Giải SBT KHTN 9 Cánh diều Bài 10: Năng lượng của dòng điện và công suất điện có đáp án

Đáp án đúng là: D

Nhiệt lượng Q$_{1}$ toả ra ở R$_{1}$ là: ${Q}_{1}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}.t$

Nhiệt lượng Q$_{2}$ toả ra ở R$_{2}$ là: ${Q}_{2}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}.t$

Ta có: $\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}=\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}=\frac{{R}_{2}}{4{R}_{2}}=\frac{1}{4}$.

Đáp án đúng là: A

Công suất điện của một dụng cụ là năng lượng của dòng điện chạy qua dụng cụ đó trong một đơn vị thời gian: P = Wt.

Đáp án đúng là: C

Công suất định mức của dụng cụ điện là công suất mà dụng cụ đó có thể đạt được khi nó hoạt động bình thường.

Đáp án đúng là: C

Đơn vị của năng lượng điện là: kilôoát giờ (kWh) hoặc jun (J).

Đáp án đúng là: C

Số đếm của công tơ điện ở gia đình cho biết năng lượng điện mà gia đình đã sử dụng.

Điện trở của đèn 1 là: ${R}_{1}=\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{12}{1}=12(Ω).$

Điện trở của đèn 2 là: ${R}_{2}=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{12}{0{,}8}=15(Ω).$

Khi mắc vào hiệu điện thế 24 V thì cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: $I=\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}=\frac{24}{12+15}=0{,}89(A).$

Không nên mắc hai đèn nối tiếp vì cường độ dòng điện này vượt quá giá trị mà đèn 2 chịu được nên đèn 2 có thể bị cháy.

a) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở trong trường hợp hai đèn mắc nối tiếp: ${I}_{nt}=\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}=\frac{45}{30+30}=0{,}75(A).$

Điện trở tương đương của đoạn mạch khi hai điện trở mắc song song: $\frac{1}{{R}_{//}}=\frac{1}{{R}_{1}}+\frac{1}{{R}_{2}}=\frac{1}{30}+\frac{1}{30}=\frac{1}{15}\Rightarrow {R}_{//}=15(Ω).$

Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở trong từng trường hợp hai đèn mắc song song: $I=\frac{U}{{R}_{//}}=\frac{45}{15}=3(A).$

b) Nhiệt lượng toả ra trên mỗi điện trở trong trường hợp hai điện trở mắc nối tiếp trong thời gian 20 phút là: ${Q}_{nt}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{nt}}.t=\frac{{45}^{2}}{30+30}.1200=40500(J).$

Nhiệt lượng toả ra trên mỗi điện trở trong trường hợp này là: ${Q}_{1}=\frac{{Q}_{nt}}{2}=\frac{40500}{2}=20250(J).$

Nhiệt lượng toả ra trên mỗi điện trở trong trường hợp hai điện trở mắc song song trong thời gian 20 phút là: ${Q}_{//}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{//}}.t=\frac{{45}^{2}}{15}.1200=162000(J).$

Nhiệt lượng toả ra trên mỗi điện trở trong trường hợp này là: ${Q}_{1}=\frac{{Q}_{//}}{2}=\frac{162000}{2}=81000(J).$

Nhận xét: Nhiệt lượng toả ra trong trường hợp hai điện trở mắc song song lớn gấp 4 lần so với trường hợp hai điện trở mắc nối tiếp.

Vì hai dây mắc nối tiếp, cường độ dòng điện qua hai dây như nhau nên tỉ số năng lượng điện của hai dây là: $\frac{{\text{W}}_{1}}{{\text{W}}_{2}}=\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}=\frac{{d}_{2}^{2}}{{d}_{1}^{2}}=\frac{{50}^{2}}{{28}^{2}}=3{,}189.$

Tỉ số nhiệt lượng mà nước nhận được là: $\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}=\frac{Δ{t}_{1}}{Δ{t}_{2}}=\frac{3{,}4}{1{,}3}=2{,}615.$

Ta thấy, $\frac{{\text{W}}_{1}}{{\text{W}}_{2}}>\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}$. Các nguyên nhân có thể dẫn đến sai số của thí nghiệm là: nhiệt truyền cho vỏ nhiệt lượng kế và toả ra môi trường bên ngoài.

Nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn thứ nhất: ${Q}_{1}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}.t=\frac{{U}^{2}{S}_{1}t}{ρ{L}_{1}}.$

Nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn thứ hai: ${Q}_{2}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}.t=\frac{{U}^{2}{S}_{2}t}{ρ{L}_{2}}.$

Ta có: $\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}=\frac{{S}_{1}{L}_{2}}{{S}_{2}{L}_{1}}=\frac{1}{3}.\frac{1}{2}=\frac{1}{6}$

Nhiệt lượng toả ra khi dùng dây điện trở R$_{1}$ để đun sôi nước: $Q=\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}.{t}_{1}\Rightarrow \frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}=\frac{Q}{{t}_{1}}.$

Nhiệt lượng toả ra khi dùng dây điện trở R$_{2}$ để đun sôi nước: $Q=\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}.{t}_{2}\Rightarrow \frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}=\frac{Q}{{t}_{2}}.$

Nhiệt lượng toả ra trên cả hai điện trở khi đun sôi nước: $Q=\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}.t+\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}.t\Rightarrow t(\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}+\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}})\Rightarrow \frac{Q}{t}=\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}+\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$

Ta có, $\frac{Q}{t}=\frac{Q}{{t}_{1}}+\frac{Q}{{t}_{2}}$ với t$_{1}$ = 15 phút, t$_{2}$ = 10 phút ta tính được t = 6 phút.

Đèn sáng bình thường → U$_{1}$ = 10 – 5 = 5 (V).

Ta có: I$_{Đ}$ = $\frac{Ρ}{{U}_{D}}=\frac{10}{5}=2(A).$

Hay $2=\frac{5}{5}+\frac{5}{{R}_{x}}\Rightarrow {R}_{x}=5(Ω).$

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

$R=\frac{ρl}{S}=\frac{1,{7.10}^{-8}.40}{π{(0,{25.10}^{-3})}^{2}}=3{,}46(Ω).$

b) Nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn trong 30 ngày

$Q={I}^{2}Rt={(\frac{P}{U})}^{2}Rt={(\frac{165}{220})}^{2}.3{,}46.30.3.3600=630585(J).$

a) Công suất tiêu thụ năng lượng điện trung bình của khu tập thể là:

$P=\frac{\text{W}}{t}=\frac{112{,}5.1000.3600}{30.5.3600}=750(\text{W}).$

b) Mỗi bóng đèn có công suất 75 W, vậy khu tập thể này đã dùng 10 bóng đèn.

Công suất của đoạn mạch này là: P = P$_{Đ}$ + P$_{BL}$ = 100 + 250 = 350 (W).

Chứng minh công suất của đoạn mạch bằng tổng công suất của đèn và của bàn là:

P $=\frac{{U}^{2}}{R}={U}^{2}(\frac{1}{{R}_{D}}+\frac{1}{{R}_{BL}})=\frac{{U}^{2}}{{R}_{D}}+\frac{{U}^{2}}{{R}_{BL}}$= P$_{Đ}$ + P$_{BL}$

a) Để đèn sáng bình thường thì cường độ dòng điện qua biến trở và hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở khi đèn và biến trở được mắc nối tiếp với nhau là:

I$_{B}$ = I$_{Đ}$ = 0,75 (A).

U$_{B}$ = U – U$_{Đ}$ = 12 – 6 = 6 (V).

Điện trở của biến trở khi đó là: ${R}_{B}=\frac{{U}_{B}}{{I}_{B}}=\frac{6}{0{,}75}=8(Ω).$

b) Đèn mắc song song với R$_{1}$ và đoạn mạch song song này sẽ mắc nối tiếp với điện trở có giá trị là: R$_{2}$ = 16 – R$_{1}$.

Khi đèn sáng bình thường thì hiệu điện thế giữa hai đầu R$_{2}$: U$_{2}$ = U – U$_{Đ}$ = 12 – 6 = 6 (V).

Cường độ dòng điện qua R$_{2}$ là: ${I}_{2}=\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}=\frac{6}{{R}_{2}}.$

Hiệu điện thế giữa hai đầu R$_{1}$ là: U$_{1}$ = U$_{Đ}$ = 6 (V).

Cường độ dòng điện qua R$_{1}$ là: I$_{1}$ = I$_{2}$ – I$_{Đ}$ = $\frac{6}{{R}_{2}}-0{,}75=\frac{6}{16-{R}_{1}}-0{,}75(A).$

Giá trị điện trở R$_{1}$ là: ${R}_{1}=\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=6:(\frac{6}{16-{R}_{1}}-0{,}75)\Rightarrow {R}_{1}=8\sqrt{2}(Ω).$