Phương pháp giải bài tập điện năng - công suất điện

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 11
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 11 nâng cao
• Giải Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao

Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 8: Điện năng. Công suất điện giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

C1 trang 46 sgk: Hãy cho biết đơn vị tương ứng của đại lượng có mặt trong công thức A = U.It

Trả lời:

A(J); U(V); I(A); t(s)

C2 trang 46 sgk: Hãy nêu các tác dụng mà dòng điện có thể gây ra :

Trả lời:

Các tác dụng của dòng điện:

*Tác dụng nhiệt (bàn ủi, bếp điện…);

*Tác dụng hóa học (điện phân);

*Tác dụng sinh lý (điện giật, chữa bệnh, châm cứu..);

*Tác dụng từ (làm lệch kim nam châm) là tác dụng cơ bản của dòng điện.

*Tác dụng quang (làm đèn điện phát sáng)

C3 trang 46 sgk: Dụng cụ gì dùng để đo điện năng tiêu thụ? Mỗi số đo của dụng cụ đó có giá trị bao nhiêu jun (J)?

Trả lời:

Dùng công tơ điện để đo điện năng tiêu thụ điện.

Mỗi số đo của công tơ điện là: 1kWh = 1000W x 3600s = 3,6.106J

C4 trang 47 sgk: Hãy cho biết đơn vị tương ứng của các đại lượng tương ứng có mặt trong công thức : P=UI

Trả lời:

P(W);U(V);I(A).

C5 trang 47 sgk: Hãy chứng tỏ rằng, công suất tỏa nhiệt ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được tính bằng công thức:

Và hãy cho biết đơn vị đo tương ứng với các đại lượng có mặt trong công thức trên.

Trả lời:

Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thì điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ đã chuyển hóa thành nhiệt năng (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn), nên

Trong đó: P(W) ; Q(J) ; t(s) ; R(Ω) ; U(V) ; I(A)

Bài 1 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính điện năng tiêu thụ và cong suất điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua

Lời giải:

Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực điện trường thực hiện.

Công thức điện năng tiêu thụ của đoạn mạch : A = qU = UIt

Công thức tính công suất điện của đoạn mạch: P = A/t = UI

Bài 2 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Hãy nêu tên một dụng cụ hay một thiết bị điện cho mỗi trường hợp dưới đây:

a) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng .

b) Khi hoạt động biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng.

c) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng.

d) Khi hoạt động biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng.

Lời giải:

a) Bóng đèn dây tóc

b) Bàn là, bếp điện

c) Quạt điện

d) Ắc quy

Bài 3 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Công suất tỏa nhiệt của mỗi đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào?

Lời giải:

Công suất tỏa nhiệt P ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong khoảng thời gian 1 giây.

P=R.I2

Bài 4 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Công của nguồn điện có mối liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trưng mạch điện kín? Viết công thức tính công và công suất của nguồn điện.

Lời giải:

Điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín băng công của lực lạ bên trong nguồn điện.

Công của nguồn điện: Ang = E.I.t (trong đó E là suất điện động của nguồn điện)

Công suất của nguồn điện:

Bài 5 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Chọn câu đúng

Điện năng tiêu thụ được đo bằng

A. Vôn kế

B. Công tơ điện

C. Ampe kế

D. Tĩnh điện kế

Lời giải:

Điện năng tiêu thụ được đo bằng công tơ điện

Đáp án: B

Bài 6 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Công suất điện được đo bằng đơn vị nào sau đây?

A.Jun (J)

B.Oát(W)

C.Niutơn (N)

D.Culông (C)

Lời giải:

Công suất điện được đo bằng dơn vị Oát (W)

Đáp án: B

Bài 7 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Tính điện năng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện cường độ 1A chạy qua dây dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn này là 6V.

Lời giải:

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch : A=UIt = 6.1.3600=21600J

Công suất điện của đoạn mạch :

Đáp án: A=21600J; P = 6W

Bài 8 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220V-1000W.

a)Cho biết ý nghĩa các số ghi trên đó.

b)Sử ấm điện với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25oC. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suất của ấm nước là 90% và nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kg.K

Lời giải:

a) Ý nghĩa của các số ghi trên ấm điện

∗ 220V là hiệu điện thế định mức đặt vào hai đầu ấm điện để ấm hoạt động bình thường.

∗ 1000W là công suất tiêu thụ định mức của ấm điện khi sử dụng ấm ở hiệu điện thế 220V

b) Nhiệt lượng cần thiết để làm sôi 2l nước :

Q = m.c.Δt = 2.4190.(100 – 25) = 628500J

Điện năng thực tế mà ấm đã tiêu thụ:

Thời gian đun:

Đáp án: b) t = 11 phút 38 giây

Bài 9 (trang 49 SGK Vật Lý 11): Một nguồn điện có suất điện động 12V. Khi mắc nguồn điện này thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ 0,8A. Tính công của nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính công suất của nguồn điện khi đó.

Lời giải:

Ta có: E = 12V, I = 0,8A

Công của nguồn điện sinh ra trong 15 phút: Ang = E.I.t = 12. 0,8. 15. 60 = 8640J

Công suất của nguồn điện khi này: Png = E.I = 12.0,8 = 9,6W

Đáp án: Ang = 8640J; Png = 9,6W

§8. ĐIỆN NĂNG - CÔNG SUẤT điện A/ KIẾN THỨC Cơ BẢN Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch: A = Ult Với: U: Hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch (V) I: Cường độ dòng điện qua mạch (A) t: Thời gian dòng điện chạy qua (s) A: Điện năng tiêu thụ Jun (J) Công suâ't điện: //= — = Ư.I với u : (V) I:(A) : (W) Đơn vị của công suất là oát (W). Định luật Jun-Lenxơ: Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó. Q = RI2t Công suâ't tỏa nhiệt của vật dẫn: ./= R.I2 Công của nguồn điện: Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong toàn mạch An„ = cí.I.t. "o Công suât của nguồn diện: Công suât của nguồn điện bằng công suât tiêu thụ diện năng của toàn mạch. A ng~ t - <.t. B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC C). Hãy cho biết đơn vị tương ứng của các đại lượng có mặt trong công thức A = Ư.q = U.I.t C2. Hãy nêu các tác (lụng mà dòng điện có thê' gây ra. C3. Dụng cụ gì được dùng đê đo điện năng tiêu thụ? Mỗi số đo cùa dụng cụ dó có giá trị là bao nhiêu jun (J)? C4. Hãy cho biết đơn vị tương ứng cứa các đại lượng có mặt trong công thức ■/'= Y = U.I C5. Hây chứng tỏ ràng, còng suất tòa nhiệt ớ vặt dần khi có dòng diện chạy qua được tính bàng Q u2 công thức./ = — = RI2 = ? và hãy cho biết đơn vị đo tương ứng với các đại lượng có mặt t R ■ trong công thức trên. Hướng dần giải C]. Điệu năng tiêu thụ của đoạn mạch. A = Ult. A: đơn vị là jun (J); U: đơn vị là vôn (V) I: đơn vị là ampe (A); t: đơn vị là giây (s) c2. Tác dụng của dòng điện: Tác dụng nhiệt, tác dụng hóa, tác dụng từ. c3. Người ta dùng cóng tơ điện để đo điện năng tiêu thụ. Mỗi số đo của dụng cụ đó có giá trị là: lkWh = 3.600.0001 J). c4. Công suâd điện: ,/>= — = Ư.I t Đơn vị của các đại lượng trên là: -/(W), A(J), t(s). U(V), 1(A) c5. Nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn: Q = RI2t Cường độ dòng điện qua- vật dần: I = H . Công suất tỏa nhiệt ở vật dẫn: •/= Y = RI2 = R ^./=RI2=?. Đơn vị của các đại lượng là: -/(W), R(Q), 1(A), U(V). c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực nào thực hiện? Viết công thức tính điện năng tiêu thụ và công suâ't điện của một đoạn mạch khi có dòng điện chạy qua. Hãy nêu tên một dụng cụ hay một thiết bị điện cho mồi trường hợp dưới đây: Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng. Khi hoạt động, biến đối toàn bộ điện năng thành nhiệt năng. Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành cơ năng và nhiệt năng. Khi hoạt động, biến đổi điện năng thành năng lượng hóa học và nhiệt năng. Công suất tỏa nhiệt của một đoạn mạch là gì và được tính bằng công thức nào? Công của nguồn điện có mô’i liên hệ gì với điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín? Viết * công thức tính công và công suất của nguồn điện. Chọn câu đúng. Điện năng tiêu thụ dược đo bằng A. vôn kê B. công tơ điện c. ampe kế D. tĩnh diện kế. Công suât điện dược đo bằng đơn vị nào sau đày? A. Jun (J). B. Oat (W) c. Niutơn (N) D. Cu-lông (C) Tính điện nàng tiêu thụ và công suất điện khi dòng điện có cường độ 1A chạy qua dấy dẫn trong 1 giờ, biết hiệu điện thế giữa hai dầu dây dẫn này là 6V. Trên nhãn của một ấm điện có ghi 220V - 1000W. Cho biết ý nghĩa các số ghi trên đây. Sử dụng ấm điện với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25°C. Tính thời gian đun nước, biết hiệu suâ’t của ấm là 90% và nhiệt dung riêng của nưức là 4190 J/kg.K. Một nguồn điện có suất điện động là 12V. Khi mắc nguồn điện này với một bóng đèn đế thành mạch điện kín thì nó cung cấp một dòng điện có cường độ là 0,8A. Tính công cùa nguồn điện này sản ra trong thời gian 15 phút và tính công suât của nguồn điện khi đó. Hướng dẩn giải Điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ được đo bằng công do lực điện trường thực hiện. Công thức điện năng tiêu thụ: A = Ult. p = UI. Công suất, điện: Tên dụng cụ điện Bóng đèn. Bàn ủi, (nồi cơm điện) Quạt máy (động cơ điện) Acquy đang nạp điện. Công suất tỏa nhiệt ở một vật dẫn khi có dòng điện chạy qua được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian. Tĩ2 ./ = RI2 = R Công của nguồn điện bằng điện năng tiêu thụ trong mạch điện kín. Công thức tính công của nguồn điện: Ang = (ỹlt. Và công suâ't của nguồn điện: ./ng = ẩl. B. B. Điện năng tiêu thụ: A = U.I.t = 6.1.3600 = 21600 (J) Công suất điện. ./ = UI = 6.1 = 6(W) a) Các số ghi trên nhãn (220V - 1000W) cho biết: Hiệu điện thế định mức của ấm là 220(V). Công suất định mức của ấm là 1000(W) b) Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước. Q = c.m(t2 - t,) = 4190.2.(100 - 25) = 628500 (J) Hiệu suất của ấm: H = 3 = 90% = 0,9 A Điện nâng tiêu thụ: A = À = <398333 (J) 0,9 0,9 Cường độ dòng điện qua âm: 4,55 (A) Thời gian đun nước: t= A u 220 698333 = 698 (s) p 1000 UI 220.4,55 Ta có r = 12 (V), I = 0,8 (A), t = 15ph = 15 X 60 = 900 (s). Công của nguồn điện: Ang =??.I.t = 12.0,8.900 = 8640 (J). Công suất của nguồn: = ‘ễ.ỉ = 12.0,8 = 9,6 (W).