Giải bài tập Giải SBT Vật Lí 9 Bài 9: Sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn

Trong các kim loại đồng, nhôm, sắt và bạc, kim loại nào dẫn điện tốt nhất?
A. Sắt                            B. Nhôm             
C. Bạc                           D. Đồng

Phương pháp giải

Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt

Hướng dẫn giải

- Ta có: điện trở suất của bạc nhỏ nhất trong các chất sắt, nhôm,bạc,đồng nên bạc dẫn điện tốt nhất trong các chất đó

- Chọn đáp án C

Trong số các kim loại là đồng, sắt, nhôm và vonfram, kim loại nào dẫn điện kém nhất?

A. Vonfram                   B. Sắt 

C. Nhôm                       D. Đồng

Phương pháp giải

Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.

Hướng dẫn giải

- Ta có: điện trở suất của sắt lớn nhất trong các chất sắt, nhôm,vonfam,đồng nên sắt dẫn điện kém nhất trong các chất đó.

- Chọn đáp án B

Có ba dây dẫn với chiều dài và tiết diện như nhau. Dây thứ nhất bằng bạc có điện trở R₁, dây thứ hai bằng đồng có điện trở R₂ và dây thứ ba bằng nhôm có điện trở R₃. Khi so sánh các điện trở này, ta có:

A. R₁>R₂>R₃                  B. R₁>R₃>R₂

C. R₂>R₁>R₃                  D. R₃>R₂>R₁

Phương pháp giải

Sử dụng biểu thức tính điện trở: R=ρ.l/S

Hướng dẫn giải

- Ta có: R=ρ.l/S

- Mà điện trở suất của nhôm > đồng > bạc

=>R₃>R₂>R₁

- Chọn đáp án D

Một sợi dây đồng dài 100m có tiết diện là 2mm². Tính điện trở của sợi dây đồng này, biết điện trở suất của đồng là 1,7.10^-8Ω.m.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức:

\(R = \frac{{\rho .l}}{S}\) để tính điện trở

Hướng dẫn giải

- Điện trở suất của dây: ρ=1,7.10⁻⁸Ω.m

- Chiều dài dây: l=100m

- Tiết diện dây: S=2mm²=2.10⁻⁶m²

⇒ Điện trở của sợi dây là:

\(R = \frac{{\rho .l}}{S} = \frac{{{{1,7.10}^{ - 8}}.100}}{{{{2.10}^{ - 6}}}} = 0,85{\rm{\Omega }}\)

Một cuộn dây dẫn bằng đồng với khối lượng của dây dẫn là 0,5kg và dây dẫn có tiết diện 1mm².

a. Tính chiều dài dây dẫn, biết khối lượng riêng của đồng là 8900kg/m³.

b. Tính điện trở của cuộn dây này, biết điện trở suất của đồng là 1,7.10^-8Ω.m.

Phương pháp giải

a) Tính chiều dài theo công thức:

l=m/D.S

b) Áp dụng công thức:

\(R = \frac{{\rho .l}}{S}\) để tính điện trở

Hướng dẫn giải

a) Chiều dài dây dẫn là: 

\(\begin{array}{l} l = \frac{V}{S} = \frac{{D.V}}{{D.S}} = \frac{m}{{D{\rm{S}}}}\\ = \frac{{0,5}}{{{{8900.1.10}^{ - 6}}}} \approx 56,18m \end{array}\)

b) Điện trở của dây là: 

\(R = \rho \frac{l}{S} = {1,7.10^{ - 8}}.\frac{{56,18}}{{{{1.10}^{ - 6}}}} \approx 1{\rm{\Omega }}\)

Để tìm hiểu sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào vật liệu làm dây dẫn, cần xác định và so sánh điện trở của các dây dẫn có những đặc điểm nào dưới đây?

A. Các dây dẫn có chiều dài, tiết diện khác nhau và được làm từ các vật liệu khác nhau.

B. Các dây dẫn có chiều dài, tiết diện khác nhau và được làm từ cùng một loại vật liệu.

C. Các dây dẫn có chiều dài khác nhau, có tiết diện như nhau và được làm từ cùng một loại vật liệu.

D. Các dây dẫn có chiều dài, tiết diện như nhau và được làm từ các vật liệu khác nhau.

Phương pháp giải

Vận dụng biểu thức tính điện trở: R=ρ.l/S để rút ra sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn

Hướng dẫn giải

- Do điện trở phụ thuộc vào chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn nên Để tìm hiểu sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào vật liệu làm dây dẫn, cần xác định và so sánh điện trở của các dây dẫn có những đặc điểm: Các dây dẫn có chiều dài, tiết diện như nhau và được làm từ các vật liệu khác nhau.

- Chọn đáp án D

Biết điện trở suất của nhôm là 2,8.10^-8Ωm, của vônfram là 5,5.10^-8Ωm, của sắt là 12,0.10^-8Ωm. Sự so sánh nào dưới đây là đúng?

A. Sắt dẫn điện tốt hơn vonfram và vonfram dẫn điện tốt hơn nhôm.

B. Vonfram dẫn điện tốt hơn sắt và sắt dẫn điện tốt hơn nhôm.

C. Nhôm dẫn điện tốt hơn vonfram và vonfram dẫn điện tốt hơn sắt.

D. Nhôm dẫn điện tốt hơn sắt và sắt dẫn điện tốt hơn vonfram.

Phương pháp giải

Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt

Hướng dẫn giải

- Vì điện trở suất của nhôm < vônfram < sắt  mà điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt nên nhôm dẫn điện tốt hơn vônfram và vônfram dẫn điện tốt hơn sắt.

- Chọn đáp án C

Dây dẫn bằng đồng được sử dụng rất phổ biến. Điều này không phải vì lí do nào dưới đây?

A. Dây bằng đồng chịu được lực kéo căng tốt hơn dây bằng nhôm.

B. Đồng là kim loại có trọng lượng riêng nhỏ hơn nhôm.

C. Đồng là chất dẫn điện vào loại tốt nhất trong số các kim loại và tốt hơn nhôm.

D. Đồng là vật liệu không quá đắt so với nhôm và dễ kiếm.

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết: điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.

Hướng dẫn giải

- Dây dẫn bằng đồng được sử dụng rất phổ biến vì đồng chịu được lực kéo căng tốt, là chất dẫn điện vào loại tốt nhất trong số các kim loại và tốt hơn nhôm, là vật liệu không quá đắt và dễ kiếm vì vậy  đáp án B - sai.

- Chọn đáp án B

Hệ thức nào dưới đây biểu thị mối liên hệ giữa điện trở R của dây dẫn với chiều dài l, tiết diện S của dây dẫn và với điện trở suất ρ của vật liệu làm dây dẫn.

A. R=ρ.S/l

B. R=l/ρ.S

C. R=l.S/ρ

D. R=ρ.l/S

Phương pháp giải

Sử dụng biểu thức tính điện trở: R=ρ.l/S

Hướng dẫn giải

- Ta có: R=ρ.l/S

- Chọn đáp án D

Một cuộn dây điện trở có trị số là 10Ω được quấn bằng dây Nikêlin có tiết diện là 0,1mm² và có điện trở suất là 0,4.10^-6Ωm.

a. Tính chiều dài của dây Nikêlin dùng để quấn cuộn dây điện trở này.

b. Mắc cuộn dây điện trở nói trên nối tiếp với một điện trở có trị số 5Ω và đặt hai đầu đoạn mạch nối tiếp này một hiệu điện thế là 3V. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây điện trở.

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức: 

\(l = \frac{{RS}}{\rho } \) để tính chiều dài

b) Hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn được tính theo công thức:

U_cd=IR₁ với I=U/R_td

Hướng dẫn giải

a) Chiều dài của dây nikenlin:

\(l = \frac{{RS}}{\rho } = \frac{{10 \times {{0,1.10}^{ - 6}}}}{{{{0,4.10}^{ - 6}}}} = 2,5m\)

b) Điện trở tương đương và cường độ dòng điện trong mạch là:

\(\begin{array}{l} {R_{td}} = {R_1} + {R_2} = 10 + 5 = 15{\rm{\Omega }}\\ I = \frac{U}{{{R_{td}}}} = \frac{3}{{15}} = 0,2{\rm{A}}\\ \Rightarrow I = {I_1} = {I_2} = 0,2{\rm{A}} \end{array}\)

Vậy hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây là: 

U_cd=IR₁=0,2.10=2V

Người ta dùng dây Nicrom có điện trở suất là 1,1.10^-6Ωm để làm dây nung cho một bếp điện. Điện trở của dây nung này ở nhiệt độ bình thường là 4,5Ω và có chiều dài tổng cộng là 0,8m. Hỏi dây nung này phải có đường kính tiết diện là bao nhiêu?

Phương pháp giải

Tính đường kính dây theo công thức:

\(d = \sqrt {\frac{{4.S}}{\pi }} \) với \(S = \frac{{\rho .l}}{R}\)

Hướng dẫn giải

- Tiết diện của dây nicrom:

\(S = \frac{{\rho .l}}{R} = \frac{{{{1,1.10}^{ - 6}}.0,8}}{{4,5}} = {0,2.10^{ - 6}}({m^2})\)

- Đường kính của dây nung là:

\(\begin{array}{l} S = \frac{{\pi .{d^2}}}{4} \Rightarrow d = \sqrt {\frac{{4.S}}{\pi }} \\ = \sqrt {\frac{{{{4.0,2.10}^{ - 6}}}}{{3,14}}} = {5.10^{ - 4}}m \Rightarrow d = 0,5mm \end{array}\)

Ở các nhà cao tầng người ta thường lắp cột thu lôi để chống sét. Dây nối đầu cột thu lôi xuống đất là dây sắt, có điện trở suất là 12,0.10^-8Ωm. Tính điện trở của một dây dẫn bằng sắt này nếu nó dài 40m và có đường kính tiết diện là 8mm.

Phương pháp giải

Tính điện trở theo công thức:

\(R = \frac{{\rho .l}}{S}\) với \(S = \frac{{\pi .{d^2}}}{4}\)

Hướng dẫn giải

- Tiết diện của dây sắt :

\(\begin{array}{l} S = \frac{{\pi .{d^2}}}{4}\\ = \frac{{{{3,14.8}^2}}}{4} = 50,24m{m^2} = {50,24.10^{ - 6}}{m^2} \end{array}\)

- Điện trở của dây sắt:

\(R = \frac{{\rho .l}}{S} = \frac{{{{12.10}^{ - 8}}.40}}{{{{50,24.10}^{ - 6}}}} = 0,0955{\rm{\Omega }}\)

Ghép mỗi đoạn câu ở cột bên trái với một đoạn câu ở cột bên phải để thành một câu hoàn chỉnh và có nội dung đúng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm về sự phụ thuộc của điện trở vào vật liệu làm dây dẫn

Hướng dẫn giải

a - 3; b - 4; c - 1