Bài 14 Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng Bài 14 1 trang 40 SBT 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 Điện năng khôn[.]
Bài 14 Bài tập công suất điện điện sử dụng Bài 14.1 trang 40 SBT Vật Lí 9: Điện biến đổi thành A Cơ B Nhiệt C Hóa D Năng lượng nguyên tử Lời giải: Điện biến đổi thành lượng nguyên tử Chọn đáp án D Bài 14.2 trang 40 SBT Vật Lí 9: Cơng suất điện cho biết: A khả thực cơng dịng điện B lượng dòng điện C lượng điện sử dụng đơn vị thời gian D mức độ mạnh, yếu dịng điện Lời giải: Cơng suất điện cho biết lượng điện sử dụng đơn vị thời gian Chọn đáp án C Bài 14.3 trang 40 SBT Vật Lí 9: Trên bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W a) Tính điện sử dụng 30 ngày thắp sáng bình thường bóng đèn ngày b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn loại vào hiệu điện 220V Tính cơng suất đoạn mạch nối tiếp tính cơng suất bóng đèn c) Mắc nối tiếp bóng đèn với bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V – 75W vào hiệu điện 220V Hỏi bóng đèn bị hỏng khơng? Nếu khơng, tính cơng suất đoạn mạch cơng suất đèn Cho điện trở bóng đèn trường hợp b c có giá trị chúng sáng bình thường Tóm tắt: Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW; a) t0 4h; t = 4.30 = 120h; A1 = ? b) Nối tiếp hai đèn loại; U = 220V; Pmạch = Pm = ?; Pđèn = P1 = P2 = ? c) Nối tiếp đèn với đèn có: Uđm3 = 220V; Pđm3 = 75W = 0,075kW Đèn hỏng hay không? Pmạch2 = ?; P1 = ?; P2 = ? Lời giải: Điện sử dụng 30 ngày là: A1 = PĐ1.t = 0,1 120 = 12kW.h = 12 1000 3600 = 4,32.107J b Điện trở đèn đèn loại là: U đm1 2202 R1 = R = = = 484 Pđm1 100 Điện trở tương đương đèn ghép nối tiếp là: R12 = R1 + R2 = 484 + 484 = 968Ω Công suất đoạn mạch nối tiếp là: U 220 Pm = = = 50W R 12 968 Do hai đèn giống mắc nối tiếp nên công suất bóng đèn là: P1 = P2 = Pm : = 50 : = 25 W c Điện trở đèn thứ ba là: R3 = U đm3 2202 = = 645,3 Pđm 75 Điện trở tương đương mạch ghép nối tiếp đèn đèn là: R13 = R1 + R3 = 484 + 645,3 = 1129,3Ω Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là: I1 = I3 = I = U 220 = = 0,195A R13 1129,3 Hiệu điện đặt lên đèn là: U1 = I1.R1 = 0,195 484 = 94,38V U2 = I2.R2 = 0,195 645,3 = 125,83V Như ta thấy hiệu điện nhỏ hiệu điện định mức đèn 220V nên đèn không bị hỏng Công suất đoạn mạch là: Pm = U.I = 220.0,195 = 42,9W Công suất đèn thứ là: P1 = I12 R1 = 0,1952.484 = 18,4W Công suất đèn thứ hai là: P2 = I22 R = 0,1952.645,3 = 24,5W Bài 14.4 trang 40 SBT Vật Lí 9: Trên bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W bóng đèn khác có ghi 220V – 40W a) So sánh điện trở hai bóng đèn chúng sáng bình thường b) Mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện 220V đèn sáng hơn? Vì sao? Tính điện mà mạch điện sử dụng Cho điện trở bóng đèn có giá trị chúng sáng bình thường c) Mắc song song hai bóng đèn vào hiệu điện 220V đèn sáng hơn? Vì sao? Tính điện mà đèn sử dụng Tóm tắt: Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW; Uđm2 = 220V; Pđm2 = 40W = 0,04kW; a) R1 = ?; R2 = ? b) Nối tiếp hai đèn; U = 220V; t = 1h = 3600s; đèn sáng hơn? A = ? c) Mắc song song hai đèn: U = 220V; t = 1h; đèn sáng hơn? A = ? Lời giải: a) Điện trở đèn thứ là: R1 = Uđm12 : Pđm1 = 2202 : 100 = 484Ω Điện trở đèn thứ hai là: R2 = Uđm22 : Pđm2 = 2202 : 40 = 1210Ω Lập tỉ lệ: R2 : R1 = 1210 : 484 = 2,5 ⇒ R2 = 2,5R1 Vậy đèn có điện trở nhỏ đèn 2,5 lần Cường độ dòng điện định mức đèn là: Iđm1 = Pđm : U1đm = 100 : 220 ≈ 0,45A + Cường độ dòng điện định mức đèn là: Iđm2 = Pđm2 : Uđm2 = 40 : 220 ≈ 0,18A Khi ghép nối tiếp cường độ dòng điện đoạn mạch là: I= U U 220 = = = 0,13A R12 R + R 484 + 1210 Vì đèn đèn mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A Qua kết tính tốn ta so sánh biết hai đèn dịng điện qua chưa đến giá trị định mức hai đèn sáng mờ Nhưng đèn sáng đèn (vì I gần với Iđm2 Iđm1) Điện tiêu thụ đoạn mạch là: A = U.I.t = 220 0,13 3600 = 102960 J = 0,0286kW.h Điện mạch điện tiêu thụ là: A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h Ta có: R12 = R1.R = 345,7 R1 + R Cường độ dòng điện đoạn mạch là: I = U : R12 = 220 : 345,7 = 0,63A Vì đèn song song với đèn nên I = I1 + I2 = 0,63A Ta thấy Iđm1 + Iđm2 = 0,45 + 0,18 = 0,63A Nên lúc hai đèn sáng bình thường đèn sáng đèn đèn có cơng suất định mức lớn đèn Bài 14.5 trang 40 SBT Vật Lí 9: Trên bàn có ghi 110V – 550W bóng đèn dây tóc có ghi 110V – 40W a) Tính điện trở bàn bóng đèn chúng hoạt động bình thường b) Có thể mắc nối tiếp bàn bóng đèn vào hiệu điện 220V khơng? Vì sao? Cho điện trở bàn bóng đèn có giá trị tính câu a) c) Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ vào hiệu điện lớn để chúng khơng bị hỏng? Tính cơng suất dụng cụ Tóm tắt: Uđm1 = 110V; Pđm1 = 550W; Uđm2 = 110V; Pđm2 = 40W ; a) R1 = ?; R2 = ? b) Nối tiếp bàn đèn; U = 220V có không? c) Nối tiếp bàn đèn: Umax = ?; Pbàn = P1 = ?; Pđèn = P2 = ? Lời giải: a) Điện trở bàn là: U đm1 1102 R1 = = = 22 Pđm1 550 Điện trở bóng đèn là: U đm 1102 R2 = = = 302,5 Pđm 40 b) Khi mắc nối tiếp bàn đèn vào hiệu điện 220V, điện trở tương đương mạch là: R12 = R1 + R2 = 22 + 302,5 = 324,5Ω ⇒ Dòng điện chạy qua chúng có cường độ là: I1 = I2 = I = U 220 = = 0,678A R12 324,5 Khi hiệu điện đặt vào bàn là: U1 = I R1 = 0,678 22 = 14,9V Hiệu điện đặt vào đèn là: U2 = I R2 = 0,678 302,5 ≈ 205,1V Ta thấy U2 > Uđm2 nên đèn hỏng mắc nối tiếp hai dụng cụ điện vào hiệu điện 220V c) Cường độ định mức bàn đèn tương ứng là: Iđm1 = Pđm1 : Uđm1 = 550 : 110 = 5A; Iđm2 = Pđm2 : Uđm2 = 40 : 110 = 0,364A Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện dịng điện chạy qua chúng có cường độ lớn Imax = Iđm2 = 0,364A, lớn bóng đèn hỏng Vậy mắc nối tiếp hai dụng cụ vào hiệu điện lớn là: Umax = Imax (R1 + R2) = 118V Cơng suất bàn đó: P1 = R1.I2 = 22.0,3642 = 2,91 W Công suất đèn đó: P2 = R2.I2 = 302,5.0,3642 = 40 W Bài 14.6 trang 41 SBT Vật Lí 9: Một quạt điện dùng xe tơ có ghi 12V – 15W a) Cần phải mắc quạt vào hiệu điện chạy bình thường? Tính cường độ dịng điện chạy qua quạt b) Tính điện mà quạt sử dụng chạy bình thường c) Khi quạt chạy, điện biến đổi thành dạng lượng nào? Cho hiệu suất quạt 85%, tính điện trở quạt Tóm tắt: Uđm = 12V; Pđm = 15W; a) Quạt hoạt động bình thường U = ?; I = ? b) t = 1h = 3600s; A = ? c) Hiệu suất H = 85%; R = ? Lời giải: a) Phải mắc quạt vào hiệu điện định mức U = 12V Điện trở quạt là: R = U2 : P = 122/15 = 9,6Ω Cường độ dòng điện chạy qua quạt là: I = U : R = 12 : 9,6 = 1,25A b) Điện quạt tiêu thụ là: A = Pđm.t = 15.3600 = 54000J = 0,015kW.h c) Điện biến đổi thành nhiệt Phần điện biến đổi thành giây là: Pcơ = Ptoàn phần H = 15 85% = 12,75 J/s Mặt khác ta có: Poàn phần = Pcơ + Pnhiệt ⇒ Phần điện biến đổi thành nhiệt giây Pnhiệt = Ptoàn phần - Pcơ = 15 – 12,75 = 2,25 J/s Điện trở quạt: Pnhiệt = I2 R ⇒ R = Pnhiệt : I2 = 1,44Ω Bài 14.7 trang 41 SBT Vật Lí 9: Một bàn sử dụng với hiệu điện 220V tiêu thụ lượng điện 990kJ 15 phút a) Tính cường độ dịng điện chạy qua dây nung bàn b) Tính điện trở dây nung Tóm tắt: U = 220V; A = 990kJ = 990000J; t = 15 phút = 900s a) I = ? b) R = ? Lời giải: a) Cường độ dòng điện qua dây nung: A = U.I.t I = A 990000 = = 5A U.t 220.900 b) Điện trở dây nung: R = U : I = 220 : = 44Ω Bài 14.8 trang 41 SBT Vật Lí 9: Một biếp điện sử dụng với hiệu điện 220V dịng điện chạy qua dây nung bến có cường độ I = 6,8A a) Tính cơng suất bếp điện b) Mỗi ngày bếp sử dụng 45 phút Tính phần điện có ích Ai mà bếp cung cấp 30 ngày, biết hiệu suất bếp H = 80% Tóm tắt: U = 220V; I = 6,8A a) P = ? b) t0 = 45 phút = 0,75h; t = 0,75.30 = 22,5h; H = 80%; Aích = Ai = ? Lời giải: a) Công suất tiêu thụ bếp: P = U.I = 220 × 6,8 = 1496W b) Điện tiêu thụ bếp 30 ngày A = P t = 1496W.22,5h = 33660W.h Hiệu suất bếp: H = Ai 100% A Phần điện có ích Ai mà bếp cung cấp 30 ngày là: Ai = H.A 80%.33660 = = 26928W.h = 26,928kW.h 100% 100% Bài 14.9 trang 41 SBT Vật Lí 9: Hai điện trở R1= 12Ω R2 = 36Ω mắc song song vào hiệu điện U có cơng suất P1s P2s Khi mắc nối tiếp nối tiếp hai điện trở vào hiệu điện U cơng suất điện điện trở tương ứng P1n P2n a) Hãy so sánh P1s với P2S P1n với P2n b) Hãy so sánh P1s với P1n P2S với P2n c) Hãy so sánh công suất tổng cộng Ps mắc song song với công suất tổng cộng Pn mắc nối tiếp hai điện trở nêu Tóm tắt: R1 = 12Ω R2 = 36Ω a) P1s = ?P2s; P1n = ?P2n; b) P1s = ?P1n P2s = ?P2n; c) Ps = ?Pn Lời giải: Điện trở tương đương R1 mắc nối tiếp với R2: Rnt12 = R1 + R2 = 12 + 36 = 48Ω Điện trở tương đương R1 mắc song song với R2: R ss12 = R1.R 12.36 = = 9 R1 + R 12 + 36 a) Công suất tiêu thụ R1, R2 R1 mắc song song với R2 là: P1s = U12 U = R1 R1 P2s = U 22 U = R2 R2 (U1 = U2 = U R1//R2) Lập tỉ lệ: P1s U R R 36 = = = =3 P2s U R R 12 ⇒ P1S = 3P2S Công suất tiêu thụ thụ R1, R2 R1 mắc nối tiếp với R2 là: P1n = I12 R1 = I R1 P2n = I 22 R = I R (I1 = I2 R1 nt R2 ) Lập tỉ lệ: P1n I R R 1 = = = P2n I R R ⇒ P2n = 3P1n b) Khi R1 nối tiếp với R2 thì: + U = U1 + U2 (1) + U1 R1 12 = = = U = 3U1 (2) U R 36 Thay (2) vào (1), ta được: U1 = U 3U ; U2 = 4 Công suất tiêu thụ R1, R2 là: U12 U2 P1n = = R 16R U 22 9U P2n = = R 16R Lập tỉ lệ: P1n U R 1 = = P1s = 16P1n P1s U 16R 16 Lập tỉ lệ: P2n 9U R 16 = = P2s = P2n P2s U 16R 16 c) Áp dụng công thức: PS = U2 U2 U2 U2 Pn = = = R ss12 R n12 48 Pn U 9 16 Lập tỉ lệ: = 2= PS = Pn PS 48 U 48 Bài 14.10 trang 41 SBT Vật Lí 9: Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W 6V – 3W a) Tính điện trở dây tóc bóng đèn chúng sáng bình thường b) Cho biết mắc nối tiếp hai bóng đèn vào hiệu điện U = 12V chúng khơng sáng bình thường c) Lập luận để chứng tỏ mắc hai bóng đèn với biến trở vào hiệu điện nêu để chúng sáng bình thường Vẽ sơ đồ mạch điện d) Tính điện trở biến trở điện mà tiêu thụ 30 phút Tóm tắt: Đèn 1: Uđm1 = 6V, Pđm1 = 2W; Đèn 2: Uđm2 = 6V, Pđm2 = 3W a) R1 = ?; R2 = ? b) U = 12V; đèn khơng sáng bình thường? c) Để đèn sáng bình thường, sơ đồ? Giải thích? d) Rbt = ?; t = 30 phút = 1800s; Abt = ? Lời giải: a) Điện trở dây tóc bóng đèn Đ1 Đ2 U đm1 62 R1 = = = 12 Pđm1 U đm 62 R2 = = = 18 Pđm 2 b) Cường độ dòng điện định mức đèn: Iđm1 = Pđm1 : Uđm1 = : = 0,5A ; Iđm = Pđm 2 = = A U đm Nếu mắc Đ1 nối tiếp với Đ2 điện trở tương đương mạch: R12 = R1 + R2 = 12 + 18 = 30Ω Khi cường độ dịng điện qua đèn là: I1 = I2 = I = U : R12 = 12 : 30 = 0,4A Ta thấy I1 < Iđm1 I2 > Iđm2 nên đèn sáng yếu bình thường, đèn sáng định mức hỏng c) Để hai đèn sáng bình thường ta phải mắc thêm biến trở vào mạch Vì U1 = U2 = 6V < U = 12V Iđm1 ≠ Iđm2 nên mắc hai cách sau: Cách 1: Hai đèn Đ1 Đ2 phải song song với nối tiếp với biến trở Rb hình vẽ, cho: I b = Iđm1 + Iđm = 0,5 + = A Ub = U - U12 = 12 – = 6V Cách 2: Đèn Đ2 biến trở phải song song với nối tiếp với đèn Đ1 hình vẽ, cho: 1 I b = Iđm1 − Iđm = 0,5 − = A Ub = U2 = 6V d) Điện trở biến trở điện mà biến trở tiêu thụ 30 phút là: Cách mắc 1: R bt = Ub = = 7,2 ; Ib A b = U b I b t = .1800 = 9000J Cách mắc 2: R bt = Ub = = 36 Ib A b = U b I b t = .1800 = 1800J ... Công su? ??t đoạn mạch là: Pm = U.I = 220.0, 195 = 42,9W Công su? ??t đèn thứ là: P1 = I12 R1 = 0, 195 2.484 = 18,4W Công su? ??t đèn thứ hai là: P2 = I22 R = 0, 195 2.645,3 = 24,5W Bài 14. 4 trang 40 SBT Vật... t = 1 496 W.22,5h = 33660W.h Hiệu su? ??t bếp: H = Ai 100% A Phần điện có ích Ai mà bếp cung cấp 30 ngày là: Ai = H.A 80%.33660 = = 2 692 8W.h = 26 ,92 8kW.h 100% 100% Bài 14 .9 trang 41 SBT Vật Lí 9: Hai... nung Tóm tắt: U = 220V; A = 99 0kJ = 99 0000J; t = 15 phút = 90 0s a) I = ? b) R = ? Lời giải: a) Cường độ dòng điện qua dây nung: A = U.I.t I = A 99 0000 = = 5A U.t 220 .90 0 b) Điện trở dây nung: