ПРАКТИКУМ З ФІЗИКИ


  • Книга «ПЗФ»
  • 5.3. Задачі
      1. Через нікелинову нитку лампочки проблескового маячка пожежної автомашини проходить заряд 1 Кл за 5 секунд. Яка густина струму в нитці, якщо її діаметр 0,6 мм?
      2. Стартер пожежної автомашини 5 с працював від батареї акумуляторів при струмі 60 А. Коли машина вирушила на пожежу, генератор почав підзаряжати акумулятори струмом 4 А. За який час відновиться початковий стан батареї?
      3. Знайти заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за час від t1 = 3 с до t2 = 8 сек, якщо сила струму змінюється за законом І = 5+9 t ( А ). При якій силі сталого струму через поперечний переріз провідника за цей самий час пройде цей самий заряд?
      4. Знайти заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за половину періода, якщо струм змінюється за законом І=І0 sinw t, амплітуда струму дорівнює 5А, а частота 50 с-1?
      5. Діаметр вольфрамової нитки лампочки дорівнює 0,02 мм, температура нитки 2200° С. Визначити напружність електричного поля в нитці, якщо струм в неї 0,5 А. Питомий опір вольфраму r 0 = 5,6 × 10-8 Ом × м, температурний коефіцієнт опору a = 4,6 × 10-3 1/град.
      6. Знайти опір мідного дроту діаметром 1,4 мм, якщо його маса дорівнює 8 кг. Питомий опір міді r ел = 1,7× 10-8 Ом × м, густина r = 8,9 × 103 кг/м3.
      7. Для уникнення пожеженебезпечної ситуації необхідно, щоб густина струму в лабораторній проводці не перебільшувала 106 A/м. Якого діаметра мідний дріт треба взяти для вмикнення в електромережу напругою 220 В при повному опорі електроприлада 300 Ом? Індуктивність і ємкість відсутні.
      8. Яку довжину нікелинової стрічки товщиною 0,5 мм і шириною 10 мм треба взяти, щоб влаштувати реостат на 0,2 Ом. Питомий опір нікелина r = 4 × 10-7 Ом × м.
      9. Опір вольфрамової нитки електричної лампочки при 20° С дорівнює 35,8 Ом. Яка буде температура нитки лампочки, якщо при вмиканні в мережу з напругою 120 В буде струм 0,33 А? Температурний коефіцієнт опору вольфраму 4,6·10-3 град-1.
      10. Чотири тотожніх опора зєднані тричі різними способами, кожний з опорів дорівнює r. Знайти еквівалентний опір. 
      11. Те саме, що в задачі 10.
      12.  

      13. Те ж саме, що в задачах 10 і 11.
      14.  

      15. Загальний опір двох провідників при послідовному сполученні 50 Ом, а при паралельному 12 Ом. Знайти опір кожного з провідників.
      16. Яка густина струму в нитці лампи розжарювання, якщо струм 0,125 А і діаметр нитки 0,019 мм?
      17. Яку напругу можна дати на котушку, що має 1000 витків мідного дроту, якщо допускається максимальна густина струму 2 А/мм2? Діаметр витків котушки 6 см.
      18. При струмі 0,5 А напруга на ділянці кола дорівнює 8 В. При струмі 1,5 А напруга на тій самій ділянці дорівнює 20 В. Яка ЕРС діє на цій ділянці?
      19. При силі струма 5 А акумулятор віддає на зовнішню ділянку потужність 9,5 Вт, а при силі струму 8 А – потужність 14,4 Вт. Знайти внутрішній опір акумулятора.
      20. Джерело постійного струму при зовнішньому опорі 4 Ом дає струм 0,2 А, а при зовнішньому опорі 7 Ом – струм дорівнює 0,14 А. Знайти струм короткого замикання і величину ЕРС.
      21. Елемент з ЕРС 1,1 В і внутрішнім опором 1 Ом замкнено на зовнішній опір 9 Ом. Знайти силу струму в колі, падіння потенціалу на зовнішній ділянці, падіння потенціала всередині елемента, а також з яким ккд працює елемент.
      22. Елемент з ЕРС 2 В має внутрішній опір 0,5 Ом. Знайти падіння потенціала всередині елемента і зовнішній опір при силі струма в колі 0,25 А.
      23. Електрорушійна сила елемента дорівнює 1,6 В, а внутрішній опір 0,5 Ом. Знайти ккд елемента при силі струма 2,4 А.
      24. Як зміниться температура мідного стержня, якщо за 0,5 с через нього пройде струм з густиною 9 А/мм2? Питома теплоємність міді 395 Дж/(кг× град). Густина міді 8,6 × 103 кг/м3. Питомий електричний опір 1,7× 10-8 Ом× м.
      25. Знайти роботу на ділянці, що не містить джерел струму і має опір 12 Ом, якщо струм протягом 5с рівномірно збільшувався від 2 до 10 А.
      26. До амперметра, що має опір 0,16 Ома, підключили шунт з опором 0,04 Ом. Амперметр показує 8 А. Знайти силу струму в магістралі.
      27. Амперметр, що призначений для вимірювання струмів до 10 А, має опір 0,28 Ом; шкала його має 100 поділок. Який опір треба вмикнути паралельно амперметру, щоб цим приладом можна було б вимірювати силу струму до 100 А? Якою буде ціна однієї поділки шкали?
      28. Вольтметр, що призначений для напруги до 30 В, має опір 2000 Ом. А шкала його має 150 поділок. Який опір треба ввімкнути послідовно з вольтметром, що ним можна було б вимірювати напругу до 75 В? Як зміниться після цього ціна однієї поділки вольтметра?
      29. Міліамперметр, що розрахований на 15 мА, має опір 5 Ом. Якого опора шунт треба вмикнути і як саме вмикнути, щоб виміряти силу струму до 0,15 А?
      30. ЕРС батареї дорівнює 120 В, рис * R3 = 30 Oм, R2 = 60 Ом. Амперметр показує 2 А. Знайти потужність, що виділяється на опорі R3. Внутрішнім опором батареї і амперметра знехтувати.
      31. На мал * ЕРС батареї дорівнює 100 В, її внутрішній опор 2 Ом. Опори R1 і R3 дорівнюють відповідно 25 Ом і 78 Ом. Потужність, що виділяється на опорі R1, дорівнює 16 Вт. Знайти показання амперметра, нехтуючи його опором.
      32. В схемі на мал (**)e 1– елемент з електрорушійною силою 2,1 В, e 2 = 1,9 В, R1 = 10 Ом і R2 = 10 Ом. Знайти силу струму на всіх ділянках кола. Внутрішнім опором елементів знехтувати.
      33. Яка різниця потенціалів буде на зажимах двох елементів, що ввімкнені паралельно, якщо їх ЕРС дорівнюють відповідно e 1 = 1,4В, e 2 = 1,2В і внутрішні опори r1 = 0,6 Ом і r2 = 0,4 Ом?
      34. В схемі рис(***) e 1 і e 2 – два елемента з рівними ЕРС в 2В. Внутрішні опори цих елементів дорівнюють відповідно r1 = 1 Ом і r2 = 2 Ом. Чому дорівнює зовнішній опір R, якщо сила струма І1, що іде через e 1, дорівнює 1 А. Знайти також силу струму ІR, що іде через опір R.
      35. Розвязати попередню задачу, якщо e 1 = e 2 = 4В, r1 = r2 = 0,5 Ом і І1 = 2А.
      36. Електронагрівач, ккд якого становить 85%, має дві обмотки, опір кожної з них 20 Ом. За який час нагріється 2,2 л води від 16° С до температури кипіння (100° С), якщо а) ввімкнена одна обмотка, б) обидві обмотки ввімкнені послідовно, в) обидві обмотки, ввімкнені паралельно. Напруга в мережі 110 В, питома теплоємкість води 4,19× 103 Дж/кг град.
      37. Електронагрівач для води має дві обмотки. При ввімкнені однієї з них вода закипить через 10 хвилин, при ввімкнені іншої – через 20 хвилин. За який час вода закипить, якщо ввімкнути обидві обмотки: а – послідовно, б – паралельно?
      38. Джерело постійного струму замикають в першому випадку на зовнішній опір 9 Ом, у другому випадку – на 4 Ом. В обох випадках на опорі виділяється така ж сама кількість теплоти за той самий час. Визначити внутрішній опір джерела.
      39. За 40 секунд в колі, що складається з трьох однакових пожежних насосів, які зєднано і ввімкнено в електричну мережу паралельно, виділилась деяка кількість теплоти. За який час виділиться та ж сама кількість теплоти, якщо їх з’єднати послідовно?
      40. Електричне коло містить 2 паралельно з’єднаних опори, що дорівнюють 40 Ом і 10 Ом. Струм в нерозгалуженій частині кола дорівнює 1 А. Знайти внутрішній опір і струм короткого замикання.
      41. Знайти середню швидкість упорядкованого руху електронів в металевому дроті, в якому тече струм 16 А, якщо одиниця обєму містить 5× 1021 1/см3 вільних електронів; заряд електрона 1,6× 10-19 Кл. Переріз провідника 0,5 см2. Скільки електронів перетинає поперечний переріз дроту за 5 хвилин?
      42. Вантажний електропоїзд, що везе протипожежне обладнення, іде зі швидкістю 70 км/год. Загальна потужність електродвигунів 3000 кВт. Знайти витрату електроенергії на шляху 640 км.
      43. Яка кількість теплоти виділиться за 10 хв в дротах перерізом 1,9 мм2, які підводять напругу до лампи потужністю 250 Вт при напрузі 40 В, якщо вона віддалена від джерела на відстань 5 м? Питомий опір міді r = 1,7× 10-8 Ом/м.
      44. Знайти опір провідника, якщо за 10 с при рівномірному зростанні струму від 0 до 2 А в ньому виділилась теплота 2 кДж.
      45. Якої довжини мідний дрот діаметра 3× 10-4 м треба приєднати послідовно до лампи на 120 В потужністю 40 Вт, щоб вона давала звичайний світловий потік при напрузі 220 В. Питомий опір ніхрому 11× 10-8 Ом м.
      46. Дві лампочки, опори яких 3 і 12 Ом, були по черзі підключені до джерела струму і споживали однакову потужність. Знайти внутрішній опір джерела струму.
      47. Елемент з внутрішнім опором r і ЕРС Е замкнено на три лампочки з опором 3 r кожна, що з’єднані послідовно. У скільки разів зміняться сила струму в колі, напруга на запискачах батареї та корисна потужність, якщо лампочки з’єднати паралельно?
      48. На кінцях мідного дроту довжиною 5 м підтримується напруга 1 В. Визначити густину струму в дроті.
      49. З ніхромового дроту треба зробити нагрівник. Якої довжини треба взяти дротину, щоб при напрузі 220 В довести до кипіння 1,5 л води, якщо її початкова температура 10° С, за 5 хв? Ккд нагрівника 80%, поперечний переріз дроту 0,5 мм2. Питомий опір ніхрому 1,1× 10-6 Ом× м.
      50. Ліфт масою 1000 кг підіймається на деякому відрізку шляху зі сталою швидкістю 0,5 м/с. ккд двигуна 90%, а напруга на його затискачах 380 В. Визначити силу струму і потужність, яку споживає двигун.
      51. Внутрішній опір елемента в 15 разів менший за зовнішній опір. ЕРС елемента, що зєднана з зовнішнім опором, 1,5 В. Знайти напругу на затискачах елемента.
      52. Гальваничний елемент з внутрішнім опором r замикають двома опорами R1 і R2 за чергою. Знайти співвідношення R1, R2 і r за умовою, що в опорах R1 і R2 виділиться однакова кількість теплоти за однаковий час.
      53. До кінців свинцевого дроту діаметром 0,2 мм підведена напруга 100 В. Через який проміжок часу t дрот почне плавитись? Точка плавлення свинця tпл = 327° С. Знехтувати втратами тепла у зовнішній простір; прийняти початкову температуру дроту 0° С. Питомий опір свинця r ел= 22× 10-8 Ом × м. Питома густина r = 11,3× 103 кг/м3; теплоємність С = 1,3× 102 Дж/(кг× град.).
      54. Між катодом і анодом двохелектродної електронної лампи напруга становить 300 В. Визначити остаточну швидкість електронів біля анода, якщо біля катода вона дорівнює нулю; знайти також прискорення електрона, і час його руху, якщо відстань між катодом і анодом дорівнює 10 мм.
      55. Телевізійна трубка працює при напрузі 30 кВ. Знайти кінетичну енергію електронів біля екрана цієї трубки, вважаючи, що електрони вилітають з катода з практично нульовою початковою швидкістю.
      56. Знайти анодну напругу електронної лампи, якщо анодне навантаження становить 50 кОм, а вольфрамова нитка розжарювання цієї лампи завтовшки 0,1 мм і довжиною 3 см кожну секунду випускає 2× 1015 електронів з кожного квадратного міліметра своєї поверхні.


    © 2004 Академя гражданской защиты Украины