Dạng bài tập Xác định nhiệt độ của dây dẫn khi có dòng điện chạy qua môn Vật lý 9

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>1.</b> Dùng một âm điện đun nước. Nếu nối ấm điện với hiệu điện thế U1 = 110V thì sau t1 = 18 phút nước sẽ
sơi, với hiệu điện thế U2 = 132V thì nước sẽ sôi sau t2 = 12 phút. Hỏi sau bao lâu nước sẽ sôi nếu âm điện
được mắc với hiệu điện thế U3 = 150V? Biết nhiệt lượng hao phí tỷ lệ với thời gian đun nước và coi điện trở
của ấm điện không đổi.

<b>2. </b>Một dây dẫn khi có dịng điện I1 = 1A đi qua thì nóng lên đến t1 = 600_{C, khi có dịng điện I2 = 2A đi qua}
thì nóng lên đến t2 = 1500_{C. Tìm nhiệt độ dây dẫn khi có dịng điện I3 = 4A thì nhiệt độ dây dẫn bằng bao}
nhiêu. Coi nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh tỷ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ giữa dây và môi
trường, nhiệt độ môi trường không đổi.

<b>3. </b>Hai dây dẫn có cùng chất, cùng chiều dài và đường kính tương ứng d1, d2 (d1 = 3d2) được mắc nối tiếp
nhau vào một nguồn điện có hiệu điện thế U khơng đổi. Biết rằng: nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh
của các dây tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của chúng và hiệu nhiệt độ của các dây dẫn với nhiệt độ t0 của
môi trường xung quanh (t0 = 200_{C). Nhiệt độ của dây dẫn thứ nhất t1 = 50}0_C.

a) Xác định nhiệt độ của dây dẫn thứ hai.

b) Nếu hai dây dẫn trên mắc song song với nhau vào một nguồn điện có hiệu điện thế U' khơng đổi khác sao
cho nhiệt độ toả ra ở dây dẫn thứ nhất vẫn bằng 600_{C thì nhiệt độ của dây dẫn thứ hai bằng bao nhiêu?}

<b>4.</b> Một dây cầu chì có đường kính tiết diện d1 = 1mm chịu được cường độ dịng điện I1  4mm. Hỏi dây cầu
chì đường kính d2 = 2mm sẽ chịu được dòng điện bao nhiêu? Coi nhiệt lượng dây toả ra môi trường tỉ lệ
thuận với diện tích xung quanh của dây.

<b>5. </b>Người ta dùng hai dây dẫn điện khác nhau để cùng đun sôi cùng một lượng nước khi dùng điện trở R1, sau
thời gian t1 phút sôi, khi dùng điện trở R2, sau thời gian t2 phút sôi. Hãy xác định thời gian cần thiết để đun
sôi nước khi:

a) Hai điện trở mắc nối tiếp nhau.
b) Hai điện trở song song với nhau.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT VÀ ĐÁP ÁN </b>

<b>1. </b>Gọi hệ số tỷ lệ nhiệt lượng toả ra môi trường là k. Nhiệt độ của môi trường t0. Trong thời gian t ta có:

Theo bài ra ta có:

























)
3
(
t
t
k
Rt
I
)
2

(
t
t
k
Rt
I
)
1
(
t
t
k
Rt
I
0
3
2
3
0
2
2
2
0
1
2
1

Từ (1) và (2) ta có:













2

1 0 0

1
0
2
2 0
2
1 0
2
1
t t
I

t 30 ( C)
t t
I
t t
Rt
k I
 
  
 _




 _


Thay vào phương trình (3) ta được:









2 2

3 0 0

3 3
3
2 2
1 0
1
t t

I 4 t 30

t 510 ( C)

t t 60 30

I 1

 

    

  .

<b>ĐS: 5100_C.</b>

<b>2. a)</b> Khi hai dây dẫn mắc nối tiếp:

+ Đối với dây thứ nhất, nhiệt lượng toả ra trong thời gian t là:
t
I
d
4
t
I
S
t
R
I

Q ₂ 2

1
2
1
1
2
1 _





  

Nhiệt lượng mất mát là:



1 0



xq1 1



1 0



1 k t t S 2 kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:



1 0



1

2
2
1
1

1 I t 2 kd t t

d
4
'

Q

Q   





  

Hay ₃

1
2
2
0
1
d
k
t
I
2
t
t




 (1)

+ Đối với dây thứ hai, nhiệt lượng toả ra trong thời gian t là:
t
I
d
4
t
I
S
t
R
I

Q ₂ 2

2
2
2
2
2
2 _




  

Nhiệt lượng mất mát là:



2 0



xq2 2



2 0



2 k t t S 2 kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo tồn năng lượng ta có:





2
t
t
kd
2
t
I
4
'
Q

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Hay ₃
2
2

2
0

2

d

k

t
I
2
t
t





 (2)

Từ (1) và (2) ta được:

3

0

2 0 1

2

1 0 2

t t d

9 t 830 ( C)

t t d

 



_ _   

 _ _

b) Hai dây mắc song song, tương tự ta cũng có:

+ Đối với dây thứ nhất, nhiệt lượng toả ra trong thời gian t là:
t

'
U
4

d
t
'
U
S
t
R

'
U

Q 2

2
1
2

1
1

2
1



 








Nhiệt lượng mất mát là:



1 0



xq1 1



1 0



1 k t t S 2 kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo tồn năng lượng ta có:



1 0



1

2
2
1
1

1 U' t 2 kd t t

4
d
'
Q

Q   





 



Hay ₂

2
1
0
1

k
8

t
'
U
d
t
t






 (3)

+ Đối với dây thứ hai, nhiệt lượng toả ra trong thời gian t là:
+ Đối với dây thứ nhất, nhiệt lượng toả ra trong thời gian t là:

t
'
U

4

d
t
'
U
S
t
R

'
U

Q 2

2
2
2

2
2

2
2



 









Nhiệt lượng mất mát là:



2 0



xq2 2



2 0



2 k t t S 2 kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:



1 0



1

2
2
1
1

1 U' t 2 kd t t

4
d

'
Q

Q   





 



Hay ₂

2
2
0
1

k
8

t
'
U
d
t
t






 (4)

Từ (3) và (4) ta được: 2 0 2 0

2

1 0 1

t t d 1

t 30 ( C)

t t d 3

 

 _ _{ } _

 

 _ _

<b>ĐS: a) 8300_{C; b) 30}0_C.</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>








 2
1
2
1
2
1
1
1
2
1
1 I
d
4
t
I
S
t
R
I

Q  

Nhiệt lượng mất mát là:



0



xq1 1



0



1 k t t S 2 kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo tồn năng lượng ta có:



₀



1
2
1
2
1
1

1 I 2 kd t t

d
4
'
Q

Q   





  

Hay ₃

1
2
2
1
0
d
k
I
2
t
t




 (1)

+ Tương tự, đối với dây thứ hai, nhiệt lượng toả ra trong thời gian t là:







 2
2

2
2
2
2
2
2
2
2
2 I
d
4
t
I
S
t
R
I

Q  

Nhiệt lượng mất mát là:



0



xq2 2



0



2 k t t S 2 kd t t

'

Q      

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:



₀



2
2
2
2
2
2

2 I 2 kd t t

d
4
'
Q

Q   





  

Hay ₃

2
2
2

2
0
d
k
I
2
t
t





 (2)

Gọi t1 là nhiệt độ nóng chảy của sợi dây, từ (1) và (2) ta có:

3
1
2
2
0
0
1
3
1
2
2
1
3

2
2
2
2
0
d
k
I
2
t
t
d
k
I
2
d
k
I
2
t
t
















2
3
2
0
3
1
2
2

2 I 2.4

d
d

I _ 







 I₂16 2 (A)

<b>ĐS: </b>16 2 A<b>. </b>

<b>4. </b>Gọi hiệu điện thế hai đầu nguồn điện là U, Q là nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước.

Khi dùng điện trở R1: 1

2
1
1
1
2
t
Q
U
R
t
R
U

Q   (1)

Khi dùng điện trở R2: 2

2
2
2
2
2
t
Q

U
R
t
R
U

Q   (2)

a) Khi R1 nối tiếp R2: 3
2
1
2
t
R
R
U
Q


</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

2
1
3
3
2
2
1
2

2

t
t
t
t
t
Q
U
t
Q
U

U

Q   




b) Khi R1//R2 ta được: ₄

2
1
2
4
12

2

t
R

1
R

1
U
t
R

U

Q _











 (4)

Thay (1), (2) vào (4) ta được:

2
1

2
1
4
4
2
2
1
2
2

t
t

t
t
t
t
t
U

Q
t
U

Q
U
Q















 .

<b>ĐS: a) </b>t3 = t1 + t2;<b> b) </b> 1 2
4

1 2
t t
t

t t


 .

<b>5. </b>Ta có<b>:</b>

2 2

dm1

1 4

dm1

U 6

R R 4 ( )

9

    

P

,

dm1
dm1 dm4

1

U 6

I I 1,5 (A)

R 4

   

Tương tự đèn Đ2 và Đ3 có:

2 2

dm2

2 3

dm2

U 6

R R 9 ( )

4

    

P

,

dm2
dm2 dm4

2

U 6 2

I I (A)

R 9 3

   

* Khi khố K đóng, do điện trở của ampe kế không đáng kể nên VN = VM, ta nhập hai điểm này lại với nhau
ta được mạch điện như hình vẽ 198.

Do 1 3

13 24

1 3

R R 36

R ( ) R

R R 13

   



Nên cường hiệu điện thế:
13 24

U

U U 6 (V)

2

  

Như vậy hiệu điện thế trên mổi đèn là hiệu điện thế định mức nên tất cả các đèn dều sáng bình thường.
Như vậy cường độ dòng điện: I1 = 1,5 A > I2 = 2/3 A do đó dịng điện qua ampe kế chạy từ M đến N. Số chỉ
của ampe kế là:

A
6
5
3
2
5
,
1
I
I

IA  1 2   

* Khi khoá K mở ta có mạch điện như
hình vẽ 199.

Do R12R1R2 4913R34
Cường độ dòng điện:

Đ1 M Đ2

A B

Đ3 N Đ4

Đ1 Đ2
A B

Đ3 Đ4
M N

Hình 198

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

4
3
34
12

12
2

1 A I I I

13
12
R

U
I
I

I       

So sánh với giá trị cường độ dòng điện định mức ta thấy:
4

dm
4
1
dm
1 I ,I I

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Website <b>HOC247</b> cung cấp một môi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thơng minh</b>, nội

dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, </b>

<b>giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng.

<b>I.</b>

<b>Luyện Thi Online</b>

- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b> Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng

các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.

- <b>Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: </b>Ơn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các trường

<i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường Chuyên khác cùng

<i>TS.Trần Nam Dũng, TS. Phạm Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.</i>

<b>II.</b>

<b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>

- <b>Tốn Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6,
7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ
thi HSG.

- <b>Bồi dưỡng HSG Toán:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b> dành cho

học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần Nam </i>

<i>Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn</i> cùng đôi HLV đạt thành
tích cao HSG Quốc Gia.

<b>III.</b>

<b>Kênh học tập miễn phí</b>

- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các môn
học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo
phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi miễn phí
từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hoá, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng Anh.

<i><b>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </b></i>

<i><b> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </b></i>

<i><b>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </b></i>

</div>

<!--links-->