В элек­три­че­ском чай­ни­ке мощ­но­стью 800 Вт можно за 15 минут вски­пя­тить 1,5 литра воды, име­ю­щей на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру 20 °С. Плот­ность воды равна 1000 кг/м³, её удель­ная теплоёмкость c = 4200 Дж/(кг · °C).

1)  Какую ра­бо­ту со­вер­ша­ет элек­три­че­ский ток, про­те­ка­ю­щий через на­гре­ва­тель­ный эле­мент этого чай­ни­ка, при ки­пя­че­нии дан­ной пор­ции воды?

2)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты нужно пе­ре­дать дан­ной пор­ции воды для того, чтобы она за­ки­пе­ла?

3)  Най­ди­те КПД этого чай­ни­ка.

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

На пер­вой элек­тро­лам­пе на­пи­са­но, что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 110 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 10 Вт, а на вто­рой  — что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 40 Вт. Две эти лампы со­еди­ни­ли па­рал­лель­но и вклю­чи­ли в сеть с на­пря­же­ни­ем 110 В.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние вто­рой лампы.

2)  Най­ди­те при таком под­клю­че­нии от­но­ше­ние мощ­но­сти, по­треб­ля­е­мой пер­вой лам­пой, к мощ­но­сти, ко­то­рую по­треб­ля­ет вто­рая лампа.

3)  Какая из ламп при таком под­клю­че­нии горит ярче?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

На пер­вой элек­тро­лам­пе на­пи­са­но, что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 110 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 15 Вт, а на вто­рой  — что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 40 Вт. Две эти лампы со­еди­ни­ли па­рал­лель­но и вклю­чи­ли в сеть с на­пря­же­ни­ем 110 В.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние вто­рой лампы.

2)  Най­ди­те при таком под­клю­че­нии от­но­ше­ние мощ­но­сти, по­треб­ля­е­мой пер­вой лам­пой, к мощ­но­сти, ко­то­рую по­треб­ля­ет вто­рая лампа.

3)  Какая из ламп при таком под­клю­че­нии горит ярче?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

На уроке фи­зи­ки при вы­пол­не­нии ла­бо­ра­тор­ной ра­бо­ты уче­ник ис­сле­до­вал две тон­кие алю­ми­ни­е­вые про­во­ло­ки оди­на­ко­вой длины. Для каж­дой из этих про­во­лок он из­ме­рял за­ви­си­мость силы тока от на­пря­же­ния между кон­ца­ми про­во­ло­ки. Ре­зуль­та­ты его из­ме­ре­ний по­ка­за­ны на гра­фи­ке.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние про­во­ло­ки №2.

2)  Во сколь­ко раз пло­щадь се­че­ния у про­во­ло­ки №2 мень­ше, чем у про­во­ло­ки №1?

3)  Чему равна масса про­во­ло­ки №1, если масса про­во­ло­ки №2 равна 7 г?

В элек­три­че­ском чай­ни­ке мощ­но­стью 700 Вт можно за 20 минут вски­пя­тить 1,5 литра воды, име­ю­щей на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру 20 °С. Плот­ность воды равна 1000 кг/м³, её удель­ная теплоёмкость c = 4200 Дж/(кг · °C).

1)  Какую ра­бо­ту со­вер­ша­ет элек­три­че­ский ток, про­те­ка­ю­щий через на­гре­ва­тель­ный эле­мент этого чай­ни­ка, при ки­пя­че­нии дан­ной пор­ции воды?

2)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты нужно пе­ре­дать дан­ной пор­ции воды для того, чтобы она за­ки­пе­ла?

3)  Най­ди­те КПД этого чай­ни­ка.

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

У Ивана Ива­но­ви­ча пе­ре­го­ре­ла на­гре­ва­тель­ная спи­раль в па­яль­ни­ке, ко­то­рый был рас­счи­тан на на­пря­же­ние 9 В. Для ре­мон­та Ивану Ива­но­ви­чу по­тре­бо­ва­лось рас­счи­тать длину ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки, тре­бу­е­мой для из­го­тов­ле­ния новой спи­ра­ли. В своём ящике с ин­стру­мен­та­ми он нашёл кусок ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки дли­ной 18 см с пло­ща­дью по­пе­реч­но­го се­че­ния 0,011 мм² . Удель­ное со­про­тив­ле­ние ни­хро­ма 1,1 Ом·мм²/м.

1)  Чему равно со­про­тив­ле­ние най­ден­но­го куска про­во­ло­ки?

2)  Ока­за­лось, что при такой пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния про­во­ло­ки, чтобы она на­гре­лась до не­об­хо­ди­мой тем­пе­ра­ту­ры 400 °С, по ней дол­жен течь ток силой не менее 0,42 А. При силе тока в 1,5 А про­во­ло­ка та­ко­го по­пе­реч­но­го се­че­ния пе­ре­го­ра­ет. Удаст­ся ли по­чи­нить па­яль­ник с по­мо­щью най­ден­но­го куска про­во­ло­ки? Ответ под­твер­ди­те расчётами.

3)  Кусок какой длины не­об­хо­ди­мо от­ре­зать от най­ден­ной про­во­ло­ки для того, чтобы ис­прав­лен­ный с его по­мо­щью па­яль­ник об­ла­дал мак­си­маль­ной мощ­но­стью, и при этом про­во­ло­ка не пе­ре­го­ра­ла?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

На уроке фи­зи­ки при вы­пол­не­нии ла­бо­ра­тор­ной ра­бо­ты уче­ник ис­сле­до­вал две тон­кие алю­ми­ни­е­вые про­во­ло­ки оди­на­ко­вой длины. Для каж­дой из этих про­во­лок он из­ме­рял за­ви­си­мость силы тока от на­пря­же­ния между кон­ца­ми про­во­ло­ки. Ре­зуль­та­ты его из­ме­ре­ний по­ка­за­ны на гра­фи­ке.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние про­во­ло­ки №2.

2)  Во сколь­ко раз пло­щадь се­че­ния у про­во­ло­ки №2 мень­ше, чем у про­во­ло­ки №1?

3)  Чему равна масса про­во­ло­ки №1, если масса про­во­ло­ки №2 равна 4 г?

На пер­вой элек­тро­лам­пе на­пи­са­но, что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 110 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 20 Вт, а на вто­рой  — что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 40 Вт. Две эти лампы со­еди­ни­ли па­рал­лель­но и вклю­чи­ли в сеть с на­пря­же­ни­ем 110 В.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние вто­рой лампы.

2)  Най­ди­те при таком под­клю­че­нии от­но­ше­ние мощ­но­сти, по­треб­ля­е­мой пер­вой лам­пой, к мощ­но­сти, ко­то­рую по­треб­ля­ет вто­рая лампа.

3)  Какая из ламп при таком под­клю­че­нии горит ярче? На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

В элек­три­че­ском чай­ни­ке мощ­но­стью 700 Вт можно за 10 минут вски­пя­тить 1 литр воды, име­ю­щей на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру 20 °С. Плот­ность воды равна 1000 кг/м3, её удель­ная теплоёмкость c  =  4200 Дж/(кг⋅°С).

1)  Какую ра­бо­ту со­вер­ша­ет элек­три­че­ский ток, про­те­ка­ю­щий через на­гре­ва­тель­ный эле­мент этого чай­ни­ка, при ки­пя­че­нии дан­ной пор­ции воды?

2)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты нужно пе­ре­дать дан­ной пор­ции воды для того, чтобы она за­ки­пе­ла?

3)  Най­ди­те КПД этого чай­ни­ка.

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

В элек­три­че­ском чай­ни­ке мощ­но­стью 400 Вт можно за 20 минут вски­пя­тить 1 литр воды, име­ю­щей на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру 20 °C. Плот­ность воды равна 1000 кг/м³, её удель­ная теплоёмкость c  =  4200 Дж/(кг · °С).

1)  Какую ра­бо­ту со­вер­ша­ет элек­три­че­ский ток, про­те­ка­ю­щий через на­гре­ва­тель­ный эле­мент этого чай­ни­ка, при ки­пя­че­нии дан­ной пор­ции воды?

2)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты нужно пе­ре­дать дан­ной пор­ции воды для того, чтобы она за­ки­пе­ла?

3)  Най­ди­те КПД этого чай­ни­ка. На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

Кле­точ­ная мем­бра­на  — это мо­ле­ку­ляр­ная струк­ту­ра, со­сто­я­щая из бел­ков и жиров. Ос­нов­ная функ­ция мем­бра­ны  — «ба­рьер­ная»  — от­де­лять со­дер­жи­мое живой клет­ки от внеш­ней среды, обес­пе­чи­вать це­лост­ность клет­ки.

Из­вест­но, что при не­боль­ших на­пря­же­ни­ях, при­ло­жен­ных к мем­бра­не (U  < 200 − 300 мВ), она ведёт себя как ре­зи­стор и под­чи­ня­ет­ся за­ко­ну Ома. При на­пря­же­ни­ях свыше 200–300 мВ мем­бра­на пе­ре­стаёт под­чи­нять­ся за­ко­ну Ома: при уве­ли­че­нии на­пря­же­ния ток резко воз­рас­та­ет, и мем­бра­на раз­ру­ша­ет­ся.

1)  Рас­счи­тай­те со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны ис­хо­дя из сле­ду­ю­щих оце­нок её па­ра­мет­ров:

— сред­няя тол­щи­на мем­бра­ны со­став­ля­ет 8 · 10 − 9 м;

— удель­ное со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны равно 107 Ом · м;

— пло­щадь по­верх­но­сти мем­бра­ны при­мер­но равна 1,6 · 10 − 12 м².

2)  Рас­счи­тай­те силу тока, про­хо­дя­ще­го через стен­ку мем­бра­ны, к ко­то­рой при­ло­же­но на­пря­же­ние 40 мВ. Ответ вы­ра­зи­те в пи­ко­ам­пе­рах (1 пА  =  10 − 12 А).

3)  При рас­тя­же­нии мем­бра­ны под дей­стви­ем ос­мо­ти­че­ско­го дав­ле­ния про­ис­хо­дит уве­ли­че­ние пло­ща­ди её по­верх­но­сти. Мем­бра­на при этом ста­но­вит­ся тонь­ше. Во сколь­ко раз из­ме­нит­ся сила тока, те­ку­ще­го через мем­бра­ну, если пло­щадь по­верх­но­сти мем­бра­ны уве­ли­чит­ся на 10%? Счи­тай­те, что объём мем­бра­ны и при­ло­жен­ное к ней на­пря­же­ние оста­ют­ся не­из­мен­ны­ми.

У Ген­на­дия Ва­ле­рье­ви­ча пе­ре­го­ре­ла на­гре­ва­тель­ная спи­раль в па­яль­ни­ке, ко­то­рый был рас­счи­тан на на­пря­же­ние 12 В. Для ре­мон­та Ген­на­дию Ва­ле­рье­ви­чу по­тре­бо­ва­лось рас­счи­тать длину ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки, тре­бу­е­мой для из­го­тов­ле­ния новой спи­ра­ли. В своём ящике с ин­стру­мен­та­ми он нашёл кусок ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки дли­ной 12 см c пло­ща­дью по­пе­реч­но­го се­че­ния 0,022 мм². Удель­ное со­про­тив­ле­ние ни­хро­ма 1,1 Ом · мм²/м.

1)  Чему равно со­про­тив­ле­ние най­ден­но­го куска про­во­ло­ки?

2)  Ока­за­лось, что при такой пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния про­во­ло­ки, чтобы она на­гре­лась до не­об­хо­ди­мой тем­пе­ра­ту­ры 400 °C, по ней дол­жен течь ток силой не менее 0,74 А. При силе тока в 3 А про­во­ло­ка та­ко­го по­пе­реч­но­го се­че­ния пе­ре­го­ра­ет. Удаст­ся ли по­чи­нить па­яль­ник с по­мо­щью най­ден­но­го куска про­во­ло­ки? Ответ под­твер­ди­те расчётами.

3)  Кусок какой длины не­об­хо­ди­мо от­ре­зать от най­ден­ной про­во­ло­ки для того, чтобы ис­прав­лен­ный с его по­мо­щью па­яль­ник об­ла­дал мак­си­маль­ной мощ­но­стью, и при этом про­во­ло­ка не пе­ре­го­ра­ла?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

В элек­три­че­ском чай­ни­ке мощ­но­стью 1000 Вт можно за 10 минут вски­пя­тить 1,5 литра воды, име­ю­щей на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру 20 °С. Плот­ность воды равна 1000 кг/м³, её удель­ная теплоёмкость c  =  4200 Дж/(кг · °С).

1)  Какую ра­бо­ту со­вер­ша­ет элек­три­че­ский ток, про­те­ка­ю­щий через на­гре­ва­тель­ный эле­мент этого чай­ни­ка, при ки­пя­че­нии дан­ной пор­ции воды?

2)  Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты нужно пе­ре­дать дан­ной пор­ции воды для того, чтобы она за­ки­пе­ла?

3)  Най­ди­те КПД этого чай­ни­ка.

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

Ни­ко­лая Ва­си­лье­ви­ча пе­ре­го­ре­ла на­гре­ва­тель­ная спи­раль в па­яль­ни­ке, ко­то­рый был рас­счи­тан на на­пря­же­ние 9 В. Для ре­мон­та Ни­ко­лаю Ва­си­лье­ви­чу по­тре­бо­ва­лось рас­счи­тать длину ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки, тре­бу­е­мой для из­го­тов­ле­ния новой спи­ра­ли. В своём ящике с ин­стру­мен­та­ми он нашёл кусок ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки дли­ной 10 см с пло­ща­дью по­пе­реч­но­го се­че­ния 0,011 мм². Удель­ное со­про­тив­ле­ние ни­хро­ма 1,1 Ом · мм²/м.

1)  Чему равно со­про­тив­ле­ние най­ден­но­го куска про­во­ло­ки?

2)  Ока­за­лось, что при такой пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния про­во­ло­ки, чтобы она на­гре­лась до не­об­хо­ди­мой тем­пе­ра­ту­ры 40 °C , по ней дол­жен течь ток силой не менее 0,74 A. При силе тока в 1,5 А про­во­ло­ка та­ко­го по­пе­реч­но­го се­че­ния пе­ре­го­ра­ет. Удаст­ся ли по­чи­нить па­яль­ник с по­мо­щью най­ден­но­го куска про­во­ло­ки? Ответ под­твер­ди­те расчётами.

3)  Кусок какой длины не­об­хо­ди­мо от­ре­зать от най­ден­ной про­во­ло­ки для того, чтобы ис­прав­лен­ный с его по­мо­щью па­яль­ник об­ла­дал мак­си­маль­ной мощ­но­стью, и при этом про­во­ло­ка не пе­ре­го­ра­ла? На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

Кле­точ­ная мем­бра­на  — это мо­ле­ку­ляр­ная струк­ту­ра, со­сто­я­щая из бел­ков и жиров. Ос­нов­ная функ­ция мем­бра­ны  — «ба­рьер­ная»  — от­де­лять со­дер­жи­мое живой клет­ки от внеш­ней среды, обес­пе­чи­вать це­лост­ность клет­ки.

Из­вест­но, что при не­боль­ших на­пря­же­ни­ях, при­ло­жен­ных к мем­бра­не она ведёт себя как ре­зи­стор и под­чи­ня­ет­ся за­ко­ну Ома. При на­пря­же­ни­ях свыше 200−300 мВ мем­бра­на пе­ре­стаёт под­чи­нять­ся за­ко­ну Ома: при уве­ли­че­нии на­пря­же­ния ток резко воз­рас­та­ет, и мем­бра­на раз­ру­ша­ет­ся.

1.  Рас­счи­тай­те со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны ис­хо­дя из сле­ду­ю­щих оце­нок её па­ра­мет­ров:

—  сред­няя тол­щи­на мем­бра­ны со­став­ля­ет 8 · 10⁻⁹ м;

—  удель­ное со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны равно 10⁷ Ом · м;

—  пло­щадь по­верх­но­сти мем­бра­ны при­мер­но равна 3,2 · 10⁻¹² м².

2.  Рас­счи­тай­те силу тока, про­хо­дя­ще­го через стен­ку мем­бра­ны, к ко­то­рой при­ло­же­но на­пря­же­ние 80 мВ. Ответ вы­ра­зи­те в пи­ко­ам­пе­рах

3.  При рас­тя­же­нии мем­бра­ны под дей­стви­ем ос­мо­ти­че­ско­го дав­ле­ния про­ис­хо­дит уве­ли­че­ние пло­ща­ди её по­верх­но­сти. Мем­бра­на при этом ста­но­вит­ся тонь­ше. Во сколь­ко раз из­ме­нит­ся сила тока, те­ку­ще­го через мем­бра­ну, если пло­щадь по­верх­но­сти мем­бра­ны уве­ли­чит­ся на 5%? Счи­тай­те, что объём мем­бра­ны и при­ло­жен­ное к ней на­пря­же­ние оста­ют­ся не­из­мен­ны­ми.

На пер­вой элек­тро­лам­пе на­пи­са­но, что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 110 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 50 Вт, а на вто­рой  — что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 20 Вт. Две эти лампы со­еди­ни­ли па­рал­лель­но и вклю­чи­ли в сеть с на­пря­же­ни­ем 110 В.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние вто­рой лампы.

2)  Най­ди­те при таком под­клю­че­нии от­но­ше­ние мощ­но­сти, по­треб­ля­е­мой пер­вой лам­пой, к мощ­но­сти, ко­то­рую по­треб­ля­ет вто­рая лампа.

3)  Какая из ламп при таком под­клю­че­нии горит ярче?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

У Ивана Пет­ро­ви­ча пе­ре­го­ре­ла на­гре­ва­тель­ная спи­раль в па­яль­ни­ке, ко­то­рый был рас­счи­тан на на­пря­же­ние U  =  12 В. Для ре­мон­та па­яль­ни­ка Иван Пет­ро­вич нашёл у себя в за­па­сах кусок ни­хро­мо­вой про­во­ло­ки дли­ной l  =  50 см и пло­ща­дью по­пе­реч­но­го се­че­ния S  =  0,055 мм². Удель­ное со­про­тив­ле­ние ни­хро­ма ρ  =  1,1 Ом · мм²/м.

1)  Чему равно со­про­тив­ле­ние най­ден­но­го куска про­во­ло­ки?

2)  Какой ока­за­лась мощ­ность по­чи­нен­но­го па­яль­ни­ка, если для из­го­тов­ле­ния новой спи­ра­ли Иван Пет­ро­вич ис­поль­зо­вал весь най­ден­ный кусок про­во­ло­ки?

3)  Иван Пет­ро­вич решил рас­пла­вить по­чи­нен­ным па­яль­ни­ком ку­со­чек олова. Масса олова m_о  =  10 г, удель­ная теплоёмкость олова c_о  =  220 Дж / (кг · °С), удель­ная теп­ло­та плав­ле­ния олова λ  =  59 кДж/кг. На­чаль­ная тем­пе­ра­ту­ра олова T_н  =  20 °С, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния олова T_пл  =  232 °C. Рас­счи­тай­те время, ко­то­рое по­тре­бо­ва­лось для плав­ле­ния дан­но­го ку­соч­ка олова по­чи­нен­ным па­яль­ни­ком, если из­вест­но, что толь­ко η  =  50% мощ­но­сти па­яль­ни­ка пе­ре­да­лось олову. На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

На пер­вой элек­тро­лам­пе на­пи­са­но, что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 110 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 20 Вт, а на вто­рой  — что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 20 Вт. Две эти лампы со­еди­ни­ли па­рал­лель­но и вклю­чи­ли в сеть с на­пря­же­ни­ем 110 В.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние вто­рой лампы.

2)  Най­ди­те при таком под­клю­че­нии от­но­ше­ние мощ­но­сти, по­треб­ля­е­мой пер­вой лам­пой, к мощ­но­сти, ко­то­рую по­треб­ля­ет вто­рая лампа.

3)  Какая из ламп при таком под­клю­че­нии горит ярче?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.

На пер­вой элек­тро­лам­пе на­пи­са­но, что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 110 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 10 Вт, а на вто­рой  — что она рас­счи­та­на на на­пря­же­ние 220 В и по­треб­ля­ет при этом мощ­ность 50 Вт. Две эти лампы со­еди­ни­ли па­рал­лель­но и вклю­чи­ли в сеть с на­пря­же­ни­ем 110 В.

1)  Опре­де­ли­те со­про­тив­ле­ние вто­рой лампы.

2)  Най­ди­те при таком под­клю­че­нии от­но­ше­ние мощ­но­сти, по­треб­ля­е­мой пер­вой лам­пой, к мощ­но­сти, ко­то­рую по­треб­ля­ет вто­рая лампа.

3)  Какая из ламп при таком под­клю­че­нии горит ярче?

На­пи­ши­те пол­ное ре­ше­ние этой за­да­чи.