Фізика 8 клас збірник задач - 2016

РОЗДІЛ 2. ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

16. РОБОТА Й ПОТУЖНІСТЬ СТРУМУ. ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА

1 -й рівень складності

16.1. Чому у квартирні лічильники електричної енергії вмонтовано автоматичні пристрої, які не дозволяють зростати силі струму через лічильник вище певного значення?

16.2. Чому зростання споживання електроенергії у квартирі вище від певної границі може призвести до розплавлення ізоляції на з’єднувальних проводах і, як наслідок, до пожежі?

16.3. Чому в плавких запобіжниках не використовують залізний дріт замість свинцевого?

16.4. Чому в плавкому запобіжнику використовують дріт набагато тонший, ніж у проводах, що з’єднують джерело струму та споживачів електроенергії?

16.5. Скільки енергії споживає електрична плитка щосекунди за напруги 220 В, якщо сила струму в її спіралі становить 6 А?

16.6. Скільки енергії споживає щосекунди двигун електродриля, якщо за напруги 220 В сила струму у двигуні дорівнює 4 А?

16.7. Яку роботу виконує струм в електродвигуні підйомника за 20 с, якщо за напруги 380 В сила струму у двигуні дорівнює 25 А?

16.8. Скільки енергії споживає електричний чайник за 5 хв, якщо сила струму в ньому становить 1,5 А? Напруга в мережі дорівнює 220 В.

16.9. Визначте потужність електричного струму в автомобільній лампі, якщо напруга в бортовій мережі автомобіля становить 14,4 В, а сила струму в лампі дорівнює 7,5 А.

16.10. На лампі розжарення зазначено «48 В, 96 Вт». Якою є сила струму в лампі, коли вона працює з номінальною потужністю?

16.11. Кімнату освітлюють дві лампи потужністю 60 і 120 Вт, які працюють за напруги 220 В. Порівняйте силу струму в цих лампах.

2-й рівень складності

Приклад розв’язування задачі

Задача. Ділянку кола, що складається з двох послідовно з’єднаних резисторів опорами R1 = 20 Ом і R2 = 30 Ом, приєднали до джерела струму з напругою U = 200 В. Обчисліть загальну потужність струму в цій ділянці кола. Воду якої маси можна нагріти на 10 °С за рахунок кількості теплоти, що виділиться протягом 7 хв у резисторі опором R1?

16.12. За незмінної сили струму на ділянці кола було зменшено її опір. Як змінилася робота електричного струму за певний час?

16.13. Спіраль електроплитки дуже сильно нагрівається під час проходження по ній електричного струму. Чому ж дроти, якими електроплитка підключена до джерела струму, нагріваються значно менше?

16.14. За незмінної напруги на ділянці кола було зменшено її опір. Як змінилася робота електричного струму за певний час?

16.15. Чому вимикачі, через які підключені люстри з великою кількістю потужних ламп, сильно нагріваються та швидко виходять із ладу?

16.16. Резистори опорами 50 і 10 Ом з’єднали послідовно та приєднали до джерела струму. Порівняйте потужності струму в резисторах.

16.17. Резистори опорами 400 і 800 Ом з’єднали паралельно та приєднали до джерела струму. Порівняйте потужності струму в резисторах.

16.18. Як зміниться кількість електроенергії, споживаної лампою щосекунди, якщо ковзний контакт реостата (див. рисунок) перемістити вгору?

16.19. Ялинкова гірлянда складається з певної кількості однакових лампочок, які з’єднані послідовно. Як зміниться потужність струму в гірлянді, якщо до неї послідовно додати ще кілька лампочок?

16.20. Як змінилася потужність електричного струму в спіралі електроплитки, якщо під час ремонту спіраль трохи скоротили?

16.21. Опір електричного чайника становить 22 Ом. Напруга, за якої він працює, дорівнює 220 В. Визначте потужність струму в електрочайнику.

16.22. Визначте потужність струму в лампі розжарення, нитка якої в робочому стані має опір 6 Ом. Лампа працює від акумулятора напругою 12 В.

16.23. Опір електричного нагрівника становить 11 Ом. До мережі якої напруги потрібно підключити нагрівник, щоб потужність електричного струму в ньому була 4,4 кВт?

16.24. Електричний паяльник, який розрахований на потужність 80 Вт, у робочому стані має опір 605 Ом. За якої напруги на полюсах джерела струму паяльник матиме номінальну потужність?

16.25. За напруги 37,5 В електричний двигун виконує роботу 900 Дж за 4 хв. Визначте силу струму через двигун.

16.26. Виконуючи роботу 14,4 кДж, електродвигун насоса працював 2 хв. Визначте силу струму в електродвигуні, якщо він приєднаний до джерела струму з напругою 12 В.

16.27. Визначте питомий опір матеріалу, з якого виготовлена спіраль нагрівального елемента потужністю 2,2 кВт. Довжина спіралі дорівнює 11 м, поперечний переріз — 0,21 мм2, напруга в мережі становить 220 В.

16.28. Яким є питомий опір матеріалу, з якого виготовлена спіраль нагрівального елемента потужністю 1,1 кВт? Довжина спіралі дорівнює 24 м, поперечний переріз — 0,12 мм2, сила струму в спіралі становить 5 А.

16.29. До джерела струму приєднали три однакові електричні лампи (рис. а, б). Порівняйте розжарення ламп у кожному випадку. Відповідь обґрунтуйте.

16.30. До джерела струму з напругою 9 В приєднали три однакових резистори опорами по 1 кОм (рис. а-в). Визначте загальну потужність струму в кожному варіанті з’єднання.

16.31. Ділянка електричного кола (див. рисунок) складається з однакових резисторів опором 6 Ом кожний. Якою буде потужність струму в ділянці, якщо її підключити до джерела струму з напругою 33 В?

16.32. У якому випадку під час свердлення отвору електродрилем витрати електроенергії більші: якщо використовують заточене чи затуплене свердло? Відповідь обґрунтуйте.

16.33. Два однакових тролейбуси рухаються однаковий час по горизонтальній дорозі. Швидкість руху першого більша за швидкість руху другого. Який із тролейбусів витрачає більше електроенергії протягом хвилини? Залежністю сили опору рухові від швидкості знехтуйте.

3-й рівень складності

16.34. На першій лампі зазначено «220 В, 120 Вт», на другій — «220 В, 60 Вт». Лампи з’єднали послідовно та приєднали до мережі з напругою 220 В. Яка з ламп світитиме яскравіше*? Відповідь обґрунтуйте.

16.35. Визначте напругу на кожній лампі (див. умову попередньої задачі) та потужність струму в кожній лампі.

16.36. Чи можна приєднати до мережі з напругою 220 В дві послідовно з’єднані лампи, на яких зазначено «15 Вт, 110 В» і «150 Вт, 110 В»?

16.37. Потяг метрополітену масою 22 т живиться від мережі з напругою 825 В. Визначте силу струму в обмотках його електродвигунів, якщо швидкість руху потяга 54 км/год. Сила опору рухові становить 0,06 від ваги потяга.

16.38. З якою швидкістю рухається тролейбус масою 11 т, якщо сила струму в обмотках його двигуна дорівнює 400 А, а напруга контактної мережі — 550 В? Сила опору рухові становить 0,1 від ваги тролейбуса.

16.39. Яку корисну роботу виконує двигун електричного міксера протягом 2 хв, якщо за напруги 220 В сила струму в обмотці двигуна дорівнює 0,5 А? ККД двигуна становить 76%.

16.40. Двигун кондиціонера працює від мережі з напругою 220 В. Сила струму у двигуні дорівнює 5 А. Яку корисну роботу виконує двигун за 10 хв, якщо його ККД становить 90 %?

16.41. Двигун ліфта працює від мережі з напругою 220 В. Його ККД становить 80%. Визначте силу струму у двигуні ліфта під час рівномірного підйому кабіни масою 500 кг зі швидкістю 2 м/с.

* Тут і надалі залежність опору ламп і нагрівників від розжарення не враховуйте, якщо це не зазначено в умові задачі.

16.42. Напруга мережі, від якої працює електродвигун підйомного крана, дорівнює 380 В. Сила струму в електродвигуні становить 40 А. Визначте ККД підйомного крана, якщо елемент будівельної конструкції масою 2 т кран піднімає на висоту 25 м за 44 с.

16.43. В електричному чайнику за 4 хв можна нагріти 1 л води на 50 °С. Скільки води можна нагріти на ті самі 50 °С за ті самі 4 хв у двох таких самих електричних чайниках, які з’єднані послідовно та приєднані до тієї самої електричної мережі? Тепловими втратами знехтуйте.

16.44. Електричний чайник за напруги в мережі 220 В нагріває 1,5 л води від 25 до 100 °С протягом 5 хв. Визначте довжину ніхромового дроту з площею поперечного перерізу 0,25 мм2, з якого виготовлено нагрівник цього чайника. ККД чайника становить 50 %.

16.45. Електричний нагрівник, ККД якого становить 75 %, нагріває воду від 25 до 75°С. Нагрівник виготовлено з 11 м нікелінового дроту з площею поперечного перерізу 0,5 мм2. Напруга в мережі дорівнює 220 В. Визначте масу води, що проходить через нагрівник за 2 хв 40 с.

Задачі для допитливих

16.46. Кожна з однакових електричних ламп розрахована на напругу 36 В і потужність 72 Вт. Яку максимальну кількість таких ламп можна приєднати через реостат до джерела струму з напругою 120 В і максимально припустимою силою струму 7 А? Який опір повинен мати реостат? Лампи мають працювати в номінальному режимі:

16.47. Електрична плитка має дві спіралі та перемикач, який дозволяє приєднати до мережі якусь одну спіраль або обидві (з’єднані послідовно або паралельно). Якщо працює перша спіраль, то вода в повній каструлі закипає за 4 хв, якщо друга — вода закипає за 12 хв. За скільки хвилин закипить вода, якщо працюватимуть обидві спіралі? Втрати тепла не враховуйте.

16.48. Оцініть час, за який перегорів би запобіжник за сили струму 10 А, якби тепло, що виділяється під час протікання струму, не відводилося б від нього. Запобіжник виготовлений зі свинцевого дроту діаметром 0,2 мм.

ТЕСТ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. На рисунку зображено шкали вольтметра, що вимірює напругу на ділянці кола, і амперметра, що вимірює силу струму в ній. Робота струму в цій ділянці кола протягом 10 с дорівнює:

А 9 Дж

Б 18 Дж

В 36 Дж

Г 72 Дж

2. Якщо збільшити напругу на резисторі в 4 рази, то потужність струму в резисторі збільшиться:

А у 2 рази В у 8 разів

Б у 4 рази Г у 16 разів

3. До джерела струму приєднали три однакових резистори. При якому їх з’єднанні потужність струму в колі буде найбільшою? Напруга на полюсах джерела струму в усіх випадках однакова.

4. Опір першого резистора дорівнює 25 Ом, другого — 75 Ом. Резистори з’єднані паралельно. Потужність струму в першому резисторі:

А у 3 рази більша, ніж у другому

Б у 9 разів більша, ніж у другому

В у 3 рази менша, ніж у другому

Г у 9 разів менша, ніж у другому

5. Два резистори опорами 32 і 38 Ом з’єднані послідовно та приєднані до полюсів джерела струму, напруга на яких дорівнює 35 В. Потужність струму в резисторі опором 32 Ом становить:

А 7 Вт В 19 Вт

Б 8 Вт Г 32 Вт

6. Два резистори з’єднані паралельно. Сила струму в першому резисторі опором 18 Ом дорівнює 2 А. Потужність струму в другому резисторі опором 54 Ом дорівнює:

А 12 Вт В 24 Вт

Б 18 Вт Г 36 Вт





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