Константинова А.С. Петрова Е.А. Домашняя работа по физике за 11 класс

21

123

12 23 13

45

5

444

20

60

4

80 60

==

++

=++=

====

ε

Oм,

Ом,

A,

B, B

e

.

CA

AB CA

AC AC AC

RR R

R

RR R R RR

RR RR

II I

R

URI URI

R

1

, R

2

, R

3

соединены параллельно, следовательно

1

123

2

123

1

80

2

40

111

80 4

60 3

80 2

120 3

⎡

==

⎢

⎫

⎢

=

⎪

⎢

⇒==

⎬

⎢

⎪

===

⎢

⎭

⎢

==

⎢

⎣

:: : :

AB

I

A

II I

RR R

I

A

II I I

I

A

Ответ

:

5

4= A,I

4

1,80 A, 60 B,

AC

UU

=

21

42

33

== A A,.II

№ 4.

Дано:

R; C; U – ?

q – ?

Решение

:

Найдем эквивалентное сопротивление цепи (см.

рисунок) без учета конденсатора:

22

2

22

⋅

=+ =

+

e

RR

RR R

RR

.

Обозначим напряжение в точке А как φ

a

,а в точке В – φ

b

. Тогда в

точке С напряжение будет таким же, как и в точке А, а в точке D,

2

ϕ=ϕ+

DB

I

R

. (

2

I

R

– сила тока, который идет через верхний рези-

стор.)

22

32

4

2

⎫

=−

⎪

=

⎬

⎪

==

⎪

⎭

e

.

R

C

IR

UU

I

R

Заряд на конденсаторе найдем по формуле

3

4

==

C

qCU CU.

Ответ

:

3

4

= .qCU

№ 5.

Дано:

R, C, U

U

ab

– ?

Решение

:

Решается аналогично предыдущей задаче.

Ответ

: U

ab

=0,05U.

§ 13. Измерение силы тока и напряжения

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Цифровые приборы усиливают сигнал, дают ему количественную

оценку и выводят информацию на дисплей, а аналоговые основаны

на использовании поворота катушки в магнитном поле. Угол пово-

рота катушки зависит от силы тока, протекающего по катушке.

2.

Амперметр – прибор для измерения силы тока. Он включается в

цепь последовательно, и его сопротивление должно быть много

меньше сопротивления цепи. В противном случае амперметр сильно

увеличит сопротивление цепи, что исказит показания прибора (то

есть он покажет меньшую силу тока).

3.

Максимальный угол поворота рамки в аналоговом амперметре ог-

раничивает показания прибора (сила тока возрастает, а поворачи-

ваться уже некуда). Шунт – проводник, который включают в цепь

для того, чтобы по нему пошла часть тока. Тогда рамка с током по-

вернется на меньший угол, и, исходя из угла поворота рамки и со-

противления шунта, можно рассчитать настоящую силу тока.

23

4. Вольтметр – прибор для измерения напряжения. Если в цепь

включить вольтметр, то сопротивление цепи уменьшится. Чтобы

свести это уменьшение к минимуму, следует делать сопротивление

вольтметра намного большим по сравнению с сопротивлением цепи.

5.

Для увеличения пределов измерения вольтметра к нему можно под-

ключить дополнительное сопротивление. Если необходимо увели-

чить U

max

в n раз, то дополнительное сопротивление должно быть в

n раз больше сопротивления вольтметра. Напряжение на дополни-

тельном сопротивлении и на вольтметре будут различаться в (n-1)

раз. Используя это соотношение, легко можно вычислить напряже-

ние в цепи.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

10

99

1

=

mA

Ом

A

,

'

I

R

I

r – ?

Решение:

'

' 100

I

nI I n

I

=⇒= = ;

⎧

=+

⎪

⇒+ = ⇒

⎨

⎪

=

⎪

⎩

UU

nI

R

Rr

nIInI

U

r

I

R

;

1

990

01

11

100

−

⇒= = = =

−−

M

Ом

O

.

,

()

IR R

r

In n

;

Ответ

: 100 0 1==MO .,,nr

№ 2.

Дано:

1

2

50

005

=

M

A

O,

I

r

R – ?

Решение

:

Из предыдущей задачи:

2

21

211

1

⎫

=+

⎪

−

⎪

⇒=+ ⇒= =

⎬

⎪

=

⎪

⎭

UU

I

II

R

Rr

I

II R r

U

rI

I

R

50 2

005

−

=⋅=

A A

Ом 1,2 Ом

2 А

,

.

Ответ

: 12= MO,R .

24

№ 3.

Дано:r

1

= 2 A

1

2

2 A

10 A

200 B

I

U

=

2

− ;?Rr

Решение

:

В этой задаче амперметр играет роль вольтметра:

U = IR

g

.

200

==

B

2 A

g

U

R

I

= 100 Ом

2

21

211 1

11

1

10

24

2

⎫

=+

⎪

−

⎪

⇒=+ ⇒= = ⋅ =

⎬

⎪

=

⎪

⎭

А 2 А

Ом Ом

А

UU

I

II

R

Rr

III R r

U

rI

I

R

Ответ

:

21

1

4

−

==MO

II

Rr

I

, R

g

= 100 Ом.

№ 4.

Дано:

1

2

6

2

240

=

к M

B

O

B

U

R

U

− ;?

D

Rn

Решение

:

2

1

40==

U

n

U

Сила тока, проходящего через вольтметр и допол-

нительное сопротивление, одинакова, следователь-

но:

11

1−

==

()

D

mUU

I

RR

,

где m = n + 1 – во сколько раз увеличивается предел измерения.

180=−==кOм.()

D

RRm Rn

Ответ

: R

D

= 80 кОм, n = 40.

№ 5.

Дано:

R = 10

3

Ом = 1 кОм

U = 12 В

S = 10

–7

м = 0,1 мм

2

l = 450 м

ρ = 2·10

-7

Ом⋅м

U

1

– ?

Решение

:

Дополнительное сопротивление можно най-

ти по формуле:

11

1

=ρ

−ρ

==⇒−==

,

()

.

D

l

R

S

R

nUU l

In

RR RSR

Предел измерения увеличится в n раз.

7

1

3

210

12 120

10

−

ρ⋅ ⋅⋅

⇒= = = ⋅ =

⋅

7

Ом м 450 м

В B

10 м Ом

.

l

UnU U

SR

Ответ

:

1

120= B.U

25

§ 14. Тепловое действие электрического тока.

Закон Джоуля-Ленца

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Энергия направленного движения заряженных частиц расходует-

ся на нагрев кристаллической решетки проводника.

2. Количество теплоты, которое получила кристаллическая решетка,

равно работе электрического тока.

3. Количество теплоты, которое выделилось в проводнике, прямо

пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и

времени прохождения тока по проводнику. Q = I

2

Rt.

4. Мощность электрического тока – работа электрического поля, со-

вершаемая при упорядоченном движении заряженных частиц по про-

воднику, отнесенная ко времени, за которое эта работа совершается.

2

===

U

PIRIU

R

5. Если проводники соединены последовательно, то мощность пря-

мо пропорциональна их сопротивлению. Если параллельно – то

мощность обратно пропорциональны их сопротивлению.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

q = 3мкКл = 10

–6

Кл

U = 220 В

A – ?

Решение

:

По определению

63

3 10 220 0 66 10

−

==⋅ ⋅ ⋅Кл В = ,AqU Дж.

Ответ

:

3

06610

−

=⋅,A Дж

№ 2.

Дано:

R = 20 Ом

I = 15 А

t = 1 мин = 60 с

Q – ?

Решение

:

По закону Джоуля-Ленца:

⋅⋅ ⋅

22 3

= =225 А 200 м 60 с = 18 10 =18 кДж.QIRt

Ответ

:

=

18Q

кДж.

№ 3.

Дано:

r, R

1

= R

2

R – ?

Решение

:

При последовательном соединении

1

2RR

=

при параллельном соединении

2

R

=

26

2

11

1

PIR R

Rr

==

+

ε

, следовательно

22

2/22()(2)

2/2 22

2( 2) 2(2 )

RR

RRRrRr

Rr R r

RR r R R r R r

=⇒+=+⇒

++

+= +⇒=

ε

Ответ

:R = r.

№ 4.

Дано:

t

1

= 10 мин = 600 c

t

2

= 15 мин 900 c

⊥

−

P

;?tt

Решение

:

22 22

11 2 2

1

11 2 2 2 1

2

Π

== ==

=⇒=

PP

Q I Rt I R t I Rt I R t

t

Rt R t R R

t

11

22 1 2 2 1

22 2

2

1

12 2

1

2

1

900 25

+

== =+=

⎛⎞

=

⎜⎟

⎝⎠

P

600 с

с = 1500 с = мин

900 с + 600 с

()

tt

RR

RR R t t t

tt t t

t

RR t

R

t

1

221

22 2

1

21 21

1

2

1

900 360 6

Π

== ==

++

+

⎛⎞

==

⎜⎟

⎝⎠

600 с

с с = мин

900 с + 600 с

()

t

R

Rtt

tt t t

t

RR tt

R

t

Ответ

:

25=

P

t

мин, 6

Π

=

t мин.

№ 5.

Дано:

1

2

60

40

110

220

=

T

B

H

P

U

12

−

''

;?PP

Решение

:

Для номинального включения в сеть с напряжением

U

н

:

222 2

112 2

=⇒= =⇒= ;

HHH H

UUU U

PRP R

RPR P

Для последовательного включения в сеть с напряже-

нием U:

12

2

12

==

+

+()

H

UP P

U

I

RR

UPR

27

22 2 2 2 2

2

12 12

11

42 22

1

12 12

48400 60

38 4

60

== = =

++

⋅⋅

==

2

22

В Вт 1600 Вт

Вт

12100 В Вт + 40 Вт)

'

() ()

,

(

H

HH

UP P U UPP

PIR

P

UPR UPR

22 2 2 2 2

2

12 12

21

42 22

2

12 12

2

48400 3600 40

57 6

1100

== = =

++

⋅⋅

==

22

T

2

В Вт Вт

B

Вт (60 + 40) Вт

'

() ()

,

H

HH

UP P U UPP

PIR

P

UPR UPR

Ответ

:

'

T,

2

38, 4 BP =

2

57 6

=

T.B',P .

§ 15. Передача мощности электрического

тока от источника к потребителю

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Мощность источника тока идет на нагревание проводов и к по-

требителю.

2. Полезная мощность – та, которая идет к потребителю. Мощность

потерь – мощность, идущая на нагрев проводов.

3.

2

() .

()

H

R

PR IR

Rr

==

+

ε

4. Потребитель получает максимальную мощность, если сопротив-

ление нагрузки и суммарное сопротивление источника тока и под-

водящих проводов равны.

5. Потому что потеря мощности в проводах обратно пропорцио-

нальна квадрату напряжения на источнике.

ЗАДАЧИ

№ 1.

Дано:

100

220

200

=

T B

B

ном

P

U

P – ?

Решение

:

При номинальном напряжении лампа потребля-

ет максимальную мощность.

2

= .

ном

U

P

R

Если же к лампе приложено напряжение U, то

она будет потреблять мощность.

2

= .

U

P

R

Следовательно

28

2

22

2

100

82 6

48400

⋅

=⇒= = =

2

В 40000 В

Вт

В

,.

ном

U

UU

PP

U

Ответ

: 82 6= Вт,.P

№ 2.

Дано:

; ;Nr

ε

P

П

– ?

Решение

:

2

'

P

r

Π

=

ε

, где

ε

– ЭДС всех источников, r’ – полное

внутреннее сопротивление.

22

'

.

'

N

P

rNr

rr

Π

=

⎫

⇒= =

⎬

=

⎭

ε

Ответ:

2

.

N

P

r

Π

=

ε

№ 3.

Дано:

8

150

450

ΚΓ

=

A

B

I

U

m

7V = м/мин =

= 0,116 м/с

η – ?

Решение

:

Полезная мощность подъемника равна:

Π

=

=PFvmgV,

а мощность источника тока

=

PUI.

Следовательно

450 0 116

042

8

Π

⋅⋅

η= = = =

⋅

2

кг 9,8 м/с м/с

А 150 В

,

,.

P

mgV

PUI

Ответ

: 042

η

= , (или 42%).

№ 4.

Дано:

02

10

250

=

M

4

O

кBт = 10 Вт

B

,r

P

U

η – ?

Решение

:

2

4

1

10 0 2

1097

62500

Π

−

η

== = =−=

⋅

=− =

2

Вт Ом

В

Pr

,

,.

пол

Pr

P

PP

U

PP P

U

Ответ

: 097

η

= , (или 97%).

№ 5.

Дано:

T

12

95 BP

Π

=

ε

150=⋅ A чIt

t-?

Решение

: В данном случае можно считать, что вся

мощность – это мощность потерь. Значит

150

18 9

95

⋅⋅

=⇒= ⇒= = =

ε

εε

A ч 12 B

ч.

Bт

,

It

PI PtIt t

P

Ответ: 18,9

It

t

P

==

ε

ч.

29

§ 16. Электрический ток в растворах

и расплавах

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. Электролиты – вещества, которые в растворенном или расплав-

ленном виде обладают ионной проводимостью. В результате рас-

творения полярного диэлектрика в воде, в полученном растворе по-

являются свободные заряды, поэтому раствор может проводить ток.

2. Электролитическая диссоциация – процесс, при котором молеку-

лы электролита расщепляются на положительные и отрицательные

ионы под действием растворителя.

При динамическом равновесии степень диссоциации (отношение

числа молекул, диссоциировавших на ионы, к общему числу моле-

кул) остается постоянной.

3. Электролиз – процесс выделения на электродах веществ, которые

входят в состав электролита, во время протекания через его расплав

или раствор электрического тока.

4. =mkQ – масса выделившегося на электроде вещества прямо

пропорциональна заряду, который прошел через расплав или рас-

твор электролита.

1

=

M

mQ

F

n

, где F – постоянная Фарадея, M – молярная масса веще-

ства, n – валентность, Q – заряд.

5. Гальваностегия, гальванопластика, электрометаллургия, рафини-

рование металлов.

№ 1.

Дано:

6

56

112 10

−

=⋅

3

г = 5,6 10 кг

кг/Кл

,

m

k

q – ?

Решение

:

По закону Фарадея:

3

6

3

5610

112 10

510

−

⋅

=

⇒= = =

⋅

=⋅

кг

кг/Кл

Кл.

,

m

mkq q

k

Ответ:

3

510=⋅ Кл.m

№ 2.

Дано:

7

10

3600

32810

−

==

=

=⋅

2

г 10 кг

с

кг/Кл,

m

t

k

I – ?

Решение

: По закону Фарадея:

2

10

85

−

=⇒=

== = =

⋅⋅

7

кг

3,28 10 кг/Кл 3600 с

;

,

m

mkq q

k

qm

I

A

tkt

.

Ответ

:

85

=

А,I

.

30

№ 3.

Дано:

3

28800

10

27 10

3

−

=

µ= ⋅

=

с

А

кг/моль

t

I

n

m – ?

Решение: По объединенному закону Фарадея:

3

4

1

27 10

96510

26910 269

−

⎫

=

⎪

==

⎬

⎪

=

⎭

⋅⋅⋅

=

⋅⋅

=⋅ =

кг/моль 10 с 28800 с

Кл/моль 3

кг г

,

,,.

M

mQ

M

mIt

Fn

QIt

.

Ответ: 26 9= г,.m

№ 4.

Дано:

4

50 50 10

−

==⋅

2 2

см мS ,

6

50 50 10

−

=

=⋅ мкм мh , 13

=

А,I ,

M = 0,108 кг/моль, n = 1, d = 10,5 ⋅ 10

–8

кг/м

3

Найти: t – ?

Решение

: По объединенному закону Фарадея:

48

1

112

12 12

96510 5 5 10510

0108

21600 6

−

⎫

=

⎪

==⇒==

⎬

⎪

=

⎪

⎭

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

==

⋅

==

-3 2 -5 3

Кл/моль 12 10 м 10 м кг/м

кг/моль 1,3 А

с ч.

,,

,

M

mQ

Fn

MShdFn

mShd Shd Itt

Fn MI

QIt

Ответ

: 6=t ч.

№ 5.

Дано:

t = 5 А

V = 1 л = 10

–3

м

3

P = 10

5

Па

k = 8,29 кг/Кл

T – ?

Решение

:

По закону Фарадея:

=

=mkQkIt

По закону Менделеева-Клапейрона:

=⇒=

mPVМ

PV RT m

М

RT

.

Следовательно

533 3

10 10 32 10

829

258 15

−−

µµ

=⇔==

⋅⋅⋅

==

⋅⋅ ⋅ ⋅

==−°

Па м кг/моль

кг/Кл 5 А 3600 с 8,31 Дж/(моль К)

К C.

,

PV PV

kIt T

RT kItR

Константинова А.С. Петрова Е.А. Домашняя работа по физике за 11 класс

Подождите немного. Документ загружается.