Lý 9 Bài 17: Bài tập vận dụng định luật Jun- Lenxơ

- Nội dung: 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)

a) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn:

Áp dụng định luật Jun– Lenxơ: Q = I².R.t

Hay \(Q = Pt = UIt = {I^2}Rt = \frac{{{U^2}}}{R}t \)

b) Tính công suất tỏa nhiệt của dây dẫn:

- Áp dụng công thức:\(P = \frac{Q}{t} \)

+ Trong đó:

• Q là nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn (J)

• t là thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn (s)

• P là công suất tỏa nhiệt của dây dẫn (W)

c) Phương trình cân bằng nhiệt:

- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu

+ Trong đó:

• Q_tỏa là nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn

• Q_thu là nhiệt lượng thu vào

- Lưu ý: Trong trường hợp điện trở của dây dẫn là điện trở thuần thì điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng. Khi đó Q = A.

Một bếp điện hoạt động bình thường có điện trở R = 80 Ω và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là I = 2,5 A. Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 s

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng do bếp tỏa ra trong 1 giây là:

Q = R.I² .t = 80.(2,5)².1 = 500 J

Một bếp điện được sử dụng với hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua bếp điện có cường độ 3A. Dùng bếp này đun sôi được 2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 200 trong thời gian 20 phút. Tính hiệu suất của bếp điện, biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J/kg.K

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút là:

Q_tp = U.I.t = 220.3.20.60 = 792000 J

Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước này là:

Q₁ = c.m(t₂ – t₁) = 4200.2.80 = 672000 J

Hiệu suất của bếp là:

\(H = \frac{{{Q_1}}}{{{Q_{tp}}}} = \frac{{672}}{{792}} = 0,848 = 84,8\% \)

Câu 1: Một ấm điện có ghi 220 V – 1200 W được sử dụng với hiệu điện thế đúng 220 V để đun sôi 2,5 lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 200C. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường. Tính thời gian đun sôi nước.

Câu 2: Dây điện trở của một bếp điện bằng nicrom có điện trở suất 1,1.10^-6 Ωm, chiều dài 4,5 m, tiết diện 0,05 mm².

a) Tính điện trở của dây.

b) Bếp được sử dụng ở hiệu điện thế U = 220 V. Hãy tính công suất của bếp điện từ đó suy ra nhiệt lượng tỏa ra của bếp trong 30 phút.

Câu 3: Người ta dùng bếp điện để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ t = 20^oC. Để đun sôi lượng nước đó trong 20 phút thì phải dùng bếp điện có công suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nước c = 4,18.103 J/kg.độ, hiệu suất của bếp H = 80%.

Câu 4: Một đoạn mạch gồm hai dây dẫn mắc nối tiếp, một dây dẫn bằng nikelin dài 3 m có tiết diện 1 mm² và dây kia bằng sắt dài 8 m có tiết diện 0,5 mm². Hỏi khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch này trong cùng một thời gian thì dây nào tỏa nhiều nhiệt lượng hơn?

Câu 1: Một đoạn mạch gồm hai dây dẫn mắc nối tiếp, một dây bằng nikêlin dài 1m có tiết diện 1 mm² và dây kia bằng sắt dài 2 m có tiết diện 0,5 mm². Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch này trong cùng một thời gian thì dây nào tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn? Biết điện trở suất của nikêlin là 0,4.10^-6 Ω .m và điện trở suất của sắt là 12.10^-8 Ω .m

A. Dây nikêlin tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn

B. Dây sắt tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn

C. Hai dây tỏa nhiệt lượng bằng nhau

D. Cả ba đáp án đều sai

Câu 2: Một bình nóng lạnh có ghi 220 V – 1100 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V. Tính thời gian để bình đun sôi 10 lít nước từ nhiệt độ 20^oC, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K và nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ.

A. 30 phút 45 giây

B. 44 phút 20 giây

C. 50 phút 55 giây

D. 55 phút 55 giây

Câu 3: Trong mùa đông, một lò sưởi điện có ghi 220 V – 880 W được sử dụng với hiệu điện thế 220 V trong 4 giờ mỗi ngày. Tính nhiệt lượng mà lò sưởi này tỏa ra trong mỗi ngày.

A. 4,92 kW.h

B. 3,52 kW.h

C. 3,24 kW.h

D. 2,56 kW.h

Câu 4: Một điện trở 20  được mắc vào nguồn có hiệu điện thế không đổi U. Sau 1 h đóng mạch điện, nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở đó là 432 kcal. Tìm U.

A. 200 V                      B. 250 V                      C. 220 V                      D. 100V

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Bài tập vận dụng định luật Jun - Lenxơ cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được: 

• Nêu được định luật Jun - Lenxơ.

• Phương pháp giải Bài tập vận dụng định luật Jun - Lenxơ để giải được các bài tập về tác dụng nhiệt của dòng điện.