Mục II - Phần A - Trang 59,60,61 Vở bài tập Vật lí 9

Hoàn thành các câu hỏi trắc nghiệm sau:

Lời giải chi tiết:

12. Chọn câu C.

Vì \(U_2 = U_1 + 12 = 3 + 12 = 15 V = 5.U_1\).

Do đó U tăng 5 lần nên I cũng tăng 5 lần. Khi đó \(I = 1A\).

13. Chọn câu B.

Thương số này có giá trị càng lớn đối với dây dẫn nào thì dây dẫn đó có điện trở càng nhỏ.

14. Chọn câu D. 40V

Điện trở tương đương của toàn mạch: \({R_{td}} = {R_1} + {R_2} = 30 + 10 = 40\Omega \)

Do mắc hai điện trở nối tiếp nên mạch chỉ có thể chịu được cường độ dòng điện 1 A.

Do thế hiệu điện thế giới hạn là: \({U_{gh}} = I.{R_{td}} = 1.40 = 40V\)

15. Chọn câu A. 10V

Điện trở tương đương của mạch là 

\(\dfrac{1}{{{R_{td}}}} = \dfrac{1}{{{R_1}}} + \dfrac{1}{{{R_2}}} = \dfrac{1}{{30}} + \dfrac{1}{{10}} \)

\(\to {R_{td}} = 7,5\Omega \)

Do mắc hai điện trở song song nên mạch chỉ có thể chịu được dòng có cường độ là 3 A.

Do đó hiệu điện thế giới hạn là: \({U_{gh}} = I.{R_{td}} = 3.7,5 = 22,5V\)

16. Chọn câu D. 3Ω

\({\ell _2} = \dfrac{{{\ell _1}}}{2};{S_2} = 2{S_1}\)

\( \to \dfrac{{{\ell _2}}}{{{\ell _1}}} = \dfrac{1}{2} \\\to \dfrac{{\dfrac{{{R_2}{S_2}}}{\rho }}}{{\dfrac{{{R_1}{S_1}}}{\rho }}} = \dfrac{1}{2} \\\to \dfrac{{2{R_2}}}{{{R_1}}} = \dfrac{1}{2} \\\to {R_2} = \dfrac{1}{4}{R_1} = \dfrac{1}{4}.12 = 3\Omega \)

Khi mắc nối tiếp hai điện trở $R_1$và $R_2$vào hiệu điện thế $12V$ thì dòng điện qua chúng có cường độ $I=0,3\mathrm{A.}$Nếu mắc song song hai điện trở này cũng vào hiệu điện thế $12V$ thì dòng điện mạch chính có cường độ $I^{\prime }=1,6A$. Hãy tính $R_1$ và $R_{2.}$

Lời giải chi tiết:

Khi R1 mắc nối tiếp với R2 thì: 

\({R_{nt}} = \dfrac{{{U_{nt}}}}{{{I_{nt}}}} = \dfrac{{12}}{{0,3}} = 40\Omega  \leftrightarrow {R_1} + {R_2} = 40\Omega \)

Khi R1 mắc song song với R2 thì:

\({R_{ss}} = \dfrac{{{U_{ss}}}}{{{I_{ss}}}} = \dfrac{{12}}{{1,6}} = 7,5\Omega \)

\(\leftrightarrow \dfrac{1}{{{R_{ss}}}} = \dfrac{1}{{{R_1}}} + \dfrac{1}{{{R_2}}} = \dfrac{{{R_1} + {R_2}}}{{{R_1}.{R_2}}} \)

\(= \dfrac{1}{{7,5}}\)

Thay (1) vào (2) ta được \(R_1.R_2 = 300\)

Ta có: \(R_2 = 40 – R_1 \to R_1.(40 – R_1) = 300\) (*)

Giải (*) ta được: \(R_1 = 30 Ω\); \(R_2 = 10 Ω\) hoặc \(R_1 = 10 Ω; R2_ = 30 Ω.\)

a) Tại sao bộ phận chính của những dụng cụ đốt nóng bằng điện đều làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn?

b) Tính điện trở của ấm điện có ghi 220V - 1000W khi ấm hoạt động bình thường.

c) Dây điện trở của ấm điện trên dây làm bằng nicrom dài 2 m và có tiết diện tròn. Tính đường kính tiết diên của dây điện trở này.

Lời giải chi tiết:

a) Các dụng cụ đốt nóng bằng điện đều có bộ phận chính làm bằng dây dẫn có điện trở suất lớn, vì để đoạn dây này có điện trở lớn, khi có dòng điện chạy qua thì nhiệt lượng toả ra trên điện trở sẽ lớn.

b) Điện trở của ấm khi hoạt động bình thường là: \(R = U_2/P = 220/1000 = 48,4 Ω\).

c) Đường kính tiết diện của dây điện trở:

Tiết diện của dây điện trở là:

\(R = \rho .\dfrac{\ell }{S} \\\to S = \dfrac{{\rho .\ell }}{R} = \dfrac{{1,{{1.10}^{ - 6}}.2.\ell }}{{48,4}} \)

\(= 0,{045.10^{ - 6}}({m^2})\)

Đường kính tiết diện là:

\(S = \pi .\dfrac{{{d^2}}}{4} \to d = 0,24mm\)

Một bếp điện loại 220V - 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 l nước có nhiệt độ ban đầu 25oc. Hiệu suất của quy trình đun là 85%.

a. Tính thời gian đun sôi nước, biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J/kg.K.

b. Mỗi ngày đun sôi 41 nước bằng bếp điện trên đây cùng với điều kiện đã cho, thì trong 1 tháng (30 ngày) phải trả bao nhiêu tiền điện cho việc đun nước này? Cho rằng giá điện là 700 đồng mỗi kW.h.

c. Nếu gập đôi dây điện trở của bếp này và vẫn sử dụng hiệu điện thế 220V thì thời gian đun sôi 21 nước có nhiệt độ ban đầu và hiệu suất như trên là bao nhiêu?

Lời giải chi tiết:

a) Thời gian đun sôi nước:

- Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước:

\(Q_{có ích} = m_1.c.Δt = 2.4200.(100 – 25) \)

\(= 630000 (J)\)

- Nhiệt lượng do bếp điện tỏa ra:

\({Q_{tp}} = \dfrac{{{Q_{ci}}.100\% }}{H} = \dfrac{{630000.100\% }}{{85\% }} \)

\(= 741176,5(J)\)

- Thời gian đun sôi nước là:

\(t = Q_{tp}/P = 741176,5/1000 = 741 (s) \)

\(= 12,35\) phút

b) Tiền điện phải trả:

Nhiệt lượng do bếp tỏa ra để đun sôi 4 lít nước là:

\(Q_1 = 2.Q_{tp} = 2.741176,5 \)

\(= 1482353 (J)\) (vì \(m_2 = 4kg = 2m_1\))

Nhiệt lượng do bếp điện tỏa ra trong 30 ngày là:

\(Q_2 = 1482353.30 = 44470590 (J)\)

Điện năng tiêu thụ trong 1 tháng là:

\(A = Q_2 = 44470590 J = 12,35 kW.h\) (vì 1kW.h = 3600000 J)

Tiền điện phải trả là: Tiền = A.700 = 12,35.700 = 8645 đồng

c) Khi gập đôi dây điện trở của bếp thì: tiết diện dây tăng 2 lần

⇒ điện trở giảm 2 lần và chiều dài dây giảm 2 lần ⇒ điện trở giảm 2 lần.

Vậy R giảm 4 lần.

Dựa vào công thức \(P = U^2/R\) nên khi R giảm 4 lần thì P tăng 4 lần, khi đó:

\(P’ = 4.1000 = 4000 (W)\)

Thời gian đun sôi nước: \(t’ = Qtp/P’ = 741176,5/4000\)

\(= 185 (s) = 3,08\) phút

Một khu dân cư sử dụng công suất điện trung bình là 4,95 kW với hiệu điện thế 220V. Dây tải điện từ trạm cung cấp tới khu dân cư này có điện trở tổng cộng là 0,4Ω.

a. Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện.

b. Tính tiền điện mà khu này phải trả trong một tháng (30 ngày), biết rằng thời gian dùng điện trong một ngày trung bình là 6 giờ và giá điện 700 đồng mỗi kW.h.

c. Tính điện năng hao phí trên đây tải điện trong một tháng.

Lời giải chi tiết:

 a) Tính hiệu điện thế giữa hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện:

Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là: \(I = P/U = 4950/220 = 22,5 A\)

(U là hiệu điện thế ở khu dân cư)

Hiệu điện thế đặt vào hai đầu đường dây tại trạm cung cấp điện là:

\(U_{AB} = U + ΔU = U + I.R_d \)

\(= 220 + 22,5.0,4 = 229 (V)\)

(ΔU là phần hiệu điện thế bị hao hụt do dây truyền tải có điện trở Rd)

b) Tiền điện phải trả:

\(T = A.700 = P.t.700\)

\(= 4,95kW.180h.700 = 623700\) đồng

c) Lượng điện năng hao phí trên đường dây tải trong một tháng:

\(A_{hp} = P_{hp}.t = I_2.R_d.t \)

\(= (22,5)2.0,4.180h = 36450 W.h\)

\(= 36,45 kW.h\)