Đáp án Bài Tập Trang 43-44-45 Vbt Vật Lí 9 | Tech12h

14.1. Chọn D. Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử.

14.2. Chọn C. Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

14.3. Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW;

a) t0 4h; t = 4.30 = 120h; A1 = ?

b) Nối tiếp hai đèn cùng loại; U = 220V; Pmạch = Pm = ?; Pđèn = P1 = P2 = ?

c) Nối tiếp đèn 1 trên với đèn 3 có: Uđm3 = 220V; Pđm3 = 75W = 0,075kW

Đèn 3 hỏng hay không? Pmạch2 = ?; P1 = ?; P2 = ?

Lời giải:

a. Điện năng sử dụng trong 30 ngày là:

A1 = PĐ1.t = 0,1kW.120h = 12kW.h = 12.1000.3600 = 4,32.10$^{7}$J.

b. Điện trở của đèn 1 và đèn 2 cùng loại là:

$R_{1}=R_{2}=\frac{U^{2}_{đm1}}{P_{đm1}}\frac{220^{2}}{100}=484Ω$

Điện trở tương đương của 2 đèn khi ghép nối tiếp là:

R12 = R1 + R2 = 484 + 484 = 968Ω

Công suất của đoạn mạch nối tiếp là:

$P_{m}=\frac{U^{2}}{R_{12}}=\frac{220^{2}}{968}=50W$

Do hai đèn giống nhau mắc nối tiếp nên công suất của mỗi bóng đèn là:

P1 = P2 = Pm /2 = 50/2 = 25 W

c. Điện trở của đèn thứ ba là:

$R_{3}=\frac{U^{2}_{đm3}}{P_{đm3}}=\frac{220^{2}}{75}=645,3Ω$

Điện trở tương đương của mạch khi ghép nối tiếp đèn 1 và đèn 3 là:

R13 = R1 + R3 = 484 + 645,3 = 1129,3Ω

Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là:

$I_{1}=I_{3}=I=\frac{U}{R_{13}}=\frac{220}{1129,3}=0,195A$

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:

U1 = I1.R1 = 0,195.484 = 94,38V và U2 = I2.R2 = 0,195.645,3 = 125,83V.

Như vậy ta thấy hiệu điện thế này đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức của mỗi đèn là 220V nên các đèn không bị hỏng.

Công suất của đoạn mạch là: Pm = U.I = 220.0,195 = 42,9W.

Công suất của đèn thứ nhất là: $P_{1}=I^{2}_{1}.R_{1}=0,195^{2}.484=18,4W$

Công suất của đèn thứ hai là:$P_{2}=I^{2}_{2}.R_{2}=0,195^{2}.645,93=24,5W$

14.4. Tóm tắt:

Uđm1 = 220V; Pđm1 = 100W = 0,1kW; Uđm2 = 220V; Pđm2 = 40W = 0,04kW;

a) R1 = ?; R2 = ?

b) Nối tiếp hai đèn; U = 220V; t = 1h = 3600s; đèn nào sáng hơn? A = ?

c) Mắc song song hai đèn: U = 220V; t = 1h; đèn nào sáng hơn? A = ?

Lời giải:

a) Điện trở của đèn thứ nhất là: R1 = U$^{2}$đm1 / Pđm1 = 220$^{2}$ / 100 = 484Ω

Điện trở của đèn thứ hai là: R2 = U$^{2}$đm2 / Pđm2 = 220$^{2}$/40 = 1210Ω

Lập tỉ lệ: R2/R1 = 1210 / 484 = 2,5 ⇒ R2 = 2,5R1. Vậy đèn 1 có điện trở nhỏ hơn đèn 2 là 2,5 lần.

Cường độ dòng điện định mức của đèn 1 là:

Iđm1 = Pđm/U1đm = 100/220 ≈ 0,45A

+ Cường độ dòng điện định mức của đèn 2 là:

Iđm2 = Pđm2/Uđm2 = 40/220 ≈ 0,18A

Khi ghép nối tiếp cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

$I=\frac{U}{R_{12}}=\frac{U}{R_{1}+R_{2}}=\frac{220}{484+1210}=0,13A$

Vì đèn 1 và đèn 2 mắc nối tiếp nên: I1 = I2 = I = 0,13A.

Qua kết quả tính toán ta so sánh và biết được cả hai đèn thì dòng điện qua chưa đến giá trị định mức vì vậy cả hai đèn đều sáng mờ. Nhưng đèn 2 sẽ sáng hơn đèn 1. (vì I gần với Iđm1 hơn Iđm2)

Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch trong 1 giờ là:

A = U.I.t = 220.0,13.3600 = 102960 J = 0,0286kW.h

Điện năng mạch điện tiêu thụ trong 1 giờ là:

A = (P1 + P2)t = (100 + 40).3600 = 504000J = 0,14kW.h.

Ta có: $R_{12}=\frac{R_{1}.R_{2}}{R_{1}+R_{2}}=345,7Ω

Cường độ dòng điện trong đoạn mạch là:

I = U / R12 = 220 / 345,7 = 0,63A.

Vì đèn 1 song song với đèn 2 nên I = I1 + I2 = 0,63A

Ta thấy Iđm1 + Iđm2 = 0,45 + 0,18 = 0,63A

Nên lúc này hai đèn sáng bình thường và đèn 1 sáng hơn đèn 2 vì đèn 1 có công suất định mức lớn hơn đèn 2

14.5. Tóm tắt:

Uđm1 = 110V; Pđm1 = 550W; Uđm2 = 110V; Pđm2 = 40W ;

a) R1 = ?; R2 = ?

b) Nối tiếp bàn là và đèn; U = 220V có được không?

c) Nối tiếp bàn là và đèn: Umax = ?; Pbàn là = P1 = ?; Pđèn = P2 = ?

Lời giải:

a) Điện trở của bàn là là: $R_{1}=\frac{U^{2}_{đm1}}{P_{đm1}}=\frac{110^{2}}{550}=22Ω$

Điện trở của bóng đèn là: $R_{2}=\frac{U^{2}_{đm2}}{P_{đm2}}=\frac{110^{2}}{40}=302,5Ω$

b) Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, điện trở tương đương của mạch là:

R12 = R1 + R2 = 22 + 302,5 = 324,5Ω

⇒ Dòng điện chạy qua chúng có cường độ là:

$I_{1}=I_{2}=I=\frac{U}{R_{12}}=\frac{220}{324,5}=0,678A$

Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là: U1 = I.R1 = 0,678.22 = 14,9V

hiệu điện thế đặt vào đèn là: U2 = I.R2 = 0,678.302,5 = 205,2V

Ta thấy U2 > Uđm2 nên đèn sẽ hỏng do vậy không thể mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này vào hiệu điện thế 220V.

c) Cường độ định mức của bàn là và đèn tương ứng là:

Iđm1 = Pđm1 / Uđm1 = 550/110 = 5A;

Iđm2 = Pđm2 / Uđm2 = 40/110 = 4/11A = 0,364A.

Khi mắc nối tiếp hai dụng cụ điện này thì dòng điện chạy qua chúng có cùng cường độ và chỉ có thể lớn nhất là Imax = Iđm2 = 0,364A, vì nếu lớn hơn thì bóng đèn sẽ hỏng. Vậy có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là:

Umax = Imax .(R1 + R2) = 118V.

Công suất của bàn là khi đó: P1 = R1.I2 = 22.0,3642 = 2,91 W.

Công suất của đèn khi đó: P2 = R2.I2 = 302,5.0,3642 = 40 W.

14.6. Tóm tắt:

Uđm = 12V; Pđm = 15W;

a) Quạt hoạt động bình thường thì U = ?; I = ?

b) t = 1h = 3600s; A = ?

c) Hiệu suất H = 85%; R = ?

Lời giải:

a) Phải mắc quạt vào hiệu điện thế định mức U = 12V.

Điện trở của quạt là: R = U$^{2}$ /P = 12$^{2}$/15 = 9,6Ω.

Cường độ dòng điện chạy qua quạt là: I = U/R = 12/9,6 = 1,25A.

b) Điện năng quạt tiêu thụ trong 1 giờ là:

A = Pđm.t = 15.3600 = 54000J = 0,015kW.h.

c) Điện năng được biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng.

Phần điện năng biến đổi thành cơ năng trong 1 giây là:

Pcơ = Ptoàn phần.H = 15.85% = 12,75 J/s

Mặt khác ta có: Ptoàn phần = Pcơ + Pnhiệt

⇒ Phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng trong 1 giây l

Pnhiệt = Ptoàn phần - Pcơ = 15 – 12,75 = 2,25 J/s

Điện trở của quạt: Pnhiệt = I$^{2}$.R ⇒ R = Pnhiệt/I$^{2}$ = 1,44Ω.