Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 25 № 3038
i

В элек­три­че­ской цепи, по­ка­зан­ной на ри­сун­ке, ЭДС ис­точ­ни­ка тока равна 12 В, ем­кость кон­ден­са­то­ра 2 мФ, ин­дук­тив­ность ка­туш­ки 5 мГн, 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, и про­во­дов пре­не­бречь.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Пока ключ за­мкнут, через ка­туш­ку течет ток I, опре­де­ля­е­мый со­про­тив­ле­ни­ем ре­зи­сто­ра: I= дробь: чис­ли­тель: \mathcalE , зна­ме­на­тель: R конец дроби , кон­ден­са­тор за­ря­жен до на­пря­же­ния U= \mathcalE . Энер­гия элек­тро­маг­нит­но­го поля в ка­туш­ке W_м= дробь: чис­ли­тель: LI в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Энер­гия элек­тро­маг­нит­но­го поля в кон­ден­са­то­ре W_p= дробь: чис­ли­тель: C \mathcalE в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

После раз­мы­ка­ния ключа на­чи­на­ют­ся элек­тро­маг­нит­ные ко­ле­ба­ния, и вся энер­гия, за­па­сен­ная в кон­ден­са­то­ре и ка­туш­ке, вы­де­лит­ся в лампе и ре­зи­сто­ре: W= дробь: чис­ли­тель: C \mathcalE в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: LI в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =0,184Дж.

Со­глас­но за­ко­ну Джо­у­ля  — Ленца, вы­де­ля­е­мая в ре­зи­сто­ре мощ­ность про­пор­ци­о­наль­на его со­про­тив­ле­нию. Сле­до­ва­тель­но, энер­гия 0,184 Дж рас­пре­де­лит­ся в лампе и ре­зи­сто­ре про­пор­ци­о­наль­но их со­про­тив­ле­ни­ям, и на лампу при­хо­дит­ся W_Л= дробь: чис­ли­тель: 5, зна­ме­на­тель: 8 конец дроби W=0,115Дж.

 

Ответ: 0,115Дж.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оцен­ки вы­пол­не­ния за­да­ния

Баллы

При­ве­де­но пол­ное пра­виль­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее сле­ду­ю­щие эле­мен­ты:

1)  верно за­пи­са­ны фор­му­лы, вы­ра­жа­ю­щие фи­зи­че­ские за­ко­ны, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи вы­бран­ным спо­со­бом (в дан­ном ре­ше­нии — закон Ома, закон Джо­у­ля–Ленца, фор­му­лы рас­че­та энер­гии маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током и элек­три­че­ско­го поля кон­ден­са­то­ра);

2)  про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния и рас­че­ты, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му чис­ло­во­му от­ве­ту, и пред­став­лен ответ (вклю­чая еди­ни­цы из­ме­ре­ния). При этом до­пус­ка­ет­ся ре­ше­ние «по ча­стям» (с про­ме­жу­точ­ны­ми вы­чис­ле­ни­я­ми).

3

Пред­став­лен­ное ре­ше­ние со­дер­жит п. 1 пол­но­го ре­ше­ния, но и имеет один из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков.

В не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях или вы­чис­ле­ни­ях до­пу­ще­на ошиб­ка.

 

ИЛИ

Не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния и вы­чис­ле­ния ло­ги­че­ски верны, не со­дер­жат оши­бок, но не за­кон­че­ны.

 

ИЛИ

Не пред­став­ле­ны пре­об­ра­зо­ва­ния, при­во­дя­щие к от­ве­ту, но за­пи­сан пра­виль­ный чис­ло­вой ответ или ответ в общем виде.

 

ИЛИ

Ре­ше­ние со­дер­жит ошиб­ку в не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях и не до­ве­де­но до чис­ло­во­го от­ве­та.

2

Пред­став­ле­ны за­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев.

Пред­став­ле­ны толь­ко по­ло­же­ния и фор­му­лы, вы­ра­жа­ю­щие фи­зи­че­ские за­ко­ны, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи, без каких-⁠либо пре­об­ра­зо­ва­ний с их ис­поль­зо­ва­ни­ем, на­прав­лен­ных на ре­ше­ние за­да­чи, и от­ве­та.

 

ИЛИ

В ре­ше­нии от­сут­ству­ет ОДНА из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мая для ре­ше­ния 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 за­да­чи (или 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

Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Спрятать решение · КритерииСпрятать критерии · Скрыть комментарии · Помощь
Гость 22.05.2012 21:24

а со­про­тив­ле­ние при на­хож­де­нии силы тока взяли как сумма со­про­тив­ле­ний ка­туш­ки кон­ден­са­то­ра лам­поч­ки ре­зи­сто­ра?

Алексей

Доб­рый день!

Не очень по­ни­маю, про под­счет ка­ко­го со­про­тив­ле­ния Вы го­во­ри­те. У ка­туш­ки и кон­ден­са­то­ра нет ак­тив­ных со­про­тив­ле­ний, а ис­точ­ник тока тут вы­да­ет по­сто­ян­ное на­пря­же­ние, по­это­му про ре­ак­тив­ные со­про­тив­ле­ния ду­мать не надо.

Идей­но за­да­ча ре­ша­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом. Есть два этапа, до и после раз­мы­ка­ния ключа.

До: кон­ден­са­тор с лам­поч­кой под­клю­че­ны па­рал­лель­но к ка­туш­ке с со­про­тив­ле­ни­ем, и па­рал­лель­но ко всему этому под­клю­чен ис­точ­ник. При па­рал­лель­ном под­клю­че­нии на­пря­же­ния сов­па­да­ют. Сле­до­ва­тель­но на­пря­же­ние на ка­туш­ке+со­про­тив­ле­нии равно ЭДС, но на ка­туш­ке на­пря­же­ние не па­да­ет, так как ее ак­тив­ное со­про­тив­ле­ние равно нулю. Сле­до­ва­тель­но, по за­ко­ну Ома для пол­ной цепи то, те­ку­щий через этот уча­сток равен I= дробь: чис­ли­тель: \varepsilon, зна­ме­на­тель: R конец дроби (так как внут­рен­нее со­про­тив­ле­ние ис­точ­ни­ка равно нулю). Кон­ден­са­тор за­ря­жа­ет­ся до тех пор, пока на­пря­же­ние между его об­клад­ка­ми не ста­нет равно ЭДС ис­точ­ни­ка. После этого за­ряд­ка кон­ден­са­то­ра пре­кра­ща­ет­ся, ток через лам­поч­ку ста­но­вит­ся равен нулю. В итоге имеем, что все на­пря­же­ние, со­зда­ва­е­мое ЭДС па­да­ет в этой ветке цепи на кон­ден­са­то­ре U=\varepsilon.

После: по­лу­ча­ет­ся ко­ле­ба­тель­ный кон­тур с ак­тив­ным со­про­тив­ле­ни­ем. На ак­тив­ном со­про­тив­ле­нии вы­де­ля­ет­ся тепло, в ре­зуль­та­те чего ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний умень­ша­ет­ся, пока ко­ле­ба­ния со­всем не за­тух­нут. Сразу после раз­мы­ка­ния ключа кон­ден­са­тор за­ря­жен (в нем со­сре­до­то­че­на энер­гия элек­три­че­ско­го поля), через ка­туш­ку течет ток (в ней со­сре­до­то­че­на энер­гия маг­нит­но­го поля). По за­ко­ну со­хра­не­ния энер­гии, она ни от куда не бе­рет­ся про­сто так и ни­ку­да не про­па­да­ет. По­это­му вся энер­гия ко­ле­ба­тель­но­го кон­ту­ра, в итоге вы­де­лить­ся на лам­поч­ке и со­про­тив­ле­нии как тепло. Таким об­ра­зом, мы на­хо­дим общее тепло E. Оста­ет­ся разо­брать­ся, какая часть тепла вы­де­лит­ся на лам­поч­ке.

Мощ­ность теп­ло­вы­де­ле­ния равна P=I в квад­ра­те R. По­сколь­ку лам­поч­ка и ре­зи­стор в ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре ока­зы­ва­ют­ся уже под­клю­че­ны по­сле­до­ва­тель­но, то ток течет через них оди­на­ко­вый. Сле­до­ва­тель­но, мощ­ность про­пор­ци­о­наль­на ве­ли­чи­не со­про­тив­ле­ния. От­сю­да сразу ясно, что на лам­поч­ку при­хо­дит­ся дробь: чис­ли­тель: R_лампа, зна­ме­на­тель: R_лампа плюс R_ре­зи­стор конец дроби доля от всего тепла.

Вот и все ре­ше­ние, в прин­ци­пе.

 

P.S. Ис­поль­зуй­те, по­жа­луй­ста, знаки пре­пи­на­ния, так Ваши во­про­сы будет проще по­нять. И еще будет здо­ро­во, если Вы за­ре­ги­стри­ру­е­тесь :)

Гость 26.05.2012 12:57

спа­си­бо боль­шое, я за­ре­ги­стри­ро­ван, через вк за­хо­жу, толь­ко редко по­па­даю в свой про­филь, у вас такие не­по­лад­ки серьёзные.. всё время выдаёт ошиб­ку, даже если в ис­то­рии бра­у­зе­ра на­хо­жу ссыл­ку на раз­ре­ше­ние до­пус­ка из вк, то после её про­хож­де­ния и раз­ре­ше­ния, по­па­даю по­че­му-то на ал­геб­ру о.о

вадим Блинов 17.06.2016 14:40

При раз­мы­ка­ние ключа энер­гия долж­на быть в кон­ден­са­то­ре или в ка­туш­ки, при­чем если кон­ден­са­тор пол­но­стью за­ря­жен, то ка­туш­ка раз­ря­же­на, а в ре­ше­ние го­во­рит­ся, что ка­туш­ка и кон­ден­са­тор од­но­вре­мен­но пол­но­стью за­ря­же­ны. Если я не прав, по­яс­ни­те по­че­му.

Антон

Энер­гия толь­ко в кон­ден­са­то­ре или в ка­туш­ки бы­ва­ет 4 раза за пе­ри­од. Всё осталь­ное время энер­гия ча­стич­но в кон­ден­са­то­ре, ча­стич­но в ка­туш­ке. дробь: чис­ли­тель: C\varepsilon в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби не яв­ля­ет­ся мак­си­маль­ной энер­ги­ей кон­ден­са­то­ра, ана­ло­гич­но дробь: чис­ли­тель: LI в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби не яв­ля­ет­ся мак­си­маль­ной энер­ги­ей в ка­туш­ке. Мак­си­маль­ная энер­гия была бы дробь: чис­ли­тель: C\varepsilon в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: LI в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби в от­сут­ствии со­про­тив­ле­ния, а так она умень­ша­ет­ся, вы­де­ля­ясь на ре­зи­сто­рах.



О про­ек­те · Ре­дак­ция · Пра­во­вая ин­фор­ма­ция · О ре­кла­ме
© Гущин Д. Д., 2011—2025