Розв’язання вправ та завдань до підручника «ФІЗИКА» 8 клас В. Г. Бар’яхтара - 2017 рік

Розділ 2. Електричні явища. Електричний струм

Частина IІ. Робота і потужність електричного струму. Електричний струм у різних середовищах

Вправа № 33

1. Відомою, що 1 кВт ∙ год = 3,6 ∙ 106 Дж.

Різниця показів лічильників, зображених на малюнку, становить 2174 - 1298 = 876 кВт ∙ год.

Обчислимо вартість спожитої енергії: 876 кВт ∙ год ∙ 0,456 грн = 399,465 грн ≈ 399 грн 46 коп.

2. 1 Дж = 1 В ∙ 1 Кл — відповідно до формули А = U ∙ q.

Відомо, що q = І ∙ t, отже, 1 Кл = 1 А ∙ 1 с. Маємо: 1 Дж = 1 В ∙ 1 А ∙ 1 с.

3. Дано:

Розв'язання:

За формулою: А = IUt обчислимо шукане значення: А = 0,8 А ∙ 10 В = 15 ∙ 60 с = 7200 Дж = 7,2 кДж.

4. Дано:

Розв’язання:

За означенням: А = IUt або паралельне з’єднання: U1 = U2 = Uзar.

— у першому провіднику;

— у другому провіднику.

послідовне з’єднання: За законом Ома

Маємо: Для першого провідника маємо:

5. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі розв’язку. За означенням — робота з підйому вантажу; — робота сили струму.

Маємо: звідки:

Обчислимо шукане значення:

6. Дано:

Розв’язання:

За означенням: Р = IU. Відповідно до закону Ома маємо: напруга в обох випадках однакова, тому:

Відповідно до законів з’єднання: Отже, тобто Р2 = 4R1.

При паралельному з’єднанні потужність більша в 4 рази.

7.

Назва пристрою

Потужність

Робота

Вартість

1

холодильник

400 Вт

480 кДж

0,06 грн

2

телевізор

200 Вт

240 кДж

0,032 грн

3

тостер

1500 Вт

1,8 МДж

0,228 грн

За означенням A = P ∙ t, отже, A1 = 400 BT ∙ 20 ∙ 60 c = 480 000 Дж; A2 = 200 BT ∙ 20 ∙ 60 c = 240 000 Дж; A3 = 1500 BT 20 ∙ 60 c = 1 800 000 Дж. Враховуючи, що 1 кВт ∙ год = 3,6 ∙ 106 Дж, маємо: А1 = 0,15 кВт ∙ год, А2 = 0,07 кВт ∙ год, А3 = 0,5 кВт ∙ год.

8. 1 — г (кожен двигун має ККД); 2 — б (кількість теплоти при нагріванні); 3 — д (кількість теплоти, що виділиться при кристалізації води); 4 — а (робота з підйому вантажу.

Вправа № 34

1. Дано:

Розв’язання:

Відповідно до закону Джоуля — Ленца Q = I2Rt. Маємо:

2. Дано:

Розв’язання:

Відповідно до закону Джоуля — Ленца: Оскільки U3 = U2 = Uзаг, то

Обчислимо шукані значення:

3. Електричні проводи та волос розжарювання лампи виробляють із матеріалів з різною питомою електропровідністю: у проводів менша, ніж у волоска. Сила струму в них однакова, тому відповідно до формули Q = I2Rt нагріваються неоднаково.

4. Дано:

Розв’язання:

За умовою Q = А (втратами знехтували).

— кількість теплоти на нагрівання води; А = IUt — робота сили струму. Маємо: Звідси:

Обчислимо значення шуканої величини:

5. Дано:

Розв’язання:

За умовою Q = A. Q = cmΔt° — кількість теплоти на нагрівання води; А = IUt = I2Rt — робота сили струму. Маємо: cmΔt° = I2Rt. При послідовному з’єднанні І1 = І2 = Iзаг. Отже: та Звідси: Або:

Обчислимо значення:

6. Дано:

Розв’язання:

Пошук математичної моделі. За законом Джоуля — Ленца: За означенням: Маємо: звідси: де

Обчислимо значення:

7. Дано:

Розв’язання:

За таблицею температура плавлення складає:

Для розплавлення необхідно:

Маємо:

Обчислимо значення:

Отже, Qм = 9,5Qсв — для повного розплавлення міді необхідно у 9,5 разів більше від кількості теплоти.

Вправа № 35

1. Дано:

Розв’язання:

За означенням: Р = IU. Маємо: Р = 6 А ∙ 220 В = 1320 Вт = 1,32 кВт.

2. При роботі електричних пристроїв у підвідних дротах виділяється тепло; у місцях з’єднання — опір найбільший, тому існує загроза перегріву й пожежі.

3. Для запобіжників слід обирати легкоплавкий матеріал, який при незначному нагріванні плавиться, й коло в цьому місці розмикається.

4. В освітлювальних шнурах, які використовують сили струму 3-5 А, використовують матеріали з малою площею поперечного перерізу: Якщо опір великий і сила струму велика (І = 100 А), то відповідно до виразу Q = I2Rt, такий шнур швидко нагріється і перегорить (розплавиться).

5. Праску винайшли у XVIII столітті. Проте, ще у IV ст. до н. е. одяг прасували за допомогою металевого стрижня, пізніше — розігрітого молотка, ще пізніше — інструментом, схожим на сковороду із гарячим вугіллям усередині. Згодом стали використовувати у цьому пристрої змінну ручку: поки одна «сковорідка» була гаряча, іншу підігрівали. Пізніше почали виготовляти моноліт із чавуна, який розігрівали на жаровні, а потім прасували. Потім праску з чавуна полегшили — всередину корпусу помістили розігріте вугілля, для зручності облаштували біля корпусу трубу: розмахування такою пласкою, посилювало вентиляцію і роздмухувало вугілля. Наприкінці XIX ст. почали виробляти газові праски, на початку XX ст. — спиртові.

6. 1 — істинне, якщо вважати, що розташовані навколо електрони рухаються;

2 — хибне, оскільки розмір ядра ≈ 10-15 м, атома ≈ 10-10 м;

3 — істинне: атом нейтральний;

4 — у металах рухаються лише електрони.

Відповідь: 1, 3.

Вправа № 36

1. Силові лінії електричного поля спрямовані від «+» до «—»; оскільки електрон має від’ємний заряд, він буде рухатися вліво — до «+», тобто протилежно напрямку ліній.

2. 1 — хибне: зі збільшенням температури збільшується швидкість руху електронів, а їх кількість не змінюється;

2 — хибне, оскільки із збільшенням температури опір металів збільшується;

3 — істинне.

3. У момент вмикання струм різко зростає і в найтоншому місці, де значний опір відбувається розплавлення нитки.

5. а) При втрачанні атомом міді двох електронів він набуває позитивного заряду, що дорівнює 2е: q = 2 ∙ 16 ∙ 10-19 Кл = 3,2 ∙ 10-19 Кл;

б) при приєднанні атомом одного електрону він набував негативного заряду, що дорівнює 1e: q = -1,6 ∙ 10-19 Кл.

Вправа № 37

1. За законом електролізу: Отже,

2. Звичайна вода має багато домішок, серед яких є солі, що утворюють йони. Солона вода містить NaCl, який складається з позитивних та негативних йонів.

3. Цукор не має йонної кристалічної ґратки, тому його водний розчин не проводить електричний струм. У солі — ґратка йонна.

4. Дано:

Розв’язання:

За законом електролізу: m = kIt, звідси:

Обчислимо значення:

5. Дано:

Розв’язання:

Відповідно до закону електролізу: m = kIt. Із закону Ома: маємо:

Обчислимо значення:

6. Дано:

Розв’язання:

За означенням: Р = IU або Р = I2R. Із закрну електролізу: маємо:

Обчислимо значення:

7. Досягнення М. Фарадея:

• відкрив явище електромагнітної індукції (зв’язок магнітного та електричного полів) — 1931 р.;

• отримав зріджений газ — 1823 р.;

• увів у фізику поняття «поле»;

• отримав поляризоване світло у магнітному полі — 1845 р.;

• намагнітив речовини у зовнішньому магнітному полі (явище парамагнетизму) — 1847 р.;

• винайшов електроліз і сформулював його закон — 1833 р.;

• побудував першу динамомашину.

8. Дано:

Розв’язання:

За законом електролізу: m = kIt. За означенням: m = ρV, де V = Sh. Маємо: m = ρSh.

Вправа № 38

1. На схемі, зображеній на рис. 1, до джерела струму через ключ під’єднано електролітичну ванну та амперметр. Оскільки ванна заповнена розчином аргентум нітрату, то катодом буде електрод, який вкриватиметься сріблом, а анодом — той, до якого рухатимуться негативно заряджені йони NO3-. За напрямком сили струму в електричному колі зліва буде катод («-»), справа — анод («+»). За показами амперметра сила струму в колі I = 1,4 А (ціна поділки 0,2 А).

За законом електролізу: m = kIt, звідки: де

Маємо:

2. Дано:

Розв’язання:

За показами амперметра І = 0,48 А (ціна поділки 0,04 А). За законом електролізу: m = kIt, де m = ρV = ρSd. Маємо: ρSd = Ikt, звідси:

Обчислимо значення шуканої величини:

3. Дано:

Розв’язання:

За законом електролізу: Маємо: ρSd = kIt, звідси:

Обчислимо значення шуканої величини (р, k візьмемо з таблиць):

4. Дано:

Розв'язання:

За означенням W = IUt (енергія, необхідна для електролізу, дорівнює роботі сили струму). За законом електролізу: m = kIt, Маємо: Оскільки за умовою мідьмістить 12% домішок, то її чиста частина становить 88% або

5. Провідники: морська вода — містить солі; мідь, золото, ртуть — метали. Діелектрики: дистильована вода, повітря, гума, порцеляна — не мають носіїв заряду.

Вправа № 39

1. Лінії електричного поля між пластинами проходитимуть зліва направо (від «+» до «-»). Електрони (маленькі сині кульки) та негативно заряджені йони (великі сині) будуть рухатися вліво — до позитивно зарядженої пластини, позитивні йони (великі червоні кульки) будуть рухатися вправо — до негативно зарядженої пластини. Нейтральні частинки братимуть участь у тепловому русі й рухатимуться хаотично.

2. При охолодженні газів зменшується швидкість руху його часточок, а отже, — і йонів. Зі зменшенням швидкості руху носіїв сила струму зменшується, і тому провідність спадає.

3. Йонізація газів (утворених позитивних йонів) відбувається під час зіткнення молекул з електронами: під час електролітичної дисоціації нейтральні молекули розпадаються на позитивні та негативні йони. При дисоціації не утворюються вільні електрони.

4. Спільним у проходженні струму у газах, рідинах і металах є необхідність наявності електричного поля (двох електродів, до яких подається напруга) та вільних носіїв струму.

Відмінним є: 1) проходження хімічних реакцій у рідинах;

2) необхідність зовнішнього іонізатора в газах;

3) у металах є вільні носії — електрони, у газах та рідинах їх необхідно отримувати через процеси іонізації та дисоціації.

5. Усередині плазмової кульки знаходиться небагато повітря. На електрод, що знаходиться в центрі кульки, подається напруга й виникає газовий розряд (тліючий). Якщо доторкнутися до кульки (це буде другий електрод), виникає розряд, який можна побачити, якщо всередині буде інертний газ. Винахідником плазмової кулі вважається Нікола Тесла (1894 р.).

6. Фізичні величини, що характеризують:

певну речовину

фізичне тіло

фізичний процес

• густина

• температура кипіння/плавлення

• електрохімічний еквівалент

• питомий опір

• питома теплоємність

• маса

• розміри

• об’єм

• температура

• тиск (внутрішній)

• заряд

• тривалість

• швидкість

• напрям

• причини

• наслідки




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити