Задание 25 — Сложные задачи по электродинамике
Законы постоянного тока
Задачи подтемы с ответами и разборами
Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно , сопротивление амперметра , сопротивление вольтметра . Каковы показания вольтметра в первой схеме, если во второй схеме они равны ? Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.
Ответ:
Определите, какая мощность выделяется на резисторе при замкнутом ключе К в электрической цепи, схема которой показана на рисунке, если при разомкнутом ключе на резисторе выделяется мощность Вт. Сопротивления резисторов равны: , , .
Ответ:
Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. Внутреннее сопротивление источника Ом. Сопротивление реостата можно изменять непрерывно в пределах от 1 до 5 Ом. Максимальная тепловая мощность тока , выделяемая на реостате, равна 4,5 Вт. Чему равна ЭДС источника?
Ответ:
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке положительного, а к точке — отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность (тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи) равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность равна 21,6 Вт. Укажите для обоих случаев подключения батареи, протекает ли ток через диод и каждый из резисторов или нет, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
Ответ:
До замыкания ключа в электрической цепи, изображённой на схеме, идеальный вольтметр V показывал напряжение 9 В. После замыкания ключа идеальный амперметр A показывает силу тока 0,4 А. Определите показания вольтметра после замыкания ключа. Сопротивления резисторов указаны на рисунке.
Ответ:
Батарея ЭДС соединена с реостатом так, как показано на рисунке. Каково внутреннее сопротивление батареи, если при силе тока в цепи $I_1=1$ А выделяемая на реостате мощность $N_1=4$ Вт, а при силе тока $I_2=5$ А выделяемая на реостате мощность $N_2=10$ Вт?
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 6 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность становится равной 7,2 Вт. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения батареи. Определите сопротивление резисторов $R_1$ и $R_2$.
Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. Внутреннее сопротивление источника $r=2$ Ом. Сопротивление реостата можно изменять непрерывно в пределах от 1 до 5 Ом. Максимальная тепловая мощность тока $P_{\max}$, выделяемая на реостате, равна 4,5 Вт. Какая тепловая мощность будет выделяться на реостате при его максимальном сопротивлении?
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного, а к точке $B$ — отрицательного полюса батареи с ЭДС 6 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность (тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи) равна 13 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность равна 9 Вт. Укажите для обоих случаев подключения батареи, протекает ли ток через диод и каждый из резисторов или нет, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
До замыкания ключа $K$ в электрической цепи, изображённой на схеме, идеальный вольтметр V показывал напряжение 9 В. После замыкания ключа идеальный амперметр A показывает силу тока 0,4 А. Каково внутреннее сопротивление источника тока? Сопротивления резисторов указаны на рисунке.
Батарея ЭДС соединена с реостатом так, как показано на рисунке. Какова ЭДС батареи, если при силе тока в цепи $I_1=1$ А выделяемая на реостате мощность $N_1=4$ Вт, а при силе тока $I_2=5$ А выделяемая на реостате мощность $N_2=10$ Вт?
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность становится равной 7,2 Вт. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения батареи. Определите сопротивление резисторов $R_1$ и $R_2$.
На рис. 1 изображена зависимость силы тока через светодиод $D$ от приложенного к нему напряжения, а на рис. 2 – схема его включения. Напряжение на светодиоде практически не зависит от силы тока через него в интервале значений $0,05\,\text{А}<I<0,2\,\text{А}.$ Этот светодиод соединён последовательно с резистором $R$ и подключён к источнику с ЭДС ${\mathcal E}_{1}=6$ В. При этом сила тока в цепи равна 0,1 А. Какова сила тока, текущего через светодиод, при замене источника на другой с ЭДС ${\mathcal E}_{2}=4,5$ В? Внутренним сопротивлением источников пренебречь. Рис. 1 Рис. 2
В схеме, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов ${R}_{1}=4$ Ом, ${R}_{2}=6$ Ом, ${R}_{3}=6$ Ом, ${R}_{4}=9$ Ом, ЭДС батареи $\mathcal E=20$ В, её внутреннее сопротивление $r=2$ Ом. Определите мощность, выделяемую на резисторе $R_{3}$.
Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника $\mathcal E=6$ В. Максимальная мощность тока $P_{max}$, выделяемая на реостате, достигается при промежуточном значении его сопротивления и равна 4,5 Вт. Чему равно внутреннее сопротивление источника?
В схеме, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов ${R}_{1}=1$ Ом, ${R}_{2}=2$ Ом, ${R}_{3}=5$ Ом, ${R}_{4}=10$ Ом, ЭДС батареи $\mathcal E=9$ В, её внутреннее сопротивление $r=2$ Ом. Определите мощность, выделяемую на резисторе $R_{2}$.
В электрической цепи, показанной на рисунке, $r$ = 1 Ом, $R_{1}$ = 4 Ом, $R_{2}$ = 7 Ом, $C$ = 0,2 мкФ, ключ К длительное время находится в положении 1. За длительное время после перевода ключа К в положение 2 изменение заряда на правой обкладке конденсатора D$q$ = ‒0,55 мкКл. Найдите ЭДС источника $\mathcal E.$
Батарея ЭДС соединена с реостатом так, как показано на рисунке. Какова ЭДС батареи, если при силе тока в цепи $I_{1}$ = 1 А выделяемая на реостате мощность $N_{1}$ = 4 Вт, а при силе тока $I_{2}$ = 5 А выделяемая на реостате мощность $N_{2}$ = 10 Вт?
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном – многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность становится равной 7,2 Вт. Укажите, как течёт ток через диоды и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивление резисторов $R_{1}$ и $R_{2}$.
Во сколько раз уменьшится мощность, выделяемая на резисторе ${R}_{2}$, при замыкании ключа К (см. рисунок), если ${R}_{1}={R}_{2}={R}_{3}=1\,\text{О}\text{м}$, $r=0,5\,\text{О}\text{м}$?
Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. Внутреннее сопротивление источника $r$ = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять непрерывно в пределах от 1 до 5 Ом. Максимальная тепловая мощность тока $P_{max}$, выделяемая на реостате, равна 4,5 Вт. Чему равна ЭДС источника?
Вольтамперные характеристики газовых ламп Л1, Л2 и Л3 при достаточно больших токах хорошо описываются квадратичными зависимостями $U_{1}$ = $\alpha I ^{2}$, $U_{2}$ = 3$\alpha I ^{2}$, $U_{3}$ = 6$\alpha I ^{2}$, где $\alpha $ – 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.
В схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1. В момент $t_{0}$ = 0 ключ перевели в положение 2. К моменту $t$ > 0 на резисторе $R$ выделилось количество теплоты $Q$ = 25 мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна $I$ = 0,1 мА. Чему равно сопротивление резистора $R$? ЭДС батареи $E$ = 15 В, её внутреннее сопротивление $r$ = 30 Ом, ёмкость конденсатора $C$ = 0,4 мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность равна 14,4 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 21,6 Вт. Укажите, как течёт ток через диод и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов равны между собой: ${R}_{1}={R}_{2}={R}_{3}=R.$ При разомкнутом ключе К через резистор $R_{3}$ течёт ток ${I}_{0}=1,4$ А. Загорится ли лампа после замыкания ключа, если она загорается при силе тока $I=0,5$ А? Сопротивление лампы в этом режиме ${R}_{\text{л}}=3R.$ Внутренним сопротивлением источника пренебречь, диод считать идеальным.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном – многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного, а к точке $B -$ отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность (тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи) равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность равна 21,6 Вт. Укажите для обоих случаев подключения батареи, протекает ли ток через диод и каждый из резисторов или нет, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
Источник тока, два резистора и ключ включены в цепь, как показано на рисунке. При разомкнутом ключе на резисторе $R_{1}$ выделяется мощность ${P}_{1}=3$ Вт, а на резисторе $R_{2}$ — мощность ${P}_{2}=6$ Вт. Какая мощность будет выделяться на резисторе $R_{1}$ после замыкания ключа К? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
До замыкания ключа К в электрической цепи, изображённой на схеме (см. рисунок) идеальный вольтметр V показывал напряжение 9 В. После замыкания ключа идеальный амперметр А показывает силу тока 0,4 А. Каково внутреннее сопротивление источника тока? Сопротивления резисторов указаны на рисунке.
Источник тока, два резистора и ключ включены в цепь, как показано на рисунке. При разомкнутом ключе на резисторе $R_{1}$ выделяется мощность ${P}_{1}=2$ Вт, а на резисторе $R_{2}$ — мощность ${P}_{2}=1 $ Вт. Какая мощность будет выделяться на резисторе $R_{2}$ после замыкания ключа К? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
Реостат $R$ подключен к источнику тока с ЭДС $E$ 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.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность равна 14,4 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 7,2 Вт. Укажите, как течёт ток через диоды и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
Какая тепловая мощность выделяется на лампе 2 в схеме, изображённой на рисунке? Все лампы, включённые в схему, имеют одинаковое сопротивление $R=20$ Ом. Внутреннее сопротивление источника $r=2$ Ом; его ЭДС $\mathcal E=110$ В.
В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, ${R}_{1}=R,$ ${R}_{2}=2R,$ $r=0,5R$. Когда ключ К разомкнут, на резисторе ${R}_{1}$ выделяется мощность ${P}_{1}=4,9$ Вт. Какая мощность ${P}_{2}$ выделяется на резисторе ${R}_{1}$ при замкнутом ключе К?
Вольт-амперные характеристики газовых ламп $\text{Л1}$, $\text{Л2}$ и $\text{Л3}$ при достаточно больших токах хорошо описываются квадратичными зависимостями ${U_1=\alpha I^2}$, ${U_2=3\alpha I^2}$, ${U_3=6\alpha I^2}$, где $\alpha$ — некоторая известная размерная константа. Лампы $\text{Л2}$ и $\text{Л3}$ соединили параллельно, а лампу $\text{Л1}$ — последовательно с ними (см. рисунок). Определите зависимость напряжения от силы тока, текущего через такой участок цепи, если токи через лампы таковы, что выполняются вышеуказанные квадратичные зависимости.
На рисунке 1 изображена зависимость силы тока через светодиод $D$ от приложенного к нему напряжения, а на рисунке 2 — схема его включения. Напряжение на светодиоде практически не зависит от силы тока через него в интервале значений $0,05$ А $<I<0,2$ А. Этот светодиод соединён последовательно с резистором $R$ и подключён к источнику с ЭДС ${\mathscr{E}_1=6}$ В. При этом сила тока в цепи равна $0,1$ А. Какова сила тока, текущего через светодиод, при замене источника на другой с ЭДС ${\mathscr{E}_2=4,5}$ В? Внутренним сопротивлением источников пренебречь. Ответ дайте в А.
Вольт-амперная характеристика лампы накаливания изображена на рисунке. При напряжении источника $12$ В температура нити лампы равна $3100$ K. Сопротивление нити прямо пропорционально её температуре. Какова температура нити накала при напряжении источника $6$ В? Ответ дайте в К.
На рисунке изображена зависимость силы тока через лампу накаливания от приложенного к ней напряжения. При последовательном соединении двух таких ламп и источника сила тока в цепи оказалась равной $0,35$ А. Каково напряжение на клеммах источника? Внутренним сопротивлением источника пренебречь. Ответ дайте в В.
На рисунке изображена зависимость силы тока в лампе накаливания от приложенного к ней напряжения. Найдите мощность, выделяющуюся на резисторе, включённом последовательно с лампой в сеть с напряжением $220$ В, если сила тока в цепи равна $0,4$ А. Ответ дайте в Вт.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС ${12}$ В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна ${4,8}$ Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность становится равной ${7,2}$ Вт. Укажите, как течёт ток через диоды и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивление резисторов $R_1$ и $R_2$.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ отрицательного полюса батареи с ЭДС $12$ В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность равна $14,4$ Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной $21,6$ Вт. Укажите, как течёт ток через диод и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов равны между собой: ${R_1=R_2=R_3=R}$. При разомкнутом ключе $K$ через резистор $R_3$ течёт ток ${I_0=1,4}$ А. Загорится ли лампа после замыкания ключа, если она загорается при силе тока ${I=0,5}$ А? Сопротивление лампы в этом режиме ${R_{\text{л}}=3R}$. Внутренним сопротивлением источника пренебречь, диод считать идеальным.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного, а к точке $B$ — отрицательного полюса батареи с ЭДС $12$ В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность (тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи) равна $7,2$ Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность равна $21,6$ Вт. Укажите для обоих случаев подключения батареи, протекает ли ток через диод и каждый из резисторов или нет, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке $A$ положительного полюса, а к точке $B$ — отрицательного полюса батареи с ЭДС $12$ В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность равна $14,4$ Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной $7,2$ Вт. Укажите, как течёт ток через диоды и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
В электрической цепи, показанной на рисунке, ${r=1}$ Ом, ${R_{1}=4}$ Ом, ${R_{2}=7}$ Ом, ${C=0,2}$ мкФ, ключ $K$ длительное время находится в положении 1. За длительное время после перевода ключа $K$ в положение 2 изменение заряда на правой обкладке конденсатора ${\Delta q=-0,55}$ мкКл. Найдите ЭДС источника $\mathscr{E}$. Ответ дайте в В.
В схеме, показанной на рисунке, ключ $K$ долгое время находился в положении 1. В момент ${t_{0}=0}$ ключ перевели в положение 2. К моменту ${t>0}$ на резисторе $R$ выделилось количество теплоты ${Q=25}$ мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна ${I=0,1}$ мА. Чему равно сопротивление резистора $R$? ЭДС батареи ${\mathscr{E}=15}$ В, её внутреннее сопротивление ${r=30}$ Ом, ёмкость конденсатора ${C=0,4}$ мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь. Ответ дайте в кОм.
Реостат $R$ подключен к источнику тока с ЭДС $\mathscr{E}$ 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. Ответ дайте в Ом.
Батарея соединена с реостатом так, как показано на рисунке. Какова ЭДС батареи, если при силе тока в цепи ${I_1=1}$ А выделяемая на реостате мощность ${P_1=4}$ Вт, а при силе тока ${I_2=5}$ А выделяемая на реостате мощность ${P_2=10}$ Вт? Ответ дайте в В.
Какая тепловая мощность выделяется на лампе 2 в схеме, изображённой на рисунке? Все лампы, включённые в схему, имеют одинаковое сопротивление ${R=20}$ Ом. Внутреннее сопротивление источника ${r=2}$ Ом; его ЭДС ${\mathscr{E}=110}$ В. Ответ дайте в Вт.
При изучении закона Ома для полной электрической цепи ученик исследовал зависимость напряжения на полюсах источника тока от силы тока во внешней цепи (см. рисунок). Внутреннее сопротивление источника не зависит от силы тока. Сопротивление вольтметра велико, сопротивление амперметра пренебрежимо мало. При силе тока в цепи $1$ А вольтметр показывал напряжение $4,4$ В, а при силе тока $2$ А — напряжение $3,3$ В. Определите, какую силу тока покажет амперметр при показаниях вольтметра, равных $1,0$ В. Ответ дайте в А.
Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ℰ=6 В. Максимальная мощность тока P_max, выделяемая на реостате, достигается при промежуточном значении его сопротивления и равна 4,5 Вт. Чему равно внутреннее сопротивление источника? Ответ дайте в Ом.
Показано 50 из 56 задач