Câu 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, phần bài tập trong SBT – Trang 43,33,45 Vở bài tập Vật lí 9

14.1.

Điện năng không thể biến đổi thành:

A. Cơ năng                   B. Nhiệt năng                

C. Hóa năng                 D. Năng lượng nguyên tử.

Phương pháp: Điện năng có thể biến đôi thành cơ năng, nhiệt năng, hóa năng, quang năng

Lời giải chi tiết:

Chọn D. Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử.

14.2.

Công suất điện cho biết:

A. Khả năng thực hiện công của dòng điện.

B. Năng lượng của dòng điện.

C. Lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

D. Mức độ mạnh, yếu của dòng điện.

Phương pháp: công suất \(P = A/t\)

Lời giải chi tiết: 

Ta có, Công suất \(P=\dfrac{A}{t}\) 

=> Công suất cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

Chọn C

14.3.

Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W.

a. Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ.

b. Mắc nối tiếp 2 bóng đèn cùng loại trên đây vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch nối tiếp này và tính công suất của mỗi bóng đèn khi đó.

c. Mắc nối tiếp bóng đèn trên đây với một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-75W vào hiệu điện thế 220V. Hỏi các bóng đèn này có thể bị hỏng không? Nếu không, hãy tính công suất của đoạn mạch này và công suất của mỗi đèn.

Cho rằng điện trở của các bóng đèn trong trường hợp b và c trên đây có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

Phương pháp:

+ Định luật Ôm \(U = I.R\)

+ Công suất \(P = A/t\)

+ Công suất \(P = U.I = I^2.R = U^2/R\)

Lời giải chi tiết: 

a) Điện năng sử sụng trong 30 ngày là khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ là:

A = 0,1.4.30 = 12kW.h = 4,32.10⁷J

b) Điện trở của đèn là: \(R = \displaystyle{{{U^2}} \over \wp } = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

Khi hai đèn mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua mỗi đèn là:

 \(I = \displaystyle{U \over {{R_{t{\rm{d}}}}}} = {U \over {2{\rm{R}}}} = {{220} \over {2.484}} = 0,227{\rm{A}}\)

Công suất của đoanh mạch nối tiếp là: ℘_đm = UI = 220.0,227 ≈ 50W

Công suất của mỗi bóng đèn là: \(\wp  = \displaystyle{{{\wp _{dm}}} \over 2} = {{50} \over 2} = 25W\)

c) Điện trở của đèn thứ nhất là:\({R_1} = \displaystyle{{{U^2}} \over {{\wp _1}}} = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

Điện trở của đèn thứ hai là: \({R_2} = \displaystyle{{{U^2}} \over {{\wp _2}}} = {{{{220}^2}} \over {75}} = 645,3\Omega \)

Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là: \(I = \displaystyle{U \over R} = 0,195{\rm{A}}\)

Vì R₁ và R₂ mắc nối tiếp nên I₁ = I₂ = I = 0,195A

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:

U_­1 = IR₁ = 94,4V và U₂ = IR₂ = 125,8V

Vì U₁ và U₂ đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức nên các đèn không bị hỏng

Công suất của đoạn mạch là: ℘_đm = UI = 0,195 x 220 = 42,9W

Công suất của đèn thứ nhất là: ℘₁ = U₁ I₁ = 0,195 x 94,4 = 18,4W

Công suất của đèn thứ hai là: ℘₂ = U₂ I₂ = 0,195 x 125,8 = 24,5W

14.4.

Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V-100W và trên một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-40W.

a. So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường.

b. Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.  Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

c. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.

Phương pháp:

+ định luật Ôm \(U = I.R\)

+ Công suất \(P = A/t\)

+ Công suất \(P = U.I = I^2.R = U^2/R\)

+ Mạch nối tiếp: \(R_{tđ} = R_1 + R_2; I = I_1 = I_2; U = U_1 + U_2\); 

Lời giải chi tiết: 

a) So sánh điện trở của hai đèn:

Điện trở của đèn thứ nhất là: \({R_1} = \displaystyle{{{U^2}} \over {{P _1}}} = {{{{220}^2}} \over {100}} = 484\Omega \)

Điện trở của đèn thứ hai là: \({R_2} = \displaystyle{{{U^2}} \over {{P _2}}} = {{{{220}^2}} \over {40}} = 1210\Omega \)

Lập tỉ lệ: \(\displaystyle{{{R_2}} \over {{R_1}}} = {{1210} \over {484}} = 2,5 \Rightarrow {R_2} = 2,5{{\rm{R}}_1}\)

b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua hai đèn có cùng cường độ I thì đèn có điện trở lớn hơn sẽ sáng hơn. Như vậy đèn thứ hai (loại 40W) sẽ sáng hơn.

Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

 \(I = \displaystyle{U \over {{R_1} + {R_2}}} = {{220} \over {484 + 1210}} = 0,13{\rm{A}}\)

Vì R₁ và R₂ mắc nối tiếp nên : I₁ = I₂ = I = 0,13A

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

\(A = P.t = U.I.t = 220. 0,13.3600 = 102960J ≈0,0286kW.h\)

c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế U = 220 V = Uđm₁ = Uđm₂  nên cả 2 đèn sáng bình thường và đèn1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn.

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

A = (P₁ + P₂)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.

14.5.

Trên một bàn là có ghi 110V-550V và trên một bóng đèn dây tóc có ghi 110V-40W.

a. Tính điện trở của bàn là và của bóng đèn khi chúng hoạt động bình thường.

b. Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V được không? Vì sao? Cho rằng điện trở của bàn là và của bóng đèn có giá trị như đã tính ở câu a.

c. Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu để chúng không bị hỏng? Tính công suất của mỗi dụng cụ khi đó.

Phương pháp:

+ định luật Ôm U = I.R

+ Công suất \(P = A/t\)

+ Công suất \(P = U.I = I^2.R = U^2/R\)

+ Mạch nối tiếp: I = I₁ = I₂

Lời giải chi tiết: 

a) Điện trở của bàn là khi hoạt động bình thường là: \({R_1} = \displaystyle{{{U^2}} \over {{\wp _1}}} = {{{{110}^2}} \over {550}} = 22\Omega \)

Điện trở của bóng đèn dây tóc khi hoạt động bình thường là: \({R_2} = \displaystyle{{{U^2}} \over {{\wp _2}}} = {{{{110}^2}} \over {40}} = 302,5\Omega \)

b) Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua chúng có cường độ là I = 0,678A

Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là:

U₁ = IR₁ = 0,678 × 22 = 14,9V

U₂ = IR₂ = 0,678 × 302,5 = 205,1V

Hiệu điện thế đặt vào đèn là: U₂ = IR₂ = 0,678 × 302,5 = 205,1V.

Cả hai hiệu điện thế trên đều lớn hơn hiệu điện thế định mức 110V nên đèn sẽ hỏng.

Vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V.

c) Cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là I1= 5A và I₂  = 0,364A. Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này thì dòng điện chạy qua chúng có cùng cường độ và chỉ có thể lớn nhất Imax = I₂ = 0,364A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sẽ hỏng. Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là:

U_max = I_max(R₁ + R₂) = 118V

Công suất của bàn là khi đó:  \({\wp _1} = {\rm{ }}I_1^2{R_1} = 2,91W\)

Công suất của đèn khi đó : \({\wp _1} = {\rm{ }}I_2^2{R_2} = 40W\)

14.6.

Một quạt điện dùng trên xe ôtô có ghi 12V-15W.

a. Cần phải mắc quạt vào hiệu điện thế là bao nhiêu để nó chạy bình thường? Tính cường độ dòng điện chạy qua quạt khi đó.

b. Tính điện năng mà quạt sử dụng trong một giờ khi chạy bình thường.

c. Khi quạt chạy, điện năng được biến đổi thành các dạng năng lượng nào? Cho rằng hiệu suất của quạt là 85%, Tính điện trở của quạt.

Phương pháp:

+ định luật Ôm U = I.R

+ Công suất \(P = A/t\)

+ Công suất \(P = U.I = I^2.R = U^2/R\)

+ Hiệu suất \(H = \dfrac{{{A_{ci}}}}{{{A_{tp}}}}.100\% \)

Lời giải chi tiết:

Tóm tắt:

\(U = 12 V, P = 15 W\)

a) Cách mắc để quạt chạy bình thường. \(I =? A\)

b) \(A =? t = 1h = 3600s\)

c) Quạt chạy điện năng biến thành dạng năng lượng nào? H = 85%. \(R_\text{quạt}\) =?

Giải:

a) Muốn quạt chạy bình thường thì phải mắc quạt vào hiệu điện thế định mức U = 12V.

Điện trở của quạt là: \(R = \dfrac{{{U^2}}}{P} = \dfrac{{{{12}^2}}}{{15}} = 9,6\Omega  \)

Cường độ dòng điện chạy qua quạt khi đó là: \(I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{{12}}{{9,6}} = 1,25{\text{A}}\)

b) Điện năng quạt tiêu thụ trong 1 giờ là:

\(A = UIt = 12 × 1,25 × 3600 = 54000J = 0,015 kW.h\)

c) Điện năng được biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng

Phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng trong 1 giây là:

\({P_{nh}} = P.\left( {1 - H} \right) =15 \times0,15 = 2,25J.\)

Điện trở của quạt là: \(R = \dfrac{{{P_{nh}}}}{{{I^2}}} = 1,44\Omega \)