ЕГЭ - 2014 ФИЗИКА. Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки, реостата, ключа, амперметра и вольтметра. После этого он измерил напряжение. - презентация

1 ЕГЭ ФИЗИКА

2 Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки, реостата, ключа, амперметра и вольтметра. После этого он измерил напряжение на полюсах источника тока и силу тока в цепи при различных положениях ползунка реостата (см. фотографии). Определите сопротивление реостата, при котором выделяемая на нём мощность электрического тока максимальна.

3 Выделяемая на реостате мощность равна: По закону Ома для полной цепи: Для мощности можно записать:

4 Найдем производную и приравняем её нулю.

5 Мощность электрического тока Р, выделяемая на реостате, максимальна в том случае, если сопротивление реостата R равно внутреннему сопротивлению батарейки r:

6 Закон Ома для полной цепи: Закон Ома для участка цепи с реостатом:

7 Следовательно:

8 По фотографиям определяем: U 1 = 3,2 В I 1 = 0,5 А U 2 = 2,6 В I 2 = 1 А

9

10 Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока Р max, выделяющаяся на реостате, равна 4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника?

11 Выделяемая на реостате мощность равна : (1) С учетом закона Ома для полной цепи: По аналогии с предыдущей задачей доказываем, что P max достигается при R = r.

12

13 При Р = 0 корни уравнения I( – Ir) = 0 соответственно равны: I 1 = 0, I 2 = /r.. Максимум функции P(I) достигается при I = /(2r). С учетом формулы (1) P max = 2 /(4r).

14 . Т.к. R = r, то P max = 2 /(4R), отсюда ЭДС источника = = 6 В.

15 В дно водоема глубиной 3 м вертикально вбита свая, скрытая под водой. Высота сваи 2 м. Угол падения солнечных лучей на поверхность воды равен 30. Определите длину тени сваи на дне водоема. Коэффициент преломления воды n =.

16 . Длина тени L: L = h tg По закону преломления: tg =. sin =

17 . L = h.

18 Предположим, что схема энергетических уровней атомов некоего вещества имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Е (1). Электрон, столкнувшись с одним из таких атомов, отскочил, приобретя некоторую дополнительную энергию. Кинетическая энергия электрона до столкновения равнялась 2,3 10 – 19 Дж. Определите импульс электрона после столкновения с атомом. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь, до столкновения атом считать неподвижным.

19 . При столкновении с атомом электрон приобрел энергию, значит атом перешел в состояние с энергией Е (0). Кинетическая энергия электрона стала равной Е = Е 0 + 3,5 эВ тогда Е = 2,3 10 – ,5 1,6 10 – 19 7,9 10 – 19 (Дж).

20 . Импульс р электрона связан с его кинетической энергией соотношением: р 1,2 10 – 24 (кг м/с)

21 В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки = 24 В, сопротивление резистора R = 25 Ом, заряд конденсатора 2 мк Кл. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты 20 мк Дж. Найдите внутреннее сопротивление батарейки r.

22 U с = U R По закону Ома: Конденсатор запасает энергию: :, U = IR =. Таким образом, получаем:.

23 .

24 В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В; емкость конденсатора 2 мФ; индуктивность катушки 5 м Гн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.

25 . Пока ключ замкнут, через катушку L течет ток I, определяемый сопротивлением резистора: Конденсатор заряжен до напряжения: U = Энергия электромагнитного поля в катушке:. Энергия электромагнитного поля в конденсаторе:

26 Е = + + = 0,184 Дж. = Е Л = Е = 0,115 Дж.

27 По прямому горизонтальному проводнику длиной L = 1 м с площадью поперечного сечения S = 1, –5 м 2, подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью k = 100 Н/м, течет ток I = 10 А. Какой угол составляют оси пружинок с вертикалью при включении вертикального магнитного поля с индукцией В = 0,1 Тл, если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет l = 7·10 –3 м? (Плотность материала проводника ρ = 8·10 3 кг/м 3 ).

28 ..

29 .. Масса провода

30 .. Таким образом, = 1. = 1. Откуда = 45.

31 Покоящийся атом водорода в основном состоянии (Е 1 = – 13,6 эВ) поглощает в вакууме фотон c длиной волны = 80 нм. С какой скоростью движется вдали от ядра электрон, вылетевший из атома в результате ионизации? Кинетической энергией образовавшегося иона пренебречь.

32 Энергия поглощенного фотона:. Согласно закону сохранения энергии: где Таким образом, Отсюда находим скорость электрона:

33 км/с