Khi có dòng điện I1=1A đi qua một dây dẫn trong một khoảng thời gian thì dây đó nóng lên đến nhiệt độ t1=40°C. Khi có dòng điện I2= 2A đi qua thì dây đó nóng lên đến nhiệt độ t2=100°C. Hỏi khi có dòng điện I3=4A đi qua thì nó nóng lên đến nhiệt độ t3 bằng bao nhiêu? Coi nhiệt độ môi trường xung quanh và điện trở dây dẫn là không đổi. Nhiệt lượng toả ra ở môi trường xung quanh tỷ lệ thuận với độ chênh nhiệt độ giữa dây dẫn và môi trường xung quanh.
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi nhiệt độ môi trường là t0
Nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh tỉ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa dây dẫn và môi trường xung quanh theo hệ số tỉ lệ là k
Nhiệt lượng do dây dẫn tỏa ra là: \(Q=I^2Rt\)
Lại có: \(Q=k.(t−t_0)⇒k.(t−t0)=I^2Rt\)
Khi có các dòng điện chạy qua dây dẫn trong cùng thời gian t, ta có:
\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} k.\left( {{t_1} - {t_0}} \right) = {I_1}^2Rt\\ k.\left( {{t_2} - {t_0}} \right) = {I_2}^2Rt\\ k.\left( {{t_3} - {t_0}} \right) = {I_3}^2Rt \end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l} \frac{{{t_2} - {t_0}}}{{{t_1} - {t_0}}} = \frac{{{I_2}^2}}{{{I_1}^2}}(1)\\ \frac{{{t_3} - {t_0}}}{{{t_1} - {t_0}}} = \frac{{{I_3}^2}}{{{I_1}^2}}(2) \end{array} \right. \end{array}\)
Từ (1), ta có:
\( \frac{{100 - {t_0}}}{{40 - {t_0}}} = \frac{{{2^2}}}{{{1^2}}} \Rightarrow 100 - {t_0} = 4.\left( {40 - {t_0}} \right) \Rightarrow 3{t_0} = 60 \Rightarrow {t_0} = {20^0}C\)
Thay vào (2), ta có:
\( \frac{{{t_3} - 20}}{{40 - 20}} = \frac{{{4^2}}}{{{1^2}}} \Rightarrow \frac{{{t_3} - 20}}{{20}} = 16 \Rightarrow {t_3} - 20 = 320 \Rightarrow {t_3} = {340^0}C\)
Chọn C.
Đề thi HK1 môn Vật lý 9 năm 2021-2022
Trường THCS Nguyễn Viết Xuân
