Giải SBT Lí 11 Bài 8: Điện năng. Công suất điện

Mục lục Giải SBT Lí 11 Bài 8. Điện năng. Công suất điện

Bài 8.1 trang 22 SBT Lí 11: Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở dụng cụ hay thiết bị điện nào dưới đây khi chúng hoạt động?

A. Bóng đèn dây tóc.   

B. Quạt điện.

C. Ấm điện.   

D. Acquy đang được nạp điện.

Lời giải

Điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng ở ấm điện.

Chọn đáp án C

Bài 8.2 trang 22 SBT Lí 11: Công suất của nguồn điện được xác định bằng

A. lượng điện tích mà nguồn điện sản ra trong một giây.

B. công mà lực lạ thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện.

C. lượng điện tích chạy qua nguồn điện trong một giây.

D. công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây.

Lời giải

Công suất của nguồn điện được xác định bằng công của lực điện thực hiện khi dịch chuyển một đơn vị điện tích dương chạy trong mạch điện kín trong một giây.

Chọn đáp án D

Bài 8.3 trang 22 SBT Lí 11: Khi một động cơ điện đang hoạt động thì điện năng được biến đổi thành

A. năng lượng cơ học.

B. năng lượng cơ học và năng lượng nhiệt.

C. năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt và năng lượng điện trường.

D. năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt và năng lượng ánh sáng.

Lời giải

Khi một động cơ điện đang hoạt động thì điện năng được biến đổi thành năng lượng cơ học và năng lượng nhiệt.

Chọn đáp án B

Bài 8.4 trang 22 SBT Lí 11: Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 12V - 1,25A. Kết luận nào dưới đây là sai?

A. Bóng đèn này luôn có công suất là 15W khi hoạt động.

B. Bóng đèn này chỉ có công suất 15W khi mắc nó vào hiệu điện thế 12 V.

C. Bóng đèn này tiêu thụ điện năng 15J trong 1 giây khi hoạt động bình thường.

D. Bóng đèn này có điện trở 9,6  khi hoạt động bình thường.

Lời giải

Bóng đèn dây tóc có ghi 12V – 1,25A tức là khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn bằng 12V thì bóng đèn hoạt động bình thường.

Điện trở của bóng đèn:

$R=\frac{U_{dm}}{I_{dm}}=\frac{12}{1,25}=9,6\Omega$

Công suất của bóng đèn khi hoạt động bình thường:

P_dm = U_dm . I_dm = 12.1,25 = 15W

Điện năng bóng đèn tiêu thụ trong một giây khi hoạt động bình thường:

W = P_dm . t = 15J

Chọn đáp án A

Bài 8.5 trang 22 SBT Lí 11: Một acquy thực hiện công là 12J khi di chuyển lượng điện tích 2C trong toàn mạch. Từ đó có thể kết luận là

A. suất điện động của acquy là 6 V.

B. hiệu điện thế giữa hai cực của nó luôn luôn là 6 V.

C. công suất của nguồn điện này là 6 W.

D. hiệu điện thế giữa hai cực để hở của acquy là 24 V.

Lời giải

Suất điện động của acquy:

$\text{E}=\frac{A_{ng}}{q}=\frac{12}{2}=6V$

Chọn đáp án A

Bài 8.6 trang 23 SBT Lí 11: Một nguồn điện có suất điện động 3V khi mắc với một bóng đèn thành một mạch kín thì cho một dòng điện chạy trong mạch có cường độ là 0,3 A. Khi đó công suất của nguồn điện này là

A. 10 W.   

B. 30 W.    

C. 0,9 W.   

D. 0,1 W.

Lời giải

Công suất của nguồn

P_ng = E . I = 3.0,3 = 0,9W

Chọn đáp án C

Bài 8.7 trang 23 SBT Lí 11: Bóng đèn 1 có ghi 220 V - 100 W và bóng đèn 2 có ghi 220 V - 25 W.

a) Mắc song song hai đèn này vào hiệu điện thế 220 V. Tính điện trở R₁ và R₂ tương ứng của mỗi đèn và cường độ dòng điện I₁ và I₂ chạy qua mỗi đèn khi đó.

b) Mắc nối tiếp hai đèn này vào hiệu điện thế 220 V và cho rằng điện trở của mỗi đèn vẫn có trị số như ở câu a. Hỏi đèn nào sáng hơn và đèn đó có công suất lớn gấp bao nhiêu lần công suất của đèn kia ?

Lời giải

a) Điện trở của bóng đèn của mỗi bóng đèn:

   $R_1=\frac{U_{dm1}^2}{{\text{P}}_{dm1}}=\frac{{220}^2}{100}=484\Omega$

$R_2=\frac{U_{dm2}^2}{{\text{P}}_{dm2}}=\frac{{220}^2}{25}=1936\Omega$

Hai bóng đèn mắc song song nên

U = 220 V = U­₁ = U₂

Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn:

$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{220}{484}=0,455A$

$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{220}{1936}=0,114A$

b) Hai đèn mắc nối tiếp nên I₁ = I₂ = I

Công suất của mỗi đèn lúc này:

${\text{P}}_1=I_1^2{R}_1=I^2{R}_1$

${\text{P}}_2=I_2^2{R}_2=I^2{R}_2$

Vậy:  $\frac{{\text{P}}_1}{{\text{P}}_2}=\frac{R_1}{R_2}=\frac{1}{4}\Rightarrow {\text{P}}_2=4{\text{P}}_1$

Công suất của đèn 2 lớn gấp bốn lần công suất của đèn 1. Vậy đèn 2 sáng hơn.

Bài 8.8 trang 23 SBT Lí 11: Giả sử hiệu điện thế đặt vào hai đầu bóng đèn có ghi 220 V – 100 W đột ngột tăng lên tới 240 V trong khoảng thời gian ngắn. Hỏi công suất điện của bóng đèn khi đó tăng lên bao nhiêu phần trăm (%) so với công suất định mức của nó? Cho rằng điện trở của bóng đèn không thay đổi so với khi hoạt động ở chế độ định mức.

Lời giải

Điện trở của đèn: $R_d=\frac{U_{dm}^2}{{\text{P}}_{dm}}=\frac{{220}^2}{100}=484\Omega$

Tăng hiệu điện thế lên tới 240V thì công suất của đèn lúc này là:

   $\text{P}=\frac{U^2}{R}=\frac{{240}^2}{484}=119W$

Vậy P = 11,9P_đm. Công suất này tăng 19% so với công suất định mức.

Bài 8.9 trang 23 SBT Lí 11:Một ấm điện được dùng với hiệu điện thế 220 V thì đun sôi được 1,5 lít nước từ nhiệt độ 20⁰ C trong 10 phút. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K), khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m³ và hiệu suất của ấm là 90%.

a) Tính điện trở của ấm điện.

b) Tính công suất điện của ấm này.

Lời giải

a) Khối lượng của nước:

$m=V\rho =1,{5.10}^{-3}.1000=1,5kg$

Nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là:

 $Q=mc\Delta t=1,\mathrm{5.4190.}\left(100-20\right)=502800C$Điện năng mà ấm tiêu thụ: $A=\frac{Q}{H}\iff UIt=\frac{Q}{H}$

Vậy cường độ dòng điện chạy qua ấm:

$I=\frac{Q}{HUt}=\frac{502800}{0,\mathrm{9.220.10.60}}=4,232A$

Điện trở của ấm là:

$R=\frac{U}{I}=\frac{220}{4,232}=52\Omega$

b) Công suất của ấm:

$\text{P}=UI=220.4,232=931W$

Bài 8.10 trang 23 SBT Lí 11: Một đèn ống loại 40 W được chế tạo để có công suất chiếu sáng bằng đèn dây tóc loại 100 W. Hỏi nếu sử dụng đèn ống này trung bình mỗi ngày 5 giờ thì trong 30 ngày sẽ giảm được bao nhiêu tiền điện so với sử dụng đèn dây tóc nói trên? Cho rằng giá tiền điện là 1500 đ/(kW.h).

Lời giải

Điện năng mà đèn ống tiêu thụ trong thời gian đã cho là:

A₁ = P₁t = 40. 5 . 30 =  6000 W.h = 6 kW.h

Điện năng mà đèn dây tóc tiêu thụ trong thời gian này là:

A₂ = P₂t = 100. 5. 30 = 15000 W.h = 15 kW.h

Số tiền điện giảm bớt là: M = (A₂ – A₁).1500 = 13 500 (đ)

Bài 8.11 trang 23 SBT Lí 11: Một bàn là điện khi được sử dụng với hiệu điện thế 220 V thì dòng điện chạy qua bàn là có cường độ là 5 A.

a) Tính nhiệt lượng mà bàn là toả ra trong 20 phút theo đơn vị jun (J).

b) Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là này trong 30 ngày, mỗi ngày 20 phút, cho rằng giá tiền điện là 1500 đ/(kW.h).

Lời giải

a) Đổi 20 phút = 20.60 = 1200 = 20.60 = 1200 giây

Nhiệt lượng mà bàn là tỏa ra trong 20 phút là:

Q = UIt = 220 . 5 . 1200 = 1 320 000J ≈ 0,367kW.h

b) Tiền điện phải trả cho việc sử dụng bàn là 30 ngày là:

M = 700 . Q . t = 700 . 0,367 . 30= 7 700 đ

Bài 8.12 trang 24 SBT Lí 11: Một acquy có suất điện động là 12 V.

a) Tính công mà acquy này thực hiện khi dịch chuyển một êlectron bên trong acquy từ cực dương tới cực âm của nó.

b) Công suất của acquy này là bao nhiêu nếu có 3,4.10¹⁸ êlectron dịch chuyển như trên trong một giây?

Lời giải

a) Công mà acquy thực hiện khi dịch chuyển một êlectron bên trong acquy từ cực dương tới cực âm của nó là:

A_ng = qE = 1,6.10^-19.12 = 1,92.10^-18J

b) Công suất của acquy là:

${\text{P}}_{ng}=\frac{qE}{t}=\frac{N.e.E}{t}=\frac{3,{4.10}^{18}.1,{6.10}^{-19}.12}{1}=6,528W$