Các dạng bài tập Vật lí lớp 11 Học kì 1

Các dạng bài tập Vật lí lớp 11 Học kì 1

Các dạng bài tập Dòng điện không đổi

Bài tập Đại cương về dòng điện không đổi và cách giải

Bài tập Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa R và cách giải

Bài tập Định luật Ôm cho toàn mạch và cách giải

Bài tập tính điện năng, công suất điện và cách giải

Ghép các nguồn điện thành bộ và cách giải

Công thức tính cường độ dòng điện

Công thức tính suất điện động

Công thức tính điện năng hao phí trong nguồn điện có điện trở trong

Công thức tính điện năng tiêu thụ

Công thức tính công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

Công thức tính công của nguồn điện

Công thức tính công suất của nguồn điện

Công thức định luật Jun – Len xơ

Công thức tính hiệu suất của nguồn điện

Công thức tính hiệu suất ấm điện, bếp điện khi đun nước

Công thức định luật ôm cho toàn mạch

Công thức tính cường độ dòng điện khi đoản mạch

Công thức tính suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn

Công thức tính số pin của bộ nguồn

Các dạng bài tập Dòng điện trong các môi trường

50 bài tập về Các dạng bài tập dòng điện trong kim loại (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Tính điện trở của dây dẫn kim loại ở nhiệt độ xác định (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Sự phụ thuộc của điện trở suất, điện trở vào nhiệt độ (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Hiện tượng nhiệt điện, suất điện động nhiệt điện (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Các dạng bài tập dòng điện trong chất điện phân (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Hiện tượng dương cực tan (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Hiện tượng dương cực không tan (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Các dạng bài tập Dòng điện trong chất khí, chân không, chất bán dẫn (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Dòng điện trong chất khí (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Dòng điện trong chân không (có đáp án 2022) - Vật lí 11

50 bài tập về Dòng điện trong chất bán dẫn (có đáp án 2022) - Vật lí 11

Công thức tính điện trở suất

Công thức định luật Faraday

Công thức tính đương lượng điện hóa

Công thức tính khối lượng vật được giải phóng

Bài tập Đại cương về dòng điện không đổi và cách giải - Vật lý lớp 11

Dạng 1: Đại cương về dòng điện không đổi

1. Lí thuyết

- Dòng điện là dòng các điện tích (các hạt tải điện) dịch chuyển có hướng.

- Chiều của dòng điện: Qui ước chiều dòng điện là chiều dịch chuyển có hướng của các điện tích dương.

- Cường độ dòng điện: là đại lượng đặc trưng cho tác dụng mạnh, yếu của dòng điện. Nó được xác định bằng thương số của điện lượng $\Delta q$ dịch chuyển qua tiết diện thằng của vật dẫn trong khoảng thời gian $\Delta t$ và khoảng thời gian đó:

$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}$

Trong đó:   

I là cường độ đòng điện, đơn vị là Ampe (A)

$\Delta q$ là điện lượng (lượng điện tích), đơn vị là culông (C)

- Dòng điện không đổi là dòng điện có chiều và cường độ không đổi theo thời gian: $I=\frac{q}{t}$

Trong đó: q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t

- Mật độ dòng điện: 

$$\begin{gathered} i=\frac{I}{S}=\frac{\Delta q}{\Delta t.S}=\frac{N.\left|e\right|}{\Delta t.S} \\ =\frac{N.\left|e\right|.d}{\Delta t.S.d}=\frac{N.\left|e\right|.d}{V.\Delta t} \\ =nv\left|e\right| \end{gathered}$$

+ Số electron: $n=\frac{\Delta q}{\left|e\right|}=\frac{I.t}{\left|e\right|}$  

Trong đó:

S là tiết diện ngang của dây dẫn, đơn vị là $m^2$ 

n $=\frac{N}{V}$ là mật độ hạt hay số hạt tải điện trong một đơn vị thể tích, đơn vị là hạt/$m^3$ 

v $=\frac{d}{\Delta t}$ là tốc độ trung bình của hạt mang điện (m/s)

A là công của nguồn điện (công lực lạ), đơn vị là Jun (J)

q là độ lớn điện tích (có giá trị đại số), đơn vị là Cu-lông (C)

- Mạch điện là một tập hợp các phần tử điện hay linh kiện điện được kết nối với nhau bởi dây dẫn. Những thiết bị sử dụng nguồn điện sẽ tạo thành mạch điện kín để dòng điện có thể chạy qua thực hiện một chức năng cụ thể nào đó. Mạch điện được biểu diễn bằng sơ đồ mạch điện, trong đó dùng các ký hiệu điện để thể hiện các phần tử dùng đến và được kết nối với nhau như thế nào. Ví dụ về mạch điện kín như hình dưới đây.

- Nguồn điện là một thiết bị điện có khả năng cung cấp dòng điện, các lực lạ bên trong nguồn điện có tác dụng làm cho hai cực của nguồn điện được tích điện khác nhau và do đó duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nó. Điều kiện để có dòng điện: là phải có một hiệu điện thế đặt vào hai đầu vật dẫn điện.

- Suất điện động $\xi$ của nguồn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện và được đo bằng công A của lực lạ khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương q ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện.

$\xi =\frac{A}{q}\Rightarrow A=\xi q=\xi It$

+ Trong đó:

$\xi$ là suất điện động của nguồn điện, đơn vị là Vôn (V)

A là công của lực lạ làm dịch chuyển điện tích q > 0 bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương của nguồn.

+ Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong của nó.

* Một số nguồn điện thường dùng:

- Cấu tạo chung của các pin điện hóa: gồm hai cực có bản chất hóa học khác nhau được ngâm vào trong chất điện phân (dung dịch axit, bazo hoặc muối…). Do tác dụng hóa học, các cực của pin điện hóa được tích điện khác nhau và giữa chúng có một hiệu điện thế bằng giá trị của suất điện động của pin. Khi đó năng lượng hóa học chuyển thành điện năng dự trữ trong nguồn điện.

+ Pin Vôn-ta (Volta): là nguồn điện hóa học được chế tạo gồm một cực bằng kẽm (Zn) và một cực bằng đồng (Cu) được ngâm trong dung dịch axit sunfuric

($H_{2}S{O}_4$) loãng.

+ Pin Lơ – clan – sê (Leclanche): là loại pin có cực dương là thanh than được bọc xung quanh bằng mangan dioxit ($Mn{O}_2$) trộn thêm than chì. Dung dịch điện phân là amoni clorua ($N{H}_{4}Cl$) trộn với một loại hồ đặc và được đóng trong hộp kẽm dùng làm vỏ pin và vỏ kẽm này đồng thời là cực âm của pin.

- Một số loại Acquy

2. Phương pháp giải

Sử dụng các công thức đã nêu trong phần lí thuyết.

Chú ý đổi đơn vị điện tích:

$+1mC={1.10}^{-3}C$ 

$+1\mu C={1.10}^{-6}C$

$+1nC={1.10}^{-9}C$

$+1pC={1.10}^{-12}C$

+ 1 C = 1 A. s

+ 1 V = 1 J/C

3. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Tính số electron đi qua tiết diện thẳng của một dây dẫn kim loại trong 1 giây nếu có điện lượng 15C dịch chuyển qua tiết diện đó trong 30 giây?

A. ${\mathrm{3,125.10}}^8$ hạt 

B. ${\mathrm{3,125.10}}^9$ hạt

C. ${\mathrm{1,532.10}}^8$ hạt 

D.${\mathrm{1,532.10}}^9$ hạt

Lời giải chi tiết

Điện lượng dịch chuyển qua tiết diện trong 1s là: $q=\frac{15}{30}=\mathrm{0,5}C$ 

Số electron đi qua tiết diện thẳng của dây dẫn kim loai trong 1 giây là:$$\begin{gathered} n=\frac{q}{\left|e\right|}=\frac{\mathrm{0,5}}{{\mathrm{1,6.10}}^{-19}} \\ ={\mathrm{3,125.10}}^8 \end{gathered}$$  hạt

Chọn đáp án A

Vi dụ 2: Công của lực lạ làm dịch chuyển điện lượng 4C từ cực âm đến cực dương bên trong nguồn điện là 28J. Suất điện động của nguồn là:

A. 4 V                                     

B. 5 V                                       

C. 6 V                             

D. 7 V

Lời giải chi tiết

Suất điện động của nguồn là: $\xi =\frac{A}{q}=\frac{28}{4}=7V$ 

Chọn đáp án D

Ví dụ 3: Một điện lượng 6,0mC dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thời gian 2,0s. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này?

A. 1mA

B. 2mA

C. 3mA

D. 4mA

Lời giải chi tiết

Cường độ đòng điện chạy qua dây dẫn này là:

$$\begin{gathered} I=\frac{\Delta q}{\Delta t}=\frac{{6.10}^{-3}}{2} \\ ={3.10}^{-3}\left(A\right)=3\left(mA\right) \end{gathered}$$ 

Chọn đáp án C

4. Bài tập vận dụng

Bài 1: Một điện lượng  ${8.10}^{-3}C$ dịch chuyển qua tiết diện thẳng của dây dẫn trong khoảng thười gian 2s. Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn này là bao nhiêu?

A. 1,5 mA.                          

B. 2 mA.                           

C. 4 mA.                             

D. 4,25 mA.

Chọn đáp án C

Bài 2: Dòng điện là:

A. Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các điện tích.

B. Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương.

C. Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng của các ion âm.

D. Dòng điện là dòng dịch chuyển vô hướng của các điện tích tự do.

Chọn đáp án A

Bài 3: Đặt hiệu điện thế 30V vào hai đầu điện trở $15\Omega$ trong khoảng thời gian 5s. Điện lượng chuyển qua điện trở này trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?

A. 8 C.

B. 9 C.

C. 10 C.

D. 11 C.

Chọn đáp án C

Bài 4: Một bộ acquy có thể cung cấp một dòng điện có cường độ 1,5A liên tục trong 40 phút thì phải nạp lại. Cường độ dòng điện mà acquy này có thể cung cấp nếu nó được sử dụng liên tục trong 8 giờ thì phải nạp lại là bao nhiêu?

A. 0,125A.                            

B. 0,15A.                             

C. 0,175A.                               

D. 0,18A.

Chọn đáp án A

Bài 5: Một pin Von-ta có suất điện động 1,5V. Công của pin này sản ra khi có một điện lượng 28C dịch chuyển qua pin là:

A. 12J.                                

B. 24J.                              

C. 42J.                            

D. 21J.

Chọn đáp án C

Bài 6: Dòng điện chạy qua bóng đèn hình của một tivi thường dùng có cường độ $30\mu A$. Số electron tới đập vào màn hình của tivi trong mỗi giây là bao nhiêu?

A. ${\mathrm{1,785.10}}^{14}$ hạt .

B. ${\mathrm{1,578.10}}^{14}$ hạt. 

C. ${\mathrm{1,857.10}}^{14}$ hạt. 

D. ${\mathrm{1.875.10}}^{14}$ hạt.

Chọn đáp án D

Bài 7: Một bộ acquy có suất điện động là 12V. Khi được mắc vào mạch điện, trong thời gian 5 phút, acquy sinh ra một công là 600J. Cường độ dòng điện chạy qua acquy khi đó là bao nhiêu? (chọn đáp án gần đúng nhất).

A. 0,13 A.                          

B. 0,15 A.                           

C. 0,17 A.                           

D. 0,19 A.

Chọn đáp án C

Bài 8: Suất điện động của một nguồn điện là 16V. Tính công của lực lạ khi dịch chuyển một lượng điện tích là 0,8 C bên trong nguồn điện từ cực âm đến cực dương của nó?

A. 10,8J.             

B. 11,8J.        

C. 12,8J.          

D. 13,8J.

Chọn đáp án C

Bài 9: Một bộ acquy có suất điện động là 12V, cung cấp một dòng điện 1A liên tục trong 15h thì phải nạp lại. Tính công mà acquy sản sinh ra trong khoảng thời gian trên?

A. ${61.10}^{14}J$.  

B. ${\mathrm{62,5.10}}^{14}J$.

C. ${\mathrm{64,8.10}}^{4}J$.

D. ${81.10}^{14}J$. 

Chọn đáp án C

Bài 10: Chọn phát biểu đúng khi nói về nguồn điện trong các phát biểu dưới đây?

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

B. 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.

C. Mỗi nguồn có hai cực luôn ở trạng thái nhiễm điện giống nhau.

D. Nguồn điện là cơ cấu làm biến đổi hiệu điện thế nhằm biến đổi liên tục dòng điện trong đoạn mạch.

Tính điện trở của dây dẫn kim loại ở nhiệt độ xác định và cách giải - Vật lý lớp 11

1. Phương pháp giải

- Để tính các đại lượng liên quan đến điện trở, ta làm theo các bước sau:

+ Bước 1: Xác định các đại lượng đã biết và chưa biết trong biểu thức tính điện trở.

+ Bước 2: Rút ra đại lượng cần tính từ biểu thức tính điện trở sau đó thay số và tính

- Từ công thức tính điện trở của dây dẫn có thể rút ra một số công thức sau đây:

+ Tính điện trở dây dẫn: $R=\frac{\rho .\mathcal{l}}{S}$

+ Tính chiều dài dây dẫn: $\mathcal{l}=\frac{R.S}{\rho }$

+ Tính tiết diện dây dẫn: $S=\frac{\rho .\mathcal{l}}{R}$; $S=\pi .R^2=\pi .\frac{d^2}{4}$

+ Tính đường kính tiết diện tròn của dây dẫn: $d=\sqrt{\frac{4.S}{\pi }}$

- Hai dây dẫn cùng chất liệu, cùng tiết diện: $\frac{R_1}{R_2}=\frac{{}_{{\mathcal{l}}_1}}{{\mathcal{l}}_2}$

- Hai dây dẫn cùng chất liệu, cùng chiều dài: $\frac{R_1}{R_2}=\frac{S_2}{S_1}$

- Hai dây dẫn cùng chiều dài, cùng tiết diện: $\frac{R_1}{R_2}=\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2}$

- Hai dây dẫn cùng chất liệu: $\frac{R_1}{R_2}=\frac{{\mathcal{l}}_1}{{\mathcal{l}}_2}.\frac{S_2}{S_1}$

- Hai dây dẫn cùng điện trở: $\frac{{\rho }_1.{\mathcal{l}}_1}{S_1}=\frac{{\rho }_2.{\mathcal{l}}_2}{S_2}$

- Công thức tính tiết diện của dây theo bán kính (R) và đường kính dây (d): $\frac{S_1}{S_2}={\left(\frac{d_1}{d_2}\right)}^2$

- Đổi đơn vị: 1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm

                    1 mm = 0,1 cm = 10^-2 dm = 10^-3 m

                    1mm² = 10^-2 cm² = 10^-4 dm² = 10^-6 m²

2. Bài tập ví dụ

Bài 1. Có hai dây dẫn có cùng điện trở. Dây thứ nhất bằng thép dài 1 m, tiết diện bằng $\mathrm{0,2}m{m}^2$ và có điện trở suất là ${12.10}^{-8}\Omega m$. Dây thứ hai bằng đồng có tiết diện $\mathrm{0,3}m{m}^2$ và có điện trở suất là ${\mathrm{1,7.10}}^{-8}\Omega m$. Tính chiều dài dây thứ hai?

Hướng dẫn giải:

Hai dây dẫn có cùng điện trở: R₁ = R₂

$$\begin{gathered} \Rightarrow \frac{{\rho }_1.{\mathcal{l}}_1}{S_1}=\frac{{\rho }_2.{\mathcal{l}}_2}{S_2} \\ \Rightarrow {\mathcal{l}}_2=\frac{S_2}{S_1}.\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2}.{\mathcal{l}}_1 \\ \Rightarrow {\mathcal{l}}_2=\frac{\mathrm{0,3}}{\mathrm{0,2}}.\frac{{12.10}^{-8}}{{\mathrm{1,7.10}}^{-8}}.1 \\ \approx \mathrm{10,6}\left(m\right) \end{gathered}$$

Bài 2. Người ta dùng dây đồng tiết diện tròn bán kính 0,4 mm để cuốn thành một cuộn dây. Khi mắc cuộn dây vào hiệu điện thế 12V thì cường độ dòng điện chạỵ qua cuộn dây là 2 A. Biết điện trở suất của đồng là $\rho ={\mathrm{1,7.10}}^{-8}\Omega .m$. Tính chiều dài đoạn dây đã sử dụng để quấn cuộn dây?

Hướng dẫn giải

Điện trở của cuộn dây:

$I=\frac{U}{R}\Rightarrow R=\frac{U}{I}=\frac{12}{2}=6\left(\Omega \right)$

Tiết diện của dây dẫn:

$$\begin{gathered} S=\pi .R^2=\pi .{\left({\mathrm{0,4.10}}^{-3}\right)}^2 \\ =\mathrm{1,6.}\pi {.10}^{-7}\left(m^2\right) \end{gathered}$$

Từ công thức tính điện trở của dây dẫn:

$$\begin{gathered} R=\frac{\rho .\mathcal{l}}{S} \\ \Rightarrow \mathcal{l}=\frac{R.S}{\rho } \\ =\frac{\mathrm{6.1,6.}\pi {.10}^{-7}}{{\mathrm{1,7.10}}^{-8}} \\ \approx \mathrm{177,4}\left(m\right) \end{gathered}$$

Bài 3. Hai dây dẫn có hình dạng giống hệt nhau. Dây thứ nhất làm bằng đồng có điện trở suất ${\rho }_1={\mathrm{1,7.10}}^{-8}\Omega m$ có điện trở R₁. Dây thứ hai bằng nhôm có điện trở suất ${\rho }_2={\mathrm{2,8.10}}^{-8}\Omega m$ có điện trở R₂. Tính tỉ số $\frac{R_1}{R_2}$?

Hướng dẫn giải:

Hai dây dẫn có hình dạng giống nhau nên có cùng chiều dài và tiết diện. Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn:

$$\begin{gathered} \frac{R_1}{R_2}=\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2} \\ \Rightarrow \frac{R_1}{R_2}=\frac{{\mathrm{1,7.10}}^{-8}}{{\mathrm{2,8.10}}^{-8}}=\frac{17}{28} \end{gathered}$$