Lời giải chi tiết và chính xác môn vật lý 9 bài 4 – Đoạn mạch nối tiếp

Bài trước chúng ta đã tìm hiểu về Điện trở của dây dẫn, định luật Ôm. Hôm nay, chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu bài viết vật lý 9 bài 4 dưới đây. Bài viết sau sẽ hướng dẫn các bạn học sinh những cách làm bài tập cơ bản, chi tiết nhất để các bạn có thể dễ dàng nắm vững được kiến thức bài này.

1. Trả lời câu hỏi môn vật lý lớp 9 bài 4 SGK

Câu 1: (Sách giáo khoa vật lý 9 trang 11) Quan sát sơ đồ mạch điện hình 4.1 (SGK), cho biết các điện trở R1, R2 và ampe kế được mắc với nhau như thế nào.

Hướng dẫn giải:

R1, R2 và ampe kế được mắc theo kiểu nối tiếp với nhau.

Câu 2: (Sách giáo khoa vật lý 9 bài 4 trang 11) Hãy chứng minh rằng, đối với đoạn mạch gồm hai điện trở R1, R2 mắc nối tiếp, hiệu điện thế ở giữa hai đầu mỗi điện trở sẽ tỉ lệ thuận với điện trở

Hướng dẫn giải:

Trong mạch mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua R1 và R2 là như nhau, ta có: từ đó suy ra:

Câu 3: (Sách giáo khoa vật lý 9 trang 12) Hãy chứng minh công thức tính điện trở tương đương Rtđ của đoạn mạch gồm hai điện trở R1,R2 mắc nối tiếp là:

Rtđ=R1+R2

Hướng dẫn giải:

Trong đoạn mạch mắc nối tiếp, có : (1)

Mặt khác, ta có:  (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra: I.Rtd = I1R1+I2R2 = IR1+IR2

⇒Rtd=R1+R2

Câu 4: (Sách giáo khoa vật lý 9 bài 4 trang 12) Cho mạch điện có sơ đồ như hình 4.2.

+ Khi K mở, hai đèn có hoạt động được không? Vì sao?

+ Khi K đóng, cầu chì bị đứt, hai đèn có hoạt động được không? Vì sao?

+ Khi K đóng, dây tóc đèn Đ1 bị đứt, đèn Đ2 có hoạt động không? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

+ Khi K mở, hai đèn không hoạt động vì mạch bị hở và không có dòng điện chạy qua đèn.

+ Khi K đóng thì cầu chì bị đứt, hai đèn không thể hoạt động vì mạch hở và không có dòng điện chạy qua đèn.

+ Khi K đóng, dây tóc đèn Đ1 bị đứt, đèn Đ2 không hoạt động vì mạch hở và không có dòng điện chạy qua đèn.

Câu 5: (Sách giáo khoa vật lý 9 bài 4 trang 13) Cho hai điện trở R1=R2=20Ω được mắc như sơ đồ hình 4.3a.

a) Tính R tương đương của đoạn mạch trên.

b) Mắc thêm R3=20ΩR3=20Ω vào đoạn mạch trên (hình 4.3b) thì điện trở tương đương của đoạn mạch mới bằng bao nhiêu? So sánh điện trở đó so với mỗi điện trở thành phần.

Hướng dẫn giải:

a) Ta thấy điện trở R1 mắc nối tiếp với điện trở R2 từ sơ đồ hình a:

=>: RAB=R1+R2=20+20=40Ω

b) Ta thấy  R12 nối tiếp với R3

=> R tương đương của mạch là:

R=RAC=R12+R3

Lại có R12=R1+R2

Suy ra: R=R1+R2+R3=20+20+20=60Ω

So sánh: Ta có:

R>R1; R>R2; R>R3

=>> Ngoài kiến thức bổ ích ở trên, bạn có thể xem thêm kiến thức trọng tâm ở đây nhé : =>> Vật lý lớp 9

2. Cụ thể lời giải sbt vật lý 9 bài 4 (1)

2.1 Bài 1: Sách bài tập vật lý 9 bài 4 trang 9

Hai điện trở R1, R2 và ampe kế được mắc nối tiếp với nhau vào hai điểm A, B.

a. Vẽ sơ đồ mạch điện trên.

b. Cho R1 = 5Ω, R2 = 10Ω và ampe kế chỉ 0,2A. Tính U của đoạn mạch AB theo hai cách.

Hướng dẫn giải:

a. Vẽ sơ đồ mạch điện :

b. Tính U theo hai cách:

Cách 1:

Vì R1 nối tiếp R2 nên ta có: I1=I2=I=0,2A; UAB=U1+U2

U1=I1R1=0,2.5=1V;

U2=I2R2=0,2.10=2V;

• UAB=U1+U2=1+2=3V

Cách 2:

Vì R1 nối tiếp R2 nên điện trở tương đương của đoạn mạch AB là:

Rtd=R1+R2=5+10=15Ω

• UAB=I.Rtd=0,2×15=3V

2.2 Bài 2: Sách bài tập vật lý 9 bài 4 trang 9

Một điện trở 10Ω được mắc vào hiệu điện thế 12V

a. Tính I chạy qua điện trở đó.

b. Muốn kiểm tra kết quả tính trên, ta có thể đo bằng cách dùng ampe kế. Muốn ampe kế chỉ đúng giá trị I đã tính được phải có điều kiện gì đối với ampe kế? Tại sao?

Hướng dẫn giải:

a.

Áp dụng định luật ôm ta có:

I chạy qua R là: I=U.R=12.10=1,2A

b.

Điều kiện:

Ampe kế phải có R rất nhỏ so với R của đoạn mạch.

Vì R của ampe kế không bị ảnh hưởng đến R của đoạn mạch. Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó chính là Dòng điện chạy qua ampe kế chính.

2.3 Bài 3: Sách bài tập vật lý 9 bài 4 trang 9

Cho sơ đồ mạch điện như hình 4.1, trong đó điện trở R1=10Ω, R2=20Ω. U giữa hai đầu đoạn mạch AB là 12V.

a. Vôn kế và Ampe kế có chỉ số là bao nhiêu?

b. Nêu hai cách làm tăng cường độ dòng điện trong mạch lên gấp ba lần (có thế thay đổi UAB) chỉ với hai điện trở trên đây, n .

Hướng dẫn giải:

a.

Ta có:  Rtđ=R1+R2=10+20=30Ω

I=UAB.Rtd=12.30=0,4A

• U=I.R1=0,4.10=4V

Vậy vôn kế có số chỉ là 4V và ampe kế là 0,4A

b.

Cách 1:

Tăng hiệu điện thế của đoạn mạch lên gấp 3 lần nhưng giữ nguyên hai điện trở mắc nối tiếp.

Cách 2:

Chỉ mắc điện trở R1 =10Ω ở trong mạch để điện trở tương đương của toàn mạch giảm đi 3 lần mà vẫn giữ hiệu điện thế như ban đầu.

2.4 Bài 4: Sách bài tập vật lý 9 bài 4 trang 9

Cho sơ đồ mạch điện như hình 4.2, trong đó điện trở R1 = 5Ω, R2 = 15Ω, vôn kế chỉ 3V

a. Vậy cho biết số chỉ của ampe kế là bao nhiêu?

b. Tính U của đoạn mạch.

Hướng dẫn giải:

a.

Số chỉ Ampe kế là số chỉ cường độ dòng điện trong mạch.

Sử dụng biểu: I=UR

⬄ I=U2.R2=3.15=0,2A

b. UAB=IRtđ=I(R1+R2) =0,2.20=4V

2.5 Bài 5: Sách bài tập vật lý 9 trang 10

Ba điện trở lần lượt có các giá trị là 10Ω, 20Ω, 30Ω. Phải mắc các điện trở này như thế nào để mạch điện có hiệu điện thế 12V để cường độ dòng điện trong mạch là 0,4A

Vẽ sơ đồ các cách mắc đó.

Hướng dẫn giải:

Với U=12V,I=0,4A

Ta có:

Điện trở của đoạn mạch là:  Rtđ=UI=12.0,4=30Ω

Có hai cách để mắc các điện trở đó vào mạch:

+ Cách 1: Chỉ mắc một điện trở R=30Ω trong đoạn mạch.

+ Cách 2: Mắc hai điện trở đã cho nối tiếp nhau.

Sơ đồ như sau:

2.6 Bài 6: Sách bài tập vật lý 9 trang 10

Cho hai điện trở, điện trở R1=20Ω có khả năng chịu được dòng điện có cường độ tối đa 2A và điện trở R2=40Ω có khả năng chịu được dòng điện có cường độ tối đa 1,5A.Hỏi hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp R1 với R2 là:

A.210V           B.120V              C.90V              D.100V

Hướng dẫn giải:

Khi mắc nối tiếp R1, R2 thì dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ. Do đó cường độ dòng điện tối đa đoạn mạch này có thể chịu được là 1,5A.

Vậy hiệu điện thế tối đa đoạn mạch này có thể chịu được là: U= I.Rtd = 1,5.(20+40) = 90V

Chọn C

2.7 Bài 7: Sách bài tập vật lý 9 trang 10

Ba điện trở R1=5Ω, R2=10Ω, R3=15Ω được mắc nối tiếp nhau vào hiệu điện thế 12V

a.Tính Rtđ của đoạn mạch.

b.Tính U giữa hai đầu mỗi điện trở.

Hướng dẫn giải:

a. Rtđ = R1+R2+R3 = 5+10+15 = 30Ω

b. I = U/R = 12/ 30 = 0,4A

3 điện trở ghép nối tiếp => I qua mỗi điện trở bằng nhau.

U1 = I.R1 = 0,4.5 = 2V

U2 = I.R2 = 0,4.10 = 4V

U3 = I.R3 = 0,4.15 = 6V

2.8 Bài 8: Sách bài tập vật lý 9 trang 10

Đặt hiệu điện thế U=12V vào hai đầu đoạn mạch có 2 điện trở mắc nối tiếp R1=40Ω và R2=80Ω. Hỏi I là bao nhiêu?

A.0,1A

B.0,15A

C.0,45A

D.0,3A

Hướng dẫn giải:

Điện trở tương đương của mạch là:  Rtđ = R1+R2 = 40+80 =120

Cường độ dòng điện qua mạch là: I = U/R = 12/120 = 0,1A

Chọn A.

2.9 Bài 9: Sách bài tập vật lý 9 trang 10

Một đoạn mạch có hai điện trở mắc nối R1 và R2=1,5R1. Khi có dòng điện chạy qua mạch thì thấy hiệu điện thế giữa hai đầu R1 là 3V. Tính U giữa hai đầu của đoạn mạch?

A.1.5V

B. 3V

C.4.5V

D.7.5V

Hướng dẫn giải:

Ta có:

= = ⇒ =1,5.3=4,5 V

• U = U1+U2 = 3+4,5 = 7,5V

Chọn D.

Bài 10: Đối với đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp, phát biểu nào dưới đây không đúng?

A. Cường độ dòng điện là như nhau tại mọi vị trí trong đoạn mạch.

B. U giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng U giữa hai đầu mỗi điện trờ có trong đoạn mạch.

C. U giữa hai đầu đoạn mạch bằng U giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch.

D. U giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch tỉ lệ thuận với điện trở đó.

Hướng dẫn giải:

Theo lý thuyết ta có, U giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng U giữa hai đầu mỗi điện trở mắc trong đoạn mạch.

=> Câu C – sai

Chọn C.

=>> Xem thêm bài viết: Kiến thức và giải bài 4.1 sbt vật lý 9 – Đoạn mạch nối tiếp

3. Cụ thể lời giải sbt vật lý 9 bài 4 (2)

Câu 11: Trong các đặc điểm dưới đây, đặc điểm nào không phải của đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp?

A. Trên đoạn mạch có những điểm nối chung của nhiều điện trở.

B. Những điểm nối chung trên đoạn mạch chỉ của hai điện trở.

C. Các điện trở của đoạn mạch có dòng điện chạy qua cùng cường độ.

D. Đoạn mạch gồm điện trở mắc liên tiếp với nhau và không có mạch rẽ.

Hướng dẫn giải:

Chọn A.

Giải thích: Vì đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp chỉ có những điểm nối chung chỉ của hai điện trở, nếu có một điểm nối chung của nhiều điện trở thì sẽ hình thành các nhánh rẽ, không phải đoạn mạch nối tiếp. Vì vậy đáp án A sai.

Câu 12: Đặt một UAB vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm hai R1 và R2. U1, U2 là 2 hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tương ứng. Hệ thức nào dưới đây sai?

1. RAB = R1 + R2
2. IAB = I1 + I2
3. U1/U2 = R2/R1
4. UAB = U1 + U2

Hướng dẫn giải:

Phương pháp: Sử dụng biểu thức U=I.R

Chọn C.

Các hệ thức A,B,D đều đúng. Hệ thức C sai, vì:

Câu 13: Có sơ đồ như hình 4.3, đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu một đoạn mạch trong đó các điện trở R1= 3Ω, R2 = 6Ω. Hỏi khi công tắc K đóng, số chỉ của ampe kế lớn hơn hay nhỏ hơn bao nhiêu lần so với khi công tắc K mở?

A.Nhỏ hơn 2 lần.

B. Lớn hơn 2 lần.

C. Nhỏ hơn 3 lần.

D. Lớn hơn 3 lần.

Hướng dẫn giải:

Khi công tắc K mở: mạch gồm điện trở R1 nối tiếp R2

Khi công tắc K đóng: mạch chỉ gồm điện trở R1.

Cường độ dòng điện khi công tắc K mở là:

Im = U/Rtđ = U/(R1+R2) = U/ (3+6) =U/9

Cường độ dòng điện khi công tắc K đóng:

Iđ = U/Rtđ = U/R1 = U/3

Ta có:

Iđ/Im = (U/3) / (U/9) = 3

Vậy Iđ = 3Im

• Chọn D

Câu 14: Đặt một hiệu điện thế U = 6V vào hai đầu đoạn mạch gồm ba R1 = 3Ω; R2 = 5Ω và R3 = 7Ω

a.Tính I chạy qua mỗi điện trở của đoạn mạch trên đây.

b. Trong số ba điện trở đã cho, U giữa hai đầu điện trở nào là lớn nhất ? Vì sao ? Tính trị số của U lớn nhất này.

a. Rtđ = R1 + R2 + R3 <=> 3 + 5 + 7 = 15 Ω

Do ba R mắc nối tiếp nên I chạy qua là như nhau:

I = I1 = I2 = I3 = = 6/15 = 0,4 A

b. Hiệu điện thế lớn nhất là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R3 với hiệu điện thế U3 vì

I không đổi nếu như R lớn hơn thì U lớn hơn.

Giá trị hiệu điện thế lớn nhất này: U3 = I3.R3 = 0,4.7 = 2,8 V

Bài 15: (Sách bài tập vật lý 9 bài 4 trang 12) Đặt một hiệu điện thế vào hai đầu đoạn mạch như trên hình 4.4, trong đó điện trở R1 = 4Ω, R2 = 5Ω.

a. Cho biết số chỉ của ampe kế khi K mở và khi K đóng kém nhau 3 lần. Tính điện trở R3.

b. Cho biết U = 5,4V. Số chỉ của ampe kế khi K mở là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải:

a.

Khi công tắc K mở, đoạn mạch có 3 điện trở R1;R2;R3 nối tiếp với nhau.

Khi công tắc K đóng: đoạn mạch gồm R1 nối tiếp R2

Ta có: Iđ = 3.Im ⇔ Uđ/Rtdđ=3Um/Rtđm(Uđ=Um=U)

⇔1/R1+R2 = 3/R1+R2+R3 ⇔ 1/4+5=3/4+5+R3⇒R3=18 Ω

b.

Khi công tắ K mở, đoạn mạch gồm 3 điện trở R1;R2;R3 nối tiếp với nhau.

Rtđ = R1+R2+R3 = 4+5+18 = 27Ω

Số chỉ của Ampe kế là:

I = U/Rtđ = 5,4/27 = 0,2A

Bài 16: (Sách bài tập vật lý 9 trang 12)

Đặt U vào hai đầu một đoạn mạch có sơ đồ như trên hình 4.5. Khi đóng công tắc K vào vị trí 1 thì số chỉ  ampe kế là I1=I, khi công tắc này chuyển sang vị trí số 2 thì ampe kế có số chỉ là I2=I/3 . Khi chuyển K sang vị trí 3 thì số trên ampe kế có chỉ I3= . Cho biết R1=3Ω, hãy tính R2 và R3.

Hướng dẫn giải:

+) Khi công tắc K đóng ở vị trí 1: I1=I; Rtđ=R1=3Ω (1)

+) Khi công tắc K đóng ở vị trí 2 : I2= ;Rtđ=R1+R2=3+R2 (2)

+) Khi công tắc K đóng ở vị trí 3: I3=

Rtđ=R1+R2+R3=3+R2+R3 (3)

Từ (1) ⇒U=I1.R1=3I (1’)

Từ (2) ⇒U=I2(3+R2)= (3+R2) (2’)

Từ (3)  ⇒U=I3(3+R2+R3)=(3+R2+R3) (3’)

Thay (1’) và (2’) ⇒3I= (3+R2)⇒R2=6Ω

Thay (1’) và R2 vào (3’) ⇒3I= (3+6+R3)⇒R3=15Ω

Vậy R2=6Ω; R3=15Ω

=>> Các bạn hãy theo dõi Kiến Guru để cập nhật bài giảng và kiến thức các môn học khác nhé!