu 8. Một mạch điện gồm 2 nguồn ghép nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong lần lượt là 4,5V và 1 W. Bộ nguồn được nối với 2 điện trở mắc nối tiếp có giá trị lần lượt là 6 W và 7 W. Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R₁ trong thời gian 5 phút là

A. 468 J.

B. 648 J.

C. 600 J.

D. 756 J.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Hai điện trở mắc nối tiếp, nên điện trở mạch ngoài là R_N = 6 + 7 = 13 Ω.

Suất điện động bộ nguồn là ${\mathcal{E}}_b=2\mathcal{E}=9V$ ,

Điện trở trong của bộ nguồn là r_b = 2r = 2 Ω.

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

$I=\frac{{\mathcal{E}}_b}{r_b+R_N}=\frac{9}{2+13}=0,6$A

Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở R₁ trong thời gian 5 phút là

Q = I2.R₁.t = 0,62.6.(5.60) = 648 J.

Câu 9. Một mạch điện gồm 2 nguồn ghép nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong lần lượt là 4,5 V và 1 W. Bộ nguồn được nối với 2 điện trở mắc nối tiếp có giá trị lần lượt là 6 W và 7 W. Hiệu suất của bộ nguồn là

A. 80 %.

B. 86 %.

C. 60 %.

D. 86,7 %.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

Hai điện trở mắc nối tiếp, nên điện trở mạch ngoài là

R_N = 6 + 7 = 13 Ω.

Hai nguồn ghép nối tiếp, nên suất điện động bộ nguồn là

${\mathcal{E}}_b=2\mathcal{E}=9V$

Điện trở trong của bộ nguồn là r_b = 2r = 2 Ω.

Hiệu suất của nguồn là

 $H=\frac{R_N}{r_b+R_N}=\frac{13}{2+13}=86,7\%$

Câu 10. Một mạch điện gồm 2 nguồn ghép nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong lần lượt là 4,5 V và 1 W. Bộ nguồn được nối với 2 điện trở mắc nối tiếp có giá trị lần lượt là 6 W và 7 W. Công suất mạch ngoài là

A. 4,68 W.

B. 5,4 W.

C. 0,60 W.

D. 1,2 W.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Hai điện trở mắc nối tiếp, nên điện trở mạch ngoài là

R_N = 6 + 7 = 13$\Omega$

Hai nguồn ghép nối tiếp, nên suất điện động bộ nguồn là

${\mathcal{E}}_b=2\mathcal{E}=9V$,

Điện trở trong của bộ nguồn là r_b = 2r = 2 Ω

Áp dụng định luật Ôm cho toàn mạch

 $I=\frac{{\mathcal{E}}_b}{r_b+R_N}=\frac{9}{2+13}=0,6$A

Công suất mạch ngoài là

$\mathcal{P}=I^2.R_N=0,6^2.13=4,68W$