Hướng dẫn giải vật lý 9 bài bài tập vận dụng định luật jun – lenxơ - Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu cách giải các bài tập 1, 2, 3 trang 47 và 48 trong sách giáo khoa. Show Nội dungGiải Bài Tập SGK Vật Lý 9 Bài 1 Trang 47 Bài 1 SGK Vật Lý 9 Tập 1 Trang 47Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R = 80Ω và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là I = 2,5 A a.Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1s b.Dùng bếp điện trên để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu là 25o C thì thời gian đun nước là 20 phút. Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để lun sôi nước là có ích, tính hiệu suất của bếp. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/kg.K. c.Mỗi ngày sử dụng bếp điện này 3 giờ. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp điện đó trong 30 ngày, nếu giá 1 kWh.h là 700 đồng Xem lời giải Giải Bài Tập SGK Vật Lý 9 Bài 2 Trang 48 Bài 2 SGK Vật Lý 9 Tập 1 Trang 48Một ấm điện có ghi 220V - 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu 20oC. Hiệu suất của ấm là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước được coi là có ích.
Xem lời giải Giải Bài Tập SGK Vật Lý 9 Bài 3 Trang 48 Bài 3 SGK Vật Lý 9 Tập 1 Trang 48Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới một gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi bằng đồng với tiết diện là 0,5 mm2. Hiệu điện thế ở cuối đường dây (tại nhà) là 220V. Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày. Biêt điện trở suất của đồng là l,7.10-8Ωm. Giải bài 16 - 17.4, 16 - 17.5, 16 - 17.6 phần bài tập trong SBT – Trang 51 VBT Vật lí 9. Một đoạn mạch gồm hai dây dẫn mắc nối tiếp, một dây bằng nikêlin dài ... Xem lời giải được sưu tầm và soạn thảo bởi HOCMAI. Bài viết gồm 3 phần: Lý thuyết, hướng dẫn giải bài tập SGK và bài tập trắc nghiệm + tự luận về chuyên đề định luật Jun – Lenxơ. Bài viết tham khảo thêm:
A. Lý thuyếtI. Tóm tắt lý thuyết– Nội dung của định luật: Nhiệt lượng tỏa ra từ ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua thì tỉ lệ thuận với bình phương của cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở của dây dẫn và tỉ lệ thuận thời gian dòng điện chạy qua. – Hệ thức của định luật: Q = I².R.t Trong đó:
II. Phương pháp giải1. Tính nhiệt lượng tỏa ra ở trên dây dẫn Áp dụng định luật Jun – Len xơ: Q = I².R.t hay Q = P.t = U.I.t = U²/R.t 2. Tính công suất tỏa nhiệt của dây dẫn Áp dụng công thức: P = Q/t Trong đó:
3. Phương trình cân bằng nhiệt Phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa \= Qthu Trong đó:
Lưu ý: Trong trường hợp nếu điện trở của dây dẫn là điện trở thuần vậy thì điện năng biến đổi hoàn toàn trở thành nhiệt năng. Khi đó: Q = A Câu 1 | Trang 47 SGK Vật Lý 9Một một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở là R = 80Ω và cường độ dòng điện chạy qua bếp khi đó là I = 2,5A
Trả lời:
Q = I².R.t = (2,5)².80.1 = 500J
Qích = Qi = m.c.Δt = 1,5.4200.(100°- 25°) = 472500J – Nhiệt lượng bởi bếp tỏa ra là: Qtp = I².R.t = (2,5)².80.1200 = 600000J Hiệu suất của bếp điện là: H = (Qi/Qtp).100% = (472500/600000).100% = 78,75%
A = P.t = I².R.t = (2,5)² .80.90 = 45000W.h = 45kW.h Số tiền điện phải trả là: T = 700.45 = 31500 đồng Câu 2 | Trang 48 SGK Vật Lý 9Một ấm điện có ghi là 220V – 1000W được sử dụng với hiệu điện thế U = 220V để đun sôi 2L nước từ nhiệt độ ban đầu là 20°C. Hiệu suất của ấm là H = 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để có thể đun sôi nước được coi là có ích.
Trả lời:
Q1 = c.m.(T – T0) = 4200.2.(100 – 20) = 672000 (J)
H = (Qi/Qtp).100% – Nhiệt lượng tỏa ra khi đó bởi ấm điện là: Qtp = Qi/H = 672000/90% 746666,7J ≈ 746700J
⇒ Thời gian đun sôi lượng nước: t = Qtp/P = 746700/1000 = 746,7s Câu 3 | Trang 48 SGK Vật Lý 9Đường dây dẫn từ mạng điện chung đến một gia đình có tổng chiều dài là 40m và có lõi làm bằng đồng với tiết diện 0,5 mm². Hiệu điện thế tại cuối đường dây (tại nhà) là U = 220V. Gia đình này sử dụng những dụng cụ điện có tổng công suất là P = 165W trung bình trong 3 giờ mỗi ngày. Biết rằng điện trở suất của đồng là 1,7.10^-8Ω.m.
Trả lời:
R = ρ.l/S = 1,7.10^-8.(40/0,5.10^-6) = 1,36Ω
I = P/U = 165/220 = 0,75A
Pnh = I².R = 0,75².1,36 = 0,765W – Nhiệt lượng tỏa ra từ trên dây dẫn là: Qnh = Pnh.t = 0,765.324000 = 247860 J ≈ 0,07kW.h (vì 1kW.h = 1000W.3600s = 3600000J) B. Trắc nghiệm & Tự luậnCâu 1: Khi cho dòng điện chạy qua một đoạn mạch gồm có R1 và R2 được mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra ở từng điện trở có mối quan hệ như thế nào với các điện trở đó? Đáp án: → Đáp án A là đáp án đúng Câu 2: Một đoạn mạch gồm có hai dây dẫn được mắc nối tiếp, một dây làm bằng nikêlin dài 1m và có tiết diện là 1mm²; dây kia làm bằng sắt dài 2m có tiết diện là 0,5mm². Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch đó trong cùng một thời gian thì dây nào là dây tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn? Biết rằng điện trở suất của chất liệu nikêlin là 0,4.10^-6Ω .m và điện trở suất của chất liệu sắt là 12.10^-8Ω .m
Đáp án: Ta có: R1 và R2 được mắc nối tiếp vậy nên dòng điện chạy qua hai điện trở có cùng cường độ I. Ký hiệu nhiệt lượng tỏa ra ở hai điện trở R1 và R2 này tương ứng là Q1 và Q2. Ta có: I².t = Q1/R1 = Q2/R2 ⇒ Q1/Q2 = R1/R2 Mà R2 \> R1 ⇒ Q2 \> Q1 → Đáp án B là đáp án đúng Câu 3: Một bếp điện được dùng với hiệu điện thế là 220V thì dòng điện chạy qua bếp điện sẽ có cường độ là 3A. Dùng bếp điện này đun sôi được 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 20°C trong thời gian là 20 phút. Tính hiệu suất của bếp điện, biết rằng c = 4200J/kg.K là nhiệt dung riêng của nước.
Đáp án: – Nhiệt lượng mà bếp điện tỏa ra trong vòng 20 phút là: Qtp \= U.I.t = 220.3.20.60 = 792000J – Nhiệt lượng cần cung cấp để giúp đun sôi lượng nước này là: Q1 \= c.m.(t2 – t1) = 4200.2.80 = 672000J – Hiệu suất của bếp là: H = Q1/Qtp = 672/792 = 0,848 = 84,8% → Đáp án A là đáp án đúng Câu 4: Một bình nóng lạnh ghi là 220V – 1100W được dùng với hiệu điện thế U = 220V. Tính thời gian để giúp bình đun sôi 10L nước từ nhiệt độ 20°C, biết 4200 J/kg.K là nhiệt dung riêng của nước và nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ.
Thời gian để bình đun sôi 10 lít nước từ nhiệt độ 200C là: Đáp án: A = P.t ⇒ t = A/P = (m.c.Δt)/P = (10.4200.80)/1100 = 3054,5s ≈ 50 phút 55 giây → Đáp án C là đáp án đúng Câu 5: Trong mùa đông, một lò sưởi điện ghi là 220V – 880W được dùng với hiệu điện thế là 220V trong vòng 4 giờ mỗi ngày. Tính nhiệt lượng lò sưởi điện này tỏa ra trong vòng mỗi ngày.
Đáp án: – Điện trở của dây nung: P = U²/R ⇒ R = U²/P = 220²/880 = 55Ω – Cường độ dòng điện chạy qua dây nung: P = U.I ⇒ I = P/U = 880/220 = 4A – Nhiệt lượng tỏa ra từ lò sưởi: Q = U.I.t = 220.4.4.3600 = 12672000 J = 3,52 kW.h → Đáp án B là đáp án đúng Câu 6: Một ấm điện có ghi là 220V – 1200W được dùng với hiệu điện thế đúng bằng 220V để đun sôi 2,5 lít nước ở nhiệt độ ban đầu là 20°C. Bỏ qua nhiệt lượng tỏa vào môi trường và nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm . Hãy tính thời gian đun sôi nước. Đáp án Nhiệt lượng cần cung cấp để giúp đun sôi 2,5L nước (tương ứng 2,5 kg nước) là: Q = m.c.(t2 – t1) = 2,5.4200.(100 – 20) = 840000J Vì bỏ qua nhiệt lượng tỏa vào môi trường và nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm nên nhiệt lượng Q cũng chính là công A của dòng điện. Ta có: A = P.t ⇒ t = A/P = 840000/1200 = 700s Câu 7: Dây điện trở trong một bếp điện làm bằng chất liệu nicrom có điện trở suất là 1,1.10^-6Ω.m, chiều dài l = 4,5m và tiết diện S = 0,05mm².
Đáp án
P = U²/R = 220²/99 = 488,9W – Nhiệt lượng trong 30 phút do bếp tỏa ra: Q = P.t = 488,9.30.60 = 880000J Câu 8: Người ta sử dụng bếp điện để đun sôi 2L nước từ nhiệt độ t = 20°C. Để đun sôi lượng nước ấy trong 20 phút thì cần phải dùng bếp điện có công suất là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất của bếp H = 80% và nhiệt dung riêng của nước là c = 4,18.103 J/kg.độ. Đáp án – Nhiệt lượng cần thiết để có thể đun sôi nước: Q1 \= m.c.(t2 – t1) – Nhiệt lượng có ích cung cấp bởi bếp trong thời gian t: Q2 \= H.P.t Từ đó có phương trình cân bằng nhiệt: Q1 \= Q2 ⇒ m.c.(t2 – t1) = H.P.t Vậy cần phải sử dụng bếp điện có công suất 697W Câu 9: Một đoạn mạch gồm có hai dây dẫn được mắc nối tiếp, một dây dẫn làm bằng nikelin dài 3m có tiết diện 1mm² và dây kia làm bằng sắt dài 8m có tiết diện 0,5mm². Hỏi khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch ấy trong cùng một khoảng thời gian thì dây nào sẽ là dây tỏa nhiều nhiệt lượng hơn? Đáp án Điện trở của dây nikelin: Vậy Q2 \= 1,6.Q1 Câu 10: Một bếp điện kiểu 220V – 1000W được dùng với hiệu điện thế U = 220V để đun sôi được 2 lít nước với nhiệt độ ban đầu 25°C. Hiệu suất của cả quá trình đun là 85%.
Đáp án
Q1 \= m.c.(t2 – t1) = 2.4200.(100 – 25) = 630000J Nhiệt lượng do bếp điện đã tỏa ra:
Q’ = 741176,5.2 = 1482352,9J – Điện năng tiêu thụ trong một tháng do bếp: Q = 30.Q’ = 30.1482352,9 = 44470588,2J = 12,35 kW.h ⇒ Tiền điện phải thanh toán: T = 700.12,35 = 8645 đồng Trên đây HOCMAI đã giới thiệu tới các em học sinh Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxo. Hãy tham khảo thật kĩ cả phần lý thuyết và phần hướng dẫn giải các câu câu hỏi trong SGK cũng như các bài tập trắc nghiệm và lý thuyết trên để nắm vững cũng như áp dụng thành thạo định lý Jun – Lenxơ khi làm bài tập nhé! |