Tài liệu ôn tập Vật lí Lớp 9

Nội dung text: Tài liệu ôn tập Vật lí Lớp 9

1. Tài Liệu Ôn tập vật lí lớp 9 Phần thứ nhất : ĐỊNH LUẬT ÔM I . Tóm tắt kiến thức lý thuyết: 1. Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn đó. 2. Định luật Ôm: - Định luật: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế tại hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây. I = Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn - đơn vị đo là Ampe (A). U là hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây - đơn vị đo là Vôn (V). R là điện trở của dây - Đơn vị đo là Ôm () 3. Đoạn mạch nối tiếp: - Cường độ dòng điện trong đoạn mạch có giá trị như nhau Itại1 mọiR1 điểm:I2 R2 IAB = I1 = I 2 - Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch = tổng hiệu điện thế giữ hai đầu mỗi điện trở thành phần: UAB = U1 + U2 - Điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp bằng tổng các điện trở thành phần: RAB = R1 + R2 + Đối với mạch điện gồm 3 điện trở mắc nối tiếp: I = I1 = I2 = I3 U = U1 + U2 + U3 R = R1 + R2 + R3 4. Đoạn mạch song song: Đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song: Được biểu diễn như hình vẽ: - Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua các đoạn mạch rẽ: I = I1 + I 2 - Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch mắc song song bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi đoạn mạch thành phần: U = U1 = U2 - Nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song bằng tổng nghịch đảo các điện trở thành phần: 1
2. 1 1 1 R1R2 => Rtd = Rtd R1 R 2 R1 R2 II.Bài tập vân dụng: R1 Bài 1: A Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ (Hình 1.3): Điện trở R1 = 10; hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch K M N là UMN = 12V. a) Tính cường độ dòng điện I1 chạy qua R1. Hình 1.3 b) Giữ nguyên U MN = 12V, thay điện trở R 1 bằng I 1 điện trở R2, khi đó Ampe kế chỉ giá trị I . Tính điện trở R2 2 2 I1 - Tóm tắt bài toán. Cho UMN = 12V; R1 = 10; I 2 2 Tính: a) I1 =? b) R2 =? - Lời giải: a) Vì điện trở của ampe kếvôn cùng nhỏ nên hiệu điện thế U MN chính là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1. U 12 Cường độ dòng điện qua điện trở R1 là: I1= 1,2 (A). R1 10 U U MN 12 b) Từ công thức của định luật Ôm: I =>R2 20 (). R I2 0,6 (Cách khác: theo định luật Ôm: cường độ dòng điện chạy qua một điện trở sẽ tỉ lệ nghịch với độ lớn của điện trở đó. Khi thay thế điện trở R 1 bằng điện trở R 2 thì cường độ dòng điện I 2 chạy qua điện trở R 2 giảm đi một nửa, chứng tỏ R 2 lớn gấp 2 lần R1, ta có: R2 = 2R1=2.10 = 20 .). Bài 2: Vẽ sơ đồ dùng để đo điện trở của một dây dẫn bằng vôn kế và Ampe kế lý tưởng. 1) Đánh dấu chốt dương và chốt âm của vôn kế và ampe kế trong sơ đồ. 2) Vôn kế có giới hạn đo 10V và 50 vạch chia. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và 30 vạch chia. Khi tiến hành thí nghiệm người ta thu được bảng kết quả sau: Lần đo lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 Vạch chia của vôn kế 30 35 38 40 45 Vạch chia của ampe kế 12 14 15 16 18 a) Điền vào bảng dưới đây giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở của dây dẫn qua các lần đo. Lần đo lần 1 Lần lần 3 lần 4 lần 5 2 2
3. Hiệu điện thế (V) Cường độ dòng điện (A) Điện trở của dây dẫn (  ) b) Tính giá trị trung bình của điện trở cần đo. Lời giải: 1) Theo nguyên tắc mắc ampe kế và vôn kế thì cực R + - dương của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với cực dương của A nguồn điện và cực âm của vôn kế, ampe kế luôn được mắc với + V - K cực âm của nguồn điện.Vì vậy mạch điện được mắc theo sơ + - đồ hình 1.5. M N 2) a. Xác định giá trị của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và Hình 1.4 điện trở của dây dẫn: - Tính giá trị của mỗi vạch chia tương ứng với giá trị đo của vôn kế và ampe kế. Vôn kế có giới hạn đo 10V và được chia thành 50 vạch, vì vậy mỗi vạch chia của vôn kế tương ứng với số đo vôn là: 10V/50vạch = 0,2V. Ampe kế có giới hạn đo 0,3A và được chia thành 30 vạch, vì vậy mỗi vạch chia tương ứng với số đo ampe là: 0,3A/30 vạch = 0,01A. - Tính giá trị của hiệu điện thế và cường độ dòng điện tương ứng số vạch đọc được trên đồng hồ trong các lần đo: U = số vạch trên vôn kế x 0,2V; I = số vạch trên ampe kế x 0,01A. U - Tính giá trị của điện trở trong mỗi lần đo bằng công thức của định luật Ôm: R I Ta có bảng giá trị: Lần đo lần lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 1 Hiệu điện thế (V) 6 7 7,6 8 9 Cường độ dòng điện (A) 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 Điện trở của dây dẫn (  ) 50 50 50,7 50 50 b. Giá trị trung bình cộng của điện trở R: R R R R R 50 50 50,7 50 50 R 1 2 3 4 5 50,14 (). 5 5 Bài 3: Ba bóng đèn giống nhau có hiệu điện thế định mức 12V. Mắc chúng nối tiếp với nhau thành một đoạn mạch và đặt một hiệu điện thế thế 24V vào hai đầu đoạn mạch. a. Tìm hiệu điện thế trên hai đầu mỗi bóng đèn. 3
4. b. Các đèn sáng thế nào? Tại sao? - Tóm tắt bài toán. Cho: Uđ = 12V; U = 24V Tìm: U1 = ?; U 2 = ?; U3 = ?. - Lời giải: a. Vì ba đèn có hiệu điện thế định mức như nhau nên điện trở của chúng bằng nhau R1 = R2 = R3 = R Điện trở tương đương của đoạn mạch 3 đèn mắc nối tiếp là: Rtđ = R1 + R2 + R3 = 3R Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch được tính theo định luật Ôm: I = U U Rtd 3R U U 24 Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 1 là: U1 = I.R1 = .R = 8(V) 3R 1 3 3 U U 24 Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 2 là: U2 = I.R2 = .R = 8(V) 3R 2 3 3 U U 24 Hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn 3 là: U3 = I.R3 = .R = 8(V) 3R 3 3 3 Vậy hiệu điện thế trên hai đầu các bóng đèn có giá trị như nhau và bằng hiệu điện thế trên hai đầu đoạn mạch: U = U1 = U2 = U3 = 8V. b. Cả ba bóng đèn sáng yếu hơn bình thường vì hiệu điện thế đặt vào các bóng đèn nhỏ hơn hiệu điện thế định mức trên mỗi bóng đèn. Cách giải khác: Vì 3 điện trở giống nhau mắc nối tiếp nên hiệu điện thế trên 2 đầu mỗi đèn có U 24 giá trị như nhau. Ta có: U1 = U2 = U3 = 8V. 3 3 Bài 4: R1 Cho 2 điện trở R 1 = 30:R2 = 20 được mắc song A B song với nhau như sơ đồ hình 1.8. Hãy xác định : R2 a) Điện trở tương đương R12 của đoạn mạch AB. Hình 1.8 b) Nếu mắc thêm vào điện trở R2 = 12 vào đoạn mạch như hình 1.9 thì điện trở tương đương R123 của đoạn mạch AC là bao nhiêu? R1 - Tóm tắt đầu bài: A R2 C Cho biết: R1 = 30: R2 = 20, R3 = 12 Tính: a. R1 // R2 => R12 = ? R3 Hình 1.9 4
5. b. R1 //R2 // R3 => R123 = ? - Lời giải: a/. Điện trở tương đương của đoạn mạch AB là : R1.R 2 30.20 R12 = 12 (). R1 R 2 30 20 b/. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC là : 1 1 1 1 1 1 100 /1/R123 = = >R123 = 6 ÔM R1 R 2 R 3 30 20 12 600 R 3 (Cách khác: Vì R12//R3 và R12 = R3 = 12 nên R123 = = 6 2 Bài tập 5: Cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn là 3A khi hiệu điện thế giữa hai dầu dây dẫn là 30V. a. Tính điện trở của dây dẫn. b. Đặt vào hai đầu dây một hiệu điện thế là 20V. Tính cường độ dòng điện qua dây dẫn. Tóm tắt Giải I= 3; U= a) Điện trở của dây dẫn là: 30V U 30 ADCT: R Thay số: R 10 U'= 20V I 3 a) R=? b) Khi hiệu điện thế 20V thì cường độ dòng điện chạy qua dây b) I' = ? dẫn là: U , 20 ADCT: I , Thay số: I , 2(A) R 10 Bài tập 6: Cho mạch điện như hình vẽ: R1 = R2 = R3 = 6  ; R4 = 2 ; UAB = 18 v a. Tính điện trở tương đương của toàn mạch và cường độ dòng điện qua mạch chính b. Tính hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch NB, AN,và số chỉ của vôn kế. a) Sơ đồ mạch điện [(R2 nt R3) // R1] nt R4. - Điện trở tương đương của toàn mạch: R23 = R2 + R3 = 12  R1  R23 R123 = 4  R1 R23 RAB = R123 + R4 = 6  - Cường độ dòng điện trong mạch chính: U AB I C 3 A RAB b) UNB = U4 = I4 . R4 = IC . R4 = 6V 5
6. UAN = UAB - UNB = 12V UMN = U3 = I3 . R3 = 6V - Số chỉ của vôn kế: Uv =UMB = UMN + UNB= U3 + U4 = 12V Phần thứ 2: ĐIỆN TRỞ & BIẾN TRỞ I.Tóm tắt kiến thức lý thuyết 1. Điện trở: - Điện trở của dây dẫn điện có cùng tiết diện và được làm từ cùng một loại vật liệu R l thì tỉ lệ thuận với chiều dài dây dẫn đó: 1 1 . R2 l2 - Điện trở của dây dẫn điện phụ thuộc có cùng chiều dài và được làm từ cùng R S một loại vật liệu thì tỷ lệ nghịch với tiết diện của dây dẫn đó: 1 2 R2 S1 - Điện trở suất: Kí hiệu: , đọc là rô; đơn vị: .m 2. Biến trở. - Là một dây dẫn hợp kim có điện trở suất lớn mắc nối tiếp với mạch điện qua hai điểm tiếp xúc, một trong hai điểm đó có thể di chuyển được trên dây. II.Bài tập vận dụng: Bài 1: Hai dây dẫn bằng đồng, có cùng tiết diện, dây thứ nhất có điện trở là 2 và có chiều dài 10m, dây thứ hai có chiều dài 30m. Tìm điện trở của dây thứ hai? Hướng dẫn - Tóm tắt bài toán. Cho biết: R1 = 2, l1 = 10m, l2 = 30m, 1 = 2, S1= S2 Tính: R2 = ? R l - Sử dụng công thức: Đối với hai dây dẫn đồng chất, tiết diện đều: 1 1 R2 l2 R1 l1 R1.l2 2.30 - Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất tiết diện đều nên: =>R 2 = = = R2 l2 l1 10 6 Bài 2: Khi đặt một hiệu điện thế 12V vào hai đầu một biến trở dây quấn dòng điện chạy qua biến trở có cường độ 1,5A. Hỏi chiều dài dây dẫn dùng để quấn biến trở này là bao nhiêu? Biết rằng loại dây dẫn này cứ chiều dài 6m thì có điện trở là 2. 6
7. Hướng dẫn - Tóm tắt bài toán. Cho biết: U = 12V; I = 1,5A.. Tính: l = ? biết: R’ = 2, l’ = 6m - Lời giải: Tính điện trở của cuộn dây: 12 Từ công thức định luật Ôm: I = U => R = U = = 8(). R I 1,5 Vì dây đồng chất cùng tiết diện nên điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều R l Rl, 8.6 dài của dây dẫn: => l = = = 24(m). R' l ' R' 2 Vậy chiều dài của cuộn dây dùng để quấn biến trở là 24m. Bài 3: Hai dây đồng có cùng chiều dài, dây thứ nhất có tiết diện 10mm 2, dây thứ hai có tiết diện 30 mm2. Hãy so sánh điện trở của hai dây dẫn này. + Hướng dẫn: - Tóm tắt bài toán. 2 2 Cho biết: S1 = 10mm ; S2 = 30mm ; l1 = l2. R Cần tìm: 1 ? R2 - Lời giải: Vì hai dây dẫn đồng chất cùng chiều dài: 1 = 2 ; l1 = l2; S1 S2. Cho nên, R S R 30 điện trở của hai dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện của chúng: 1 2 => 1 =3. R2 S1 R2 10 hay R1 = 3R2 Vậy điện trở của dây dẫn thứ nhất gấp ba lần điện trở của dây dẫn thứ 2. Bài 4: Hai dây nhôm có cùng chiều dài. Dây thứ nhất có tiết diện 2,5mm 2 và có điện 2 trở R1= 330. Hỏi dây thứ hai có tiết diện 12,5mm thì có điện trở R2 là bao nhiêu? - Tóm tắt bài toán. 2 2 Cho biết: S1 = 2,5mm ; S2 = 12,5mm ; l1 = l2; R1= 330. Cần tìm: R2 =? R S - Công thức cần sử dụng: 1 2 R 2 S1 - Lời giải: R1S1 330.2,5 Điện trở của dây dẫn thứ hai là: R2 66 S2 12,5 Bài 5: Một dây tóc bóng đèn làm bằng vonfram ở nhiệt độ trong phòng có điện trở 50, có tiết diện tròn đường kính 0,02mm. Hãy tính chiều dài của sợi dây tóc bóng đèn, biết điện trở suất của Vonfram = 5,5.10-8 .m. 7
8. + Hướng dẫn: - Tóm tắt bài toán. Cho biết: R = 50; d = 0,02mm = 0,02.10-3 m; = 5,5.10-8 .m Tính: l = ? - Lời giải: Tiết diện của dây dẫn vonfram là: 2 2 3,14. 0,02.10 3 2 d -10 2 S = r = = = 3,14.10 m . 2 4 Từ công thức tính điện trở của dây dẫn: l R.S 50.3,14.10 10 R suy ra: l = 28,545.10-2m = 28,545 cm S 5,5.10 8 Vậy chiều dài của sợi vonfram làm dây tóc bóng đèn là 28,545cm. Bài 6: Một dây dẫn bằng nikêlin có tiết diện tròn, điện trở suất = 0,4.10-6 .m.Đặt một hiệu điện thế 220V vào hai đầu dây dẫn ta đo được cường độ dòng điện bằng 2A chạy qua. Tính điện trở của dây và tiết diện của dây dẫn biết rằng dây dẫn có chiều dài 5,5m. - Tóm tắt bài toán. Cho biết: = 0,4.10-6 .m; U = 220V; I = 2A; l= 5,5m Tính: R = ?; S = ? - Lời giải: Áp dụng định luật Ôm ta có: U 220 R = 110 ; I 2 Từ công thức tính điện trở của dây dẫn: l l 5,5.0,4.10 6 R suy ra: S 2.10 8 m2 . S R 110 Vậy điện trở của dây dẫn nikêlin bằng 110 và có tiết diện 2.10-8m2. Bài 7: Vỏ của một biến trở có ghi 47 - 0,5A. a) Con số 47 - 0,5A cho biết điều gì? b) Biến trở này chịu được hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu? Hướng dẫn: + Số 47 ghi trên biến trở cho biết giá trị điện trở lớn nhất của biến trở: Rmax= 47 + Số 0,5A ghi trên biến trở cho biết giá trị lớn nhất của cường độ dòng điện chạy qua biến trở: Imax= 0,5A. Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào hai đầu biến trở: Umax = Imax.Rmax = 47.0,5 = 23,5(V). 8
9. Bài 8: Một bóng đèn có hiệu điện thế định mức 12V và cường độ dòng điện định mức là 0.5A. Để sử dụng được nguồn điện có hiệu điện thế là 20V thì phải mắc đèn với biến trở con chạy có tiết diện dây làm biến trở là 0.55mm 2 , chiều dài dây 240m. a. Vẽ sơ đồ mạch điện sao cho đèn có thể sáng bình thường. b. Khi đèn sáng bình thường thì điện trở của phần biến trở tham gia vào mạch điện có điện trở là bao nhiêu? c. Dây làm biến trở bằng chất gì biết khi đèn sáng bình thường chỉ có biến trở tham gia vào mạch điện. Bài 9: Cho hai bóng đèn trên có ghi: 6V - 1A và 6V - 0.5A. a. Khi mắc hai đèn đó nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế12V thì các đèn có sáng bình thường không? Tại sao? b. Muốn đèn sáng bình thường thì ta phải dùng thêm biến trở con chạy. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện có thể có và tính điện trở của biến trở tham gia vào mạch khi đó. Bài 10: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R A X 1 Biết U AB = 16.5V. Hỏi giá trị cực đại của A B biến trở là bao nhiêu? Biết khi đèn sáng bình R thường hiệu điện thế và điện trở của đèn là 2 Bài 10: 6V và 12, cường độ dòng điện qua R 2 là 0.2A. Người ta dùng dây hợp kim nicrôm có tiết diện 0,2 mm2 để làm một biến trở. Biết điện trở lớn nhất của biến trở là 40. a) Tính chiều dài của dây nicrôm cần dùng. Cho điện trở suất của dây hợp kim nicrôm là 1,1.10-6m b) Dây điện trở của biến trở được quấn đều xung quanh một lõi sứ tròn có đường kính 1,5cm. Tính số vòng dây của biến trở này. Tóm tắt : Giải R = 40 a) Tính chiều dài l của dây dẫn là: -6 l R.S 40.0,2.10 6 = 1,1.10 m R . l 7,27m . S = 0,2 mm2 = 0,2.10-6m2 S 1,1.10 6 a) l = ? b) Chiều dài l’ của một vòng dây bằng chu vi lõi sứ: b) d = 1,5cm = 0,015m l’ = .d 3,14.0,015 0,0471(m) n = ? số vòng dây quấn quanh lõi sứ là: l' 7,27 n = 154 ( vòng) l 0,0471 Phần 3 :CÔNG CỦA DÒNG ĐIỆN 9
10. I.Một số kiến thức lý thuyết: 1. Số oát ghi trên dụng cụ điện cho biết công suất định mức của dụng cụ đó (công suất điện của dụng cụ khi nó hoạt động bình thường) - Công thức tính công suất điện: 2 P = U.I = I2 .R = U R 2. Năng lượng của dòng điện gọi là điện năng - Công của dòng điện sản ra trên một đoạn mạch (hay một dụng cụ) là số đo lượng điện năng mà đoạn mạch đó tiêu thụ để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. - Công Bài thức: A = P . t = U.I.t II. Bài tập vận dụng: Bài 1: Một bóng đèn có ghi 12V – 6W. a. Nêu ý nghĩa của các con số ghi trên bóng đèn. b. Tính cường độ dòng điện định mức và điện trở của đèn. Tóm tắt: Đ: (12V- 6W) a) Ý nghĩa số 12V- 6W a) I đm = ? R = ? Giải a) 12V là hiệu điện thế định mức cần đặt vào hai đầu bóng đèn để đèn sáng bìnhm thường. Khi đó đèn tiêu thụ công suất là 6W. b) Cường độ dòng điện định mức của đèn là P 6 Từ công thức: P = U.I I = 0,5(A) U 12 Điện trở của đèn là: U 2 U 2 122 Từ công thức: P = R 24 R P 6 Đáp số: I = 0,5A ; R = 24  . Bài 2: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W, trên một đèn ghi 110V – 100W. a. Nếu mắc bàn là nối tiếp với đèn vào mạch điện có hiệu điện thế 220V thì đèn và bàn là có hoạt động bình thường không? Tại sao? b. Muốn cả đèn và bàn là hoạt động bình thường ta phải mắc thêm một biến trở. Hãy vẽ sơ đồ mạch điện và tính giá trị điện trở của biến trở khi đó. 10