Bài tập tính điện năng tiêu thụ lớp 9
|
20:28:5104/11/2019 Nội dung lý thuyết và một số bài tập cơ bản về Công suất điện và Điện năng sử dụng các em đã được học ở những bài học trước. Trong phần này chúng ta cùng làm thêm các dạng bài tập về Công suất điện và Điện năng sử dụng để các em nhớ và nắm rõ hơn nội dung kiến thức này. Qua đó, các em dễ dàng vận dụng công thức cách tính Điện năng và Công suất điện khi gặp các bài tập tương tự. * Bài 1 trang 40 SGK Vật Lý 9: Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 341mA. a) Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó. b) Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. ° Lời giải bài 1 trang 40 SGK Vật Lý 9: ◊ Đề cho: U = 220V; I = 341mA = 341.10-3A a) Điện trở của bóng đèn được tính theo công thức:
 - Công suất của bóng đèn khi đó là: b) Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày, mỗi ngày 4 giờ là:
- Mỗi số đếm của công tơ điện là 1kWh, nên muốn tìm số đếm tương ứng của công tơ điện ta phải tính điện năng theo đơn vị kWh, khi đó:
⇒ Số đếm tương ứng của công tơ điện là 9 số. * Bài 2 trang 40 SGK Vật Lý 9: Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V - 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V như hình 14.1. Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ. b) Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó. c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút. ° Lời giải bài 2 trang 40 SGK Vật Lý 9: ◊ Đề cho: Uđm = 6V; Pđm = 4,5W; U = 9V; a) Khi đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường, có nghĩa là cường độ dòng điện qua bóng đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức, và đó cũng là chỉ số của ampe kế. - Nên ta có: b) Đèn sáng bình thường có nghĩa là hiệu điện thế trên hai đầu bóng đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức, do đó hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở Ubt được tính là: Ubt = U - Uđ = 9 - 6 = 3(V). - Điện trở của biến trở Rbt khi ấy là: - Công suất tiêu thụ của biến trở Pbt là: c) Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là:
- Công của dòng điện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là:
* Bài 3 trang 41 SGK Vật Lý 9: Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W và một bàn là có ghi 220V - 1000W cùng được mắc vào ổ lấy điện 220V ở gia đình để cả hai cùng hoạt động bình thường. a) Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này. b) Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilo-oat giờ. ° Lời giải bài 3 trang 41 SGK Vật Lý 9: ◊ Đề cho: Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W; Uđm2 = 220V; Pđm2 = 1000W; U = 220V; a) Vì bóng đèn dây tóc và bàn là có cùng điện áp định mức là 220V, đồng thời điện áp của nguồn cũng bằng 220V nên muốn hai dụng cụ này hoạt động bình thường thì chúng phải được mắc song song với nhau và cùng mắc vào nguồn 220V. - Sơ đồ mạch điện như sau: - Bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W ⇒ Uđm1 = 220V, Pđm1 = 100W; Mà - Tương tự, bàn là có ghi 220V - 1000W ⇒ Uđm2 = 220V, Pđm2 = 1000W; Mà - Hai thiết bị ghép song song nên điện trở tương đương của mạch là:
b) Ta có, 1 giờ = 60 phút = 3600(s). - Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị Jun là: - Mà Ta có 1kWh = 3600000(J) = 360.104(J) ⇒ Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị kWh là:
♦ Cách giải khác: a) Cường độ dòng điện qua đèn khi đó là:
- Cường độ dòng điện qua bàn là khi đó là:
- Cường độ dòng điện mạch chính là:
⇒ Điện trở tương đương của mạch:
b) Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị Jun là:
- Mà Ta có 1kWh = 3600000(J) = 360.104(J) ⇒ Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị kWh là:
Hy vọng với phần bài tập về công suất và điện năng sử dụng trên giúp các em hiểu rõ hơn khi vận dụng lý thuyết. Chúc các em học tốt và nếu có góp ý hay thắc mắc gì hãy để lại dưới phần bình luận bài viết nhé. Bài tập Sách giáo khoa Bài 1 (trang 40 SGK Vật Lý 9): Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 341mA. a) Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó. b) Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng ma bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. Lời giải:
Bài 2 (trang 40 SGK Vật Lý 9): Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V - 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V như hình 14.1. Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ. a) Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế. b) Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó. c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút. Lời giải:
Bài 3 (trang 41 SGK Vật Lý 9): Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V - 100W và một bàn là có ghi 220V - 1000W cùng được mắc vào ổ lấy điện 220V ở gia đình để cả hai cùng hoạt động bình thường. a) Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này. b) Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilooat giờ. Lời giải:
Bài 1 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Điện năng không thể biến đổi thành A. Cơ năng B. Nhiệt năng C. Hóa năng D. Năng lượng nguyên tử Lời giải: Chọn D. Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử. Bài 2 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: 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 Lời giải: Chọn C. Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian. Bài 3 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W a) Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắng sáng bình thường bóng đèn mỗi ngày 4 giờ b) Mắc nối tiếp hai 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 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 Lời giải: a) Điện năng sử dụng trong 30 ngày là: A = 0,1.4.30 = 12 kW.h = 4,32.107J b) Điện trở của đèn là: R = U2 / P = 2202 / 100 = 484Ω. Khi hai đèn mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua mỗi đèn là: I = U / Rtđ = U / 2R = 220 / (2.484) = 0,227A. Công suất của đoạn mạch nối tiếp là: Pđm = UI = 220.0,227 ≈ 50W. Công suất của mỗi bóng đèn là: P = Pđm/2 = 50 / 2 = 25W. c) Điện trở của đèn thứ nhất là: R1= U2/P1 = 220 2/100 = 484Ω Điện trở của đèn thứ hai là: R2 = U2/P2 = 220 2/75 = 645,3Ω Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là: I = U / R = 0,195A Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên: T1 = T2 = I = 0,195A. Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là: U1 = 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: Pđm = UI = 0,195 × 220 = 42,9W. Công suất của đèn thứ nhất là: P1 = T1U1 = 0,195 × 94,4 = 18,4W. Công suất của đèn thứ hai là: P2 = T2U2 = 0,195 × 125,8 = 24,5W. Bài 4 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Trên một bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W và trên một bóng đèn khác có ghi 220V – 40W a) So sánh điện trở 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 đèn này sử dụng trong 1 giờ. Lời giải: a) Điện trở của đèn thứ nhất là: R1 = U2 / P1 = 2202 / 100 = 484Ω Điện trở của đèn thứ hai là: R2 = U2 / P2 = 2202/40 = 1210Ω Lập tỉ lệ: R2/R1 = 1210 / 484 = 2,5⇒R2= 2,5R1. 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 44W) sẽ sáng hơn. Đèn loại 40 W có điện trở R2 lớn hơn nên có công suất P2 = I2R2 lớn hơn (P2 = 20,4 W; P1 = 8,2 W). Cường độ dòng điện định mức của đèn 1 là: I1đm = P1đm/U1đm = 100/220 ≈ 0,45A + Cường độ dòng điện định mức của đèn 2 là: I2đm = P2đm/U2đm = 40/220 ≈ 0,18A Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là: I = U / (R1 + R2 ) = 220 / (484 + 1210) = 0,13A. Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A. Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là: A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V thì đèn 1 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. Bài 5 trang 40 sách bài tập Vật Lí 9: Trên một bàn là có ghi 110V – 550W và trên một bóng đèn dây tóc có ghi 110V – 40W a) Tính điện trở của bàn là và 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 bóng đèn có giá trị 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. Lời giải: a) Điện trở của bàn là là: R1 = U2 / P1 = 1102 / 550 = 22Ω Điện trở của bóng đèn là: R2 = U2 / P2 = 1102 / 40 = 302,5Ω 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 = 205,2V Cả hai hiệu điện thế trên đều lớn hơn hiệu điện thế định mức là 110V nên đèn sẽ hỏng. Vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điệu 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 là Imax = I2 = 0,364A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sễ hỏng. Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là: Umax = Imax (R1 + R2) = 118V Công suất của bàn là khi đó: P1 = I12R1 = 40W. |
