Chuyên đề tự chọn Vật Lý 9

ực hiện các biện pháp bảo đảm an toàn khi sử dụng điện nhất là mạng điện dân dụng vì mạng điện này có U = 220V nên gây nguy hiểm đến tính mạng. 1.8)Cần lựa chọn và sử dụng dụng cụ và thiết bị điện có công suất phù hợp. 1.9)Dòng điện 70mA hoặc làm việc với hiệu điện thế 40V trở lên là nguy hiểm với cơ thể con người. Trong trường hợp (cơ thể ẩm ướt) thì U = 25V có thể gây hiểm. 1.10)Hiện tượng đoản mạch (ngắn mạch) là hiện tượng 2 cực nguồn điện được nối với nhau bằng dây dẫn có R nhỏ, dây chạm vào nhau gây cháy nổ. Để phòng tránh nguy hiểm mạch điện cần phải có cầu chì hoặc rơle tự động ngắt mạch hoặc nối đất cho vỏ kim loại của các dụng cụ điện. 2.Một số bài tập: Loại 1: Bài tập về công, công suất dòng điện Công của dòng điện được tính theo công thức: A = P.t (1) A = U.I.t (2) Công suất của dòng điện được tính theo công thức: P = U.I (3) P = R.I2 (4) P = U2/R (5) Các đại lượng U, I, R có thể xác định qua các công thức khác như: I = ; ; ; R = Tùy điều kiện đề bài mà chọn công thức thích hợp. Ví dụ: Để trang trí cho một quầy hàng người ta dùng các bóng đèn 6V-9w mắc nối tiếp vào mạch điện có hiệu điện thế không đổi U = 240V. Tìm số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường. Nếu có 1 bóng bị cháy người ta nối tắt đoạn mạch có bóng đó lại thì công suất tiêu thụ của bóng tăng hay giảm bao nhiêu phần trăm? -Để tính số bóng đèn cần vận dụng công thức nào? -Làm thế nào để tính được P tiêu thu?ï -Để tính P tiêu thụ cần biết những đại lượng nào? -Làm thế nào để tính được R? -Để tính R tổng cộng và tính I qua từng bóng đèn; cần vận dụng công thức nào? Giải : a>Số bóng đèn cần dùng để chúng sáng bình thường n = U/Uđ = 40 bóng b>Điện trở mỗi bóng: Rđ = U2đ/Pđ = 4W Nếu có 1 bóng bị cháy thì điện trở tổng cộng của các bóng còn lại: R = 39Rđ = 156W Dòng điện qua mỗi đèn bây giờ là: I = U/R = 1,54A Công suất điện tiêu thụ mỗi bóng bây giờ là: Pđ = I2.Rđ = 9,48w Nghĩa là tăng lên so với trước Loại 2: Bài tập về định luật Jun-Len xơ - Khi giải loại bài tập này cần vận dụng công thức của định luật Jun-Len xơ: Q = R.I2.t (6) Q = U.I.t (7) Q = (8) - Ngoài ra còn vận dụng các công thức: H = để tính hiệu suất của bếp điện hay ấm điện. Đ X B A Bếp * Ví dụ: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Bóng đèn và bếp điện đều hoạt động bình thường. Trên bóng đèn ghi 220V-100w. Bếp điện có điện trở R = 200W , cường độ dòng điện qua bếp điện là Ib = 1A. a.Tính nhiệt lượng mà bóng đèn và bếp điện tỏa ra trong 1 phút. b.Dùng để đun sôi 1l nước có nhiệt độ ban đầu 250C thì thời gian đun sôi nước là 30phút. Tính hiệu suất của bếp, cho biết nhiệt dung riêng của bếp là C = 4 200J/kgk - Nhiệt lượng mà bếp điện và đèn tỏa ra được tính theo công thức nào? - Để tính được nhiệt lượng mà đèn tỏa ra trong 1 phút cần biết thêm các đại lượng nào? - Tính hiệu suất của bếp theo công thức nào? - Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước này tính theo công thức nào? Giải: a.Nhiệt lượng mà bếp điện tỏa ra trong 1 phút : Qb = Ib2.Rb.t = 13 200J Điện trở của đèn là : Rđ = Uđ2/Pđ = 484W Vì đèn hoạt động bình thường nên : Iđ = Pđ/U =100/220 A Nhiệt lượng mà bóng đèn tỏa ra trong 1 phút là: Qđ = Iđ2.Rđ.t = 6000J b.Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 1l nước : Qi = m.c.Dt0 = 315 000J Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 30 phút: Q = Qb .30 = 396 000J Hiệu suất của bếp : H = = 79,5% * Loại 3: An toàn và tiết kiệm điện Ví dụ : Việc làm nào làm dưới đây là an toàn khi sử dụng điện ? Mắc nối tiếp cầu chì loại bất kỳ cho mỗi dụng cụ điện Sử dụng dây dẫn không có vỏ bọc cách điện. Làm thí nghiệm với nguồn điện có hiệu điện thế 45V Rút phích cắm đèn bàn ra khỏi ổ lấy điện khi thay bóng đèn. Giải: Ý D đúng 3.Một số bài tập từ kiểm tra a.Bài tập trắc nghiệm 1/Một bóng đèn có ghi (220V-100W) cường độ dòng điện định mức của đèn là: A. 5,5A B. 0,5A C. 2A D. 2,5A 2/Đơn vị nào dưới đây không phải là đơn vị của điện năng: A. Jun (J) B. Niutơn (N) C. Kilôoát giờ D. Số đếm của công tơ điện 3/Hãy chọn câu đúng Định luật Jun-Len xơ cho biết điện năng biến đổi thành : A. Cơ năng B. Hóa năng C. Năng lượng ánh sáng D. Nhiệt năng 4/Cường độ dòng điện khi dòng điện qua người có giá trị bao nhiêu thì làm tim ngừng đập? A.Dưới 10mA B.Trên 10mA C.Trên 70mA D.Trên 150mA 5/Cần phải sử dụng tiết kiệm điện năng vì: A.Dùng nhiều điện ở gia đình dễ gây ô nhiễm môi trường. B.Dùng nhiều điện sẽ gây tai nạn nguy hiểm tới tính mạng con người. C.Như vậy sẽ giảm bớt chi phí cho gia đình và dành nhiều điện năng cho sản suất. D.Càng dùng nhiều điện thì tổn hao vô ích càng lớn và càng tốn kém cho gia đình và xã hội. 6.Hiện tượng đoản mạch là hiện tượng: A. Dây dẫn điện bị đứt khiến dòng điện không chạy qua mạch điện. B. Dây dẫn điện bị bong lớp cách điện gây cháy dây. C. Dây dẫn điện có điện trở nhỏ nối trực tiếp với 2 cực của nguồn điện . D.Tất cả các hiện tượng trên. b.Bài tập tự luận: 1/Khi mắc 1 bóng đèn vào hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua nó có cường độ dòng điện là 455mA a)Tính điện trở và công suất của bóng đèn khi đó. b)Bóng đèn này được sử dụng trung bình 5 giờ trong 1 ngày. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ trong 30 ngày theo đơn vị Jun và số đếm tương ứng của công tơ điện. 2/Một bóng điện khi hoạt động bình thường có điện trở 220W và cường độ dòng điện qua bếp 2A a)Tính nhiệt lượng mà ấm tỏa ra trong 1 phút. b)Dùng bếp điện để đun sôi 3l nước có nhiệt độ ban đầu là 250C thì thời gian đun bước là 20phút. Tính hiệu suất của ấm, biết C= 4 200J/kgk. 3/Hai bóng đèn có ghi 40W-110V và 100W-110V. a)Tính điện trở mỗi đèn. b)Tính cường độ dòng điện qua mỗi đèn khi mắc song song 2 bóng vào mạch điện 110V. Đèn nào sáng hơn? c)Tính cường độ dòng điện qua mỗi đèn khi mắc nối tiếp 2 bóng vào mạch điện 220V. Đèn nào sáng hơn. Mắc như thế có gì hại không? 4.Có 2 điện trở R1 và R2 được mắc vào mạch điện MN theo 2 cách trong cùng 1 khoảng thời gian. Trường hợp đầu mắc nối tiếp, trường hợp 2 mắc song song. Tỉ số của nhiệt lượng tỏa ra ở trường hợp thứ 1 so với trường hợp thứ 2 là bao nhiêu? 4. Hướng dẫn trả lời. Bài giải a.Bài tập trắc nghiệm: 1.B ; 2.B ; 3.D ; 4.C ; 5.C ; 6.C b.Bài tập tự luận: 1.a) Điện trở của đèn: Rđ = W Công suất của đèn : P = U.I = 100W b) Điện năng của đèn tiêu thụ trong 30 ngày: A = U.I.t = 54 054 000J Số đếm của công tơ tương ứng : N = số 2.a)Nhiệt lượng mà ấm tỏa ra trong 1 phút: Q1 = R.I2.t = 52 800J b)Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 3l nước: Qi = m.c. Dt = 945 000J Nhiệt lượng mà ấm tỏa ra trong 20 phút : Q= Qi .20 = 1 056 000J Hiệu suất của bếp: H = = 89,5% 3.a)Điện trở của mỗi đèn: R1 = =302,5W ; R2 = = 121W b) Khi mắc song song 2 bóng đèn vào mạng điện 110V, hiệu điện thế 2 đầu mỗi đèn 110V. Do đó, cường độ dòng điện qua mỗi đèn là: I1 = » 0,36A ; I2 = A Vì U = Uđm nên Pđt = Pđm ; Vì P2 > P1 nên Đ2 sáng hơn Đ1 c)Vì 2 đèn mắc nối tiếp nên: I’1 = I’2 =I = Do đó P’1 = R1I2 » 81,8W ; P’2 = R1I2 »32,7W Vì P’1 > P’2 nên đèn Đ1 sáng hơn Đ2 Vì P’1 > P1 nên Đ1 sáng hơn bình thường sẽ chóng hỏng Vì P’2 > P2 nên Đ2 sáng yếu hơn bình thường 4.a)Mắc nối tiếp : Điện trở tương đương của đoạn mạch MN : R = R1 + R2 Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t : Q = (1) Mắc song song : Điện trở tương đương của đoạn mạch MN : R’ = Nhiệt lượng tỏa ra trong thời gian t: Q = (2) Lập tỉ số (1) và (2) ta có : = < 1 Þ Q < Q’ III.Bài tập bổ sung 1. Hai điện trở R1= 30W , R2 =15W mắc nối tiếp vào 2 điểm A, B có hiệu điện thế không dổi U=9V a.Tính cường độ dòng điện qua đoạn mạch AB, hiệu điện thế qua đầu mỗi điện trở R1, R2 và công suất tiêu thụ của mỗi điện trở. b. Thay điện trở R1 bằng bóng đèn Đ(6V-2,4W) thì đèn có sáng bình thường không? Tại sao? 2. Cho mạch điện như hình vẽ. Trong đó UAB = 9V a. Khóa K mở: công suất tiêu thụ của các điện trở R1, R2 ,R3 bằng nhau và bằng 1,5W. Tính R1, R2 ,R3 R3 R2 R1 D C K B A b. Khóa K đóng: công suất tiêu thụ của điện trở bằng bao nhiêu? 3. Cho mạch điện như hình vẽ. Biến trở RDC có ghi (20W -1A) a.Biến trở làm bằng Nikêlin có r = 4.10-7Wm và s = 0,1mm2. Tính chiều dài của dây biến trở? Rb R N M C B A A b.Khi con chạy C ở vị trí M thì Vôn kế chỉ 12V, khi con chạy ở vị trí N thì vôn kế chỉ7,2V. Tính điện trở R? 4. Dây mayso của 1 bếp điện có chiều dài l = 5m, tiết diện s = 0,1mm2 và điện trở suất r = 0,4.10-6Wm. a.Tính điện trở của bếp điện b.Tính công suất tiêu thụ của bếp điện khi mắc nó vào lưới điện có U = 120V. c. Dùng bếp điện để đun sôi 1,2l nước ở 250C thì mất bao nhiêu lâu; nếu hiệu suất của bếp điện H = 75%. Biết A nhiệt dung riêng c = 4200J/kg độ III.Tài liệu tham khảo: Ôn luyện Vật lý 9 : NXBGD Bài tập cơ bản và nâng cao Vật lý 9 : NXBGD.