Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ cực hay

Bài viết Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ.

Bài tập vận dụng định luật Jun – Lenxơ cực hay

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 25^oC. 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

Lời 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:

Q_tỏa = I².R.t = 2,862.77.25.60 = 944743,8 J

c) Nhiệt lượng nước cần thu vào để nóng lên là: Q_thu = m.c.Δt

Ta có: Q_tỏa = Q_thu.

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.

Lời 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

Lời giải:

a) Khi hai điện trở mắc nối tiếp: R_nt = 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 = I_nt².R_nt.t = 0,5².200.30.60 = 90000J

Khi hai điện trở mắc song song, nhiệt lượng tỏa ra là:

Q = I_ss².R_ss.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

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

Lời giải:

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

Lời giải:

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

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 4: Dùng một ấm điện để đun sôi 3 lít nước ở nhiệt độ 25^oC. 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

Lời giải:

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 24^oC. 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

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 6: Người ta dùng bếp điện để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 20^C. 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

Lời giải:

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 25^oC thì thời gian đun nước là 20 phút. Tính hiệu suất của ấm.

Lời giải:

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:

Q_i = m.c.Δt = 3.4200.(100 - 25) = 945 000 J.

Nhiệt lượng bếp tỏa ra trong 20 phút là

Q_tp = 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

Lời giải:

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 R_nt = R₁ + R₂ = 5R₁

Nhiệt lượng tỏa ra khi dùng bộ nối tiếp để đun nước là: Q_nt = 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: Q_ss = 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 20^oC. 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).

Lời giải:

a) Q_tỏa = I².R.t = = 1452000 J = 346804 cal

b) Nhiệt lượng đó dùng để đun sôi m kg nước, ta có:

Q_thu = m.c.Δt = Q_tỏa

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 20^oC 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.

Lời giải:

Nhiệt lượng ấm tỏa ra trong 40 phút là

Q_tỏa = A = P.t = 1000.40.60 = 2400000 J

Nhiệt lượng ấm và nước thu vào là:

Q_thu = m_nc.c_nc.Δt + m_Al.c_Al.Δt = 5.4200.(100-20) + 0,25.880.(100-20) =

Q_thu = 1680000 + 17600 = 1697600 J

Hiệu suất của ấm là:

Đáp án: H = 70,73%

Bài tập tự luyện

Bài 1: Trong mùa đông, một lò sưởi điện có ghi 220 V – 880 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V trong 4 giờ mỗi ngày.

a. Tính điện trở của dây nung lò sưởi và cường độ dòng điện chạy qua nó khi đó.

b. Tính nhiệt lượng mà lò sưởi này tỏa ra trong mỗi ngày theo đơn vị kJ.

c. Tính tiền điện phải trả cho việc dùng lò sưởi như trên trong suốt mùa đông, tổng cộng là 30 ngày. Cho rằng giá tiền điện là 1000đ/kW.h

Bài 2: Khi mắc một bàn là vào hiệu điện thế 110 V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ 5 A. Bàn là này sử dụng như vậy trung bình 15 phút mỗi ngày. Tính công suất tiêu thụ điện của bàn là này theo đơn vị W.

Bài 3: Một đoạn mạch gồm hai dây dẫn mắc nối tiếp, một dây bằng nikelin dài 1 m có tiết diện 1 mm² và dây kia bằng sắt dài 2 m có tiết diện 0,5 mm². Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch này trong cùng một thời gian thì dây nào tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn? Biết điện trở suất của nikelin là 0,40.10^-6. Ωm và điện trở suất của sắt là 12,0.10^-8 Ωm.

Bài 4: Một bình nóng lạnh có ghi 220 V – 1 100 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V. Tính thời gian để bình đun sôi 10 lít nước từ nhiệt độ 20⁰C, biết nhiệt dung riêng của nước là 4 200 J/kg.K và nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ.

Bài 5: Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R₁ và R₂ mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở có mối quan hệ với các điện trở đó như thế nào?

Bài 6: Dây điện trở trong một bếp điện làm bằng chất liệu nicrom có điện trở suất là 1,1.10^-6 Ω.m, chiều dài l = 4,5 m và tiết diện S = 0,05 mm².

a) Tính điện trở của dây.

b) Bếp được dùng ở hiệu điện thế là U = 220 V. Hãy tính công suất của bếp điện?

Bài 7: Trong mùa đông, một lò sưởi điện ghi là 220 V – 880 W được dùng với hiệu điện thế là 220 V trong vòng 4 giờ mỗi ngày. Tính nhiệt lượng lò sưởi điện này tỏa ra trong vòng mỗi ngày.

Bài 8: Đường dây dẫn từ mạng điện chung tới một gia đình có chiều dài tổng cộng là 40 m và có lõi bằng đồng tiết diện 0,5 mm². Hiệu điện thế ở cuối đường dây (tại nhà) là 220 V. Gia đình này sử dụng các loại đèn dây tóc có công suất tổng cộng là 165 W trung bình 3 giờ một ngày. Biết điện trở suất của đồng là 1,7.10^-8 Ωm.

a, Tính điện trở của toàn bộ đường dây từ mạng điện chung tới gia đình?

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

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

Bài 9: Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 80 Ω và có dòng điện đi qua bếp khi đó là I = 2,5 A.

a, Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong một giây.

b, Dùng bếp điện trên để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu là 25°C thì thời gian đun nước là là 20 phút. Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là có ích, tính hiệu suất của bếp. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4 200 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.

Bài 10: Một ấm điện có ghi 220 V – 1 000 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V để đun 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 20°C. Hiệu suất của bếp là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để làm 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 4 200J/kg.K.

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

c) Tính thời gian đun sôi lượng nước trên.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:

• Dạng 14: Cách giải Bài tập tính công suất định mức của dụng cụ điện cực hay
• Dạng 15: Phương pháp giải Bài tập tính điện năng tiêu thụ cực hay
• Dạng 17: Bài tập về tính công, công suất của nguồn điện nâng cao cực hay
• Dạng 18: Cách giải Bài tập tính số chỉ của Vôn kế, ampe kế có điện trở R cực hay
• Dạng 19: Giải mạch bằng phương pháp điện thế nút cực hay
• Dạng 20: Cách giải bài tập thí nghiệm thực hành Vật Lí 9 cực hay

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---