Sách bài tập Vật lí 11 Bài 24 (Kết nối tri thức): Nguồn điện

Giải SBT Vật lí 11 Bài 24: Nguồn điện

Câu 24.1 trang 58 SBT Vật Lí 11: Kết luận nào sau đây đúng khi nói về tác dụng của nguồn điện?

A. dùng để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện trong mạch.

B. dùng để tạo ra các ion âm.

C. dùng để tạo ra các ion dương.

D. dùng để tạo ra các ion âm chạy trong vật dẫn.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Nguồn điện dùng để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện trong mạch.

Câu 24.2 trang 58 SBT Vật Lí 11: Kết luận nào sau đây sai khi nói về suất điện động của nguồn điện?

A. Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện.

B. Suất điện động của nguồn điện được đo bằng thương số $\frac{A}{q}$.

C. Đơn vị của suất điện động là vôn (V).

D. Suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng tích điện của nguồn điện.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

D – sai vì suất điện động của nguồn điện đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện.

Câu 24.3 trang 58 SBT Vật Lí 11: Biểu thức tính công của nguồn điện có dòng điện không đổi là

A. A = UIt.

B. A = EIt.

C. EIt - rI²t.

D. EIt + rI²t.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Biểu thức công của nguồn điện có dòng điện không đổi là A = EIt.

Câu 24.4 trang 58 SBT Vật Lí 11: Khi nói về nguồn điện, phát biểu nào dưới đây sai?

A. Mỗi nguồn có hai cực luôn ở trạng thái nhiễm điện khác nhau.

B. Nguồn điện là cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện trong đoạn mạch.

C. Để tạo ra các cực nhiễm điện, cần phải có lực thực hiện công tách và chuyển các electron hoặc ion dương ra khỏi điện cực, lực này gọi là lực lạ.

D. Nguồn điện là pin có lực lạ là lực tĩnh điện.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

D – sai vì lực lạ không phải là lực tính điện.

Câu 24.5 trang 58 SBT Vật Lí 11: Nguồn điện tạo ra hiệu điện thế giữa hai cực bằng cách

A. tách electron ra khỏi nguyên tử và chuyển electron và ion ra khỏi các cực của nguồn.

B. sinh ra ion dương ở cực âm.

C. sinh ra electron ở cực dương.

D. làm biến mất electron ở cực dương.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Nguồn điện tạo ra hiệu điện thế giữa hai cực bằng cách tách electron ra khỏi nguyên tử và chuyển electron và ion ra khỏi các cực của nguồn.

Câu 24.6 trang 59 SBT Vật Lí 11: Câu nào sau đây sai?

A. Suất điện động của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của nguồn điện.

B. Suất điện động của nguồn điện được xác định bằng công suất dịch chuyểnvòng kín của mạch điện.

C. Suất điện động của nguồn điện bằng công để di chuyển điện tích dương 1 C từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn.

D. Suất điện động được đo bằng thương số giữa công A của lực lạ để di chuyển một điện tích dương q từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện và độ lớn của điện tích đó.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

B - sai

Câu 24.7 trang 59 SBT Vật Lí 11: Công của nguồn điện là

A. lượng điện tích mà nguồn điện sinh ra trong 1 s.

B. công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích bên trong nguồn.

C. công của dòng điện trong mạch kín sinh ra trong 1 s.

D. công của dòng điện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích trong mạch kín.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Công của nguồn điện là công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích bên trong nguồn.

Câu 24.8 trang 59 SBT Vật Lí 11: Suất điện động của nguồn điện một chiều là E = 4 V. Công của lực lạ làm dịch chuyển một lượng điện tích q = 5mC giữa hai cực bên trong nguồn điện là

A. 1,5mJ.

B. 0,8mJ.

C. 20mJ.

D. 5mJ.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Công cần tìm A = qE = 5.10^-3.4 = 0,02J = 20mJ

Câu 24.9 trang 59 SBT Vật Lí 11: Một acquy có suất điện động là 12V, sinh ra công là 720J để duy trì dòng điện trong mạch trong thời gian 1 phút. Cường độ dòng điện chạy qua acquy khi đó là

A. I = 1,2A.

B. I = 0,5A.

C. I = 0,2A.

D. I = 2,4A.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Cường độ dòng điện $I=\frac{A}{Et}=\frac{720}{12.60}=1A$

Câu 24.10 trang 59 SBT Vật Lí 11: Một acquy đầy điện có dung lượng 20A.h. Biết cường độ dòng điện mà nó cung cấp là 0,5 A. Thời gian sử dụng của acquy là

A. t = 5h.

B. t = 40h.

C. t = 20h.

D. t = 50h.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Thời gian cần tìm $t=\frac{20}{0,5}=40h$

Câu 24.11 trang 60 SBT Vật Lí 11: Suất điện động của nguồn điện là đại lượng được đo bằng

A. công của lực lạ tác dụng lên điện tích q dương.

B. thương số giữa công và lực lạ tác dụng lên điện tích q dương.

C. thương số giữa lực lạ tác dụng lên điện tích q dương và độ lớn điện tích ấy.

D. thương số giữa công của lực lạ dịch chuyển điện tích dương q từ cực âm đến cực dương trong nguồn và độ lớn của điện tích đó.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Suất điện động của nguồn điện là đại lượng được đo bằng thương số giữa công của lực lạ dịch chuyển điện tích dương q từ cực âm đến cực dương trong nguồn và độ lớn của điện tích đó

Câu 24.12 trang 60 SBT Vật Lí 11: Khi dòng điện chạy qua đoạn mạch ngoài nối giữa hai cực của nguồn điện thì các hạt mang điện trong mạch chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực

A. Coulomb.

B. hấp dẫn.

C. lạ.

D. điện trường.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Khi dòng điện chạy qua đoạn mạch ngoài nối giữa hai cực của nguồn điện thì các hạt mang điện trong mạch chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực điện trường.

Câu 24.13 trang 60 SBT Vật Lí 11: Khi dòng điện chạy qua nguồn điện thì các hạt mang điện ở bên trong nguồn điện chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực

A. Coulomb.

B. hấp dẫn.

C. lạ.

D. điện trường.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Khi dòng điện chạy qua nguồn điện thì các hạt mang điện ở bên trong nguồn điện chuyển động có hướng dưới tác dụng của lực lạ.

Câu 24.14 trang 60 SBT Vật Lí 11: Một nguồn điện có suất điện động là E, công của nguồn là A, độ lớn điện tích dịch chuyển qua nguồn là q. Mối liên hệ giữa các đại lượng này là

A. A = qE.

B. q = AE.

C.E = q.

D. A = qE.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Mối liên hệ giữa các đại lượng này là A = qE

Câu 24.15 trang 60 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện có sơ đồ như Hình 24.2 Trong đó: $\text{E}=1,2V,r=0,5\Omega ,R_1=R_3=2\Omega$.$R_2=R_4=4\text{Ω}$. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B.

Lời giải:

- Điện trở đoạn MN là: $R_{MN}=\frac{(R_1+R_2).R_3}{R_1+R_2+R_3}=1,5\text{Ω}$.

- Dòng điện qua mạch chính: $I=\frac{\text{E}}{R_{MN}+R_4+r}=0,2A$.

- Hiệu điện thế giữa M, N: $U_{MN}={\text{IR}}_{MN}=0,3\text{V}$.

- Cường độ dòng điện qua R₂: $I_2=\frac{U_{MN}}{R_1+R_2}=0,05\text{A}$.

- Hiệu điện thế giữa A, N: $U_{AN}=U_{R_2}=I_2{R}_2=0,2\text{V}$.

- Hiệu điện thế giữa N và B: $U_{NB}=I{R}_4=0,8\text{V}$.

- Hiệu điện thế giữa A và B: $U_{AB}=U_{AN}+U_{NB}=1\text{V}$

Câu 24.16 trang 60 SBT Vật Lí 11: Cho mạch điện có sơ đồ như Hình 24.3 Biết $R_2=2\text{Ω},R_3=3\text{Ω}$. Khi K mở, vôn kế chỉ 6V. Khi K đóng vôn kế chỉ 5,6V và ampe kế chỉ 2A.

a) Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.

b) Tính R₁ và cường độ dòng điện qua R₂ và R₃.

Lời giải:

a) Khi K mở, vôn kế chỉ giá trị của suất điện động của nguồn:

Vì U_v = E - Ir có I = 0, vậy E = 6V.

Khi K đóng, vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu nguồn điện:

U_v = E - Ir $\Rightarrow$ 5,6 = 6-2.r $\Rightarrow$r = 0,2$\Omega$.

b) Theo định luật Ohm, ta có: $I=\frac{U_v}{R_{\text{tđ}}}\Rightarrow R_{\text{tđ}}=\frac{U_v}{I}=\frac{5,6}{0,2}=2,8\text{Ω}$.

$R_{23}=\frac{R_2{R}_3}{R_2+R_3}=1,2\Omega$

Mặt khác $R_1=R_{td}-R_{23}=1,6\Omega$

$U_{23}=I{R}_{23}=2,4\text{V}.$

Cường độ dòng điện qua R₂ và R₃ là:

$I_2=\frac{U_{23}}{R_2}=1,2\text{A}.$

$I_3=I-I_2=0,8\text{A}.$

Câu 24.17 trang 60 SBT Vật Lí 11: Suất điện động của một nguồn điện là 12V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển một lượng điện tích là 0,5C bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương của nó.

Lời giải:

Công của lực lạ: A = qE = 0,5.12 = 6J.

Câu 24.18 trang 61 SBT Vật Lí 11: Một acquy có suất điện động 6V, sản ra một công là 360J khi acquy này phát điện trong 5 phút.

a) Tính lượng điện tích dịch chuyển trong acquy.

b) Tính cường độ dòng điện chạy qua acquy.

Lời giải:

a) Điện lượng dịch chuyển trong acquy là: $\text{E}=\frac{A}{q}\Rightarrow q=\frac{A}{\text{E}}=\frac{360}{6}=60C$.

b) Cường độ dòng điện chạy qua acquy là: $I=\frac{q}{\text{Δ}t}=\frac{60}{5.60}=0,2\text{A}$.

Câu 24.19 trang 61 SBT Vật Lí 11: Một bộ acquy đầy điện có thể cung cấp dòng điện 4A liên tục trong 2 giờ thì phải nạp lại.

a) Tính cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong 40 giờ thì phải nạp lại.

b) Tính suất điện động của acquy nếu trong thời gian hoạt động trên đây, nó sinh ra một công là 172,8 kJ.

Lời giải:

a) Điện lượng: q = It = 4.2.3600 = 28800C

Cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp liên tục trong 40 giờ: $I^{\text{'}}=\frac{q}{t^{\text{'}}}=\frac{28800}{40.3600}=0,2A\text{.}$

b) Tính suất điện động của acquy: $\text{E}=\frac{A}{q}=\frac{172,8.1000}{28800}=6V$.

Lý thuyết Nguồn điện

I. Nguồn điện. Suất điện động của nguồn điện

1. Điều kiện để duy trì dòng điện

- Hai quả cầu kim loại A và B giống nhau, quả cầu A mang điện tích +q và quả cầu B mang điện tích -q.

- Hiệu điện thế U_AB = V_A-V_B khiến các electron tự do dịch chuyển từ quả cầu B sang quả cầu A tạo thành dòng điện trong mạch.

- Dòng điện này chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, khi V_A = V_B thì không còn tồn tại dòng điện trong mạch.

2. Nguồn điện

- Nguồn điện tạo và duy trì hiệu điện thế, có hai cực là cực dương (+) và cực âm (-).

- Hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện được duy trì ngay cả khi có dòng điện chạy qua các vật dẫn nối liền giữa hai cực của nó.

- Để tạo ra các cực, trong nguồn điện phải có lực tách electron ra khỏi nguyên tử và chuyển chúng ra khỏi mỗi cực.

- Việc tách electron ra khỏi nguyên tử không phải do lực điện thực hiện mà do các lực lạ.

3. Suất điện động của nguồn điện

- Khi nối hai cực của nguồn điện bằng một vật dẫn tạo thành mạch kín, trong mạch có dòng điện do sự dịch chuyển của các electron tự do từ cực âm đến cực dương.

- Bên trong nguồn điện, các hạt tải điện dương lại dịch chuyển từ cực âm đến cực dương dưới tác dụng của lực lạ.

- Suất điện động ℰ của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện, đo bằng thương số giữa công A của lực lạ thực hiện khi làm dịch chuyển một điện tích dương q bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương và độ lớn của điện tích q đó: ℰ = A/q.

- Đơn vị của suất điện động là vôn, kí hiệu là V.

- Số vôn ghi trên mỗi nguồn điện cho biết trị số của suất điện động của nguồn điện đó và cũng là giá trị của hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.

II. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn

1. Điện trở trong của nguồn

- Trong mạch điện kín, dòng điện chạy qua mạch ngoài và bên trong nguồn điện.

- Mỗi nguồn điện được đặc trưng bằng suất điện động ℰ và điện trở trong r của nguồn.

- Hiệu điện thế giữa hai đầu của nguồn trong mạch kín luôn nhỏ hơn suất điện động của nguồn do nguồn điện đều có điện trở trong.

- Nguyên nhân quan trọng nhất của hiệu ứng này là điện trở trong của nguồn điện.

2. Ảnh hưởng của điện trở trong của nguồn điện lên hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn

- Để tưởng tượng nguồn điện lí tưởng, ta có thể tách điện trở trong ra bên ngoài nguồn.

- Khi mắc nguồn điện với mạch ngoài bởi điện trở R, điện trở của mạch gồm điện trở mạch ngoài R nối tiếp với điện trở trong r.

- Nguồn điện đã thực hiện công A trong khoảng thời gian t và nhiệt lượng toả ra ở điện trở ngoài R và điện trở trong r được tính bằng công thức Q = RI²t + rl²t.

- Theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng tiêu thụ trên toàn mạch phải bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp, nên ℰ = IR + Ir.

- Độ giảm thể trên đoạn mạch được gọi là tích số của cường độ dòng điện với điện trở của đoạn mạch.

- Suất điện động của nguồn điện bằng tổng các độ giảm thể ở mạch ngoài và mạch trong, có thể tính bằng công thức ℰ = U + Ir với U = IR là hiệu điện thế mạch ngoài.

- Hiệu điện thế mạch ngoài cũng là hiệu điện thế giữa hai cực dương và âm của nguồn điện.

Sơ đồ tư duy về “Nguồn điện”

Xem thêm các lời giải SBT Vật lí 11 bộ sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài tập cuối chương 3 trang 47

Bài 22: Cường độ dòng điện

Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

Bài 25: Năng lượng và công suất điện

Bài tập cuối chương 4 trang 64