Cho mạch điện như hình vẽ. Bộ nguồn gồm 3 nguồn giống nhau; mỗi nguồn có suất điện động
Cho mạch điện như hình vẽ. Bộ nguồn gồm 3 nguồn giống nhau; mỗi nguồn có suất điện động bằng \(6V\), điện trở trong bằng \(0,2\Omega \). Mạch ngoài gồm bóng đèn sợi đốt loại \(6V - 9W\), bình điện phân dung dịch \(CuS{O_4}\), cực dương làm bằng đồng có điện trở \({R_P} = 6\Omega \), \({R_b}\) là biến trở.
1. Điều chỉnh để biến trở \({R_b} = 9\Omega \). Tính:
a. Cường độ dòng điện trong mạch chính.
b. Khối lượng đồng bám vào catot sau \(1\) giờ \(20\) phút (cho biết đối với đồng \(A = 64g/mol\), \(n = 2\))
c. Đèn sáng như thế nào? Vì sao?
2. Tìm \({R_b}\) để công suất tỏa nhiệt trên biến trở đạt giá trị lớn nhất. Tìm giá trị lớn nhất đó.
Đáp án đúng là: A
Quảng cáo
+ Áp dụng biểu thức: \(R = \dfrac{{{U^2}}}{P}\)
+ Sử dụng biểu thức tính bộ nguồn mắc nối tiếp: \(\left\{ \begin{array}{l}{E_b} = {E_1} + {E_2} + ...\\{r_b} = {r_1} + {r_2} + ...\end{array} \right.\)
1a)
+ Vận dụng biểu thức tính điện trở của mạch mắc song song: \(\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{{{R_1}}} + \dfrac{1}{{{R_2}}}\)
+ Vận dụng biểu thức tính điện trở của mạch mắc nối tiếp: \(R = {R_1} + {R_2}\)
+ Áp dụng biểu thức định luật ôm cho toàn mạch: \(I = \dfrac{E}{{{R_N} + r}}\)
1b)
+ Áp dụng biểu thức của đoạn mạch mắc song song: \(U = {U_1} = {U_2}\)
+ Vận dụng biểu thức định luật ôm: \(I = \dfrac{U}{R}\)
+ Sử dụng biểu thức định luật Fa-ra-day: \(m = \dfrac{1}{F}\dfrac{A}{n}It\)
1c)
+ Vận dụng biểu thức: \(P = UI\)
+ So sánh cường độ dòng điện chạy qua đèn với cường độ dòng điện định mức của đèn
2.
+ Áp dụng biểu thức tính công suất: \(P = {I^2}R\)
+ Vận dụng biểu thức Cosi
Ta có:
+ Hiệu điện thế định mức của đèn và công suất định mức của đèn: \(\left\{ \begin{array}{l}{U_{dm}} = 6V\\{P_{dm}} = 9W\end{array} \right.\)
\( \Rightarrow \) Điện trở của đèn: \({R_D} = \dfrac{{U_{dm}^2}}{{{P_{dm}}}} = \dfrac{{{6^2}}}{9} = 4\Omega \)
+ Mạch gồm 3 nguồn mắc nối tiếp với nhau
\( \Rightarrow \) Suất điện động của bộ nguồn: \({\xi _b} = 3\xi = 3.6 = 18V\)
Điện trở trong của bộ nguồn: \({r_b} = 3r = 3.0,2 = 0,6\Omega \)
1.a)
Ta có: \(\left( {{R_D}//{R_P}} \right)\,\,nt\,{R_b}\)
\({R_{AB}} = \dfrac{{{R_D}{R_P}}}{{{R_D} + {R_P}}} = \dfrac{{4.6}}{{4 + 6}} = 2,4\Omega \)
Điện trở tương đương mạch ngoài: \({R_N} = {R_{AB}} + {R_b} = 2,4 + 9 = 11,4\Omega \)
Cường độ dòng điện chạy trong mạch chính: \(I = \dfrac{{{\xi _b}}}{{{R_N} + {r_b}}} = \dfrac{{18}}{{11,4 + 0,6}} = 1,5A\)
b)
Ta có: \({U_{AB}} = I.{R_{AB}} = 1,5.2,4 = 3,6V\)
Cường độ dòng điện qua bình điện phân: \({I_P} = \dfrac{{{U_P}}}{{{R_P}}} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{{R_P}}} = \dfrac{{3,6}}{6} = 0,6A\)
Khối lượng đồng bám vào catot sau thời gian \(t = 1h20' = 4800s\) là:
\(m = \dfrac{1}{F}\dfrac{A}{n}{I_P}t = \dfrac{1}{{96500}}\dfrac{{64}}{2}.0,6.4800 = 0,955g\)
c)
Cường độ dòng điện chạy qua đèn: \({I_D} = \dfrac{{{U_D}}}{{{R_D}}} = \dfrac{{{U_{AB}}}}{{{R_D}}} = \dfrac{{3,6}}{4} = 0,9A\)
Ta có, cường độ dòng điện định mức của đèn: \({I_{dm}} = \dfrac{{{P_{dm}}}}{{{U_{dm}}}} = \dfrac{9}{6} = 1,5A\)
Nhận thấy \({I_D} < {I_{dm}} \Rightarrow \) Đèn sáng yếu hơn bình thường.
2.
+ Điện trở tương đương mạch ngoài: \({R_N} = {R_{AB}} + {R_b} = 2,4 + {R_b}\)
Cường độ dòng điện qua mạch: \(I = \dfrac{{{\xi _b}}}{{{R_N} + {r_b}}} = \dfrac{{18}}{{2,4 + {R_b} + 0,6}} = \dfrac{{18}}{{3 + {R_b}}}\)
Công suất tỏa nhiệt trên biến trở: \(P = {I^2}{R_b} = \dfrac{{{{18}^2}}}{{{{\left( {3 + {R_b}} \right)}^2}}}{R_b} = \dfrac{{324}}{{{{\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right)}^2}}}\)
Công suất \(P\)cực đại khi \({\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right)^2}_{\min }\)
Ta có: \(\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right) \ge 2\sqrt 3 \)
\({\left( {\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} + \sqrt {{R_b}} } \right)^2}_{\min } = 12\) khi \(\dfrac{3}{{\sqrt {{R_b}} }} = \sqrt {{R_b}} \Rightarrow {R_b} = 3\Omega \)
Khi đó: \({P_{max}} = \dfrac{{324}}{{12}} = 27W\)
Đáp án cần chọn là: A
Group 2K9 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
>> 2K9 Học trực tuyến - Định hướng luyện thi TN THPT, ĐGNL, ĐGTD ngay từ lớp 11 (Xem ngay) cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, tiếp cận sớm các kì thi.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
