Chào các em học sinh Lớp 9 thân mến!
Thầy rất vui được đồng hành cùng các em trong lộ trình ôn thi vào lớp 10 môn Khoa học tự nhiên (KHTN), phân môn Vật lý. Chủ đề Năng lượng Điện học và Quang học là một trong những phần kiến thức quan trọng nhất, xuất hiện với tần suất rất cao trong các đề thi tuyển sinh. Để giúp các em nắm chắc lý thuyết, biết cách trình bày bài tập chuẩn điểm tối đa và dễ dàng chép bài/trung học lại, thầy đã soạn thảo bài hướng dẫn chi tiết theo từng bước dưới đây.
PHẦN 1: TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM NECESSARY
1. Điện năng và Công suất điện
- Công suất điện: Đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của dòng điện.
Công thức: P = U . I = I² . R = U² / R
Trong đó: P là công suất (W), U là hiệu điện thế (V), I là cường độ dòng điện (A), R là điện trở (Ω). - Điện năng tiêu thụ (Công của dòng điện):
Công thức: A = P . t = U . I . t
Đơn vị: Joule (J) hoặc Kilowatt giờ (kWh). Thầy lưu ý: 1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 . 10⁶ J. - Định luật Joule – Lenz (Nhiệt năng):
Công thức: Q = I² . R . t (đơn vị J).
2. Quang học và Thấu kính
- Thấu kính hội tụ (TKHT): Cho ảnh thật ngược chiều (khi d > f) hoặc ảnh ảo lớn hơn vật, cùng chiều (khi d < f).
- Thấu kính phân kỳ (TKPK): Luôn cho ảnh ảo, nhỏ hơn vật và cùng chiều với vật.
- Công thức thấu kính (Sử dụng phương pháp tam giác đồng dạng):
Tỉ lệ chiều cao ảnh/vật: h’ / h = d’ / d
Mối quan hệ tiêu cự và khoảng cách (TKHT cho ảnh thật): 1 / f = 1 / d + 1 / d’
PHẦN 2: HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP MẪU CHỦ ĐỀ ĐIỆN HỌC
Đề bài mẫu 1: Một ấm điện có ghi 220V – 1000W được sử dụng ở hiệu điện thế đúng 220V để đun sôi 1,5 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 20°C. Biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/kg.K, bỏ qua sự mất mát nhiệt ra môi trường.
- Tính điện trở của dây điện trở trong ấm và cường độ dòng điện chạy qua ấm khi đó.
- Tính thời gian đun sôi nước.
- Mỗi ngày đun 1,5 lít nước như trên. Tính tiền điện phải trả cho việc đun nước trong 30 ngày, biết giá điện là 2.000 đồng/kWh.
Bài giải chi tiết từng bước:
Tóm tắt đề bài:
U = Uđm = 220V
P = Pđm = 1000W = 1 kW
V = 1,5 lít ⇒ m = 1,5 kg
t₁ = 20°C, t₂ = 100°C ⇒ Δt = 80°C
c = 4200 J/kg.K
Giá điện = 2.000 đ/kWh
LỜI GIẢI:
Câu a: Tính điện trở và cường độ dòng điện
Bước 1: Vì ấm hoạt động đúng hiệu điện thế định mức (U = 220V) nên công suất của ấm bằng công suất định mức P = 1000W.
Bước 2: Cường độ dòng điện chạy qua ấm là:
Áp dụng công thức: P = U . I ⇒ I = P / U
Thay số: I = 1000 / 220 ≈ 4,55 (A)
Bước 3: Điện trở của ấm điện là:
Áp dụng công thức: R = U / I (hoặc R = U² / P)
Thay số: R = 220² / 1000 = 48,4 (Ω)
Câu b: Tính thời gian đun sôi nước
Bước 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng 1,5 kg nước từ 20°C đến 100°C:
Qthu = m . c . Δt = 1,5 . 4200 . (100 – 20) = 504.000 (J)
Bước 2: Bỏ qua hao phí nên toàn bộ điện năng tiêu thụ chuyển hóa thành nhiệt lượng đun nước:
A = Qthu ⇒ A = 504.000 (J)
Bước 3: Thời gian đun sôi nước là:
Áp dụng công thức: A = P . t ⇒ t = A / P
Thay số: t = 504.000 / 1000 = 504 (giây) (khoảng 8,4 phút).
Câu c: Tính tiền điện trong 30 ngày
Bước 1: Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày (chuyển đổi sang kWh):
A₁ = P . t = 1 kW . (504 / 3600) h = 0,14 (kWh)
💡 Gợi ý lựa chọn tốt nhất cho: Sản Phẩm Đề Xuất
Đang có chương trình ưu đãi và giảm giá độc quyền trên VPBank - Vay Tín chấp. Khám phá ngay!
Xem Chi Tiết & Nhận Ưu Đãi →Bước 2: Tổng điện năng tiêu thụ trong 30 ngày là:
Atổng = A₁ . 30 = 0,14 . 30 = 4,2 (kWh)
Bước 3: Tổng số tiền điện phải trả là:
Tài chính = 4,2 . 2.000 = 8.400 (đồng)
Đáp số:
a) I ≈ 4,55 A; R = 48,4 Ω
b) t = 504 giây
c) 8.400 đồng
PHẦN 3: HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP MẪU CHỦ ĐỀ QUANG HỌC
Đề bài mẫu 2: Một vật sáng AB có dạng đoạn thẳng đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12 cm. Điểm A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng d = 18 cm. Vật AB cao h = 2 cm.
- Dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (không bắt buộc đúng tỉ lệ) và nêu đặc điểm của ảnh.
- Xác định khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (d’) và chiều cao của ảnh A’B’ (h’).
Bài giải chi tiết từng bước:
Tóm tắt đề bài:
f = OF = OF’ = 12 cm
d = OA = 18 cm
h = AB = 2 cm
Tìm: d’ = OA’ = ? cm; h’ = A’B’ = ? cm
LỜI GIẢI:
Câu a: Dựng ảnh và nêu đặc điểm
Các bước dựng ảnh:
– Từ B vẽ tia tới BI song song với trục chính, tia ló đi qua tiêu điểm ảnh F’.
– Từ B vẽ tia tới BO đi qua quang tâm O, tia ló truyền thẳng.
– Hai tia ló cắt nhau tại B’. Từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính tại A’. Ta được ảnh A’B’ của AB.
Đặc điểm của ảnh: Vì d > f (18 cm > 12 cm) nên ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều với vật.
Câu b: Tính khoảng cách d’ và chiều cao h’
Bước 1: Xét cặp tam giác đồng dạng thứ nhất:
Xét ΔOAB ∼ ΔOA’B’ (góc O chung/đối đỉnh, góc A = góc A’ = 90°)
Ta có tỉ số đồng dạng:
AB / A’B’ = OA / OA’ ⇔ h / h’ = d / d’ (1)
Bước 2: Xét cặp tam giác đồng dạng thứ hai:
Xét ΔOIF’ ∼ ΔA’B’F’ (OI = AB = h)
Ta có tỉ số đồng dạng:
OI / A’B’ = OF’ / A’F’ ⇔ AB / A’B’ = OF’ / (OA’ – OF’)
Hay: h / h’ = f / (d’ – f) (2)
Bước 3: Từ (1) và (2) ta suy ra phương trình:
d / d’ = f / (d’ – f)
Bước 4: Thay số vào phương trình để tìm d’:
18 / d’ = 12 / (d’ – 12)
⇒ 18 . (d’ – 12) = 12 . d’
⇒ 18d’ – 216 = 12d’
⇒ 6d’ = 216 ⇒ d’ = 36 (cm)
Bước 5: Thay d’ = 36 cm vào biểu thức (1) để tìm h’:
h / h’ = d / d’ ⇒ 2 / h’ = 18 / 36 = 1 / 2
⇒ h’ = 2 . 2 = 4 (cm)
Đáp số:
– Ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều vật.
– Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính: d’ = 36 cm.
– Chiều cao của ảnh: h’ = 4 cm.
LỜI KHUYÊN DÀNH CHO HỌC SINH LỚP 9
- Khi giải bài tập Điện học, luôn chú ý kiểm tra đơn vị (kWh hay J, giây hay giờ) để tránh mất điểm vô lý.
- Bài tập Thấu kính luôn có thể giải chính xác bằng cách chứng minh 2 cặp tam giác đồng dạng. Hãy thuộc lòng các bước chứng minh hình học này!
- Trình bày bài giải tự luận cần có lời giải, công thức tổng quát, bước thay số và đáp số kèm đơn vị rõ ràng.
Chúc các em học tập tốt và đạt điểm cao trong kỳ thi tuyển sinh vào lớp 10 sắp tới!