Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập vận dụng định luật Jun – len – xơ 1 Lý thuyết * Định luật Jun – len xơ Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với[.]
Bài tập vận dụng định luật Jun – len – xơ Lý thuyết * Định luật Jun – len - xơ: Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở thời gian dịng điện chạy qua * Cơng thức: Q = I2.R.t Trong đó: + Q nhiệt lượng tỏa (J) + I cường độ dòng điện (A) + R điện trở ( ) + t: thời gian (s) * Chú ý: - Nếu nhiệt lượng Q tính đơn vị calo (cal) ta có cơng thức: Q = 0,24.I2.R.t 1J = 0,24 cal U2 t - Ngồi Q cịn tính cơng thức: Q = U.I.t Q R - Cơng thức tính nhiệt lượng thu vào tỏa vật: Q = m.c.t Trong đó: + m khối lượng (kg) + c nhiệt dung riêng (J/kgK) + t độ chênh lệch nhiệt độ (oC) - Hiệu suất sử dụng dụng cụ điện H P i 100% i 100% A P tp A Trong đó: Ai lượng có ích chuyển hóa từ điện (J) A điện tiêu thụ (J) H hiệu suất sử dụng điện (%) Pi công suất điện có ích (W) Ptp cơng suất điện tồn phần (W) Phương pháp giải - Đối với dụng cụ điện biến đổi toàn điện thành nhiệt như: ấm điện, bếp điện Điện mà dụng cụ tiêu thụ chuyển thành nhiệt tỏa Phần nhiệt dùng để đun nước, làm nóng vật khác … - Các bước giải: Bước 1: Tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn (trên dụng cụ điện): Q toa I2Rt U2 t R Bước 2: Tính nhiệt lượng vật thu vào: Q thu mc t 02 t10 Trong đó: + m khối lượng vật (kg) + c nhiệt dung riêng vật (J/kg.K) + t10 , t 02 nhiệt độ ban đầu lúc sau vật Bước 3: + Đối với trường hợp hiệu suất sử dụng dụng cụ điện 100%, tức bỏ qua hao phí nhiệt lượng tỏa mơi trường Ta áp dụng phương trình cân nhiệt: Q toa Q thu rút đại lượng cần tìm + Nếu tính đến hao phí hiệu suất sử dụng dụng cụ điện là: H Bài tập ví dụ Q Q thu 100% toa Bài Một ấm điện có điện trở 100 hoạt động bình thường có hiệu điện 220V Sử dụng ấm để đun sơi lít nước nhiệt độ 25C bao lâu? Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K Bỏ qua hao phí Hướng dẫn giải: Bước 1: Nhiệt lượng ấm tỏa ra: U2 2202 Q t t 484t J toa R 10 Bước 2: Nhiệt lượng nước thu vào: Q thu mc t 02 t10 2.4200.100 25 630000 J Bước 3: Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q toa Q thu 484t 630000 t 1301 s 22 phút Bài Một bếp điện sử dụng dây nung có điện trở R = 50 hoạt động bình thường cường độ dịng điện chạy qua bếp 2A a Tính nhiệt lượng bếp tỏa 10 phút? b Sử dụng bếp điện để đun 500 g nước nhiệt độ 20C Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K Coi nhiệt lượng bếp truyền hết cho nước Tính thời gian đun sơi nước? Hướng dẫn giải: a) Nhiệt lượng bếp tỏa 10 phút: Q I R.t 22.50.10.60 120000 J b Gọi thời gian đun sôi nước t Nhiệt lượng bếp tỏa thời gian t: Q toa I2 R.t 22.50.t 200t J Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20C đến 100C : Q thu m.c.t 0,5.4200.100 20 168000 J Theo phương trình cân nhiệt: Q toa Q thu 200t 168000 t 840 s Bài Một bếp điện sử dụng với hiệu điện 220 V dịng điện chạy qua bếp có cường độ A Dùng bếp đun sôi kg nước từ nhiệt độ ban đầu 20 C thời gian 20 phút Tính hiệu suất bếp điện Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng toàn phần bếp tỏa điện mà bếp tiêu thụ: Q1 U.I.t 220.3.20.60 792000 J Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20C lên 100C Q2 m.c.t 2.4200.80 672000 J Hiệu suất bếp: H Q2 672000 100% 100% 84,8% Q1 792000 Bài tập tự luyện Câu 1: Định luật Jun – Len-xơ cho biết điện biến đổi thành A B lượng ánh sáng C hóa D nhiệt (Đáp án: D) Câu 2: Nếu đồng thời giảm điện trở dây dẫn, cường độ dòng điện thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn nửa nhiệt lượng tỏa dây thay đổi nào? A Tăng lần B Giảm lần C Giảm lần D Giảm 16 lần (Đáp án: D) Câu 3: Điện biến đổi hoàn toàn thành nhiệt dụng cụ hay thiết bị điện chúng hoạt động: A Bóng đèn dây tóc B Quạt điện C Ấm điện D Ắc quy nạp điện (Đáp án: C) Câu 4: Trong mạch điện có điện trở thuần, với thời gian nhau, cường độ dịng điện giảm hai lần nhiệt lượng tỏa mạch A giảm hai lần B tăng hai lần C giảm bốn lần D tăng bốn lần (Đáp án: C) Câu 5: Phát biểu sau không đúng? Nhiệt lượng tỏa vật dẫn A tỉ lệ thuận với điện trở vật B tỉ lệ thuận với thời gian dòng điện chạy qua vật C tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện chạy qua vật D tỉ lệ nghịch với hiệu điện hai đầu vật dẫn (Đáp án: D) Câu 6: Thời gian đun sơi 1,5 lít nước ấm điện 10 phút Hiệu điện hai đầu dây nung ấm 220 V Tính điện trở dây nung này, biết kể nhiệt lượng hao phí để đun sơi lít nước cần nhiệt lượng 420000 J (Đáp án: 46 Ω) Câu 7: Một bình nóng lạnh có ghi 220 V – 1100 W sử dụng với hiệu điện 220 V a Tính cường độ dịng điện chạy qua bình b Tính thời gian để bình đun sơi 10 lít nước từ nhiệt độ 20C, biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K nhiệt lượng bị hao phí nhỏ? c Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bình 30 ngày, biết thời gian sử dụng trung bình ngày giá tiền điện 1000 đ/kWh? (Đáp án: a) 5A; b) 3054,5s; c) 33000 đồng) Câu 8: Một ấm điện sử dụng dây mayso có điện trở 50 hoạt động bình thường hiệu điện 100 V Sử dụng ấm đun sôi 200 g nước nhiệt độ 20C thời gian bao lâu? Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K hiệu suất ấm 80% (Đáp án: t = 420s) Câu 9: Một bếp điện đun hai lít nước nhiệt độ t 20C Muốn đun sơi lượng nước 20 phút bếp điện phải có cơng suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nước c = 4,18 kJ/(kg.K) hiệu suất bếp điện H = 70% (Đáp án: 796W) Câu 10: Dùng ấm điện có ghi 220V – 1000W điện áp 220V để đun sôi lít nước từ nhiệt độ 25C Biết hiệu suất ấm 90%, nhiệt dung riêng nước 4190 J/(kg.K), tính thời gian đun nước (Đáp án: 698,33s) Câu 11: Dùng ấm điện có ghi 220V – 1100W điện áp 220V để đun 2,5 lít nước từ nhiệt độ 20C sau 15 phút nước sơi Nhiệt dung riêng nước 4190 J/(kg.K) Tính hiệu suất ấm (Đáp án: 84,64%) Câu 12: Một bếp điện có ghi 220 V – 1000 W mắc vào hiệu điện 220 V a Tính điện mà bếp tiêu thụ giờ? b Bếp sử dụng để đun sôi kg nước nhiệt độ 20C Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K, hiệu suất bếp 80% Tính thời gian cần thiết để đun sôi lượng nước trên? (Đáp án: phút) ... 100% 100% 84,8% Q1 792 000 Bài tập tự luyện Câu 1: Định luật Jun – Len-xơ cho biết điện biến đổi thành A B lượng ánh sáng C hóa D nhiệt (Đáp án: D) Câu 2: Nếu đồng thời giảm điện trở dây dẫn,... (Đáp án: 698 ,33s) Câu 11: Dùng ấm điện có ghi 220V – 1100W điện áp 220V để đun 2,5 lít nước từ nhiệt độ 20C sau 15 phút nước sôi Nhiệt dung riêng nước 4 190 J/(kg.K) Tính hiệu suất ấm (Đáp án: ... suất bếp điện H = 70% (Đáp án: 796 W) Câu 10: Dùng ấm điện có ghi 220V – 1000W điện áp 220V để đun sơi lít nước từ nhiệt độ 25C Biết hiệu suất ấm 90 %, nhiệt dung riêng nước 4 190 J/(kg.K), tính thời