VnDoc.com

Tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 9 Chuyên đề Điện học có đáp án

Ôn thi HSG Vật lý 9 có hướng dẫn chi tiết

Bài trước

Tải về

Bài sau

Lớp: Lớp 9

Môn: Vật Lý

Dạng tài liệu: Chuyên đề

Mức độ: Khó

Loại File: Word + PDF

Phân loại: Tài liệu Tính phí

Tài liệu ôn thi HSG Vật lý 9 có đáp án đầy đủ và chi tiết

A. Công thức phần điện học
B. Bài tập minh họa phần điện học có đáp án
C. Bài tập tự rèn luyện phần điện học có hướng dẫn giải

Trong chương trình Vật lý 9, chuyên đề Điện học luôn là một phần kiến thức quan trọng và thường xuyên xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi cũng như các kỳ thi tuyển sinh vào lớp 10. Để học tốt và đạt điểm cao, học sinh không chỉ cần nắm vững lý thuyết mà còn phải thành thạo các dạng bài tập vận dụng, đặc biệt là những dạng bài nâng cao về định luật Ôm, công suất điện, điện trở, và mạch điện phức tạp. Bài viết này giới thiệu bộ tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 9 chuyên đề Điện học kèm đáp án chi tiết, giúp các em củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải bài tập và tự tin chinh phục các đề thi học sinh giỏi.

A. Công thức phần điện học

1. Định luật Ohm

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây.

$I=\frac{U}{R}$ $I=\frac{U}{R}$

I: Cường độ dòng điện (A).

U: Hiệu điện thế (V).

R: Điện trở (Ω).

2. Đoạn mạch nối tiếp

Cường độ dòng điện: I = I₁ = I₂.

Hiệu điện thế: U = U₁ + U_{2 .}

Điện trở tương đương: R_td = R₁ + R_2.

Hiệu điện thế tỉ lệ thuận với điện trở: $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$ $\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{R_{1}}{R_{2}}$

3. Đoạn mạch song song

I = I₁ + I₂

U = U₁ = U₂

$\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}$ $\frac{1}{R_{td}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}$ => $R_{td} = \frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$ $R_{td} = \frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$

Cường độ dòng điện tỉ lệ nghịch với điện trở: $\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$ $\frac{I_{1}}{I_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$

4. Công thức tính điện trở

$R = \rho\frac{l}{S}$ $R = \rho\frac{l}{S}$

$\rho$ $\rho$: điện trở suất (Ωm).

l: chiều dài của dây (m)

S: tiết diện của dây dẫn (m² ).

1mm= 1 .10^-6 m² ; d = 2r => $r = \frac{d}{2}$ $r = \frac{d}{2}$

S = 3,14 .r²

d: đường kính

r: bán kính của dây.

$D = \frac{m}{V}$ $D = \frac{m}{V}$

D: khối lượng riêng (kg / m³)

m: khối lượng của dây (kg)

V: thể tích của dây (m³)

$l = \frac{V}{S}$ $l = \frac{V}{S}$

l: chiều dài của dây (m)

V: thể tích của dây (m³)

S: tiết diện của dây (m²)

B. Bài tập minh họa phần điện học có đáp án

Bài tập 1. Cho mạch điện như hình H₁:

Biết vôn kế V₁ chỉ 6V, vôn kế V₂ chỉ 2V, các vôn kế giống nhau. Xác định U_AD.

Hướng dẫn giải

Gọi điện trở các vôn kế là R_v, các dòng điện trong mạch như hình vẽ:

Theo sơ đồ mạch điện ta có:

U_MN = IR + U_v1 = IR + 6 (1)

U_v1 = I₁R + U_v2 = I₁R + 2

Từ (2) ta có: I₁ = $\frac{4}{R}$ $\frac{4}{R}$ (2)

Theo sơ đồ ta có: I₁ = I₂ + I_v2 = $\frac{U_{v2}^{}}{R} + \frac{U_{v2}}{R_{v}}$ $\frac{U_{v2}^{}}{R} + \frac{U_{v2}}{R_{v}}$ = $\frac{2}{R} + \frac{2}{R_{v}}$ $\frac{2}{R} + \frac{2}{R_{v}}$ (3)

Từ (2) và (3) ta có: $\frac{4}{R}$ $\frac{4}{R}$ = $\frac{2}{R} + \frac{2}{R_{v}} \Rightarrow$ $\frac{2}{R} + \frac{2}{R_{v}} \Rightarrow$ R_v = R

Theo sơ đồ ta có: I = I₁ + I_v1 thay số : I = $\frac{4}{R}$ $\frac{4}{R}$+ $\frac{6}{R_{v}}$ $\frac{6}{R_{v}}$ = $\frac{10}{R}$ $\frac{10}{R}$ (4)

Thay (4) vào (1) ta có: U_AD = 16(V)

Bài tập 2. Cho mạch điện như hình vẽ. Biết U_AB không đổi, R₁ = 18 Ω, R₂ = 12 Ω, biến trở có điện trở toàn phần là R_b = 60 Ω, điện trở của dây nối và các ampe kế không đáng kể.

Xác định vị trí con chạy C sao cho:

a. Ampe kế A₃ chỉ số không.

b. Hai ampe kế A₁, A₂ chỉ cùng giá trị.

c. Hai ampe kế A₁, A₃ chỉ cùng giá trị.

Hướng dẫn giải

Kí hiệu hình vẽ như sau:

a. Ampe kế 3 chỉ 0, ta có mạch cầu cân bằng

R₁/ R_EC =R₂ /R_CF = (R₁ + R₂) /R_b

=> R_EC = R₁. R_b / (R₁ + R₂) = 36Ω

$\Rightarrow$ $\Rightarrow$ R_EC / R_b = 3/5.

Vậy con chạy C nằm ở vị trí cách E là 3/5 EF.

b. Hai ampe kế A₁ và A₂ chỉ cùng giá trị

U_AC = I₁ .R₁ = I₂ .R_EC vì I₁ = I₂ nên R₁ = R_EC = 18 Ω, R_FC = 42Ω

Vậy con chạy C ở vị trí sao cho EC/EF = 3/10.

c. Hai ampe kế A₁ và A₃ chỉ cùng giá trị

* Trường hợp 1: Dòng qua A₃ chạy từ D đến C

I₁ = I₃ => I₅ = I₁ – I₃ = 0 => U_CB = 0

Điều này chỉ xảy ra khi con chạy C trùng F

Trường hợp 2: Dòng qua A₃ chạy từ C đến D

I₅ = I₁ + I₃ = 2I₁

U_AC = I₁. R₁ = I₂ . R_EC => I₁/I₂ = R_EC/ 18 (1)

U_CB = I₅. R₂ = I₄ . R_CF với R_CF = 60 - R_EC

I₅ =2 I₁ và I₄ = I₂ - I₃ = I₂ - I₁

=> 2I₁/( 60 - R_EC) = (I₂ - I₁)/ 12

=> I₁/ I₂ = ( 60 - R_EC)/ (84- R_EC) (2)

Từ (1) và (2) ta có: R²_EC - 102R_EC + 1080 = 0

Giải phương trình ta được R_EC = 12Ω

Bài tập 3. Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch được giữ không đổi là U = 7 V; các điện trở R₁ = 3 $\Omega$ $\Omega$, R₂ = 6 $\Omega$ $\Omega$; MN là một dây dẫn điện có chiều dài l = 1,5 m, tiết diện không đổi S = 0,1 mm², điện trở suất $\rho$ $\rho$ = 4.10 ^-7 $\Omega$ $\Omega$m. Bỏ qua điện trở của ampe kế và của các dây nối.

a, Tính điện trở R của dây dẫn MN.

b, Xác định vị trí điểm C để dòng điện qua ampe kế theo chiều từ D đến C và có cường độ 1/3 A.

Hướng dẫn giải

a, Điện trở của dây MN: R_MN = $\rho\frac{l}{S}$ $\rho\frac{l}{S}$ = $\frac{4.10^{- 7}.1,5}{10^{- 7}}$ $\frac{4.10^{- 7}.1,5}{10^{- 7}}$ = 6 ( $\Omega$ $\Omega$).

b, Gọi I₁ là cường độ dòng điện qua R₁, I₂ là cường độ dòng điện qua R₂ và I_x là cường độ dòng điện qua đoạn MC với R_MC = x.

- Do dòng điện qua ampe kế theo chiều từ D đến C nên I₁ > I₂, ta có:

$U_{R_{1}} = \ R_{1}I_{1}\ = \ 3I_{1}^{}$ $U_{R_{1}} = \ R_{1}I_{1}\ = \ 3I_{1}^{}$; $U_{R_{2}} = \ R_{2}I_{2}\ = \ 6(I_{1}\ - \ \frac{1}{3})$ $U_{R_{2}} = \ R_{2}I_{2}\ = \ 6(I_{1}\ - \ \frac{1}{3})$;

- Từ $U_{MN}\ = \ \ U_{MD} + \ U_{DN} = \ \ U_{R_{1}} + \ U_{R_{2}}\ = \ 7\ (V)$ $U_{MN}\ = \ \ U_{MD} + \ U_{DN} = \ \ U_{R_{1}} + \ U_{R_{2}}\ = \ 7\ (V)$,

ta có phương trình: $3I_{1}\ + \ 6(I_{1}\ - \ \frac{1}{3})\ = \ \ 7$ $3I_{1}\ + \ 6(I_{1}\ - \ \frac{1}{3})\ = \ \ 7$ $\Rightarrow$ $\Rightarrow$ I₁ = 1 (A)

- Do R₁ và x mắc song song nên: $I_{x}\ = \ \frac{I_{1}R_{1}}{x}\ = \ \frac{3}{x}$ $I_{x}\ = \ \frac{I_{1}R_{1}}{x}\ = \ \frac{3}{x}$.

- Từ U_MN = U_MC + U_CN = 7 $\Rightarrow$ $\Rightarrow$ $x.\frac{3}{x}\ + \ (6\ - \ x)(\frac{3}{x}\ + \ \frac{1}{3})\ = \ 7$ $x.\frac{3}{x}\ + \ (6\ - \ x)(\frac{3}{x}\ + \ \frac{1}{3})\ = \ 7$

$\Rightarrow$ $\Rightarrow$ x² + 15x – 54 = 0 (*)

- Giải phương trình (*) và lấy nghiệm dương x = 3 ( $\Omega$ $\Omega$).

Vậy con chạy C ở chính giữa dây MN.

C. Bài tập tự rèn luyện phần điện học có hướng dẫn giải

Bài tập 1. Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:

Biết: R₁ = 30 $\Omega$ $\Omega$; R₂ = 60 $\Omega$ $\Omega$ ; R₃ = 90 $\Omega$ $\Omega$. Điện trở của Ampe kế nhỏ không đáng kể. Hiệu điện thế U_AB = 150V.

a. Cho R₄ = 20 $\Omega$ $\Omega$ thì Ampe kế chỉ bao nhiêu?

b. Điều chỉnh R₄ để Ampe kế chỉ số 0. Tính trị số R₄ khi đó?

Bài tập 2. Có n điện trở được mắc song song với nhau:

R₁ = 1 $\rho$ $\rho$ ; R₂ = $\rho\rho$ $\rho\rho$ ; R₃ = $\rho\rho$ $\rho\rho$... R_n = $\rho$ $\rho$

Hãy tính điện trở tương đương của toàn mạch.

Bài tập 3. Cho mạch điện như hình vẽ nguồn điện có hiệu điện thế không đổi 24V.

a. Điều chỉnh con chạy của biến trở để vôn kế chỉ 12V thì Ampe kế chỉ 1ê. Hỏi khi đó biến trở có điện trở là bao nhiêu?

b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở là bao nhiêu để vôn kế chỉ 3V.

Tài liệu quá dài để hiển thị hết — hãy nhấn Tải về để xem trọn bộ!

-------------------------------------------------------------------------

Việc luyện tập với tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 9 chuyên đề Điện học có đáp án sẽ giúp học sinh rèn luyện tư duy logic, khả năng phân tích và giải quyết vấn đề nhanh chóng, chính xác. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho học sinh đang trong giai đoạn ôn thi học sinh giỏi Vật lý 9 hoặc chuẩn bị bước vào kỳ thi vào lớp 10.
👉 Để đạt hiệu quả cao, học sinh nên kết hợp ôn tập lý thuyết, luyện tập thường xuyên với các bài tập có lời giải chi tiết, đồng thời tham khảo thêm các chuyên đề khác trong Vật lý 9 như Quang học, Điện từ học, và Cơ học. Sự chuẩn bị kỹ lưỡng sẽ giúp các em tự tin, đạt kết quả cao và khẳng định năng lực của bản thân trong các kỳ thi quan trọng.

Tải về

Chọn file muốn tải về: