Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng chi tiết Vật Lý 9

HOCMAI xin gửi tới các em học sinh bài viết Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng do chúng tôi sưu tầm và biên soạn. Lời giải bài tập các bài tập sau đây sẽ giúp ích các em rất nhiều trong quá trình ôn tập và nắm vững kiến thức về chuyên đề này. Qua đó giúp ích các em học tập tốt môn Vật Lý 9.

 

Bài viết tham khảo thêm:

• Bài tập vận dụng định luật Ôm và công thức tính điện trở của dây dẫn
• Công suất điện
• Điện năng – Công của dòng điện

 

I. Kiến thức trọng tâm về công suất điện

1. Công thức tính công suất điện:

Trong đó:  

• P đo bằng oát (W)
• U đo bằng vôn (V)
• I đo bằng ampe (A)
• R đo bằng ôm (Ω)

1W = 1V.1A

2. Công thức tính điện năng:

Trong đó: 

• U đo bằng Vôn (V)
• I đo bằng ampe (A)
• t đo bằng giây (s)
• Công A đo bằng jun (J)

1J = 1W.1s = 1V.1A.1s.

 

II. Giải bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng SGK Vật lí 9

Bài 1 | Trang 40 SGK Vật Lý 9

Khi mắc một bóng đèn vào một hiệu điện thế là 220V thì cường độ của dòng điện chạy qua nó là 341mA.

a) Tính điện trở cùng với công suất của bóng đèn khi đó.

b) Bóng đèn này được sử dụng như đề bài, trung bình là 4 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng mà bóng đèn này tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị là jun và số đếm tương ứng của công tơ điện.

Trả lời:

Đổi: 341mA = 341.10^-3 A

a) 

– Điện trở của bóng đèn này là:

R = U/I = 220/341.10^-3 = 645Ω

– Công suất của bóng đèn khi đó là: 

P = UI = 220. 0,341 = 75W.

b) Điện năng mà bóng đèn này tiêu thụ trong vòng 30 ngày, mỗi ngày 4 giờ là:

A = P.t = 75.30.4.3600 = 32400000 (J)

Mỗi số đếm của công tơ điện là 1 kWh, vậy nên muốn tìm được số đếm tương ứng của công tơ điện ta cần phải tính điện năng theo đơn vị là kWh.

Khi đó: 

A = Pt = 75.30.4 = 9000Wh = 9kWh

Vậy số đếm tương ứng của công tơ điện sẽ là 9 số.

Bài 2 | Trang 40 SGK Vật Lý 9

Một đoạn mạch gồm có một bóng đèn có ghi là 6V – 4,5W được mắc nối tiếp cùng với một biến trở và được đặt vào một hiệu điện thế không đổi là 9V như hình 14.1. Biết điện trở của dây nối và ampe kế là rất nhỏ.

a) Đóng công tắc K, bóng đèn vẫn sáng bình thường. Hãy tính số chỉ của ampe kế.

b) Tính công suất tiêu thụ điện và điện trở của biến trở khi đó.

c) Tính công của dòng điện sản xuất ra ở biến trở và ở toàn cả đoạn mạch trong 10 phút.

Trả lời:

a) Khi đóng công tắc K, bóng đèn vẫn sáng bình thường, nghĩa là cường độ dòng điện chạy qua bóng đèn đúng bằng với cường độ dòng điện định mức, và đó cũng chính là chỉ số của ampe kế.

Ta có: lđm = Pđm/Uđm = 4,5/6 = 0,75A

b) Đèn sáng bình thường nghĩa là hiệu điện thế ở hai đầu bóng đèn đúng bằng với hiệu điện thế định mức, do đó: 

– Hiệu điện thế ở giữa hai đầu biến trở được tính là: 

Ubt = U – Uđ = 9 – 6 = 3V

– Điện trở của biến trở khi ấy là:

 Rbt = Ubt/Ibt = 3/0,75 = 4Ω

– Công suất tiêu thụ của biến trở là: 

Pbt = Ubt.Ibt = 3.0,75 = 2,25 W

c)
– Công của dòng điện sản sinh ra trên biến trở trong vòng 10 phút là:

Abt = Pbtt = 2,25.10.60 = 1350J

Công của dòng điện sản sinh ra trên toàn đoạn mạch trong vòng 10 phút là:

Ađm = Pm.t = Um.Im.t = 9.0,75.10.60 = 4050J

Bài 3 | Trang 41 SGK Vật Lý 9

Một bóng đèn dây tóc có ghi là 220V – 100W và một bàn là có ghi là 220V – 1000W cùng được mắc chung vào ổ lấy điện 220V ở một gia đình để cả hai cùng được hoạt động bình thường.

a) Vẽ sơ đồ của mạch điện, trong đó bàn là sẽ được kí hiệu như một điện trở và hãy tính điện trở tương đương của đoạn mạch ấy.

b) Tính điện năng được đoạn mạch này tiêu thụ trong vòng 1 giờ theo đơn vị là jun và đơn vị là kilowatt giờ.

Trả lời:

a) Để đèn và bàn là cùng hoạt động được bình thường khi mắc chung vào hiệu điện thế 220V thì chúng cần phải được mắc song song cùng với nhau. Sơ đồ mạch điện vẽ như hình 14.2.

– Điện trở của bóng đèn là:

Rđ = U²đ/Pđ = 220²/100 = 484Ω

– Điện trở của bàn là là:

Ubl/P²bl = 220²/1000 = 48,4Ω

– Điện trở tương đương của mạch khi lắp song song là:

Rtm = (Rđ.Rbl) / (Rđ+Rbl) = (484.48,8) / (484+48,8) = 44Ω

b) 

– Điện năng được đoạn mạch này tiêu thụ trong vòng 1 giờ theo đơn vị jun là:

A = U.I.t = (U²/Rtm).t = (220²/44).1.3600 = 3960000J

– Điện năng được đoạn mạch này tiêu thụ trong vòng 1 giờ theo đơn vị kilooat giờ là:

A = U.I.t = (U²/Rtm).t = (220²/44).1 = 1100 W.h = 1,1 kW.h

 

III. Bài tập Trắc nghiệm và Tự luận về công suất điện và điện năng sử dụng

Câu 1: Điện năng sẽ không thể biến đổi thành:

A) Cơ năng

B) Nhiệt năng

C) Hóa năng

D) Năng lượng nguyên tử

Đáp án:

→ D là đáp án đúng

Câu 2: Công suất điện cho ta biết:

A) Khả năng thực hiện công của dòng điện.

B) Năng lượng của dòng điện.

C) Lượng điện năng đã sử dụng trong một đơn vị thời gian.

D) Mức độ mạnh | yếu của dòng điện.

Đáp án:

→ C là đáp án đúng

Câu 3: Cho hai điện trở có giá trị là R1 = 2R2. Nếu mắc hai điện trở này nối tiếp nhau và đặt hiệu điện thế U vào hai đầu đoạn mạch thì công của dòng điện sẽ thay đổi như thế nào so với lúc hai điện trở được mắc song song?

A) Tăng 4 lần

B) Giảm 4,5 lần

C) Tăng 2 lần

D) Giảm 3 lần

Đáp án:

Gọi R = R2

Ta có: A1/A2 = (3.3)/2 = 4,5

Vậy A1 = 4,5.A2

→ B là đáp án đúng

Câu 4: Cho đoạn mạch gồm có hai điện trở được mắc song song. Biết hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch là UAB = 24V; giá trị của các điện trở R1 = R2 = 8Ω . Trong thời gian là 12 phút, công của dòng điện sản ra ở trong mạch là:

A) 103680J 

B) 1027,8J 

C) 712,8J 

D) 172,8J

Đáp án:

Khi mắc song song:

Rm1 = R/2 = 8/2 = 4Ω

– Công của dòng điện:

A = U.I.t = (U²/Rtm).t = (24².12.40)/4 = 103680J

→ A là đáp án đúng

Câu 5: Một bàn là sử dụng với hiệu điện thế là 220V thì sẽ tiêu thụ một lượng điện năng là 990 kJ trong vòng 15 phút, cường độ của dòng điện chạy qua dây nung bàn là khi đó sẽ là bao nhiêu?

A) 5A 

B) 10A 

C) 15A 

D) 20A

Đáp án:

Ta có

• A = 990 kJ = 990000J
• t = 15 phút = 900s

– Cường độ của dòng điện chạy qua dây nung là:

A = U.I.t => I = A/(U.t) = 990000/(220.900) = 5A

→ A là đáp án đúng

Câu 6: Trên bếp điện có ghi là 220V – 880W

a) Cần dùng bếp điện ở hiệu điện thế là bao nhiêu để nó có thể hoạt động bình thường? Tính cường của độ dòng điện chạy qua bếp điện khi đó.

b) Tính điện năng mà bếp điện hoạt động bình thường trong vòng 3 giờ.

c) Khi bếp điện hoạt động, điện năng sẽ được biến đổi thành các dạng năng lượng gì? Tính công suất hao phí, biết rằng hiệu suất của bếp là 80%.

Đáp án:

a) Để bếp hoạt động bình thường thì ta cần phải sử dụng hiệu điện thế U = 220V

– Cường độ dòng điện qua bếp:

I = P/U = 880/220 = 4A

b) Điện năng mà bếp điện tiêu thụ trong vòng 3 giờ khi nó hoạt động bình thường là:

A = P.t = 880.3 = 2640 Wh = 9504000J

c) Khi bếp hoạt động thì điện năng sẽ biến đổi thành nhiệt năng và quang năng. Vì hiệu suất của bếp điện là 80% nên công suất tiêu thụ ở dưới dạng quang năng và nhiệt năng khi tỏa ra môi trường xung quanh sẽ chiếm 20%.

⇒ Php = (20/100).880 = 176W

Câu 7: Khi mắc một bóng đèn vào một hiệu điện thế là 220V thì cường độ dòng điện chạy qua nó là 250mA.

a) Tính điện trở với công suất của bóng đèn khi đó.

b) Bóng này được sử dụng trong một ngày trung bình 5 giờ. Tính điện năng và số tiền cần phải trả mà bóng đèn tiêu thụ trong vòng 30 ngày theo đơn vị là Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. Biết rằng giá tiền điện cần phải trả là 1000 đồng/1 chữ.

Đáp án:

a) 

– Điện trở của bóng đèn:

Rđ = U/I = 220/0,25 = 880Ω

– Công suất của bóng đèn:

P = U.I = 220.0,25 = 55W = 0,055kW

b) 

– Điện năng bóng đèn tiêu thụ:

A = P.t = 0m055.5.30 = 8,25 kW.h

Hay A = 8,25.1000.3600 = 29700000J

– Số tiền cần phải trả trong vòng 30 ngày là: 

T = 8,25.1000 = 8250 đồng

Câu 8: Có hai điện trở là 60Ω và 120Ω được mắc song song với nhau vào hai điểm là A và B. Cường độ của dòng điện chạy qua mạch chính là 1,8A. Tính:

a) Hiệu điện thế và công suất tiêu thụ của đoạn mạch AB.

b) Cường độ dòng điện chạy qua mỗi điện trở.

c) Nếu 2 điện trở đó được mắc nối tiếp thì công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi đó như thế nào so với khi chúng được mắc song song? Hiệu điện thế ở giữa hai đầu A, B vẫn không đổi.

Đáp án:

a) 

Hai điện trở được mắc song song:

⇒ R12 = (60.120)/(60+120) = 40Ω

– Hiệu điện thế của đoạn AB:

UAB = I.R12 = 1,8.40 = 72V

– Công suất tiêu thụ của đoạn AB:

Pss = UAB.I = 72.1,8 = 129,6W (1)

b) Cường độ của dòng điện chạy qua mỗi điện trở:

• I1 = UAB/R1 = 72/60 = 1,2A
• I2 = I – I1 = 1,8 – 1,2 = 0,6A

c) Khi được mắc nối tiếp:

– Cường độ của dòng điện chạy qua mạch và chạy qua các điện trở:

I’ = UAB/(R1+R2) = 72/(60+120) = 0,4A

– Công suất tiêu thụ:

Pnt = UAB.I’ = 72.0,4 = 28,8W (2)

Từ (1) và (2) ta có: Pss/Pnt = 129,6/28,8 = 4,5 ⇒ Pss = 4,5.Pnt

Vậy khi hai điện trở được mắc nối tiếp với nhau thì công suất tiêu thụ của chúng sẽ nhỏ hơn 4,5 lần so với khi chúng được mắc song song với nhau.

 

Vậy là các em học sinh đã xem hết nội dung bài viết giới thiệu về lý thuyết và hướng dẫn giải bài tập chuyên đề Bài tập về công suất điện và điện năng. HOCMAI mong rằng đây sẽ là tài liệu bổ ích hỗ trợ các em học tập tốt môn Vật Lý 9.