Физка. Задачи и упражнения / Збірники завдань / Северинова Збiрник компетентнісних завдань з фізики 7- 9 клас

Дано:

N=51023

I=800кА=8105 А

е=1,610-19 Кл

t-?

Відповідь: t=0,1с

Розв’язання

Сила струму в каналі блискавки :

Заряд, що пройде через поперечний переріз каналу: q=Ne.

t=0,1с

23.3(В) Під час руху зі стану спокою в електричному полі електрон набуває швидкості 106 м/с. Визначити напругу між двома точками поля. Маса електрона 9,110-31Кг.

	Дано:	Розв’язання
	m=9,1 10-31	Значення напруги визначаємо за формулою:
	=106 м/с
	q=е=1,6 10-19 Кл
		За рахунок роботи електричного поля електрон набуває
	U-?
		кінетичної енергії:

91

Відповідь:

24. Для використання електричної енергії часто необхідно змінювати силу струму в колі. Наприклад, для збільшення швидкості руху електропоїзда, тролейбуса, трамвая потрібно збільшити силу струму в електродвигунах; для зміни гучності в радіоприймачах; для регулювання швидкості обертання електродвигуна у швейних машинах, пральних машинах тощо.

Зміна електричного опору провідника веде до зміни сили струму. Для регулювання електричного опору, тобто для його збільшення або зменшення, використовують прилади, які називають реостатами.

24.1(С) На реостаті написано «8 Ом. 2А». Чи можна на затискачі реостата подати напругу 20 В?

Відповідь: ні, реостат розрахований на напругу 16 В.

24.2(Д) Напругу на затискачах реостата збільшили в 1,5 рази, а опір реостата зменшили в 5 разів. У скільки разів збільшилася сила струму через реостат?

Дано:	Розв’язання
U2=1,5 U1	Запишемо закон Ома для обох випадків:
R1=5R2
-?

92

Відповідь: збільшиться в 7,5 разів

24.3(В) Дефібрилятор – медичний прилад, який застосовують у разі зупинки серця. Під час розряду, що триває 0,01 с, по тілу людини проходить заряд 0,1мКл. Опір сухої шкіри людини становить 400 кОм. Визначити напругу між електродами приладу.

Дано:	Розв’язання
t=0,01 с	Сила струму
q=0,1 мКл=0,1 10-3 Кл
R=400кОм=400 103 Кл	Закон Ома:
U-?

Відповідь: U=4кВ

25. Максим з татком, який працює електриком, на вихідних вирішити поїхати на дачу. Але вони так поспішали, що взявши із собою достатню кількість продуктів, зовсім забули по електроплитку.

Коли вони приїхали, то згадали про це.

-Що будемо робити? – запитав Максим.

-Не переживай, голодні не будемо. – казав татко. - Десь на горищі є стара електроплитка, але в ній потрібно замінити спіраль нагрівання.

93

Для того, щоб запрацювала електроплитка татко взяв ніхромовий провід, виміряв його довжину, потім за зразком старої спіралі, виготовив нову. Потім все поз’єднував і вони з Максимом приготували смачний плов.

-Тату, а я знаю, як ти впорався з нашою проблемою.

-Ось як. Як?

-Просто ти знав, який провід треба брати, якої довжини та якого діаметра. Адже від цих даних буде залежати, наскільки якісно працюватиме плитка.

25.1(С) Чому для виготовлення спіралі електричної плитки тато взяв ніхромовий дріт?

Відповідь: ніхром має великий питомий опір, а це значить, що він має великий опір.

25.2(Д) Електропроводка виготовлена з мідного проводу довжиною 200 м,

що має переріз 0,5 мм2. Який струм протікає по колу, якщо прикласти напругу

6,8 В?

Дано:	Розв’язання
l=200 м	За законом Ома сила струму дорівнює:
S=0,5 мм2
	Опір провідника визначаємо за формулою:
U=6,8 В
I-?

94

Відповідь: І=1 А

25.3 (В) Напруга на кінцях ніхромового провідника масою 85 г і довжиною

20 м становить 3,5 В. Струм якої сили протікає через провідник?

Дано:

m=85 г=8510-3 кг l=5 м

U=35 В

=8500 кг/м3

=11010-8 Омм

І-?

Розв’язання

За законом Ома сила струму дорівнює:

Опір провідника визначаємо за формулою:

Масу провідника знаходимо з формули:

Відповідь: І=12 А

Завдання для самостійного розв’язання

26. Біля будинку, де живе восьмикласниця Марічка, є дитячий майданчик, на якому вона часто гуляє з молодшим братиком Мишком.

95

Хлопчик дуже полюбляє з’їжджати з пластикової гірки. Кожного разу,

коли він це робить його волосся на голові стає дибки. «Мишко, ти схожий на кульбабку», - посміхаючись говорила Марічка.

Одного разу бабуся, що сиділа неподалік на лавочці побачила Мишка-

кульбабку і стурбовано промовила: «Злякалося дитятко!»

26.1(С) Як пояснила Марічка це явище бабусі?

26.2(Д) Кулька, що мала заряд -6,4 нКл, втратила 1010 електронів.

Визначити кінцевий заряд кульки.

26.3(Д) Маленька кулька, що висить на шовковій нитці має заряд -300 нКл.

Після того як до кульки знизу піднесли на відстані 0,3 м точковий заряд

+400 нКл, сила натягу нитки збільшилася втричі. Визначити масу кульки.

27.

Електрика набула масового поширення близько сотні років тому. І це стало справжнім проривом для всього людства. Завдяки електриці механізовано і автоматизовано технологічні процеси в промисловості, на

транспорті, в сільському господарстві і побуті. У кожній квартирі або житловому будинку функціонує величезна кількість освітлювальних приладів, побутової техніки. Щоб електричний струм потрапив до споживачів використовують різного типу дроти і кабелі. Система проводів,

електричних з’єднань буквально пронизує все на поверхні землі і в наших будинках. Якщо уявити всю цю мережу нескінченних проводів, то вона буде подібна до нервової або кровоносної системи в нашому організмі.

Основна частина будь-якого кабельного виробу – металевий провід, а для захисту провідника використовують різноманітні діелектричні матеріали.

27.1 (С) Чому метали є добрими провідниками електричного струму?

27.2 (Д) Чому нижній кінець блискавковідводу закопують глибоко в

землю, де ґрунт вологий?

96

27.3(Д) Чому дроти електричної мережі прикріплюють до стовпів за допомогою фарфорових або скляних тарілок-ізоляторів, а не прямо до металевих гаків?

27.4 (В) Що спільного мають і чим відрізняються гальванічний елемент і

акумулятор?

28. Блискавки – не тільки чудові і захоплюючі явища природи, а й один з найбільш небезпечних і непередбачуваних природних феноменів. По всьому світу вчені збирають факти про блискавки, намагаються відтворити їх у своїх лабораторіях, вимірюють їх потужність і температуру,

але все ж не здатні визначити природу блискавки і передбачити її поведінку. Кожен рік, Земля відчуває в середньому 25 мільйонів ударів блискавок або більше сотні тисяч гроз. Це більше, ніж 100 ударів блискавок в секунду. Напруга блискавки може сягати від 100 млн. до мільярда вольт, тоді як сила струму в розряді блискавки досягає 10-300

тис. Ампер.

28.1(С) Чому блискавка є небезпечною для людини?

28.2(Д) Під час блискавки напруга між хмарою і поверхнею Землі дорівнює 109 В, сила струму в каналі блискавки дорівнює 100кА. Яку роботу виконує електричне поле під час переміщення заряду з хмари на Землю, якщо розряд триває 0,4 с ?

28.3(В) Визначити силу струму в металевому провіднику, площа поперечного перерізу якого 1 мм2, якщо середня швидкість упорядкованого руху електронів у ньому становить 0,1 мм/с. В 1 см3 провідника міститься 21022

вільних електронів.

29. Творець найпопулярнішого у світі освітлювального пристрою,

лампи, російський інженер, винахідник Олександр Лодигін. Свій винахід він запатентував рівно 143 роки тому. День народження лампи накалювання доводиться на 24 липня 1874 року. Прилад швидко скорив

97

увесь світ, і сьогоднішнє життя неможливо уявити без звичайної лампочки.

Лодигін в якості волосків розжарення використовував вольфрамові нитки, хоча починав з дослідів з вугільним стрижнем. Вольфрамова нитка за відсутності повітря різко збільшила термін служби лампочок. А

незабаром винахідник запропонував заповнювати балон інертним газом -

це ще більше продовжило лампам життя.

29.1(С) Чому електричну лампочку, розраховану на напругу 127 В не можна вмикати в коло з напругою 220 В ?

29.2(Д) За напруги на кінцях провідника 3,6 В сила струму в ньому дорівнює 0,9А. Якою стане сила струму, якщо напругу зменшити до 2 В?

29.3(В) Під час проходження через поперечний переріз провідника заряду

30 Кл за 1 хв електричне поле виконало роботу 120 Дж. Визначити опір провідника.

30. Олег та Євген відвідують фізичний гурток у школі. Часто на заняттях вони виготовляють різні фізичні прилади своїми руками. Так,

прийшовши, на чергове заняття вони отримали завдання: виготовити реостат з великим опором. Олег для виготовлення реостату обрав мідний дріт, а Євген – ніхромовий.

30.1(С) Хто з хлопців зробив правильний вибір? Чому?

30.2(Д) Реостат, виготовлений з нікелінового дроту довжиною 5 м, що має площу поперечного перерізу 1 мм2. Визначити напругу на реостаті за сили струму в 1,2 А?

30.3(В) Під час лабораторної роботи учні намагалися визначити опір алюмінієвого дроту, знаючи лише його масу, яка становила 0,5 кг та площу поперечного перерізу – 0,1 мм2. Яке значення опору вони отримали?

98

Розділ ІІ. Електричні явища. Електричний струм

Частина ІІ

Приклади розв’язування задач

31. В технічному паспорті електрочайника вказано максимальний об’єм води, який можна нагріти – 1,8 л. Сила струму, яка споживається чайником – 7,5 А, а напруга в мережі – 220 В.

31.1 (П) Яка дія електричного струму використовується в чайнику?

Відповідь: теплова.

31.2 (С) Яка кількість теплоти потрібна для нагрівання максимального об’єму води від 15ᵒС до кипіння?

Дано:						Розв’язання
V=1,8 л =1,8·10 -3м3	Скористаємось					формулою для розрахунку
t1=15ᵒС	кількості теплоти, необхідної для нагрівання
t2=100ᵒС	води:
ρ=100кг/м3	Q=cmΔt. Масу знайдемо за формулою:
с=4200 Дж/кгᵒС	m=ρV, а Δt=t2-t1
	Запишемо вираз для розрахунку кількості
Q-?
	теплоти: Q=cmΔt=сρV(t2-t1)
	Зробимо розрахунок найменувань:
	Q	Дж		кг	м3	( С С)	Дж кг м3 С	Дж
		кг С
				м3			кг м3 С
	Виконаємо числові обрахунки:
	Q=4200·1000·1,8·10-3·(100-15)=642600 (Дж)
						99

Аналіз результатів. Одержане значення шуканої величини є правдоподібним.

Відповідь: Q=642600 Дж.

31.3(C) Чому кількість теплоти, витрачена на нагрівання води, менша за роботу електричного струму?

Відповідь: спостерігаються теплові втрати, такі як нагрівання самого чайника та ін.

31.4(Д) Яку роботу виконає електричний струм для нагрівання води, якщо електрочайник автоматично відключається через 8 хвилин роботи?

Дано:	Розв’язання:
I=7,5 A	Скористуємось формулою для розрахунку роботи
U=220 B	електричного струму.
t=8хв = 480 с	А=I· U·t.
	Зробимо розрахунок найменувань:
А-?
	[A]=A·B·c=Дж
	Виконаємо числові обрахунки:
	А=7,5·220·480=792000 (Дж)

Відповідь: A=792000 Дж

31.5 (В) Знайти ККД електрочайника.

Розв’язання:

Щоб знайти ККД електрочайника потрібно корисну енергію, що витрачена на нагрівання води, поділити на роботу, виконану електричним

струмом. Скористаємось даними попередніх пунктів.

QA 100%

100