70 Bài tập về Công suất điện và điện năng sử dụng (2024) có đáp án chi tiết nhất

1900.edu.vn xin giới thiệu: Tổng hợp các dạng bài tập Công suất điện và điện năng sử dụng Vật lí 9. Đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích, giúp các bạn học sinh ôn tập và củng cố kiến thức đã học, tự luyện tập nhằm học tốt môn Vật lí 9, giải bài tập Vật lí 9 tốt hơn. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài viết dưới đây. Mời các bạn đón xem.

Công suất điện và điện năng sử dụng

Kiến thức cần nhớ

1. Công thức tính công suất điện

- Công suất điện của một đoạn mạch bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện qua đoạn mạch đó:

P  = U.I = I2.R=U2R

Trong đó:

+ P  là công suất (W)

+ U là hiệu điện thế (V)

+ I là cường độ dòng điện (A)

- Đổi đơn vị:

+ 1 kW = 1000 W

+ 1 MW = 1000000 W

2. Công thức tính công của dòng điện

- Công thức tính công của dòng điện

A = P. t = U.I.t = I2.R.t = U2R.t

Trong đó:

+ U là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch (V)

+ I là cường độ dòng điện qua đoạn mạch (A)

+ t là thời gian dòng điện thực hiện công (s)

+ P  là công suất điện (W)

+ A là công của dòng điện (J)

- Đơn vị của công là Jun (J) hoặc kW.h (kilooát giờ)

1 kWh = 1000 W. 3600s = 3 600 000 W.s = 3 600 000 J = 3 600 kJ.

3. Hiệu suất sử dụng điện năng

Tỉ số giữa phần năng lượng có ích được chuyển hóa từ điện năng và toàn bộ điện năng tiêu thụ được gọi là hiệu suất sử dụng điện năng:

H=AiAtp

 Trong đó:

+ Ai là năng lượng có ích

+ Ahp là năng lượng hao phí vô ích

+ Atp = Ai + Ahp là năng lượng toàn phần được chuyển hóa từ điện năng

Phương pháp giải

* Tính công suất tiêu thụ:

+ Bước 1: Dựa vào dữ kiện đề bài và tính chất đoạn mạch mắc nối tiếp hoặc song song để tìm hai trong ba đại lượng U, I, R.

+ Bước 2: Áp dụng công thức tính công suất điện (tùy vào bước 1 tìm được đại lượng nào thì sử dụng công thức có mặt các đại lượng đó).

Bài toán Tính công suất điện và điện năng tiêu thụ và cách giải

* Tính điện năng tiêu thụ theo công suất điện: Bài toán Tính công suất điện và điện năng tiêu thụ và cách giải

* Tính tiền điện: ta cần tính được số điện tiêu thụ, hay điện năng tiêu thụ ra đơn vị kWh. 

1 kWh = 3 600 000 J = 1 số điện

Bài toán Tính công suất điện và điện năng tiêu thụ và cách giải

Chú ý:

+ Nếu tính công suất theo đơn vị kW, thời gian theo đơn vị giờ (h) thì điện năng tiêu thụ sẽ được tính theo đơn vị kWh. Nếu tính công suất điện theo đơn vị W, thời gian theo đơn vị giây (s) thì điện năng tiêu thụ sẽ được tính ra đơn vị Jun (J).

+ Dựa vào các số liệu định mức ghi trên các dụng cụ điện để tính điện trở và cường độ dòng điện định mức của dụng cụ đó: Bài toán Tính công suất điện và điện năng tiêu thụ và cách giải

+ Công suất thực tế của dụng cụ điện được tính thông qua các đại lượng thực tế của dụng cụ đó (có thể không trùng với công suất định mức):

Bài toán Tính công suất điện và điện năng tiêu thụ và cách giải

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Bài 1 : Điện năng không thể biến đổi thành

A. Cơ năng

B. Nhiệt năng

C. Hóa năng

D. Năng lượng nguyên tử

Lời giải:

Điện năng không thể biến đổi thành năng lượng nguyên tử.

Chọn đáp án D

Bài 2 : Công suất điện cho biết:

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.

Lời giải:

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

Chọn đáp án C

Bài 3 : Trên một bóng đèn dây tóc có ghi 220V – 100W.

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

b) Mắc nối tiếp hai 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.

Tóm tắt:

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:

Điện năng sử dụng trong 30 ngày là:

A1 = PĐ1.t = 0,1 . 120 = 12kW.h

      = 12 . 1000 . 3600 = 4,32.107J.

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

R1=R2=Uđm12Pđm1=2202100=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:

Pm=U2R12=2202968=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:

R3=Uđm32Pđm3=220275=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:

I1=I3=I=UR13=2201129,3=0,195A

Hiệu điện thế đặt lên mỗi đèn là:

U1 = I1.R1 = 0,195 . 484 = 94,38V

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:

P1=I12.R1=0,1952.484=18,4W

Công suất của đèn thứ hai là:

P2=I22.R2=0,1952.645,3=24,5W

Bài 4 : Trên một bóng đèn tóc đỏ có ghi 220V – 100W và trên một bóng đèn khác có ghi 220V – 40W.

a) So sánh điện trở 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 đèn này sử dụng trong 1 giờ.

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 = Uđm12 : Pđm1 = 2202 : 100 = 484Ω

Điện trở của đèn thứ hai là:

R2 = Uđm22 : Pđm2 = 2202 : 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=UR12=UR+1R2 =220484+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 Iđm2 hơn Iđm1)

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: R12=R1.R2R1+R2=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 + I= 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.

Bài 5 : Trên một bàn là có ghi 110V – 550W và trên một bóng đèn dây tóc có ghi 110V – 40W.

a) Tính điện trở của bàn là và 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 bóng đèn có giá trị 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.

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:

R1=Uđm12Pđm1=1102550=22Ω

Điện trở của bóng đèn là:

R2=Uđm22Pđm2=110240=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:

I1=I2=I=UR12=220324,5=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 ≈ 205,1V

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 = 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.

Bài 6 : Một quạt điện dùng trên xe ô tô có ghi 12V – 15W.

a) Cần phải mắc quạt vào hiệu điện thế là bao nhiêu để cho 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.

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 = U2 : P = 122/15 = 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:

P = Ptoàn phần . H

      = 15 . 85% = 12,75 J/s

Mặt khác ta có: Poàn phần = P + Pnhiệt

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

Pnhiệt = Ptoàn phần - P 

          = 15 – 12,75 = 2,25 J/s

Điện trở của quạt: Pnhiệt = I. R

⇒ R = Pnhiệt : I2 = 1,44Ω.

Bài 17 : Một bàn là được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì tiêu thụ một lượng điện năng là 990kJ trong 15 phút.

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.

Tóm tắt:

U = 220V; A = 990kJ = 990000J;

t = 15 phút = 900s

a) I = ?

b) R = ?

Lời giải:

a) Cường độ dòng điện qua dây nung:

A=U.I.tI=AU.t=990000220.900=5A

b) Điện trở của dây nung:

R = U : I = 220 : 5 = 44Ω

Bài 8 : Một biếp điện được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì dòng điện chạy qua dây nung của bến có cường độ I = 6,8A.

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 Ai mà bếp cung cấp trong 30 ngày, biết rằng hiệu suất của bếp là H = 80%.

Tóm tắt:

U = 220V; I = 6,8A

a) P = ?

b) t0 = 45 phút = 0,75h;

t = 0,75.30 = 22,5h;

H = 80%; Aích = Ai = ?

Lời giải:

a) Công suất tiêu thụ của bếp:

P = U.I = 220 × 6,8 = 1496W

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

A = P . t = 1496W.22,5h = 33660W.h

Hiệu suất của bếp: H=AiA.100% 

Phần điện năng có ích Ai mà bếp cung cấp trong 30 ngày là:

Ai=H.A100%=80%.33660100%    =26928W.h=26,928kW.h

Bài 9 : Hai điện trở R1= 12Ω và R2 = 36Ω được mắc song song vào hiệu điện thế U thì có công suất là P1s và P2s. Khi mắc nối tiếp nối tiếp hai điện trở này vào cùng hiệu điện thế U như trên thì công suất điện của mỗi điện trở tương ứng là P1n và P2n.

a) Hãy so sánh P1s với P2S 

và P1n với P2n

b) Hãy so sánh P1s với P1n 

và P2S với P2n

c) Hãy so sánh công suất tổng cộng Ps khi mắc song song với công suất tổng cộng Pn khi mắc nối tiếp hai điện trở đã nêu trên đây.

Tóm tắt:

R1 = 12Ω và R2 = 36Ω

a) P1s = ?P2s; P1n = ?P2n;

b) P1s = ?P1n và P2s = ?P2n;

c) Ps = ?Pn

Lời giải:

Điện trở tương đương khi R1 mắc nối tiếp với R2:

Rnt12 = R1 + R2 = 12 + 36 = 48Ω

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

Rss12=R1.R2R1+R2=12.3612+36=9Ω

a) Công suất tiêu thụ trên R1, R2 khi R1 mắc song song với R2 lần lượt là:

P1s=U12R1=U2R1P2s=U22R2=U2R2

(U1 = U2 = U vì R1//R2)

Lập tỉ lệ:

P1sP2s=U2U2.R2R1=R2R1=3612=3

⇒ P1S = 3P2S

Công suất tiêu thụ thụ trên R1, R2 khi R1 mắc nối tiếp với R2 lần lượt là:

P1n=I12.R1=I2.R1P2n=I22.R2=I2.R2

(I1 = I2 vì R1 nt R2 ).

Lập tỉ lệ:

 P1nP2n=I2I2.R1R2=R1R2=13

⇒ P2n = 3P1n

b) Khi R1 nối tiếp với R2 thì:

+ U = U1 + U2 (1)

U1U2=R1R2=1236=13U2=3U1 (2)

Thay (2) vào (1), ta được:

U1=U4;  U2=3U4

Công suất tiêu thụ của R1, R2 là:

P1n=U12R1=U216R1P2n=U22R2=9U216R2

Lập tỉ lệ:

P1nP1s=U2U2.R116R1=116P1s=16P1n

Lập tỉ lệ:

P2nP2s=9U2U2.R216R2=916P2s=169P2n

c) Áp dụng công thức: 

PS=U2Rss12=U29 và Pn=U2Rn12=U248

Lập tỉ lệ:

PnPS=U248.9U2=948PS=163Pn

Bài 10 : Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W và 6V – 3W.

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 nêu trên để chúng sáng bình thường. Vẽ sơ đồ mạch điện này.

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

Tóm tắt:

Đèn 1: Uđm1 = 6V, Pđm1 = 2W;

Đèn 2: Uđm2 = 6V, Pđm2 = 3W

a) R1 = ?; R2 = ?

b) U = 12V; tại sao đèn không sáng bình thường?

c) Để 2 đèn sáng bình thường, sơ đồ? Giải thích?

d) Rbt = ?; t = 30 phút = 1800s; Abt = ?

Lời giải:

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

R1=Uđm12Pđm1=623=12ΩR2=Uđm22Pđm2=622=18Ω

b) Cường độ dòng điện định mức của đèn:

Iđm1 = Pđm1 : Uđm1 = 3 : 6 = 0,5A ;

Iđm2=Pđm2Uđm2=26=13A

Nếu mắc Đ1 nối tiếp với Đ2 thì điện trở tương đương của mạch:

R12 = R1 + R2 = 12 + 18 = 30Ω

Khi đó cường độ dòng điện qua mỗi đèn là:

I1 = I2 = I = U : R12 = 12 : 30 = 0,4A

Ta thấy I1 < Iđm1 và I2 > Iđm2 nên đèn 1 sáng yếu hơn bình thường, đèn 2 sáng quá định mức 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 Iđm1 ≠ Iđm2 nên có thể mắc một trong hai cách sau:

Cách 1: Hai đèn Đ1 và Đ2 phải song song với nhau và nối tiếp với biến trở Rb như hình vẽ, sao cho:

Ib=Iđm1+Iđm2=0,5+13=56A

và Ub = U - U12 = 12 – 6 = 6V

Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W và 6V – 3W (ảnh 1)

Cách 2: Đèn Đ2 và biến trở phải song song với nhau và nối tiếp với đèn Đ1 như hình vẽ, sao cho:

Ib=Iđm1Iđm2=0,513=16A 

và Ub = U2 = 6V

Cho hai bóng đèn dây tóc có ghi số 6V – 2W và 6V – 3W (ảnh 1)

d) Điện trở của biến trở và điện năng mà biến trở tiêu thụ trong 30 phút là:

Cách mắc 1:

Rbt=UbIb=656=7,2Ω;

Ab=Ub.Ib.t=6.56.1800=9000J

Cách mắc 2:

Rbt=UbIb=616=36ΩAb=Ub.Ib.t=6.16.1800=1800J

Xem thêm các bài tập và câu hỏi liên quan khác

70 Bài tập về Mắt cận và mắt lão (có đáp án)

70 Bài tập về Mắt (có đáp án)_

70 Bài tập về Thấu kính phân kì (có đáp án)

70 Bài tập về quang hình học (có đáp án)

70 Bài tập về Ánh sáng trắng và ánh sáng màu (có đáp án)

Bình luận (0)

Đăng nhập để có thể bình luận

Chưa có bình luận nào. Bạn hãy là người đầu tiên cho tôi biết ý kiến!