Раздел 2.7 Работа, энергия, мощность электрического тока
2.7.1 Сопротивление спирали лабораторного калориметра R = 50 Ом. На сколько градусов нагреются 480 г воды, налитой в калориметр за 2 мин пропускания тока при напряжении в сети 220 В? (Dt = 57,60С)
2.7.2 Три лампы с сопротивлениями 240 Ом каждая соединены параллельно и включены в сеть с напряжением 220В. Определить мощность Р, потребляемую всеми лампами, и энергию W, израсходованную за 6 ч горения ламп. (Р = 605 Вт, W = 13 МДж)
2.7.3 Источник тока замыкается один раз на сопротивление 4 Ом, другой – на сопротивление 16 Ом. В том и другом случае в сопротивлениях в единицу времени выделяется одинаковое количество теплоты. Определить внутреннее сопротивление источника тока. (r = 8 Ом)
2.7.4 Определить полную мощность батареи при сопротивлении внешней цепи R = 50 Ом, если внутреннее сопротивление r = 20 Ом, а напряжение на его зажимах 100 В. (Р = 280 Вт)
2.7.5 ЭДС батареи 14 В. При силе тока 3 А, КПД батареи h = 0,7. Определить внутреннее сопротивление батареи r. (r = 1,4 Ом)
2.7.6 Источник с ЭДС ℰ = 12 В и внутренним сопротивлением r = 10 Ом замкнут на сопротивление R = 50 Ом. Какое количество теплоты выделяется во внешней цепи в единицу времени? (Q/t = 2 Дж/с)
2.7.7 К источнику с ЭДС 15 В подключена нагрузка. Напряжение на зажимах источника U = 5 В. Определить КПД установки. (h = 33%)
2.7.8 Два параллельно соединенных резистора с сопротивлениями R1 = R2 = 40 Ом каждый соединены с источником тока, внутреннее сопротивление которого r = 5 Ом. Определить КПД установки. (h = 80%)
2.7.9 Определить величину силы тока I в цепи аккумулятора, если его ЭДС ℰ = 8 В, внешнее сопротивление R = 14 Ом и КПД схемы равен h = 70% (I = 0,4 А)
2.7.10 От батареи, состоящей из шести последовательно соединенных элементов, ЭДС каждого из которых ℰ1 = 1,5 В и внутренних сопротивлений r1 = 2 Ом, питаются две последовательно включенные лампочки с сопротивлениями по 12 Ом. Определить КПД батареи и силу тока в цепи. (h = 67%, I = 0,25 А)
2.7.11 К источнику тока с внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом подключаются два одинаковых сопротивления по R = 4 Ом. Один раз сопротивления подключаются последовательно друг с другом, а другой раз – параллельно. Найти отношение мощностей, выделяющихся во внешней цепи в первом и во втором случаях. (Р2/Р1 = 1,84)
2.7.12 Батарея, ЭДС которой ℰ = 120 В и внутреннее сопротивление r = 3 Ом, замкнута на внешнее сопротивление R = 21 Ом. Определить полезную мощность, общую мощность и КПД батареи. (Робщ = 600 Вт, Рпол = 525 Вт, h = 87,5%)
2.7.13 Два проводника с сопротивлениями R1 = 10 Ом и R2 = 14 Ом соединены параллельно и подключены к источнику электрического тока. В первом проводнике за некоторое в виде тепла выделяется 18 кДж энергии. Какое количество теплоты выделилось во втором проводнике за это же Время? (Q2 = 12,86 кДж)
2.7.14 Источник тока, ЭДС которого равна 3 В, дает во внешнюю цепь силу тока 2 А. Внутреннее сопротивление источника 0,4 Ом. Определить КПД источника. (h = 73%)
2.7.15 Две лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки 360 Ом, второй – 240 Ом. Какая из лампочек поглощает большую мощность и во сколько раз? (Р2/Р1 = 1,5)
2.7.16 Два проводника с сопротивлениями R1 = 50 Ом и R2 = 30 Ом включены в сеть с напряжением 160 В. Проводники соединены последовательно. На каком проводнике за t = 1 с выделяется большее количество теплоты и во сколько раз? (Р1/Р2 = 1,67)
2.7.17 Для нагревания 4,5 л воды от 200С до кипения нагреватель потребляет 0,5 кВт×ч электрической энергии. Чему равен КПД нагревателя. (h = 84%)
2.7.18 Сколько воды можно вскипятить, затратив 300 Вт×ч электрической энергии. Начальная температура воды 160С. Потерями тепла можно пренебречь. (V = 3 л)
2.7.19 На плитке мощностью 0,5 кВт стоит чайник, в который налит 1 л воды при температуре 160С. Вода в чайнике закипела через 20 мин после включения плитки. Какое количество тепла потеряно при этом на нагревание чайника, на излучение и т.д. (Qпотерь = 248 кДж)
2.7.20 Сколько ватт потребляет нагреватель электрического чайника, если 1 л воды закипает через 4 мин. Начальная температура воды 200С. Потерями тепла пренебречь. (Р = 1,4 кВт)
2.7.21 Каково сопротивление нагревателя электрического чайника, если при включении чайника в сеть напряжением 220 В нагреватель потребляет мощность 1,4 кВт. (R = 34,6 Ом)
2.7.22 Определить потребляемую мощность электрического чайника после ремонта его нагревателя, если последовательно к нему подсоединили реостат с сопротивлением R = 10 Ом. Напряжение в сети U = 120 В, а сила тока через реостат I = 2 А. (Р = 200 Вт)
2.7.23 Через сколько времени закипает 0,5 л воды в чайнике, если мощность нагревателя 700 Вт, КПД 76%, начальная температура воды 160С. (t = 5,53 мин)
2.7.24 В лабораторном калориметре, включенном в сеть напряжением 220 В, 0,5 л воды за 5 мин нагреваются от 200С до кипения. Чему равно сопротивление спирали калориметра? (R = 86,4 Ом)
2.7.25 Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380 В и потребляет силу тока 20 А. Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 20 м за 55 с. (h = 48%)
Раздел 2.8 Правила Кирхгофа
2.8.1 | ℰ = 5 В | ![]() | |
R1 = 60 Ом | |||
R2 = 90 Ом | |||
R3 = 100 Ом | |||
Iг = 0 | |||
Rг = 0 | |||
r = 0 | (I1 = I2 = 33 мА, | ||
I1 - ? I2 - ? | I3 = I4 = 20 мА, | ||
I3 - ? I4 - ? I - ? | I = 53 мА) | ||
2.8.2 | R = 10 Ом | ![]() | |
ℰ1 = 4,2 B | |||
ℰ2 = 2,4 B | |||
r1 = 1 Ом | |||
r2 = 0,4 Ом | |||
I - ? U - ? | (I = 0,283 A, U = 2,83 B) | ||
2.8.3 | ℰ1 = 6 В | ![]() | |
ℰ2 = 3 B | |||
r1 = 0,5 Ом | |||
r2 = 1,5 Ом | |||
R = 30 Ом | (I = 0,124 A, I1 = 4,59 А, | ||
I - ? I1 - ? I2 - ? | I2 = 4,47А) | ||
2.8.4 | ℰ1 = 18 В | ![]() | |
r1 = 3 Ом | |||
ℰ2 = 24 B | |||
r2 = 6 Ом | |||
R = 36 Ом | (I1 = 4,74 А, I2 = 4,63 А, | ||
I1 - ? I2 - ? I - ? | I = 0,11 A) | ||
2.8.5 | R1 = 12 Ом | ![]() | |
R2 = 6 Ом | |||
R3 = 4 Ом | |||
ℰ1 = 4,4 В | |||
I3 =1 A | |||
ℰ2 -? | (ℰ2 = 6,55 B) | ||
2.8.6 | ℰ1 = 12 В | ![]() | |
ℰ2 = 9 B | |||
R1 = 6 Ом | |||
R2 = 9 Ом | |||
R3 = 12 Ом | |||
UAB - ? | (UAB = 7,62 B) | ||
2.8.7 | ℰ1 = 9 В | ![]() | |
ℰ2 = 12 B | |||
R1 = 6 Ом | |||
R2 = 12 Ом | |||
R3 = 9 Ом | |||
I3 - ? | (I3 = 0,46 А) | ||
2.8.8 | ℰ1 = 7 В | ||
ℰ2 = 6 B | ![]() | ||
r1 = 2 Ом | |||
r2 = 3 Ом | |||
R = 9 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 0,59 А, I2 = 0,06 А, | ||
I - ? | I = 0,65 A) | ||
2.8.9 | ℰ1 = 60 В | ![]() | |
ℰ2 = 200 B | |||
R1 = R2 = 80 Ом | |||
R3 = 400 Ом | |||
I1 - ? | |||
(I1 = 0,73 А) | |||
2.8.10 | ℰ1 = 20 В | ![]() | |
ℰ2 = 15 B | |||
R1 = 10 Ом | |||
R2 = 5 Ом | |||
R3 = 2 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 1,375 А, I2 = 1,75 А, | ||
I3 - ? | I = 3,125 A) | ||
2.8.11 | ℰ1 = ℰ2 = 6 В | ![]() | |
r1 = r2 = 2 Ом | |||
R1 = 1 Ом | |||
R2 = 3 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 1,1 А, I2 = 2,5 А) | ||
2.8.12 | ℰ1 = ℰ2 = ℰ3 = 5 В | ![]() | |
R1 = 20 Ом | |||
R2 = 12 Ом | |||
U2 = 6 B | |||
R3 - ? | (R3 = 13,3 Ом) | ||
2.8.13 | ℰ1 = 21 В | ![]() | |
ℰ2 = 19 B | |||
R1 = 50 Ом | |||
R2 = 40 Ом | |||
R3 = 20 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 0,23 А, I2 = 0,24 А, | ||
U3 - ? | U3 = 9,4 B) | ||
2.8.14 | ℰ1 = 4 В | ![]() | |
ℰ2 = 8 B | |||
R1 = R2 = 10 Ом | |||
R3 = 5 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 0,7 А, I2 = 0,3 А, | ||
I3 - ? U2 - ? | I3 = 1,0 A, U2 = 30 B) | ||
2.8.15 | ℰ1 = 20 В | ![]() | |
ℰ2 = 10 B | |||
r1 = 1 Ом | |||
r2 = 2 Ом | |||
R3 = 40 Ом | (I1 = 3,6 A, | ||
I1 - ? I - ? UAB - ? | I = 0,41 А,UAB = 16,4 B) | ||
2.8.16 | R1 = 100 Ом | ![]() | |
R2 = 20 Ом | |||
R3 = 50 Ом | |||
ℰ2 = 2 B | |||
I2 = 50 мА | |||
ℰ1 - ? | (ℰ1 = 7 B) | ||
2.8.17 | ℰ1 = 3 В | ![]() | |
ℰ2 = 2 B | |||
R1 = 45 Ом | |||
R2 = 20 Ом | |||
R3 = 20 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 36 мА, I2 = 32 мА, | ||
I3 - ? | I3 = 68 мA) | ||
2.8.18 | ℰ1 = ℰ2 | ![]() | |
R1 = R2 = 100 Ом | |||
U = 150 B | |||
R = 150 Ом | |||
ℰ1 - ? ℰ2 - ? | (ℰ1 = 200 B, ℰ2 = 200 B) | ||
2.8.19 | ℰ1 = ℰ2 = 110 B | ![]() | |
R1 = R2 = 200 Ом | |||
R = 1000 Ом | |||
U - ? I - ? | (U = 100 B, I = 0,1 А) | ||
2.8.20 | ℰ1 = ℰ2 = 2 В | ![]() | |
r1 = r2 = 0,5 Ом | |||
R1 = 0,5 Ом | |||
R2 = 1,5 Ом | (I1 = 2,6 А, | ||
I1 - ? I2 - ? | I2 = 0,3 А) | ||
2.8.21 | ℰ1 = ℰ2 = 6 B | ![]() | |
ℰ3 = 8 В | |||
R1 = 20 Ом | |||
R2 = 12 Ом | |||
R3 = 12 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 0,22 А, I2 = 0,75 А, | ||
I3 - ? | I3 = 0,53 A) | ||
2.8.22 | ℰ1 = 2 В | ![]() | |
ℰ2 = 4 В | |||
R1 = 5 Ом | |||
R2 = 2 Ом | |||
I =1,2 A | |||
r2 = 0 | |||
r1 - ? | (r1 = 2,6 Ом) | ||
2.8.23 | ℰ1 = 5 B | ![]() | |
ℰ2 = ℰ3 = 7 В | |||
R1 = 30 Ом | |||
R2 = 15 Ом | |||
R3 = 10 Ом | |||
I1 - ? I2 - ? | (I1 = 0,1 А, I2 = 0,6 А, | ||
I3 - ? | I3 = 0,5 A) | ||
2.8.24 | ℰ1 = 5 B | ![]() | |
ℰ2 = ℰ3 = 2 В | |||
R1 = 45 Ом | |||
R2 = 20 Ом | |||
R3= 15 Ом | |||
U1- ? U2- ? | (U1 = 3,96 B, U2 = 3,04 B, | ||
U3- ? | U3 = 0,96 B) | ||
2.8.25 | ℰ2 = 4 В | ![]() | |
R1 = 5 Ом | |||
R2 = 2 Ом | |||
r1 = 2 В | |||
I = 1 A | |||
r2 = 0 | |||
ℰ1 -? | (ℰ1 = 0,57B) | ||