A. Cơ năng

B. Nhiệt năng                

C. Hóa năng

D. Năng lượng nguyên tử.

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết: Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác như : Cơ năng, nhiệt năng, hóa năng.... và không thể chuyển hóa thành năng lượng nguyên tử.

Lời giải:

Ta có: Điện năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác như: Cơ năng, nhiệt năng, hóa năng.... và không thể chuyển hóa thành năng lượng nguyên tử.

Chọn đáp án: D

A. Khả năng thực hiện công của dòng điện.

B. Năng lượng của dòng điện.

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

D. Mức độ mạnh, yếu của dòng điện.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính điện năng:$A=P.t$

Lời giải:

Ta có: $A=P.t=>P={\displaystyle \frac{A}{t}}$

Như vậy: Công suất điện cho biết lượng điện năng sử dụng trong một đơn vị thời gian.

Chọn đáp án: C

a. Tính điện năng sử dụng trong 30 ngày khi thắp sáng bình thường bóng đèn này mỗi ngày 4 giờ.

b. Mắc nối tiếp 2 bóng đèn cùng loại trên đây vào hiệu điện thế 220V. Tính công suất của đoạn mạch nối tiếp này và tính công suất của mỗi bóng đèn khi đó.

c. Mắc nối tiếp bóng đèn trên đây với một bóng đèn dây tóc khác có ghi 220V-75W vào hiệu điện thế 220V. Hỏi các bóng đèn này có thể bị hỏng không? Nếu không, hãy tính công suất của đoạn mạch này và công suất của mỗi đèn.

Cho rằng điện trở của các bóng đèn trong trường hợp b và c trên đây có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính công: $A=P.t$

+ Sử dụng biểu thức: $U=I.R$

+ Sử dụng biểu thức tính công suất: $\mathrm{\wp }={\displaystyle \frac{U^2}{R}}$ 

Lời giải:

Tóm tắt:

U_đm1 = 220V; P_đm1 = 100W = 0,1kW;

a) t₀ 4h; t = 4.30 = 120h; A₁ = ?

b) Nối tiếp hai đèn cùng loại; U = 220V; P_mạch = P_m = ?; P_đèn = P₁ = P₂ = ?

c) Nối tiếp đèn 1 trên với đèn 3 có: U_đm3 = 220V; P_đm3 = 75W = 0,075kW

Đèn 3 hỏng hay không? P_mạch2 = ?; P₁ = ?; P₂ = ?

Trả lời:

a) Điện năng sử sụng trong 30 ngày là:

$A=P.t=0,\mathrm{1.4.30}=12kW.h=4,{32.10}^{7}J$

b) Điện trở của đèn là: $R={\displaystyle \frac{U^2}{\mathrm{\wp }}}={\displaystyle \frac{{220}^2}{100}}=484\mathrm{\Omega }$

+ Khi hai đèn mắc nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua mỗi đèn là:

$I={\displaystyle \frac{U}{R_{tđ}}}={\displaystyle \frac{U}{R+R}}={\displaystyle \frac{220}{2.484}}=0,227\mathrm{A}$

+ Công suất của đoanh mạch nối tiếp là: ${\mathrm{\wp }}_{đm}=UI=220.0,227\approx 50W$

+ Công suất của mỗi bóng đèn là: $\mathrm{\wp }={\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_{đm}}{2}}={\displaystyle \frac{50}{2}}=25W$

c) Điện trở của đèn thứ nhất là:$R_1={\displaystyle \frac{U^2}{{\mathrm{\wp }}_1}}={\displaystyle \frac{{220}^2}{100}}=484\mathrm{\Omega }$

Điện trở của đèn thứ hai là: $R_2={\displaystyle \frac{U^2}{{\mathrm{\wp }}_2}}={\displaystyle \frac{{220}^2}{75}}=645,3\mathrm{\Omega }$

+ Cường độ dòng điện chạy qua hai đèn là: $I={\displaystyle \frac{U}{R}}=0,195\mathrm{A}$

+ Vì R₁ và R₂ mắc nối tiếp nên $I_1=I_2=I=0,195A$

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:

+ $U_1=I{R}_1=94,4V$ và $U_2=I{R}_2=125,8V$

Vì U₁ và U₂ đều nhỏ hơn hiệu điện thế định mức nên các đèn không bị hỏng

+ Công suất của đoạn mạch là: ${\mathrm{\wp }}_{đm}=UI=0,195.220=42,9W$

+ Công suất của đèn thứ nhất là: ${\mathrm{\wp }}_1=U_1{I}_1=0,195.94,4=18,4W$

+ Công suất của đèn thứ hai là: ${\mathrm{\wp }}_2=U_2{I}_2=0,195.125,8=24,5W$

a. So sánh điện trở của hai bóng đèn khi chúng sáng bình thường.

b. Mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.  Cho rằng điện trở của các bóng đèn có giá trị như khi chúng sáng bình thường.

c. Mắc song song hai bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V thì đèn nào sáng hơn? Vì sao? Tính điện năng mà mạch điện này sử dụng trong 1 giờ.

Phương pháp giải:

a. Tính điện trở của bàn là và của bóng đèn khi chúng hoạt động bình thường.

b. Có thể mắc nối tiếp bàn là và bóng đèn này vào hiệu điện thế 220V được không? Vì sao? Cho rằng điện trở của bàn là và của bóng đèn có giá trị như đã tính ở câu a.

c. Có thể mắc nối tiếp hai dụng cụ này vào hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu để chúng không bị hỏng? Tính công suất của mỗi dụng cụ khi đó.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính công suất: $P=UI$

+ Sử dụng biểu thức tính hiệu điện thế : $U=I.R$

Lời giải:

a) Điện trở của bàn là là: $R_1={\displaystyle \frac{U^2}{{\mathrm{\wp }}_1}}={\displaystyle \frac{{110}^2}{550}}=22\mathrm{\Omega }$

Điện trở của bóng đèn là: $R_2={\displaystyle \frac{U^2}{{\mathrm{\wp }}_2}}={\displaystyle \frac{{110}^2}{40}}=302,5\mathrm{\Omega }$

b) Khi mắc nối tiếp bàn là và đèn vào hiệu điện thế 220V, dòng điện chạy qua chúng có cường độ là $I=0,678A$

Khi đó hiệu điện thế đặt vào bàn là là:

$U_1=I{R}_1=0,678\times 22=14,9V$

$U_2=I{R}_2=0,678\times 302,5=205,1V$

Hiệu điện thế đặt vào đèn là:$U_2=I.R_2=0,678.302,5=205,1$

Cả hai hiệu điện thế trên đều lớn hơn hiệu điện thế định mức 110V nên đèn sẽ hỏng.

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 $I_1=5A$ và $I_2=0,364A$. 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 $I_{max}=I_2=0,364A$, 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:

$U_{max}=I_{max}.(R_1+R_2)=118V$

Công suất của bàn là khi đó:  ${\mathrm{\wp }}_1=I_1^2{R}_1=2,91W$

Công suất của đèn khi đó : ${\mathrm{\wp }}_1=I_2^2{R}_2=40W$

a. Cần phải mắc quạt vào hiệu điện thế là bao nhiêu để nó chạy bình thường? Tính cường độ dòng điện chạy qua quạt khi đó.

b. Tính điện năng mà quạt sử dụng trong một giờ khi chạy bình thường.

c. Khi quạt chạy, điện năng được biến đổi thành các dạng năng lượng nào? Cho rằng hiệu suất của quạt là 85%, Tính điện trở của quạt.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính công: $A=P.t$

+ Sử dụng biểu thức định luật ôm: $I={\displaystyle \frac{U}{R}}$

Lời giải:

Tóm tắt:

$U=12V,P=15W$

a) Cách mắc để quạt chạy bình thường. $I=?A$

b) $A=?t=1h=3600s$

c) Quạt chạy điện năng biến thành dạng năng lượng nào? $H=85$. $R_{\text{quạt}}$ =?

Trả lời:

a) Cường độ dòng điện chạy qua quạt là: $I=\frac{P}{U}=\frac{15}{12}=1,25(A)$

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

$$\begin{gathered} A=UIt \\ =12\times 1,25\times 3600 \\ =54000J=0,015kW.h \end{gathered}$$

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

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

$$\begin{gathered} P_{nh}=P.\left(1-H\right) \\ =15\times 0,15=2,25J. \end{gathered}$$

Điện trở của quạt là:  $R={\displaystyle \frac{P_{nh}}{I^2}}=1,44\mathrm{\Omega }$

a. Tính cường độ dòng điện chạy qua dây nung của bàn là khi đó. 

b. Tính điện trở của dây nung này khi đó

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính công: $A=P.t=U.I.t$

+ Sử dụng biểu thức: $I={\displaystyle \frac{U}{R}}$

Lời giải:

a) Cường độ dòng điện qua dây nung:

$$\begin{gathered} A=U.I.t \\ \Rightarrow I={\displaystyle \frac{A}{U.t}}={\displaystyle \frac{990000}{\mathrm{220.15.60}}} \\ =4,55\mathrm{A}\approx 5\mathrm{A} \end{gathered}$$

b) Điện trở của dây nung:  

$R={\displaystyle \frac{U}{I}}={\displaystyle \frac{220}{5}}=44\mathrm{\Omega }$

a. Tính công suất của bếp điện khi đó.

b. Mỗi ngày bếp được sử dụng như trên trong 45 phút.Tính phần điện năng có ích A₁ mà bếp cung cấp trong 30 ngày, biết rằng hiệu suất của bếp là H=80%.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính công: $A=P.t$

+ Sử dụng biểu thức tính công suất: $P=UI$

+ Sử dụng hiểu thức tính hiệu suất: $H={\displaystyle \frac{A_{ci}}{A}}.100$

Lời giải:

a) Công suất tiêu thụ của bếp là:$\wp =U.I=220\times 6,7=1496W$

b) Điện năng tiêu thụ của bếp trong 30 ngày:

$A=\wp .t=\mathrm{1496.30.45.60}=121176000(J)$

Điện năng có ích của bếp:

$$\begin{gathered} H={\displaystyle \frac{A_{ci}}{A}}.100 \\ \Rightarrow A_{ci}={\displaystyle \frac{A.H}{100}} \end{gathered}$$

$$\begin{gathered} ={\displaystyle \frac{80.121176000}{100}} \\ =96940800(J)=26,928(kWh) \end{gathered}$$

a. Hãy so sánh P_1s và P_2s và P_1n và P_2n.

b. Hãy so sánh P_1s và P_1n và P_2s và P_2n.

c. Hãy so sánh công suất tổng cộng P_s khi mắc song song với công suất tổng cộng P_n khi mắc nối tiếp hai điện trở như đã nêu trên đây.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức: $I={\displaystyle \frac{U}{R}}$

+ Sử dụng biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song: $R_{tđ}={\displaystyle \frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}}$

+ Sử dụng biểu thức tính điện trở tương đương của đoạn mạch gồm các điện trở mắc nối tiếp: $R_{tđ}=R_1+R_2$

+ Sử dụng biểu thức tính công suất:$P=U.I=I^2.R={\displaystyle \frac{U^2}{R}}$

Lời giải:

Điện trở tương đương khi R₁ mắc nối tiếp với R_2.

$R_{tđ}=R_1+R_2=12+36=48\mathrm{\Omega }$

Điện trở tương đương khi R₁ mắc song song với R₂:

${\displaystyle \frac{1}{R_{tđ}}}={\displaystyle \frac{1}{R_1}}+{\displaystyle \frac{1}{R_2}}={\displaystyle \frac{1}{12}}+{\displaystyle \frac{1}{36}}$ 

$\Rightarrow R_{tđ}={\displaystyle \frac{12.36}{12+36}}=9\mathrm{\Omega }$ 

a) Công suất tiêu thụ khi R₁ mắc song song với R­₂.

${\mathrm{\wp }}_{1\mathrm{s}}={\displaystyle \frac{U_1^2}{R_1}}$ 

${\mathrm{\wp }}_{2\mathrm{s}}={\displaystyle \frac{U_2^2}{R_2}}$

Lập tỉ lệ: ${\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_{1s}}{{\mathrm{\wp }}_{2s}}}={\displaystyle \frac{U_1^2.R_2}{R_1.U_2^2}}$

$\iff {\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_{1s}}{{\mathrm{\wp }}_{2s}}}={\displaystyle \frac{R_2}{R_1}}={\displaystyle \frac{36}{12}}$ (U₁ = U₂ vì R₁ //R₂)

 $\Rightarrow {\mathrm{\wp }}_{1s}=3{\mathrm{\wp }}_{2\mathrm{s}}$

Công suất tiêu thụ khi R₁ mắc nối tiếp với R₂.

${\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_{1n}}{{\mathrm{\wp }}_{2n}}}={\displaystyle \frac{I_1^2.R_1}{I_2^2.R_2}}={\displaystyle \frac{R_1}{R_2}}={\displaystyle \frac{12}{36}}={\displaystyle \frac{1}{3}}$ 

 $\Rightarrow {\mathrm{\wp }}_{1n}=3{\mathrm{\wp }}_{2n}$ (I₁ = I₂ vì R₁ nt R₂).

b) Khi R₁ nối tiếp với R₂ thì:

$$\begin{gathered} Utm=U_1+U_2=I{R}_1+I{R}_2 \\ =U_1+3U_1=4U_1 \end{gathered}$$

$\Rightarrow U_1={\displaystyle \frac{U}{4}}$ và $U_2={\displaystyle \frac{3U}{4}}$

Công suất tiêu thụ của R₁, R₂:

${\mathrm{\wp }}_{1n}={\displaystyle \frac{U_1^2}{R_1}}={\displaystyle \frac{({\displaystyle \frac{U}{4}}{)}^2}{R_1}}={\displaystyle \frac{U^2}{16.R_1}}$

và ${\mathrm{\wp }}_{2n}={\displaystyle \frac{U_2^2}{R_2}}={\displaystyle \frac{({\displaystyle \frac{3U}{4}}{)}^2}{R_2}}={\displaystyle \frac{9.U^2}{16R_2}}$

Lập tỉ lệ:

$$\begin{gathered} {\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_{1s}}{{\mathrm{\wp }}_{1n}}}={\displaystyle \frac{U^2}{R_1}}.{\displaystyle \frac{16R_1}{U^2}}=16 \\ \Rightarrow {\mathrm{\wp }}_{1\mathrm{s}}=16{\mathrm{\wp }}_{1n} \end{gathered}$$

c) Lập tỉ lệ:

$$\begin{gathered} {\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_{2s}}{{\mathrm{\wp }}_{2n}}}={\displaystyle \frac{U^2}{R_2}}.{\displaystyle \frac{16R_2}{9U^2}}={\displaystyle \frac{16}{9}} \\ \Rightarrow {\mathrm{\wp }}_{2\mathrm{s}}={\displaystyle \frac{16}{9}}{\mathrm{\wp }}_{2n} \end{gathered}$$

Áp dụng công thức:

${\mathrm{\wp }}_s={\displaystyle \frac{U^2}{R_{ss}}}={\displaystyle \frac{U^2}{9}}$

${\mathrm{\wp }}_n={\displaystyle \frac{U^2}{R_{nt}}}={\displaystyle \frac{U^2}{48}}$

Lập tỉ lệ:

$$\begin{gathered} {\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_s}{{\mathrm{\wp }}_n}}={\displaystyle \frac{U^2}{9}}.{\displaystyle \frac{48}{U^2}}={\displaystyle \frac{48}{9}}={\displaystyle \frac{16}{3}} \\ \Rightarrow {\mathrm{\wp }}_s=\frac{16}{3}{\mathrm{\wp }}_n \end{gathered}$$

a. Tính điện trở của dây tóc mỗi bóng đèn này khi chúng sáng bình thường.

b. Cho biết vì sao khi mắc nối tiếp hai bóng đèn này vào hiệu điện thế U=12V thì chúng không sáng bình thường.

c. Lập luận để chứng tỏ rằng có thể mắc hai bóng đèn này cùng với một biến trở vào hiệu điện thế U nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này.

d. Tính điện trở của biến trở khi đó và điện năng mà nó tiêu thụ trong 30 phút.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính công suất: $\mathrm{\wp }={\displaystyle \frac{U^2}{R}}$

+ Sử dụng biểu thức tính công: $A=P.t$

+ Sử dụng biểu thức  tính điện trở tương đương đối với đoạn mạch gồm các điện trở mắc song song: $R_{tđ}={\displaystyle \frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}}$

Lời giải:

a) Điện trở của dây tóc bóng đèn Đ₁ và Đ₂.

$R_1={\displaystyle \frac{U_1^2}{{\mathrm{\wp }}_1}}={\displaystyle \frac{6^2}{3}}=12\mathrm{\Omega }$

$R_2={\displaystyle \frac{U_2^2}{{\mathrm{\wp }}_2}}={\displaystyle \frac{6^2}{2}}=18\mathrm{\Omega }$

b) Cường độ dòng điện định mức của đèn:

$I_1={\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_1}{U_1}}={\displaystyle \frac{3}{6}}=0,5\mathrm{A}$

$I_2={\displaystyle \frac{{\mathrm{\wp }}_2}{U_2}}={\displaystyle \frac{2}{6}}=0,3\mathrm{A}$

Nếu mắc Đ1 nối tiếp với Đ₂ thì $I_1=I_1$ thì đèn sáng bình thường nhưng $I_1>I_2$ nên mắc ${Đ}_1$ nối tiếp với Đ₂ thì bóng đèn Đ₂ sẽ hỏng.

c) Để hai đèn sáng bình thường thì ta phải mắc thêm một biến trở vào mạch.

Vì U₁ = U₂ = 6V < U = 12V và I_đm1 ≠ I_đm2 nên có thể  hai đèn Đ₁ và Đ₂ phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở R_b như hình vẽ, sao cho:

I_b = I_đm1 + I_đm2 = 0,5 + 1/3 = 5/6A

và U_b = U - U₁₂ = 12 – 6 = 6V

d) Cường độ dòng điện qua biến trở :

$$\begin{gathered} I=I_{12}=I_b=I_1+I_2 \\ =0,5+0,3=0,8A \end{gathered}$$

Điện trở tương đương của toàn mạch:

$R=\frac{U}{I}=\frac{12}{0,8}=15(\mathrm{\Omega })$

Điện trở tương đương của hai bóng đèn:

$$\begin{gathered} {\displaystyle \frac{1}{R_{12}}}={\displaystyle \frac{1}{R_1}}+{\displaystyle \frac{1}{R_2}}={\displaystyle \frac{1}{12}}+{\displaystyle \frac{1}{18}} \\ \Rightarrow R_{12}=7,2\mathrm{\Omega } \end{gathered}$$

Điện trở của biến trở:

$R_b=R–R_{12}=15–7,2=7,8\Omega$

Điện năng tiêu thụ của biến trở:

$A_b={\displaystyle \frac{U_b^2}{R_b}}.t={\displaystyle \frac{6^2}{7,8}}.1800=8307,7J$