Vật Lí 9 Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật Lí 9 Bài 14
Công thức tính công suất điện
Đơn vị của công suất là oát (W).
Ngoài ra cũng thường sử dụng các đơn vị kilôoát (kW), mêgaoát (MW).
1 kW = 1000 W, 1 MW = 1000000 W
Công thức tính điện năng
A = P.t = U.I.t
Đơn vị của công là Jun (J) tức là oát.giây (W.s).
Ngoài ra còn sử dụng các đơn vị kJ, Wh, kWh
1 kJ = 1000 J, 1 Wh = 3600 J, 1 kWh = 3600000 J
Tính công suất điện
a) Tính công suất điện của một điện trở hay một đoạn mạch
b) Tính công suất điện của một dụng cụ khi hoạt động ở hiệu điện thế khác với hiệu điện thế định mức
– Tính điện trở theo công thức:
– Tính công suất:
Tính điện năng
a) Tính điện năng tiêu thụ của dụng cụ:
A = P.t = U.I.t = I2.R.t
b) Tính điện năng có ích của động cơ
Aci = H.Atp
Trong đó H là hiệu suất của động cơ
Atp là công do dòng điện sinh ra
Lưu ý: Khi tính tiền điện hay điện năng với đơn vị là kWh thì ta đổi đơn vị tính của công suất P theo kW và của thời gian t theo giờ (h).
Giải bài tập SGK Vật Lí 9 Bài 14
Bài 1 (trang 40 SGK Vật Lý 9)
Khi mắc một bóng đèn vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 341mA.
a) Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó.
b) Bóng đèn này được sử dụng như trên, trung bình 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.
Tóm tắt:
U = 220V; I = 341mA = 341.10-3A
a) R = ?
b) t0 = 4h/1ngày ; t = 4.30 = 120h; A = ?J = ?kW.h
Lời giải:
a) Điện trở của bóng đèn được tính theo công thức:
Công suất của bóng đèn khi đó là:
b) Điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày, mỗi ngày 4 giờ là:
Mỗi số đếm của công tơ điện là 1kWh, nên muốn tìm số đếm tương ứng của công tơ điện ta phải tính điện năng theo đơn vị kWh
Khi đó
Vậy số đếm tương ứng của công tơ điện là 9 số
Bài 2 (trang 40 SGK Vật Lý 9)
Một đoạn mạch gồm một bóng đèn có ghi 6V – 4,5W được mắc nối tiếp với một biến trở và được đặt vào hiệu điện thế không đổi 9V như hình 14.1. Điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.
a) Đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường. Tính số chỉ của ampe kế.
b) Tính điện trở và công suất tiêu thụ điện của biến trở khi đó.
c) Tính công của dòng điện sản ra ở biến trở và ở toàn đoạn mạch trong 10 phút.
Tóm tắt:
Uđm = 6V; Pđm = 4,5W; U = 9V;
a) K đóng, đèn sáng bình thường; IA = ?
b) Rbt = ?; Pbt = ?
c) t = 10 phút =10.60 = 600s; Abt = ?; Ađm = ?
Lời giải:
a) Khi đóng công tắc K, bóng đèn sáng bình thường, có nghĩa là cường độ dòng điện qua bóng đèn đúng bằng cường độ dòng điện định mức, và đó cũng là chỉ số của ampe kế.
Ta có: Iđm = P/Uđm = 4,5/6 = 0,75A
b) Đèn sáng bình thường có nghĩa là hiệu điện thế trên hai đầu bóng đèn đúng bằng hiệu điện thế định mức, do đó hiệu điện thế giữa hai đầu biến trở được tính là Ubt = U – Uđ = 9 – 6 = 3V
Điện trở của biến trở khi ấy là:
Công suất tiêu thụ của biến trở là Pbt = Ubt.Ibt = 3.0,75 = 2,25W
c) Công của dòng điện sản ra trên biến trở trong 10 phút là:
Abt = Pbtt = 2,25.10.60 = 1350J
Công của dòng điện sản ra trên toàn đoạn mạch trong 10 phút là:
Ađm = Pmt = UmImt = 9.0,75.10.60 = 4050J
Bài 3 (trang 41 SGK Vật Lý 9)
Một bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W và một bàn là có ghi 220V – 1000W cùng được mắc vào ổ lấy điện 220V ở gia đình để cả hai cùng hoạt động bình thường.
a) Vẽ sơ đồ mạch điện, trong đó bàn là được kí hiệu như một điện trở và tính điện trở tương đương của đoạn mạch này.
b) Tính điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun và đơn vị kilooat giờ.
Tóm tắt:
Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W; Uđm2 = 220V; Pđm2 = 1000W; U = 220V;
a) Dụng cụ hoạt động bình thường; Sơ đồ?; Rtđ = ?
b) Rbt = ?; Pbt = ?
c) t = 1h = 3600s; A = ?J = ?kW.h
Lời giải:
a) Vì bóng đèn dây tóc và bàn là có cùng điện áp định mức là 220V, đồng thời điện áp của nguồn cũng bằng 220V nên muốn hai dụng cụ này hoạt động bình thường thì chúng phải được mắc song song với nhau và cùng mắc vào nguồn 220V
Ta có sơ đồ mạch điện:
Bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W → Uđm1 = 220V, Pđm1 = 100W,
→ Điện trở của đèn:
Bàn là có ghi 220V – 1000W → Uđm2 = 220V, Pđm2 = 1000W,
→ Điện trở bàn là:
Hai thiết bị ghép song song nên điện trở tương đương của mạch là:
b) Đổi 1 giờ = 3600s
Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun là:
Ta có 1kWh = 3600000J
Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị kWh là:
A = 3960000/3600000 = 1,1 kWh
Cách giải khác:
a) Cường độ dòng điện qua đèn khi đó là:
I1 = Pđm1 /Uđm1 = 100/220 = 5/11 A
Cường độ dòng điện qua bàn là khi đó là:
I2 = Pđm2 /Uđm2 = 1000/220 = 50/11 A
Cường độ dòng điện mạch chính là: I = I1 + I2 = 5/11 + 50/11 = 5A
→ Điện trở tương đương của mạch:
b) Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị jun là:
Ta có 1kWh = 3600000J
Điện năng mà đoạn mạch này tiêu thụ trong 1 giờ theo đơn vị kWh là:
A = 3960000/3600000 = 1,1 kWh
Trắc nghiệm Vật Lí 9 Bài 14 (có đáp án)
Câu 1: Điện năng không thể biến đổi thành
A. Cơ năng
B. Nhiệt năng
C. Hóa năng
D. Năng lượng nguyên tử
Lời giải
Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử
→ Đáp án D
Câu 2: Công suất điện cho biết
A. khả năng thực hiện công của dòng điện.
B. năng lượng của dòng điện.
C. lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.
D. mức độ mạnh, yếu của dòng điện.
Lời giải
Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.
→ Đáp án C
Câu 3: Một bàn là được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì tiêu thụ một lượng điện năng là 990 kJ trong 15 phút, cường độ dòng điện chạy qua dây nung của bàn là khi đó là bao nhiêu?
A. 5A
B. 10A
C. 15A
D. 20A
Lời giải
A = 990 kJ = 990000 J
t = 15 phút = 900 s
Cường độ dòng điện chạy qua dây nung là:
→ Đáp án A
Câu 4: Cho hai điện trở có giá trị R1 = 2R2. Nếu mắc hai điện trở nối tiếp nhau và đặt vào hai đầu đoạn mạch hiệu điện thế U thì công của dòng điện thay đổi như thế nào so với khi hai điện trở mắc song song?
A. tăng 4 lần
B. giảm 4,5 lần
C. tăng 2 lần
D. giảm 3 lần
Lời giải
Gọi R = R2
Khi mắc song song
Công của dòng điện:
Khi mắc nối tiếp:
Công của dòng điện:
Ta có:
Vậy A1 = 4,5.A2
→ Đáp án B
Câu 5: Cho đoạn mạch gồm hai điện trở mắc song song. Biết hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch là UAB = 24V; giá trị các điện trở R1 = R2 = 8Ω . Trong thời gian 12 phút, công của dòng điện sản ra trong mạch là:
A. 103680J
B. 1027,8J
C. 712,8J
D. 172,8J
Lời giải
Khi mắc song song
Công của dòng điện:
→ Đáp án A
Câu 6: Trên bếp điện có ghi 220V – 880W
a) Cần dùng bếp ở hiệu điện thế là bao nhiêu để nó hoạt động bình thường? Tính cường độ dòng điện chạy qua bếp khi đó.
b) Tính điện năng mà bếp hoạt động bình thường trong 3 giờ.
c) Khi bếp hoạt động, điện năng được biến đổi thành các dạng năng lượng nào? Tính công suất hao phí, biết hiệu suất của bếp là 80%.
Lời giải
a) Để bếp hoạt động bình thường ta phải dùng hiệu điện thế 220V.
Cường độ dòng điện qua bếp:
b) Điện năng bếp tiêu thụ trong 3 giờ khi nó hoạt động bình thường:
c) Khi bếp hoạt động, điện năng biến đổi thành quang năng và nhiệt năng. Vì hiệu suất của bếp là 80% nên phần công suất tiêu thụ dưới dạng quang năng và nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh chiếm 20% ⇒
Câu 7: Khi mắc một bóng điện vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ là 250mA.
a) Tính điện trở và công suất của bóng khi đó.
b) Bóng này được sử dụng trung bình 5 giờ trong một ngày. Tính điện năng và số tiền phải trả mà bóng tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. Biết giá tiền điện phải trả là 1000 đồng/1 chữ.
Lời giải
a) Điện trở của bóng đèn:
Công suất của bóng đèn:
b) Điện năng bóng đèn tiêu thụ:
Hay A = 8,25.1000.3600 = 29700000 J
Số tiền phải trả trong 30 ngày là: T = 8,25.1000 = 8250 đồng
Câu 8: Có hai điện trở 60Ω và 120Ω được mắc song song vào hai điểm A, B. Cường độ dòng điện qua mạch chính là 1,8A. Tính:
a) Hiệu điện thế và công suất tiêu thụ của đoạn AB.
b) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở.
c) Nếu 2 điện trở đó mắc nối tiếp thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch lúc đó như thế nào so với khi chúng mắc song song? Hiệu điện thế giữa hai đầu A, B vẫn không đổi.
Lời giải
a) Hiệu điện thế và công suất tiêu thụ của đoạn AB:
b) Cường độ dòng điện qua mỗi điện trở:
I2 = I – I1 = 1,8 – 1,2 = 0,6A
c) Khi mắc nối tiếp, cường độ dòng điện qua mạch và qua các điện trở:
Công suất tiêu thụ:
Từ (1) (2) ta có:
Vậy khi hai điện trở mắc nối tiếp với nhau, công suất tiêu thụ của chúng nhỏ hơn 4,5 lần so với khi chúng mắc song song với nhau.
Câu 9: Một gia đình dùng mạng điện có hiệu điện thế 220V để thắp sáng nhưng trong nhà lại chỉ có 3 bóng đèn: Đ1 (110V – 40W), Đ2 (110V – 40W), Đ3 (110V – 80W).
a) Muốn các bóng đèn đều sáng bình thường phải mắc chúng vào mạng điện theo sơ đồ nào? Tính cường độ dòng điện qua mỗi bóng.
b) Muốn mắc 3 bóng đèn đó song song với nhau cũng vào mạng điện như trên thì phải mắc thêm một điện trở phụ R theo sơ đồ nào và có trị số là bao nhiêu để chúng sáng bình thường.
Lời giải
a) Muốn các bóng đèn đều sáng bình thường phải mắc chúng vào mạng điện theo sơ đồ như hình vẽ:
Điện trở các bóng đèn và của đoạn AB:
Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn:
b) Mắc mạch theo sơ đồ như hình vẽ:
Điện trở đoạn AC:
Để các bóng đèn sáng bình thường thì: UR = UAC = 110V tức là R = RAC = 75,625 Ω
Câu 10: Cho mạch điện như hình vẽ:
Mạch được nối với một nguồn điện có hiệu điện thế không đổi UAB = 18V. Cho biết R1 = 4,2 Ω, R2 = 6 Ω. R3 là một biến trở. Trên bóng đèn Đ có ghi 6V – 3W.
a) Cho R3 = 12Ω , tìm công suất tiêu thụ của đèn Đ.
b) Để đèn Đ sáng bình thường thì ta phải di chuyển con chạy C về phía nào? Tính phần biến trở R’3 tham gia vào mạch điện lúc đó.
Lời giải
Ta vẽ lại mạch điện như hình vẽ:
Điện trở của đèn:
a) Điện trở tương đương của mạch:
Cường độ dòng điện qua mạch, qua các điện trở và đèn:
Công suất tiêu thụ của đèn:
b) Khi đèn sáng đúng định mức thì Ud = 6V, Id = 0,5A
Gọi x là điện trở tương đương của đoạn mạch CB
Vì đoạn AC nối tiếp với CB nên ta có:
Mà U1 = Um – U2 = 18 – U2 (2)
Từ (1) và (2) ta suy ra:
Mà ta lại có: U2 = I2.R2 = (Im – Idmd).R2 = (Im – 0,5).6
⇒ U2 = 6Im – 3 (4)
Thế (4) vào (3) ta được: (4,2 + x).(6Im – 3) = 18.x
⇔ 6Im.(4,2 + x) – 12,6 – 3x = 18x
Mà:
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật Lí 9 Bài 14: Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 9
