desktop/phys.jpg mobile/phys.jpg

Задание 14. Электрические цепи. ЕГЭ 2021 по физике

За это задание ты можешь получить 1 балл. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 49.9%
Ответом к заданию 14 по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь.

Задачи для практики

Задача 1

Определите мощность кипятильника, который за 5 минут нагревает 210 г воды от 14◦C до температуры кипения. Потерю энергии не учитывать. Ответ выразите в (Вт).

Решение

Дано:

$t=5=5·60=300$c

$m=0.21$кг

$t_1=14°C$

$t_2=100°C$

$N-?$

Решение:

Мощность по определению равна: $N={A}/{t}={Q}/{t}={cm(t_-t_1)}/{t}$(1), где $m$ - масса воды, $c$ - удельная теплоемкость воды $c=4200$Дж/кг·°C. Подставим числовые значения в (1), имеем: $N={4200·0.21·(100-14)}/{300}=252.84$Bт.

Ответ: 252.84
Показать решение
Полный курс

Задача 2

Тонкая шёлковая нить выдерживает силу натяжения 9,8 · 10−3 Н. Подвешенный на этой нити шарик массой 0,67 г имеет заряд q1 = 1,1 · 10−9 Кл. Снизу в направлении линии подвеса на расстоянии 1,8 см к нему подносят шарик, имеющий заряд q2 противоположного знака. При каком заряде q2 нить может разорваться? Ответ выразите в (нКл).

Решение

Дано:

$r=1.8·10^{-2}$м

$m=0.67·10^{-3}$кг

$q_1=1.1·10^{-9}$Кл

$k=9·10^{9}{Н·м^}/{Кл^}$

$q_2-?$

Решение:

Из рисунка видно, что сила натяжения нити $F↖{→}$ равна сумме силы тяжести $mg↖{→}$ и силы Кулона ${F_к}↖{→}$: $F=mg+F_к$(1), где $F_к={k·|q_1|·|q_2|}/{r^2}$(2).

Подставим (2) в (3) и выразим $q_2$: $F=mg+{k·|q_1|·|q_2|}/{r^2}⇒q_2={(F-mg)·^2}/{kq_1}$(3).

Подставим числовые значения в (3): $q_2={(9.8·10^{-3}-0.67·10^{-3}·10)·3.24·10{-4}}/{9·10^{9}·1.1·10^{-8}}={3.1·10^{-3}·3.24·10^{-4}}/{9·1.1}=1.01·10^{-7}=101·10^{-9}=101$нКл.

Ответ: 101
Показать решение
Полный курс

Задача 3

Два одинаковых проводящих шарика малых размеров расположены в воздухе так, что расстояние между их центрами равно 60 см, а их заряды равны 4 · 10−7 Кл и 0,8 · 10−7 Кл. Шарики приводят в соприкосновение, а затем удаляют на прежнее расстояние. Определите силу их взаимодействия после соприкосновения. Ответ округлите до десятых. Ответ выразите в (мН).

Решение

Дано:

$r=0.6$м

$q_1=4·10^{-7}$Кл

$q_2=0.8·10^{-7}$Кл

$F_2-?$

Решение:

Сила взаимодействия двух заряженных шариков, согласно закону Кулона равна: $F={k·q_1·q_2}/{r^2}$(1), где $k=9·10^9{Н·м^2}/{Кл^2}$- коэффициент пропорциональности.

Согласно закону сохранения электрического заряда, после соприкосновения, заряды шариков станут одинаковыми, т.к. размеры шариков одинаковы: $q_1+q_2=q'+q'=2q'$, откуда $q'={q_1+q_2}/{2}={4·10^{-7}+0.8·10^{-7}}/{2}=2.4·10^{-7}$Кл(2).

Найдем силу их взаимодействия $F_2$ после соприкосновения: $F_2={k·q'·q'}/{r^2}={kq'_2}/{r^2}={9·10^9·5.76·10^{-14}}/{0.36}=144·10^{-5}=1.4$мН.

Ответ: 1.4
Показать решение
Полный курс

Задача 4

Электрическая лампа мощностью 60 Вт зимой в среднем горит 8 часов в сутки. Сколько электроэнергии в течение одного зимнего месяца потребит эта лампа? Считать, что в одном зимнем месяце в среднем 30 дней. Ответ выразить в (МДж).

Решение

Дано:

$P=60$Вт

$t=8$ч

$T=30υ$

$Q-?$

Решение:

$Q=P·t·T=60·8·3600·60=51.84$мДж.

Ответ: 51.84
Показать решение
Полный курс

Задача 5

Плоский воздушный конденсатор, площадь каждой пластины которого 50 см2, а расстояние между пластинами 5 см, подключён к источнику напряжения с ЭДС E = 2,5 кВ. Чему равна напряжённость электростатического поля в этом конденсаторе? Ответ выразите в (В/см).

Решение

Дано:

$S=50см^2$

$d=5см$

$ε=2.5·10^3B$

$E-?$

Решение:

$E={U}/{d}={2.5·10^3}/{5·10^{-2}}=500В/см$ - из формулы определения напряжения.

Ответ: 500
Показать решение
Полный курс

Задача 6

Какой заряд нужно сообщить двум параллельно соединённым конденсаторам, чтобы зарядить их до разности потенциалов 12 кВ, если известно, что электроёмкости конденсаторов равны 2 нФ и 3 нФ? Ответ выразите в (мкКл).

Решение

Дано:

$U=12·10^3$В

$C_1=2·10^{-9}$ф

$C_2=3·10^{-9}$ф

$q-?$

Решение:

Известно, что при параллельном соединении $C_1+C_2=C=5·10^{-9}$ф.

А заряд $q=C·U=5·10^{-9}·12·10^3=60$мкКл.

Ответ: 60
Показать решение
Полный курс

Задача 7

По проводнику из никелина сечением 4 мм2 протекает ток 10 мА при напряжении на концах проводника 12 мВ. Найдите длину проводника. Удельное электрическое сопротивление никелина 0,4 Ом·мм2 /м. Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$l-?$

$S=4мм^2$

$I=10^{-2}$A

$U=12·10^{-3}B$

$ρ_{уд}=0.4мм^2/м$

Решение:

По закону Ома $R={U}/{I}$ выразим:.

$R=ρ_{уд}·{l}/{S}={I}/{I}⇒l={U·S}/{I·ρ_{уд}}={12·10^{-3}·4}/{10^{-2}·0.4}=250$г.

$l=12$м

Ответ: 12
Показать решение
Полный курс

Задача 8

На рисунке изображён график зависимости силы тока от напряжения на некотором участке цепи. Чему равно сопротивление этого участка? Ответ выразите в (Ом).

Решение

Решение:

Выберем произвольную точку на графике, используем её координаты для закона Ома для участка цепи: $R={U}/{I}={3}/{40·10^{-3}}=75$Ом.

Ответ: 75
Показать решение
Полный курс

Задача 9

Как нужно уменьшить расстояние между двумя точечными зарядами, чтобы сила их взаимодействия увеличилась в 16 раз? В ответе запишите во(в) сколько раз(-а).

Решение

По закону Кулона $F=K{|q_1|·|q_2|}/{εr^2}$ очевидно, что если сила уменьшится в 16 раз, расстояние увеличить в 4 раза.

Ответ: 4
Показать решение
Полный курс

Задача 10

Лампочка Л1 имеет сопротивление R, а лампочка Л2 имеет сопротивление 2R. Эти лампочки подключают двумя разными способами, изображёнными на рисунках 1 и 2. Во сколько раз отличаются мощности, выделяющиеся в лампочке Л1, в первом и во втором случае?

Решение

Дано:

$λ_1∼R_1=R$

$λ_2∼R_2=2R$

$R$ - сопротивление

$U=10B$

${P_1}/{P_2}-?$

Решение:

1) Формула для нахождения мощности $P=I·U={U^2}/{R}=I^2·R$.

2) В случае параллельного соединения на каждом участке цепи одинаковые напряжения: $U_1=U_2=U$. При последовательном токе $I_1=I_2=I; I={U}/{R_1+R_2}$

Тогда ${P_1}/{P_2}={{U^2}/{R_1}}/{{I^2}/{2}·R_1}={{U^2}/{R_1}}/{({U}/{R_1+R_2})^2·R_1}={(R_1+R_2)^2}/{R_1^2}={(R_1+R_2)^2}/{R^2}=9$

Ответ: 9
Показать решение
Полный курс

Задача 11

Через участок цепи течёт постоянный ток I = 10 А. Чему равна сила тока, которую показывает амперметр? Сопротивлением амперметра пренебречь. Ответ выразите в (А).

Решение

Дано:

$J=10A$

$r$

$J_A-?$

Решение:

Согласно первого правила Кирхюфа сумма токов в узле равна нулю: $J=J_1+J_2$(1). Учитывая, то обстоятельство, что сопротивление ветвей одинаковое и равно $2r$, а так же, что падение напряжения в них одинакова, так как они соединены парллельно друг другу, то по закону Ома имеем: $J_1=J_2={U_1}/{2r}={U_2}/{2r}={J}/{2}={10}/{2}=5A; J_A=J_1=5A$

Ответ: 5
Показать решение
Полный курс

Задача 12

Чему равно сопротивление участка цепи AB, изображённого на рисунке при замкнутом ключе? Сопротивление каждого резистора 3 Ом. Ответ выразите в (Ом).

Решение

Дано:

$R=3$Ом

$R_{AB}-?$

Решение:

Перечертим рисунок в виде и обозначим резисторы $R_1, R_2,R_3$ для удобства пояснение:

Из рисунка видно, что резистор $R_1$ закорочен, ток по нему не потечет (т.к. ток всегда течет по пути наименьшего сопротивления), поэтому $R_1$ можно исключить из схемы: . Сопротивления $R_2$ и $R_3$ соединены параллельно, поэтому: ${1}/{R_{AB}}={1}/{R_1}+{1}/{R_2}={1}/{3}+{1}/{3}={2}/{3}$ или $R_{AB}={3Ом}/{2}=1.5Ом$

Ответ: 1.5
Показать решение
Полный курс

Задача 13

Три точечных заряда q1, q2 и q3 расположены, как показано на рисунке, при этом q1 = q0, q2 = 3q0, q3 = 2q0. Сила взаимодействия между зарядами q1 и q3 равна F13 = 4 Н. Определите равнодействующую сил, действующих на заряд q3. Ответ округлите до десятых.

Решение

Дано:

$q_1=q_0$

$q_2=3q_0$

$q_3=2q_0$

$F_{13}=4H$

$R-?$

Решение:

Заряды $q_1$ и $q_3$, $q_2$ и $q_3$ находятся на одинаковом расстоянии друг от друга. По закону Кулона имеем: $F_{13}=k{q_1q_3}/{r^2}={kq_0·2q_0}/{r^2}={2kq_0^2}/{r^2}$(1), тогда $F_{23}={kq_2q_3}/{r^2}={k3q_0·2q_0}/{r^2}={6kq_0^2}/{r^2}$(2).

Найдем силу $F_{23}$ для этого разделим (2) на (1): ${F_{23}}/{F_{13}}={6kq_0^2}/{r^2}:{2kq_0^2}/{r^2}={6kq_0^2}/{r^2}·{r^2}/{2kq_0^2}=3$ или $F_{23}=3F_{13}=3·4=12H$

Из рисунка видно, что равнодействующая $R↖{→}$ двух сил ${F_{13}}↖{→}$ и ${F_{23}}↖{→}$ по теореме Пифагора равна: $R=√{F_{13}^2+F_{23}^2}=√{(4)^2+(12)^2}=√{16+144}=√{160}H=12.649H≈12.6H$

Ответ: 12.6
Показать решение
Полный курс

Задача 14

Какова мощность, выделяющаяся в проводнике, вольт-амперная характеристика которого изображена на рисунке, при напряжении 1,5 В? Ответ выразите в (Вт).

Решение

Дано:

$U=1.5B$

$J=0.6A$

$p-?$

Решение:

Напряжению $U=1.5B$ на вольт-амперной характеристике соответствует сила тока $J=0.6A$. Мощность тока равна: $p=J·U=0.6·1.5=0.9$Вт.

Ответ: 0.9
Показать решение
Полный курс

Задача 15

Каково сопротивление проводника, вольт-амперная характеристика которого изображена на рисунке? Ответ выразите в (Ом).

Решение

Дано:

$U=1B$

$J=0.4A$

$R-?$

Решение:

Запишем закон Ома: $J={U}/{R}$(1), откуда $R={U}/{J}$(2). На вольт-алтерной характеристике возьмем любую точку, например, точку с координатами $U=1B, J=0.4A$. Подставим числа в (2): $R={1}/{0.4}=2.5$Ом.

Ответ: 2.5
Показать решение
Полный курс

Задача 16

Каково сопротивление одного из трёх одинаковых резисторов, если при силе тока 0,5 А напряжение на концах участка, содержащего их последовательное соединение, равно 15 В? Ответ выразите в (Ом).

Решение

Дано:

$J=0.5A$

$U_{AB}=15B$

$R-?$

Решение:

Найдем общее сопротивление трех последовательно соединенных одинаковых резисторов равно: $R_{общ.}=R+R+R=3R$(1).

По закону Ома имеем: $J={U}/{R_{общ.}}⇒R_{общ.}={U}/{J}⇒3R={U}/{J}⇒R={U}/{3J}$(2)

Подставим числа в (2) и найдем $R$: $R={15B}/{3·0.5A}=10$Ом.

Ответ: 10
Показать решение
Полный курс

Задача 17

Во сколько раз сопротивление двух одинаковых последовательно соединённых резисторов больше сопротивления при их параллельном соединении? Ответ: в раз(-а).

Решение

Дано:

$R_1=R_2=R$

${R_{общ.посл.}}/{R_{общ.пар.}}-?$

Решение:

Найдем общее сопротивление двух последовательно соединенных резистора: $R_{общ.посл.}=R+R=2R$.

Найдем общее сопротивление двух параллельно соединенных резистора: ${1}/{R_{общ.пар.}}={1}/{R}+{1}/{R}={2}/{R}⇒R_{общ.пар.}={R}/{2}$

Тогда ${R_{общ.посл.}}/{R_{общ.пар.}}={2R}/{{R}/{2}}={2R}/{0.5R}=4$

Ответ: 4
Показать решение
Полный курс

Задача 18

Какова величина электрического заряда, создающего поле с напряжённостью 70 кВ/м в точке, удалённой на расстояние 1,5 см от него? Ответ выразите в (нКл).

Решение

Дано:

$E=70000{В}/{м}$

$r=0.015м=15·10^{-3}м$

$k=9·10^{9}{м}/{ф}$

$E-?$

Решение:

Напряженность поля точечного заряда определяется выражением: $E={kq}/{r^2}$(1), откуда $q={E·r^2}/{k}$(2).

Подставим числовые значения: $q={7·10^{4}·225·10^{-6}}/{9·10^{9}}=1.75·10^{9}Кл$

Ответ: 1.75
Показать решение
Полный курс

Задача 19

Какова напряжённость поля, создаваемого электрическим зарядом 3 нКл, в точке, удалённой на расстояние 2 см от него? Ответ выразите в (кВ/м).

Решение

Дано:

$q=3·10^{-9}Кл$

$r=2·10^{-2}м$

$ε_0=8.85·10^{-12}{ф}/{м}$

$π=3.14$

$E-?$

Решение:

Напряженность поля точечного заряда определяется формулой: $E={q}/{4πε_0·r^2}$(1), где $k={1}/{4πε_0}=9·10^{9}$, тогда $E={k·q}/{r^2}$(2).

Подставим числовые значения: $E={9·10^{9}·3·10^{-9}}/{4·10^{-4}}=6.75·10^{4}=67.5{кв}/{м}$

Ответ: 67.5
Показать решение
Полный курс
Показать еще

Готовим к ЕГЭ на 85+ баллов и побеждаем лень

Каждый месяц 12 онлайн-занятий в дружелюбной атмосфере + 16 домашних работ с жесткими сроками.
Не готовишься — вылетаешь.

Подробнее о курсе