Tổng hợp các dạng bài tập Vật lý 9

I. Chương I: Điện học

1. Định luật Ôm – Điện trở của dây dẫn

a. Định luật Ôm:

• Nội dung: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn đó.
• Công thức: I = U/R
  • Trong đó:
    • I: Cường độ dòng điện (A)
    • U: Hiệu điện thế (V)
    • R: Điện trở (Ω)
• Đơn vị:
  • 1A = 1000mA và 1mA = 10^-3A
• Chú ý:
  • Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn là đường thẳng đi qua gốc tọa độ (U = 0; I = 0).
  • Với cùng một dây dẫn (cùng một điện trở) thì: U₁/U₂ = I₁/I₂.

b. Điện trở dây dẫn:

• Định nghĩa: Trị số U/I không đổi với một dây dẫn được gọi là điện trở của dây dẫn đó.
• Kí hiệu: R
• Đơn vị: Ω. 1MΩ = 10³kΩ = 10⁶Ω
• Chú ý:
  • Điện trở của một dây dẫn là đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện của dây dẫn đó.
  • Điện trở của dây dẫn chỉ phụ thuộc vào bản thân dây dẫn.

2. Định luật Ôm cho đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp

a. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc nối tiếp

• Cường độ dòng điện có giá trị như nhau tại mọi điểm: I = I₁ = I₂ = … = I_n.
• Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch bằng tổng hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở thành phần: U = U₁ + U₂ + … + U_n.

b. Điện trở tương đương của đoạn mạch nối tiếp

• Định nghĩa: Điện trở tương đương (R_tđ) của một đoạn mạch là điện trở có thể thay thế cho các điện trở trong mạch, sao cho giá trị của hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch không thay đổi.
• Công thức: R_tđ = R₁ + R₂ + … + R_n.

c. Hệ quả:

Trong đoạn mạch mắc nối tiếp (cùng I) hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở tỉ lệ thuận với điện trở điện trở đó.

3. Định luật Ôm cho đoạn mạch có các điện trở mắc song song

a. Cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch mắc song song

• Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng tổng cường độ dòng điện trong các mạch rẽ: I = I₁ + I₂ + … + I_n.
• Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch song song bằng hiệu điện thế hai đầu mỗi đoạn mạch rẽ. U = U₁ = U₂ = … = U_n.

b. Điện trở tương đương của đoạn mạch song song

• Định nghĩa: Nghịch đảo điện trở tương đương của đoạn mạch song song bằng tổng các nghịch đảo điện trở các đoạn mạch rẽ.
• Công thức: 1/R_tđ = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/R_n.

c. Hệ quả:

• Mạch điện gồm hai điện trở mắc song thì: R_tđ = (R₁ * R₂) / (R₁ + R₂).
• Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở (cùng U) tỷ lệ nghịch với điện trở đó: I₁/I₂ = R₂/R_1.

4. Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố của dây

• Nội dung: Điện trở dây dẫn tỷ lệ thuận với chiều dài của dây, tỉ lệ nghịch với tiết diện của dây và phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn.
• Công thức tính điện trở của dây dẫn (điện trở thuần): R = ρ * (l/S)
  • Trong đó:
    • l: Chiều dài dây (m)
    • S: Tiết diện của dây (m²)
    • ρ: Điện trở suất (Ωm)
    • R: Điện trở (Ω).
• Ý nghĩa của điện trở suất: Điện trở suất của một vật liệu (hay một chất liệu) có trị số bằng điện trở của một đoạn dây dẫn hình trụ được làm bằng vật liệu đó có chiều dài là 1m và tiết diện là 1m². Điện trở suất của vật liệu càng nhỏ thì vật liệu đó dẫn điện càng tốt.

Chú ý:

• Hai dây dẫn cùng chất liệu, cùng tiết diện: R₁/R₂ = l₁/l₂
• Hai dây dẫn cùng chất liệu, cùng chiều dài: R₁/R₂ = S₂/S₁
• Hai dây dẫn cùng chất liệu: R₁/R₂ = (l₁ S₂) / (l₂ S₁)
• Công thức tính tiết diện của dây theo bán kính (r) và đường kính dây (d):
  • S = πr² = (πd²) / 4
• Đổi đơn vị:
  • 1m = 100cm = 1000mm
  • 1mm = 10^-1cm = 10^-3m
  • 1mm² = 10^-2cm² = 10^-6m²

5. Biến trở – Điện trở dùng trong kỹ thuật

a. Biến trở:

• Công dụng: Được dùng để thay đổi cường độ dòng điện trong mạch.
• Các loại biến trở được sử dụng: Biến trở con chạy, biến trở tay quay, biến trở than (chiết áp).
• Định nghĩa: Biến trở là điện trở có thể thay đổi trị số và dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

B. Bài tập Vật lý 9

Dạng 1: Vận dụng định luật Ôm để tính điện trở, cường độ dòng điện hoặc hiệu điện thế

Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ, biết R₁ = 10Ω, R₂ = 15Ω, U_AB = 12V.

• Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB.
• Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
• Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.

Bài 2: Một dây dẫn có điện trở 20Ω chịu được dòng điện tối đa là 2A. Dây dẫn này có thể mắc vào hiệu điện thế tối đa là bao nhiêu?

Dạng 2: Tính điện trở của dây dẫn dựa vào các yếu tố chiều dài, tiết diện, vật liệu

Bài 3: Một dây dẫn bằng đồng dài 100m, có tiết diện 1mm². Tính điện trở của dây dẫn, biết điện trở suất của đồng là 1,7.10^-8 Ωm.

Bài 4: Người ta dùng dây hợp kim nicrom có tiết diện 0,2mm² để làm một biến trở. Biết điện trở lớn nhất của biến trở là 170Ω và điện trở suất của hợp kim nicrom là 1,1.10^-6 Ωm. Hỏi mỗi loại dây này phải dùng một đoạn dây có chiều dài bao nhiêu?

Dạng 3: Vận dụng các công thức về đoạn mạch nối tiếp, song song

Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ, biết R₁ = 4Ω, R₂ = 6Ω, R₃ = 12Ω. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là 6V.

• Tính điện trở tương đương của đoạn mạch AB.
• Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
• Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.

Bài 6: Hai điện trở R₁ và R₂ mắc song song vào mạch điện có hiệu điện thế U không đổi. Cường độ dòng điện qua R₁ là 0,5A và qua R₂ là 0,3A. Tính cường độ dòng điện trong mạch chính.

Dạng 4: Tính công suất, điện năng tiêu thụ

Bài 7: Một bóng đèn có ghi 220V – 100W.

• Tính điện trở của bóng đèn.
• Tính cường độ dòng điện định mức của bóng đèn.
• Tính điện năng tiêu thụ của bóng đèn trong 1 giờ.

Bài 8: Một bếp điện hoạt động liên tục trong 2 giờ ở hiệu điện thế 220V. Cường độ dòng điện qua bếp là 2A. Tính điện năng tiêu thụ của bếp trong thời gian đó.

C. Lưu ý khi làm bài tập Vật lý 9:

• Nắm vững các công thức, định luật cơ bản trong chương trình Vật lý 9.
• Rèn luyện kỹ năng phân tích mạch điện, vẽ sơ đồ mạch điện thay thế.
• Chú ý đổi đơn vị cho phù hợp.
• Luyện tập giải nhiều bài tập để nâng cao kỹ năng vận dụng và tư duy logic.

Nguồn: https://truongxaydunghcm.edu.vn/