Vật Lí 9 Bài 16: Định luật Jun – Lenxo 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 16
Điện năng biến đổi thành nhiệt năng
a) Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
– Dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng:
Ví dụ: Bóng đèn dây tóc, đèn huỳnh quang, đèn compac…
– Dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng.
Ví dụ: Máy bơm nước, máy khoan, quạt điện…
b) Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng
Dụng cụ hay thiết bị điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng:
Ví dụ: Bình nước nóng, nồi cơm điện, bàn là, ấm điện…
Định luật Jun – Len – Xơ
– Phát biểu định luật:
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
– Hệ thức của định luật: Q = I2.R.t
Trong đó: R là điện trở của vật dẫn (Ω)
I là cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn (A)
t là thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn (s)
Q là nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn (J)
– Mối quan hệ giữa đơn vị Jun (J) và đơn vị calo (cal):
1 J = 0,24 cal
1 cal = 4,18 J
Lưu ý:
Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức của định luật Jun – Len – xơ là: Q = 0,24.I2.R.t
Giải bài tập SGK Vật Lí 9 Bài 16
Bài C1 (trang 45 SGK Vật Lý 9)
Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian 300s.
Lời giải:
Công suất nhiệt tỏa ra trên sợi dây có điện trở R = 5Ω là:
PR = I2.R = 2,42.5 = 28,8 W
Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian 300s là:
A = PR.t = 28,8.300 = 8640J.
Bài C2 (trang 45 SGK Vật Lý 9)
Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian trên.
Lời giải:
Nhiệt lượng nước nhận được là:
Q1 =c1m1Δto = 4200.0,2.9,5 = 7980J.
Nhiệt lượng bình nhôm nhận được là:
Q2 =c2m2 Δto =880.0,078.9,5 = 652,08J.
Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được là:
Q = Q1+ Q2= 8632,08J.
Bài C3 (trang 45 SGK Vật Lý 9)
Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường chung quanh.
Lời giải:
Ta thấy Q và A tương đương với nhau. Như vậy nếu tính cả phần nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì Q và A bằng nhau.
Bài C4 (trang 45 SGK Vật Lý 9)
Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên?
Lời giải:
Vì dây tóc bóng đèn và dây nối mắc nối tiếp nhau nên dòng điện chạy qua cả hai có cùng cường độ. Theo định luật Jun – Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra ở dây tóc và ở dây nối tỉ lệ với điện trở của từng đoạn dây. Dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên đến nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh, do đó dây nối hầu như không nóng lên.
Bài C5 (trang 45 SGK Vật Lý 9)
Một ấm điện có ghi 220V – 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 21 nước từ nhiệt độ ban đầu là 20oC. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K.
Tóm tắt:
Ấm có: Uđm = 220V; Pđm = 1000W
U = 220V
T0 = 20ºC
V = 2 lít = 2kg; cnước = 4200J/kg.K
Tính thời gian đun sôi nước
Lời giải:
Vì hiệu điện thế định mức của ấm bằng hiệu điện thế được sử dụng nên ấm hoạt động bình thường
Trắc nghiệm Vật Lí 9 Bài 16 có đáp án
Bài 1: Định luật Jun-Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành:
A. Cơ năng
B. Năng lượng ánh sáng
C. Hóa năng
D. Nhiệt năng
Lời giải
Định luật Jun – Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành nhiệt năng
Đáp án: D
Bài 2: Câu phát biểu nào dưới đây là không đúng? Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua:
A. Tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua
B. Tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua.
C. Tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn với thời gian dòng điện chạy qua và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn
D. Tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua.
Lời giải
Ta có:
Định luật Jun-Lenxơ
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, tỉ lệ thuận với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua
A – sai vì nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện
B, C, D – đúng
Đáp án: A
Bài 3: Biểu thức nào sau đây là công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua:
A. Q = Irt
B. Q = I2Rt
C. Q = IR2t
D. Q = IRt2
Lời giải
Ta có: Q = I2Rt
Trong đó:
+ Q: nhiệt lượng tỏa ra (J)
+ I: cường độ dòng điện (A)
+ R: điện trở (Ω)
+ t: thời gian (s)
Đáp án: B
Bài 4: Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu của một biến trở R thì cường độ dòng điện chạy qua là I. Công thức nào dưới đây không phải là công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t?
Lời giải
Ta có:
Lại có:
=> Nhiệt lượng Q còn được tính bởi các công thức khác:
Đáp án: A
Bài 5: Mắc các dây dẫn vào hiệu điện thế không đổi. Trong cùng một thời gian thì nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn phụ thuộc như thế nào vào điện trở dây dẫn?
A. Tăng gấp đôi khi điện trở của dây dẫn tăng lên gấp đôi
B. Tăng gấp đôi khi điện trở của dây dẫn giảm đi một nửa
C. Tăng gấp bốn khi điện trở của dây dẫn giảm đi một nửa
D. Giảm đi một nửa khi điện trở của dây dẫn tăng lên gấp bốn
Lời giải
Ta có nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn tỉ lệ thuận với điện trở R
=> Khi tăng gấp đôi điện trở của dây dẫn thì nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn cũng tăng gấp đôi
Đáp án: A
Bài 6: Chọn câu trả lời đúng. Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua phụ thuộc vào:
A. Điện trở R của dây dẫn
B. Cường độ dòng điện I chạy qua dây
C. Thời gian dòng điện chạy qua
D. Cả A, B, C đều đúng
Lời giải
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn:
=> Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn phụ thuộc vào: cường độ dòng điện chạy qua dây, điện trở dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua
Đáp án: D
Bài 7: Nếu đồng thời giảm điện trở của dây dẫn, cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn đi một nửa thì nhiệt lượng tỏa ra trên dây sẽ thay đổi như thế nào?
A. Giảm đi 2 lần
B. Giảm đi 4 lần
C. Giảm đi 8 lần
D. Giảm đi 16 lần
Lời giải
Ta có: Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn:
=> Khi đồng thời giảm điện trở của dây dẫn, cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn đi một nửa:
Nhiệt lượng tỏa ra trên dây khi đó:
=> Nhiệt lượng sẽ giảm đi 16 lần
Đáp án: D
Bài 8: Chọn câu trả lời sai
Nhiệt lượng Q được dùng để đun nóng nước có khối lượng m1 , nhiệt dung riêng c1 và cốc đựng nước có khối lượng m2, nhiệt dung riêng c2 tăng từ nhiệt độ t10C lên t20C được liên hệ với nhau bởi công thức:
Lời giải
Ta có, nhiệt lượng: Q = mcΔt
Nhiệt lượng Q được dùng để đun nóng nước có khối lượng m1 , nhiệt dung riêng c1 và cốc đựng nước có khối lượng m2, nhiệt dung riêng c2 tăng từ nhiệt độ t10C lên t20C được liên hệ với nhau bởi công thức:
=> A, B, D – đúng
C – sai
Đáp án: D
Bài 9: Phương trình nào sau đây là phương trình cân bằng nhiệt:
A. Q tỏa + Q thu = 0
B. Q tỏa.Q thu = 0
C. Q tỏa – Q thu = 0
D.
Lời giải
Phương trình cân bằng nhiệt:
Q tỏa = Q thu
Đáp án: C
Bài 10: Dòng điện có cường độ 2mA chạy qua một điện trở 3kΩ trong thời gian 10 phút thì nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở này có giá trị nào dưới đây?
A. Q = 7,2J
B. Q = 60J
C. Q = 120J
D. Q = 3600J
Lời giải
Ta có:
Nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở này là:
Đáp án: A
Bài 11: Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 100Ω và cường độ dòng điện qua bếp là I = 4A. Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong mỗi phút là:
A. 1,6kJ
B. 96kJ
C. 24kJ
D. 12kJ
Lời giải
Ta có:
Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong mỗi phút là:
Đáp án: B
Bài 12: Thời gian đun sôi 1,5l nước của một ấm điện là 10 phút. Hiệu điện thế giữa hai đầu dây nung của ấm là 220V. Điện trở của dây nung này có giá trị là bao nhiêu? Biết rằng nếu kể cả nhiệt lượng hao phí để đun sôi 1l nước thì cần nhiệt lượng là 420000J
A. 32Ω
B. 15 Ω
C. 24,2 Ω
D. 46,1Ω
Lời giải
Ta có:
+ Đun 1l nước thì cần nhiệt lượng là 420000J
=> Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 1,5l nước là: Q = 1,5.420000 = 630000J
+ Mặt khác, ta có:
=> Điện trở của dây nung:
Đáp án: D
Bài 13: Khi mắc một bàn là vào hiệu điện thế 110V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ 5A. Bàn là này sử dụng như vậy trung bình 15 phút mỗi ngày. Hỏi nhiệt lượng tỏa ra trong 30 ngày là bao nhiêu?
A. 1485kJ
B. 4125kJ
C. 13750kJ
D. 14850kJ
Lời giải
Ta có:
+ Công suất tiêu thụ của bàn là là:
P = UI = 110.5 = 550W
+ Điện năng tiêu thụ của bàn là trong 1 ngày là:
=> Điện năng tiêu thụ của bàn là trong 30 ngày là:
A = 30A1 = 30.137,5 = 4125Wh
+ Nhiệt lượng tỏa ra của bàn là tỏa ra trong 30 ngày là:
Q = A = 4125Wh = 4125.60.60 = 14850000J = 14850kJ
Đáp án: D
Bài 14: Một bình nóng lạnh có ghi 220V – 1100W được sử dụng với hiệu điện thế 220V. Thời gian để bình đun sôi 10 lít nước từ nhiệt độ 240C là bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ.
A. 1 giờ
B. 30 phút
C. 50 phút 55 giây
D. 48 phút 22 giây
Lời giải
+ Cường độ dòng điện qua bình:
+ Ta có:
Điện năng tiêu thụ chính bằng nhiệt lượng:
Ta có:
2901,82s ≈ 48 phút 22 giây
Đáp án: D
Bài 15: Khi cho dòng điện có cường độ I1 = 1A chạy qua một thanh kim loại trong thời gian τ thì nhiệt độ của thanh tăng lên là Δt1 = 80C. Khi cho cường độ dòng điện I2 = 2A chạy qua thì trong thời gian đó nhiệt độ của thanh tăng thêm là Δt2 bằng:
A. 40C
B. 160C
C. 240C
D. 320C
Lời giải
Ta có: Nhiệt lượng được tính bởi các công thức
Gọi Q1, Q2 lần lượt là nhiệt lượng của thanh kim loại khi có cường độ dòng điện I1, I2 chạy qua
Ta có:
Từ (1) và (2), ta suy ra:
Đáp án: D
Bài 16: Một bếp điện được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua bếp có cường độ 2A. Dùng bếp này thì đun sôi được 1,5 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 250C trong thời gian 20 phút. Nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K . Hiệu suất của bếp là:
A. 0,8949%
B. 8,949%
C. 89,49%
D. Không có đáp số nào đúng
Lời giải
+ Nhiệt lượng dùng để đun sôi nước là:
+ Nhiệt lượng bếp tỏa ra trong 20 phút:
Hiệu suất của bếp là:
Đáp án: C
Bài 17: Trong mùa đông, một lò sưởi điện có ghi 220V – 880W được sử dụng với hiệu điện thế 220V trong 4 giờ mỗi ngày. Nhiệt lượng mà lò sưởi này tỏa ra trong mỗi ngày là
A. 12672J
B. 3,52kWh
C. 3,52J
D. 12672000kWh
Lời giải
+ Ta có: P = UI
=> Cường độ dòng điện chạy qua lò sưởi là:
+ Nhiệt lượng tỏa ra của lò sưởi mỗi ngày là:
Đáp án: B
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật Lí 9 Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp 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 Đoạn mạch nối tiếp. 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
