Задачи по физике и методы их решения - Балаш В.А.
Скачать (прямая ссылка):
аккумулятора и его КПД. Внутренним сопротивлением аккумулятора
пренебречь.
12.90. При замыкании на проводник сопротивлением 5 Ом сила тока,
создаваемого батареей элементов, равна 1 А. Сила тока короткого замыкания
батареи равна 6 А. Какую наибольшую полезную мощность может дать батарея?
12.91. Нагреватель кипятильника состоит из четырех секций, каждая из
которых имеет сопротивление 1 Ом. Нагреватель питается от батареи с ЭДС 8
В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Как нужно соединить секции
нагревателя, чтобы вода в кипятильнике нагрелась как можно скорее? Каковы
при этом полная мощность, расходуемая аккумулятором, и его КПД?
12.92. Сколько витков никелиновой проволоки надо намотать на фарфоровый
цилиндр диаметром 1,5 см, чтобы сделать кипятильник, в котором за 10 мин
закипает 1,2 л воды, взятой при начальной температуре 10°С? КПД установки
60%, диаметр проволоки 0,2 мм, напряжение на ней 100 В. Удельное
сопротивление никелина 4,2 • 10-7 Ом>м.
12.93. На' изготовление кипятильника израсходована нихро-мовая проволока
объемом V = 10 см3. Сколько воды можно нагревать ежеминутно этим
кипятильником от 10 до 100°С при плотности тока в кипятильнике / = 3
А/мм2? КПД кипятильника г] = 70%. Удельное сопротивление нихрома д = =
1,1 • Ю~6Ом • м.
12.94. Электрический чайник с 0,6 л воды при 10 °С включили и забыли
выключить. Через сколько времени после включения вся вода в чайнике
выкипит? Сопротивление обмотки чайника 14,4 Ом, напряжение в сети 120 В,
КПД чайника 60%.
12.95. Электрическая плитка включена в цепь генератора с ЭДС 110 В и
внутренним сопротивлением 4 Ом. Амперметр, включенный последовательно с
плиткой, показывает силу тока
2,5 А. Чему равен КПД плитки, если 1 л воды можно вскипятить за 0,5 ч?
Начальная температура воды 4 °С.
12.96. Аккумулятор с ЭДС ?=2,2 В и внутренним сопротивлением г = 0,1 Ом
замкнут медной проволокой, масса которой равна т = 30,3 г. Сопротивление
проволоки подобрано так, что во внешней цепи выделяется наибольшая
мощность. На сколько нагревается проволока в течение времени t - 5 мин?
Удельная теплоемкость меди равна с = 378 Дж/(кг-К).
333
о-
г,г
9>2<91
R
Рис. 12.36
12.97. Батарея с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом входит в состав
неизвестной цепи. К полюсам батареи присоединен вольтметр так, что его
положительная клемма подключена к отрицательному полюсу батареи.
Вольтметр при этом показывает напряжение 2 В. Какое количество теплоты
выделяется во внутреннем сопротивлении батареи за I/с? Решите задачу при
условии, что положительная клемма вольтметра подключена к положительному
полюсу батареи.
12.98. Какая мощность выделяется на участке цепи, показанном на рисунке
12.36?
12.99. При каком значении сопротивления R (рис. 12.37) выделяемая на
резисторе мощность будет максимальной? Чему она равна?
12.100. Нагреватель в электрическом чайнике состоит из двух одинаковых
секций. При включении одной секции вода закипает через 25 мин. Через
сколько времени закипит вода, если обе секции включить последовательно?
параллельно?
12.101. Электрическая кастрюля и чайник, потребляющие мощность Р\ = 600
Вт и Рг - 300 Вт, включены в сеть параллельно, и вода в них закипает
одновременно через t - 20 мин. Через сколько времени закипит вода в
кастрюле и чайнике, если их включить в цепь последовательно?
12.102. Чему равно сопротивление подводящих проводов от генератора с
напряжением 120 В, если при коротком замыкании предохранитель из
свинцовой проволоки сечением 1 мм2 и длиной 2 см плавится за 0,03 с?
Удельная теплота плавления и удельное сопротивление свинца равны
соответственно 2,52- 104Дж/кг и 2,1-10 Ом* м.
12.103. При напряжении в сети U\ - 120 В вода в электрическом чайнике
закипает через t\ = 20 мин, при напряжении U2 = 110 В - через t2 = 28
мин. Через сколько времени закипит вода, если напряжение в^сети упадет до
Уз =100 В? Потери энергии от чайника в окружающее пространство
пропорциональны времени нагревания, начальная температура и масса воды во
всех случаях одинаковы.
12.104. Электрическая печь имеет две обмотки, сопротивления которых
отличаются друг от друга в п раз. При параллельном включении обмоток печь
нагревается на Д Т выше комнатной температуры. Полагая, что теплоотдача
прямо пропорциональна разности температур печи и окружающей среды,
определите, на сколько нагревается печь при последовательном соединении
секций и неизменном напряжении.
334
12.105. Для нормального накала нити электрической лампы необходимо
напряжение U. На сколько нужно изменить напряжение, чтобы при уменьшении
диаметра нити на z% 110% температура нити осталась прежней?
12.106. При силе тока 1,4 А проволока нагрелась на 55 °С, при силе тока
2,8 А - до 160 °С. До какой температуры нагреется проволока, если силу
тока увеличить еще в два раза? Теплоотдача пропорциональна разности
температур проволоки и окружающего воздуха, температура воздуха не
меняется, изменением сопротивления проволоки вследствие нагревания
