Постоянный ток |
|
С1-1.
На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора,
реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и
амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменится
(увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при
перемещении движка реостата в крайнее правое положение.
|
|
|
С1-2.
На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора,
реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и
амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменится
(увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при
перемещении движка реостата в крайнее левое положение.
|
|
|
С1-3.На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата и измерительных приборов – идеального амперметра и идеального вольтметра. Используя законы постоянного тока, проанализируйте эту схему и выясните, как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата
вправо. |
|
|
С1-4.
На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с внутренним сопротивлением, два резистора, конденсатор, ключ
К, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как
изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа
К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
|
|
|
С1-5. Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС ε
и внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом и
подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением R.
При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и
мощность в нагрузке. На рисунке представлен график изменения мощности,
выделяющейся на нагрузке, в зависимости от силы тока в цепи. Используя
известные физические законы, объясните, почему данный график зависимости
мощности от силы тока является параболой. Чему равно ЭДС батареи? |
|
|
С4-6. При коротком замыкании выводов аккумулятора сила тока в цепи равна
12 А. При подключении к выводам аккумулятора электрической лампы электрическим сопротивлением
5 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По результатам этих экспериментов определите внутреннее сопротивление аккумулятора.
|
|
|
С4-7. При коротком замыкании клемм аккумулятора сила тока в цепи равна
20 А. При подключении к клеммам аккумулятора электрической лампы с электрическим сопротивлением нити
5,4 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По этим результатам измерений определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.
|
|
|
С4-8. На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник напряжения (с внутренним сопротивлением), два резистора, конденсатор, ключ
К, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа
К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. |
|
|
С4-9. Схема электрической цепи показана на рисунке. Когда цепь разомкнута, вольтметр показывает
8 В. При замкнутой цепи вольтметр показывает
7 В. Сопротивление внешней цепи равно
3,5 Ом. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока? |
|
|
С4-10.
Схема электрической цепи показана на рисунке. Внутреннее сопротивление источника напряжения равно
0,5 Ом, а сопротивление резистора 3,5 Ом. При замкнутой цепи идеальный вольтметр показывает
7 В. Какое значение напряжения показывает вольтметр при разомкнутой цепи? |
|
|
С4-11.
К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов
10 В. Каким будет изменение температуры проводника
ΔT за 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди
1,7 · 108 Ом
· м)
|
|
|
С4-12.
К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили некоторую разность потенциалов. Определите разность потенциалов, если за
15 с проводник нагрелся на 16 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди
1,7 • 108 Ом • м)
|
|
|
С4-13.
Два последовательно соединённых гальванических элемента с одинаковыми ЭДС (см. рисунок) замкнуты на параллельно соединённые резисторы, сопротивления которых
R1 = 3 Ом,
R2 = 6
Ом. Внутреннее сопротивление первого элемента
r1 = 0,8 Ом. Чему равно внутреннее сопротивление
r2 второго элемента, если напряжение на его зажимах равно нулю?
|
|
|
С4-14.
В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора
q = 2 мкКл, ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление
r = 5 Ом, сопротивление резистора
R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.
|
|
|
С4-15.
В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ
К замкнут. ЭДС батарейки ε = 24 В, сопротивление резистора
R = 25 Ом, заряд конденсатора 2 мкКл. После размыкания ключа
К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты
20 мкДж. Найдите внутреннее сопротивление батарейки
r.
|
|
|
С4-16. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора
q = 2 мкКл, ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление
r = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа
К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь. |
|
|
С4-17. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки
ε = 24 В, сопротивление резистора R = 25 Ом, заряд конденсатора
2 мкКл. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты
20 мкДж. Найдите внутреннее сопротивление батарейки
r. |
|
|
С4-18. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением
r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением
R = 8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого
d = 0,002 м. Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора?
|
|
|
С4-19. При коротком замыкании выводов гальванической батареи сила тока в цепи
0,45 А. При подключении к выводам батареи электрической лампы сила тока в цепи
0,225 А, а напряжение на лампе 4,5 В. Найдите
ЭДС гальванической батареи. |
|
|
С4-20. Конденсатор емкостью 2 мкФ присоединен к источнику постоянного тока с ЭДС
3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов
R1 = 4 Ом,
R2
= 1 Ом, R3 = 3 Ом. Каков заряд на левой обкладке конденсатора?
|
|
|
С4-21.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А — положительного, а к точке В — отрицательного полюса батареи с ЭДС
12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна
7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность равна
14,4 Вт.
Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.
|
|
|
С4-22. К источнику тока с внутренним сопротивлением
r = 1,5 Ом подключен реостат, сопротивление которого можно изменять в пределах от
1 Ом до 10 Ом. Максимальная мощность, выделяемая на реостате,
Р = 37,5 Вт. Чему равна ЭДС источника тока?
|
|
|
С4-23. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника
ε = 6 В, его внутреннее сопротивление
r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах
от 1 до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?
|
|
|
С4-24.
Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от
1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока
Рmax, выделяющаяся на реостате, равна
4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата
R = 2 Ом. Какова ЭДС
источника?
|
|
|
С4-25.
Реостат R подключен к источнику тока
с ЭДС ε и внутренним сопротивлением
r (см. рисунок). Зависимость силы тока в цепи от
сопротивления реостата представлена на графике. Найдите сопротивление
реостата, при котором мощность тока, выделяемая на внутреннем
сопротивлении источника, равна 8 Вт.
|
|
|
С4-26.
При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме, на рисунке. Сопротивления R1 и
R2 равны
20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно
10 кОм, а амперметра — 0,4 Ом. ЭДС источника равна
36 В, а его внутреннее сопротивление —
1 Ом..
На рисунке показаны шкалы приборов с показаниями, которые получил ученик. Исправны ли приборы или же какой-то из них даёт неверные показания?
|
|
|
С4-27. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме
1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно
R, сопротивление амперметра 1/100 R, сопротивление вольтметра
9R. Найдите отношение I2/I1 показаний амперметра в схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь. |
|
|
С4-28. Вольтамперные характеристики газовых ламп
Л1, Л2 и
Л3 при достаточно больших токах хорошо описываются квадратичными зависимостями
U1 = αI2, U2
= 3αI2, U3 = 6αI2, где
α – некоторая известная размерная константа. Лампы
Л2 и Л3 соединили параллельно, а лампу
Л1 – последовательно c ними (см. рисунок). Определите зависимость напряжения от силы тока, текущего через такой участок цепи, если токи через лампы таковы, что выполняются вышеуказанные квадратичные зависимости. |
|
|
С4-29. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна
12 В; емкость конденсатора 2 мФ; индуктивность катушки
5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора
3 Ом. В начальный момент времени ключ
К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. |
|
|
С4-30. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель
(1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку
(3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А
секундомер (4) включается, а при прохождении каретки мимо датчика
В секундомер выключается.
После измерения силы тока (6), напряжения (7)
и времени (дисплей 5) ученик с помощью динамометра измерил силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной
0,4 Н. Рассчитайте отношение
A работы силы
упругости нити к работе электрического тока во внешней цепи.
|
|
|
С4-31. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель
(1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку
(3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а после прохождения каретки мимо датчика
В – выключается. Показания секундомера после прохождения датчика
В показаны на дисплее рядом с секундомером. Сила трения скольжения каретки по направляющей была измерена с помощью динамометра. Она оказалась равной
0,4 Н. Чему равно напряжение на двигателе, если при силе тока, зафиксированной амперметром
(5), работа силы упругости нити составляет
5% от работы источника тока во внешней цепи?
|
|
|
С4-32. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника
ε = 6 В, его внутреннее сопротивление
r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от
1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате? |
|
|
С4-33. Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от
1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока
Рmax, выделяющаяся на реостате, равна
4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата
R = 2 Ом. Какова ЭДС источника? |
|
|
С4-34. В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном – многократно превышает сопротивление резисторов.
При подключении к точке
А – положительного, а к точке
В – отрицательного полюса батареи с ЭДС
12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая мощность равна
4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной
14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диод и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.
|
|
|
С4-35. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме на рисунке.
Сопротивления
R1 и R2 равны
20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно
10 кОм, а амперметра – 0,4 Ом. ЭДС источника равна
36 В, а его внутреннее сопротивление –
1 Ом.
На рисунке показаны шкалы приборов с показаниями, которые получил ученик. Исправны ли приборы или же какой-то из них даёт неверные показания?
|
|
|