1) Cho mạch điện có sơ đồ như hình bên. Trong đó, hiệu điện thế U=10,8 V luôn không đổi,
1) Cho mạch điện có sơ đồ như hình bên. Trong đó, hiệu điện thế U=10,8 V luôn không đổi, R1=12 Ω, đèn Đ ghi 6V – 6W. Biến trở là một dây dẫn đồng chất, tiết diện đều, có điện trở toàn phần $R_{b} = 36$ $\Omega$. Coi điện trở của đèn không đổi, điện trở của dây nối không đáng kể.
a) Điều chỉnh con chạy C sao cho phần biên trở $R_{AC} = 24\Omega$Tính cường độ dòng điện qua đèn và nhiệt lượng tỏa ra trên R1 trong thời gian 10 phút.
b) Điều chỉnh con chạy C để đèn sáng bình thường. Con chạy C đã chia biến trở thành hai phần điện trở có tỉ lệ như thế nào?
c) Khi đèn sáng bình thường, dịch chuyển con chạy C với tốc độ v không đổi. Sau khi dịch chuyển được 0,2 giây, con chạy C đến vị trí mà tại đó công suất của đèn giảm bớt đi 19% so với lúc đèn sáng bình thường. Biết chiều dài toàn phần của dây điện trở là 18 cm. Tính v.
2) Cho các dụng cụ sau: một bình ắc quy có hiệu điện thế không đổi bằng 12 V; một bóng đèn sáng được trong dải hiệu điện thế từ 6 đến 12 V, có điện trở không đổi $R_{đ} = 20\Omega$; các điện trở giống nhau $R_{0} = 10\,\Omega$và một núm xoay (khoá K chuyển mạch). Hãy thiết kế một mạch điện khiển làm thay đổi độ sáng của bóng đèn bằng cách thay đổi hiệu điện thế ở hai đầu đèn (Uđ). Trong đó núm xoay có thể xoay đến bốn vị trí như sau: 0 - đèn tắt; 1 - đèn sáng yếu ($U_{đ} = 6\, V$); 2 - đèn sáng trung bình ($U_{đ} = 9\, V$); 3 - đèn sáng mạnh ($U_{đ} = 12\, V$). Tính số điện trở R0 tối thiểu trong phương án thiết kế đó.
Quảng cáo
+ Tính điện trở của đèn $\text{R}_{\text{Ð}} = \dfrac{\text{U}_{\text{Ðn}}^{2}}{\text{P}_{\text{Ðn}}}$.
+ Áp dụng Định luật Ohm cho toàn mạch và cho từng nhánh.
+ Áp dụng công thức $\text{Q} = \text{I}^{2}\text{.R}\text{.t}$ để tính nhiệt lượng tỏa ra trên $\text{R}_{1}$.
+ Điều kiện đèn sáng bình thường: Hiệu điện thế, cường độ đèn: $\text{U}_{\text{Ð}} = \text{U}_{\text{Ðn}}$ hoặc $\text{I}_{\text{Ð}} = \text{I}_{\text{Ðn}}$.
+ Giải phương trình: Thiết lập các phương trình cường độ dòng điện, hiệu điện thế để tìm mối quan hệ giữa các điện trở $\text{R}_{AC}$ và $\text{R}_{CB}$.
+ Công thức tính tốc độ: $\text{v} = \dfrac{\Delta\text{L}}{\Delta\text{t}}$.
1.a. Điện trở của đèn: $R_{đ} = \dfrac{6^{2}}{6} = 6(\Omega)$
Mạch có dạng: $\left( {R_{AC}//R_{1}} \right)nt\left( {R_{BC}//R_{đ}} \right)$
Ta có: $R_{AC - 1} = \dfrac{24.12}{24 + 12} = 8(\Omega);R_{BC - đ} = \dfrac{12.6}{12 + 6} = 4(\Omega)$
Điện trở tương đương: $R_{AB} = 8 + 4 = 12(\Omega)$
Cường độ dòng điện mạch chính: $I = \dfrac{U}{R_{AB}} = \dfrac{10,8}{12} = 0,9A$
Do đó: $U_{AC - 1} = I.R_{AC - 1} = 0,9.8 = 7,2(V);U_{BC - đ} = I.R_{R_{BC - đ}} = 0,9.4 = 3,6(V)$
Cường độ dòng điện qua đèn: $I_{đ} = \dfrac{U_{BC - đ}}{R_{đ}} = \dfrac{3,6}{6} = 0,6(A)$
Nhiệt lượng tỏa ra trên R1: $Q_{1} = \dfrac{U_{AC - 1}^{2}}{R_{1}}.t = \dfrac{7,2^{2}}{12}.600 = 2592(J)$
b. Đặt $\left. R_{AC} = x\Rightarrow R_{BC} = 36 - x \right.$ $\left( {x \leq 36} \right)$
Ta có: $R_{AC - 1} = \dfrac{12x}{12 + x};R_{BC - đ} = \dfrac{6\left( {36 - x} \right)}{42 - x}$
Do đó: $\left. I_{BC - đ} = \dfrac{U_{đm}}{R_{BC - đ}} = \dfrac{42 - x}{36 - x}\Rightarrow U_{AC - 1} = I_{BC - đ}R_{AC - 1} = \dfrac{42 - x}{36 - x}.\dfrac{12x}{12 + x} \right.$
$\left. U_{AB} = U_{AC - 1} + U_{BC - đ} = \dfrac{42 - x}{36 - x}.\dfrac{12x}{12 + x} + 6 = 10,8\Rightarrow x = 6 \right.$
Suy ra: $\left. R_{AC} = 6(\Omega)\Rightarrow R_{BC} = 30(\Omega)\Rightarrow\dfrac{R_{AC}}{R_{BC}} = \dfrac{1}{5} \right.$
Vậy $\dfrac{R_{AC}}{R_{BC}} = \dfrac{1}{5}$
c. Tại vị trí mà tại đó công suất của đèn giảm bớt đi 19% thì công suất của đèn khi đó là 4,86W
Tại vị trí mới: $\left. R_{AC} = y\Rightarrow R_{BC} = 36 - y \right.$ $\left( {y \leq 36} \right)$
Ta có: $R_{AC - 1} = \dfrac{12y}{12 + y};R_{BC - đ} = \dfrac{6\left( {36 - y} \right)}{42 - y}$
Do đó: $R_{tm} = R_{AC - 1} + R_{BC - đ}$;
$R_{tm} = \dfrac{12y}{12 + y} + \dfrac{6\left( {36 - y} \right)}{42 - y}$; $I = \dfrac{U}{R_{tm}} = \dfrac{10,8}{\dfrac{12y}{12 + y} + \dfrac{6\left( {36 - y} \right)}{42 - y}} = I_{BC - đ}$
$U_{BC - đ} = I_{BC - đ}R_{BC - đ} = \dfrac{10,8}{\dfrac{12y}{12 + y} + \dfrac{6\left( {36 - y} \right)}{42 - y}}.\dfrac{6\left( {36 - y} \right)}{42 - y}$
$= \dfrac{64,8\left( {12 + y} \right)\left( {36 - y} \right)}{12y\left( {42 - y} \right) + 6\left( {36 - y} \right)\left( {12 + y} \right)} = U_{đ}$
$\left. P_{đ} = \dfrac{U_{đ}^{2}}{R_{đ}} = \left\lbrack \dfrac{64,8\left( {12 + y} \right)\left( {36 - y} \right)}{12y\left( {42 - y} \right) + 6\left( {36 - y} \right)\left( {12 + y} \right)} \right\rbrack^{2}.\dfrac{1}{6} = 4,86\Rightarrow y \approx 8,367(\Omega) \right.$
Quãng đường dịch chuyển của con chạy C là: $s = \dfrac{\left( {8,367 - 6} \right).18}{36} = 1,1835$ cm
Tốc độ: $v = \dfrac{s}{t} = \dfrac{1,1835}{0,2} = 5,9175$ cm/s
2. Mắc bộ Rb nối tiếp với đèn
Ta có: $U = U_{đ} + U_{b} = 12(V);I = \dfrac{U}{R_{đ} + R_{b}} = \dfrac{12}{R_{đ} + R_{b}}$
Mà $\left. I = \dfrac{U_{đ}}{R_{đ}}\Rightarrow\dfrac{12}{R_{đ} + R_{b}} = \dfrac{U_{đ}}{R_{đ}}\Rightarrow R_{b} = R_{đ}.\dfrac{12 - U_{đ}}{U_{đ}} \right.$
$\left. \Rightarrow R_{b} = 20.\dfrac{12 - U_{đ}}{U_{đ}} \right.$
+ Chế độ 0 – đèn tắt: Mạch hở, không cần điện trở (1)
+ Chế độ 1 - $U_{đ} = 6(V)$: $\left. \Rightarrow R_{b} = 20.\dfrac{12 - 6}{6} = 20(\Omega) \right.$
$\Rightarrow$Dùng 2 điện trở $R_{0} = 10(\Omega)$ nối tiếp ($R_{0}ntR_{0}$) (2)
+ Chế độ 2 - $U_{đ} = 9(V)$: $\left. \Rightarrow R_{b} = 20.\dfrac{12 - 9}{9} = 6,67(\Omega) \right.$
$\Rightarrow$ Dùng 3 điện trở mắc $R_{0}//\left( {R_{0}ntR_{0}} \right)$ (3)
+ Chế độ 3 - $U_{đ} = 12(V)$: $\left. \Rightarrow R_{b} = 20.\dfrac{12 - 12}{12} = 0(\Omega) \right.$
$\Rightarrow$Không mắc thêm điện trở R0 (4)
Từ (1), (2), (3), (4): Tổng điện trở R0 là 5 điện trở
Hình vẽ:
PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!
>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
