Tài liệu Soạn chuyên đề bồi dưỡng hs giỏi 9 phần điện

I. MỘT SỐ KIẾN THỨC LÍ THUYẾT VỀ PHẦN ĐIỆN HỌC 1/ Định luật ôm: 5. Điện trở của dây dẫn: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn tỉ lệ - Đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện thuận với hiệu điện thế đặt vào hai đầu dây và của dây dẫn. tỉ lệ nghịch với điện trở của dây . 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 000 Ω U I=R • Điện trở dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài dây I : Cường độ dòng điện ( A ) . l1 R1  l 2 R2 U : Hiệu điện thế ( V ) ; R : Điện trở ( Ω ) . dẫn : 2/ Đoạn mạch nối tiếp : Cường độ dòng điện : I = I1 = I2 . • Điện trở của dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện Hiệu điện thế : U = U1 + U2 . Điện trở tương đương : Rtd = R1 + R2 . HĐT tỉ lệ thuận với điện trở: U 1 R1  U 2 R2 . của dây : S 2 R1  S1 R2 R  3/ Đoạn mạch song song : • Công thức tính điện trở :  : điện trở suất ( Ωm) . I = I1 + I2 U = U1 = U2 . l : chiều dài của dây ( m ) R .R 1 1 1 Rtd  1 2   Rtd R1 R2 => R1  R2 S : tiết diện của dây dẫn ( m2 ) . Cddd tỉ lệ nghịch với điện trở: I 1 R2  I 2 R1 1mm= 1 .10-6 m2 ; d = 2r => S = 3,14 .r2 ; R1 nt ( R2 // R3 ) . D m V  U = U1 + U23 (mà U23 = U2 = U3 ) . D : khối lượng riêng ( kg / m3 ) Rtd = R1 + R23 ( mà m: khối lượng của dây ( kg ) . V : thể tích của dây ( m3 )  ( R1 nt R2 ) // R3 . IAB = I12 + I3 ( mà I12 = I1 = I2 ) . UAB = U12 = U3 (mà U12 = U1 + U2 ) . R .R Rtd  12 3 R12  R3 ( mà R = R + R ) . 12 1 2 d 2 d : đường kính I = I1 = I 23 = I3 + I2 . R2 .R3 R2  R3 ) r r :bán kính của dây . 4/ Đoạn mạch hỗn hợp : R23  l S l  V S l: chiều dài của dây ( m ) . V : thể tích của dây ( m3 ) . S : tiết diện của dây (m2 ) . Chu vi đường tròn :2  r (với  =3,14 II. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN: 1/ Đặc điểm về hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch điện: - Muốn duy trì một dòng điện lâu dài trong một vật dẫn cần nối 2 đầu vật dẫn với 2 cực của nguồn điện thành mạch kín. - Càng gần cực dương của nguồn điện thế càng cao. Quy ứơc điện thế tại cực dương của nguồn điện, điện thế là lớn nhất, điện thế tại cực âm của nguồn điện bằng 0. - Quy ước chiều dòng điện là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương, Theo quy ước đó ở bên ngoài nguồn điện dòng điện có chiều đi từ cực dương, qua vật dẫn đến cực âm của nguồn điện (chiều đi từ nơi có điện thế cao đến nơi có diện thế thấp). - Độ chênh lệch về điện thế giữa 2 điểm gọi là hiệu điện thế giữa 2 điểm đó: V A - VB = UAB. Muốn duy trì một dòng điện lâu dài trong một vật dẫn cần duy trì một HĐT giữa 2 đầu vật dẫn đó ( U = 0  I = 0) 2/ Mạch điện: a. Đoạn mạch điện mắc song song: - Nhận dạng: là mạch điện bị phân nhánh, các nhánh có chung điểm đầu và điểm cuối. Các nhánh hoạt động độc lập. - Tính chất: 1. Có cùng HĐT  .I1R1 = I2R2 =....= InRn = IR 2. Cường độ dòng điện trong mạch chính bằng trổng cường độ dòng điện trong các mạch rẽ: I=I1+I2+…+In 3. Nghịch đảo của điện trở tương đương bằng tổng các nghịch đảo của các điện trở thành phần: 1 1 1 1    ...  R R1 R2 Rn  Đoạn mạch gồm n điện trở có giá trị bằng nhau và bằng r thì điện trở r của đoạn mạch mắc song song là R = n  điện trở tương đương của đoạn mạch mắc song song luôn nhỏ hơn mỗi điện trở thành phần. b. Đoạn mạch điện mắc nối tiếp: - Nhận dạng: các bộ phận (các điện trở) mắc thành dãy liên tục giữa 2 cực của nguồn điện ( các bộ phận hoạt động phụ thuộc nhau). - tính chất: 1.Cùng cường độ dòng điện  I=U/R  U1/R1=U2/R2=...Un/Rn. (trong đoạn mạch nối tiếp, hiệu điện thế giữa 2 đầu các vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của chúng)  Ui=U Ri/R... 2. U = U1 + U2 +....+ Un. 3. R = R1 + R2 +,...+ Rn.  nếu có n điện trở giống nhau mắc nối tiếp thì điện trở của đoạn mạch là R =nr  điện trở tương đương của đoạn mạch mắc nối tiếp luôn lớn hơn mỗi điện trở thành phần. c.Mạch cầu : c1. Mạch cầu cân bằng: R1 R3  R R4 2 - về điện trở: ( R5 là đường chéo của cầu) -Về dòng: I5 = 0 13 11 - Về HĐT : U5 = 0 5  có thể bỏ R5 ra khỏi mạch điện  24 I 1 R2 I 3 R4  ;  ; I1 I 3 ; I 2 I 4 I 2 R1 I 4 R R1 R3  c2. Mạch cầu không cân bằng: R2 R4 I5 0; U5 0 * Trường hợp mạch cầu có 1 số điện trở có giá trị bằng 0; để giải bài toán cần áp dụng các quy tắc biến đổi mạch điện tương đương ( ở phần dưới ) *Trường hợp cả 5 điện trở đều khác 0 sẽ xét sau. 3/. Một số quy tắc chuyển mạch: a/. chập các điểm cùng điện thế: “Ta có thể chập 2 hay nhiều điểm có cùng điện thế thành một điểm khi biến đổi mạch điện tương đương.” (Do VA – Vb = UAB = I RAB  Khi RAB = 0;I 0 hoặc RAB  0,I = 0  Va = Vb Tức A và B cùng điện thế) - Các trường hợp cụ thể: Các điểm ở 2 đầu dây nối, khóa K đóng, Am pe kế có điện trở không đáng kể…Được coi là có cùng điện thế. Hai điểm nút ở 2 đầu R5 trong mạch cầu cân bằng… b/. Bỏ điện trở: ta có thể bỏ các điện trở khác 0 ra khỏi sơ đồ khi biến đổi mạch điện tương đương khi cường độ dòng điện qua các điện trở này bằng 0. - Các trường hợp cụ thể: các vật dẫn nằm trong mạch hở; một điện trở khác 0 mắc song song với một vật dãn có điện trở bằng 0( điện trở đã bị nối tắt) ; vôn kế có điện trở rất lớn (lý tưởng), dây dẫn điện trở rất nhỏ không đáng kể, ampe kế lí tưởng. 4/. Vai trò của am pe kế trong sơ đồ: * Nếu ampe kế lý tưởng ( Ra=0) , ngoài chức năng là dụng cụ đo nó còn có vai trò như dây nối do đó: - Có thể chập các điểm ở 2 đầu ampe kế thành một điểm khi bién đổi mạch điện tương đương( khi đó am pe kế chỉ là một điểm trên sơ đồ) - Nếu ampe kế mắc nối tiếp với vật nào thì nó đo cường độ d/đ qua vật đó. - Khi ampe kế mắc song song với vật nào thì điện trở đó bị nối tắt ( đã nói ở trên). - Khi ampe kế nằm riêng một mạch thì dòng điện qua nó được tính thông qua các dòng ở 2 nút mà ta mắc ampe kế ( dưạ theo định lý nút). * Nếu ampe kế có điện trở đáng kể, thì trong sơ đồ ngoài chức năng là dụng cụ đo ra am pe kế còn có chức năng như một điện trở bình thường. Do đó số chỉ của nó còn được tính bằng công thức: Ia=Ua/Ra . 5/. Vai trò của vôn kế trong sơ đồ: a/. trường hợp vôn kế có điện trỏ rất lớn ( lý tưởng): *Vôn kế mắc song song với đoạn mạch nào thì số chỉ của vôn kế cho biết HĐT giữa 2 đầu đoạn mạch đó: UV = UAB = IAB.RAB *Trong trường hợp mạch phức tạp, hiệu điện thế giữa 2 điểm mắc vôn kế phải được tính bằng công thức cộng thế: UAB = VA – VB = VA – VC + VC – VB = UAC + UCB…. *có thể bỏ vôn kế khi vẽ sơ đồ mạch điện tương đương . *Những điện trở bất kỳ mắc nối tiếp với vôn kế được coi như là dây nối của vôn kế ( trong sơ đồ tương đương ta có thể thay điện trở ấy bằng một điểm trên dây nối), theo công thức của định luật ôm thì cường độ qua các điện trở này coi như bằng 0 ,( IR = IV = U/  = 0). b/. Trường hợp vôn kế có điện trở hữu hạn ,thì trong sơ đồ ngoài chức năng là dụng cụ đo vôn kế còn có chức năng như mọi điện trở khác. Do đó số chỉ của vôn kế còn được tính bằng công thức UV=Iv.Rv… III. MỘT SỐ NỘI DUNG TOÁN HỌC CẦN LƯU Ý KHI GIẢI BÀI TẬP 1.Cách giải các dạng phương trình: a. Phương trình bậc nhất một ẩn: ax + b = c  x = (c – b)/a (a ≠ 0) b. Phương trình bậc 2 một ẩn: ax2 + bx + c = 0 ( a≠ 0) C1: Dùng hằng đẳng thức đáng nhớ. C2: Tách hạng tử. C3: Giải phương trình bậc 2 : lập ∆=b 2−4 ac ∆ <0: phương trình vô nghiệm. ∆=0 : pt có nghiệm kép x 1=x 2= −b 2a ∆ >0 : pt có hai nghiệm phân biệt : x 1= c. Hệ phương trình bậc nhất hai ẩn: Dạng hệ pt: −b+ √ ∆ 2a và x 2= −b−√ ∆ 2a Giải hệ phương trình bằng phương pháp thế : B1 : chọn một phương trình biểu diễn nghiệm đơn giản nhất. B 2 : thế vào phương trình còn lại. Giải hệ phương trình bằng phương pháp đại số : B1 : cộng hay trừ từng vế hai phương trình của hệ phương trình cho ra phương trình mới. B2 : dùng phương trình mới ấy thay thế cho một trong hai phương trình của hệ (và giữ nguyên phương trình kia). 2. Hằng đẳng thức đáng nhớ: 3. Bất đẳng thức đáng nhớ: IV. MỘT SỐ BÀI TOÁN CƠ BẢN TỔNG QUÁT Bài 1 : Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó hiệu điện thế không đổi UAB= 18V, R1= 12 Ω , R2 = 8 Ω. Điện trở của Ampe kế không đáng kể. R1 R2 a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. b. Tính số chỉ Ampe kế. c. Tính hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở. d. Thay R2 bằng bóng đèn Đ ( 12V – 0,5A ) thì đèn có sáng bình thường không ? Tại sao? Bài 2 : Cho cho điện trở R1= 20  , R2 = 15 . Mắc song song vào hai đầu mạch điện có hiệu điện thế không đổi 24V. a. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở. b. Mắc thêm một đèn 12V – 0,5A nối tiếp với R1, R2. hỏi đèn sáng như thế nào? Tại sao? Bài 3: Hai điện trở R1 = 20  và R2 = 30  mắc song song giữa hai điểm có hiệu điện thế không đổi, cường độ dòng điện trong mạch chính là 2A. a./ Tính Rtđ và HĐT hai đầu đoạn mạch. b./ Tính CĐDĐ qua mỗi điện trở. c./ Nếu mắc song song thêm một điện trở R 3 nữa thì CĐDĐ mạch chính bây giờ là 5A. Vẽ sơ đồ mạch điện và tính R3. Bài 4 : Cho mạch điện như hình vẽ : R2= 18Ω ; R3= 6Ω ; HĐT không đổi UAB= 18V. RA ≈ 0 . a. A a. K mở, Ampe kế chỉ 1,5A. Tính R1. A R2 b. R2 b. K đóng, tính cường độ dòng điện qua mỗi điện R1 trở, mạch chính và hiệu điện thế hai đầu mỗi R3 B điện trở. R23 A R1 K Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ. Hiệu điện thế U AB = 18V. Các điện trở R 1 = 12Ω, R2 = 8Ω. Điện trở Ampe kế không đáng kể. A B R1 a. K mở : ampe kế chỉ bao nhiêu? Tính hiệu điện thế hai đầu mỗi điện trở R1 và R2. R2 b. K đóng : Ampe kế chỉ 0,5A. Tính cường độ dòng điện qua R 1 và tính A K điện trở R3. R3 c. K đóng, nếu thay R2 bằng 1 bóng đèn thì đèn phải có các giá trị định mức là bao nhiêu để nó hoạt động bình thường. Bài 6 : Cho mạch điện như hình vẽ và hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch luôn không đổi. Biết R1 = 15Ω, R 2 = 9Ω , R3 = 10Ω. a. Khi K mở, Volt kế chỉ 4,5V. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A,B. Biết Rv rất lớn. B b. Khi K đóng. Tính Rtđ của mạch điện và Volt kế chỉ bao nhiêu ? c. Khi K đóng , thay Volt kế bằng Ampe kế thì Ampe kế chỉ bao nhiêu ? Bài 7: Giữa hai điểm A,B có hiệu điện thế không đổi bằng 18V, mắc điện trở R 1 = 30Ω nối tiếp với R2. a. HĐT hai đầu R1 đo được 6V. Tính R2. b. Mắc thêm R3 song song với R2 thì hiệu điện thế hai đầu R1 đo được 9V. Tính R3. c. Nếu mắc R3 song song với R1 thì cường độ dòng điện qua các điện trở là bao nhiêu ? Bài 8 : Cho mạch điện như hình vẽ. Biết HĐT giữa hai đầu mạch luôn không đổi. R2 Cho R1= 20  , R2= 30  , R3= 18  . R1 a./ Cho cđdđ qua R3 là 0,8A. Tính hđt giữa hai đầu đoạn R3 mạch. ( không được tính I1 và I 2) b./ Tính cđdđ qua R1 và R2. c./ Thay R1 bằng Rx sao cho cđdđ qua mạch là 1A. Tính Rx. Bài 9 : Cho mạch điện như hình vẽ , UAB = 50V, R1 = 30  . a./ Khi K mở, A1 chỉ 1A. Tính R2 A b./ Khi K đóng, A1 chỉ 1,2A. Tính: - HĐT hai đầu R1 và R2 A1 - Số chỉ của A2 và giá trị R3. R1 R2 B R3 A2 Bài 10: Cho mạch điện như hình.Trong đó R2=18Ω, khóa K đóng thì Vôn kế chỉ giá trị 28V, Ampe kế chỉ giá trị 0,7A. a. Tính R1. b. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch UAB. c. Nếu giữa nguyên UAB và thay R1 bằng R3 thì thấy Ampe kế chỉ giá trị 0,4A. Tính R3 và cho biết số chỉ của Vôn kế khi đó. Bài 11: Cho mạch điện như hình. R1=25Ω. Biết rằng khi K đóng thì cddd qua mạch là 4A còn khi K mở thì cddd là 2,5A. Tính UAB và giá trị R2. Bài 12: Cho mạch điện như hình.Trong đó R1=12Ω, R2=8Ω và R3=16Ω và RX. Hiệu điện thế giữa hai đầu mạch là 48V. Biết RX có thể thay đổi được. a. Cho RX=14Ω. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch chính. b. Muốn cường độ dòng điện chạy qua R1 lớn hơn gấp 3 lần cường độ dòng điện chạy qua Rx thì RX phải có giá trị bao nhiêu? Bài 13: Cho mạch điện như hình. Cho UMN=30V và R2=10Ω. - Khi K1 đóng K2 ngắt thì Ampe kế chỉ 1A. - Khi K1 ngắt K2 đóng thì Ampe kế chỉ 2A. a. Tìm giá trị R1 và R3. b. Tính cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở khi cả K1 và K2 đều đóng. Bài 14: Hai điện trở lần lượt ghi 15Ω - 10A và 30Ω – 8A. Với một số ghi là điện trở của vật dẫn, một số ghi là giới hạn cường độ dòng điện tối đa được phép chạy qua vật dẫn. a. Tính hiệu điện thế tối đa được phép đặt vào đoạn mạch gồm hai điện trở trên mắc nối tiếp. b. Nếu mắc hai điện trở song song, tính cường độ dòng điện tối đa được phép chạy trong mạch chính. Câu 15: Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở R1 = 4Ω,R2=3Ω,R3=6Ω. Các điện trở lần lượt chỉ chịu được cddd tối đa tương ứng là 4A; 2A; 1,5A. A a. Với mạch điện trên có thể đặt vào hai đầu A,B một R3 R1 hiệu điện thế tối đa bao nhiêu để điện trở không bị hư? R2 b. Phải mắc lại mạch điện này như thế nào để hiệu điện B thế giữa hai đầu A,B là lớn nhất và các điện trở không bị hư? Câu 16: a. Cho mạch điện như hình 1 và hình 2. A Biết hiệu điện thế UAB không đổi, ampe kế điện trở A không đáng kể, R1 =R2 = R. Trong hình 1 ampe kế H1 H2 chỉ 0,4A, hỏi hình 2 ampe kế chỉ bao nhiêu? A1 R1 R2 R1 b. Cho các mạch điện hình 3,4. UAB không đổi, A điện trở ampe kế không đáng kể. Trong hình số 3, A2 H4 R2 số chỉ của ampe kế A1, A2 lần lượt là 0,3A và 0,6A. H3 Trong hình 4, số chỉ của mape kế là bao nhiêu? A B Bài 17: Cho mạch điện như hình.UAB = 12V không đổi. R1 = 200Ω, R2 = 400Ω. R1 V R2 a. Cho rằng điện trở vôn kế rất lớn. Tìm số chỉ của vôn kế. b. Trong thực tế số chỉ của vôn kế là 7,2V. Tính điện trở của vôn kế. Bài 18: Hai điện trở mắc song song vào mạch điện có hiệu điện thế U không đổi. Lúc này cường độ dòng điện qua R1, R2 lần lượt là 1,5A và 0,5A. a. Tỉnh tỉ số R2 R1 b. Khi hai điện trở mắc nối tiếp với nhau vào mạch điện thì cường độ dòng điện qua mỗi điện trở bằng bao nhiêu? Bài 19: Cho mạch điện như hình vẽ. UAB không đổi. R1 A R2 B R4 R6 R5 Mỗi điện trở có giá trị bằng nhau và bằng 12Ω. a. Tìm điện trở tương đương của đoạn mạch. b. Cho biết cường độ dòng điện qua R5 là 0,5A. Tính cddd qua R1 Câu 20: Ba điện trở giống nhau R được mắc vào nguồn điện với hiệu điện thế không A thay đổi theo hình 1,2. Ampe kế có điện trở không đáng kể. Cho biết số chỉ của ampe kế trong H1 là 0,9A. Tính số chỉ của ampe kế trong H2. A H1 H2 Bài 21: Có hai điện trở R1 = 2R2 mắc vào nguồn với UAB không đổi. Điện trở R1 bị hỏng nếu HĐT đặt vào hai đầu R1 vượt quá U1m, điện trở R2 bị hỏng nếu HĐT đặt vào hai đầu R2 vượt quá U2m. Cho biết khi R1 và R2 mắc song song, sẽ có điện trở bị hỏng nếu UAB vượt quá 10V. Khi R1 và R2 mắc nối tiếp sẽ có điện trở bị hỏng nếu UAB vượt quá 24V. Tìm U1m và U2m Bài 22: Cho mạch điện như hình vẽ. Nếu AB là hai cực của nguồn UAB = 100V thì UCD = 40V, khi đó I2 = 1A. Ngược lại nếu CD là cực của nguồn thì UCD = 60V thì khi đó UAB = 15V. Tính R1, R2, R3 A a. CMR: nếu dòng điện qua ampe kế IA = 0 thì R1 B Bài 23: Cho mạch điện như hình vẽ. Các điện trở R1, R2, R3, R4 và ampe kế là hữu hạn, hiệu điện thế giữa 2 điểm A,B là không đổi. R3 D R1 R1 R3 = R2 R4 C R2 R2 A B D C A R4 R3 b. Cho U = 6V, R1 = 3Ω, R2 = R3 = R4 = 6Ω. Điện trở A ampe kế nhỏ không đáng kể. Xác định chiều dòng điện qua ampe kế và số chỉ ampe kế. c. Thay ampe kế bằng một vôn kế có điện trở rất lớn. Hỏi vôn kế chỉ bao nhiêu? Cực dương của vôn kế mắc vào điểm C hay D? Bài 24: Cho mạch điện như sơ đồ hình vẽ. Trong đó R1 = 12Ω, R2 = R3 = 6Ω, UAB = 12V, RA≈ 0, RV rất lớn. a. Tính số chỉ của ampe kế, Vôn kế. b. Đổi chỗ ampe kế và vôn kế cho nhau thì ampe kế và vôn kế lúc này chỉ giá trị bao nhiêu? R1 R2 A R3 V A B Bài 25: Cho mạch điện như hình vẽ. Biết R1 = 6Ω, R2 = R3 = 20Ω, R4 = 2Ω. a. Tính điệntr ở của đoạn mạch AB khi K đóng, K mở. b. Khi khóa K đóng và cho biết hiệu đeện thế UAB = 24V. Tính cường độ dòng điện qua điện trở R2 C K R1 R2 R3 R4 B ………………nhân cách tốt, trí tuệ sáng là hành trang đi đến thành công………………