Параграф 47 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (2026) (Физика)
|
Не совпадает с вашим учебником? Посмотрите устаревший решебник |
Решение #1
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Перышкин, Иванов 8 класс, Просвещение:
1. По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током?
Количество теплоты, которое выделится в проводнике с током, можно определить по данной формуле:
Q=I^2 Rt;
2. Сформулируйте закон Джоуля — Ленца.
Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока в проводнике, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока;
3. Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?
Увеличение внутренней энергии проводников при прохождении по ним электрического тока происходит из-за столкновений упорядоченно движущихся заряженных частиц с другими частицами вещества; так, в металлах свободные электроны, разгоняемые электрическим током, сталкиваются с ионами кристаллической решетки и передают им часть своей энергии;
4. Пользуясь законом сохранения энергии и законом Ома для участка цепи, выразите количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, через силу тока, сопротивление проводника и время?
Работа по перемещению электрического заряда равна A=Uq, где заряд q=It, отсюда A=UIt; из закона Ома для участка цепи I=U"/" R получили формулу для вычисления напряжения U=IR; если предположить, что вся работа электрического поля пошла на нагревание проводника, получим равенство:
A=Q=I^2 Rt;
1. Как изменится количество теплоты, выделяющееся за время t в данном проводнике, если сила тока увеличится в 2 раза?
Изменение количества теплоты:
k=Q_2 ∶Q_1=(I_2^2 Rt)/(I_1^2 Rt)=(I_2/I_1 )^2=2^2=4;
Ответ: увеличится в 4 раза.
2. Сила тока, протекающего по цепи сопротивлением 100 Ом, равна 2 А. Какое количество теплоты выделится в цепи за 15 мин?
Дано:
I=2 А;
t=15 мин;
R=100 Ом;
Найти:
Q - ?;
Решение:
1) Преобразуем величину:
t=15 мин=15∙60=900 с;
2) Тепловое действие тока:
Q=I^2 Rt, Q=2^2∙100∙900;
Q=4∙9∙10^4=36∙10∙10^3;
Q=360 000 Дж=360 кДж;
Ответ: 360 кДж.
3. Два резистора сопротивлением 5 и 10 Ом включены в цепь последовательно. Какое количество теплоты выделится в каждом резисторе за 5 мин, если напряжение на втором резисторе 20 В?
Дано:
U_2=20 В;
R_1=5 Ом;
R_2=10 Ом;
t=5 мин;
Найти:
Q_1,Q_2 - ?;
Решение:
1) Преобразуем величину:
t=5 мин=5∙60=300 с;
2) Сила тока в данной цепи:
I=I_1=I_2=U_2/R_2 =20/10=2 А;
3) В первом резисторе:
Q_1=I^2 R_1 t=2^2∙5∙300;
Q_1=6000 Дж=6 кДж;
4) Во втором резисторе:
Q_2=I^2∙R_2 t=2^2∙10∙300;
Q_2=12 000 Дж=12 кДж;
Ответ: 6 кДж; 12 кДж.
4. Два резистора сопротивлением 4 и 8 Ом включены в цепь параллельно. Сила тока в первом резисторе 2 А. Какое количество теплоты выделяется в обоих резисторах за 20 с?
Дано:
I_1=2 А;
R_1=4 Ом;
R_2=8 Ом;
t=20 с;
Найти:
Q - ?;
Решение:
1) При данном соединении:
R=(R_1 R_2)/(R_1+R_2 )=(4∙8)/(4+8)=8/3 Ом;
U=U_1=R_1 I_1=4∙2=8 В;
2) Выделяемая теплота:
Q=U^2/R t, Q=8^2 ∶8/3∙20;
Q=8∙3∙20=480 Дж;
Ответ: 480 Дж.
5*. Электрический кипятильник со спиралью сопротивлением 150 Ом помещён в сосуд, содержащий воду массой 0,5 кг при температуре 20 °C, и включён в сеть напряжением 220 В. Через 30 мин спираль выключили. Сколько граммов воды выкипело, если коэффициент полезного действия кипятильника 80 %?
Дано:
η=80 %;
U=220 В;
m=0,5 кг;
t_1=20 °C;
t_2=100 °C;
τ=30 мин;
R=150 Ом;
L=2,3∙10^6 Дж/кг;
c=4200 Дж/(кг∙°C);
Найти:
m_п - ?;
Решение:
1) Выделяемая теплота:
τ=30 мин=30∙60 с=1800 с;
Q=U^2/R τ∙80 %=220^2/150∙1800∙0,8;
Q=48 400∙12∙0,8=464 640 Дж;
2) Затратилось на нагревание:
∆t=t_2-t_1=100-20=80 °C;
Q_1=cm(t_2-t_1 )=4200∙0,5∙80;
Q_1=2100∙80 Дж=168 000 Дж;
3) Затратилось на испарение:
Q_2=Lm_п, m_п=Q_2/L, m_п=(Q-Q_1)/L;
m_п=(464 640 -168 000)/(2,3∙10^6 )=(296 640)/(2,3∙10^6 );
m_п≈(128 974)/(1 000 000)≈0,13 кг=130 г;
Ответ: ≈130 г.
