Bài 17. Bài tập vận dụng định luật Jun - Len-xơ

BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT
JUN- LEN- XƠ
TỰ CHỌN VẬT LÝ 9
ĐỊNH LUẬT JUN – LEN - XƠ
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN-XƠ
Định luật Jun – Len –Xơ tính phần nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn khi có dòng điện chạy qua dây dẫn đó.
Công thức tính nhiệt lượng là:
Q = I2.R.t
Đơn vị nhiệt lượng là: J,KJ
Ngoài ra còn nhiều công thức có liên quan, bằng cách chúng ta phân tích công thức chính ra.
BÀI TẬP
Bài 1.
Cho 2 điện trở R1 và R2. Hãy chứng minh rằng:
Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R1 và R2 mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở tỷ lệ thuận với các điện trở đó Q1/Q2 = R1/R2
b. Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R1 và R2 mắc song song thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở tỷ lệ nghịch với các điện trở đó Q1/Q2 = R2/R1

Giải
a.Ta có nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở R1 và R2 lần lượt là:
Q1 = I12.R1.t Q1 = I12.R1.t
Vì là mạch nối tiếp nên cường độ dòng điện qua 2 R
bằng nhau và cùng thời gian do đó:
Lập tỷ số Q1/Q2 ta có:





b.Vì đậy là mạch song song nên các U đều bằng nhau, ta tìm nhiệt lượng tỏa ra của 2 điện trở bằng công thức:
Q1= U2/R1.t Q2= U2/R2.t
Lập tỷ số ta có:
Q1 / Q2= U2/R1.t / U2/R2.t vì cùng U và cùng một thời gian nên ta có:
Q1 / Q2= R2 /R1
2. Một đoạn mạch gồm 2 điện trở mắc nối tiếp, một dây bằng nikêlin dài 1m có tiết diện 1mm2 và dây kia bằng sắt dái 2m có tiết diện 0,5mm2. Khi cho dòng điện chạy qua mạch này trong cùng một thời gian thì dây nào tỏa ra nhiều nhiệt hơn? Vì sao? Cho biết điện trở suất của dây nikelin là 0,4.10-6 Ωm, dây sắt là 12.10-8 Ωm.
Cho biết
L1 = 1m
L2 = 2m
S1 = 1mm2
=10-6m2
S2 = 0,5mm2
= 0,5.10-6m2 P1= 0,4. 10-6Ω m
P2= 12. 10-8Ω m
So sánh
Q1 và Q2
Giải
Điện trở của dây thứ nhất:
Điện trở của dây thứ hai là:
R 1 = 0, 4 Ω VÀ R2 = 0,48 Ω
Nhưng trong mạch nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn tỷ lệ thuận với điện trở dây đó.
So sánh 2 điện trở với nhau ta sẽ có
R2 > R1.
Vậy Q2>Q1
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây sắt lớn hơn nhiệt lượng tỏa ra ở dây nikelin.
3.Một dây dẫn có điện trở là 176Ω được mắc vào mạng điện có hiệu điện thế 220V. Tính nhiệt lượng tỏa ra trong 30 phút theo đơn vị jun và đơn vị calo.
Cho biết
R = 176Ω
U = 220v
t = 30ph
= 30.60s
Q = ? J (calo)
Giải
Nhiệt lượng tỏa ra trong dây dẫn là:
Q = U2.t/ R = 2202.1800/175 = 495000J
Q = 0,24. 495000 = 118800 calo
4.Một bếp điện được sử dụng vơi U = 220V thì dòng điện chạy qua nó là 3A. Dùng bếp này đun sôi được 2 lít nước từ 200C trong thời gian 20 phút. Tính hiệu suất của bếp điện. Cho biết nhiệt dung riêng cua nước là 4200J/kgK
Cho biết
U= 220v
I = 3A
m = 2 kg
t1 = 200C
t2 = 1000C
t= 20.60S
C = 4200J/kgK
H = ? %
Giải
Nhiệt lượng nước thu vào là:
Q = m.c ( t2 – t1) = 2.4200.80 = 672000J
Nhiệt lượng do dòng điện tỏa ra là:
Qtp = U.I .t = 220. 3. 1200 = 792000J
Hiệu suất của bếp là:
H = Q.100%/ Qtp
= 672000.100%/ 792000 = 84,8%
5.Thời gian đun sôi 1,5 l nước của một ấm điện là 10p. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây nung ấm là 220V. Tính điện trở của dây nung này, biết rằng nếu kể cả nhiệt lượng hao phí để đun sôi 1l nước thì cần nhiệt lượng là 420000J.
Cho biết
m = 1,5 kg
t = 10.60s
U = 220 V
Qtp1 = 420000J
R = ?Ω
Giải
Nhiệt lượng tỏa ra của dòng điện để đun sôi 1,5kg nước là:
QTP = 420000 + 210000 = 630000J

Điện trở của dây nung là:
QTP = U2.t/R => R = U2.t/ QTP
R = 2202. 600/ 630000 = 46,1Ω
6.Khi mắc một bàn là 110V thì dòng điện chạy qua nó là 5A. Bàn là này được sử dụng như vậy trung bình 15ph mỗi ngày.
a. Tính công suất tiêu thụ điện của bàn là này theo đơn vị W.
b. Tính điện năng mà bàn là sử dụng trong 30 ngày theo đơn vị Kw.h
c. Tính nhiệt lượng mà bàn là tỏa ra trong 30 ngày theo KJ. Cho rằng điện năng mà bàn là này tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng.
Cho biết
U = 110v
I = 5A
t= 15.60S
a.P = ? W
b.
t = 30.60.15s
A = ? Kwh
c. Q = ? KJ
Giải
a. Công suất tiêu thụ của bàn là:
P = U. I = 110.5 = 550W
b. Điện năng mà bàn là tiêu thụ trong 30 ngày:
A = P. t = 0,55. 30.1 / 4 =4,125 Kwh
= 14850000J
c.Nhiệt lượng tỏa ra trong 30 ngày là :
Q = A = 14850000J = 14850KJ
7.Một bình nóng lạnh có ghi 220V – 1100W được sử dụng vơi hiệu điện thế 220V.
Tính cường độ dòng điện chạy qua bình khi đó.
Tính thời gian để đun sôi 10l nước ở 200C, cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/ kgK và nhiệt lượng bị hao phí rất nhỏ.
Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bình như trên trong thời gian 30 ngày, biết rằng thời gian trung bình mỗi ngày là 1h và giá tiền điện phải trả là 1000đ / Kwh.
Cho biết
U= 220v
P = 1100W
I = ? A
M = 10KG
t1 = 200C
t2 = 1000C
C = 4200J/kgK
t= ? PH
c. t= 30h
T = 1000đ/kwh
T” = ? đ
Giải
Cường độ dòng điện chạy qua bàn là:
P= U. I => I = P/ U= 1100/220 = 5A
b. Nhiệt lượng thu vào của nước là:
Q = m.c.(t2 – t1) = 10. 4200.80 = 3360000J
Vì bỏ qua hao phí nên:
Q th = Q t = 3360000J
Thời gian đun sôi nước là:
Qt = U.I.t => t = Qt/U.I =3360000/220.5
=3054,5s =3055s=50p55s

c. Điện năng tiêu thụ trong 30 ngày là :
A = P.t = 1100.30 = 33000 = 33KWh
Tiền phải trả là:
T” = 1000 .33 = 33000 đ
CHÚC CÁC BẠN HỌC TỐT
TẠM BIỆT