Trong các bài toán mạch điện lý tưởng, nguồn điện thường được coi

Trong các bài toán mạch điện lý tưởng, nguồn điện thường được coi là cung cấp một hiệu điện thế không đổi bất chấp dòng điện rút ra từ nó. Tuy nhiên, trong thực tế, mọi nguồn điện (như pin hóa học, ắc quy) đều được cấu tạo từ các vật liệu dẫn điện nên bản thân chúng luôn có một điện trở nhất định, gọi là điện trở trong ($r$).

Năng lượng tối đa mà nguồn điện cung cấp cho mỗi đơn vị điện tích đi qua nó được gọi là suất điện động (ký hiệu là $\mathcal{E}$), đo bằng Vôn (V). Khi mạch hở (không có dòng điện chạy qua), hiệu điện thế đo được ở hai cực của nguồn điện chính bằng suất điện động $\mathcal{E}$.

Khi mạch kín và có dòng điện cường độ $I$ chạy qua, một phần năng lượng của nguồn bị tiêu hao ngay bên trong nó để thắng điện trở trong $r$, tạo ra một độ giảm thế có giá trị bằng $I.r$. Phần năng lượng này chuyển hóa thành nhiệt năng làm quả pin nóng lên. Do đó, hiệu điện thế thực tế cung cấp cho mạch ngoài, gọi là hiệu điện thế hai đầu cực (ký hiệu là $V$), sẽ nhỏ hơn suất điện động và được xác định bởi phương trình: $V = \mathcal{E} - Ir$

Thí nghiệm xác định $\mathcal{E}$ và $r$:

Để xác định các thông số này của một quả pin, người ta mắc nối tiếp quả pin với một ampe kế và một biến trở. Một vôn kế được mắc song song với quả pin. Bằng cách thay đổi giá trị của biến trở, người ta đo được các cặp giá trị $(I, V)$ tương ứng.

Khi vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu điện thế $V$ (trục tung) theo cường độ dòng điện $I$ (trục hoành), kết quả thu được là một đường thẳng đi xuống. Phương trình đường thẳng này có dạng toán học là $y = mx + c$, tương ứng với $V = -rI + \mathcal{E}$.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Đại lượng độ giảm thế bên trong nguồn điện khi có dòng điện I chạy qua mang ý nghĩa vật lý nào sau đây?

A. Năng lượng tiêu hao dưới dạng nhiệt trên mỗi ampe dòng điện bên trong nguồn.

B. Năng lượng tiêu hao dưới dạng nhiệt trên mỗi culông điện tích khi di chuyển qua điện trở trong của nguồn..

C. Công suất tỏa nhiệt của toàn bộ mạch điện.

D. Lượng điện tích bị tiêu hao khi đi qua các cực của quả pin.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978121

Phương pháp giải

Sử dụng định nghĩa về điện thế và độ giảm thế trong mạch điện kín.

Giải chi tiết

Vôn (V) là đơn vị của thế năng điện trên một đơn vị điện tích (). Do đó độ giảm thế chính là năng lượng bị tiêu hao thành nhiệt trên mỗi Culông điện tích di chuyển qua điện trở trong.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Thông hiểu

Trong thí nghiệm vẽ đồ thị sự phụ thuộc của $V$ vào $I$ được mô tả trong bài đọc, nhận định nào sau đây là đúng về các đặc trưng của đồ thị?

A. Giao điểm của đồ thị với trục tung (khi $I = 0$) có giá trị bằng điện trở trong $r$.

B. Hệ số góc của đồ thị luôn mang giá trị dương.

C. Giao điểm của đồ thị với trục tung (khi $I = 0$) có giá trị bằng suất điện động $\mathcal{E}$.

D. Diện tích hình phẳng giới hạn bởi đồ thị và các trục tọa độ biểu diễn công suất của nguồn.

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:978122

Phương pháp giải

Phân tích phương trình đồ thị đặc tuyến của nguồn điện $V = \mathcal{E} - Ir$.

Giải chi tiết

Từ phương trình $V = -rI + \mathcal{E}$, ta thấy đồ thị là một đường thẳng.

Khi $I = 0$, ta có $V = \mathcal{E}$.

Lại có hệ số góc là $-r$ nên đồ thị dốc xuống và hệ số góc mang giá trị âm.

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Khi người thực hiện thí nghiệm giảm dần giá trị của biến trở ở mạch ngoài về sát 0, điều gì sẽ xảy ra với hiệu điện thế hai đầu cực $V$ và dòng điện $I$?

A. $V$ tiến tới 0 và $I$ đạt giá trị cực đại bằng $\mathcal{E}/r$.

B. $V$ đạt giá trị cực đại bằng $\mathcal{E}$ và $I$ tiến tới 0.

C. Cả $V$ và $I$ đều tiến tới vô cùng, làm cháy mạch điện.

D. Cả $V$ và $I$ đều giảm về 0 do nguồn điện bị ngắt.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:978123

Phương pháp giải

Áp dụng định luật Ohm cho toàn mạch $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$ và công thức $V = IR$.

Giải chi tiết

Hiện tượng đoản mạch xảy ra khi điện trở mạch ngoài $R \approx 0$. Khi đó hiệu điện thế hai đầu cực $V = I \cdot R \rightarrow 0$. Lúc này, cường độ dòng điện trong mạch đạt cực đại và chỉ bị giới hạn bởi điện trở trong của nguồn, ta có $I = \frac{\mathcal{E}}{r}$.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Tại sao khi khởi động động cơ ô tô, độ sáng của đèn pha ô tô lại bị tối đi trong một khoảnh khắc?

A. Do điện trở trong của đèn pha tăng vọt khi động cơ khởi động.

B. Do dòng điện lớn làm tăng độ giảm thế bên trong ắc quy, khiến hiệu điện thế cung cấp cho đèn giảm xuống.

C. Do ắc quy tự động ngắt điện cung cấp cho đèn để ưu tiên cho động cơ.

D. Do suất điện động $\mathcal{E}$ của ắc quy bị giảm đột ngột khi có dòng điện lớn.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978124

Phương pháp giải

Vận dụng biểu thức hiệu điện thế mạch ngoài $V = \mathcal{E} - Ir$ vào tình huống thực tế.

Giải chi tiết

Khi động cơ khởi động, nó rút một dòng điện $I$ rất lớn từ ắc quy. Điều này làm cho độ giảm thế bên trong ắc quy ($I.r$) tăng mạnh. Vì suất điện động $\mathcal{E}$ là hằng số đặc trưng của nguồn, hiệu điện thế cung cấp cho mạch ngoài $V=\mathcal{E}-I.r$ sẽ bị giảm đột ngột, dẫn đến đèn pha sáng yếu đi (tối đi) trong khoảnh khắc đó.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Học sinh A tiến hành đo đạc trên một quả pin mới và một quả pin cũ, sau đó vẽ đồ thị $V - I$ của hai quả pin này trên cùng một hệ trục tọa độ. Dựa vào kiến thức từ bài đọc, hãy đánh giá tính Đúng/Sai của các phát biểu sau:

	Đúng	Sai
a) Nếu đồ thị của quả pin cũ dốc hơn đồ thị của quả pin mới (độ dốc âm lớn hơn), điều này chứng tỏ quả pin cũ có điện trở trong $r$ lớn hơn.
b) Nếu cả hai đồ thị đều cắt trục tung tại cùng một điểm là 1,5 V, ta kết luận hai quả pin này có cùng suất điện động.
c) Nếu ghép nối tiếp 2 quả pin mới giống hệt nhau, đồ thị $V - I$ của bộ nguồn mới sẽ có hệ số góc bằng với đồ thị của 1 quả pin đơn lẻ.
d) Khi hoạt động ở cùng một dòng điện $I$, quả pin có điện trở trong lớn hơn sẽ nóng lên nhanh hơn do công suất tỏa nhiệt bên trong nguồn là $P = I^2r$.

Đáp án đúng là: Đ; Đ; S; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:978125

Phương pháp giải

Phân tích hệ số góc, giao điểm trục tung của đồ thị $V = \mathcal{E} - Ir$ và công thức tính công suất.

Giải chi tiết

Phát biểu a: Đúng

Vì hệ số góc của đường thẳng là $-r$. Đồ thị dốc hơn nghĩa là trị tuyệt đối của hệ số góc lớn hơn, suy ra $r$ lớn hơn.

Phát biểu b: Đúng

Vì giao điểm với trục tung (khi $I = 0$) chính là giá trị suất điện động $\mathcal{E}$.

Phát biểu c: Sai

Vì khi ghép nối tiếp 2 quả pin, điện trở trong của bộ nguồn là ${{r}_{b}}=2r$. Đồ thị $V - I$ của bộ nguồn mới sẽ có hệ số gấp đôi so với 1 quả pin đơn lẻ.

Phát biểu d: Đúng

Vì năng lượng tỏa nhiệt bên trong nguồn sinh ra do dòng điện chạy qua điện trở trong tỉ lệ thuận với điện trở theo công thức $P = I^2 r$.

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; S; Đ

Câu hỏi số 6:

Vận dụng

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm với một quả pin. Khi điều chỉnh biến trở, họ thu được số liệu sau: Khi $I=1,0\text{A}$, hiệu điện thế $V=8,5\text{V}$. Khi $I=3,0\text{A}$, hiệu điện thế $V=7,5\text{V}$. Hãy tính giá trị điện trở trong $r$ của quả pin này theo đơn vị Ohm ($\Omega$).

Đáp án:

Đáp án đúng là: 0,5

Xem lời giải

Câu hỏi:978126

Phương pháp giải

Lập hệ phương trình dựa trên biểu thức $V = \mathcal{E} - Ir$ với các cặp giá trị $(I, V)$ tương ứng.

Giải chi tiết

Ta có hệ phương trình:

(1) $8,5 = \mathcal{E} - 1,0 \cdot r$

(2) $7,5 = \mathcal{E} - 3,0 \cdot r$

Lấy phương trình (1) trừ phương trình (2) vế theo vế, ta được:

$1,0 = 2,0 \cdot r \Rightarrow r = 0,5\ \Omega$

Đáp án cần điền là: 0,5

Câu hỏi số 7:

Vận dụng

Từ số liệu của câu trên, hãy tính suất điện động $\mathcal{E}$ của quả pin đó theo đơn vị Vôn (V).

Đáp án:

Đáp án đúng là: 9

Xem lời giải

Câu hỏi:978127

Phương pháp giải

Thay giá trị điện trở trong $r$ vừa tìm được vào một trong hai phương trình để giải tìm $\mathcal{E}$.

Giải chi tiết

Thay giá trị $r=0,5\Omega $ vào phương trình (1) ta có:

$8,5=E -1,0\cdot 0,5\Rightarrow E =8,5+0,5=9,0V$

Đáp án cần điền là: 9

Câu hỏi số 8:

Vận dụng

Hãy ghép nối mỗi linh kiện/thiết bị trong sơ đồ thí nghiệm xác định suất điện động và điện trở trong với vai trò cụ thể của nó:

1. Vôn kế mắc song song với nguồn.

2. Ampe kế mắc nối tiếp trong mạch.

3. Biến trở.

Cầu chì.

Đáp án đúng là: 1-c; 2-a; 3-b; 4-d

Xem lời giải

Câu hỏi:978128

Phương pháp giải

Nhận biết chức năng của các dụng cụ đo điện và linh kiện trong sơ đồ mạch điện thực hành.

Giải chi tiết

Vôn kế mắc song song với nguồn dùng để đo hiệu điện thế hai đầu cực $V$ đang cung cấp cho mạch ngoài.

Ampe kế mắc nối tiếp trong mạch chính dùng để đo cường độ dòng điện tổng $I$ chạy qua nguồn và mạch ngoài.

Biến trở có vai trò thay đổi điện trở mạch ngoài, từ đó làm thay đổi dòng điện $I$, giúp đo được nhiều cặp giá trị $(I, V)$ để vẽ đồ thị.

Vai trò của cầu chì là đóng vai trò ngắt toàn bộ mạch điện tự động khi quá tải.

Đáp án cần chọn là: 1-c; 2-a; 3-b; 4-d

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.