Физика-10-11-Задачник-Степанова-2000-ГДЗ (991539), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

1) При параллельном соединении:ε1 r 2 + ε 2 r 1 ε 1 + ε 2=, т .к . r 1 = r 2 .2r1 + r 2ε ′ = ε = 1,5 B, т .к . ε1 = ε 2 ;ε′1,5r 0,2= 0,1 Ом; I === 5 A.r′ = =22r ′ + R 0,1 + 0,2ε′ =При последовательном соединении:ε ′ = ε1 + ε 2 = 2ε = 2 ⋅ 1,5 = 3 B;r ′ = r1 + r 2 = 2 r = 2 ⋅ 0,2 = 0,4 Ом;ε′3== 5 A.I=r ′ + R 0,4 + 0,2Таким образом, при последовательном и параллельном соединении токиодинаковы.2) При параллельном соединении:I=1,5ε1== 0,075 A.r ′ + R 0,1 + 20При последовательном соединении:I=3ε1== 0,147 A.r ′ + R 0,4 + 20Таким образом, ток при последовательном соединении больше, чем ток припараллельном соединении.1030.Найдем количество элементов n.205ε′εnεn=== 0,44;r ′ + R rn + R 2,4 n + 12rε′εε2) r ′ = ; ε ′ = ε; I ==== 0,123;2,4rnr′ + R+R+ 12nn2,40,123(+ 12) n2,4n= 0,44;ε = 0,123(+ 12);n2,4 n + 120,2952 + 1,476n = 1,056n + 5,28;(1,467 − 1,056) n = 5,28 − 0,2952; n ≈ 11,8.1) r ′ = rn; ε ′ = εn; I =Но n – целое число, поэтому n = 12.ε = 0,123(2,4+ 12) = 1,5 B.1212 элементов разобьем на n групп по12(m = 1, 2, 3, 4, 6, 12) и соединимmих последовательно.rr m2;=12 / m12mε1,5m1,5mε′I=.===2,4 m2r ′ + R r m20,2 m2 + 12+R+ 121212ε ′ = mε; r ′ = mНайдем максимальный ток, продифференцировав найденную зависимостьI(m) по m:I ′( m) =1,51,5m ⋅ 2 ⋅ 0,2 m 0,3 m2 + 12 − 0,6 m2−=.220,2 m + 12 (0,2 m2 +12) 2(0,2 m2 +12)Для максимума тока необходимо выполнение условия:I ′( m) = 0;0,3 m2 + 12 − 0,6 m2 = 0;0,3 m2 = 12; m2 = 40; m = 6,4.Но m = 1, 2, 3, 4, 6, 12, следовательно, m = 6.Максимальный ток: I m =1,5 ⋅ 6= 0,47 A.0,2 ⋅ 62 + 121031.I1 = I 2 + I 3 ; ε1 = I1 r1 + I 2 R; ε1 − ε 2 = I1 r1 + I 3 r 3 ;ε 1 = I1 r 1 + I 2 R ,ε1 − ε 2 = I1 r 1 + (I1 − I 2 ) r 3 ;20612 = I1 ⋅ 0,2 + I 2 ⋅ 3,12 − 10 = I1 ⋅ 0,2 + I1 ⋅ 0,6 − I 2 ⋅ 0,6;I1 + 15 I 2 = 60;I1 − 0,75 I 2 = 2,5;вычитая в последней системе одно уравнение из другого, получим:15,75 I 2 = 57,5; I 2 = 3,65 A;I1 = 60 − 15 ⋅ I 2 = 60 − 15 ⋅ 3,65 = 5,24 A;I 3 = I1 − I 2 = 5,24 − 3,65 = 1,6 A.1032.ε ′ = Nε = 40 ⋅ 2,5 = 100 B; r ′ = Nr = 40 ⋅ 0,2 = 8 Ом;ε − ε ′ 127 − 100I = cе т и== 2,7 A.r′ + R8+21033.ε ′ = Nε; r ′ = Nr; ε ′ = 60 ⋅ 1,2 = 72 B; r ′ = 60 ⋅ 0,02 = 1,2 Ом;ε − ε ′ 115 − 72I = ис т== 2,5;1,2 + R = 17,2; R = 16 Ом.1,2 + Rr′ + R1034.I1 + I 2 = I 3;ε 1 = I 1 R1 + I 3 R 3 ,ε 2 = I 2 R 2 + I 3 R 3 .Вычитая в последней системе, одноуравнение из другого, получим:ε 1 − ε 2 = I 1 R1 − I 2 R 2 ;7 − 5 = I 1 ⋅ 3 − I 2 ⋅ 1;3 I 1 − I 2 = 2; I 2 = 3 I 1 − 2;ε 1 = I 1 R1 + I 3 R3 ,3 I 1 − 2 = I 3 − I 1 .Из последней системы уравнений получим:, A; I 2 = I 3 − I1 = 114, − 1,52 = −0,38 A.I1 = 1,57 A; I 3 = 114Последнее равенство означает, что ток I2противоположную той, которая указана на рисунке.течетвсторону,1035.

Для 5 неизвестных величин, обозначенных на схеме, составимсистему из 5 уравнений:207I 1 = I 3 + I 5 ,I 5 + I 2 = I 4 ,I 2 R + I 4 ⋅ 2R = ε ,I 1 R − I 2 R = 0, R − 2RI 4 = 0;I 3ε − I2RεI 4 ==− I2,2R2R2ε =,I1 I 22,−= I 2 I 5 R;I 3 = 2 I 4 ,ε1,5;Iε2+ I5 =I22R= 2(−)+ I5,I 22R2εI +I I 2 = 2 R − 22 ; 53ε3ε3ε3,5 I 2 =;I 2 =;=2R2 R ⋅ 3,5 7 R1 εεε 2⋅3 εI 5 = −( R − 2 I 2 ) = −( R − 7 R ) = − 7 R ;1 εI ab =| I 5 |= 7 R .1036.U C = U AB ;U AB = I ( R 2 + r 2 ) + ε 2 = −( I ( R1 + r1 ) − ε 1 ));4−2ε1 − ε 2I=== 0 ,4 A;R1 + R 2 + r1 + r 2 1 + 3 + 0,25 + 0,75U = 0,4(3 + 0,75) + 2 = 3,5 B;q = CU = 2 ⋅10-6 ⋅ 3,5 = 7 ⋅10-6 ж‘.1037.Ток есть производная заряда по времени: i( t ) = q ′( t ).208RIRvl ′( t ) =;llεεRvCεRvε ε 0 SI=;i ===R+r( R + r )l ( R + r )dlq = CU; q ′( t ) = CU ′( t ) = C1,4 B ⋅ 100 Ом ⋅ 0,004 м / с ⋅ 8,85 ⋅ 10-12 Ф / м ⋅ 1 ⋅ 0,22= 3,3 ⋅ 10-12 А.(100 Ом + 0,5 Ом) ⋅ 0,002 м ⋅ 0,3 м1038.ε0 εк Sε ε S; C1 = 0 в ;C0 =dd∆q∆Ca=UI=; ∆t = , г де а = S .∆t∆tvId2 ⋅ 10 −11 A ⋅ 0,001 м==v=U ε 0 (ε в − ε к ) S 100 В ⋅ 8,85 ⋅ 10 -12 Ф / м ⋅ (1 − 2) 0,01 м 2== 2,26 ⋅ 10 −4 м / с .1039.

Ток, текущий по цепи в первом случае, распределяется по двум лампам.Хотя во втором случае ток в общем уменьшается, но через оставшуюся лампутечет ток, больший, чем в первом случае. А для того, чтобы лампа горела, черезнее должен протекать некоторый минимальный ток Imin.1040.P = UI; U = ε − rI; P = ( ε − rI)I = εI − r I 2 ;P + r I 2 8 + 0,08 ⋅ 42== 2,32 B;4IP 2 = ε I 2 = 2,32 ⋅ 6 − 0,08 ⋅ 62 = 11,04 Вт .ε=1041. I =U;P =RI2(R+r)= U2(R+r)R2=62(4+ 2)42= 13,5 Вт.1042.εP = UI ;U =P2εRPP PI ;; R = 2 ;U = ; =PR+rI II+r2IεI = P + r I2P;ε = + rI ;I135ε = 15 + r ⋅ 15,ε = 64 ,8 + r ⋅ 6.6Вычитая в последней системе одно равенство из другого, получим:2099 − 10 ,8135= 0,2 Ом; ε =+ 0 ,2 ⋅ 15 = 12 В.6 − 15151043.U 127P = r I 2 ;r + R === 0 ,635 Ом;I200r = (r + R ) − R = 0 ,635 − 0 ,2 = 0 ,435 Омr=P = 0,435 ⋅1002 = 17400 Вт.1044. I =εε=200==6 ⋅ 121 + 15 +r + R + R1 R 26+ 12+R1 R 26 ⋅ 12RRU R1 = U R 2 = I ⋅ 1+ 2 = 10 ⋅ 6 + 12 = 40 B;R1 R 222= 270 Вт.P1 = U = 406R11045.R ”‡ќ + r2ε2P1 = P 2 ; I 1 R1 = I 2 R 2 ; I 1 = r +2R1;I 2 == 10 A;ε;r+R2222εε;;==2 R12 R 2 ( r + R1 ) R 2 R1( r + R 2 )( r + R1 )( r + R2 )2222r R 2 + 2r R1 R 2 + R1 R 2 − R1 r − 2 R1 R 2 r − R1 R 2 = 0;2r ( R 2 − R1 ) = R 2 R1( R 2 − R1 ); r = R 2 R1 = 4 ⋅ 9 = 6 Ом1046.

P = εI − r ′ I 2 ; r ′ =rr; P = εI − I 2 ;nn5 ⋅2 2r I 2== 5 элементов.5 ,5 ⋅ 2 − 7εI − P1047. Работа за одну секунду – это мощность N.12εR ”‡ќ = = 3 = 4 Ом;I2n =N = ε I1 − R I 12 = 12 ⋅ 2 − 4 ⋅ 22 = 8 Вт; А = 8 Дж.1048. Составим n секций поR′ = n ⋅2104элементов.nR R n2 1 ⋅ n 2 n2;P ====4444nI2R′; I =ε;R′ + r22ε n4P=(22; n = 1,2 ,4; 1) n = 1; P =n+r )42) n = 2; P =82224 22  + 14 282 ⋅14 = 10,24 В т ;21 1+4 = 16 В т ; 3) n = 4; P =82424 42  + 14 2= 10,24 В т .В случае 2) вода греется быстрее.822= 1 Ом; I == 4 A;41+1P A = r I 2 = 1 ⋅ 42 = 16 В т .R=1049.εε=;2 R п р + R 2ρL + RS2 ε R− R S Pε2 RP=;L =≈ 11400 м.22ρ 2ρL + R SP = R I2 ; I =1050.чтоRл= 0,1; P л = R л I 2 ; P н = R н I 2 ; из последних двух равенств следует,RнRл= 0,1.RнI=UPн=; R н = 10 R л ;Rн Rн + RлUU2PнP=; н =;10 R л R л + 10 R л 10 R л 121 R 2л121 P н R л2 − U2 ⋅ 10 R л = 0;121 P н R л − U2 ⋅ 10 = 0;Rл =10 U210 ⋅ 7502== 9,3 Ом.121 P н 121⋅ 5 ⋅ 1031051.Rл= 0,3.

Используя результат, полученный в № 1050, имеем:Rн211233,3 ⋅ (2⋅103)33,3 U2= 112, Ом.=2(1+ 33,3) P н (1+ 33,3) 2 ⋅ 100 ⋅ 103R SL = л ; m = LS ρм .ρRл =Здесь ρм – плотность меди, ρ – ее удельное сопротивление.S=Lρ; L = 2l; l = 7500 м;Rл(2l) 2 ρρм (2⋅7500) 2 ⋅ 1,7 ⋅ 10−8 ⋅ 8,9 ⋅ 103== 30400 к гm=112,Rл111 1m′ ∼∼ 2 = 2 = m0 .Rл U 3 91052.Rл = 2 Rн =2ρ l 2 ⋅ 1,7 ⋅ 10 −8 Ом ⋅ м 2 / м ⋅ 50 Ом== 0,01 Ом;S170 ⋅ 10 −6 мU г е н = ε − Ir = 40 − 0,04 ⋅ 200 = 32 B;U ап п = U г е н − U л = U г е н − R л I = 32 − 0,01 ⋅ 200 = 30 B;ε 40− 0,04 − 0,01 200 2 = 6000 В т .P дуг = R ап п I 2 =  − r − R л I 2 = I 2001053.128== 20 A;300R0,4 +Rл +50N300P = R′ I2 =20 2 = 2400 В т ;50P л = R л I 2 = 0,4 ⋅ 20 2 = 160 В т ;P г е н = r I 2 = 0,1 ⋅ 20 2 = 40 В т .I=U=R л + R1U1054.l=RSQ U2 U 2 tU2 St;P = =;l =;=tRQρρQQ = 105 Дж; t = 10 мин = 600 с ;ρ = 1,1⋅10-6 Ом ⋅ м;l=212362 ⋅ 5 ⋅ 10−7 ⋅ 600= 3,53 м., ⋅ 10−6 ⋅ 105111055.U2U2U2− α ) t;t−α t = (t − Q ПОТ =RRR222UUU( 1 − α) t 1 = ( 2 − α) t 2 = ( 3 − α) t 3 ; t 3 − ?RRR 120 2 110 2− α ⋅ 1200 = − α ⋅ 1680; R RQ ПОТ = α t; Q =110 2 ⋅ 1680 − 120 2 ⋅ 1200 6350 X== ; X = 6350;R (1680 − 1200)RR222U1 − XU3 − XU1 − X120 2 − 6350⋅ 1200 = 2647 c = 44,17 мин .t1 =t 3; t 3 =t1 =RRR100 2 − 6350α=1056.Найдем Q П и QЗ .

η =QП.QЗQ П = с m(t1 − t 0) + Lm ′; m ′ = 0,1m;Q П = (c( t1 − t 0) + 0,1L) m;QЗ = I 2 R∆t; η =(4200=Джокг CQ П (c(( t1 − t 0) + 0,1L) m==QЗI 2 R∆t(100o C − 20o C) + 0,1⋅ 2,3 ⋅ 106(4 A) 2 ⋅ 30 Ом ⋅ 900 сДж)0,5 к гкг= 0,65 = 65%.Q = P∆t = Lm; P = I 2 R;1057.I=Lm=∆t ⋅ R2,3 ⋅ 106 Дж / к г⋅ 0,1 к г≈ 19,5 А.60 с ⋅ 10 Ом1058. При увеличении диаметра проволоки в 2 раза ее поверхность такжеувеличивается в 2 раза. Следовательно, в 2 раза увеличиваются и потеритеплоты проволокой. Значит, при прохождении тока теплоты должновыделяться в 2 раза больше:I 2 R 22 = 2 I1 R12 ; I 2 = 21059.Полная2R1R1 ( 2 d )== 4; I 2 = 2 2 I1 .I1 ;2R2R2dмощностьP1 = UI = εI − r I2.ПолезнаямощностьP 2 = P1 − P 3 , где Р3 – мощность потерь.P 2 = P1 − P 3 = εI − r I 2 − R I 2 ;η=P 2 εI − r I 2 − R I 2 240 ⋅ 10 − 4 ⋅ 102 − 2 ⋅ 102=== 0,9 = 90%.240 ⋅ 10 − 4 ⋅ 102εI − r I 2P1213Ток, при котором мощность максимальна, найдем, приравняв нулюпроизводную полезной мощности по току: ε – 2(r + R)I =0;I=240ε== 20 A.

При этом полезная мощность равна:2( r + R ) 2( 4 + 2)Р = 20(240 – 14 + 2)⋅20)=2400 Вт.1060. Полная мощность P1 = U I 0 .Полезная мощность P 2 = P1 − UI = U I 0 − UI.U − UI I 0 − I 15 − 6η = P2 = I 0=== 0,4 = 40%.U I015P1I01061. Мощность двигателя Р1 равна мощности сил трения Р2, т.к. движениеXравномерное. P1 = P 2 ; P 2 = F T ; F T v = Nµv = mgµv;tmgµv 11000 ⋅ 9,8 ⋅ 0 ,02 ⋅10= 50 A.P1 = η PЭ = ηUI ; mgµv = ηUI ; I = ηU =550 ⋅ 0 ,81062. Полная мощность P1 = U I . Полезная мощность P2 =η=P2 mgX 1000 ⋅ 9,8 ⋅ 19=== 0,5 = 50%.380 ⋅ 20 ⋅ 50UItP11063.Р ЭЛ =PQ V ρ B c B ( t 1 − t 0);P = =;ttηР ЭЛ =lU2U2 SU2 Stη; R = ρ ;l ===RSР ЭЛ ρ ρV ρB c B ( t1 − t 0)=F X mgX.=tt(200 B ) 2 ⋅ 0,84 ⋅ 10−6 м 2 ⋅ 600 с ⋅ 0,8= 60 м.Дж4 ⋅ 10−7 ⋅ 2 ⋅ 10-3 м 3 ⋅ 1000 к г/ м 3 4200окг C1064.

Полезная теплота Q1 = m(c( t1 − t 0) + αL), где α – доля выкипевшей воды.U2 ∆tη− c( t 1 − t 0)QRVρU2;Q = P∆t =∆t; Q = 1 ; m = Vρ; α =ηRLДж(220 B) 2 ⋅ 1200 c ⋅ 0,8− 4200о-333160 Ом ⋅ 0,5 ⋅ 10 м ⋅ 1000 к г/ мкг Cα=≈ 0,1;Дж2,3 ⋅ 106кгV ′ = αV = 0,1 ⋅ 0,5 = 0,05 л.2141065.R2PR I2R η2 R 2 + r==η== 2;; =R1P ′ R I 2 + r I 2 R + r η1R1 + r2 R 2 R1 − R 2 R110,5 ⋅ 3R 2 R1=== 7 Ом.2 R1 R 2 + r = R 2 R1 + r ; r =−−2210,5 − 2 ⋅ 3R2R1R2R11066. Q – полная теплота, Q1 – полезная теплота, Q2 – теплота потерь.Q1 Q − Q2 P − P 2 UI − I 2 R 120 ⋅ 15 − 152 ⋅ 1===== 0,875 = 87,5%;QQPUI120 ⋅ 15P = UI = 120 ⋅ 15 = 1800 В т .η=1067.εεR1 ; P 2 =R 2 ; P1 = P 2 ;( R1 + r ) 2( R2 + r )2ε R1ε R2=; ( + r ) 2 = R 2 ( R1 + r ) 2 ;22 R1 R 2( R1 + r )( R2 + r )P1 = R1 I 2 =R1 R 22 + 2 R1 R 2 r + R1 r 2 − R 2 R12 − 2 R1 R 2 r − R 2 r 2 = 0;R1 R 2 ( R 2 − R1)= R1 R 2 ; r = R1 R 2 = 12 ⋅ 3 = 6 Ом;r2 =R 2 − R1RR I23=η=; η1 == 0,33 = 33%;22R+rRI + rI3+ 612= 0,67 = 67%.η2 =12 + 61068.

Характеристики

Список файлов книги