Номер 4, страница 56 - гдз по физике 11 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Авторы: Ерюткин Е. С., Ерюткина С. Г.
Тип: Самостоятельные и контрольные работы
Серия: классический курс
Издательство: Просвещение
Год издания: 2020 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: фиолетовый
ISBN: 978-5-09-097-598-8
Популярные ГДЗ в 11 классе
Законы постоянного тока. Задачи для повторения - номер 4, страница 56.
№4 (с. 56)
Условие. №4 (с. 56)
скриншот условия

4. Стальной провод, по которому шёл электрический ток, заменили медным. Во сколько раз уменьшились диаметр и масса провода, если его сопротивление стало меньше в 2 раза?
Решение. №4 (с. 56)
Дано:
Провод 1 - сталь
Провод 2 - медь
$\frac{R_1}{R_2} = 2$
$l_1 = l_2 = l$ (подразумевается, что заменяется провод такой же длины)
Справочные данные:
Удельное сопротивление стали: $ρ_1 \approx 0,12 \cdot 10^{-6}$ Ом·м
Удельное сопротивление меди: $ρ_2 \approx 0,017 \cdot 10^{-6}$ Ом·м
Плотность стали: $p_1 = 7800$ кг/м³
Плотность меди: $p_2 = 8900$ кг/м³
Все данные приведены в системе СИ.
Найти:
$\frac{d_1}{d_2}$ — ?
$\frac{m_1}{m_2}$ — ?
Решение:
Используем индексы "1" для стального провода и "2" для медного.
Во сколько раз уменьшился диаметр провода
Сопротивление проводника определяется формулой $R = \frac{ρl}{S}$, где $ρ$ – удельное сопротивление, $l$ – длина, а $S$ – площадь поперечного сечения. Для провода круглого сечения $S = \frac{\pi d^2}{4}$. Тогда формула сопротивления принимает вид:
$R = \frac{4ρl}{\pi d^2}$
Запишем выражения для сопротивлений стального ($R_1$) и медного ($R_2$) проводов, считая их длину $l$ одинаковой:
$R_1 = \frac{4ρ_1l}{\pi d_1^2}$
$R_2 = \frac{4ρ_2l}{\pi d_2^2}$
По условию задачи $R_1 = 2R_2$. Подставим выражения для сопротивлений:
$\frac{4ρ_1l}{\pi d_1^2} = 2 \cdot \frac{4ρ_2l}{\pi d_2^2}$
Сократив одинаковые множители ($4, l, \pi$), получим:
$\frac{ρ_1}{d_1^2} = \frac{2ρ_2}{d_2^2}$
Отсюда выразим отношение квадратов диаметров, которое показывает, во сколько раз изменился квадрат диаметра:
$\frac{d_1^2}{d_2^2} = \frac{ρ_1}{2ρ_2}$
Чтобы найти, во сколько раз уменьшился сам диаметр, извлечем квадратный корень:
$\frac{d_1}{d_2} = \sqrt{\frac{ρ_1}{2ρ_2}}$
Подставим табличные значения удельных сопротивлений:
$\frac{d_1}{d_2} = \sqrt{\frac{0,12 \cdot 10^{-6}}{2 \cdot 0,017 \cdot 10^{-6}}} = \sqrt{\frac{0,12}{0,034}} \approx \sqrt{3,53} \approx 1,88$
Ответ: Диаметр провода уменьшился в 1,88 раза.
Во сколько раз уменьшилась масса провода
Масса провода вычисляется по формуле $m = pV = pSl$, где $p$ – плотность материала, $V$ - объем.
Найдем отношение масс стального ($m_1$) и медного ($m_2$) проводов:
$\frac{m_1}{m_2} = \frac{p_1 S_1 l}{p_2 S_2 l} = \frac{p_1}{p_2} \cdot \frac{S_1}{S_2}$
Отношение площадей поперечного сечения равно отношению квадратов диаметров: $\frac{S_1}{S_2} = \frac{d_1^2}{d_2^2}$. Из предыдущего пункта мы знаем, что $\frac{d_1^2}{d_2^2} = \frac{ρ_1}{2ρ_2}$.
Подставим это выражение в формулу для отношения масс:
$\frac{m_1}{m_2} = \frac{p_1}{p_2} \cdot \frac{ρ_1}{2ρ_2}$
Подставим числовые значения плотностей и удельных сопротивлений:
$\frac{m_1}{m_2} = \frac{7800}{8900} \cdot \frac{0,12 \cdot 10^{-6}}{2 \cdot 0,017 \cdot 10^{-6}} \approx 0,876 \cdot \frac{0,12}{0,034} \approx 0,876 \cdot 3,53 \approx 3,09$
Ответ: Масса провода уменьшилась в 3,09 раза.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения номер 4 расположенного на странице 56 к самостоятельным и контрольным работам серии классический курс 2020 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №4 (с. 56), авторов: Ерюткин (Евгений Сергеевич), Ерюткина (Светлана Григорьевна), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.