Dạng bài tập Xác định nhiệt độ của dây dẫn khi có dòng điện chạy qua môn Vật lý 9

Biết rằng: nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh của các dây tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của chúng và hiệu nhiệt độ của các dây dẫn với nhiệt độ t0 của môi trường xung quanh ([r]

1. Dùng âm điện đun nước Nếu nối ấm điện với hiệu điện U1 = 110V sau t1 = 18 phút nước sơi, với hiệu điện U2 = 132V nước sôi sau t2 = 12 phút Hỏi sau nước sôi âm điện mắc với hiệu điện U3 = 150V? Biết nhiệt lượng hao phí tỷ lệ với thời gian đun nước coi điện trở ấm điện không đổi

2 Một dây dẫn có dịng điện I1 = 1A qua nóng lên đến t1 = 600C, có dịng điện I2 = 2A qua nóng lên đến t2 = 1500C Tìm nhiệt độ dây dẫn có dịng điện I3 = 4A nhiệt độ dây dẫn bao nhiêu Coi nhiệt lượng toả môi trường xung quanh tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ dây môi trường, nhiệt độ mơi trường khơng đổi

3 Hai dây dẫn có chất, chiều dài đường kính tương ứng d1, d2 (d1 = 3d2) mắc nối tiếp vào nguồn điện có hiệu điện U khơng đổi Biết rằng: nhiệt lượng toả môi trường xung quanh dây tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt chúng hiệu nhiệt độ dây dẫn với nhiệt độ t0 môi trường xung quanh (t0 = 200C) Nhiệt độ dây dẫn thứ t1 = 50 0C

a) Xác định nhiệt độ dây dẫn thứ hai

b) Nếu hai dây dẫn mắc song song với vào nguồn điện có hiệu điện U' khơng đổi khác cho nhiệt độ toả dây dẫn thứ 600C nhiệt độ dây dẫn thứ hai bao nhiêu?

4. Một dây cầu chì có đường kính tiết diện d1 = 1mm chịu cường độ dòng điện I1  4mm Hỏi dây cầu chì đường kính d2 = 2mm chịu dòng điện bao nhiêu? Coi nhiệt lượng dây toả mơi trường tỉ lệ thuận với diện tích xung quanh dây

5 Người ta dùng hai dây dẫn điện khác để đun sôi lượng nước dùng điện trở R1, sau thời gian t1 phút sôi, dùng điện trở R2, sau thời gian t2 phút sôi Hãy xác định thời gian cần thiết để đun sôi nước khi:

a) Hai điện trở mắc nối tiếp b) Hai điện trở song song với

HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT VÀ ĐÁP ÁN 1 Gọi hệ số tỷ lệ nhiệt lượng toả môi trường k Nhiệt độ môi trường t0 Trong thời gian t ta có:

Theo ta có:

                  ) ( t t k Rt I ) ( t t k Rt I ) ( t t k Rt I 3 2 2

Từ (1) (2) ta có:

 

 

 

2

1 0

1 2 2 t t I

t 30 ( C) t t I t t Rt k I             

Thay vào phương trình (3) ta được:

 

 

2

3 0

3 3 2 1 t t

I t 30

t 510 ( C)

t t 60 30

I

 

    

 

ĐS: 5100C

2 a) Khi hai dây dẫn mắc nối tiếp:

+ Đối với dây thứ nhất, nhiệt lượng toả thời gian t là: t I d t I S t R I

Q 2

1 1        

Nhiệt lượng mát là:

1 0 xq1 1 0

1 k t t S kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo toàn lượng ta có: 1 0

2 1

1 I t kd t t

d ' Q

Q   

  

  

Hay 3

1 2 d k t I t t   

 (1)

+ Đối với dây thứ hai, nhiệt lượng toả thời gian t là: t I d t I S t R I

Q 2

2 2 2        

Nhiệt lượng mát là:

 0 xq2  0

2 k t t S kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo tồn lượng ta có:

  t t kd t I ' Q

Hay 3 2

2

2

d k

t I t t

  

 (2)

Từ (1) (2) ta được:

3

0

2

2

1

t t d

9 t 830 ( C)

t t d

 



    

  

b) Hai dây mắc song song, tương tự ta có:

+ Đối với dây thứ nhất, nhiệt lượng toả thời gian t là: t

' U

d t ' U S t R

' U

Q

2

1

2



 

  

 

Nhiệt lượng mát là:

1 0 xq1 1 0

1 k t t S kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo toàn lượng ta có:

1 0

2 1

1 U' t kd t t

4 d ' Q

Q   

  

 



Hay 2

2 1

k

t ' U d t t



 

 (3)

+ Đối với dây thứ hai, nhiệt lượng toả thời gian t là: + Đối với dây thứ nhất, nhiệt lượng toả thời gian t là:

t ' U

d t ' U S t R

' U

Q

2 2

2

2



 

  

 

Nhiệt lượng mát là:

 0 xq2  0

2 k t t S kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo toàn lượng ta có:

1 0

2 1

1 U' t kd t t

4 d ' Q

Q   

  

 



Hay 2

2

k

t ' U d t t



 

 (4)

Từ (3) (4) ta được: 2

2

1

t t d

t 30 ( C)

t t d

 

    

 

  

ĐS: a) 8300C; b) 300C

       2 1 1 I d t I S t R I

Q  

Nhiệt lượng mát là:

 0 xq1  0

1 k t t S kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo tồn lượng ta có:  0 2 1

1 I kd t t

d ' Q

Q   

  

  

Hay 3

1 2 d k I t t      (1)

+ Tương tự, dây thứ hai, nhiệt lượng toả thời gian t là:

       2 2 2 2 2 I d t I S t R I

Q  

Nhiệt lượng mát là:

 0 xq2  0

2 k t t S kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo tồn lượng ta có:

 0 2 2 2

2 I kd t t

d ' Q

Q   

  

  

Hay 3

2 2 d k I t t    

 (2)

Gọi t1 nhiệt độ nóng chảy sợi dây, từ (1) (2) ta có:

3 2 0 2 2 2 d k I t t d k I d k I t t                3 2

2 I 2.4

d d

I  

    

 I216 (A)

ĐS: 16 A

4 Gọi hiệu điện hai đầu nguồn điện U, Q nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước

Khi dùng điện trở R1:

2 1 t Q U R t R U

Q   (1)

Khi dùng điện trở R2:

2 2 2 t Q U R t R U

Q   (2)

a) Khi R1 nối tiếp R2: 2 t R R U Q 

2 3 2

2

t t t t t Q U t Q U

U

Q   

 

b) Khi R1//R2 ta được: 4

2 12

2

t R

1 R

1 U t R

U

Q 

  

 

 

 (4)

Thay (1), (2) vào (4) ta được:

2

2 4 2 2

t t

t t t t t U

Q t U

Q U Q

      

 





ĐS: a) t3 = t1 + t2; b)

1 t t t

t t 



5 Ta có:

2

dm1

1

dm1

U

R R ( )

9

    

P ,

dm1 dm1 dm4

1

U

I I 1,5 (A)

R

   

Tương tự đèn Đ2 Đ3 có:

2

dm2

2

dm2

U

R R ( )

4

    

P ,

dm2 dm2 dm4

2

U

I I (A)

R

   

* Khi khoá K đóng, điện trở ampe kế khơng đáng kể nên VN = VM, ta nhập hai điểm lại với ta mạch điện hình vẽ 198

Do

13 24

1

R R 36

R ( ) R

R R 13

   



Nên cường hiệu điện thế: 13 24

U

U U (V)

2

  

Như hiệu điện mổi đèn hiệu điện định mức nên tất đèn dều sáng bình thường Như cường độ dòng điện: I1 = 1,5 A > I2 = 2/3 A dịng điện qua ampe kế chạy từ M đến N Số ampe kế là:

A 5 , I I

IA  1   

* Khi khố K mở ta có mạch điện hình vẽ 199

Do R12R1R2 4913R34 Cường độ dòng điện:

Đ1 M Đ2

A B

Đ3 N Đ4

Đ1 Đ2 A B

Đ3 Đ4 M N

Hình 198

4 34 12

12

1 A I I I

13 12 R

U I I

I       

So sánh với giá trị cường độ dòng điện định mức ta thấy:

dm dm I ,I I

Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội

dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,

giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng

các khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường

PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác

TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho

học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam

Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh

Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai

Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online Chuyên Gia