- •Контрольное тестирование по физике
- •Де n1. Механика.
- •1. Кинематика поступательного и вращательного движения
- •2. Динамика поступательного движения
- •3. Динамика вращательного движения
- •4. Работа. Энергия
- •5. Законы сохранения в механике
- •6. Элементы специальной теории относительности
- •Де n2. Молекулярная (статистическая) физика и термодинамика.
- •7. Средняя энергия молекул
- •8. Распределения Максвелла и Больцмана
- •9. Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах
- •10. Второе начало термодинамики. Энтропия
- •Де n3. Электричество и магнетизм.
- •11. Электростатическое поле в вакууме
- •12. Законы постоянного тока
- •13. Магнитостатика
- •14. Электрические и магнитные свойства вещества
- •15. Явление электромагнитной индукции
- •16. Уравнения Максвелла
- •Де n4. Механические и электромагнитные колебания и волны.
- •17. Свободные и вынужденные колебания
- •18. Сложение гармонических колебаний
- •19. Волны. Уравнение волны
- •20. Энергия волны. Перенос энергии волной
- •Де n5. Волновая и квантовая оптика.
- •21. Интерференция и дифракция света
- •22. Поляризация и дисперсия света
- •23. Эффект Комптона. Световое давление
- •24. Тепловое излучение. Фотоэффект
- •Де n6. Квантовая физика и физика атома.
- •25. Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга
- •26. Спектр атома водорода. Правило отбора
- •27. Уравнение Шредингера (общие свойства)
- •28. Уравнение Шредингера (конкретные ситуации)
- •Де n7. Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц.
- •29. Фундаментальные взаимодействия
- •30. Ядро. Элементарные частицы
- •31. Ядерные реакции.
- •32.Законы сохранения в ядерных реакциях
12. Законы постоянного тока
Электропроводка должна выполняться из достаточно толстого провода, чтобы он сильно не нагревался и не создавал угрозы пожара. Если проводка рассчитана на максимальную силу тока 16 А и на погонном метре провода должно выделяться не более 2 Вт тепла, то диаметр медного провода (с учетом того, что удельное сопротивление меди равно 17 нОм·м) равен ______ мм.
|
1,7 |
||
|
|
0,83 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
0,97 |
Решение: Мощность тока . Тогда мощность, выделяющаяся на погонном метре провода, . Отсюда диаметр провода
На рисунке представлены результаты экспериментального исследования зависимости силы тока в цепи от значения сопротивления R, подключенного к источнику постоянного тока. КПД источника (в процентах) при сопротивлении Ом составляет …
|
80 |
||
|
|
83 |
|
|
|
75 |
|
|
|
67 |
Решение: Коэффициент полезного действия источника тока определяется по формуле: . Здесь r – внутреннее сопротивление источника. Для его определения воспользуемся законом Ома для замкнутой цепи: . Если из приведенного графика взять два значения сопротивления R и соответствующие им значения силы тока J и подставить их в это уравнение, то получим систему двух уравнений с двумя неизвестными. Например: Ом, А; Ом, А. Тогда , . Решая эту систему, получим: В, Ом. Искомое значение КПД источника
Два одинаковых источника тока соединены последовательно. Если источники соединить параллельно, то сила тока короткого замыкания …
|
увеличится в 2 раза |
||
|
|
увеличится в 4 раза |
|
|
|
не изменится |
|
|
|
уменьшится в 2 раза |
Решение: Сила тока короткого замыкания , где и – ЭДС и внутреннее сопротивление батареи, состоящей из двух источников. При последовательном соединении источников , ; здесь и – ЭДС и внутреннее сопротивление одного источника. При параллельном соединении , а . Тогда ,
5. Птица сидит на проводе линии электропередачи, сопротивление которого 2,5·10-5 Ом на каждый метр длины. Если по проводу течет ток силой 2 кА, а расстояние между лапами птицы составляет 5 см, то птица находится под напряжением …
|
2,5мВ |
|
2 мкВ |
|
0,2 В |
|
40 мВ |
Решение: Из закона Ома для участка цепи . По условию для провода Ом/м. Тогда птица находится под напряжением В = 2,5 мВ.
6. На рисунке показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени. Наибольший заряд протечет через поперечное сечение проводника за промежуток времени _____ с.
|
5–10 |
|
0–5 |
|
10–15 |
|
15–20 |
Решение: По определению сила тока в цепи . Отсюда , где – заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за бесконечно малый промежуток времени . Заряд, прошедший за определенный промежуток времени, можно определить по формуле . Используя геометрический смысл определенного интеграла, приходим к выводу, что наибольший заряд протечет через поперечное сечение проводника за промежуток времени 5–10 с.
Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно . Если взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4 раза, то среднее время дрейфа электронов от одного конца проводника до другого …
|
не изменится |
||
|
|
увеличится в 4 раза |
|
|
|
увеличится в 2 раза |
|
|
|
уменьшится в 4 раза |
Решение: Время, которое требуется в среднем для того, чтобы электроны продрейфовали на расстояние l, определяется соотношением , где – средняя скорость упорядоченного движения (дрейфа) электронов. Формула, связывающая силу тока со средней скоростью упорядоченного движения носителей тока, имеет вид , где q0 – заряд носителей, в данном случае – электронов, n – их концентрация, S – площадь поперечного сечения проводника. С учетом закона Ома для участка цепи и формулы для сопротивления проводника получаем выражение для средней скорости направленного движения электронов , из которого следует, что не зависит от диаметра провода. Тогда время дрейфа . Таким образом, если взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4 раза, то среднее время дрейфа электронов от одного конца проводника до другого не изменится.
7. Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно . Если взять медный провод диаметром 2d той же длины l и увеличить напряжение в 4 раза, то средняя скорость направленного движения электронов вдоль проводника
увеличится в 4 раза |
|
увеличится в 2 раза |
|
не изменится |
Решение: Формула, связывающая силу тока со средней скоростью упорядоченного движения носителей тока, имеет вид , где q0 – заряд носителей, в данном случае – электронов, n – их концентрация, – средняя скорость упорядоченного движения носителей, S – площадь поперечного сечения проводника. С учетом закона Ома для участка цепи и формулы для сопротивления проводника получаем выражение для средней скорости направленного движения электронов , из которого следует, что не зависит от диаметра провода. Таким образом, если взять медный провод диаметром 2d той же длины l и увеличить напряжение в 4 раза, то средняя скорость направленного движения электронов вдоль проводника увеличится в 4 раза.
8. На рисунке представлены результаты экспериментального исследования зависимости силы тока в цепи от значения сопротивления, подключенного к источнику постоянного тока. ЭДС источника и его внутреннее сопротивление соответственно равны … |
12 В, 1 Ом |
|
9 В, 0,5 Ом |
|
24 В, 3 Ом |
|
18 В, 2 Ом |
Решение: Из закона Ома для замкнутой цепи . Если из приведенного графика взять два значения сопротивления R и соответствующие им значения силы тока J и подставить их в это уравнение, то получим систему двух уравнений с двумя неизвестными. Например: Ом, А; Ом, А. Тогда , . Решая эту систему, получим: В, Ом.
9. Маленьким электрокипятильником можно вскипятить в автомобиле стакан воды для чая или кофе. Напряжение аккумулятора 12 В. Если он за 5 мин нагревает 200 мл воды от 10 до 100°С, то сила тока в А, потребляемого от аккумулятора, равна
21 |
|
12,6 |
|
0,079 |
|
0,048 |
Решение: Согласно закону Джоуля – Ленца, . Приравнивая это количество теплоты к количеству теплоты, необходимому для нагревания воды до температуры кипения, получим: . Отсюда А.