Работа элек­три­че­ско­го тока, мощность, закон Джоуля-Ленца

1. За­да­ние 15 № 1406. Чему равно время про­хож­де­ния тока силой 5 А по про­вод­ни­ку, если при на­пря­же­нии на его кон­цах 120 В в про­вод­ни­ке вы­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты, рав­ное 540 кДж?

1) 0,9 с

2) 187,5 с

3) 900 с

4) 22 500 с

Ре­ше­ние.

Со­глас­но за­ко­ну Джо­у­ля-Ленца, мощ­ность вы­де­ле­ния тепла в про­вод­ни­ке опре­де­ля­ет­ся вы­ра­же­ни­ем . От­сю­да на­хо­дим время про­хож­де­ния тока по про­вод­ни­ку:

.

Пра­виль­ный ответ: 3.

Ответ: 3

2. За­да­ние 15 № 1418. В элек­тро­на­гре­ва­те­ле с не­из­мен­ным со­про­тив­ле­ни­ем спи­ра­ли, через ко­то­рый течет по­сто­ян­ный ток, за время t вы­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты Q. Если силу тока и время t уве­ли­чить вдвое, то ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­лив­ше­е­ся в на­гре­ва­те­ле, будет равно

1) Q

2) 4 Q

3) 8 Q

4)

Ре­ше­ние.

Со­глас­но за­ко­ну Джо­у­ля-Ленца, ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­е­ся на спи­ра­ли элек­тро­на­гре­ва­те­ля при про­хож­де­нии тока, про­пор­ци­о­наль­но про­из­ве­де­нию квад­ра­та силы тока и вре­ме­ни про­хож­де­ния тока: . Сле­до­ва­тель­но, уве­ли­че­ние силы тока и вре­ме­ни его про­хож­де­ния в 2 раза при­ве­дет к уве­ли­че­нию ко­ли­че­ства теп­ло­ты в 8 раз.

Пра­виль­ный ответ: 3.

Ответ: 3

3. За­да­ние 15 № 1428. Ре­зи­стор 1 с элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем 3 Ом и ре­зи­стор 2 с элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем 6 Ом вклю­че­ны по­сле­до­ва­тель­но в цепь по­сто­ян­но­го тока. Чему равно от­но­ше­ние ко­ли­че­ства теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­го­ся на ре­зи­сто­ре 1, к ко­ли­че­ству теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­му­ся на ре­зи­сто­ре 2 за оди­на­ко­вое время?

1)

2) 2

3) 4

4)

Ре­ше­ние.

Со­глас­но за­ко­ну Джо­у­ля-Ленца, ко­ли­че­ство теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­е­ся на про­вод­ни­ке при про­хож­де­нии тока, про­пор­ци­о­наль­но про­из­ве­де­нию квад­ра­та силы тока, ве­ли­чи­ны со­про­тив­ле­ния про­вод­ни­ка и вре­ме­ни про­хож­де­ния тока: . По­сколь­ку ре­зи­сто­ры под­клю­че­ны по­сле­до­ва­тель­но, ток через них течет оди­на­ко­вый, а зна­чит, от­но­ше­ние ко­ли­че­ства теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­го­ся на ре­зи­сто­ре 1, к ко­ли­че­ству теп­ло­ты, вы­де­ля­ю­ще­му­ся на ре­зи­сто­ре 2 за оди­на­ко­вое время равно

.

Пра­виль­ный ответ: 1.

Ответ: 1

4. За­да­ние 15 № 1923. На ри­сун­ке по­ка­зан гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока в лампе на­ка­ли­ва­ния от на­пря­же­ния на ее клем­мах.

При на­пря­же­нии 30 В мощ­ность тока в лампе равна

1) 135 Вт

2) 67,5 Вт

3) 45 Вт

4) 20 Вт

Ре­ше­ние.

Мощ­ность тока в лампе про­пор­ци­о­наль­на про­из­ве­де­нию на­пря­же­ния на лампе и силы те­ку­ще­го через нее тока: . При на­пря­же­нии 30 В мощ­ность тока в лампе равна

.

Пра­виль­ный ответ: 3.

Ответ: 3

5. За­да­ние 15 № 3459. Как из­ме­нит­ся мощ­ность теп­ло­вы­де­ле­ния на ре­зи­сто­ре, если на­пря­же­ние на нем умень­шить в 3 раза?

1) умень­шит­ся в 3 раза

2) умень­шит­ся в 9 раз

3) не из­ме­нит­ся

4) уве­ли­чит­ся в 9 раз

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку, со­глас­но усло­вию, элек­три­че­ское со­про­тив­ле­ние лампы оста­ет­ся не­из­мен­ным, ее мощ­ность можно вы­чис­лять по фор­му­ле: . Сле­до­ва­тель­но при умень­ше­нии на­пря­же­ния на лампе в три раза, ее мощ­ность упа­дет в 9 раз.

Пра­виль­ный ответ: 2.

Ответ: 2

6. За­да­ние 15 № 3744. Ре­зи­стор, со­про­тив­ле­ние ко­то­ро­го можно из­ме­нять, под­со­еди­нен к ис­точ­ни­ку на­пря­же­ния с по­сто­ян­ны­ми ЭДС и внут­рен­ним со­про­тив­ле­ни­ем. При уве­ли­че­нии со­про­тив­ле­ния ре­зи­сто­ра от нуля до очень боль­шой ве­ли­чи­ны вы­де­ля­ю­ща­я­ся в этом ре­зи­сто­ре мощ­ность

1) все время уве­ли­чи­ва­ет­ся

2) не из­ме­ня­ет­ся

3) сна­ча­ла умень­ша­ет­ся, а затем уве­ли­чи­ва­ет­ся

4) сна­ча­ла уве­ли­чи­ва­ет­ся, а затем умень­ша­ет­ся

Ре­ше­ние.

Со­глас­но за­ко­ну Ома для пол­ной цепи, ток через ре­зи­стор за­ви­сит от ве­ли­чи­ны со­про­тив­ле­ния ре­зи­сто­ра и равен . Сле­до­ва­тель­но, мощ­ность теп­ло­вы­де­ле­ния на ре­зи­сто­ре да­ет­ся вы­ра­же­ни­ем:

.

Чтобы от­ве­тить на во­прос о том, как из­ме­ня­ет­ся мощ­ность, не­об­хо­ди­мо ис­сле­до­вать по­ве­де­ние функ­ции . Для этого удоб­но ана­ли­зи­ро­вать про­из­вод­ную (но можно от­сле­дить по­ве­де­ние этой функ­ции, схе­ма­тич­но по­стро­ив гра­фик по точ­кам).

Най­дем про­из­вод­ную:

От­сю­да видно, что до тех пор пока, со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра мень­ше внут­рен­не­го со­про­тив­ле­ния — , мощ­ность теп­ло­вы­де­ле­ния на ре­зи­сто­ре уве­ли­чи­ва­ет­ся: . Как толь­ко со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра ста­но­вит­ся боль­ше со­про­тив­ле­ния ис­точ­ни­ка — , мощ­ность на­чи­на­ет умень­шать­ся (). Таким об­ра­зом, верно утвер­жде­ние 4.

Пра­виль­ный ответ: 4.

Ответ: 4

Источник: Яндекс: Тре­ни­ро­воч­ная работа ЕГЭ по физике. Ва­ри­ант 2.

7. За­да­ние 15 № 4197. На ри­сун­ке по­ка­зан уча­сток вольт-ам­пер­ной ха­рак­те­ри­сти­ки для сва­роч­ной дуги. Из ри­сун­ка сле­ду­ет, что при уве­ли­че­нии силы тока в дуге от 15 до 70 по­треб­ля­е­мая дугой мощ­ность

1) уве­ли­чи­ва­ет­ся

2) умень­ша­ет­ся

3) не из­ме­ня­ет­ся

4) ста­но­вит­ся рав­ной нулю

Ре­ше­ние.

Мощ­ность за­ви­сит от силы тока и на­пря­же­ния сле­ду­ю­щим об­ра­зом: . Из гра­фи­ка видно, что по мере уве­ли­че­ния силы тока в дуге от 15 до 70 , не­смот­ря на умень­ше­ние на­пря­же­ния, про­из­ве­де­ние силы тока и на­пря­же­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся. Таким об­ра­зом, мощ­ность уве­ли­чи­ва­ет­ся:

Пра­виль­ный ответ: 1

Ответ: 1

Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 21.03.2013 ва­ри­ант ФИ1401.

8. За­да­ние 15 № 4232. На ри­сун­ке по­ка­зан уча­сток вольт-ам­пер­ной ха­рак­те­ри­сти­ки для сва­роч­ной дуги. Из ри­сун­ка сле­ду­ет, что при уве­ли­че­нии на­пря­же­ния на дуге от 10 В до 30 В по­треб­ля­е­мая дугой мощ­ность

1) уве­ли­чи­ва­ет­ся

2) умень­ша­ет­ся

3) не из­ме­ня­ет­ся

4) ста­но­вит­ся рав­ной нулю

Ре­ше­ние.

Мощ­ность за­ви­сит от силы тока и на­пря­же­ния сле­ду­ю­щим об­ра­зом: . Из гра­фи­ка видно, что по мере уве­ли­че­ния на­пря­же­ния в дуге от 10 до 30 , не­смот­ря на уве­ли­че­ние силы тока, про­из­ве­де­ние силы тока и на­пря­же­ния умень­ша­ет­ся. Таким об­ра­зом, мощ­ность умень­ша­ет­ся: , ,..., .

Пра­виль­ный ответ: 2

Ответ: 2

Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 21.03.2013 ва­ри­ант ФИ1402.

9. За­да­ние 15 № 4735. Ком­на­та осве­ща­ет­ся люст­рой из четырёх оди­на­ко­вых па­рал­лель­но включённых лам­по­чек. Рас­ход элек­тро­энер­гии за час равен Q. Каким будет рас­ход элек­тро­энер­гии в час, если в квар­ти­ре вклю­чить ещё че­ты­ре таких же па­рал­лель­но со­единённых лам­поч­ки?

1)

2)

3)

4)

Ре­ше­ние.

При па­рал­лель­ном со­еди­не­нии ко всем лам­поч­кам при­ло­же­но оди­на­ко­вое на­пря­же­ние . Не­за­ви­си­мо от об­ще­го ко­ли­че­ства лам­по­чек за 1 час каж­дая лам­поч­ка рас­хо­ду­ет оди­на­ко­вое ко­ли­че­ство энер­гии , где — со­про­тив­ле­ние лам­поч­ки. Со­глас­но усло­вию, рас­ход 4 лам­по­чек равен . При вклю­че­нии па­рал­лель­но еще 4 лам­по­чек рас­ход ста­нет равен , то есть .

Пра­виль­ный ответ: 4

При­ме­ча­ние

В ре­ше­нии де­ла­ет­ся впол­не ло­гич­ное пред­по­ло­же­ние, что новые лам­поч­ки под­клю­ча­ют­ся па­рал­лель­но к ста­рым, а не по­сле­до­ва­тель­но.

Ответ: 4

Источник: ЕГЭ по фи­зи­ке 06.06.2013. Ос­нов­ная волна. Сибирь. Ва­ри­ант 1.

10. За­да­ние 15 № 4770. Ком­на­та осве­ща­ет­ся че­тырь­мя оди­на­ко­вы­ми па­рал­лель­но включёнными лам­поч­ка­ми. Рас­ход элек­тро­энер­гии за час равен Q. Каким будет рас­ход элек­тро­энер­гии в час, если число этих лам­по­чек умень­шить вдвое?

1) 2 Q

2)

3) Q

4) 4 Q

Ре­ше­ние.

При па­рал­лель­ном со­еди­не­нии ко всем лам­поч­кам при­ло­же­но оди­на­ко­вое на­пря­же­ние . Не­за­ви­си­мо от об­ще­го ко­ли­че­ства лам­по­чек за 1 час каж­дая лам­поч­ка рас­хо­ду­ет оди­на­ко­вое ко­ли­че­ство энер­гии , где — со­про­тив­ле­ние лам­поч­ки. Со­глас­но усло­вию, рас­ход 4 лам­по­чек равен . При вы­клю­че­нии 2 лам­по­чек рас­ход ста­нет равен , то есть .

Пра­виль­ный ответ: 2

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по фи­зи­ке 06.06.2013. Ос­нов­ная волна. Сибирь. Ва­ри­ант 2.

11. За­да­ние 15 № 4805. Элек­тро­энер­гия, по­треб­ля­е­мая че­тырь­мя оди­на­ко­вы­ми по­сле­до­ва­тель­но включёнными лам­поч­ка­ми за час, равна Q. Каким будет по­треб­ле­ние элек­тро­энер­гии за час, если и число по­сле­до­ва­тель­но включённых лам­по­чек, и под­во­ди­мое к ним на­пря­же­ние уве­ли­чить вдвое?

1) 4 Q

2) 2 Q

3) Q

4)

Ре­ше­ние.

При по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии через все лам­поч­ки течет оди­на­ко­вый ток , где — со­про­тив­ле­ние лам­поч­ки, а — ко­ли­че­ство лам­по­чек. Таким об­ра­зом, при од­но­вре­мен­ном уве­ли­че­нии об­ще­го на­пря­же­ния и ко­ли­че­ства лам­по­чек в 2 раза, сила тока в цепи не из­ме­ня­ет­ся.

За 1 час каж­дая лам­поч­ка рас­хо­ду­ет оди­на­ко­вое ко­ли­че­ство энер­гии . Со­глас­но усло­вию, рас­ход 4 лам­по­чек равен . При вклю­че­нии по­сле­до­ва­тель­но еще 4 лам­по­чек и уве­ли­че­нии на­пря­же­ния в 2 раза рас­ход ста­нет равен , то есть .

Пра­виль­ный ответ: 2

При­ме­ча­ние

Лам­поч­ка яв­ля­ет­ся не­ли­ней­ным при­бо­ром, то есть ее вольт-ам­пер­ная ха­рак­те­ри­сти­ка не изоб­ра­жа­ет­ся пря­мой ли­ни­ей. Для по­доб­ных при­бо­ров обыч­ное опре­де­ле­ние со­про­тив­ле­ния те­ря­ет смысл. В ре­ше­нии лам­поч­ка рас­смат­ри­ва­лась как ре­зи­стор с по­сто­ян­ным со­про­тив­ле­ни­ем. Тем не менее вывод, по­лу­чен­ный выше, оста­ет­ся вер­ным и в слу­чае, если рас­смат­ри­вать лам­поч­ки как не­ли­ней­ные объ­ек­ты.

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по фи­зи­ке 06.06.2013. Ос­нов­ная волна. Сибирь. Ва­ри­ант 3.

12. За­да­ние 15 № 4910. Ком­на­та осве­ща­ет­ся че­тырь­мя оди­на­ко­вы­ми па­рал­лель­но включёнными лам­поч­ка­ми. Рас­ход элек­тро­энер­гии за час равен Q. Каким долж­но быть число па­рал­лель­но включённых лам­по­чек, чтобы рас­ход элек­тро­энер­гии в час был равен 2 Q?

1) 1

2) 2

3) 8

4) 16

Ре­ше­ние.

При па­рал­лель­ном со­еди­не­нии ко всем лам­поч­кам при­ло­же­но оди­на­ко­вое на­пря­же­ние . Не­за­ви­си­мо от об­ще­го ко­ли­че­ства лам­по­чек за 1 час каж­дая лам­поч­ка рас­хо­ду­ет оди­на­ко­вое ко­ли­че­ство энер­гии , где — со­про­тив­ле­ние лам­поч­ки. Со­глас­но усло­вию, рас­ход 4 лам­по­чек равен . Сле­до­ва­тель­но, чтобы рас­ход энер­гии за час стал равен , не­об­хо­ди­мо, чтобы было вклю­че­но 8 лам­по­чек (па­рал­лель­но со­еди­нен­ных).

Пра­виль­ный ответ: 3

Ответ: 3

Источник: ЕГЭ по фи­зи­ке 06.06.2013. Ос­нов­ная волна. Сибирь. Ва­ри­ант 6.

13. За­да­ние 15 № 5724.

На ри­сун­ке изоб­ражён гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока I, про­те­ка­ю­ще­го через ре­зи­стор, от вре­ме­ни t. На каком из сле­ду­ю­щих гра­фи­ков пра­виль­но по­ка­за­на за­ви­си­мость мощ­но­сти N, вы­де­ля­ю­щей­ся в этом ре­зи­сто­ре, от вре­ме­ни?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ре­ше­ние.

Мощ­но­сть N, вы­де­ля­ю­щаяся в ре­зи­сто­ре, по за­ко­ну Джо­у­ля-Ленца, равна . По­сколь­ку сила тока воз­рас­та­ет ли­ней­но со вре­ме­нем, мощ­ность долж­на воз­рас­тать квад­ра­тич­но.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

Ответ: 3

Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 17.10.2013 ва­ри­ант ФИ10101.

14. За­да­ние 15 № 5759.

На ри­сун­ке изоб­ражён гра­фик за­ви­си­мо­сти мощ­но­сти N, вы­де­ля­ю­щей­ся в ре­зи­сто­ре, от вре­ме­ни t. На каком из сле­ду­ю­щих гра­фи­ков пра­виль­но по­ка­за­на за­ви­си­мость силы тока I, про­те­ка­ю­ще­го через этот ре­зи­стор, от вре­ме­ни?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ре­ше­ние.

Мощ­но­сть N, вы­де­ля­ю­щаяся в ре­зи­сто­ре, по за­ко­ну Джо­у­ля-Ленца, равна . По­сколь­ку мощ­ность по­сто­ян­на, то сила тока в ре­зи­сто­ре также долж­на быть по­сто­ян­на.

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

Ответ: 1

Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 17.10.2013 ва­ри­ант ФИ10102.

15. За­да­ние 15 № 5963. Ре­зи­стор со­про­тив­ле­ни­ем R под­клю­ча­ют к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния с ЭДС Ε и пре­не­бре­жи­мо малым внут­рен­ним со­про­тив­ле­ни­ем. Если этот же ре­зи­стор под­клю­чить к дру­го­му ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния с такой же ЭДС и с внут­рен­ним со­про­тив­ле­ни­ем r = 4 R, то мощ­ность, вы­де­ля­ю­ща­я­ся в этом ре­зи­сто­ре по от­но­ше­нию к мощ­но­сти, вы­де­ля­ю­щей­ся при пер­вом под­клю­че­нии,

1) умень­шит­ся в 5 раз

2) умень­шит­ся в 4 раза

3) уве­ли­чит­ся в 4 раза

4) умень­шит­ся в 25 раз

Ре­ше­ние.

Рас­счи­та­ем мощ­ность, вы­де­ля­ю­щу­ю­ся в ре­зи­сто­ре в пер­вом и во вто­ром слу­чае, найдём их от­но­ше­ние:

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 4.

Ответ: 4

Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 14.02.2014 ва­ри­ант ФИ10401.

16. За­да­ние 15 № 5998. Ре­зи­стор со­про­тив­ле­ни­ем под­клю­ча­ют к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния с ЭДС и пре­не­бре­жи­мо малым внут­рен­ним со­про­тив­ле­ни­ем. Если этот же ре­зи­стор под­клю­чить к дру­го­му ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния с такой же ЭДС и с внут­рен­ним со­про­тив­ле­ни­ем мощ­ность, вы­де­ля­ю­ща­я­ся в этом ре­зи­сто­ре по от­но­ше­нию к мощ­но­сти, вы­де­ля­ю­щей­ся при пер­вом под­клю­че­нии,

1) умень­шит­ся в 2,25 раза

2) умень­шит­ся в 4 раза

3) уве­ли­чит­ся в 4 раза

4) умень­шит­ся в 1,5 раза

Ре­ше­ние.

Рас­счи­та­ем мощ­ность, вы­де­ля­ю­щу­ю­ся в ре­зи­сто­ре в пер­вом и во вто­ром слу­чае, найдём их от­но­ше­ние:

Зна­чит, мощ­ность умень­шит­ся в 2,25 раза.

Ответ: 1.

Ответ: 1

Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 14.02.2014 ва­ри­ант ФИ10402.

17. За­да­ние 15 № 6734. Элек­три­че­ский чай­ник мощ­но­стью 2,2 кВт рас­счи­тан на вклю­че­ние в элек­три­че­скую сеть на­пря­же­ни­ем 220 В. Опре­де­ли­те силу тока в на­гре­ва­тель­ном эле­мен­те чай­ни­ка при его ра­бо­те в такой сети. Ответ при­ве­ди­те в ам­пе­рах.

Ре­ше­ние.

Элек­три­че­скую мощ­ность можно рас­счи­тать по фор­му­ле: от­ку­да

Ответ: 10 А.

Ответ: 10

Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 06.02.2015 Ва­ри­ант ФИ10401.

18. За­да­ние 15 № 7791. Какая мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в участ­ке цепи, схема ко­то­ро­го изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, если R = 16 Ом, а на­пря­же­ние между точ­ка­ми A и B равно 8 В? Ответ при­ве­ди­те в ват­тах.

Ре­ше­ние.

При по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии про­во­дов со­про­тив­ле­ния скла­ды­ва­ют­ся: на верх­нем участ­ке со­про­тив­ле­ние на ниж­нем участ­ке

Со­про­тив­ле­ние всей цепи вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле: Мощ­ность, вы­де­ля­е­мую в цепи, можно рас­счи­тать по фор­му­ле:

Ответ: 2 Вт.

Ответ: 2

Источник: СтатГрад: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 29.04.2016 Ва­ри­ант ФИ10503

19. За­да­ние 15 № 7823. Какая мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в участ­ке цепи, схема ко­то­ро­го изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, если R = 27 Ом, а на­пря­же­ние между точ­ка­ми A и B равно 9 В? Ответ при­ве­ди­те в ват­тах.

Ре­ше­ние.

При по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии про­во­дов со­про­тив­ле­ния скла­ды­ва­ют­ся: на верх­нем участ­ке со­про­тив­ле­ние на ниж­нем участ­ке

Со­про­тив­ле­ние всей цепи вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле: Мощ­ность, вы­де­ля­е­мую в цепи, можно рас­счи­тать по фор­му­ле:

Ответ: 1 Вт.

Ответ: 1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: