Xem toàn bộ tài liệu Lớp 9: tại đây

Giải Vở Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

Bài 1

a) Điện trở Rđ của đèn là:

Công suất P của bóng đèn là: P = U.I = 220V.0,341A ≈ 75W.

b) Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày là:

A = P .t = 75W.4.30.3600s = 32408640J

A = 32408640 : 3,6 . 106 ≈ 9kW.h = 9 “số”

hoặc A = P .t = 0,075.4.30kW.h ≈ 9kW.h = 9 “số”

Số đếm của công tơ điện tương ứng là: 9 số

Bài 2.

a) Số chỉ của ampe kế:

b) Điện trở của biến trở là:

Công suất tiêu thụ điện năng của biến trở: P_b = U_b.I_b = 3V.0,75A = 2,25 W.

c) Công của dòng điện sản ra ở biến trở trong 10 phút là:

A_b = P_b.t = 2,25.10.60 J = 1350 J

Công của dòng điện sản ra ở toàn đoạn mạch là:

A = U.I.t = 0,75.9.10.60 J = 4050 J

Bài 3

a) Vẽ sơ đồ mạch điện (hình 14.1)

Điện trở của bóng đèn là:

Điện trở của bàn là:

Điện trở tương đương của đoạn mạch là:

b) Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ:

A = P.t = (P_Đ + P_BL).t = (100 + 1000). 3600 = 3960000J

= 3960000/3600000 = 1,1 kWh.

I – BÀI TẬP TRONG SÁCH BÀI TẬP

Câu 14.1 trang 43 VBT Vật Lí 9: D. Năng lượng nguyên tử.

Câu 14.2 trang 43 VBT Vật Lí 9: C. Lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

Câu 14.3 trang 43 VBT Vật Lí 9:

a) Điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ là: A = 0,1.4.30 = 12kW.h = 4,32.10⁷J

b) Công suất của đoạn mạch nối tiếp:

Công suất của mỗi bóng đèn là: P_đ1 = P_đ2 = P_m/2 = 25 W

c) Điện trở của đèn thứ hai là:

Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là:

Công suất của đoạn mạch là: P_đm = I².(R₁ + R₂) = 0,195². (484 + 645,3) = 42,9 W

Công suất của đèn thứ nhất là:P₁ = I².R₁ = 0,195².484 = 18,4 W

Công suất của đèn thứ hai là: P₂ = I².R₂ = 0,195².645,3 = 24,5 W

Câu 14.4 trang 44 VBT Vật Lí 9: a) So sánh điện trở của hai đèn:

Điện trở của đèn thứ nhất là: R₁ = U_đm1²/P_đm1 = 220²/100 = 484 Ω

Điện trở của đèn thứ hai là: R₂ = U_đm2²/P_đm2 = 220²/40 = 1210 Ω

Lập tỉ lệ: R₂/R₁ = 1210/484 = 2,5 ⇒ R₂ = 2,5R₁. Vậy đèn 1 có điện trở nhỏ hơn đèn 2 là 2,5 lần.

b) Khi mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn loại 40 W sẽ sáng hơn vì đèn loại 40 W có điện trở R2 lớn hơn nên có công suất P₂ = I².R₂ lớn hơn (P₂ = 20,4 W; P₁ = 8,2 W).

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ:

A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286 kW.h

c) Khi mắc song song hai đèn vào hiệu điện thế 220 V thì đèn 1 sáng hơn vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn nên sáng hơn.

Điện năng mà mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

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

Câu 14.5 trang 44 VBT Vật Lí 9:

a) Điện trở của bàn là khi hoạt động bình thường là:

Điện trở của bóng đèn dây tóc khi hoạt động bình thường là:

b) Không thể mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, vì:

Điện trở tương đương của mạch là: R₁₂ = R₁ + R₂ = 22 + 302,5 = 324,5 Ω

⇒ Dòng điện chạy qua chúng có cường độ là:

Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là: U₁ = I.R₁ = 0,678.22 = 14,9V

hiệu điện thế đặt vào đèn là: U₂ = I.R₂ = 0,678.302,5 = 205,2V

Ta thấy U₂ > U_đm2 nên đèn sẽ hỏng do vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V.

c) Hiệu điện thế lớn nhất có thể mắc nối tiếp đèn và bàn là:

Ta có cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là:

I_đm1 = P_đm1/U_đm1 = 550/110 = 5A

I_đm2 = P_đm2/U_đm2 = 40/110 = (4/11) A = 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 I_max = I_đm2 = 0,364 A, 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) = 118 V.

Công suất của bàn là khi đó: P₁ = R₁.I² = 22.0,364² = 2,91 W.

Công suất của đèn khi đó: P₂ = R₂.I² = 302,5.0,364² = 40 W.

Câu 14.6 trang 45 VBT Vật Lí 9:

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

Điện trở của quạt là: R = U²/P = 12²/15 = 9,6 Ω.

Cường độ dòng điện chạy qua quạt khi đó: I = U/R = 12/9,6 = 1,25 A.

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

A = P_đm.t = 15.3600 = 54000J = 0,015kW.h

c) Khi quạt chạy, điện năng được biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.

Điện trở của quạt:

Câu 14a trang 45 VBT Vật Lí 9: Một bàn là ghi 550W – 110V được mắc nối tiếp với một bóng đèn có ghi 60W-110V vào mạch điện có hiệu điện thế 220V.

a) Tính điện trở của bàn là và bóng đèn khi nó hoạt động bình thường?

b) Coi điện trở của bóng đèn và bàn là là không đổi, tính cường độ dòng diện đi qua mạch.

c) Tính công suất thực tế của bàn là và bóng đèn khi đó.

Tóm tắt

Bàn là: 550W – 110V

Bóng đèn: 60W – 110V

U = 220V

a) R_đèn, R_bl

b) I = ?

c) P_đèn, P_bl = ?

Lời giải:

a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ và bàn là khi nó hoạt động bình thường lần lượt là:

b) Bàn là và đèn mắc nối tiếp thì điện trở tương đương của mạch:

Khi đó cường độ dòng điện đi qua mạch là:

c) Công suất thực tế của bàn là và bóng đèn khi đó lần lượt là:

P_đèn = I².R₁ = 21,3 W

P_bl = I². R₂ = 216,4 W

Câu 14b trang 45 VBT Vật Lí 9: Hai bóng đèn có công suất định mức là 40W và 60W, có hiệu điện thế định mức như nhau và được mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức. Tính công suất của các bóng đèn khi đó ?

Tóm tắt:

P_đm1 = 40 W; P_đm2 = 60W; U = U_đm1 = U_đm2; P₁ = ? P₂ = ?

Lời giải:

Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ₁ và Đ₂ lần lượt là:

Hai đèn Đ₁ nối tiếp với Đ₂ thì điện trở tương đương của mạch:

Khi đó cường độ dòng điện đi qua mạch là:

Vì các đèn mắc nối tiếp nên I₁ = I₂ = I

Công suất của các bóng đèn khi đó lần lượt là:

1. Trả lời câu hỏi

a) Công suất P của một dụng cụ điện hoặc của một đoạn mạch liên hệ với hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I bằng hệ thức nào ?

Công thức liên hệ: P = U.I

b) Đo hiệu điện thế bằng dụng cụ gì ? Mắc dụng cụ này như thế nào vào đoạn mạch cần đo ?

+ Đo hiệu điện thế bằng vôn kế.

+ Cách mắc vôn kế trong mạch: Mắc vôn kế song song với đoạn mạch cần đo hiệu điện thế, sao cho chốt (+) của vôn kế được mắc về phía cực (+) của nguồn điện, chốt (-) của vôn kế được mắc về phía cực (-) của nguồn điện.

c) Đo cường độ dòng điện bằng dụng cụ gì ? Mắc dụng cụ này như thế nào vào đoạn mạch cần đo ?

+ Đo cường độ dòng điện bằng ampe kế.

+ Cách mắc ampe kế trong mạch: Mắc ampe kế nối tiếp với đoạn mạch cần đo cường độ dòng điện chạy qua nó, sao cho chốt (+) của ampe kế được mắc về phía cực (+) của nguồn điện, chốt (-) của ampe kế được mắc về phía cực (-) của nguồn điện.

2. Xác định công suất của bóng đèn pin

BẢNG 1

a) Tính và ghi vào bảng các giá trị công suất của bóng đèn tương ứng với mỗi lần đo.

b) Nhận xét: Khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn tăng thì công suất bóng đèn tăng và ngược lại, khi hiệu điện thế giữa hai đầu bóng đèn giảm thì công suất bóng đèn giảm.

3. Xác định công suất của quạt điện

BẢNG 2

a) Tính và ghi giá trị công suất của quạt điện với mỗi lần đo vào bảng 2.

b) Giá trị của công suất trung bình của quạt điện:

1. Trả lời câu hỏi

a) Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào những yếu tố: cường độ dòng điện, điện trở của dây dẫn, thời gian dòng điện chạy qua, và sự phụ thuộc đó được biểu thị bằng hệ thức: Q = I².R.t

b) Hệ thức biểu thị mối liên hệ giữa Q và các địa lượng m₁, m₂, c₁, c₂, t^o₁, t^o₂ là:

Q = (c₁.m₁ + c₂.m₂).(t₁^o – t₂^o)

c) Nếu toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra bởi dây dẫn điện trở R có dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t được dùng để đun nóng nước và cốc trên đây thì độ tăng nhiệt độ Δt^o = t₂^o – t₁^o liên hệ với cường độ dòng điện I bằng hệ thức:

Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng