· Ілля Добрий · ГДЗ · 8 хв. читати

Завдання для самоперевірки до розділу 3 - Бар'яхтар

ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 1. ПРОВОДИМО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДИ

1. (2 бали) На рис. 1 зображено дві пари кульок, підвішених на шовкових нитках. Визначте знак заряду кульки 2; кульки 3.

Тіла з однаковими зарядами відштовхуються. Кулька 1 має позитивний заряд і відштовхує кульку 2, тому кулька 2 також позитивно заряджена (+). Кулька 4 заряджена негативно і притягує кульку 3, отже кулька 3 має позитивний заряд (+).

2. (2 бали) Які твердження є хибними?

Хибними є твердження (а) та (в). Під час вимірювання напруги потрібно дотримуватися полярності: позитивний полюс («+») вольтметра приєднують до позитивного («+») полюса джерела, а негативний («–») — до негативного («–»). Щоб зарядити скляну паличку позитивним зарядом, її треба потерти об шкіру.

3. (3 бали) Які прилади й пристрої знадобляться для того, щоб експериментально перевірити закон Ома для ділянки кола?

Для експериментальної перевірки закону Ома потрібні: а) реостат, б) ключ, г) амперметр, д) вольтметр, е) з’єднувальні проводи та ж) джерело живлення.

4. (5 балів) За рис. 2 визначте: 1) ціну поділки шкали амперметра; 2) межі вимірювання вольтметра; 3) силу струму в резисторі; 4) напругу на резисторі; 5) опір резистора.

Ціна поділки шкали амперметра — 0,1 А.

Межі вимірювання вольтметра — від 0 до 4 В.

Сила струму в резисторі — 0,5 А.

Напруга на резисторі — 1,4 В.

Опір резистора — 2,8 Ом.

ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 2. ЗДІЙСНЮЄМО ПОШУК ТА ОПРАЦЬОВУЄМО ІНФОРМАЦІЮ

5. (2 бали) На цоколі електричної лампи зазначено: «4,4 В; 0,22 А». Яким є опір нитки розжарення лампи під час світіння?

Дано:

U=4,4 ВU = 4{,}4 \text{ В}
I=0,22 АI = 0{,}22 \text{ А}

Знайти:

R−?R - ?

Розв’язання:

Для обчислення опору нитки розжарення використаємо закон Ома для ділянки кола:

R=UIR = \dfrac{U}{I}
R=4,4 В0,22 А=20 ОмR = \dfrac{4{,}4 \text{ В}}{0{,}22 \text{ А}} = 20 \text{ Ом}

Відповідь: Опір нитки розжарення лампи становить 20 Ом (варіант г).

6. (2 бали) На рис. 3 наведено вольт-амперні характеристики двох пристроїв. Чи має нагрівальний елемент бойлера більший опір?

Нагрівальний елемент бойлера має менший опір, тому відповідь — ні. Згідно з графіком, при однаковій напрузі сила струму в бойлері більша, ніж у прасці, а за законом Ома опір провідника обернено пропорційний силі струму при сталій напрузі.

7. (3 бали) На рис. 4 подано вольт-амперні характеристики двох провідників. Визначте суму опорів цих провідників.

Дано:

U1=8 ВU_1 = 8 \text{ В}
I1=2 АI_1 = 2 \text{ А}
U2=10 ВU_2 = 10 \text{ В}
I2=0,9 АI_2 = 0{,}9 \text{ А}

Знайти:

Rсума−?R_{\text{сума}} - ?

Розв’язання:

За законом Ома опір провідника:

R=UIR = \dfrac{U}{I}

Обчислимо опір першого провідника:

R1=4 В1 А=4 ОмR_1 = \dfrac{4 \text{ В}}{1 \text{ А}} = 4 \text{ Ом}

Обчислимо опір другого провідника:

R2=10 В0,9 А=11,1 ОмR_2 = \dfrac{10 \text{ В}}{0{,}9 \text{ А}} = 11{,}1 \text{ Ом}

Сума опорів цих провідників:

Rсума=R1+R2=4 Ом+11,1 Ом=15,1 ОмR_{\text{сума}} = R_1 + R_2 = 4 \text{ Ом} + 11{,}1 \text{ Ом} = 15{,}1 \text{ Ом}

Відповідь: Це значення найближче до варіанта Г.

8. (5 балів) Назвіть елементи електричного кола, позначені на рис. 5 цифрами. Як і чому змінилась яскравість світіння лампочки після того, як повзунок реостата пересунули праворуч?

Елементи електричного кола: 1 — джерело струму (батарея); 2 — ключ; 3 — амперметр; 4 — електрична лампа; 5 — реостат; 6 — вольтметр. Яскравість світіння лампочки зменшилась, тому що при пересуванні повзунка реостата праворуч збільшилась довжина активної частини його обмотки, що призвело до збільшення опору реостата. За законом Ома сила струму в колі зменшилась, через що лампа почала світити тьмяніше.

ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 3. УСВІДОМЛЮЄМО ЗАКОНОМІРНОСТІ ПРИРОДИ

9. (2 бали) Якою є напруженість у деякій точці електричного поля, якщо на заряд 5 нКл це електричне поле діє із силою 2 мкН?

Дано:

q=5 нКл=5⋅10−9 Клq = 5 \text{ нКл} = 5 \cdot 10^{-9} \text{ Кл}
F=2 мкН=2⋅10−6 НF = 2 \text{ мкН} = 2 \cdot 10^{-6} \text{ Н}

Знайти:

E−?E - ?

Розв’язання:

Напруженість електричного поля визначається як відношення сили, з якою поле діє на точковий заряд, до величини цього заряду:

E=FqE = \dfrac{F}{q}
E=2⋅10−6 Н5⋅10−9 Кл=0,4⋅103 Н/Кл=400 Н/КлE = \dfrac{2 \cdot 10^{-6} \text{ Н}}{5 \cdot 10^{-9} \text{ Кл}} = 0{,}4 \cdot 10^3 \text{ Н/Кл} = 400 \text{ Н/Кл}

Відповідь: Напруженість електричного поля становить 400 Н/Кл (варіант в).

10. (2 бали) Яким є опір ніхромового дроту завдовжки 20 см і з площею поперечного перерізу 2 мм²?

Дано:

ρ=1,1Ом⋅мм2м\rho = 1{,}1 \dfrac{\text{Ом} \cdot \text{мм}^2}{\text{м}}
l=20 см=0,2 мl = 20 \text{ см} = 0{,}2 \text{ м}
S=2 мм2S = 2 \text{ мм}^2

Знайти:

R−?R - ?

Розв’язання:

R=ρ⋅lSR = \rho \cdot \dfrac{l}{S}
R=1,1⋅0,22=0,11 ОмR = 1{,}1 \cdot \dfrac{0{,}2}{2} = 0{,}11 \text{ Ом}

Відповідь: Опір дроту становить 0,11 Ом (варіант а).

11. Установіть відповідність між дією з дротом (1–3) і зміною його опору (А–Г).

1 — Б (Опір дроту зменшився в 4 рази). Коли дріт зігнули навпіл, його довжина зменшилася вдвічі, а площа поперечного перерізу після скручування збільшилася вдвічі, що сукупно дає зменшення опору в 4 рази.

2 — В (Опір дроту не змінився). Опір є характеристикою самого провідника і не залежить від того, чи підключений він до джерела струму.

3 — Г (Опір дроту збільшився у 2 рази). Оскільки опір обернено пропорційний площі поперечного перерізу, то при зменшенні площі вдвічі опір зростає у 2 рази.

12. Поясніть, як і чому за допомогою негативно зарядженої ебонітової палички незаряджений електроскоп набув позитивного заряду (рис. 6).

Цей процес відбувається через електростатичну індукцію та заземлення. Коли до кондуктора електроскопа підносять негативно заряджену паличку, вільні електрони перерозподіляються і відштовхуються в нижню частину приладу, через що кондуктор стає позитивно зарядженим. Якщо в цей момент торкнутися кондуктора рукою (заземлити його), надлишкові електрони вийдуть з електроскопа в землю. Коли ми спочатку приберемо руку, а потім паличку, на електроскопі залишиться нескомпенсований позитивний заряд.

13. Протягом 10 с через ділянку кола пройшов електричний заряд 15 Кл, при цьому електричне поле на ділянці виконало роботу 315 Дж. Визначте: 1) напругу на ділянці; 2) силу струму в ділянці; 3) опір ділянки.

Дано:

t=10 сt = 10 \text{ с}
q=15 Клq = 15 \text{ Кл}
A=315 ДжA = 315 \text{ Дж}

Знайти:

U,I,R−?U, I, R - ?

Розв’язання:

Напругу визначимо за формулою:

U=AqU = \dfrac{A}{q}
U=315 Дж15 Кл=21 ВU = \dfrac{315 \text{ Дж}}{15 \text{ Кл}} = 21 \text{ В}

Силу струму визначимо за означенням:

I=qtI = \dfrac{q}{t}
I=15 Кл10 с=1,5 АI = \dfrac{15 \text{ Кл}}{10 \text{ с}} = 1{,}5 \text{ А}

Опір ділянки знайдемо за законом Ома:

R=UIR = \dfrac{U}{I}
R=21 В1,5 А=14 ОмR = \dfrac{21 \text{ В}}{1{,}5 \text{ А}} = 14 \text{ Ом}

Відповідь: Напруга становить 21 В, сила струму — 1,5 А, опір ділянки — 14 Ом.

З’єднання споживачів струму. Робота і потужність струму

ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 1. ПРОВОДИМО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДИ

1. Які одержані твердження є хибними? Дія автоматичних запобіжників ґрунтується на…

Хибними твердженнями є «а» та «г». Дія автоматичних запобіжників базується на тепловій дії струму та розширенні тіл (біметалева пластина), а властивість речовин плавитися (а) характерна для плавких запобіжників, тоді як взаємодія однойменних зарядів (г) не стосується принципу роботи цього пристрою.

2. Ви намагаєтеся виміряти ККД електричного нагрівника. Які прилади вам НЕ знадобляться?

Для вимірювання ККД нагрівника нам не знадобляться динамометр (в) та лінійка (е). Ці прилади не використовуються для визначення електричної енергії або кількості теплоти, необхідної для нагрівання води, де достатньо знати масу (через мірний циліндр), температуру, час та параметри струму.

3. (3 бали) На рис. 1 зображено електричне коло. Виберіть усі правильні твердження.

б) Лампа та резистор з’єднані послідовно.

в) Якщо розімкнути ключ К2, то всі споживачі в колі не працюватимуть.

4. (4 бали) Як зміняться покази приладів (рис. 2), якщо повзунок реостата перемістити ліворуч?

Показ вольтметра V₁ не зміниться, V₂ — збільшиться, V₃ — зменшиться; показ амперметра А збільшиться.

ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 2. ЗДІЙСНЮЄМО ПОШУК ТА ОПРАЦЬОВУЄМО ІНФОРМАЦІЮ

5. (2 бали) Якою є сила струму в нитці розжарення електричної лампи (рис. 3) за номінальної напруги?

Дано:

U=220 ВU = 220 \text{ В}
P=100 ВтP = 100 \text{ Вт}

Знайти:

I−?I - ?

Розв’язання:

Потужність електричного струму обчислюється за формулою:

P=U⋅IP = U \cdot I

З цієї формули виразимо силу струму:

I=PUI = \dfrac{P}{U}
I=100 Вт220 В≈0,45 АI = \dfrac{100 \text{ Вт}}{220 \text{ В}} \approx 0{,}45 \text{ А}

Відповідь: Сила струму в нитці розжарення становить близько 0,45 А (варіант а).

6. (3 бали) Установіть відповідність між назвою електричного пристрою (1–3) та потужністю струму (А–Г) в цьому пристрої.

1 — А (світлодіодна лампа — 5 Вт)

2 — Г (електрична праска — 2200 Вт)

3 — В (електричний міксер — 600 Вт).

7. (2 бали) Наприкінці місяця господариня зняла показ лічильника (рис. 4). Визначте вартість спожитої за місяць електроенергії, якщо на початок місяця показ лічильника був 2185,0 кВт⋅год, а тариф становив 4,32 грн за 1 кВт⋅год.

Дано:

A1=2185,0 кВт⋅годA_1 = 2185{,}0 \text{ кВт} \cdot \text{год}
A2=2345,0 кВт⋅годA_2 = 2345{,}0 \text{ кВт} \cdot \text{год}
Тариф=4,32 грн/кВт⋅год\text{Тариф} = 4{,}32 \text{ грн/кВт} \cdot \text{год}

Знайти:

Вартість−?\text{Вартість} - ?

Розв’язання:

Обчислимо кількість спожитої за місяць електроенергії:

ΔA=A2−A1=2345,0−2185,0=160 кВт⋅год\Delta A = A_2 - A_1 = 2345{,}0 - 2185{,}0 = 160 \text{ кВт} \cdot \text{год}

Обчислимо загальну вартість за вказаним тарифом:

Вартість=160 кВт⋅год⋅4,32 грн/кВт⋅год=691,2 грн\text{Вартість} = 160 \text{ кВт} \cdot \text{год} \cdot 4{,}32 \text{ грн/кВт} \cdot \text{год} = 691{,}2 \text{ грн}

Відповідь: Це відповідає варіанту «г».

8. (2 бали) На рис. 5 наведено вольт-амперні характеристики двох пристроїв. У скільки разів за напруги 6 В потужність струму в пристрої 1 є більшою за потужність струму в пристрої 2?

За напруги 6 В потужність струму в пристрої 1 є у 3 рази більшою за потужність у пристрої 2. Згідно з графіком на рис. 5, при напрузі 6 В сила струму в першому пристрої становить 1,5 А, а в другому — 0,5 А; оскільки потужність обчислюється як добуток напруги на силу струму, то при однаковій напрузі потужність буде більшою у стільки ж разів, у скільки більша сила струму.

9. (3 бали) На рис. 6 схематично зображено три дроти, які виготовлені з різних матеріалів і приєднані до джерела струму. Довжини дротів, а також площі їхніх поперечних перерізів однакові. У якому дроті виділяється найбільша кількість теплоти? Відповідь обґрунтуйте.

Найбільша кількість теплоти виділяється у ніхромовому дроті. Оскільки дроти з’єднані послідовно, сила струму в них однакова, а кількість теплоти за законом Джоуля-Ленца прямо пропорційна опору провідника. При однакових геометричних розмірах опір найбільший у того матеріалу, який має найбільший питомий опір, а серед міді, сталі та ніхрому саме ніхром має найвищий показник питомого опору.

ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 3. УСВІДОМЛЮЄМО ЗАКОНОМІРНОСТІ ПРИРОДИ

10. (1 бал) Три лампи з’єднали послідовно й під’єднали до акумулятора. Якою є напруга на клемах акумулятора, якщо напруги на лампах 4, 6 і 8 В?

Напруга на клемах акумулятора становить 18 В. При послідовному з’єднанні загальна напруга в колі дорівнює сумі напруг на кожній ділянці, тому 4 В + 6 В + 8 В = 18 В.

11. (2 бали) Сила струму в нагрівальному елементі електричної праски становить 5 А, опір елемента — 40 Ом. Яка кількість теплоти виділяється в нагрівальному елементі протягом 5 хв?

Дано:

I=5 АI = 5 \text{ А}
R=40 ОмR = 40 \text{ Ом}
t=5 хв=300 сt = 5 \text{ хв} = 300 \text{ с}

Знайти:

Q−?Q - ?

Розв’язання:

Кількість теплоти, що виділяється в провіднику зі струмом, визначається за законом Джоуля-Ленца:

Q=I2⋅R⋅tQ = I^2 \cdot R \cdot t
Q=52⋅40⋅300=25⋅40⋅300=1000⋅300=300 000 ДжQ = 5^2 \cdot 40 \cdot 300 = 25 \cdot 40 \cdot 300 = 1000 \cdot 300 = 300\,000 \text{ Дж}
300 000 Дж=300 кДж300\,000 \text{ Дж} = 300 \text{ кДж}

Відповідь: Протягом 5 хвилин у нагрівальному елементі виділяється 300 кДж теплоти.

12. (4 бали) Транспортер піднімає вантаж масою 300 кг на висоту 16 м протягом 2 хв. Визначте силу струму в електродвигуні транспортера, якщо напруга в мережі дорівнює 380 В, а ККД транспортера становить 60%.

Дано:

m=300 кгm = 300 \text{ кг}
h=16 мh = 16 \text{ м}
t=2 хв=120 сt = 2 \text{ хв} = 120 \text{ с}
U=380 ВU = 380 \text{ В}
η=60%=0,6\eta = 60\% = 0{,}6
g≈10 Н/кгg \approx 10 \text{ Н/кг}

Знайти:

I−?I - ?

Розв’язання:

ККД транспортера визначається як відношення корисної роботи до повної:

η=AкорAпов\eta = \dfrac{A_{\text{кор}}}{A_{\text{пов}}}

Корисна робота — це робота з піднімання вантажу:

Aкор=m⋅g⋅hA_{\text{кор}} = m \cdot g \cdot h

Повна робота — це робота електричного струму в електродвигуні:

Aпов=U⋅I⋅tA_{\text{пов}} = U \cdot I \cdot t

Тоді формула ККД набуває вигляду:

η=m⋅g⋅hU⋅I⋅t\eta = \dfrac{m \cdot g \cdot h}{U \cdot I \cdot t}

Звідси виразимо силу струму:

I=m⋅g⋅hU⋅t⋅ηI = \dfrac{m \cdot g \cdot h}{U \cdot t \cdot \eta}
I=300⋅10⋅16380⋅120⋅0,6=48 00027 360≈1,75 АI = \dfrac{300 \cdot 10 \cdot 16}{380 \cdot 120 \cdot 0{,}6} = \dfrac{48\,000}{27\,360} \approx 1{,}75 \text{ А}

Відповідь: Сила струму в електродвигуні транспортера становить приблизно 1,75 А.

13. За рис. 7 визначте: 1) показ вольтметра; 2) загальну напругу на ділянці; 3) потужність електричного струму в кожному резисторі та на всій ділянці.

Дано:

R1=3 ОмR_1 = 3 \text{ Ом}
R2=6 ОмR_2 = 6 \text{ Ом}
R3=2 ОмR_3 = 2 \text{ Ом}
I3=1,5 АI_3 = 1{,}5 \text{ А}

Знайти:

U1,Uзаг,P1,P2,P3,Pзаг−?U_1, U_{\text{заг}}, P_1, P_2, P_3, P_{\text{заг}} - ?

Розв’язання:

Резистори R2R_2 та R3R_3 з’єднані паралельно, тому напруга на них однакова:

U2=U3=I3⋅R3=1,5 А⋅2 Ом=3 ВU_2 = U_3 = I_3 \cdot R_3 = 1{,}5 \text{ А} \cdot 2 \text{ Ом} = 3 \text{ В}

Знайдемо силу струму в другому резисторі:

I2=U2R2=3 В6 Ом=0,5 АI_2 = \dfrac{U_2}{R_2} = \dfrac{3 \text{ В}}{6 \text{ Ом}} = 0{,}5 \text{ А}

Загальна сила струму в колі (яка проходить через R1R_1) дорівнює сумі струмів у відгалуженнях:

I1=Iзаг=I2+I3=0,5 А+1,5 А=2 АI_1 = I_{\text{заг}} = I_2 + I_3 = 0{,}5 \text{ А} + 1{,}5 \text{ А} = 2 \text{ А}

Показ вольтметра відповідає напрузі на першому резисторі:

U1=I1⋅R1=2 А⋅3 Ом=6 ВU_1 = I_1 \cdot R_1 = 2 \text{ А} \cdot 3 \text{ Ом} = 6 \text{ В}

Загальна напруга на ділянці при послідовному з’єднанні R1R_1 та паралельного блоку R2,R3R_2, R_3:

Uзаг=U1+U3=6 В+3 В=9 ВU_{\text{заг}} = U_1 + U_3 = 6 \text{ В} + 3 \text{ В} = 9 \text{ В}

Обчислимо потужність струму для кожного резистора та загальну потужність:

P1=I1⋅U1=2 А⋅6 В=12 ВтP_1 = I_1 \cdot U_1 = 2 \text{ А} \cdot 6 \text{ В} = 12 \text{ Вт}
P2=I2⋅U2=0,5 А⋅3 В=1,5 ВтP_2 = I_2 \cdot U_2 = 0{,}5 \text{ А} \cdot 3 \text{ В} = 1{,}5 \text{ Вт}
P3=I3⋅U3=1,5 А⋅3 В=4,5 ВтP_3 = I_3 \cdot U_3 = 1{,}5 \text{ А} \cdot 3 \text{ В} = 4{,}5 \text{ Вт}
Pзаг=Iзаг⋅Uзаг=2 А⋅9 В=18 ВтP_{\text{заг}} = I_{\text{заг}} \cdot U_{\text{заг}} = 2 \text{ А} \cdot 9 \text{ В} = 18 \text{ Вт}

Перевірка:

Pзаг=P1+P2+P3=12+1,5+4,5=18 ВтP_{\text{заг}} = P_1 + P_2 + P_3 = 12 + 1{,}5 + 4{,}5 = 18 \text{ Вт}

Відповідь: Показ вольтметра становить 6 В, загальна напруга на ділянці дорівнює 9 В, потужність у першому резисторі — 12 Вт, у другому — 1,5 Вт, у третьому — 4,5 Вт, а загальна потужність ділянки — 18 Вт.

Поширити:

Оцініть матеріал

Натисніть на зірку для оцінки:

Коментарі

Залишити відповідь:

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься

Назад