Bài tập vật lý lớp 9 nâng cao

Câu 1: Một bếp điện công suất P =1KW, đun lợng nớc có nhiệt độ ban đầu là 200C. Sau
5 phút thì nhiệt độ nớc lên đến 450C. Ngay sau đó bị mất điện trong 3 phút. Vì
vậy nhiệt độ nớc giảm xuống, khi còn 400C bếp lại tiếp tục đun cho đến khi nớc
sôi. Xác định:
a. Khối lợng nớc cần đun.
b. Thời gian cần thiết từ khi bắt đầu đun cho tới khi nớc sôi.
Biết nhiệt lợng nớc toả ra môi trờng tỷ lệ thuận với thời gian; cho Cn = 4200J/kg.độ .
Câu2:) Cho mạch điện nh hình vẽ. UAB = 9V, R0 = 6.
Đèn Đ thuộc loại 6V-6W, Rx là biến trở. Bỏ qua
RX
A
điện trở của Ampekế và dây nối.
A
Đ B =
a. Con chạy của biến trở ở vị trí ứng với Rx
R0
2.
Tính số chỉ Ampekế. Độ sáng của đèn nh thế nào? Tìm công suất tiêu thụ
của đèn khi đó.
b. Muốn đèn sáng bình thờng cần di chuyển con chạy biến trở về phía nào?
Tính Rx để thoả mãn điều kiện đó.
c. Khi đèn sáng bình thờng. Tính hiệu suất của mạch điện (coi điện năng làm
sáng đèn là có ích).
Câu 3: Cho mạch điện nh hình vẽ, UMN = 5V. Công suất tiêu
Đ1
Đ2
thụ trên các đèn: P1=P4=4W, P2=P3=3W, P5=1W. Bỏ
Đ5
qua điện trở của dây nối. Tính điện trở các bóng M
N
đèn và cờng độ dòng điện qua mỗi đèn.

Đ

Đ

3
4
Bài 4 Cho mạch điện nh hình 2 . Biết R1 = R3 = 30 ; R2 =
10 ; R4 là một biến trở. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là UAB = 18V không đổi .
R1
R2
Bỏ qua điện trở của dây nối và của ampe kế .
C
a. Cho R4 = 10 . Tính điện trở tơng đơng
của đoạn mạch AB và cờng độ dòng điện
mạch chính khi đó ?
A
B
A
b. Phải điều chỉnh biến trở có điện trở bằng
bao nhiêu để ampe kế chỉ 0,2A và dòng điện
R3 D
R4
chạy qua ampe kế có chiều từ C đến D ?
Hình 2
Bài 5 )
Cho mạch điện nh hình 3. Biết : R1 = 8 ; R2 = R3 = 4 ; R4 = 6 ; UAB = 6V không
đổi . Điện trở của ampe kế , khóa K và các dây nối
không đáng kể .
R4
1. Hãy tính điện trở tơng đơng của đoạn mạch AB

R1
R2
và số chỉ của ampe kế trong hai trờng hợp :
C
D
a. Khóa K mở .
b. Khóa K đóng .
K
A
2. Xét trờng hợp khi K đóng :
Thay khóa K bằng điện trở R5 . Tính R5 để cờng
độ dòng điện chạy qua điện trở R2 bằng không ?
A
B
R

3

Hình 3
Bài 6


Đặt một mẩu bút chì AB = 2 cm ( đầu B vót nhọn ) vuông góc với trục chính của một
thấu kính hội tụ , A nằm trên trục chính ( hình 4 ) . Nhìn qua thấu kính ngời ta thấy ảnh
AB của bút chì cùng chiều với vật và cao gấp 5 lần vật .
a. Vẽ ảnh AB của AB qua thấu kính . Dựa vào hình vẽ chứng minh công thức sau :
B

1
1

1
=

OF OA OA'

X

O
Y
Hình 4
Khi mẩu bút chì dịch chuyển dọc theo trục chính lại gần thấu kính thì ảnh ảo của nó
dịch chuyển theo chiều nào ? Vì sao ?
b. Bây giờ đặt mẩu bút chì nằm dọc theo trục chính của thấu kính , đầu A vẫn nằm ở
vị trí cũ, đầu nhọn B của nó hớng thẳng về quang tâm O . Lại nhìn qua thấu kính thì
thấy ảnh của bút chì cũng nằm dọc theo trục chính và có chiều dài bằng 25cm . Hãy tính
tiêu cự của thấu kính .
c. Dịch chuyển đầu A của mẩu bút chì đến vị trí khác . Gọi A là ảnh ảo của A qua
thấu kính , F là tiêu điểm vật của
thấu kính ( hình 5 ) .
A'
F
A
Bằng phép vẽ , hãy xác định
X
Y
quang tâm O và tiêu điểm ảnh
F của thấu kính .
Hình 5
F

A

Bi 7: Mt m un nc bng in cú 3 dõy lũ xo, mi cỏi cú in tr R=120 , c mc
song song vi nhau. m c mc ni tip vi in tr r=50 v c mc vo ngun
in. Hi thi gian cn thit un m ng y nc n khi sụi s thay i nh th
no khi mt trong ba lũ xo b t?

Hd *Lỳc 3 lũ xo mc song song:
in tr tng ng ca m:

R1 =

R
= 40()
3

U

Dũng in chy trong mch:I1 = R + r
1
Thi gian t1 cn thit un m nc n khi sụi:
2

Q = R1.I .t1

t1 =

Q
=
R1I 2

Q
U

R1
R
+
r
1


2

Q( R1 + r ) 2
hay t1 =
(1)
U 2 R1

*Lỳc 2 lũ xo mc song song: (Tng t trờn ta cú )
U
Q( R2 + r ) 2
R
R2 = = 60() ,
I2 = R + r ,
t2 =
(2)
U 2 + R2
2
2
t1

t1 R2 ( R1 + r ) 2 60( 40 + 50) 2 243
=
=
=
1 *Vy t1 t2
Lp t s
ta c:
t2
t 2 R1 ( R2 + r ) 2 40(60 + 50) 2 242
Bi 8 trang trớ cho mt quy hng, ngi ta dựng cỏc búng ốn 6V-9W mc ni tip vo mch in
cú hiu in th U=240V chỳng sỏng bỡnh thng. Nu cú mt búng b chỏy, ngi ta ni tt on
mch cú búng ú li thỡ cụng sut tiờu th ca mi búng tng hay gim i bao nhiờu phn trm?


U d2
= 4(Ω)
Bài8: Điện trở của mỗi bóng: Rđ=
Pd
U

Số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường: n= U = 40 (bóng)
d
Nếu có một bóng bị cháy thì điện trở tổng cọng của các bóng còn lại là:
R = 39Rđ = 156 ( Ω )
Dòng điện qua mỗi đèn bây giờ:
I=

U 240
=
= 1,54( A)

R 156

Công suất tiêu thụ mỗi bóng bây giờ là:
Pđ = I2.Rđ = 9,49 (W)
Công suất mỗi bóng tăng lên so với trước:
Pđm - Pđ = 9,49 - 9 = 0,49 (W)
Nghĩa là tăng lên so với trướclà:
0,49.100
.% ≈ 5,4%
9

Bài 9:(2,5điểm)

RV
V

Cho mạch điện như hình vẽ
U1=180V ; R1=2000Ω ; R2=3000Ω .
a) Khi mắc vôn kế có điện trở Rv song

R2

R1

A

B

song với R1, vôn kế chỉ U1 = 60V.Hãy xác
định cườngđộ dòng điện qua các điện trở R1

+ U−

và R2 .
b)Nếu mắc vôn kế song song với điện trôû R2,von ke chi bao nhieâu?

Bài 10: (2,5điểm)
Dùng nguồn điện có hiệu điện thế
không đổi U0 = 32V để thắp sáng một bộ bóng
đèn cùng loại (2,5V-1,25W).Dây nối trong bộ
đèn có điện trở không đáng kể. Dây nối từ bộ
bóng đèn đến nguồn điện có điện trở là R=1Ω
A/ Tìm công suất tối đa mà bộ bóng có thể
tiêu thụ.
a) Tìm cách ghép bóng để chúng sáng
bình thường.

M

A

Bài 10:
a)Gọi I là dòng điện qua R, công suất của bộ đèn là :
P = U.I – RI2 = 32.I – I2 hay : I2 – 32I + P = 0
Hàm số trên có cực đại khi P = 256W
Vậy công suất lớn nhất của bộ đèn là Pmax = 256W

n

N

B

C


b)Gọi m là số dãy đèn, n là số đèn trong một dãy:
*Giải theo công suất :
Khi các đèn sáng bình thường : I d = 0,5( A) và I = m . I d = 0,5m
Từ đó : U0 . I = RI2 + 1,25m.n Hay 32. 0,5m = 1 (0,5)2 = 1,25m.n
⇒ 64 = m + 5n ; m, n nguyên dương (1)
Giải phương trình (1) ta có 12 nghiệm sau :
n
m

1

2

3

4

5

6

7

8

59
54
49
44
39
34
29
24
*Giải theo phương trình thế :U0 =UAB + IR
với : UAB = 2,5n ; IR = 0,5m.1 = 0,5m
Ta được phương trình (1) đã biết 64 = 5n + m
*Giải theo phương trình dòng điện :

9

10

11

12

19

14

9

4

nRd 5n
=
Và I = m. I d = 0,5m
m
m
U0
32
32m
=
=
5n m + 5n
Mặt khác : I = R + R AB
1+
m
32m
⇔ 64 = 5n + m
Hay
: 0,5m =
m + 5n

RAB =

Câu11:
Cho 2 bóng đèn Đ1 (12V - 9W) và Đ2 (6V - 3W).
a. Có thể mắc nối tiếp 2 bóng đèn này vào hiệu điện thế U = 18V để chúng sáng bình
thường được không? Vì sao?
-o U o +
b. Mắc 2 bóng đèn này cùng với 1 biến trở
có con chạy vào hiệu điện thế cũ (U = 18V)
như hình vẽ thì phải điều chỉnh biến trở có

Đ2
điện trở là bao nhiêu để 2 đèn sáng bình thường?
c. Bây giờ tháo biến trở ra và thay vào đó
Đ1
là 1 điện trở R sao cho công suất tiêu thụ trên
đèn Đ1 gấp 3 lần công suất tiêu thụ trên đèn Đ2.
Tính R? (Biết hiệu điện thế nguồn vẫn không đổi)
Câu 11: (3,0 điểm)
Rb
a. Cường độ dòng điện định mức qua mỗi đèn:
Pđm1 = Uđm1.Iđm1
Pdm1
9
=
= 0,75(A)
U dm1
12
Pdm 2
3
Iđm2 =
= = 0,5(A)
U dm 2
6
Ta thấy Iđm1 ≠ Iđm2 nên không thể mắc nối tiếp

=> Iđm1 =

để 2 đèn sáng bình thường.

b. Để 2 đèn sáng bình thường thì:

U1 = Uđm1 = 12V; I1 = Iđm1 = 0,75A
và U2 = Uđm2 = 6V; I2 = Iđm2 = 0,5A
Do đèn Đ2 // Rb => U2 = Ub = 6V


Cường độ dòng điện qua biến trở:
I1 = I2 + Ib => Ib = I1 – I2 = 0,75 – 0,5 = 0,25(A).
Giá trị điện trở của biến trở lúc đó bằng: Rb =

Ub
6
=
= 24 ( Ω )
Ib
0,25

c. Theo đề ra ta có: P1 = 3P2  I12.R1 = 3I22.R2
2

3R2
I1
U 2 dm 2 .Pdm1
 I1 
9
3
6 2.9


  =
= 3. 2

= 3. 2 = =>
=  2I1 = 3I2 (1)
R1
I2
U dm1 .Pdm 2
4
2
12 .3
 I2 

Mà I1 = I2 + IR nên (1)  2(I2 + IR) = 3I2  2I2 + 2IR = 3I2 => I2 = 2IR (2)
Do đèn Đ2 // R nên U2 = UR  I2.R2 = IR.R
Thay (2) vào ta được 2.IR.R2 = IR.R => R = 2R2 = 2.

U 2 dm 2
62
= 2.
= 24 ( Ω )
Pdm 2
3

Câu

12: Hai điện trở R1 và R2 được mắc vào một hiệu điện thế không đổi bằng cách ghép song
song với nhau hoặc ghép nối tiếp với nhau. Gọi Pss là công suất tiêu thụ của đoạn mạch
khi ghép song song, Pnt là công suất tiêu thụ khi ghép nối tiếp. Chứng minh :

Pss
≥ 4.
Pnt

Cho biết: R1 + R2 ≥ 2 R1 .R2
Câu 12: (2,0 điểm)
- Công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi hai điện trở mắc song song:

U2
R1 R2 .
R1 + R2

Pss =

- Công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi hai điện trở mắc nối tiếp: Pnt =

U2
.
R1 + R2

Pss ( R1 + R2 )2
=
- Lập tỷ số:
;
Pnt
R1 R2

- Do : R1 + R2 ≥ 2 R1 R2 => (R1 + R2)2 ≥ 4 ( R1 .R2 )2 , nên ta có:
2
Pss 4( R1 R2 )
≥
Pnt
R1R2

⇒

Pss
≥4
Pnt

Bài 13 : Vật AB đặt cách thấu kính hội tụ một đoạn 30cm.Ảnh A1B1 là ảnh thật.Dời vật
đến vị trí khác,ảnh của vật là ảnh ảo cách thấu kính 20cm.Hai ảnh có cùng độ lớn. Tính
tiêu cự của thấu kính.
Bài 13 : 2 điểm

B
2

B
A

A2 ,
F

B
'’

I
F’

A1

A’ O

B1


* Vật ở ví trí 1 : vì ảnh A1B1 của vật là ảnh thật ,chứng tỏ vật AB sẽ được đặt ngoài khoảng
tiêu cự .
Đặt : OA=d1=30cm (khoảng cách từ vật ở vị trí (1) đến thấu kính)
OA1=d’1

(khoảng cách ảnh của vật ở vị trí (1) đến thấu kính)

OF=OF’ = f (tiêu cự)
Ta có : ∆OAB ∼ ∆ OA1B1

nên:

∆F’OI ∼ ∆F’A1B1

nên:

A1B1 OA1 d1'
=
=
AB
OA d1

(1)

A1B1 F ' A1 OA1 − F 'O d1' − f
= ' =
=

OI
FO
F 'O
f

(2)

d '1 d1' − f
=
d1
f

Mà OI = AB ,do đó từ (1) & (2) ta có:
⇒

d1.d1'
f =
d1 + d1'

(a)

* Vật dời đến vị trí 2 : vì ảnh cho là ảnh ảo nên vật phải được dời đến gần thấu kính và nằm
trong khoảng tiêu cự f. Giả sử vật dời đi 1 đoạn AA’ = a
Đặt : OA’ = d2 = 30-a

(khoảng cách vật từ vị trí 2 đến thấu kính)

OA2= d’2 = 20cm (khoảng cách ảnh của vật ở vị trí 2 đến thấu kính)
Ta có : ∆OA’B’ ∼ ∆ OA2B2
∆F’OI ∼ ∆F’A2B2

A2 B2 OA2 d 2'
=
=
A' B ' OA' d 2

nên:
nên:

(3)

A2 B2 F ' A2 OA2 + F 'O d 2' + f
= ' =
=
OI
FO
F 'O
f

Mà OI = A’B’ ,do đó từ (3) & (4) ta có:
⇒

(4)

d ' 2 d 2' + f
=
d2
f

d 2 .d 2'

f = '
d2 − d2

(b)

Vì tiêu cự của thấu kính không thay đổi nên từ biểu thức (a) ,(b)
Ta có :

d1.d1'
d 2 .d 2'
= '
d1 + d1'
d2 − d2

Mặt khác do 2 ảnh có độ lớn như nhau ,nên :
Từ (1) ,(2) có :

d1' d 2'
=
d1 d 2

'
⇒ d1 = d1.

(5)
A1B1 A2 B2
=
AB
A' B '
d 2'

20
600
= 30.
=
cm
d2
30 − a 30 − a

Thay các giá trị d1 , d’1 ,d2 , d’2 vào biểu thức (5) và biến đổi ta được phương trình :
a2 – 110a + 1800 = 0


∆ = (-110)2 – 4.1800 = 4900= 702
a = 90cm
− (−110) ± 702
= 1
a2 = 20cm
2

⇒ a1,2 =

vì a = AA’ = 90 cm > OA =d1 = 30 cm

(loại nghiệm a = 90cm)

Vậy vật dời đi một đoạn a =20cm vào trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

⇒ OA’ = d2 = 30 – a = 30 – 20 = 10 cm
Thay d2 = 10 cm , d’2 = 20 cm vào biểu thức (b)
d 2 .d 2'

10.20
= 20cm
⇒ f = d' − d =
20 − 10
2
2

Câu 14:
Cho mạch điện như hình vẽ:
U = 12V; R1 = 6Ω ; R2 = 6Ω ; R3 = 12Ω ; R4 = 6Ω
a. Tính cường độ dòng điện qua mỗi điện trở
và hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi điên trở.
b. Nối M và N bằng một vôn kế (có điện trở
rất lớn) thì vôn kế chỉ bao nhiêu? Cực dương của
vôn kế phải được mắc với điểm nào?
c. Nối M và N bằng một ampe kế (có điện trở
không đáng kể) thì ampe kế chỉ bao nhiêu?
Câu14:

R

R

M

1

3

A

B
R

R

N

2

4

+ U

-

2
3

a. Tính được: I1 = I3 = A; I2 = I4 = 1A; U1 = 4V; U3 = 8V; U2 = U4 = 6V
b. UAM = UAN + UNM => UNM = UAM – UAN = 4 – 6 = -2V hay UMN = 2V
Vậy vôn kế chỉ 2V và cực dương của vôn kế được mắc vào điểm M.
c. Lập luận và tính được: I1 = 0,85V; I3 = 0,58A
Do I1>I3 nên dòng I1 đến M một phần rẽ qua ampe kế (dòng Ia) một phần qua R3 (dòng I3), ta
có Ia = I1 – I3 = 0,85 – 0,58 = 0,27A
Vậy ampe kế chỉ 0,27A.
Câu 15:
(1,5 điểm). Cho hai gương phẳng G1 và
G2 vuông góc với nhau. Đặt một điểm
sáng S và điểm sáng M trước hai gương

sao cho SM song song với gương G2 (hình
vẽ bên).

G1
S

O

M

G2

a) Hãy vẽ đường đi của tia sáng từ S tới gương G1 phản xạ tới gương G2 rồi qua M. Giải
thích cách vẽ.

b) Nếu S và hai gương có vị trí cố định thì điểm M phải có vị trí thế nào để có
thể vẽ được tia sáng như câu a.