LỚP 9

Cẩm nang giải bài tập SGK KHTN 9 phần Điện học và Quang học chi tiết

🔍 Tìm kiếm thông tin tại khu vực Đà Nẵng:




Cẩm Nang Giải Bài Tập SGK KHTN 9: Điện Học và Quang Học Chi Tiết

Chào các em học sinh lớp 9 thân mến! Thầy biết rằng môn Khoa học tự nhiên, đặc biệt là phần Vật lý, luôn là một thử thách nhưng cũng đầy thú vị. Để giúp các em tự tin chinh phục các bài tập trong SGK và sẵn sàng cho kỳ thi vào lớp 10, thầy đã tổng hợp và hướng dẫn chi tiết các dạng bài tập trọng tâm về Điện học và Quang học.

Hãy cùng thầy đi sâu vào từng bước giải, nắm vững kiến thức và kỹ năng làm bài nhé!

Phần I: Điện Học

1. Tóm tắt kiến thức trọng tâm

  • Định luật Ohm: I = U/R
  • Công thức tính điện trở tương đương:
    • Mạch nối tiếp: R_tđ = R1 + R2 + …
    • Mạch song song: 1/R_tđ = 1/R1 + 1/R2 + … hoặc R_tđ = (R1 * R2) / (R1 + R2) (cho 2 điện trở)
  • Mối quan hệ trong mạch:
    • Nối tiếp: I = I1 = I2; U = U1 + U2
    • Song song: U = U1 = U2; I = I1 + I2
  • Công suất điện: P = U * I = I^2 * R = U^2 / R
  • Công của dòng điện (Điện năng tiêu thụ): A = P * t = U * I * t

2. Bài tập mẫu và hướng dẫn giải chi tiết

Bài tập 1: Mạch điện nối tiếp

Đề bài: Cho hai điện trở R1 = 15 Ω và R2 = 30 Ω mắc nối tiếp vào một nguồn điện có hiệu điện thế U = 12 V.

  1. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
  2. Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính.
  3. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở.

Hướng dẫn giải:

  1. Tóm tắt đề bài:

    • R1 = 15 Ω
    • R2 = 30 Ω
    • U = 12 V
    • Mắc nối tiếp

  2. Phân tích bài toán: Đây là mạch điện nối tiếp, cần nhớ các công thức và mối quan hệ của mạch nối tiếp.

  3. Giải chi tiết từng bước:

    1. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch:

      Vì R1 và R2 mắc nối tiếp, công thức tính điện trở tương đương là:

      R_tđ = R1 + R2

      Thay số vào: R_tđ = 15 Ω + 30 Ω = 45 Ω

      Kết quả: Điện trở tương đương của đoạn mạch là 45 Ω.

    2. Tính cường độ dòng điện chạy qua mạch chính:

      Áp dụng Định luật Ohm cho toàn mạch:

      I = U / R_tđ

      Thay số vào: I = 12 V / 45 Ω ≈ 0.267 A (hoặc 4/15 A)

      Lưu ý: Trong mạch nối tiếp, cường độ dòng điện qua mỗi điện trở bằng cường độ dòng điện qua mạch chính (I = I1 = I2).

      Kết quả: Cường độ dòng điện chạy qua mạch chính là khoảng 0.267 A.

    3. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điện trở:

      Áp dụng Định luật Ohm cho từng điện trở:

      • Đối với R1: U1 = I * R1

        • Thay số vào: U1 = (4/15) A * 15 Ω = 4 V

      • Đối với R2: U2 = I * R2

        • Thay số vào: U2 = (4/15) A * 30 Ω = 8 V

      Kiểm tra lại: U1 + U2 = 4 V + 8 V = 12 V. Giá trị này khớp với hiệu điện thế toàn mạch U = 12 V. Vậy kết quả đúng.

      Kết quả: Hiệu điện thế giữa hai đầu R1 là 4 V, giữa hai đầu R2 là 8 V.

  4. Kết luận: Hoàn thành bài toán với các kết quả đã tính.

Bài tập 2: Công suất điện và điện năng tiêu thụ

Đề bài: Một bóng đèn ghi 220V – 100W được mắc vào nguồn điện 220V và sử dụng trong 3 giờ mỗi ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị kWh.

Hướng dẫn giải:

  1. Tóm tắt đề bài:

    • U_đm = 220 V (Hiệu điện thế định mức)
    • P_đm = 100 W (Công suất định mức)
    • U_sử dụng = 220 V (Hiệu điện thế sử dụng)
    • Thời gian sử dụng mỗi ngày: t_ngày = 3 giờ
    • Số ngày sử dụng: 30 ngày

  2. Phân tích bài toán: Vì U_sử dụng = U_đm, nên công suất thực tế của bóng đèn bằng công suất định mức P = 100 W. Cần tính tổng điện năng tiêu thụ trong 30 ngày.

  3. Giải chi tiết từng bước:

    1. Xác định công suất tiêu thụ của bóng đèn:

      Vì hiệu điện thế sử dụng bằng hiệu điện thế định mức (220V = 220V), nên công suất tiêu thụ của bóng đèn chính là công suất định mức:

      P = P_đm = 100 W

      Khăn giấy cao cấp TopGia Đa Sắc 9 bịch, giấy rút treo tường 1280 tờ 4 lớp bằng bột gỗ nguyên sinh

      💡 Gợi ý lựa chọn tốt nhất cho: Sản Phẩm Đề Xuất

      Đang có chương trình ưu đãi và giảm giá độc quyền trên Khăn giấy cao cấp TopGia Đa Sắc 9 bịch, giấy rút treo tường 1280 tờ 4 lớp bằng bột gỗ nguyên sinh. Khám phá ngay!

      Xem Chi Tiết & Nhận Ưu Đãi →

    2. Tính tổng thời gian sử dụng trong 30 ngày:

      Tổng thời gian t = t_ngày * số ngày = 3 giờ/ngày * 30 ngày = 90 giờ

    3. Tính điện năng tiêu thụ trong 30 ngày:

      Áp dụng công thức tính điện năng tiêu thụ: A = P * t

      Để tính theo kWh, ta cần đổi P từ Watt sang kilowatt (kW) và t từ giờ sang giờ (đã ở đơn vị giờ).

      P = 100 W = 100 / 1000 kW = 0.1 kW

      A = 0.1 kW * 90 giờ = 9 kWh

      Kết quả: Điện năng bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày là 9 kWh.

  4. Kết luận: Hoàn thành bài toán.

Phần II: Quang Học

1. Tóm tắt kiến thức trọng tâm

  • Định luật phản xạ ánh sáng: Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới. Góc phản xạ bằng góc tới (i’ = i).
  • Ảnh tạo bởi gương phẳng: Ảnh ảo, không hứng được trên màn, lớn bằng vật, cách gương một khoảng bằng vật, đối xứng với vật qua gương.
  • Thấu kính hội tụ:
    • Đặc điểm: Phần rìa mỏng hơn phần giữa.
    • Tác dụng: Biến chùm tia song song thành chùm tia hội tụ tại tiêu điểm ảnh chính F’.
    • Tiêu điểm vật chính F nằm trước thấu kính, tiêu điểm ảnh chính F’ nằm sau thấu kính.
    • Các tia sáng đặc biệt:
      1. Tia tới song song với trục chính, tia ló đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
      2. Tia tới đi qua quang tâm O, tia ló truyền thẳng.
      3. Tia tới đi qua tiêu điểm vật chính F, tia ló song song với trục chính.
  • Thấu kính phân kì:
    • Đặc điểm: Phần rìa dày hơn phần giữa.
    • Tác dụng: Biến chùm tia song song thành chùm tia phân kì mà đường kéo dài của chúng đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
    • Tiêu điểm vật chính F nằm sau thấu kính, tiêu điểm ảnh chính F’ nằm trước thấu kính.
    • Các tia sáng đặc biệt:
      1. Tia tới song song với trục chính, tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
      2. Tia tới đi qua quang tâm O, tia ló truyền thẳng.
      3. Tia tới có đường kéo dài đi qua tiêu điểm vật chính F, tia ló song song với trục chính.

2. Bài tập mẫu và hướng dẫn giải chi tiết

Bài tập 3: Dựng ảnh qua thấu kính hội tụ

Đề bài: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (A nằm trên trục chính), có tiêu cự f = 10 cm. Chiều cao vật AB = 2 cm.

  1. Dựng ảnh A’B’ và nhận xét tính chất của ảnh khi vật AB đặt cách thấu kính 15 cm.
  2. Dựng ảnh A’B’ và nhận xét tính chất của ảnh khi vật AB đặt cách thấu kính 5 cm.

Hướng dẫn giải:

  1. Tóm tắt đề bài:

    • Thấu kính hội tụ
    • f = 10 cm
    • AB = 2 cm
    • Trường hợp a: d = 15 cm
    • Trường hợp b: d = 5 cm

  2. Phân tích bài toán: Sử dụng phương pháp dựng ảnh bằng tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ. Cần nhớ vị trí các tiêu điểm và quy tắc vẽ các tia đặc biệt.

  3. Giải chi tiết từng bước:

    1. Trường hợp vật AB đặt cách thấu kính 15 cm (d = 15 cm):

      Bước 1: Vẽ hình.

      • Vẽ trục chính Δ, đặt thấu kính hội tụ (kí hiệu mũi tên hai đầu hướng ra ngoài) tại quang tâm O.
      • Xác định các tiêu điểm F, F’ sao cho OF = OF’ = f = 10 cm.
      • Xác định vị trí vật AB: Do d = 15 cm, mà f = 10 cm, nên d > f và d < 2f (vì 2f = 20cm). Vậy vật nằm giữa F và 2F (hay F và F1 - điểm cách O 2f). Đặt điểm A trên trục chính, cách O 15 cm. Vẽ vật AB vuông góc với trục chính, có chiều cao 2 cm.

      Bước 2: Dựng ảnh B’ của B.

      • Từ B, vẽ tia Bx song song với trục chính Δ. Tia ló đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.

      • Từ B, vẽ tia By đi qua quang tâm O. Tia ló truyền thẳng không đổi hướng.

      • Giao điểm của hai tia ló này là B’.

      Bước 3: Dựng ảnh A’ của A.

      • Từ B’, hạ đường vuông góc xuống trục chính Δ. Điểm cắt trục chính là A’. A’B’ là ảnh của AB.

      Bước 4: Nhận xét tính chất của ảnh A’B’.

      • Ảnh A’B’ là ảnh thật (vì hứng được trên màn, nằm phía sau thấu kính, tạo bởi giao điểm của các tia ló thật).
      • Ảnh ngược chiều với vật.
      • Ảnh lớn hơn vật (chiều cao h’ > h).
      • Vị trí: Nằm xa thấu kính hơn vật (d’ > d).

      Kết quả: Khi d = 15 cm (f < d < 2f), ảnh là ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật.

    2. Trường hợp vật AB đặt cách thấu kính 5 cm (d = 5 cm):

      Bước 1: Vẽ hình.

      • Vẽ trục chính Δ, đặt thấu kính hội tụ tại quang tâm O.
      • Xác định các tiêu điểm F, F’ sao cho OF = OF’ = f = 10 cm.
      • Xác định vị trí vật AB: Do d = 5 cm, mà f = 10 cm, nên d < f. Vật nằm trong khoảng từ quang tâm O đến tiêu điểm F. Đặt điểm A trên trục chính, cách O 5 cm. Vẽ vật AB vuông góc với trục chính, có chiều cao 2 cm.

      Bước 2: Dựng ảnh B’ của B.

      • Từ B, vẽ tia Bx song song với trục chính Δ. Tia ló đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.

      • Từ B, vẽ tia By đi qua quang tâm O. Tia ló truyền thẳng không đổi hướng.

      • Hai tia ló này là phân kì, không cắt nhau ở phía sau thấu kính. Kéo dài chúng về phía trước thấu kính. Giao điểm của đường kéo dài các tia ló là B’.

      Bước 3: Dựng ảnh A’ của A.

      • Từ B’, hạ đường vuông góc xuống trục chính Δ. Điểm cắt trục chính là A’. A’B’ là ảnh của AB.

      Bước 4: Nhận xét tính chất của ảnh A’B’.

      • Ảnh A’B’ là ảnh ảo (vì không hứng được trên màn, tạo bởi đường kéo dài của các tia ló).
      • Ảnh cùng chiều với vật.
      • Ảnh lớn hơn vật.
      • Vị trí: Nằm cùng phía với vật so với thấu kính.

      Kết quả: Khi d = 5 cm (d < f), ảnh là ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.

  4. Kết luận: Nắm vững các trường hợp dựng ảnh qua thấu kính hội tụ sẽ giúp các em giải quyết các bài tập tương tự một cách dễ dàng.

Hy vọng “Cẩm nang” này sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em ôn tập và làm bài tốt hơn. Hãy luyện tập thật nhiều để thành thạo các dạng bài, và đừng ngại hỏi thầy nếu có bất kỳ thắc mắc nào nhé! Chúc các em học tốt và đạt kết quả cao trong kỳ thi sắp tới!

Lượt xem: 10