Сборник задач по общему курсу физики - Волькенштейн В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Qx = 18 Дж/с. Я0 = 2,4 кВт; Я = 2,3 кВт; т) = 96 т= 1 Ом; т), = 83,3%; ti2=16,7%.
11*
923
10.48. По точкам на кривой (рис. 34) составляем таблицуТ
1, А 0 1 2 3 4 . 5 6 7 8 9 10
Р, Вт 0 1,8 3,2 4,2 4,8 5 4,8 4,2 3,2 1,8 0 '
Мощность, выделяемая во внешней цепи (полезная мощность), достигает максимума при внешнем сопротивлении R, равном внутреннему сопротивлению г элемента. При этом падение потенциала во внешней цепи (У =<?/2. Тогда к.п.д. элемента т| = 0,5. В нашем случае Ртах = /(/ = 5 Вт. Следовательно, U = Pmax/l= 1 В; отсюда э.д.с. элемента ^ = 2(/ = 2 В. Так как при этом 1 = ^/2г, то внутреннее сопротивление элемента г = (?)/2/ = 6,2 Ом. Падение потенциала во внешней цепи U — Р[1; к. п. д. элемента rj = U — Pi?l.
10.49.. По точкам на кривой (рис. 34) находим (см. решение 10.48) ^ = 2 В и г — 0,2 Ом. Зная ? и г, найдем ц, Р0 и Р.
10.50. <? = 4 В; r= I Ом.
10.51. О зависимости Ц, Р и Р0 от R см. в решениях 10.48 и
10.49.
10.52. (§ = 6 В; f = l Ом. • •
10.53. Я = 60 Вт.
10.54. /=1 А.
10155. Р, = 16 Вт.
10.56. ^ = 100 В.
10.57. Разность потенциалов U на концах лампочки меняется от 30 до 54,5 В. Мощность Р, потребляемая лампочкой, меняется при этом от 30 до 9,9 Вт.
10.58. a) Qxi = 6,37 Дж/с, Qxi — 3,82 Дж/с; б) Q« = 16,2 Дж/с; Qxi = 27,2 Дж/с.
10.59. Большую (в 1,5 раза) мощность потребляет лампочка с меньшим сопротивлением.
10.60. Д/ = 36°С.
10.61. V = 2,9 л.
10.62. Р= 1,2 кВт; /? — 12 Ом.
10.63. Q = 250 кДж. ;
10.64. а) т = 25 мин; б) т = 50 мин; в) тг = 12,5 мин.
10.65. а) т = 45 мин; б) т = ф мин.
10.66. т = 22 мин.
' 10.67. #1=5,4 Ом; с=2,1 кДж/(кг-К); Rt = 49,6 Ом.
10.68. т) = 80%.
10.69. a) R —14,4 Ом; б) 1= 11,3 м; в) Р = 1 кВт.
ГО. 70. А/~=3 °С.
10.71. Стоимость электроэнергии в месяц равна 1 р. 33 к.
324
10.72. -г—49 мин.
10.73. /?=33 Ом.
10.74. Количества .теплоты, выделившиеся в медном проводе и в свинцовом предохранителе:
Qi = wjCj = бх/jSiCj Д/i, Qa = S2l2S2 (c2 Д/24~0» (0
где 6i и б2 — плотности меди и свинца, /j и /2—длины провода и
предохранителя, с± и с2 — удельные теплоемкости меди и свинца, Д/j и Д/2 = /Пл — h — повышения температуры провода и предохранителя, г — удельная теплота плавления свинца. Так как оба провода включены в цепь последовательно, то
/1-/21 Q1/Q2 — RilRz — li'SiPi/hSiPii (2)
где pj и р2—удельные сопротивления меди и свинца. Из (1) и (2)
имеем
fiihSiCj Д/j Pi/i'Sa
62i2S2 (('2 1
откуда разность температур
_ PlfyjSl (c2 At2 + r) p26i5iCi
У нас (см. табл. XI и XV) = 0,017 мкОм-м, р2 = 0,22 мкОм-м, = 8,6* 103 кг/м3 , 62= 11,3-103 кг/м3, Ci =395 Дж/(кг-К), са= = 126,0 Дж/(кг-К), /Пл=327 °С, /-=22,6 кДж/кг, Д/г = /Пл — /о=310°С. Подставляя эти данные, получим A/i=l,8°C.
10.75. Qx = 1,55 кДж/(с-м3).
10.76. /i = /2 = 26,7 мА; /3 = /4 = 4 мА.
10.77. Применим закон Кирхгофа для данной разветвленной цепи; Прежде всего наметим направление токов стрелками на рис. 98. Предположим, что токи будут идти в направлении поставленных нами стрелок. По первому закону Кирхгофа для узла С
h — h + h-
(Для узла А мы получим i уравнение.) По второму зако! для контуров ABC и ACD
hRa-}-hRi = <?>i,
IiRi~ liRi — St-
(Вместо контура ACD или контура ABC можно было бы взять контур ABCD.)
V1/
тождественное ну Кирхгофа
(2)
(3)
325
Имеем три уравнения для нахождения трех неизвестных: 1х, /2
и /3. При решении задач на применение законов Кирхгофа удобнее
уравнения (1) — (3) представить в числовом виде:
/э=/1+Л, 10/3+45/1 = 2,l, 45/j— 10/2 = 1,9.
Решая эти уравнения, получим /i = 0,04 А, /2 =—0,01 А и /Э=0,03А. Отрицательный знак у тока /2 указывает на то, что направление тока нами было взято неверно. Направление тока /2 в действительности будет от D к С, а не наоборот, как это было принято перед составлением уравнений.
10.78. (/= 1,28 В.
10.79. #=0,66 Ом; /2 = 0,5 А; / = 1,5 А.
10.80. R =0,75 Ом; /2 = 2 А; 1 = 4 А,
10.81. / = 0,4 А.
10.82. 1=2 А.
10.83. #х = 20 Ом.
10.84. / = 0,45 мА.
10.85. / = 1 мА.
10.86. /i = 385 мА; /2 = 77 мА; /З = 308 мА.
10.87. /1 = 0,3 А; /2 = 0,5 А; /3 = 0,8 А; #3 = 7,5 Ом,
