Тип 25 № 23254 
Электродинамика (расчетная задача высокого уровня). Электричество
i
Школьник решил измерить мощность P, выделяющуюся в резисторе сопротивлением R = 1 кОм, присоединенном к аккумулятору с ЭДС 
и малым внутренним сопротивлением. Для этого он использовал неидеальный вольтметр с сопротивлением RV = 20 кОм, который подключил параллельно резистору, и неидеальный амперметр с сопротивлением RA = 1 Ом, подключив его последовательно с аккумулятором (см. рис.). На сколько процентов отличается от измеренной мощности P мощность P0, которую школьник бы вычислил бы, используя при измерениях вместо реальных вольтметра и амперметра «идеальные» приборы? Считайте, что ток и напряжение реальные приборы в собранной схеме показывают верно.
Решение. При работе с идеальными приборами вольтметр, очевидно, показывал бы напряжение 
а амперметр ток по закону Ома для участка цепи 
так что выделяющаяся мощность 
Согласно закону закону Ома 
По законам последовательного и параллельного соединения проводников 
где IV — ток через вольтметр.
Объединяя формулы, находим, что общий ток, измеряемый реальным амперметром, равен:
Поскольку при параллельном соединении U = IR = IVRV, то 
и
Мощность тока, выделяющаяся на резисторе, 
Подставляя числа из условия, получаем:
6. Таким образом, P0 отличается от P всего на 0,0003 Вт, то есть примерно на 
Ответ: P0 отличается от P на ≈ 0,2 %.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| I. Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом: (в данном случае: закон Ома для замкнутой цепи, закон сохранения электрического заряда и правила вычисления сопротивлений для последовательного и параллельного соединения резисторов). II Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов). III. Проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями). IV. Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: P0 отличается от P на ≈ 0,2 %.
23254
P0 отличается от P на ≈ 0,2 %.
PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем