ГДЗ-Физика-задачник-11кл-Рымкевич-2004-www.frenglish.ru (10 - 11 класс - Рымкевич), страница 9

Полное напряжение, поданное в сеть, в случае последовательного соединения складывается из напряжений на каждой из нагрузок. Поэтому напряжение на реостате равно: Сопротивление реостата Вз = Уз/1. Мощность, потребляемую реостатом, получаем на ос- нове закона Джоуля — Ленца: 796. Десять параллельно соединенных ламп сопротивлением по 0,5 кОм, рассчитанных каждая на напряжение 120 В, питаются через реостат от сети напряжением 220 В. Какова мощность электрического тока в реостате? Решение. Силу тока в каждой из десяти ламп нахо- дим из закона Ома: У Л л )? л Здесь У, — напряжение, на которое рассчитана лампа, Вл — ее сопротивление.

Полная сила тока в цепи равна сумме сил токов, текущих через каждую лампу: 1 = 101 . (2) Полное напряжение У в цепи складывается из падения напряжения на участке параллельно соединенных ламп и падения напряжения на реостате. Следовательно, Сг =у — у. л' Окончательно, мощность электрического тока в реостате Р = Ш, = 10(илУЛл)(и — и,). Вычисления: Р = 10(120 В/500 Ом)100 В = 240 Вт.

Ответ: Р = 240 Вт. 84 797. 00ъясните, почему при последовательном включении двух ламп мощностью 40 и 100 Вт первая горит значительно ярче второй. При возможности проверьте это на опыте. Решение. Согласно закону Джоуля — Ленца зависимость сопротивления В от мощности Р и напряжения имеет вид: з В= —. Р Следовательно, при равном номинальном напряжении ламп сопротивление лампы мощностью 40 Вт будет в 2,5 раза больше сопротивления лампы мощностью 100 Вт.

При последовательном соединении ламп сила тока в каждой из них одинакова. Следовательно, согласно другой формулировке закона Джоуля — Ленца, Р=1  — мощность, рассеиваемая лампой, номинальная мощность которой 40 Вт, будет в 2,5 раза больше мощности, рассеиваемой стоваттной лампой. Ответ: сопротивление лампы мощностью 40 Вт больше, а прн последовательном соединении выделяемая мощность прямо пропорциональна сопротивлению участка. 798.

При ремонте электрической плитки спираль была укорочена на 0,1 первоначальной длины. Во сколько раз изменилась мощность плитки? Решение. Сопротивление проводника пропорционально его длине. Поэтому при уменьшении длины спирали на 0,1 первоначальной длины оно также уменьшится на 0,1 первоначального значения. А поскольку, согласно закону Джоуля — Ленца, мощность при заданном напряжении обратно пропорциональна сопротивлению, мощность плитки при уменьшении дл ~ны спирали должна увеличиться на 1/0,9м 1,1. Ответ: увеличилась в 1,1 раза.

85 799 Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380 В, при этом сила тока в его обмотке равна 20 А. Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 19 и за 50 с? Решение. Мощность электрического тока при работе крана Р, = 1?з'. Механическая мощность Р тдИ м где т — масса груза, ~ — ускорение свободного падения, И вЂ” высота подъема, Л? — время подъема. КПД установки равен: — ° 100а/а . Р, Вычисления: Р,= 380 В 20А= 7600 Вт, Р = 10 кг 10 м(с — м = 3800 Вт, и 50 с 3800 Вт 100'Уа = 50'Уа.

7800 Вт Ответ: д = 50"/а. 801 ° Почему спирали электронагревательных приборов делают из материала с большим удельным сопротивлением? Решение. Полное сопротивление отрезка проволоки: В=р —, Я' где р — удельное сопротивление, 1 — длина, Я вЂ” площадь поперечного сечения проволоки. Мощность прибора ол я не должна быть слишком большой, т.

е. сопротивление проволоки не должно быть слишком малым. Увели- 86 чить сопротивление проволоки можно либо уменьшая ее площадь поперечного сечения, либо увеличивая ее удельное сопротивление. Отметим, что уменьшение площади поперечного сечения проволоки ограничено требованием ее достаточной прочности. Увеличение длины проволоки приведет к увеличению габаритов электроприбора.

803. Какой длины надо взять никелиновую проволоку пло. щадью поперечного сечения 0,84 мм, чтобы изготовить нагрег ватель на 220 В, при помощи которого можно было бы нагреть 2 л воды от 20 'С до кипения за 10 мин при КПД 80% 7 Решение. Обозначим а — удельное сопротивление никелина, 1 — длину проволоки, Я вЂ” площадь ее поперечного сечения. Тогда сопротивление проволоки (а= 42 10 Ом . м) г1 = а —, Я' а электрическая мощность г Р= —. В За время т при КПД г) нагреватель, сделанный с использованием данной проволоки, передает воде количество теплоты 9 = Р л). С другой стороны, Я = срЦ100'С вЂ” г ), так как именно такое количество теплоты требуется для нагревания объема )г воды, теплоемкость которой с = 4,19кДж/(кг К) и плотность р = 10 кг/м, от з з температуры г до температуры кипения.

Тогда г г 80 ~1 =срЦ100'С вЂ” г ) или 1= Еа рсаг'(100'С вЂ” гг) Вычисления: 0 84 10 м (220 В) 600 с 0,8 10 кг!м 4,19 10 Дж/(кг . К) . 42 10 Ом . м з з з -в Х 69 м. 2 10 м ° (100 К 20 К) Ответ: 1 = 69 м. 804 Влектрокипятильник со спиралью сопротивлением )( поместили в сосуд, содержащий воду массой лг при температуре зи и включили в сеть напряжением (Г.

Через время т кипятильник выключили. Найти температуру Гз воды, если вода за это время не нагреется до кипения; вычислить, сколько воды (по массе лг ) выкипит, если вода закипит. Теплоемкостью сосуда пренебречь, считать КНД 100%. Решение. За время т кипятильник передает воде ко- личество теплоты Количество теплоты, которое надо сообщить воде, чтобы нагреть ее от температуры 11 до температуры кипения 100 'С, Я = гпс(100 С вЂ” ( ), 88 где с = 4,19 кДж!(кг К) — удельная теплоемкость воды.

Если 9 < 9,, то вода не закипает, а нагревается до температуры1 < 100'С„причем Я = ~лс(Гз — 1,). (3) Из (1) и (3) получим: (4) Если Я > Я,, то вода нагревается до температуры ки- пения. Количество теплоты 9 — 4) идет на испарение воды. Это количество теплоты обеспечивает испаре- ние воды массой Я вЂ” Ю, (5) г т, = — (~— — тс(100 'С вЂ” ( )) .

(6) Используя формулы (4) и (6), после обработки данных получим следующий результат: 89 где Ь = 2,3 10 Дж/кг — удельная теплота парообразования воды при нормальном давлении. Подставив (1) и (2) в (5), получим: 38. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи 805. При питании лампочки от элемента с ЭДС 1,5 В сила тока в цепи равна 0,2 А. Найти работу сторонних сил в элементе за 1 мин. Решение. Работа сторонних сил в цепи с ЭДС Е и силой тока 1 за время Л1 определяется формулой А=В1М. Вычисления: А = 1,5 В О 2 А 60 с = 18 Дж.

Ответ: А = 18 Дж. 806. К источнику с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат, сопротивление которого 5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника. Решение. Сила тока в цепи, в которую включен реостат с сопротивлением, равна: 1= Лег где 6 — ЭДС источника, г — его внутреннее сопротивление. Падение напряжения на зажимах источника У = 6 — 1г = ВВ й+ г Вычисления: 12 В (1е 5]Ом У= 12В 50м =10В.

50м е 10м Ответ: 1 = 2 А; У = 10 В. 90 08. Нри подключении лампочки к батарее элементов 8 с ЭДС 4,5 В вольтметр показал напряжение на лампочке 4 В, а амперметр — силу тока 0,25 А. Какова внутреннее сопротивление батареи? Решение. Воспользуемся формулой б Лег где г — ЭДС цепи, г — внутреннее сопротивление источника,  — внешнее сопротивление. Падение напряжения на лампочке определим с помощью закона Ома: Тогда б-и г= 1 Вычисления: г= 4,5 — 4В 2 Ом 0.25 А Ответ: г = 2 Ом. 809. При подключении электромагнита к источнику с Эдс 30 В и внутренним сопротивлением 2 Ом напрнжение на зажимах источника стало 28 В. Найти силу тока в цепи.

Какую работу совершают сторонние силы источника за 5 мин? Какова работа тока во внешней и внутренней частях цепи за то же время? Решение. Условие данной задачи аналогично условию задачи 808, поэтому из формулы для внутреннего сопротивления источника найдем силу тока в цепи: Работа сторонних сил в цепи за время? равна: 91 Работа тока во внешней части цепи за это же время равна: (,1~ (6 — У)У( Работа тока внутри источника Вычисления: ЗО — 28 В 20м ~(30 — 28) 30 5 60) д 2 ((30 — 28) 28 " 5 60) Дж = 8 4 кДж' 2 ((30 — 28) 5 60) Д 0 6 Д Ответ:1= 1 А;А = 9 кДж;А = 8,4 кДж;Аг = 0,6 кДж.

81 О Как изменятся показания амперметра и вольтметра (рис. 29), если замкнуть ключ? Рис. 29 92 Решение. Сила тока в цепи определяется формулой: В+г При замыкании ключа сопротивление 11 уменьшается, (' и г остаются неизменными, поэтому сила тока1 увеличится. Падение напряжения на полюсах источника Тогда откуда видно, что при замыкании ключа (уменьше- нии В) У уменьшается. Ответ: показание амперметра увеличится, показание вольтметра уменьшится.

81 1 ° В проводнике сопротивлением 2 ом, подключенном к элементу с ЭДС 1,1 В, сила тока равна 0,5 А. Какова сила тока при коротком замыкании элемента? Решение. Запишем закон Ома для замкнутой цепи: Вег Здесь 1 — сила тока в цепи, е — ЭДС, 11 — внешнее сопротивление, г — внутреннее сопротивление источника тока. Тогда внутреннее сопротивление г= с — В. 1 Следовательно, сила тока при коротком замыкании (Я = 0) равна: 1=-'= г Ь/1 — В 93 Вычисления: 1= 1,1В = 5,5А. 1,1 В!0,5А — 2 Ом Ответ: 1 = 5,5 А.

81 3. При подключении к батарее гальванических элементов резистора сопротивлением 16 Ом сила тока в цепи была 1 А, а при подключении резистора сопротивлением 8 Ом сила тока стала 1,8 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление батареи. При возможности выполните работу зкспериментально, используя два резистора, сопротивления которых известны, и амперметр. Решение. Запишем закон Ома для полной цепи для каждого из сопротивлений: 8=1)В + 1 г, 8 = 12В2 + 12Г. Вычитая из одного уравнения другое, находим внут- реннее сопротивление 11)11 12!12 г= 1 — 1 2 1 1,12(Я2 — В,) 1 — 1 г Вычисления: 1А 16 Ом — 1 8А 80м 0,8 А 1А 1 8А — (16 — 8)Ом (1,8 — 1)А Ответ: А' = 18 В; г = 2 Ом.

94 81 4. Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника то. ка, если при силе тока 30 А мощность во внешней цепи равна 180 Вт, а при силе тока 10 А зта мощность равна 100 Вт. Решение. Решение этой задачи сводится к решению предыдущей, если учесть, что согласно закону Джоуля — Ленца 11, = Р,/1,(1 = 1, 2), где Р,. — мощность во внешней цепи. Таким образом, Р1/11 Р2/12 г= 12 11 б = Р, /1, + 1 г.

Вычисления: 180 Вт/30 А — 100Вт/10А 0 2 О„ 20 А Е= 180 Вт/30 А+ ЗОА 0,2 Ом = 12 В. Ответ: г = 0,2 Ом; б = 12 В. 81 5 Вольтметр, подключенный к зажимам источника тока, показал 6 В. Когда к тем же зажимам подключили резне. тор, вольтметр стал показывать 3 В. Что покажет вольтметр, если вместо одного подключить два таких же резистора, соединенных последовательно? параллельно? Решение. При подключении вольтметра непосредственно к источнику тока можно пренебречь током в цепи «источник — вольтметр» (из-за большого сопротивления вольтметра).