bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý lớp 9 trung học cơ sở

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRÀ VINH TÀI LIỆU TỰ CHỌN NÂNG CAO VẬT LÍ 9 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRÀ VINH 1 LONG HỮU, tháng 10 năm 2009 ĐĂNG VĂN MINH TÀI LIỆU TỰ CHỌN NÂNG CAO VẬT LÍ 9 2 LONG HỮU, tháng 10 năm 2009 CHƯƠNG I. ĐIỆN HỌC Chủ đề 1 3 ĐỊNH LUẬT ÔM. ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP, ĐOẠN MẠCH SONG SONG, MẠCH HỖN HỢP I. Một số kiến thức cơ bản * Định luật Ôm: Cường độ dòng điện trong dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. Công thức : I = R U * Trong đoạn mạch mắc nối tiếp I = I 1 = I 2 = = I n U = U 1 + U 2 + + U n R = R 1 + R 2 + + R n Lưu ý: - Xét nhiều điện trở R 1 , R 2 … R n mắc nối tiếp với nhau, với hiệu điện thế ở hai đầu các điện trở là U 1 , U 2 …, U n . Vì cường độ dòng điện đi qua các điện trở là như nhau, do vậy: 1 2 1 2 n n U U U R R R = = = Nếu ta biết giá trị của tất cả các điện trở và của một hiệu điện thế, công thức trên cho phép tính ra các hiệu điện thế khác. Ngược lại, nếu ta biết giá trị của tất cả các hiệu điện thế và của một điện trở, công thức trên cho phép tính ra các điện còn lại. * Trong đoạn mạch mắc song song. U = U 1 = U 2 = = U n I = I 1 + I 2 + + I n n RRRR 1 111 21 +++= Lưu ý: 4 - Nếu có hai điện trở R 1 , R 2 mắc song song với nhau, cường độ các dòng điện đi qua các điện trở là I 1 , I 2 . Do I 1 R 1 =I 2 R 2 nên : 1 2 2 1 I R I R = Khi biết hai điện trở R 1 , R 2 và cường độ dòng điện đi qua một điện trở, công thức trên cho phép tính ra cường độ dòng điện đi qua điện trở kia và cường độ dòng điện đi trong mạch chính. II. Bài tập A. ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP Bài 1. Một đoạn mạch AB gồm hai điện trở R 1 , R 2 mắc nối tiếp với nhau. Hiệu điện thế ở hai đầu các điện trở là U 1 và U 2 . Biết R 1 =25 Ω , R 2 = 40 Ω và hiệu điện thế U AB ở hai đầu đoạn mạch là 26V. Tính U 1 và U 2 . Đs: 10V; 16V GỢI Ý: Cách 1: - Tính cường độ dòng điện qua các điện trở theo U AB và R AB . Từ đó tính được U 1 , U 2 . Cách 2 : - Áp dụng tính chất tỉ lệ thức : 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 26 0,4 25 40 65 U U U U U U R R R R + = = <=> = = = + Từ đó tính được U 1 , U 2 Bài 2. Một đoạn mạch gồm 3 điện trở mắc nối tiếp R 1 =4 Ω ;R 2 =3 Ω ;R 3 =5 Ω .Hiệu điện thế 2 đầu của R 3 là 7,5V. Tính hiệu điện thế ở 2 đầu các điện trở R 1 ; R 2 và ở 2 đầu đoạn mạch Đs: 6V; 4,5V; 18V. GỢI Ý : Cách 1: Tính cường độ dòng điện qua 3 điện trở theo U 3 , R 3 Từ đó tính được U 1 , U 2 ,U AB 5 Cách 2 : Đối với đoạn mạch nối tiếp ta có : 3 1 2 1 2 1 2 3 7,5 1,5 4 3 5 U U U U U R R R = = <=> = = = từ đó tính U 1 , U 2 , U AB . Bài 3. Trên điện trở R 1 có ghi 0,1k Ω – 2A, điện trở R 2 có ghi 0,12k Ω – 1,5A. a) Giải thích các số ghi trên hai điện trở. b) Mắc R 1 nối tiếp R 2 vào hai điểm A, B thì U AB tối đa bằng bao nhiêu để khi hoạt động cả hai điện trở đều không bị hỏng. Đs: 330V GỢI Ý: + Dựa vào I đm1 , I đm2 xác định được cường độ dòng điện I max qua 2 điện trở ; + Tính U max dựa vào các giá trị I AB , R 1 , R 2 . B. ĐOẠN MẠCH SONG SONG Bài 1. Cho R 1 = 12 Ω ,R 2 = 18 Ω mắc song song vào hai điểm A và B, một Ampe kế đo cường độ dòng điện trong mạch chính, Ampe kế 1 và Ampe kế 2 đo cường độ dòng điện qua R 1 ,R 2 . a) Hãy vẽ sơ đồ mạch điện. b) Ampe kế 1 và Ampe kế 2 chỉ giá trị là bao nhiêu? (theo 2 cách) biết Ampe kế chỉ 0,9A. c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu A và B. GỢI Ý: b) Tính số chỉ Ampe kế 1 và Ampe kế 2 dựa vào hệ thức về mối quan hệ giữa I 1, I 2 với R 1 , R 2 . (HS tìm cách giải khác) c) Tính U AB . Cách 1: như câu a 6 Cách 2: sau khi tính I 1 ,I 2 như câu a, tính U AB theo I 2 , R 2 . Đs: b) 0,54A; 0,36A; c) 6,48V. Bài 2. Cho R 1 = 2R 2 mắc song song vào hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện thế 30V. Tính điện trở R 1 và R 2 (theo 2 cách) biết cường độ dòng điện qua đoạn mạch là 1,2A. GỢI Ý: Tính I 1 , I 2 dựa vào hệ thức về mối quan hệ giữa I 1, I 2 với R 1 ,R 2 để tính R 1, R 2 . Học sinh cũng có thể giải bằng cách khác. Đs: 75 Ω ; 37,5 Ω . Bài 3. Có hai điện trở trên đó có ghi: R 1 (20 Ω -1,5A) và R 2 (30 Ω -2A). a) Hãy nêu ý nghĩa các con số ghi trên R 1, R 2 . b) Khi Mắc R 1 //R 2 vào mạch thì hiệu điện thế, cường độ dòng điện của mạch tối đa phải là bao nhiêu để cả hai điện trở đều không bị hỏng ? GỢI Ý: Dựa vào các giá trị ghi trên mỗi điện trở để tính U đm1 ,U đm2 trên cơ sở đó xác định U AB tối đa. Tính R AB => Tính được I max . Đs: a) R 1 = 20 Ω ; Cường độ dòng điện lớn nhất được phép qua R 1 là 1,5A: b) U max = 30V; I max = 2,5A. ĐOẠN MẠCH HỖN HỢP Bài 1. Có ba bóng đèn được mắc theo sơ đồ ( hình 3.1) và sáng bình thường. Nếu bóng Đ 1 bị đứt dây tóc thì bóng Đ 3 sáng mạnh hơn hay yếu hơn? GỢI Ý: 7 Bình thường: I 3 = I 1 + I 2 . Nếu bóng Đ 1 bị đứt; I 1 = 0 dòng điện I 3 giảm => Nhận xét độ sáng của đèn. Bài 2. Một đoạn mạch được mắc như sơ đồ hình 3.2. Cho biết R 1 =3 Ω ; R 2 =7,5 Ω ; R 3 =15 Ω . Hiệu điện thế ở hai đầu AB là 4V. a) Tính điện trở của đoạn mạch. b) Tính cường độ dòng điện đi qua mỗi điện trở. c) Tính hiệu điện thế ở hai đầu mỗi điện trở Đs: a) 8 Ω ; b) 3A; 2A ; 1A. c) U 1 = 9V; U 2 = U 3 = 15V GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R 1 nt ( R 2 // R 3 ). Tính R 23 rồi tính R AB. b) Tính I 1 theo U AB và R AB Tính I 2 , I 3 dựa vào hệ thức: 3 2 3 2 R I I R = c) Tính : U 1 , U 2 , U 3 . Bài 3. Có ba điện trở R 1 = 2Ω; R 2 = 4Ω; R 3 = 12Ω; được mắc vào giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 12V như (hình 3.3). a) Tính điện trở tương đương của mạch. b) Tính cường độ dòng điện đi qua mỗi điên trở c) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R 1 và R 2 . Đs: a) 4 Ω ; b) I 1 = I 2 = 2A; I 3 = 1A ; c) 4V; 8V. GỢI Ý: a) Đoạn mạch AB gồm : R 3 // ( R 1 nt R 2 ). Tính R 12 rồi tính R AB . 8 R 3 R 1 R 2 A B Hình 3.1 R 2 A B R 3 R 1 Hình 3.3 R 1 R 3 Hình 3.2 A R 2 R 1 R 3 B M b) Có R 1 nt R 2 => I 1 ? I 2 ; Tính I 1 theo U và R 12 ; Tính I 3 theo U và R 3 . c) Tính U 1 theo I 1 và R 1 ; U 2 theo I 2 và R 2 ; U 3 ? U. Bài 4. Một đoạn mạch điện gồm 5 điện trở mắc như sơ đồ hình 4.1. Cho biết R 1 = 2,5Ω; R 2 = 6Ω; R 3 = 10Ω; R 4 = 1,2 Ω; R 5 = 5Ω. Ở hai đầu đoạn mạch AB có hiệu điện thế 6V. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở? GỢI Ý: Sơ đồ h 4.2 tương đương h 4.1 + Tính R AD , R BD từ đó tính R AB . + Đối với đoạn mạch AD: Hiệu điện thế ở hai đầu các điên trở R 1 , R 2 , R 3 là như nhau: Tính U AB theo I AB và R AD từ đó tính được các dòng I 1 , I 2 , I 3 . + Tương tự ta cũng tính được các dòng I 4 , I 5 của đoạn mạch DB. CHÚ Ý: 1. Khi giải các bài toán với những mạch điện mắc hỗn hợp tương đối phức tạp, nên tìm cách vẽ một sơ đồ tương đương đơn giản hơn. Trên sơ đồ tương đương, những điểm có điện thế như nhau được gộp lại để làm rõ những bộ phận đơn giản hơn của đoạn mạch được ghép lại như thế nào để tạo thành đoạn mạch điện phức tạp. 2. Có thể kiểm tra nhanh kết quả của bài toán trên. Các đáp số phải thỏa mãn điều kiện: I 1 + I 2 + I 3 = I 4 + I 5 = I AB = 2,4A. Đs: 1,44A; 0,60A; 0,36A; 1,92A; 0,48A. Bài 5. Một đoạn mạch điện mắc song song như trên sơ đồ hình 4.3 được nối vào một nguồn điện 36V. Cho biết: R 1 =18Ω; R 2 =5Ω; R 3 =7Ω; R 4 =14Ω; R 5 =6Ω 9 E A B R 1 R 4 C R 5 R 3 R 2 D Hình 4.1 D R 1 R 4 A B R 2 R 5 R 3 Hình 4.2 R 2 R 1 R 3 A B R 5 R 4 D C Hình 4.3 a) Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi mạch rẽ. b) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm C và D. Đs: 1,2A; 1,8A; 3,6V. GỢI Ý: a) Tính cường độ dòng điện qua mạch rẽ chứa R 1 , R 2 , R 3 và R 4 , R 5 b) Gọi hiệu điện thế giữa hai điểm C và D là U CD . Ta tính được: U AC = I 1 .R 1 = 21,6V ; U AD = I 4 .R 4 = 25,2V Như thế điện thế ở C thấp hơn điện thế ở A: 21,6V; điện thế ở D thấp hơn điện thế ở A: 25,2V. Tóm lại: điện thế ở D thấp hơn điện thế ở C là: U CD = 25,2 – 21,6 = 3,6V. CHÚ Ý: + Có thể tính U CD bằng một cách khác: U AC + U CD + U DB = U AB => U CD = U AB - U AC - U BD (*) U AB đã biết, tính U AC , U DB thay vào (*) được U CD = 3,6V. + U CD được tính trong trường hợp 2 điểm C, D không được nối với nhau bằng một dây dẫn hoặc một điện trở, giữa C,D không có dòng điện. Nếu C, D được nối với nhau sẽ có một dòng điện đi từ C tới D (vì điện thế điểm D thấp hơn điện thế điểm C). Mạch điện bị thay đổi và cường độ dòng điện đi qua các điện trở cũng thay đổi. Bài 6. Cho mạch điện như hình 4.4. Biết: R 1 = 15Ω, R 2 = 3Ω, R 3 = 7Ω, R 4 = 10Ω. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là 35V. a) Tính điện trở tương đương của toàn mạch. b) Tìm cường độ dòng điện qua các điện trở. GỢI Ý: (theo hình vẽ 4.4) a) Tính R 23 và R 234 . Tính điện trở tương đương R AB =R 1 +R 234 b) Tính I AB theo U AB ,R AB =>I 1 10 R 2 A Hình 4.4 R 1 R 4 R 3 B D C [...]... điện:[(Đ // R) nt Rbl] Học sinh tự vẽ sơ đồ; Kết quả R = 27Ω Bài 4 Một gia đình dùng 3 bóng đèn loại 220V – 30W, một bóng đèn loại 220V – 100W, một nồi cơm điện loại 220V – 1kW, một ấm điện loại 220V – 1kW, một ti vi loại 220V – 60W, một bàn là loại 220V – 1000W Hãy tính tiền điện gia đình cần phải trả trong một tháng(30 ngày, mỗi ngày thời gian dùng điện của: Đèn là 4 giờ, nồi cơm điện là 1 giờ, ấm... có vai trò rất quan trọng khi ta cần có những cơ cấu nhiễm từ nhanh và khử từ nhanh theo ý muốn Trong cần cẩu dùng nam châm điện, một nam châm điện được treo trên cái cần của cần cẩu (thay cho cái móc ở trên cần cẩu thường) Khi nam châm điện được thả xuống sát vào vật nặng bằng sắt người ta đóng mạch điện ,vật nặng bị hút chặt vào nam châm điện Cần cẩu nâng vật đó lên cao,đặt nó vào một vị trí mới.Người... của đoạn dây cắt : RC= R2 - R’2 Đs: a) 6A; b) 30Ω; 60Ω; 20Ω; c) 720W; 12 96 0 000J = 12 96 0 kJ; d) 15Ω Bài 6 Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới 1 gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi bằng đồng tiết diện 0,5mm2.Hiệu điện thế cuối đường dây(tại nhà) là 220V Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày Biết điện trở suất của đồng là 1,7.10-8Ωm a)... hiệu điện thế U = R1 + A 24V không đổi Một học sinh dùng một Vôn kế đo hiệu điện thế giữa R2 B U C Hình 4.13 các điểm A và B; B và C thì được các kết quả lần lượt là U 1= 6 V, U2= 12 V Hỏi 14 hiệu điện thế thực tế (khi không mắc vôn kế) giữa các điểm A và B; B và C là bao nhiêu ? * ĐS: U1* = 8(V ) , U 2 = 16(V ) Chủ đề 2: 15 ĐIỆN TRỞ - BIẾN TRỞ I Một số kiến thức cơ bản * Điện trở của dây dẫn Ở một nhiệt... 6.3 chạy ở vị trí nào? c) Có thể đặt con chạy ở vị trí M không? Đs: a) không; b) CM =1/10 MN; c) không Chủ đề 3 20 CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA DÒNG ĐIỆN I Một số kiến thức cơ bản * Công suất của dòng điện: là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công của dòng điện Công thức: P= A/t (Ta có P = U.I = I2.R = Vì ( A = U I t ) ⇒ P=UI U2 ) R * Số đo phần điện năng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác trong... tính P theo UAB và I2 ) Đs: a) 16V; b) 2A; 1A; 3A; c) 36W; d) 54W Bài 2 Một xã có 450 hộ Mỗi ngày các hộ dùng điện 6 giờ, với công suất thụ trung bình mỗi hộ là 120W a) Tính tiền điện phải trả của mỗi hộ và của cả xã trong một tháng theo đơn giá 700đ/ kWh b) Tính trung bình công suất điện mà xã nhận được bằng bao nhiêu? c) Điện năng được truyền tải đến từ trạm điện cách đó 1km Cho biết hiệu suất truyền... vào (3) => R1 = 15Ω Thay R1 vào (2) => R2 = 5Ω R1 Bài 6 Trên hình 4 .9 là một mạch điện có hai công P R4 K2 K1 tắc K1, K2 R2 Các điện trở R1 = 12,5Ω, R2 = 4Ω, R3 = 6Ω Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch UMN = 48,5V a) K1 đóng, K2 ngắt Tìm cường độ dòng điện M qua các điện trở b) K1 ngắt, K2 đóng Cường độ qua R4 là 1A Tính R4 12 N R3 Hình 4 .9 c) K1, K2 cùng đóng Tính điện trở tương đương của cả mạch, từ đó... thức cơ bản: Nhiệt lượng toả ra trong dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỷ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua Công thức: Q = I2Rt Q = 0,24 I2Rt II Bài tập Bài 1 Một bàn là có khối lượng 0,8kg tiêu thụ công suất 1000W dưới hiệu điện thế 220V Tính: a) Cường độ dòng điện qua bàn là b) Điện trở của bàn là c) Tính thời gian để nhiệt độ của bàn là tăng từ 20 0C đến 90 0C... tính I1, I2 +) Khi (R1// R2): tính I1’, I2’ b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở khi (R1 nt R2); (R1// R2) 29 Lưu ý: R1= R2 Q1?Q2 Lập tỉ số: Q '1 Q2 ' = tính ra kết quả rồi đưa ra nhận xét Q1 Q2 Đs: a) + Khi (R1 nt R2 ) thì I1 = I2 = 1A + Khi (R1// R2) thì I1’= I2’ = 2A b) 90 00J Bài 5 Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế 120V, người ta mắc song song hai dây kim lọai Cường độ dòng điện qua... n − m ; n = a − n ;  ÷ = n ;  n ÷ = n.q a a b b  b b II Bài tập A ĐIỆN TRỞ Bài 1 Một dây dẫn hình trụ làm bằng sắt có tiết diện đều 0,49mm 2 Khi mắc vào hiệu điện thế 20V thì cường độ qua nó là 2,5A a) Tính chiều dài của dây Biết điện trở suất của sắt là 9, 8.10-8Ωm b) Tính khối lượng dây Biết khôi lượng riêng của sắt là 7,8 g/cm3 16 GỢI Ý: a) Tính chiều dài dây sắt + Tính R theo U và I l + Tính . SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRÀ VINH TÀI LIỆU TỰ CHỌN NÂNG CAO VẬT LÍ 9 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRÀ VINH 1 LONG HỮU, tháng 10 năm 20 09 ĐĂNG VĂN MINH TÀI LIỆU TỰ CHỌN NÂNG CAO VẬT LÍ 9 2 LONG. CAO VẬT LÍ 9 2 LONG HỮU, tháng 10 năm 20 09 CHƯƠNG I. ĐIỆN HỌC Chủ đề 1 3 ĐỊNH LUẬT ÔM. ĐOẠN MẠCH NỐI TIẾP, ĐOẠN MẠCH SONG SONG, MẠCH HỖN HỢP I. Một số kiến thức cơ bản * Định luật Ôm: Cường độ dòng. I 1 , I 2 dựa vào hệ thức về mối quan hệ giữa I 1, I 2 với R 1 ,R 2 để tính R 1, R 2 . Học sinh cũng có thể giải bằng cách khác. Đs: 75 Ω ; 37,5 Ω . Bài 3. Có hai điện trở trên đó có ghi: