Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ cực hay
Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ cực hay
Với Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ cực hay Vật Lí lớp 9 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí 9.
Phương pháp giải:
Định luật: Nhiệt lượng tỏa ra trên một dây dẫn có dòng điện đi qua, tỉ lệ thuận với điện trở của dây, với bình phương của cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện qua dây.
Q = R.I2.t (J)
Chú ý: đơn vị calo: 1 calo = 4,1868 J.
Bài tập ví dụ minh họa
Bài 1: Dây xoắn của một bếp điện dài 7 m, tiết diện 0,1 mm2 và điện trở suất là 1,1.10-6 Ω.m.
a) Tính điện trở của dây xoắn
b) Tính nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian 25 phút khi mắc bếp điện vào hiệu điện thế 220V.
c) Trong thời gian 25 phút, bếp này có thể đun sôi bao nhiêu lít nước từ nhiệt độ 25oC. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt.
Đáp án: a) 77 Ω; b) 944743,8 J; c) 3 lít
Hướng dẫn giải:
a) Điện trở của dây xoắn của bếp là
b) Cường độ dòng điện chạy qua dây xoắn khi mắc vào hiệu điện thế 220V là
Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian 25 phút là:
Qtỏa = I2.R.t = 2,862.77.25.60 = 944743,8 J
c) Nhiệt lượng nước cần thu vào để nóng lên là: Qthu = m.c.Δt
Ta có: Qtỏa = Qthu.
Suy ra: 944743,8 = m.4200.(100 - 25) ⇒ m = 3 kg
Vì nước có khối lượng riêng 1kg/lít nên 3 kg nước ứng với 3 lít nước.
Bài 2: Dây điện trở của một bếp làm bằng nicrom có điện trở suất 1,1.10-6 Ω.m, chiều dài 3m, tiết diện 0,05 mm2.
a) Tính điện trở của dây.
b) Bếp sử dụng ở hiệu điện thế U = 220V. Hãy tính công suất của bếp điện, từ đó suy ra nhiệt lượng tỏa ra của bếp trong 30 phút.
Đáp án: a) 66 Ω; b) P = 732,6 W; Q = 1318680 J.
Hướng dẫn giải:
a) Điện trở của dây là:
b) Cường độ dòng điện chạy qua bếp là:
Công suất của bếp là: P = U.I = 220.3,33 = 732,6 W
Nhiệt lượng tỏa ra khi sử dụng bếp trong 30 phút là:
Q = A = P.t = 732,6.30.60 = 1318680 J.
Bài 3: Hai điện trở R1 = R2 = 100 Ω. Người ta mắc hai điện trở đó lần lượt bằng hai cách: song song và nối tiếp, rồi nối vào mạch điện có hiệu điện thế 100V
a) Tính dòng điện qua các điện trở trong mỗi trường hợp.
b) Xác định nhiệt lượng tỏa ra trên mỗi điện trở trong hai trường hợp trong thời gian 30 phút . Có nhận xét gì về kết quả tìm được.
Đáp án: a) 0,5A, 2A, b) 90 000J, 360 000J
Hướng dẫn giải:
a) Khi hai điện trở mắc nối tiếp: Rnt = R1 + R2 = 200 Ω.
Cường độ dòng điện qua bộ là:
Khi hai điện trở mắc song song:
Cường độ dòng điện qua bộ là:
b) Khi hai điện trở mắc nối tiếp, nhiệt lượng tỏa ra là:
Q = Int2.Rnt.t = 0,52.200.30.60 = 90000J
Khi hai điện trở mắc song song, nhiệt lượng tỏa ra là:
Q = Iss2.Rss.t = 22.50.30.60 = 360000J
Khi mắc song song thì nhiệt lượng tỏa ra lớn gấp 4 lần so với khi mắc nối tiếp.
Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Bài 1: Cho dòng điện có cường độ 4 A chạy qua một điện trở R thì sau thời gian 30 phút, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở là 108kJ. Xác định giá trị của R
A. 3,75 Ω B. 4,5 Ω
C. 21 Ω D. 2,75 Ω
Tóm tắt
Đáp án: A
Bài 2: Một điện trở 20 Ω được mắc vào nguồn có hiệu điện thế không đổi U. Sau 1h đóng mạch điện, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở đó là 432 kcal. Tìm U
A. 200V B. 250V
C. 220V D. 100V
Tóm tắt
Đáp án: D
Bài 3: Một mạch điện có hai điện trở R1 = 10 Ω, R2 = 15 Ω mắc nối tiếp với nhau. Cho dòng điện qua mạch sau một thời gian thì nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở R1 là 4000J. Tìm nhiệt lượng tỏa ra trên toàn mạch.
A. 10000 J B. 2100 J
C. 450 kJ D. 32 kJ
Tóm tắt
Đáp án: A
Bài 4: Dùng một ấm điện để đun sôi 3 lít nước ở nhiệt độ 25oC. Muốn đun sôi trong thời gian 20 phút thì công suất của ấm là bao nhiêu? Biết rằng hiệu suất là 70%? Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K
A. 1200W B. 2314W
C. 1500W D. 1125 W
Tóm tắt
Đáp án: D
Bài 5: Một ấm điện có ghi 220V - 700W được sử dụng với hiệu điện thế đúng 220V để đun sôi 1,5 lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 24oC. Bỏ qua sự nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa ra môi trường ngoài. Tính thời gian đun sôi nước
A. 468 s B. 684 s
C. 400 s D. 900 s
Tóm tắt
Đáp án: B
Bài 6: Người ta dùng bếp điện để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 20C. Để đun sôi lượng nước đó trong 20 phút thì phải dùng bếp điện có công suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/kg.K , hiệu suất của bếp là 80%
A. 68W B. 700W
C. 231W D. 126W
Tóm tắt
Đáp án: B
Bài 7: Một ấm điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 220 Ω và cường độ dòng điện qua bếp là 2A
a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong một phút.
b) Dùng bếp để đun sôi 3 lít nước ở nhiệt độ ban đầu là 25oC thì thời gian đun nước là 20 phút. Tính hiệu suất của ấm.
a) Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 phút là
Q = I2.R.t = 22.220.1.60 = 52800 J.
b) Nhiệt lượng dùng để đun sôi 3 lít nước là:
Qi = m.c.Δt = 3.4200.(100 - 25) = 945 000 J.
Nhiệt lượng bếp tỏa ra trong 20 phút là
Qtp = Q.20 = 1056 000J
Hiệu suất của bếp là:
Đáp án: a) 52800J; b) 89,5%
Bài 8: Một ấm điện có hai dây dẫn R1, R2 để đun nước. Nếu dùng dây R1 thì nước trong ấm sẽ sôi sau thời gian t1 = 10 phút. Còn nếu dùng dây R2 thì sẽ sôi sau thời gian t2 = 40 phút. Tìm thời gian để đun sôi nước nếu cả hai dây điện trở :
a) Mắc nối tiếp
b) Song song
Coi hiệu suất của ấm là 100%.
Nhiệt lượng ấm tỏa ra khi dùng điện trở R1 là:
Nhiệt lượng ấm tỏa ra khi dùng điện trở R2 là:
Vì t2 = 4t1 nên dễ thấy R2 = 4R1
a) Điện trở tương đương khi mắc nối tiếp hai điện trở là Rnt = R1 + R2 = 5R1
Nhiệt lượng tỏa ra khi dùng bộ nối tiếp để đun nước là: Qnt = Q1.
b) Điện trở tương đương khi mắc song song hai điện trở là:
Nhiệt lượng tỏa ra khi dùng bộ son song để đun nước là: Qss = Q1.
Đáp án: a) 50 phút; b) 8 phút
Bài 9: Một bếp điện hoạt động ở hiệu điện thế 220V.
a) Tính nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn của bếp trong thời gian 25 phút theo đơn vị Jun và đơn vị calo. Biết điện trở của nó là 50Ω.
b) Dùng nhiệt lượng đó đun sôi được bao nhiêu lít nước từ 20oC. Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200J/kg.K và 1000kg/m3.
(Bỏ qua các mất mát nhiệt).
a) Qtỏa = I2.R.t =
= 1452000 J = 346804 cal
b) Nhiệt lượng đó dùng để đun sôi m kg nước, ta có:
Qthu = m.c.Δt = Qtỏa
4,32 kg nước ứng với 4,32 lít nước vì D = 1000kg/m3
Đáp án: a) 1452 000 J; 346804 cal; b) 4,32 lít
Bài 10: Người ta đun sôi 5 lít nước từ 20oC trong một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 250g mất 40 phút. Tính hiệu suất của ấm, biết trên ấm có ghi 220V - 1000W, hiệu điện thế của nguồn là 220V.
Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K.
Qtỏa = A = P.t = 1000.40.60 = 2400000 J
Nhiệt lượng ấm và nước thu vào là:
Qthu = mnc.cnc.Δt + mAl.cAl.Δt = 5.4200.(100-20) + 0,25.880.(100-20) =
Qthu = 1680000 + 17600 = 1697600 J
Hiệu suất của ấm là:
Đáp án: H = 70,73%