Giải bài tập Vật lý 9 Bài 16 - 17: Định luật Jun - Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ

  • Bài 16 - 17: Định luật Jun - Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ trang 1
  • Bài 16 - 17: Định luật Jun - Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ trang 2
  • Bài 16 - 17: Định luật Jun - Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ trang 3
  • Bài 16 - 17: Định luật Jun - Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ trang 4
  • Bài 16 - 17: Định luật Jun - Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ trang 5
ĐỊNH LUẬT JDN - LEN-XD
BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN - LEN-XO
A. KIẾN THÚC TRỌNG TÂM
Nội dung của định luật Jun - Len-xơ : Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.Hệ thức của định luật Jun - Len-xơ : Q = I2Rt (J).
Lưu ý :
Nếu tính nhiệt lượng Q ra đơn vị calo (cal), dùng công thức Q = 0,24I2Rt.
Khi dòng điện chạy qua các dụng cụ đốt nóng bằng điện thì điện năng được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt nãng. Dựa vào định luật Jun - Len-xơ, người ta phải chọn dây điện trở của các dụng cụ đốt nóng bằng điện được làm bằng chất có điện trở suất cao.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK
VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SGK, SBT Cl. A = Ult = I2Rt = 2,42.5.300 = 8 640 J.
C2. + Nhiệt lượng nước nhận được là : Qj = CjirqAt0 = 4200.0,2.9,5 = 7 980 J.
+ Nhiệt lượng bình nhôm nhận được là :
Q2 = c2m2At° = 880.0,078.9,5 = 652,08 J
+ Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được là :
Q = Qj + Q2 = 7980 + 652,08 = 8632,08 J
C3. Ta thấy : Q « A. Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì Q = A.
C4. Theo hệ thức của định luật Jun - Len-xơ : Q = I2Rt, trong đó cưởng độ dòng điện I chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối bằng nhau vì chúng được mắc nối tiếp, dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối trong cùng thời gian t. Như vậy, nhiệt lượng toả ra ở dây tóc bóng đèn và dây nối tỉ lệ thuận với điện trở của chúng. Dây tóc bóng đèn có điện trở lớn nên nhiệt lượng toả ra nhiều, nó nóng đến nhiệt độ cao và phát sáng. Dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng toả ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh nên dây nối hầu như không nóng lên.
C5. + Vì ấm điện sử dụng đúng hiệu điện thế định mức 220 V nên công suất tiêu thụ của ấm điện là 1000 w.
Theo định luật bảo toàn nãng lượng ta có :
A - Q => ^>t = cm(t°2 - t°])
cm(t2-t°)	4200.2.(100-20)
1000
=> t = 	!— =	- = n / / s
ẩ3
Bài 1. a) Nhiệt lượng bếp toả ra trong 1 giây : Qj - I2Rt = 2,52.80.1 = 500 J.
Nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là :
Qj = cm(t£ - t°) = 4200.1,5.(100 - 25) = 472 500 J
Nhiệt lượng mà bếp toả ra là : Q - Qjt = 500.20.60 = 600 000 J.
Hiệu suất của bếp là : H = ậ- = 472 500 - 78 75%
Q 600000
c) Công suất của bếp điện c.ó giá trị bằng nhiệt lượng bếp toả ra trong 1 giây : = 500 W = 0,5 kW
Điện năng bếp điện tiêu thụ trong 30 ngày là : A - ỗ^t - 0,5.3.30 = 45 kw.h Tiền điện phải trả là : T = 45.700 = 31 500 đ.
Bài 2. a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước là :
Qj = cm(t2 - t°) = 4200.2(100 - 20) = 672 000 J
Nhiệt lượng ấm điện toả ra là : Q = ậ- = 67.7.900 as 746 700 J
H 0,9
Vì ấm điện sử dụng đúng hiệu điện thế định mức 220 V nên công suất
tiêu thụ của ấm điện là 1000 w. Thời gian cần để đun sôi nước là :
Q 746700 t = ^ = 777» « 747 s
vp 1000
Bài 3. a) Điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới nhà :
r=^/-v'07^°=i,36 n
s 0,5.10’6
Cường độ dòng điện chạy trong đường dây dẫn là : I =	= TTTỵ = 0,75 A
Nhiệt lượng toả ra trên đường dây dẫn trong 30 ngày là :
Q = I2Rt = 0,752.l,36. 3.30.3 600.= 247 860 J « 0,07 kw.h.
16-17.1. D.	16-17.2. A.
16-17.3. a) Nhiệt lượng toả ra ở các điện trở Rj, R2 tương ứng là :
Rj_
R2
= R2 R1
0 = Ĩ2R,t •	= I2R,t -S Q* = I?Rlt =5
Qi IR,,;Q2 IR2‘^§ 1^6?
b) Nhiệt lượng toả ra ở các điện trở Rị, Rọ tương ứng là :
u2	U2	Q, U2R2t _ Q,
R,	R2	Q2 U2Rjt Q2
16-17.4. Dựa vào kết quả của bài 16-17.3 a) ta có :
16-17.6. Nhiệt lượng bếp điện toả ra là nhiệt lượng toàn phần :
Qjp = Ult = 220.3.20.60 = 792 000 J
Nhiệt lượng cung cấp cho nước là nhiệt lượng có ích :
Qi = cm(t2 - t°) = 4200.2.(100 - 20) = 672000 J
Hiệu suất của bếp điện là : H = -ậ- = 67-902 ~ 84,8%.
Qtp 792000
16-17.7. A.
16-17.8. A.
16-17.9. D.
16-17.10. A. Nhiệt lượng toả ra ở điện trở trong 10 phút là :
Q = l2Rt = 0,0022.3000.10.60 = 7,2 J
16-17.11. Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 1,5 lít nước đúng bằng nhiệt lượng do dây nung của ấm toả ra : Q = 420 000.1,5 = 630 000 J
u2t
u2t
Từ công thức : Q = ——- => R = —— = R	Q
220 .10.60
630000
= 46,1 Q.
16-17.12. a) Công suất tiêu thụ điện của bàn là : .-P = UI = 110.5 = 550 w.
Điện năng bàn là tiêu thụ trong 30 ngày :
A = ,^t = 0,55.30.0,25 = 4,125 kW.h
Nhiệt lượng bàn là toả ra trong 30 ngày đúng bằng điện năng bàn là tiêu thụ trong 30 ngày : Q = A = 4,125 kW.h = 4,125.3 600000 J = 14850 kJ.
= 5A
220
16-17.13. a) Vì bình nóng lạnh sử dụng đúng hiệu điện thế định mức 220 V nên công suất tiêu thụ của bình là 1 100 w. Cường độ dòng điện chạy qua bình là : 1100
b) Nhiệt lượng cung cấp cho nước là :
Q= cm(t2 -t°) = 4200.10.(100 - 20) = 3 360000 J
Thời gian để bình đun sôi nước là :
.3054,5 s ~ 50 phút 55 giây
t _ Q - 3360000
~ 1100
Điện năng bình nóng lạnh tiêu thụ trong 30 ngày là :
A= ỗ^t= 1,1.30 = 33 kw.h.
Tiền điện phải trả cho việc sử dụng bình trong 1 tháng là :
T = 33.1000 = 33 000 đ
16-17.14. a) Vì lò sưởi điện được sử dụng đúng hiệu điện thế định mức 220 V nên công suất tiêu thụ của lò sưởi là 880 w.
, , ,	. u2 2202
Điện trở của dây nung lò sưởi: R = —— = ——— = 55 Q.
ỹ 880
tp 880
Cường độ dòng điện chạy qua dây nung : I = yy =	= 4 A
Nhiệt lượng mà lò sưởi toả ra trong mỗi ngày là :
Q =	= 880.4. 3 600 = 12 672 000 J = 12 672 kJ
Điện năng mà lò sưởi tiêu thụ trong 30 ngày là :
3600000
Tiền điện phải trả cho việc dùng lò sưởi trong 30 ngày là : T= 105,6.1 000 = 105 600 d
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
16-17a. Khi đặt vào hai đầu một dây dẫn hiệu điện thế 12 V thì nhiệt lượng toả ra trên dây trong một phút là 864 J. Nếu tăng hiệu điện thê' giữa hai đầu dây lên đến 24 V thì nhiệt lượng toả ra trên dây trong hai phút sẽ là
A. 432 J.
B. 1 728 J.
c. 6 912J. D. 3 656J.
16-17b. Dùng một bếp điện gồm hai điện trở R] và R2 để đun một ấm nước. Với cùng một hiệu điện thế, nếu chỉ dùng điện trở R] thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian tj = 30 phút, nếu chỉ dùng điện trở R2 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t2 = 50 phút. Hỏi sau bao lâu nước trong ấm sẽ sôi nếu
mắc điện trở R) nối tiếp với điện trở R2.
mắc điện trở Rj song song với điện trở R2.
Coi nhiệt lượng toả ra môi trường không đáng kể.