Bài tập về Điện năng. Công suất điện

Kiến thức cần nhớ

Điện năng tiêu thụ và công suất điện

1. Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch

Lượng điện năng mà một đoạn mạch tiêu thụ khi có dòng điện chạy qua để chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác được đo bằng công của lực điện khi dịch chuyển có hướng các điện tích.

$A=Uq=UIt$

Trong đó:

+ U là hiệu điện thế đặt vào 2 đầu đoạn mạch (V)

+ q là lượng điện tích dịch chuyển (C)

+ I là cường độ dòng điện trong mạch (A)

+ t là thời gian điện tích dịch chuyển (s)

2. Công suất điện

Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó và có trị số bằng điện năng mà đoạn mạch tiêu thụ trong một đơn vị thời gian, hoặc bằng tích của hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch đó:

$\text{P}=\frac{A}{t}=UI$

Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

1. Định luật Jun – Lenxơ

Nhiệt lượng tỏa ra ở một vật dẫn tỉ lệ thuận với điện trở của vật dẫn, với bình phương cường độ dòng điện với thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn đó.

$Q=R{I}^{2}t$

2. Công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

Công suất tỏa nhiệt $\text{P}$ ở vật dẫn khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn trong một đơn vị thời gian.

$\text{P}=\frac{Q}{t}=R{I}^2$

Công và công suất của nguồn điện

1. Công của nguồn điện

Điện năng tiêu thụ trong toàn mạch bằng công của các lực lạ bên trong nguồn điện. Công thức tính công A_ng của một nguồn điện khi tạo thành dòng điện có cường độ I chạy trong toàn mạch sau một thời gian t là:

$A_{ng}=q\text{E}=\text{E }It$

2. Công suất của nguồn điện

Công suất $P_{ng}$ của nguồn điện đặc trưng cho tốc độ thực hiện công của nguồn điện đó và được xác định bằng công của nguồn điện để thực hiện trong đơn vị thời gian. Công suất này cũng chính bằng công suất tiêu thụ điện năng của toàn mạch:

${\text{P}}_{ng}=\frac{A_{ng}}{t}=\text{E }I$

Bài tập tự luyện

Bài 1. Một bếp điện đun hai lít nước ở nhiệt độ t₁ = 20⁰C. Muốn đun sôi lượng nước đó trong 20 phút thì bếp điện phải có công suất là bao nhiêu ? Biết nhiệt dung riêng của nước c = 4,18 kJ/(kg.K) và hiệu suất của bếp điện H = 70%.

A. 796W

B. 769W

C. 679W

D. 697W

Đáp án: A

Nhiệt lượng cần để đun sôi nước là

Trong đó: m = 2kg là khối lượng 2 lít nước cần đun,

Mặt khác, nhiệt lượng có ích để đun nước do bếp điện cung cấp trong thời gian t là: Q=H.Pt, với P là công suất của bếp điện.

Bài 2. Dùng ấm điện có ghi 220V - 1000W ở điện áp 220V để đun sôi 2 lít nước từ nhiệt độ 25⁰C. Biết hiệu suất của ấm là 90%, nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K), thời gian đun nước là

A. 628,5 s

B. 698 s

C. 565,65 s

D. 556 s

Đáp án: B

Nhiệt lượng nước thu vào để tăng từ 25⁰C đến 100⁰C là:Hiệu suất của ấm là 90% nên nhiệt lượng bếp tỏa ra là

Bài 3. Dẫn một đường dây điện sợi đôi từ mạng điện chung tới một ngôi nhà cách đó L = 20 m. Biết mỗi sợi dây đơn có một lõi đồng với thiết diện bằng 0,5 mm² với điện trở suất của đồng là 1,8.10^-8 Ωm. Hiệu điện thế ở cuối đường dây, ngay tại lối vào nhà là 220 V. Trong nhà sử dụng các đèn dây tóc nóng sáng với tổng công suất 330 W trung bình 5 giờ mỗi ngày. Nhiệt lượng tỏa ra trên đường dây dẫn trong vòng 30 ngày xấp xỉ bằng

A. 147 kJ

B. 0,486 kWh

C. 149 kJ

D. 0,648 kWh

Đáp án: B

Bài 4. Dùng ấm điện có ghi 220V - 1000W ở điện áp 110 V để đun 3 kg nước từ 45⁰C đến khi bay hơi hết. Cho nhiệu dung riêng của nước lỏng bằng 4190 J/kg.K và ẩn nhiệt bay hơi bằng 260 kJ/kg. Biết hiệu suất của bếp điện là 85%. Thời gian đun xấp xỉ là

A. 67,8 phút

B. 87 phút

C. 94,5 phút

D. 115,4 phút

Bài 5. Dùng ấm điện có ghi 220V - 1100W ở điện áp 220V để đun 2,5 lít nước từ nhiệt độ 20⁰C thì sau 15 phút nước sôi. Nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/(kg.K). Hiệu suất của ấm là

A. 80%

B. 84,64%

C. 86,46%

D. 88,4%

Bài 6. Một acquy có suất điện động 6V. Nếu acquy này làm dịch chuyển 3,4.10¹⁸ electron từ cực dương tới cực âm của acquy trong 1 giây, thì công suất của acquy này là:

A. 3,264W

B. 13056W

C. 3,84W

D. 7,68W

Đáp án: A

Công suất của acquy này là:

Bài 7. Hai điện trở giống nhau mắc nối tiếp vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế U thì công suất tiêu thụ của chúng là 20W. Nếu hai điện trở này được mắc song song và nối tiếp vào nguồn trên thì công suất tiêu thụ của chúng là

A. 40W

B. 60W

C. 80W

D. 10W

Đáp án: C

Khi hai điện trở ghép nối tiếp thì điện trở tương đương của mạch là: R_nt = R₁ + R₂ = 2R. Khi đó công suất của mạch là:

Khi hai điện trở ghép song song thì điện trở tương đương của mạch là:

Bài 8. Hai điện trở R₁, R₂ (R₁ > R₂) được mắc vào hai điểm A và B có hiệu điện thế U = 12V. Khi R₁ ghép nối tiếp với R₂ thì công suất tiêu thụ của mạch là 4W; Khi R₁ ghép song song với R₂ thì công suất tiêu thụ của mạch là 18W. Giá trị của R₁, R₂ bằng

A. R₁ = 24Ω; R₂ = 12Ω

B. R₁ = 2,4Ω; R₂ = 1,2Ω

C. R₁= 240Ω; R₂ = 120Ω

D. R₁ = 8Ω; R₂ = 6Ω.

Đáp án: A

Khi hai điện trở ghép nối tiếp:

Khi hai điện trở ghép song song:

Bài 9. Một đèn ống loại 40W được chế tạo để có công suất chiếu sang bằng đèn dây tóc loại 75W. Nếu sử dụng đèn ống này trung bình mỗi ngày 6 giờ, thì trong 30 ngày số tiền điện so với sử dụng đèn dây tóc nói trên sẽ giảm được bao nhiêu? (biết giá tiền điện là 1500 đồng/kW.h)

A. 7875 đồng

B. 1575 đồng

C. 26,5 đồng

D. 9450 đồng

Bài 10. Một ấm điện khi được sử dụng với hiệu điện thế 220V thì dòng điện qua ấm có cường độ là 5A. Biết rằng giá tiền điện là 1500 đồng/kW.h, nếu mỗi ngày sử dụng ấm để đun nước 10 phút, thì trong một tháng (30 ngày) tiền điện phải trả cho việc này là

A. 8250 đồng

B. 275 đồng

C. 825 đồng

D. 16500 đồng

Bài 11. Dụng cụ hay thiết bị điện nào sau đây biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng?

A. Quạt điện

B. Ấm điện

C. Acquy đang nạp điện

D. Bình điện phân

Đáp án: B

Bài 12. Đặt một hiệu điện thế U vào hai đầu một điện trở R thì dòng điện chạy qua điện trở có cường độ I. Công suất toả nhiệt trên điện trở này không thể tính bằng công thức:

A. P = RI₂

B. P= UI₂

D. P= R₂I

Đáp án: D

Công suất tỏa nhiệt P trên điện trở khi có dòng điện chạy qua đặc trưng cho tốc độ tỏa nhiệt của vật dẫn đó và được xác định bằng nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn đó trong một đơn vị thời gian:

Bài 13. Trên một bóng đèn có ghi: 3V-3W, điện trở của bóng đèn là:

A. 9Ω

B. 3Ω

C. 6Ω

D. 12Ω

Đáp án: B

Bóng đèn có ghi: 3V-3W. Suy ra P_đm = 3W và U_đm = 3V Điện trở của đèn:

Bài 14. Một bóng đèn có ghi: 6V-3W, khi mắc bóng đèn trên vào hiệu điện thế 6V thì cường độ dòng điện qua bóng đèn là:Một bóng đèn có ghi: 6V-3W, khi mắc bóng đèn trên vào hiệu điện thế 6V thì cường độ dòng điện qua bóng đèn là:

A. 3A

B. 6A

C. 0,5A

D. 18A

Đáp án: C

Bóng đèn có ghi: 6V-3W. Suy ra P_đm = 3W và U_đm = 6V Điện trở của đèn:

Khi mắc bóng đèn vào hiệu điện thế 6V thì cường độ dòng điện qua bóng đèn là:

Bài 15. Hai bóng đèn có công suất lần lượt là: P₁ và P₂ với P₁ < P₂ đều làm việc bình thường ở hiệu điện thế U. Cường độ dòng điện qua mỗi bóng đèn và điện trở của mỗi bóng đèn có mối liên hệ:

A. I₁ < I₂ và R₁ > R₂

B. I₁ > I₂ và R₁ > R₂

C. I₁ < I₂ và R₁ < R₂

D. I₁ > I₂ và R₁ < R₂

Đáp án: A

Bài 16. Biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn là 6V. Điện năng tiêu thụ trên dây dẫn khi có dòng điện cường 2A chạy qua trong 1 giờ là

A. 12J

B. 43200J

C. 10800J

D. 1200J

Bài 17. Dụng cụ hay thiết bị điện nào sau đây biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng?

B. P = E.I

Bài 18. Khi nối hai cực của nguồn điện với một mạch ngoài thì công do nguồn điện sinh ra trong thời gian một phút là 720J. Công suất của nguồn điện bằng:

A. 4,2W

B. 12W

C. 1,2W

D. 42W

Đáp án: B

Công suất của nguồn điện bằng:

Bài 19. Hai bóng đèn có các hiệu điện thế định mức lần lượt là U₁ và U₂. Biết công suất định mức của hai bóng đèn đó bằng nhau. Tỉ số giữa điện trở của các bóng đèn  bằng

Đáp án: C

Bài 20. Một ấm điện có ghi 120V - 480W, người ta sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế 120V để đun nước. Điện trở của ấm và cường độ dòng điện qua ấm bằn

A. 30Ω; 4A

B. 0,25Ω; 4A

C. 30Ω; 0,4A

D. 0,25Ω; 0,4A

Đáp án: A

Một ấm điện có ghi 120V - 480W, suy ra U_đm = 120V; P_đm = 480W.

Khi sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế U = 120V để đun nước thì cường độ dòng điện qua ấm là:

Dùng dữ kiện sau để trả lời các câu 11, 12, 13.

Một bếp điện gòm các dây điện trở có giá trị lần lượt là R₁ = 4Ω, R₂ = 6Ω. Khi bếp chỉ dung điện trở R₁ thì đun sôi một ấm nước trong thời gian t₁ = 10 phút. Thời gian cần thiết để đun sôi ấm trên khi:

Bài 21. Chỉ sử dụng điện trở R₂

A. 5 phút

B. 10 phút

C. 15 phút

D. 20 phút

Đáp án: C

Bài 22. Dùng hai dây R₁ mắc nối tiếp với R₂ bằng

A. 5 phút

B. 10 phút

C. 15 phút

D. 25 phút

Đáp án: D

Bài 23. Dùng hai dây R₁ mắc song song với R₂ bằng

A. 6 phút

B. 8 phút

C. 10 phút

D. 12 phút

Đáp án: A

Dùng hai dây R₁ mắc song song với R₂ thì điện trở của bếp là:

 

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

30 bài tập về Điện trường đều (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số - Phương pháp Fre-Nen (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Công thức Điện tích Điện trường (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Sóng điện từ (2024) có đáp án chi tiết nhất

70 Bài tập về Giải bài toán về hệ thấu kính (có đáp án)