Giải bài tập SBT Vật Lí 11 Bài 8: Điện năng. Công suất điện

Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở dụng cụ hay thiết bị điện nào dưới đây khi chúng hoạt động ?

A. Bóng đèn dây tóc.   

B. Quạt điện.

C. Ấm điện.   

D. Acquy đang được nạp điện. 

Phương pháp giải

Nguyên lí hoạt động của ấm nước điện là điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng

Hướng dẫn giải

- Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở Ấm điện.    

- Đáp án C

Công suất của nguồn điện được xác định bằng

A. lượng điện tích mà nguồn điện sản ra trong-một giây.

B. công mà lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện.

C. lượng điện tích chạy qua nguồn điện trong một giây.

D. công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây. 

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa công suất của nguồn điện

Hướng dẫn giải

- Công suất của nguồn điện được xác định bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây.

- Đáp án D

Khi một động cơ điện đang hoạt động thì điện năng được biến đổi thành

A. năng lượng cơ học.

B. năng lượng cơ học và năng lượng nhiệt.

C. năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt và năng lượng điện trường.

D. năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt và năng lượng ánh sáng. 

Phương pháp giải

Nguyên lí hoạt động của động cơ điện là dùng điện năng biến đổi thành năng lượng nhiệt và cơ năng

Hướng dẫn giải

- Khi một động cơ điện đang hoạt động thì điện năng được biến đổi thành năng lượng cơ học và năng lượng nhiệt.

- Đáp án B

Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 12 V - 1,25 A. Kết luận nào dưới đây là sai ?

A. Bóng đèn này luôn có công suất là 15 W khi hoạt động.

B. Bóng đèn này chỉ có công suất 15 W khi mắc nó vào hiệu điện thế 12 V.

C. Bóng đèn này tiêu thụ điện năng 15 J trong 1 giây khi hoạt động bình thường.

D. Bóng đèn này có điện trở 9,6 Q khi hoạt động bình thường. 

Phương pháp giải

Sử dụng biểu thức tính công suất: P=UI

Hướng dẫn giải

- Công suất của bóng đèn là:

\(P = UI = 12.1,25 = 15W\)

- Đáp án A

Một acquy thực hiện công là 12 J khi di chuyển lượng điện tích 2C trong toàn mạch. Từ đó có thể kết luận là

A. suất điện động của acquy là 6 V.

B. hiệu điện thế giữa hai cực của nó luôn luôn là 6 V.

C. công suất của nguồn điện này là 6 W.

D. hiệu điện thế giữa hai cực để hở của acquy là 24 V.

Phương pháp giải

Suất điện động của acquy được tính theo công thức: E=A/q

Hướng dẫn giải

- Suất điện động của acquy là:

\(A = qE = > E = \frac{A}{q} = \frac{{12}}{2} = 6V\)

- Đáp án A

Một nguồn điện có suất điện động 3V khi mắc với một bóng đèn thành một mạch kín thì cho một dòng điện chạy trong mạch có cường độ là 0,3 A. Khi đó công suất của nguồn điện này là

A. 10 W.                  B. 30 W.

C. 0,9 W.                 D. 0,1 W. 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: P=E.I để tính công suất của nguồn điện

Hướng dẫn giải

- Công suất của nguồn điện này là:

\(P = EI = 3.0,3 = 0,9W\)

- Đáp án C

Bóng đèn 1 có ghi 220 V - 100 W và bóng đèn 2 có ghi 220 V - 25 W

a) Mắc song song hai đèn này vào hiệu điện thế 220 V. Tính điện trở R₁ và R₂ tương ứng của mỗi đèn và cường độ dòng điện I₁ và I₂ chạy qua mỗi đèn khi đó.

b) Mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220 V và cho rằng điện trở của mỗi đèn vẫn có trị số như ở câu a. Hỏi đèn nào sáng hơn và đèn đó có công suất lớn gấp bao nhiêu lần công suất của đèn kia ? 

Phương pháp giải

a) Tính điện trở mỗi đèn theo công thức:

\(R = \frac{{{U^2}}}{P}\)

Tính cường độ dòng điện qua mỗi đèn theo công thức: I=U/R

b) Áp dụng công thức: \({P} = \frac{{{U^2}}}{{{R}}}\) để tính côn suất mỗi đèn và so sánh

Hướng dẫn giải

a) - Điện trở R₁ và R₂ tương ứng của mỗi đèn là:

\(\begin{array}{l} {R_1} = \frac{{{U^2}}}{{{P_1}}} = 484\Omega \\ {R_2} = \frac{{{U^2}}}{{{P_2}}} = 1936\Omega \end{array}\)$$

- Cường độ dòng điện I₁ và I₂ chạy qua mỗi đèn khi đó là:

\(\begin{array}{l} {I_1} = \frac{U}{{{R_1}}} \approx 0,455A\\ {I_2} = \frac{U}{{{R_2}}} \approx 0,114A \end{array}\)$$

b) - Công suất của đèn 1 là:

\({P_1} = \frac{{{U^2}}}{{{R_1}}} \approx 4W\)$$

- Công suất của đèn 2 là:

\({P_2} = \frac{{{U^2}}}{{{R_2}}} \approx 16W = 4{P_1}\)${\mathrm{}}_{}$

⇒ Vì vậy đèn 2 sáng hơn.

Giả sử hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn có ghi 220 V - 100W đột ngột tăng lên tới 240 V trong khoảng thời gian ngắn. Hỏi công suất điện của bóng đèn khi đó tăng lên bao nhiêu phần trăm (%) so với công suất định mức của nó ? Cho rằng điện trở của bóng đèn không thay đổi so với khi hoạt động ở chế độ định mức. 

Phương pháp giải

- Tính điện trở mỗi đèn theo công thức:

\(R = \frac{{{U^2}}}{P}\)

- Áp dụng công thức: P=U²/R để tính công suất mỗi đèn và so sánh

Hướng dẫn giải

- Điện trở của đèn là:

\(R = \frac{{{U^2}}}{P} = \frac{{{{220}^2}}}{{100}} = 484\Omega \)

- Công suất của đèn khi đó là:

\(P = \frac{{{U^2}}}{R} = \frac{{{{240}^2}}}{{484}} = 119W\)

⇒ Công suất này tăng 19% so với công suất định mức: P = 11,9P_đm

Một ấm điện được dùng với hiệu điện thế 220 V thì đun sôi được 1,5 lít nước từ nhiệt độ 20⁰C trong 10 phút. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K), khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m³ và hiệu suất của ấm là 90%.

a) Tính điện trở của ấm điện.

b) Tính công suất điện của ấm này. 

Phương pháp giải

- Tính nhiệt lượng cung cấp theo công thức:

\(Q = cm(t_2^0-t_1^0) \)

- Tính điện năng tiêu thụ theo công thức: A=10/9.Q

a) Áp dụng công thức: R= U/I để tính điện trở của ấm điện

b) Áp dụng công thức: P=U.I để tính công suất 

Hướng dẫn giải

a) Nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là:

\(Q = cm(t_2^0-t_1^0) = 502800J\)

- Điện năng mà ấm tiêu thụ A = 10Q/9.

- Cường độ dòng điện chạy qua ấm là  

\(I = \frac{A}{{Ut}} = \frac{{10Q}}{{9Ut}} \approx 4,232A\)$$

- Điện trở của ấm là R= U/I ≈ 52Ω.

b) Công suất của ấm là P= U.I ≈ 931W

Một đèn ống loại 40 W được chế tạo để có công suất chiếu sáng bằng đèn dây tóc loại 100 W. Hỏi nếu sử dụng đèn ống này trung bình mỗi ngày 4 giờ thì trong 30 ngày sẽ giảm được bao nhiêu tiền điện so với sử dụng đèn dây tóc nói trên ? Cho rằng giá tiền điện là 1500 đ/(kw.h). 

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: A=P.t để tính điện năng tiêu thụ của đèn ống và đèn dây tóc

- Số tiền được giảm tính theo công thức: M = (A₂ – A₁). 1500

Hướng dẫn giải

- Điện năng mà đèn ống tiêu thụ trong thời gian đã cho là :

A₁ = P₁t  = 21 600 000 J = 6 kw.h

- Điện năng mà đèn dây tóc tiêu thụ trong thời gian này là :

A₂ = P₂t = 15 kW.h

- Số tiền điện giảm bớt là: M = (A₂ – A₁). 1500 = 13 500 (đ).

Một bàn là điện khi được sử dụng với hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua bàn là có cường độ là 5 A.

a) Tính nhiệt lượng mà bàn là toả ra trong 20 phút theo đơn vị jun (J).

b) Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là này trong 30 ngày, mỗi ngày 20 phút, cho rằng giá tiền điện là 1500 đ/(kw.h). 

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức: Q = UIt để tính nhiệt lượng tỏa ra

b) Tính tiền điện theo công thức:

M = 700.Qt

Hướng dẫn giải

a) Nhiệt lượng bàn là tỏa ra:

Q = UIt = 1 320 000 J ≈ 0,367kW.h

b) Tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là trong 30 ngày

M = 700.Qt = 0,367.30.700 = 7700 đ

Một acquy có suất điện động là 12 V.

a) Tính công mà acquy này thực hiện khi dịch chuyển một êlectron bên trong acquy từ cực dương tới cực âm của nó.

b) Công suất của acquy này là bao nhiêu nếu có 3,4.10¹⁸ êlectron dịch chuyển như trên trong một giây. 

Phương pháp giải

a) Áp dụng công thức: A = qU để tính công thực hiện

b) Công suất được tính theo công thức: P=qU/t=neU/t

Hướng dẫn giải

a) Công thực hiện của acquy là: 

A = qU = 1,92.10^-18J

b) Công suất của acquy là:

\(P = \frac{{qU}}{t} = \frac{{neU}}{t} = 3,{4.10^{18}}.1,{6.10^{ - 19}}.12 = 6,528W\)