Дано:
С₁, С₂, С₃ = С
W₁/W₂ - ?
Формула энергии электрического поля:
W = q²/(2C)
На участке между конденсатором 1 и параллельно соединёнными конденсаторами 2, 3 происходит движение зарядов - ток. Этот ток проходит через узел, после которого течёт по двум направлениям. Так как конденсаторы 2 и 3 имеют одинаковую ёмкость, то ток, входящий в узел, раздваивается. То есть по каждому из двух направлений идёт ток силой, равной половине исходной. Что такое сила тока? Это отношение заряда ко времени:
I = q/t
Формула энергии электрического поля не содержит силу тока, потому что она отражает следствие (накопленный заряд), а не причину (процесс перетекания заряда, то есть ток). Выразим q:
q = I*t
Теперь обозначим заряд на обкладках конденсатора 1 как q₁, на обкладках конденсаторов 2 и 3 - как q₂, q₃. Учитывая то, что процессы перетекания происходят за одно и то же время t, а также учитывая выше сказанное про узел, получаем:
q₁ = I*t
q₂ = (I/2)*t = (I*t)/2
q₃ = (I/2)*t = (I*t)/2
То есть, выходит, что:
q₂ = q₃ = q₁/2
Теперь подставим заряды в формулу энергии электрического поля, учтём равенство емкостей конденсаторов 1 и 2 (C₁ = C₂ = C):
W₁ = q₁²/(2C)
W₂ = q₂²/(2C) = (q₁/2)²/(2C) = (q₁²/4)/(2С) = (q₁²/(2С)) / 4
ответ очевиден:
W₁/W₂ = (q₁²/(2C)) : (q₁²/(2С)) / 4 = (q₁²/(2C)) * 4 / (q₁²/(2С)) = 4
ответ: в 4 раза.
11. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 1 кг, чтобы нагреть ее от 10° до 20° С? Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С?
Q=cm(t2-t1)Q=4200•1(20-10)=4200•1•10=42000Дж
ответ: в) 42000 Дж
12.Какое количество теплоты выделится в проводнике сопротивлением 1 Ом в течение 30 секунд при силе тока 4 А?
Дано: R = 1 Ом, J = 4A, t = 30 сек
По закону Джоуля-Ленца
Q = J^2•Rt = Q =( 4A)^2•1 Ом •30с = 480 Дж
ответ Г 480 Дж.
13. Работа, совершенная током за 600 секунд, составляет 15000 Дж. Чему равна мощность тока?
A=Pt
P=A/t=15000Дж/600с=25Вт
ответ б) 25 Вт
14. Два проводника сопротивлением R1 = 100 Ом и R2 = 100 Ом соединены параллельно. Чему равно их общее сопротивление?
Общее сопротивление двух равных резисторов, соединенных параллельно равно половине одного из них, то есть 50 Ом
ответ в) 50 Ом
15.Фокусное расстояние собирающей линзы равно 0,1 м. Оптическая сила этой линзы равна
D = 1/F = = 10дптр
ответ а) 10 дптр
16.Для нагревания 3 литров воды от 180 С до 1000 С в воду впускают стоградусный пар. Определите массу пара. (Удельная теплота парообразования воды 2,3 · 106 Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг · °С, плотность воды 1000 кг/м3).
Q=Lm Отсюда масса m=Q/L, где L - удельная теплота парообразования, количество теплоты Q=cm(t2 - t1)
m=pV, где p - плотность, V - объем
m=1000 кг/м^3 * 0,003 м^3 = 3 кг
Q=4200 Дж/Кг*C * 3 кг * 82 C = 1033200 Дж Вода получила столько джоулей, и нагрелась до 100 градусов.
А необходимое для этого количество теплоты получила от пара, масса которого:
m=Q/L= 1033200 Дж/ 2300000 Дж/кг ≈ 0,45 кг
ответ г) 0,45 кг
17.Напряжение в железном проводнике длиной 100 см и сечением 1 мм^2 равно 0,3 В. Удельное сопротивление железа 0,1 Ом · мм^2/м. Вычислите силу тока в стальном проводнике.
Дано: L = 1 м - длина, S= 1 мм^2 - площадь сечения, р = 0,1 мм^2/м - удельное сопротивление, U= 0,3 в = напряжение. Найти силу тока J=?
Найдем сопротивление R = (pL)/S = 0,1 Ом
Тогда по Ому, J=U/R = 0,3/0,1 = 3А
ответ б) 3 А
