Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1314 вуза, 5303 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Белорусский национальный технический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Физика. В 4 ч. Ч. 3. Электродинамика

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
30.11.2025
Размер:
6.83 Mб
Скачать
☆

тельно с реостатом. Если напряжение сети U0 = 220 В, то мощность

электрического тока в реостате равна:

 

 

1) 120 Вт;

2) 150 Вт;

3) 180 Вт;

4) 210 Вт;

5) 240 Вт.

59. Если у элемента с ЭДС = 6 В сила тока при коротком замыка-

нии Iк.з = 3 А, то

 

 

 

а) полезная мощность будет максимальной при внешнем сопротив-

лении, равном:

 

 

 

 

1) 1 Ом;

2) 2 Ом;

3) 3 Ом;

4) 4 Ом;

5) 6 Ом;

б) максимальная полезная мощность, выделяемая в цепи равна:

1) 1,5 Вт;

2) 3 Вт;

3) 4,5 Вт;

4) 9 Вт;

5) 18 Вт.

60. Если при подключении к источнику тока резистора сопротивлением R1 = 18 Ом, а затем последовательно с ним резистора с R2 = 63 Ом коэффициент полезного действия (КПД) возрастает в n = 2 раза, то

внутреннее сопротивление источника тока равно:

 

1) 8,1 Ом;

2) 16,2 Ом;

3) 32,4 Ом;

4) 36,2 Ом;

5) 45,3 Ом.

61. Если лампочки, сопротивления которых R1 = 3 Ом и R2 = 12 Ом,

подключенные поочередно к некоторому источнику тока, потребляют

одинаковую мощность, то внутреннее сопротивление источника тока и КПД цепи в каждом случае равны:

1) 6 Ом; 33 %; 60 %;

2) 6 Ом; 33 %; 67 %; 3) 6 Ом; 30 %; 60 %;

4) 3 Ом; 33 %; 67 %;

5) 3 Ом; 30 %; 67 %.

62. Как при последовательном, так и при параллельном соединении двух одинаковых источников тока на внешнем сопротивлении выделяется одинаковая мощность Р = 80 Вт. Если замкнуть на это сопротивление только один источник тока, то мощность, выделяемая на нем, равна:

1) 20 Вт;

2) 45 Вт;

3) 60 Вт;

4) 90 Вт;

5) 120 Вт.

63. n = 5 одинаковых источников ЭДС с внутренним сопротивлением r = 3 Ом соединяют последовательно и замыкают на сопротивление R, а затем эти источники соединяют параллельно и замыкают на то же сопротивление, если при этом выделяющаяся на сопротивлении мощность

изменяется в k = 4 раза, то величина сопротивления R равна:

 

1) 1 Ом;

2) 1,5 Ом;

3) 3 Ом;

4) 6 Ом;

5) 9 Ом.

241

64. Если при силе тока I = 2 А полезная мощность батареи аккумуля-

торов Р1 = 10 Вт, а при силе тока I2 = 4 А ее полезная мощность Р2 = 16 Вт,

то максимальная полезная мощность этой батареи равна:

 

1) 18 Вт;

2) 21 Вт;

3) 26 Вт;

4) 30 Вт;

5) 40 Вт.

65. ЭДС источника тока 6 В, внутреннее сопротивление 2 Ом. Два одинаковых сопротивления подключают к источнику один раз последовательно, второй раз – параллельно. В обоих случаях во внешней цепи

выделяется одинаковая мощность, равная:

 

 

1) 4 Вт;

2) 5 Вт;

3) 6 Вт;

4) 7 Вт;

5) 11 Вт.

66. Если при подключении к источнику тока с ЭДС 200 В последовательно соединенных резисторов, сопротивления которых равны 10 и 20 Ом, во внешней цепи выделилась мощность 50 Вт, то мощность источника в

этом случае равна:

 

 

 

1) 117 Вт;

2) 132 Вт;

3) 145 Вт;

4) 258 Вт;

5) 269 Вт.

67. При последовательном и параллельном соединении двух одинаковых источников тока на резисторе выделяется одинаковая мощность Р = 160 Вт. Если замкнуть на резистор только один источник, то на ре-

зисторе выделится мощность, равная:

 

 

1) 50 Вт;

2) 60 Вт;

3) 80 Вт;

4) 90 Вт;

5) 120 Вт.

68.Электродвигатель трамвайного вагона работает при силе тока I = 100 А

инапряжении U = 500 В. Если сила тяги двигателя F = 4 кН при скорости

вагона = 18 км/ч, то сопротивление обмотки двигателя равно:

1) 3 Ом;

2) 4 Ом;

3) 5 Ом;

4) 6 Ом;

5) 12 Ом.

69. Электродвигатель постоянного тока включен в сеть напряжением 220 В. Сопротивление обмотки двигателя 2 Ом. Двигатель потребляет ток 15 А. При этом механическая мощность двигателя равна:

1) 450 Вт; 2) 2 850 Вт; 3) 3 300 Вт; 4) 3 750 Вт;

5) 3 900 Вт.

70. Если максимальная мощность, выделяемая источником тока во внешней цепи, равна Р, а сила тока в этом случае равна I, то ЭДС источника тока равна:

1)

P

;

2)

4P

;

3)

2P

;

4)

P

;

5)

P

.

 

I

 

 

I

 

 

I

 

 

2I

 

 

4I

242

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71. Если при увеличении внешнего сопротивления от R1 = 3 Ом до R2 = 10,5 Ом КПД источника увеличивается вдвое, то внутреннее сопротивление источника равно:

1) 3 Ом;

2) 7 Ом;

3) 10,5 Ом;

4) 14 Ом;

5) 17,5 Ом.

72. Установите соотношение между формулой и определяемой физической величиной:

А. P

 

 

 

 

 

2 ;

1) мощность, выделяемая в источнике тока;

 

 

 

 

 

2) максимальная мощность, выделяемая во внешней

 

(R

r)

 

 

 

 

цепи;

 

 

 

 

 

 

 

 

Б.

P

 

 

 

 

;

 

3)

мощность, выделяемая во внешней цепи;

 

 

 

 

 

4)

мощность, вырабатываемая источником тока;

 

 

 

 

 

 

 

R

r

 

 

 

 

 

 

В.

P

 

4R ;

 

 

 

Г. P (R r)2 .

1)А2Б4В2Г1; 2) А3Б4В2Г1; 3) А4Б1В2Г3; 4) А1Б2В3Г4; 5) А2Б4В1Г4.

73.Батарея состоит из пяти параллельно соединенных элементов с одинаковым внутренним сопротивлением, ЭДС каждого 5,5 В. Если во внешней цепи течет ток 2 А, полезная мощность батареи 7 Вт, то внутреннее сопротивление элемента равно:

1) 1 Ом;

2) 2 Ом;

3) 3 Ом;

4) 4 Ом;

5) 5 Ом.

74. К источнику тока подключен реостат. При сопротивлениях реостата R1 = 4 Ом и R2 = 9 Ом выделяется одинаковая полезная мощность Р = 25 Вт. ЭДС источника тока равна:

1) 8 В;

2) 12 В;

3) 20 В;

4) 25 В;

5) 50 В.

75.ЭДС источника тока 12 В. Ток короткого замыкания равен 6 А. Если

кисточнику тока подключить резистор 3 Ом, то КПД такой цепи будет равен:

1) 40 %;

2) 55 %;

3) 60 %;

4) 75 %;

5) 80 %.

76. Если ЭДС батареи аккумуляторов 12 В, сила тока короткого замыкания 5 А, то максимальная мощность во внешней цепи равна:

1) 10 Вт;

2) 15 Вт;

3) 25 Вт;

4) 30 Вт;

5) 45 Вт.

243

77. Если на двух внешних сопротивлениях R1 = 2 Ом и R2 = 8 Ом, включаемых поочередно в цепь, выделяется одинаковая мощность Р = 32 Вт, то максимальная полезная мощность, которую можно получить, равна:

1) 36 Вт;

2) 40 Вт;

3) 45 Вт;

4) 60 Вт;

5) 84 Вт.

78. Если КПД источника тока = 80 %, а мощность, выделяемая во внешней цепи, Р = 20 Вт, то потери мощности в источнике тока составят:

1) 2 Вт;

2) 5 Вт;

3) 10 Вт;

4) 15 Вт;

5) 20 Вт.

79. Если КПД источника тока = 60 %, а мощность, выделяемая во

внешней цепи, Р = 20 Вт, то количество теплоты, выделяемое в источнике тока за время t = 5 мин, равно:

1) 4 000 Дж; 2) 5 000 Дж; 3) 6 000 Дж; 4) 8 000 Дж; 5) 12 000 Дж.

80. Если при силе тока I1 = 5 А во внешней цепи выделяется мощ-

ность Р1 = 9,5 Вт, а при силе тока I2 = 7 А, мощность Р2 = 12,6 Вт, то

ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление равны:

1) 2,15 В; 0,05 Ом;

2) 2,15 В; 0,15 Ом;

3) 4,5 В; 0,05 Ом;

4) 4,5 В; 0,15 Ом;

5) 3 В; 0,05 Ом.

 

81. Если в электрической цепи при поочередном включении внешних

сопротивлений R1 = 12 Ом и R2 = 3 Ом выделяется одинаковая мощ-

ность, то внутреннее сопротивление источника:

 

1) 3 Ом;

2) 6 Ом;

3) 8 Ом;

4) 9 Ом;

5) 12 Ом.

82. При замыкании источника тока на резистор сопротивлением R = 5 Ом

ток в цепи I = 1 А. Ток короткого замыкания источника Iк.з = 6 А. Макси-

мальная полезная мощность цепи равна:

 

 

1) 4 Вт;

2) 6 Вт;

3) 8 Вт;

4) 9 Вт;

5) 30 Вт.

83. Сопротивления R1

= 300 Ом и R2

= 100 Ом включены последова-

тельно в сеть. Если на первом сопротивлении выделилось количество

теплоты Q1

= 21 кДж, то на втором за это же время выделилось количе-

ство теплоты Q2, равное:

3) 28 кДж;

4) 35 кДж;

5) 63 кДж.

1) 7 кДж;

2) 14 кДж;

84. Электрический чайник имеет две спирали. При подключении одной из них к источнику тока вода в чайнике закипает через 120 с, при подключении другой – через 240 с. Время закипания воды в чайнике,

если спирали подключить последовательно, равно:

 

1) 40 с;

2) 60 с;

3) 80 с;

4) 180 с;

5) 360 с.

244

 

 

 

 

85. Электрическая цепь, схема которой приведена на рисунке, состоит из пяти резисторов сопротивлением R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R = 72 Ом и источника постоянного тока с ЭДС = 9,2 В. Если внутреннее сопротивление источника тока r = 1 Ом, то

 

мощность

 

 

а) Р1, потребляемая резистором R1, равна:

 

1) 0,045 Вт;

2) 0,18 Вт;

3) 0,405 Вт;

4) 1,125 Вт;

5)1,8 Вт.

б) Р2, потребляемая резистором R2, равна:

 

1) 45 мВт;

2) 180 мВт;

3) 405 мВт;

4) 1 125 мВт;

5) 1 800 мВт.

в) Р3, потребляемая резистором R3, равна:

 

1) 0,045 Вт;

2) 0,18 Вт;

3) 0,405 Вт;

4) 1,125 Вт;

5) 1,8 Вт.

г) Р4, потребляемая резистором R4, равна:

 

1) 45 мВт;

2) 180 мВт;

3) 405 мВт;

4) 1 125 мВт;

5) 1 800 мВт.

д) Р5, потребляемая резистором R5, равна:

 

1) 0,045 Вт;

2) 0,18 Вт;

3) 0,405 Вт;

4) 1,125 Вт;

5) 1,8 Вт.

86. Мощность, потребляемая электроплиткой, Р = 600 Вт. Если спи-

раль электроплитки укоротить в два раза, то ее мощность станет равной:

1) 300 Вт;

2) 450 Вт;

3) 600 Вт;

4) 900 Вт;

5) 1 200 Вт.

87. Две лампочки накаливания, рассчитанные на одинаковое напря-

жение, имеют мощность Р1

= 150 Вт и Р2

= 75 Вт. Сопротивление пер-

вой лампочки меньше сопротивления второй:

 

1) в 1,5 раза;

2) 2 раза;

3) 2,5 раза;

4) 4 раза;

5) 6 раз.

88. Три резистора сопротивлением R каждый, соединены между собой параллельно и подключены к источнику напряжением U. Электри-

ческая мощность, выделяемая на одном из резисторов, равна

1) U2/R; 2) U2/(3R); 3) 3U2/R; 4) 2U2/(3R); 5) 3U2/(2R).

89. Источник тока с ЭДС = 2 В и внутренним сопротивлением r = 0,4 Ом замкнут на внешнее сопротивление R. Если идеальный амперметр показывает силу тока в цепи I = 1 А, то КПД источника тока равно:

1) 40 %;

2) 50 %;

3) 60 %;

4) 80 %;

5) 90 %.

90. Источники тока, имеющие одинаковые внутренние сопротивления r = 0,5 Ом, подключены к двум резисторам сопротивлением R каждый.

245

ЭДС источников тока

1 = 12 В, 2 = 6 В. Сопротивление R, при котором

ток через источник 2

не течет, равно:

4) 1,5 Ом;

 

5) 2 Ом.

1) 0;

2) 0,5 Ом;

 

3) 1 Ом;

 

 

91. Сопротивления резисторов в схеме, пред-

 

 

ставленной на рисунке, R1 = 30 Ом, R2

= 60 Ом.

 

 

Если в цепь включен идеальный диод, то общее

 

 

сопротивление цепи

 

 

 

 

 

 

 

а) для направлений тока от А к В:

 

 

 

 

 

1) 20 Ом;

2) 42,6 Ом;

3) 63,5 Ом;

4) 82,5 Ом;

5) 102,5 Ом;

б) для направлений тока от В к А:

 

 

 

 

 

1) 20 Ом;

2) 42,6 Ом;

3) 63,5 Ом;

4) 82,5 Ом;

5) 102,5 Ом.

92. Заряд конденсатора емкостью С = 29 мкФ,

 

 

включенного в схему, показанную на рисунке, если

 

 

ЭДС источника 2 В, а внутренним сопротивлением

 

 

источника можно пренебречь, равен:

 

 

 

 

 

1) 17 мкКл;

2) 29 мкКл;

3) 34 мкКл;

 

 

 

4) 51 мкКл;

5) 58 мкКл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

93. На схеме,

представленной

 

 

 

 

на рисунке, сопротивления резисторов соответ-

 

 

ственно равны R

= R2 = = R3 = R = 8 Ом, ЭДС ис-

 

 

точника равно = 34 В, его внутреннее сопротивле-

 

 

ние r = 1 Ом. Если электроемкость конденсатора С =

20 мкФ, то заряд, который пройдет через ключ K при его замыкании,

равен:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 2,4 ·10-4 Кл;

2) 3,2 ·10-4 Кл;

3) 4,8 ·10-4 Кл;

 

 

4) 6,4 ·10-4 Кл;

5) 9,6 ·10-4 Кл.

 

 

 

 

 

 

 

94. Если сопротивления в схеме, представленной на

 

рисунке, R1 = 4 Ом, R2 = 7 Ом, R3 = 3 Ом, r = 1 Ом, ЭДС

 

источника тока = 3,6 В, то напряжение на конденсаторе

 

равно:

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 2 В;

2) 2,1 В;

3) 2,2 В;

4) 2,3 В;

5) 2,4 В.

246

 

95. Если сопротивления в схеме, представленной на

 

рисунке, R1 = 4 Ом, R2 = 7 Ом, R3 = 3 Ом, r = 1 Ом, ЭДС

 

источника тока = 3,6 В, то заряд на обкладках конденса-

 

тора емкостью С = 2 мкФ, равен:

 

 

1) 1,05 мкКл;

2) 2,1 мкКл;

3) 4,2 мкКл;

 

4) 4,6 мкКл;

5) 4,8 мкКл.

 

 

96. В электрической схеме, представленной на ри-

 

сунке, R1 = R2 = R3 = R4 = 20 Ом, ЭДС источника тока

 

= 500 В, его внутреннее сопротивление r = 10 Ом.

 

Если емкость конденсатора С = 10 мкФ, то заряд на

 

конденсаторе при замкнутом и разомкнутом ключе K

 

равен:

 

 

 

 

1) 1,4 мКл; 2 мКл;

2) 1,4 мКл; 3 мКл;

 

3) 2,8 мКл; 4 мКл;

4) 3 мКл; 2 мКл;

 

5) 3 мКл; 6 мкКл.

 

 

Глава 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

 

 

3.1. Теория

 

 

Проводники

тела,

электрический заряд в которых может пе-

 

ремещаться по всему объему.

 

Делятся на 2 группы: проводники I рода (метал-

 

лы) – в этих проводниках перенос зарядов (свобод-

 

ных электронов) не сопровождается химически-

 

ми превращениями; проводники II рода (элек-

 

тролиты) – в этих проводниках перенос зарядов

 

(положительных и отрицательных ионов) при-

 

водит к химическим изменениям вещества.

Электрический ток представляет собой упорядоченное (направлен-

в металлических ное) движение свободных электронов. Установ- проводниках лено опытами Л.И. Мандельштама и Н.Д. Папалекси (1913 г.), Т. Стюарта и Р. Толмена (1916 г.).

Концентрация свободных электронов в металлах 1028 м-3. В отсутствие электрического поля электроны движутся хаотически. Под дей-

247

Сила тока в металли-

ческом проводнике

Вольт-амперная

характеристика

проводника

Вольт-амперная

характеристика

металлического

проводника (резистора)

Зависимость

сопротивления

металлов

248

ствием электрического поля электроны приоб-

ретают упорядоченное движение с некоторой постоянной скоростью, пропорциональной напряженности внешнего электрического поля.

I

q

Ne

nVe

nlSe

t

t

t

t

 

где n – концентрация электронов в проводнике; e – заряд электрона;

S – площадь поперечного сечения проводника;

– средняя скорость упорядоченного движения электронов.

зависимость силы тока в проводнике от прило-

женного напряжения.

I f (U )

прямая линия, проходящая через начало коор-

динат.

Угол наклона графика к оси напряжений U зависит от сопротивления проводника: чем мень-

ше , тем больше сопротивление (или меньше проводимость) резистора. Приведенная вольтамперная характеристика справедлива только при постоянном сопротивлении проводника.

При упорядоченном движении под действием электрического поля электроны часть приобретенной кинетической энергии передают атомам и ионам кристаллической решетки, в результате чего возрастает энергия хаотического движения атомов, ионов и электронов, то есть внутренняя энергия тела, – проводник нагревается.

 

или

R

или R

0 – удельное сопротивление металла при Т0 = 273 К

от температуры:

(t0 = 0 С);

– удельное сопротивление при определенной температуре Т (t);

R0 и R – сопротивления при температурах T0 и T соответственно.

Температурный

равен относительному изменению удельного со-

коэффициент

противления проводника при его нагревании на

сопротивления

1 К (или 1 С).

проводника

сплавов значительно меньше, чем у чистых

 

металлов.

[ ] = 1 К–1

 

Сверхпроводимость

явление резкого уменьшения сопротивления про-

(Г. Камерлинг-Оннес,

водника при определенной низкой температуре.

1911 г.)

В последние 20 лет обнаружены материалы, об-

 

ладающие сверхпроводимостью при темпера-

 

туре 100 К.

Электролиты

растворы солей, кислот и щелочей, а так же их

 

расплавы.

Электрический ток

представляет собой направленное движение по-

в электролитах

ложительных и отрицательных ионов, получен-

 

ных в результате электрической диссоциации.

Электролитическая

процесс распада молекул растворенного в жид-

 

249

диссоциация

 

кости вещества на ионы под воздействием мо-

 

 

лекул жидкости.

Рекомбинация

 

процесс воссоединения ионов противоположно-

 

 

го знака в нейтральные молекулы, идущий в раст-

 

 

воре одновременно с процессом диссоциации.

 

 

В отсутствие электрического поля молекулы раст-

 

 

ворителя и ионы движутся хаотически, сталки-

 

 

ваясь друг с другом. Между процессами диссо-

 

 

циации и рекомбинации устанавливается дина-

 

 

мическое равновесие.

 

 

Под воздействием электрического поля поло-

 

 

жительные ионы (катионы) начинают двигаться

 

 

к катоду, отрицательные (анионы) – к аноду.

 

 

Проводимость электролита – ионная.

Зависимость

 

с ростом температуры с одной стороны увели-

сопротивления

 

чивается средняя скорость ионов, с другой –

электролита

 

увеличивается степень диссоциации, т. е. кон-

от температуры

центрация ионов. Следовательно, сопротивле-

 

 

ние электролита с ростом температуры умень-

 

 

шается. При постоянной температуре сопротив-

 

 

ление электролита постоянно и для него выпол-

 

 

ним закон Ома. Доказательством ионной проводи-

 

 

мости электролита является явление электролиза.

Электролиз

 

явление выделения на электродах веществ, вхо-

(открыт и исследован

дящих в состав электролита, при протекании че-

М. Фарадеем)

 

рез электролит электрического тока. Обусловле-

А

К

но потерей или присоединением электронов иона-

ми электролита.

 

 

А

250

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности