Контрольная работа по физике в новом формате для 10 класса «законы постоянного тока»

Задача №1

Условие

Какова длина медного цилиндрического проводника, если при его подключении в цепь с напряжением 1 В на 15 секунд его температура увеличилась на 10 К?

Решение

Так как ничего не сказано о каком либо другом действии тока, значит, считаем, что вся энергия тока идет в выделение тепла. Пользуясь знаниями из раздела молекулярной физики, запишем, какое количество теплоты требуется для нагревания указанного количества меди на указанное количество градусов:

Здесь:  – удельная теплоемкость меди (табл. 1);  – масса провода;  – прирост температуры.

Табл. 1. Удельная теплоемкость некоторых веществ

C другой стороны запишем то же самое количество теплоты, но с учетом того, что именно столько выделилось в проводах в результате протекания тока. То есть воспользуемся законом Джоуля-Ленца:

Но с учетом того, какие данные нам известны по условию, целесообразнее будет записать эту формулу в виде:

Так как эти две величины являются одним и тем же, только записанным в разном виде (сколько тепла выделилось при прохождении тока, столько и пошло на нагревание медных проводов, потерями в окружающую среду можем пренебречь), приравняем их:

Распишем теперь все неизвестные множители на известные или табличные величины.

Распишем массу меди как:

Здесь:  – плотность меди (табл. 2);  – объем проводника.

Табл. 2. Плотность некоторых твердых тел

Так как проводник цилиндрический, можем расписать объем:

Здесь:  – площадь сечения проводника;  – его длина.

Также следует расписать сопротивление цилиндрического проводника по соответствующей формуле:

Здесь:  – удельное сопротивление меди (табл. 3).

Табл. 3. Удельное сопротивление некоторых веществ

Подставим теперь все формулы в главное уравнение:

Сократив площадь сечения и выразив длину из этого выражения, мы получим формулу для финального подсчета:

Подставив данные из условия и табличные данные, получаем:

Ответ: .

Задачи на Мощность электрического тока с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на Мощность электрического тока»

1 мин = 60 с;    1 ч = 60 мин;   1 ч = 3600 с.

Задача № 1.
 Определить мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 110 В сила тока в ней 200 мА.

Задача № 2.
 Определить мощность тока в электрической лампе, если сопротивление нити акала лампы 400 Ом, а напряжение на нити 100 В.

Задача № 3.
 Определить силу тока в лампе электрического фонарика, если напряжение на ней 6 В, а мощность 1,5 Вт.

Задача № 4.
В каком из двух резисторов мощность тока больше при последовательном (см. рис. а) и параллельном (см. рис. б) соединении? Во сколько раз больше, если сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 100 Ом?

Задача № 5.
 Ученики правильно рассчитали, что для освещения елки нужно взять 12 имеющихся у них электрических лампочек. Соединив их последовательно, можно будет включить их в городскую сеть. Почему меньшее число лампочек включать нельзя? Как изменится расход электроэнергии, если число лампочек увеличить до 14?

Задача № 6.
 В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8 кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника тока, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

Задача № 7.
 Сила тока в паяльнике 4,6 А при напряжении 220 В. Определите мощность тока в паяльнике.

Задача № 8.
 Одинакова ли мощность тока в проводниках ?

Задача № 9.
 На баллоне первой лампы написано 120 В; 100 Вт, а на баллоне второй — 220 В; 100 Вт. Лампы включены в сеть с напряжением, на которое они рассчитаны. У какой лампы сила тока больше; во сколько раз?

Задача № 10. (повышенной сложности)
В сеть напряжением 120 В параллельно включены две лампы: 1 — мощностью 300 Вт, рассчитанная на напряжение 120 В, и 2, последовательно соединенная с резистором,— на 12 В. Определите показания амперметров А1 и А и сопротивление резистора, если амперметр А2 показывает силу тока 2 А.

Задача № 11.
  ОГЭ
 При силе тока I1 = 3 А во внешней цепи выделяется мощность Р1 = 18 Вт, а при силе тока I2 = 1 А — мощность Р2 = 10 Вт. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Задача № 12.
   ЕГЭ
 Имеются две электрические лампочки мощностью Р1 = 40 Вт и Р2 = 60 Вт, рассчитанные на напряжение сети U = 220 В. Какую мощность будет потреблять каждая из лампочек, если их подключить к сети последовательно?

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Мощность электрического тока». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Закон Джоуля-Ленца
  • Посмотреть конспект по теме Работа и Мощность электрического тока
  • Вернуться к списку конспектов по Физике.
  • Проверить свои знания по Физике.

Контрольная работа Ф – 8 – 6 Законы постоянного тока Вариант – 13

  1. Какие действия электрического тока можно наблюдать при работе компьютера? Поясните.

  2. В цепь включены последовательно приборы сопротивлениями 2Ом, 4Ом и 10Ом. Каково общее сопротивление этого участка цепи?

  3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, двух параллельно соединенных ламп и последовательно соединенных с ними звонков, ключа и амперметра, измеряющего силу тока на одной из ламп. Укажите полярность источника тока и прибора.

  4. Какой заряд проходит по участку цепи, если при напряжении на концах участка 24 В работа тока в нем равна 96 Дж?

  5. Вычислите силу тока, проходящего по медному проводнику (0,017 Ом·мм²/м) длиной 50 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм² при напряжении 3,4 В.

Задача 4: «чёрный ящик» со схемой из нескольких одинаковых резисторов

Внутри «чёрного ящика» между клеммами включена схема, состоящая из нескольких одинаковых резисторов. Между клеммами 1 и 2 включена батарейка с ЭДС E и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, а между клеммами 3 и 4 — идеальный вольтметр с нулевым делением посередине шкалы (см. рисунок). Если включить такой же резистор, как те, что находятся внутри ящика, между клеммами 1 и 3 или между клеммами 2 и 4, то вольтметр покажет напряжение +U, а если включить этот резистор между клеммами 1 и 4 или между клеммами 2 и 3, то вольтметр покажет напряжение −U. Если резистор не включать, то вольтметр показывает нулевое напряжение. Нарисуйте схему возможных соединений внутри ящика, содержащую минимальное число резисторов, и определите U.(Задача московской олимпиады 2004 г. 10 класс).

Теги:

Задача № 2

Условие

В схеме, указанной на рисунке, ключ переключается между двумя резисторами, сопротивления которых равны , . Причем известно, что выделяемая мощность в одном и другом случае одинакова. Найти внутреннее сопротивление источника.

Рис. 4. Схема к задаче № 2

Решение

Для составления базового уравнения воспользуемся тем фактом, что мощность на каждом резисторе одна и та же:

И воспользуемся формулой для мощности в удобном для нас виде:

Теперь воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы расписать силу тока:

После сокращения одинаковой ЭДС получим уравнение с одним неизвестным:

Далее решаем математическое уравнение любым удобным способом:

            Ответ:.

Электрическая цепь, содержащая электроемкость

Условие

В цепи, указанной на рисунке, между обкладками конденсатора наблюдается электрическое поле напряженностью 4 . Определить ЭДС источника, если расстояние между пластинами конденсатора 2 мм, сопротивление резистора 8 Ом, а внутреннее сопротивление источника 1 Ом.

Рис. 5. Схема к задаче

Самое главное – помнить, что, так как на схеме показан источник постоянного тока, конденсатор на схеме эквивалентен обрыву и через него ток не идет.

Для нахождения ЭДС запишем закон Ома для полной цепи:

Из имеющихся данных становится понятно, что для нахождения ЭДС обязательно нужно знать значение силы тока в цепи. Для его нахождения мы теперь уже рассмотрим только внешнюю цепь и запишем закон Ома для участка цепи:

Так как конденсатор и резистор соединены параллельно, то на резисторе такое же напряжение, как и на конденсаторе. Последнее мы можем найти, воспользовавшись формулой из электростатики для однородного поля (которое и создается между обкладками конденсатора):

Подставим теперь все выражение в закон Ома для полной цепи:

Выразим теперь ЭДС из этого уравнения:

Ответ:.

Задача на правила Кирхгофа

Условие

В схеме, изображенной на рисунке, источники обладают следующими характеристиками: , ; , . Сопротивление резистора равно 5 Ом. Найти силу тока, протекающего через резистор.

Рис. 6. Схема к задаче

Решение

Для того чтобы решить задачу методом Кирхгофа, необходимо для удобства отметить направление течения токов (рис. 7).

Рис. 7. Направление течения токов

Воспользуемся первым правилом Кирхгофа для узла А:

Так как токи и  в узел входят, а ток  выходит из него.

Для нахождения токов и  воспользуемся теперь дважды вторым правилом Кирхгофа.

Рассмотрим контур, включающий в себя сопротивление R и источник 1. Согласно правилу сумма падений напряжения в контуре равна сумме ЭДС:

Для левой части уравнения  ставится, если направление обхода совпадает с направлением тока,  если нет. Для правой  если обход совершается от отрицательного полюса источника к положительному.

Второе правило запишем и для контура с сопротивлением R и источником 2:

Теперь из уравнений, полученных путем записывания второго правила, выразим силы тока на каждом источнике:

Теперь подставим полученные результаты в уравнение первого правила Кирхгофа:

Полученное уравнение – линейное уравнение с одной неизвестной:

Ответ:.

Начиная со следующего урока мы переходим в новую главу «Ток в различных средах».

Список литературы

  1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) М.: Мнемозина. 2012 г.
  2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. М.: Илекса. 2005 г.
  3. Мякишев Г.Я., Синяков А.З., Слободсков Б.А. Физика. Электродинамика М.:2010 г.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал «physics.ru» (Источник)
  2. Интернет-портал «constant-current.narod.ru» (Источник)
  3. Интернет-портал «mugo.narod.ru» (Источник)

Домашнее задание

  1. Стр. 104: № 799 – 801; стр. 108: № 825 –827. Физика. Задачник. 10-11 классы. Рымкевич А.П. – М.: Дрофа, 2013.
  2. Сопротивление одного резистора в 4 раза больше другого. Сравните мощности тока в резисторах, соединенных а) параллельно; б) последовательно.
  3. Три одинаковые лампы рассчитаны на напряжение 36 В и силу тока 1,5 А, нужно соединить их параллельно и включить в сеть с напряжением 45 В. Какой дополнительный резистор необходимо включить последовательно лампам, чтобы они работали в нормальном режиме?
  4. * Из одинаковых резисторов по 10 Ом необходимо составить схему на 6 Ом. Какое наименьшее количество резисторов необходимо для этого?

Презентация на тему: » Решение задач Законы постоянного тока. Теория Что понимают под электрическим полем? Каковы свойства электрического поля? Что является причиной тока в.» — Транскрипт:

1

Решение задач Законы постоянного тока

2

Теория Что понимают под электрическим полем? Каковы свойства электрического поля? Что является причиной тока в проводнике? Что понимают под напряжением? Какая связь существует между напряженностью поля и напряжением? Сформулируйте законы последовательного соединения проводников. Сформулируйте законы параллельного соединения проводников. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

3

Задачи 1. При протекании постоянного тока силой 3,2мА через поперечное сечение проводника прошло 18·10 18 электронов. Определить в минутах протекание тока. 2. Общее сопротивление двух последовательно соединенных проводников 5Ом, а параллельно соединенных – 1,2Ом. Определить сопротивление каждого проводника. 3.Проволока имеет сопротивление 20Ом. Когда её разрезали на несколько частей и соединили эти части параллельно, то получили сопротивление 1Ом. На сколько частей разрезали проволоку?

4

Задачи 3. Проволока имеет сопротивление 20 Ом. Когда её разрезали на несколько частей и соединили эти части параллельно, то получили сопротивление 1 Ом. На сколько частей разрезали проволоку? 4. Два проводника 8 Ом и 24 Ом включены параллельно. Сила тока, текущего через второе сопротивление равна 25мА. Найти силу тока, текущего через первое сопротивление. 5. У источнику тока с напряжением 200В подключили три сопротивления: 60 Ом и 30 Ом – последовательно друг другу и 36 Ом – последовательно с ними. Найти напряжение на первом резисторе.

5

Задачи 5. У источнику тока с напряжением 200В подключили три сопротивления: 60 Ом и 30 Ом – последовательно друг другу и 36 Ом – последовательно с ними. Найти напряжение на первом резисторе. 6. Амперметр, включенный последовательно с сопротивлением 10 Ом, показывает ток 0,4А. Подключенный к тому же сопротивлению вольтметр показывает 3В. Определить внутреннее сопротивление вольтметра.

6

Работа и мощность электрического тока А = U·I·t

7

Закон Джоуля — Ленца

8

Заполнить таблицу Физическая величина обозначениеформулаединица в СИ сила тока U Ом — А P=UI Дж

9

Заполнить таблицу Физическая величина обозначениеформулаединица в СИ Сила токаII=q/tА Напряжение U U=A/qВ СопротивлениеRR= ρ l / S Ом Закон Ома-I=U/RА=В/Ом Работа эл. ТокаАA=UItДж МощностьPP=UIВт Количество теплоты QQ=I 2 RtДж

10

Задачи 1.Нагреватель из нихромовой проволоки длиной 5м и диаметром 0,25мм включается в сеть напряжением 110В. Определить мощность нагревателя. 2. Сколько времени будет нагреваться 1,5л воды от 20°С до кипения в электрическом чайнике мощностью 600Вт, если КПД чайника 60%? Р(806), Р(808)

2 вариант

1. По какой формуле можно вычислить силу тока в цепи?

1) P = A/t
2) I = q/t
3) m = Q/λ
4) U = A/q

2. К источнику тока подключены последовательно соединенные лампа и реостат. Где следует включить в этой цепи амперметр, чтобы измерить силу тока в реостате?

1) Между лампой и реостатом
2) Между источником тока и реостатом
3) Между реостатом и ключом
4) В любом месте цепи

3. В каких единицах измеряется электрическое напряжение?

1) В джоулях (Дж)
2) В амперах (А)
3) В омах (Ом)
4) В вольтах (В)

4. На каком из участков электрической цепи ток совершит наи­меньшую работу, если на первом из них напряжение равно 20 В, на втором — 10 В и на третьем — 60 В?

1) На первом
2) На втором
3) На третьем

5. Выясните по приведенным здесь графикам зависимости сил тока в двух цепях, чему равны силы тока в них при напряже­нии на их концах 30 В.

1) №1 — 4 А; №2 — 1 А
2) №1 — 1 А; №2 — 4 А
3) В обеих цепях 4 А
4) В обеих цепях 1 А

6. Как изменится сопротивление проводника, если сила тока в нем возрастет в 2 раза?

1) Увеличится в 4 раза
2) Уменьшится в 2 раза
3) Не изменится
4) Увеличится в 2 раза

7. Какова сила тока в проводнике, сопротивление которого 10 Ом, при напряжении 220 В?

1) 2,2 А
2) 22 А
3) 2,2 кА
4) 22 кА

8. При напряжении 70 В сила тока в проводнике 1,4 А. Определите его сопротивление.

1) 5 Ом
2) 50 Ом
3) 98 Ом
4) 9,8 Ом

9. Как сопротивление проводника зависит от его поперечного се­чения?

1) При увеличении сечения сопротивление уменьшается
2) С увеличением его площади сопротивление увеличивается
3) Изменение площади сечения не влияет на сопротивление

10. Серебро имеет малое удельное сопротивление. Оно — хороший или плохой проводник электричества?

1) Ответить нельзя — нет нужных данных
2) Плохой
3) Хороший

11. Спираль изготовлена из нихромового провода длиной 50 м и поперечным сечением 0,2 мм2. Каково его сопротивление?

1) 11 Ом
2) 27,5 Ом
3) 110 Ом
4) 275 Ом

12. Куда следует передвинуть ползунок, чтобы сопротивление увеличить?

1) Влево
2) Вправо
3) Поставить на середину

13. Цепь, схема которой показана на рисунке, состоит из источ­ника тока, амперметра и двух одинаковых параллельно соеди­ненных электроламп. Амперметр показывает силу тока, рав­ную 0,6 А. Какова сила тока в лампах?

1) В обеих лампах 0,6 А
2) В №1 — 0,6 А; №2 — 0,3 А
3) №1 — 0,3 А; №2 — 0,6 А
4) В обеих лампах 0,3 А

14. К источнику тока подключены две одинаковые последователь­но соединенные лампы сопротивлением 6 Ом каждая. Сила тока в лампе №1 равна 1,5 А. Определите напряжение на по­люсах источника тока и силу тока в соединительных прово­дах.

1) 9 В; 1,5 А
2) 18 В; 1,5 А
3) 18 В; 3 А
4) 9 В; 3 А

15. Какими тремя приборами надо располагать, чтобы измерить величины, необходимые для расчета работы электрического тока?

1) Амперметром, аккумулятором, вольтметром
2) Амперметром, вольтметром, реостатом
3) Амперметром, вольтметром, часами

16. По какой формуле рассчитывают мощность электрического тока?

1) q = It
2) А = Uq
3) Р = UI
4) U = IR

17. Сопротивление участка цепи 75 Ом, напряжение на его кон­цах 150 В. Чему равна мощность электрического тока на этом участке? Какую работу он совершит здесь за 0,5 мин?

1) 300 Вт; 9 кДж
2) 300 Вт; 0,6 кДж
3) 300 Вт; 90 кДж
4) 300 Вт; 900 кДж

8. Как зависит теплота, выделяющаяся в проводнике, от силы тока?

1) Чем больше сила тока, тем больше выделяется теплоты
2) Чем больше сила тока, тем меньше выделяется теплоты
3) Количество теплоты прямо пропорционально силе тока
4) Количество теплоты прямо пропорционально квадрату силы тока

19. Как изменится выделение теплоты в цепи, если силу тока в ней уменьшить в 3 раза, а сопротивление увеличить в 3 раза?

1) Уменьшится в 9 раз
2) Уменьшится в 3 раза
3) Увеличится в 3 раза
4) Не изменится

20. Проводник сопротивлением 250 Ом при силе тока, равной 200 мА, нагревался 3 мин. Сколько энергии электрического тока перешло при этом в его внутреннюю энергию? (Потери энергии не учитывать.)

1) 180 Дж
2) 1800 Дж
3) 18 кДж
4) 30 кДж

Ссылка на основную публикацию