X

Các dạng bài tập Vật Lí lớp 9

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải


Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Với Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải Vật Lí lớp 9 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí 9.

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

I. Lý thuyết

- Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số và có thể được sử dụng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

- Kí hiệu của biến trở trong mạch điện (hình 2):

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

- Trong thực tế ta thường sử dụng biến trở con chạy, sử dụng con chạy để thay đổi chiều dài các phần của điện trở để thay đổi trị số của nó. Điện trở lớn nhất của biến trở là Ro ứng với chiều dài l0(hình 3)

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Phần biến trở tham gia vào mạch có điện trở R và chiều dài l

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

II. Phân dạng và phương pháp giải

Dạng 1. Biết vị trí con chạy của biến trở, tính các giá trị của mạch

1. Phương pháp giải

- Trong thực tế, để thay đổi giá trị R, người ta sử dụng một con chạy để thay đổi giá trị chiều dài sử dụng l. Khi con chạy di chuyển làm thay đổi phần điện trở tham gia vào mạch điện của biến trở.

- Các bước giải:

+ Bước 1: Tìm phần điện trở của biến trở tham gia vào mạch.

TH1: Một đầu biến trở nối với mạch

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Phần điện trở tham gia vào mạch điện là RMC

TH2: Hai đầu biến trở nối với mạch:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Coi biến trở là hai điện trở tách biệt RMC và RCN đều tham gia vào mạch điện:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Con chạy C chia điện trở RMN thành hai phần là RMC và RCN: RMN = RMC + RCN

Với: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

+ Bước 2: Phân tích mạch để biết các điện trở trong mạch nối với nhau như thế nào.

+ Bước 3: Tìm điện trở tương đương của mạch.

+ Bước 4: Kết hợp định luật Ôm và các công thức của đoạn mạch mắc nối tiếp, song song để biến đổi ra đại lượng bài yêu cầu.

2. Bài tập ví dụ

Bài 1. Một biến trở con chạy có điện trở lớn nhất bằng 30Ω mắc nối tiếp với điện trở R = 10Ω rồi mắc vào hiệu điện thế U = 20V như hình vẽ. Khi con chạy của biến trở ở vị trí chính giữa biến trở thì cường độ dòng điện trong mạch bằng bao nhiêu?

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Hướng dẫn giải:

Chỉ có đầu M của biến trở nối với mạch nên phần biến trở tham gia vào mạch điện là RMC.

Con chạy ở chính giữa nên:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Trong mạch điện RMC có điểm C chung với điện trở R nên RMC mắc nối tiếp với R.

Điện trở tương đương của mạch:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Cường độ dòng điện trong mạch:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Dạng 2: Xác định vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường.

1. Phương pháp giải

Biết số chỉ ampe kế, vôn kế ta biết được cường độ dòng điện chạy qua hoặc hiệu điện thế giữa hai đầu một đoạn mạch nào đó trong mạch. Bóng đèn coi như một điện trở, khi đèn sáng bình thường, cường độ dòng điện chạy qua đèn và hiệu diện thế giữa hai đầu bóng đèn bằng giá trị định mức của nó. 

- Để tìm giá trị của biến trở ta làm theo các bước sau:

+ Bước 1: Phân tích cấu tạo mạch

+ Bước 2: Xác định các giá trị hiệu điện thế và cường độ dòng điện đã biết trong mạch

+ Bước 3: Vận dụng định luật Ôm kết hợp với đặc điểm của đoạn mạch mắc nối tiếp, song song để tính ra giá trị của biến trở

2. Bài tập ví dụ

Bài 1. Một bóng đèn có điện trở  R1 =40Ω sáng bình thường khi cường độ dòng điện chạy qua đèn có giá trị bằng 0,1A. Bóng đèn được mắc nối tiếp với một biến trở rồi mắc vào hiệu điện thế 12V. Tìm giá trị của biến trở để đèn sáng bình thường?

Hướng dẫn giải

Mạch gồm bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở: R nt Rb

Đèn sáng bình thường nên cường độ dòng điện chạy qua đèn: I1 = 0,1A

Theo tính chất của đoạn mạch gồm bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Giá trị của biến trở: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Bài 2. Trong mạch điện có sơ đồ vẽ như hình 8, nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 12V.

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

a) Điều chỉnh con chạy của biến trở để vôn kế chỉ 6V thì ampe kế chỉ 0,5 A. Hỏi khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?

b) Phải điều chình biến trở có điện trở là bao nhiêu để vôn kế chỉ 4,5 V?

Hướng dẫn giải

a) Số chỉ của ampe kế là cường độ dòng điện chạy trong mạch: I = 0,5(A)

Số chỉ của vôn kế là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R: UR = 6(V)

Theo tính chất của đoạn mạch mắc nối tiếp:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Giá trị của biến trở: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

b) Giá trị của biến trở: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Vôn kế chỉ 4,5 V: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Theo tính chất của đoạn mạch gồm hai điện trở mắc nối tiếp:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Giá trị của biến trở RbBài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Bài 3. Một bóng đèn khi sáng bình thường có điện trở R­1 = 20Ω và cường độ dòng điện chạy qua đèn khi đó bằng 0,5A. Bóng đèn được mắc nối tiếp với một biến trở con chạy dài 10cm có điện trở cực đại bằng 100Ω rồi mắc vào hiệu điện thế U = 30V như hình vẽ (hình 9). Tìm vị trí con chạy C để đèn sáng bình thường?

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Hướng dẫn giải

Khi đèn sáng bình thường, hiệu điện thế giữa hai đầu đèn:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Theo tính chất của đoạn mạch gồm bóng đèn mắc nối tiếp với biến trở:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Giá trị của biến trở: Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Từ sơ đồ mạch, ta thấy đoạn CM của biến trở tham gia vào mạch:

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Vậy ta phải di chuyển con chạy C đến vị trí sao cho CM = 0,4 .MN

III. Bài tập tự luyện

Câu 1: Trước khi mắc biến trở vào mạch để điều chỉnh hướng biên độ dòng điện thì cần điều chỉnh biến trở có giá trị nào dưới đây?

A. Có giá trị 0.           

B. có giá trị nhỏ.                

C. có giá trị lớn.         

D. có giá trị lớn nhất.

Đáp án: D

Câu 2: Một biến trở mắc song song với điện trở R = 20Ω rồi mắc vào hiệu điện thế 6V thì thấy cường độ dòng điện chạy trong mạch chính bằng  0,5A. Giá trị của biến trở là

A. 10Ω.                     

B. 20Ω.                     

C. 30Ω.                     

D. 12Ω.

Đáp án: C

Câu 3: Một biến trở mắc nối tiếp với một điện trở R=2Ω vào hiệu điện thế 12V. Tìm giá trị của biến trở để hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở bằng R bằng 8V?

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Đáp án: A

Câu 4: Một bóng đèn sáng bình thường khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn bằng 6V. Khi đó điện trở bóng đèn bằng 6Ω. Bóng đèn được mắc nối tiếp với một biến trở Rb rồi mắc vào hiệu điện thế 10V. Phải điều chỉnh biến trở có giá trị bằng bao nhiêu để đèn sáng bình thường?

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Đáp án: B

Câu 5: Một bóng đèn sáng bình thường khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn bằng 6V. Bóng đèn được mắc nối tiếp với một biến trở Rb rồi mắc vào hiệu điện thế 10V. Khi điều chỉnh giá trị của biến trở bằng Rb =4Ω thì đèn sáng bình thường. Điện trở của bóng đèn bằng

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Đáp án: C

Câu 6: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức là 3V và khi sáng bình thường thì dòng điện qua đèn có cường độ là 0,32A. Mắc bóng đèn này nối tiếp với một biến trở rồi mắc vào hiệu điện thế không đổi 12V. Hỏi biến trở này phải có giá trị lớn nhất tối thiểu là bao nhiêu dể đèn có thể sáng bình thường?

Đáp án: 28,125Ω

Câu 7: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức Uđ = 5V, khi sáng bình thường có điện trở Rđ = 6Ω. Bóng đèn được mắc với một điện trở R1 = 4Ω và một biến trở Rb như hình vẽ (hình 10). Rồi mắc vào hiệu điện thế U = 6V.

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

a. Tìm giá trị biến trở Rb để đèn sáng bình thường? (Đáp án: 12Ω)

b. Khi tăng giá trị biến trở Rb thì độ sáng của đèn tăng hay giảm? Vì sao? (Đáp án: Độ sáng của đèn tăng lên)

Câu 8: Một biến trở Rb có giá trị lớn nhất là 30 Ω được mắc với hai điện trở R1 = 15Ω, R2 = 10 Ω thành đoạn mạch có sơ đồ như hình vẽ (hình 11), trong đó hiệu điện thế không đổi U = 4,5V. Hỏi khi điều chỉnh biến trở thì cường độ dòng điện chạy qua điện trở R1 có giá trị lớn nhất Imax và nhỏ nhất Imin là bao nhiêu?

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Đáp án: Imax = 0,3A; Imin = 0,2A

Câu 9: Hai bóng đèn Đ1 và Đ2 có cùng hiệu điện thế định mức U1 = U2 = 6V, khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R1 = 12Ω, R­2 = 8 Ω. Mắc Đ1, Đ2 cùng với một biến trở vào hiệu điện thế không đổi U = 9V để hai đèn sáng bình thường.

a) Vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị Rb của biến trở khi hai đèn sáng bình thường?

b) Biến trở này được quấn bằng dây nicrom có điện trở suất 1,10.10-6Ωm và có tiết diện 0.8mm2. Tính độ dài tổng cộng của dây quấn biến trở này, biết rằng nó có giá trị lớn nhất là Rbm = 15 Rb, trong đó Rb là giá trị tính được của câu a trên đây? (Đáp án: 26,2 m)

Câu 10: Ba bóng đèn Đ1, Đ2, Đ3 có hiệu điện thế định mức tương ứng là U1 = 3V, U2 = U3 = 6V và khi sáng bình thường có điện trở tương ứng là R1 = 2Ω, R2 = 6Ω, R3 = 12Ω.

a) Hãy chứng tỏ rằng có thể mắc ba bóng đèn này vào hiệu đến thế U = 9V để các đèn đều sáng bình thường và vẽ sơ đồ của mạch điện này?

b) Thay đèn Đ3 bằng cuộn dây điện trở được quấn bằng manganin có điện trở suất 0,43.10-6 Ω và có chiều dài 8m. Tính tiết diện của dây này? (Đáp án: 2,87.10-7 m2)

Câu 11: Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải Hiệu điện thế U = 6,8V. Tìm giá của biến trở để cường độ dòng điện chạy qua điện trở bằng 0,4 A? (Đáp án: 8Ω)

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Câu 12: Một bóng đèn sáng bình thường với hiệu điện thế định mức là U= 6V và khi đó dòng điện chạy qua đèn có cường độ là I= 0,75(A). Mắc bóng đèn này với một biến trở có điện trở lớn nhất là 16Ω vào hiệu điện thế U = 12V

a) Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường nếu mắc bóng đèn nối tiếp với biến trở vào hiệu điện thế U đã cho trên đây? (Đáp án: 8Ω)

b) Nếu mắc đèn và biến trở vào hiệu điện thế U đã cho theo sơ đồ dưới đây thì phần điện trở R1 của biến trở là bao nhiêu để đèn sáng bình thường? (Đáp án: 11,3Ω)

Bài tập liên quan đến biến trở và cách giải

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án hay khác: