Học trực tuyến miễn phí – ICAN

BÀI 17. BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

Định luật Jun-len-xơ

• Nội dung: Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
• Hệ thức của định luật: Q = I2R.t

Trong đó : I là cường độ dòng điện ( đo bằng A )R là điện trở của dây dẫn ( đo bằng W )

t là thời gian dòng điện chạy qua (đo bằng s)

Q. là nhiệt lượng tỏa ra ( đo bằng J )

• Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun – Len-xơ là :

Q = 0,24.I2R.t

Đổi đơn vị chức năng : 1 J = 0,24 cal ; 1 cal = 4,18 J

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

• Áp dụng định luật Jun – Len – xơ : Q = I2. R.t
• Áp dụng phương trình cân đối nhiệt : Qtỏa = Qthu

Trong đó : Qtỏa là nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫnQthu là nhiệt lượng thu vào

• Lưu ý: Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một lượng chất là Q = m.c.∆t

Trong đó: Q là nhiệt lượng mà vật thu vào hoặc toả ra. Có đơn vị là Jun (J).

m là khối lượng của vật, được đo bằng kg.

c là nhiệt dung riêng của chất, được đo bằng J/kg.K

• Hiệu suất của quy trình tỏa nhiệt : \ ( H = \ frac { { { P } _ { ci } } } { { { P } _ { tp } } } = \ frac { { { Q } _ { ci } } } { { { Q } _ { tp } } } \ )

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Bài 1 (trang 47 SGK Vật Lí 9):

Một nhà bếp điện hoạt động giải trí thông thường có điện trở R = 80 Ω và cường độ dòng điện qua nhà bếp khi đó là I = 2,5 A

a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 s

b) Dùng bếp điện trên để đun sôi 1,5 ℓ nước có nhiệt độ ban đầu là 25o C thì thời gian đun nước là 20 phút. Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để lun sôi nước là có ích, tính hiệu suất của bếp. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/kg.K.

c) Mỗi ngày sử dụng bếp điện này 3 giờ. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp điện đó trong 30 ngày, nếu giá 1 kW.h là 700 đồng

Tóm tắt:

R = 80 Ω ; I = 2,5 A

a) t = 1 s: Q = ?

b) V = 1,5 ℓ ⇒ m = 1,5 kg;

t0 ° = 25 °C, nước sôi : t ° = 100 °C, c = 4200 J / kg. K, t = 20 phút = 1200 s ;Hiệu suất H = ?

c) t = 3.30 = 90 h; giá điện: 700 đ/kW.h; Tiền điện phải trả = ? đồng

Lời giải:

a) Nhiệt lượng do bếp tỏa ra trong 1 giây là: Q = I2.R.t1 = 2,52.80.1 = 500 J

b) Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là:

Qích = Qi = m. c. ( t ° – t0 ° ) = 1,5. 4200. ( 100 – 25 ) = 472500 JNhiệt lượng do nhà bếp tỏa ra là : Qtp = I2. R.t = 2,52. 80.1200 = 600000 JHiệu suất của nhà bếp là : \ ( H = \ frac { { { Q_i } } } { { { Q_ { tp } } } }. 100 \ % = \ frac { { 472500 } } { { 600000 } }. 100 \ % = 78,75 \ % \ )

c) Điện năng sử dụng trong 30 ngày là: A = P.t = I2.R.t = 2,52.80.90 = 45000 W.h = 45 kW.h

Tiền điện phải trả là : 700.45 = 31500 đồng

Bài 2 (trang 48 SGK Vật Lí 9):

Một ấm điện có ghi 220 V – 1000 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V để đun sôi 2ℓ nước từ nhiệt độ ban đầu 20°C. Hiệu suất của ấm là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước được coi là có ích.

a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước trên, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

b) Tính nhiệt lượng mà ấm điện đã tỏa ra khi đó.

c) Tính thời gian đun sôi lượng nước trên.

Tóm tắt:

Uđm = 220 V ; Pđm = 1000 W = 1 kW ; U = 220 V ; t0 ° = 20 °C, nước sôi t ° = 100 °CHiệu suất H = 90 %

a) c = 4200 J/kg.K; Qi = ?

b) Qấm = Q = ?

c) t = ?

Lời giải:

a ) Nhiệt lượng cần cung ứng để đun sôi lượng nước trên là :Q1 = c. m. ( t ° – t0 ° ) = 4200.2. ( 100 – 20 ) = 672000 J .b ) Hiệu suất của nhà bếp : \ ( H = \ frac { { { Q_i } } } { { { Q_ { tp } } } }. 100 \ % = 90 \ % \ Rightarrow { Q_ { tp } } = \ frac { { { Q_i } } } { { 0,9 } } \ )Nhiệt lượng mà ấm điện đã tỏa ra khi đó là : \ ( { { Q } _ { tp } } = \ frac { { { Q } _ { i } } } { 0,9 } = \ frac { 672000 } { 0,9 } = 746666,7 \, J \ approx 746700 \, J \ )c ) Từ công thức : Qtp = A = P.tThời gian đun sôi lượng nước : \ ( t = \ frac { { { Q } _ { tp } } } { P } = \ frac { 746700 } { 1000 } = 746,7 \, s. \ )

Bài 3 (trang 48 SGK Vật Lí 9):

Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới một mái ấm gia đình có chiều dài tổng số là 40 m và có lõi bằng đồng với tiết diện là 0,5 mm2. Hiệu điện thế ở cuối đường dây ( tại nhà ) là 220 V. Gia đình này sử dụng những dụng cụ điện có tổng hiệu suất là 165 W trung bình 3 giờ mỗi ngày. Biêt điện trở suất của đồng là l, 7.10 – 8 Ωm .

a) Tính điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình.

b) Tính cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên đây.

c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kW.h.

Tóm tắt:

ℓ = 40 m ; S = 0,5 mm2 = 0,5. 10-6 mét vuông ; U = 220 V ; P = 165 W ;t = 3 h = 3.3600 s = 10800 s ; ρ = l, 7.10 – 8 Ωm .a ) R = ?b ) I = ?c ) t ’ = 3.30 = 90 h = 90.3600 s = 324000 s ; Qn = ? kW. h

Lời giải:

a) Điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình là:

\ ( R = \ rho \ frac { \ ell } { S } = 1, { { 7.10 } ^ { – 8 } }. \ frac { 40 } { 0, { { 5.10 } ^ { – 6 } } } = 1,36 \, \ Omega \ )

b) Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn là: \(I=\frac{P}{U}=\frac{165}{220}=0,75\,A\)

c) Công suất tỏa ra trên dây dẫn là: Pnh = I2.R = 0,752.1,36 = 0,765 W

Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn là: Qnh = Pnh.t = 0,765.324000 = 247860 J ≈ 0,07 kW.h.

( vì 1 kW. h = 1000 W. 3600 s = 3600000 J )Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxo do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc những bạn học tập vui tươi

Source: https://evbn.org
Category: Bài Tập