Bài tập — Bài 25: Năng lượng và công suất điện

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện? A. Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ . B. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. C. Khi dòng điện chạy qua một đoạn mạch, lực điện thực hiện công để dịch chuyển các điện tích. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục. D. Đơn vị của công là jun ( $\text{J}$ ).

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Một bóng đèn có ghi $220, \text{V} - 60, \text{W}$ được thắp sáng bình thường trong $5$ giờ. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ ra số điện.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Khi đèn sáng bình thường, công suất tiêu thụ bằng công suất định mức $P = 60, \text{W}$ . Điện năng tiêu thụ: $A = 60 \cdot 5 = 300, \text{Wh} = 0,3, \text{kWh}$ , tức là bóng đèn tiêu thụ $0,3$ số điện trong $5$ giờ.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một dây đồng có tiết diện $S = 0{,}5\ \text{mm}^2$ , dòng điện qua dây là $I = 2\ \text{A}$ . Biết mật độ electron tự do trong đồng là $n = 8{,}5 \times 10^{28}\ \text{m}^{-3}$ , điện tích electron $e = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}$ . Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong dây.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Hai tụ điện $C_1 = 4\ \mu\text{F}$ và $C_2 = 12\ \mu\text{F}$ mắc nối tiếp, bộ tụ được nối vào nguồn điện có hiệu điện thế $U = 64\ \text{V}$ . Tính điện dung tương đương, điện tích của mỗi tụ, hiệu điện thế trên mỗi tụ và năng lượng điện trường trong mỗi tụ. ---

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Hai điện tích điểm $q_1 = 4\ \mu\text{C}$ và $q_2 = -4\ \mu\text{C}$ đặt cách nhau $8\ \text{cm}$ trong chân không. Tính độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-A, 2-B, 3-C, 4-D.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (A): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ ."
- Câu 2 (B): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn."
- Câu 3 (C): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Khi dòng điện chạy qua một đoạn mạch, lực điện thực hiện công để dịch chuyển các điện tích."
- Câu 4 (D): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Đơn vị của công là jun ( $\text{J}$ )."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: Khi dòng điện chạy qua một đoạn mạch, lực điện thực hiện công để dịch chuyển các điện tích. Công của dòng điện trong thời gian $t$ là: $A = UIt$ Trong đó $U$ là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, $I$ là cường độ dòng điện, $t$ là thời gian dòng điện chạy qua.
- Tổng kết ghi nhớ: Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ .; Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn.; $1, \text{kWh} = 3,6 \cdot 10^6, \text{J}$ là đơn vị đo điện năng tiêu thụ trong thực tế.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một bóng đèn có ghi $220, \text{V} - 60, \text{W}$ được thắp sáng bình thường trong $5$ giờ. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ ra số điện.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện (Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ .; Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn.; $1, \text{kWh} = 3,6 \cdot 10^6, \text{J}$ là đơn vị đo điện năng tiêu thụ trong thực tế.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Khi đèn sáng bình thường, công suất tiêu thụ bằng công suất định mức $P = 60, \text{W}$ . Điện năng tiêu thụ: $A = 60 \cdot 5 = 300, \text{Wh} = 0,3, \text{kWh}$ , tức là bóng đèn tiêu thụ $0,3$ số điện trong $5$ giờ.
Bài 4: $v \approx 2{,}94 \times 10^{-4}\ \text{m/s} \approx 0{,}29\ \text{mm/s}$ .
Bài 5: $C_b = 3\ \mu\text{F}$ ; $Q_1 = Q_2 = 1{,}92 \times 10^{-4}\ \text{C}$ ; $U_1 = 48\ \text{V}$ ; $U_2 = 16\ \text{V}$ ; $W_1 = 4{,}608 \times 10^{-3}\ \text{J}$ ; $W_2 = 1{,}536 \times 10^{-3}\ \text{J}$ .
Bài 6: $F = 22{,}5\ \text{N}$ .

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện? A. Công của dòng điện:

A = UIt

; công suất điện:

P = UI = I^2R = U^2/R

. B. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Q = I^2Rt

là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

\text{J}

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Một bóng đèn có ghi $220, \text{V} - 60, \text{W}$ được thắp sáng bình thường trong $5$ giờ. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ ra số điện.

Lời giải: Khi đèn sáng bình thường, công suất tiêu thụ bằng công suất định mức $P = 60, \text{W}$ . Điện năng tiêu thụ: $A = 60 \cdot 5 = 300, \text{Wh} = 0,3, \text{kWh}$ , tức là bóng đèn tiêu thụ $0,3$ số điện trong $5$ giờ.

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Một dây đồng có tiết diện

S = 0{,}5\ \text{mm}^2

, dòng điện qua dây là

I = 2\ \text{A}

. Biết mật độ electron tự do trong đồng là

n = 8{,}5 \times 10^{28}\ \text{m}^{-3}

, điện tích electron

e = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}

. Tính tốc độ dịch chuyển có hướng của các electron trong dây.

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Hai tụ điện

C_1 = 4\ \mu\text{F}

và

C_2 = 12\ \mu\text{F}

mắc nối tiếp, bộ tụ được nối vào nguồn điện có hiệu điện thế

U = 64\ \text{V}

. Tính điện dung tương đương, điện tích của mỗi tụ, hiệu điện thế trên mỗi tụ và năng lượng điện trường trong mỗi tụ. ---

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Hai điện tích điểm

q_1 = 4\ \mu\text{C}

và

q_2 = -4\ \mu\text{C}

đặt cách nhau

8\ \text{cm}

trong chân không. Tính độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-A, 2-B, 3-C, 4-D.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (A): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ ."
Câu 2 (B): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn."
Câu 3 (C): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "Khi dòng điện chạy qua một đoạn mạch, lực điện thực hiện công để dịch chuyển các điện tích."
Câu 4 (D): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Đơn vị của công là jun ( $\text{J}$ )."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: Khi dòng điện chạy qua một đoạn mạch, lực điện thực hiện công để dịch chuyển các điện tích. Công của dòng điện trong thời gian $t$ là: $A = UIt$ Trong đó $U$ là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch, $I$ là cường độ dòng điện, $t$ là thời gian dòng điện chạy qua.
Tổng kết ghi nhớ: Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ .; Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn.; $1, \text{kWh} = 3,6 \cdot 10^6, \text{J}$ là đơn vị đo điện năng tiêu thụ trong thực tế.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Một bóng đèn có ghi $220, \text{V} - 60, \text{W}$ được thắp sáng bình thường trong $5$ giờ. Tính điện năng mà bóng đèn tiêu thụ ra số điện.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 25: Năng lượng và công suất điện (Công của dòng điện: $A = UIt$ ; công suất điện: $P = UI = I^2R = U^2/R$ .; Định luật Jun – Lenxơ: $Q = I^2Rt$ là nhiệt lượng toả ra trên vật dẫn.; $1, \text{kWh} = 3,6 \cdot 10^6, \text{J}$ là đơn vị đo điện năng tiêu thụ trong thực tế.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Khi đèn sáng bình thường, công suất tiêu thụ bằng công suất định mức $P = 60, \text{W}$ . Điện năng tiêu thụ: $A = 60 \cdot 5 = 300, \text{Wh} = 0,3, \text{kWh}$ , tức là bóng đèn tiêu thụ $0,3$ số điện trong $5$ giờ.

Bài 4:

v \approx 2{,}94 \times 10^{-4}\ \text{m/s} \approx 0{,}29\ \text{mm/s}

Bài 5:

C_b = 3\ \mu\text{F}

;

Q_1 = Q_2 = 1{,}92 \times 10^{-4}\ \text{C}

;

U_1 = 48\ \text{V}

;

U_2 = 16\ \text{V}

;

W_1 = 4{,}608 \times 10^{-3}\ \text{J}

;

W_2 = 1{,}536 \times 10^{-3}\ \text{J}

Bài 6:

F = 22{,}5\ \text{N}