Định luật Jun – Lenxơ chi tiết Vật Lý 9

Tham khảo ngay bài viết giới thiệu về Định luật Jun - Lenxơ được sưu tầm và biên soạn trực tiếp bởi HOCMAI. Tài liệu bao gồm phần tổng hợp lý thuyết và phần hướng dẫn chi tiết giải các bài tập trắc nghiệm và tự luận về chuyên đề này.

Bài viết thêm khảo thêm:

• Điện năng - Công của dòng điện
• Bài tập về công suất điện và điện năng sử dụng
• Thực hành: Xác định công suất của các dụng cụ điện

I. Lý thuyết về Định luật Jun - Lenxơ

1. Điện năng biến đổi thành nhiệt năng

a) Một phần điện năng được biến đổi trở thành nhiệt năng

- Thiết bị hay dụng cụ biến đổi một phần điện năng trở thành nhiệt năng và một phần trở thành năng lượng ánh sáng.

Ví dụ: Bóng đèn dây tóc, đèn compact, đèn huỳnh quang,…

- Thiết bị hay dụng cụ biến đổi một phần điện năng trở thành nhiệt năng và một phần trở thành cơ năng.

Ví dụ: Máy bơm nước, quạt điện, máy khoan,…

b) Toàn bộ điện năng được biến đổi trở thành nhiệt năng

Thiết bị hay dụng cụ điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng trở thành nhiệt năng:

Ví dụ: Bình nước nóng, bàn là, nồi cơm điện, ấm điện,…

2. Định luật Jun - Lenxơ

- Phát biểu định luật Jun - Lenxo

Khi có dòng điện chạy qua, nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn tỉ lệ thuận cùng với bình phương cường độ dòng điện, cùng với điện trở của dây dẫn và thời gian để dòng điện chạy qua.

- Hệ thức của định luật:

Q = I².R.t

Trong đó:

• R ⇒ Điện trở của vật dẫn | Đơn vị (Ω)
• I ⇒ Cường độ dòng điện qua vật dẫn | Đơn vị (A)
• t ⇒ Thời gian dòng điện qua vật dẫn | Đơn vị (s)
• Q ⇒ Nhiệt lượng tỏa ra bởi vật dẫn | Đơn vị (J)

- Mối quan hệ giữa đơn vị calo (cal) và đơn vị Jun (J):

1J = 0,24 cal | 1 cal = 4,18J

Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị là calo thì hệ thức của định luật Jun - Lenxơ sẽ là:

Q = 0,24.I².R.t

II. Bài tập Trắc nghiệm & Tự luận về Định luật Jun - Lenxơ

Câu 1: Định luật Jun - Lenxơ cho ta biết điện năng biến đổi thành:

A) Cơ năng

B) Năng lượng ánh sáng

C) Hóa năng

D) Nhiệt năng

Đáp án

→ Lựa chọn đáp án D

Câu 2: Đặt một hiệu điện thế U vào ở giữa hai đầu của một biến trở R thì sẽ cường độ dòng điện chạy qua là I. Trong những công thức dưới đây, công thức nào không phải là công thức tính nhiệt lượng tỏa ra từ trên dây dẫn trong thời gian t?

A) Q = U.I/t

B) Q = U.I.t

C) Q = U².t/R

D) Q = I².R.t

Đáp án

→ Lựa chọn đáp án A

Câu 3: Phát biểu nào ở dưới đây là không chính?

Nhiệt lượng tỏa ra từ dây dẫn khi có một dòng điện chạy qua:

A) Tỉ lệ thuận cùng với cường độ dòng điện, cùng với điện trở của dây dẫn, cùng với thời gian dòng điện chạy qua.

B) Tỉ lệ thuận cùng với bình phương cường độ dòng điện, cùng với điện trở của dây dẫn và cùng với thời gian dòng điện chạy qua.

C) Tỉ lệ thuận cùng với bình phương hiệu điện thế ở giữa hai đầu dây dẫn, cùng với thời gian dòng điện chạy qua và tỉ lệ nghịch cùng với điện trở dây dẫn.

D) Tỉ lệ thuận cùng với hiệu điện thế ở giữa hai đầu dây dẫn, cùng với cường độ dòng điện và cùng với thời gian dòng điện chạy qua.

Đáp án

→ Lựa chọn đáp án A

Câu 4: Mắc các dây dẫn vào một hiệu điện thế không đổi. Trong cùng một khoảng thời gian thì nhiệt lượng tỏa ra từ trên dây dẫn phụ thuộc vào điện trở dây dẫn như thế nào?

A) Tăng lên gấp hai lần khi điện trở của dây dẫn bị giảm đi một nửa.

B) Tăng lên gấp hai lần khi điện trở của dây dẫn tăng lên gấp hai lần.

C) Tăng lên gấp bốn khi điện trở của dây dẫn bị giảm đi một nửa.

D) Giảm xuống một nửa khi điện trở của dây dẫn tăng lên gấp bốn lần.

Đáp án

Ta có nhiệt lượng tỏa ra từ trên dây dẫn tỉ lệ thuận cùng với điện trở R → Khi tăng gấp hai lần điện trở của dây dẫn thì nhiệt lượng tỏa ra từ trên dây dẫn cũng tăng lên gấp đôi.

→ Lựa chọn đáp án B

Câu 5: Thời gian để một ấm điện đun sôi 1,5 lít nước là 10 phút. Hiệu điện thế ở giữa hai đầu dây nung của ấm điện là 220V. Hãy tính điện trở của dây nung này, cho biết rằng nếu kể cả có nhiệt lượng hao phí thì cần nhiệt lượng là 420000J để đun sôi 1 lít nước .

A) 28Ω

B) 45Ω

C) 46,1Ω

D) 23Ω

Đáp án

- Nhiệt lượng cần phải cung cấp để có thể đun sôi 1,5 lít nước là:

Q = 420000.1,5 = 630000J

- Áp dụng công thức tính nhiệt lượng tỏa ra của ấm điện, ta có:

Q = I².R.t hay Q = U².t/R ⇒ R = U².t/Q = (220².10.60)/630000 = 46,1Ω

→ Lựa chọn đáp án C

Câu 6: Một dòng điện có cường độ là 2mA chạy qua một điện trở là 3kΩ trong thời gian là 10 phút thì nhiệt lượng toả ra từ điện trở này sẽ có giá trị nào dưới đây?

A) Q = 7,2J

B) Q = 60J

C) Q = 120J

D) Q = 3600J

Đáp án

Quy đổi:

• 2mA = 0,002A
• 3kΩ = 3000Ω
• 10 phút = 600s

Nhiệt lượng tỏa ra từ trên điện trở là:

Q = I².R.t= (0,002)².3000.600=7,2J

→ Lựa chọn đáp án A

Câu 7: Khi mắc một bàn là vào một hiệu điện thế U = 110V thì dòng điện chạy qua nó sẽ có cường độ I = 5A. Bàn là này sử dụng như vậy thì trung bình cứ 15 phút mỗi ngày. Tính nhiệt lượng mà bàn là này tỏa ra trong vòng 30 ngày theo đơn vị là kJ, cho rằng điện năng bàn là này tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn trở thành nhiệt năng.

A) 14850 kJ

B) 1375 kJ

C) 1225 kJ

D) 1550 kJ

Đáp án

Đổi: 15 phút = 0,25 giờ

- Công suất tiêu thụ của bàn là:

P = U.I = 110.5 = 550W = 0,55 kW

- Điện năng mà bàn là này đã tiêu thụ trong vòng 30 ngày:

A = P.t = 0,55.30.0,25 = 4,125 (kW.h)

- Nhiệt lượng tỏa ra từ bàn là:

Q = 4,125.3,6.10^6 = 14850000 (J) = 14850 (kJ)

→ Lựa chọn đáp án A

Câu 8: Trong mùa đông, có một lò sưởi điện có ghi là 220V - 880W được sử dụng cùng với hiệu điện thế U = 220V trong t = 4 giờ mỗi ngày. Tính tiền điện cần phải trả cho việc sử dụng lò sưởi như trên trong suốt cả mùa đông, tổng cộng có 30 ngày. Cho rằng giá của tiền điện là 1000 đồng/kW.h.

Đáp án

- Điện trở của dây nung:

P = U²/R ⇒ R = U²/P = 220²/80 = 55Ω

- Cường độ dòng điện chạy qua nó:

P = U.I ⇒ I = P/U = 880/220 = 4A

- Nhiệt lượng tỏa ra từ lò sưởi:

Q = U.I.t = 220.4.4.3600 = 12672000 J = 3,52 kW.h

- Số tiền điện cần phải trả là:

T = 3,52.30.1000 = 105600 đồng

Câu 9: Người ta sử dụng hai dây điện trở khác nhau có thể để đun sôi cùng một lượng nước. Khi sử dụng điện trở R1, sau thời gian t1 phút thì nước sôi, khi sử dụng điện trở R2 thì sau thời gian t2 phút thì nước sôi. Hãy xác định xem thời gian cần thiết để có thể đun sôi nước khi cả hai điện trở được mắc nối tiếp nhau.

Đáp án

- Khi sử dụng điện trở R1:

Q = U².t1/R1 ⇒ R1 = U².t1/Q (1)

- Khi sử dụng điện trở R2:

Q = U².t2/R2 ⇒ R2 = U².t2/Q (2)

- Khi R1 được mắc nối tiếp với R2:

Q = U².t3/(R1 + R2) (3)

Câu 10: Một ấm điện sẽ hoạt động bình thường khi hiệu điện thế U = 220V và cường độ của dòng điện chạy qua bếp là I = 5A.

a) Tính nhiệt lượng của ấm tỏa ra trong thời gian một phút:

b) Dùng bếp điện này để đun sôi 3,5 lít nước ở nhiệt độ là 250C thì phải mất 20 phút. Hãy tính hiệu suất của bếp.

Đáp án

a) Nhiệt lượng của ấm tỏa ra trong thời gian một phút là:

Q1 = U.I.t = 220.5.60 = 66000 J

b) Nhiệt lượng cần cung cấp để có thể đun sôi 3,5 lít nước:

Qi = m.c.Δt = 3,5.4200.(100° - 25°) = 1102500J

- Nhiệt lượng của ấm tỏa trong thời gian 20 phút:

Q = Q1.20 = 66000.20 = 1320000J

- Hiệu suất của bếp điện là:

H = Qi/Q = 1102500/1320000 ≈ 0,84 = 84%

Trong bài viết này HOCMAI đã giới thiệu tới các em về Định luật Jun - Lenxơ qua phần lý thuyết và hướng dẫn áp dụng công thức để giải bài tập về chuyên đề này. Mong rằng các em học sinh sẽ tham khảo thật kĩ tài liệu hướng dẫn này để nắm chắc kiến thức và học tốt Vật Lý 9.