Giải tốn Vật Lý 11 CƠNG VÀ CƠNG SUẤT TIÊU THỤ ĐIỆN NĂNG A TĨM TẮT LÍ THUYẾT I Điện tiêu thụ, công suất tiêu thụ điện Lượng điện mà đoạn mạch tiêu thụ có dịng điện chạy qua để chuyển hóa thành dạng lượng khác đo công lực điện dịch chuyển có hướng điện tích A = UIt Công suất tiêu thụ điện đoạn mạch cho biết tốc độ tiêu thụ điện đoạn mạch A P = = UI t II Công suất tỏa nhiệt vật dẫn có dịng điện chạy qua Nhiệt lượng tỏa vật dẫn tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn, với điện trở vật dẫn thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn Q = I Rt Cơng suất tỏa nhiệt vật dẫn P= Q = I 2R t B CÁC DẠNG TOÁN THƯỜNG GẶP Dạng 1: Bài toán liên quan đến điện tiêu thụ đoạn mạch Phương pháp giải: Ta giải dạng tốn sau o Áp dụng cơng thức tính điện tiêu thụ đoạn mạch o Trường hợp đoạn mạch tỏa nhiệt ta áp dụng công thức nhiệt lượng hay cơng suất tỏa nhiệt để thực tính tốn Ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Một bàn sử dụng với hiệu điện định mức 220 V 30 phút tiêu thụ lượng điện 1440 kJ Điện trở bàn A 10 Ω B 50,4 Ω C 60,5 Ω D 20 Ω Hướng dẫn: Chọn C Ta có: o A = UIt ( 220) 30.60 = 60,5 Ω U U2 U2 → A= I= t= t → R= ( ) A R R (1440.103 ) o Ví dụ 2: Một bếp điện sử dụng liên tục 1,8 giờ, số cơng tơ điện tăng thêm 2,4 số Giả sử số điện có giá 2000 VNĐ số tiền phải trả dùng bếp ngày 1,8 thời gian tháng (30 ngày) A 144000 đồng B 124500 đồng C 18000 đồng D 36000 đồng Hướng dẫn: Chọn A Ta có: o = A = ( 2, 4.30 ) ( 2000 ) = 144000 đồng Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 C BÀI TẬP RÈN LUYỆN TỰ LUẬN Câu 1: Bếp điện mắc vào nguồn 120 V Tổng điện trở dây nối từ nguồn đến bếp Công suất tỏa nhiệt bếp 1,1 kW Tính cường độ dòng điện qua bếp điện trở bếp Câu 2: Cho hai đèn 120 V – 40 W 120 V – 60 W mắc nối tiếp vào nguồn U = 240 V a Tính điện trở đèn cường độ dòng điện qua hai đèn b Tính hiệu điện cơng suất tiêu thụ đèn Nhận xét độ sáng đèn Cho biết điều kiện để hai đèn 120 V sáng bình thường mắc nối tiếp vào nguồn 240 V gì? Câu 3: Để trang trí cho quầy hàng, người ta dùng bóng đèn V – W mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện khơng đổi U = 240 V a Tìm số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường b Nếu có bóng bị cháy, người ta nối tắt đoạn mạch có bóng lại cơng suất tiêu thụ bóng tăng hay giảm phần trăm? Câu 4: Có hai bóng đèn có ghi: đèn (220 V – 100 W), đèn (110 V – 60 W) a Nêu ý nghĩa số liệu b Ghép hai bóng đèn nối tiếp Hỏi cơng suất tối đa mà hai bóng đèn chịu Ghép hai bóng đèn song song Hỏi cơng suất tối đa mà hai bóng đèn chịu Câu 5: Một bếp điện gồm hai điện trở R1 R2 mắc nối tiếp song song vào hiệu điện không đổi Lúc đầu hai điện trở mắc nối tiếp sau chuyển qua mắc song song Công suất bếp tăng lên hay giảm Tăng lên hay giảm lần Tính R1 theo R2 để cơng suất bếp điện tăng lên (hay giảm đi) Câu 6: Người ta dùng ấm nhơm có khối lượng m1 = 0, kg để đun lượng nước m2 = kg sau 20 phút nước sơi Bếp điện có hiệu suất H = 60% dùng mạng điện có hiệu điện U = 220 V Nhiệt độ ban đầu nước t1 = 200 C, nhiệt dung riêng nhôm C1 = 920 J/kg.K, nhiệt dung riêng nước C2 = 4,18 kJ/kg.K Hãy tính nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước dòng điện chạy qua bếp Câu 7: Một dây xoắn cuả ấm điện có tiết diện 0,20 mm2, chiều dài 0,1 m Tính thời gian cần thiết để đun sơi lít nước từ 270 C hiệu điện đặt vào hai đầu dây xoắn 220 V Biết hiệu suất cuả ấm 80%, điện trở suất cuả chất làm dây xoắn 5, 4.10−5 m, nhiệt dung riêng cuả nước 4200 J/kg.K, khối lượng riêng nước D = 1000 kg/m3 Câu 8: Để đun sôi ấm nước người ta dùng hai dây dẫn R1 , R2 Nếu dùng R1 sau 10 phút nước sơi, dùng R2 sau 15 phút nước sôi Biết hiệu điện nguồn điện không đổi, bỏ qua tỏa nhiệt từ ấm môi trường Hỏi thời gian đun nếu: a Dùng hai dây ghép song song b Dùng hai dây ghép nối tiếp Câu 9: Một ấm nước dùng với hiệu điện 220 V đun sơi 1,5 lít nước từ nhiệt độ 200 C thời gian 10 phút Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K, khối lượng riêng nước D = 1000 kg/m3 hiệu suất ấm 90% a Tính điện trở ấm điện b Tính cơng suất điện ấm Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng ấm thời gian 30 ngày, ngày 20 phút, cho giá điện 1000 đồng/kW.h Câu 10: Người ta đun sôi ấm nước bếp điện Ấm tỏa nhiệt khơng khí nhiệt lượng hao phí tỉ lệ với thời gian đun Khi hiệu điện U1 = 200 V sau phút nước sơi, hiệu điện U = 100 V sau 25 phút nước sôi Hỏi hiệu điện U = 150 V sau nước sơi? Câu 11: Cho mạch điện hình vẽ: U = V; R1 = 5,5 ; R2 = ; R biến trở a Khi R = 3,5 , tìm cơng suất tiêu thụ đoạn mạch AM b Với giá trị biến trở R cơng suất tiêu thụ biến trở R đạt giá trị lớn Tìm giá trị lớn Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 M R2 R R1 A U B Câu 12: Một bóng đèn dây tóc có ghi 24 V – 2,4 W a Cho biết ý nghĩa số Tính điện trở bóng đèn, dịng điện qua bóng đền đèn sáng bình thường b Mắc bóng đèn vào hai điểm có hiệu điện U = 20 V Cho điện trở dây tóc bóng đèn thay đổi khơng đáng kể theo nhiệt độ Tính cơng suất bóng đèn Câu 13: Một bóng đèn dây tóc có ghi 806 – 60 W a Cho biết ý nghĩa số Tính hiệu điện tối ta đặt vào hai đầu bóng đèn; dịng điện qua bóng đền đèn sáng bình thường b Mắc bóng đèn vào hai điểm có hiệu điện U = 200 V Cho điện trở dây tóc bóng đèn thay đổi khơng đáng kể theo nhiệt độ Tính cơng suất bóng đèn Câu 14: Bóng đèn có ghi 220 V – 100 W bóng đèn có ghi 220 V – 25 W a Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện 220 V Tính điện trở R1 R2 tương ứng đèn cường độ dòng I1 I chạy qua đèn b Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện 220 V cho điện trở bóng có giá trị câu a Hỏi đèn sáng có cơng suất gấp lần đèn Câu 15: Hai bóng đèn có cơng suất định mức 25 W 100 W làm việc bình thường hiệu điện 110 V Hỏi: a Cường độ dòng điện qua bóng lớn b Điện trở bóng đèn lớn c Có thể mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện 220 V không? Đèn dễ hỏng? Câu 16: Mắc hai bóng đèn D1 (120 V – 60 W) D2 (120 V – 45 W) vào mạng điện có hiệu điện U = 240 V theo sơ đồ Hình Hình hình vẽ Tìm hiệu điện công suất định mức hai đèn D3 D4 để đèn sáng bình thường D1 D2 D3 A D1 B C C B D2 U A D4 U Hình Hình Câu 17: Bếp điện dùng với nguồn U = 220 V a Nếu mắc bếp vào nguồn 110 V, công suất bếp thay đổi lần? b Muốn công suất không giảm mắc vào nguồn 110 V phải mắc lại cuộn dây bếp điện nào? Câu 18: Có hai đèn 120 V – 60 W 120 V – 45 W a Tìm điện trở cường độ dòng điện định mức đèn b Mắc hai đèn theo hai cách hình dưới, U AB = 240 V Hai đèn sáng bình thường Tìm r1 , r2 Cách mắc có lợi hơn? Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 D1 D1 r1 D2 B A A D2 r2 B Cách Cách Câu 19: Có thể mắc hai đèn (120 V – 100 W) (6 V – W) nối tiếp vào nguồn 120 V khơng? Câu 20: Có ba đèn, hiệu điện định mức đèn 110 V mắc vào nguồn U = 220 V Tìm hệ thức liên hệ công suất P1 , P2 , P3 để chúng sáng bình thường? D1 D3 A D2 B Câu 21: Một bóng đèn dây tóc có ghi 220 V – 110 W bàn có ghi 220 V – 250 W mắc vào ổ lấy điện 220 V gia đình a Tính điện trở tương đương đoạn mạch b Hãy chứng tỏ công suất P đoạn mạch tổng công suất đèn bàn c Nếu đem bóng đèn mắc vào hiệu điện thể U = 110 V dịng điện qua bóng cơng suất toả nhiệt bóng bao nhiêu? Câu 22: Để mắc đèn vào nguồn hiệu điện lớn giá trị ghi đèn, dùng hai sơ đồ bên Sơ đồ có hiệu suất cao hơn? Biết hai trường hợp đèn sáng bình thường chạy C nằm biến trở U C U Sơ đồ C Sơ đồ Câu 23: Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở 80 cường độ dòng điện qua bếp 2,5 A a Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa thời gian phút b Dùng bếp điện để đun sơi 1,5 lít nước có nhiệt độ ban đầu 250 C thời gian đun sôi nước 20 phút Coi nhiệt lượng cần thiết để đun sơi nước có ích Tính hiệu suất bếp Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K, khối lượng riêng nước d = 1000 kg/m3 c Mỗi ngày sử dụng bếp điện Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp điện 30 ngày, giá kWh điện 2000 đồng Câu 24: Dùng bếp điện loại 200 V – 1000 W hoạt động hiệu điện 150 V để đun sôi ấm nước Bếp có hiệu suất 80% Sự tỏa nhiệt từ ấm khơng khí sau: Nếu thử ngắt điện sau phút nước hạ xuống 0,50 C Ấm có m1 = 100 g, C1 = 600 J/kg.K, nước có m2 = 500 g, C2 = 4200 J/kg.K, nhiệt độ ban đầu 200 C Tìm thời gian cần thiết để đun sôi Câu 25: Một ấm đun nước điện có dây lị xo, có điện trở R = 120 Ω, mắc song song với Ấm mắc nối tiếp với điện trở r = 50 Ω mắc vào nguồn điện Hỏi thời gian cần thiết để đun ấm đựng đầy nước đến sôi thay đổi ba lò xo bị đứt Câu 26: Dây Nikêlin (điện trở suất = 4, 4.10−7 m), chiều dài 1m, tiết diện mm2 dây Nicrôm ( = 4, 7.10−7 m), chiều dài m, tiết diện 0,5 mm2 mắc nối tiếp vào nguồn điện Dây tỏa nhiệt nhiều nhiều gấp lần? Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 Giải toán Vật Lý 11 Câu 27: Bếp điện nối với hiệu điện U = 120 V có cơng suất P = 600 W dùng để đun sơi lít nước ( C = 4200 J/kg.độ) từ 200 C đến 1000 C, hiệu suất bếp 80% Tìm thời gian đun điện tiêu thụ theo kWh Câu 28: Dùng bếp điện để đun nước ấm Nếu nối bếp với hiệu điện U1 = 120 V, thời gian nước sôi t1 = 10 phút cịn U = 100 V t2 = 15 phút Hỏi dùng U = 80 V thời gian nước sơi t3 bao nhiêu? Biết nhiệt lượng hao phí đun nước tỉ lệ với thời gian đun nước Câu 29: Một dây dẫn, có dịng điện I1 = 1, A qua nóng lên đến t1 = 550 C, có dịng I = 2,8 A; t2 = 1600 C Coi nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ dây môi trường Nhiệt độ môi trường không đổi Bỏ qua thay đổi điện trở dây theo nhiệt độ Tìm nhiệt độ dây dẫn có dịng I = 5, A qua Câu 30: Cho mạch điện hìnhh vẽ Biết R = , đèn D ghi V – W, U AB = V không đổi, Rx biến trở Điện trở đèn không đổi Xác định giá trị Rx để: a Đèn sáng bình thường b Công suất tiêu thụ biến trở lớn Tính cơng suất R D B A Rx Câu 31: Có mạch điện hình vẽ Hiệu điện hai đầu mạch U = 12 V Các điện trở mạch ngoài: R1 = 0,5 Ω, R2 = Ω, R3 = 12 Điện trở R có giá trị thay đổi từ đến vơ Điện trở ampe kế không đáng kể a Điều chỉnh R = 1,5 Tìm số ampe kế công suất tỏa nhiệt mạch AB b Điều chỉnh R có giá trị công suất R đạt giá trị cực đại A U R2 R1 R R3 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600 ... mắc vào nguồn U = 22 0 V Tìm hệ thức liên hệ cơng suất P1 , P2 , P3 để chúng sáng bình thường? D1 D3 A D2 B Câu 21 : Một bóng đèn dây tóc có ghi 22 0 V – 110 W bàn có ghi 22 0 V – 25 0 W mắc vào ổ... vào hiệu điện 22 0 V Tính điện trở R1 R2 tương ứng đèn cường độ dòng I1 I chạy qua đèn b Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện 22 0 V cho điện trở bóng có giá trị câu a Hỏi đèn sáng có cơng suất. .. Câu 1: Bếp điện mắc vào nguồn 120 V Tổng điện trở dây nối từ nguồn đến bếp Công suất tỏa nhiệt bếp 1,1 kW Tính cường độ dịng điện qua bếp điện trở bếp Câu 2: Cho hai đèn 120 V – 40 W 120 V – 60