Номер 4, страница 56 - гдз по физике 8 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 12. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля — Ленца. Вариант 2 - номер 4, страница 56.

Решение.

4. Используя график, определите количество теплоты, выделившееся за 2 мин в проводнике при напряжении 17,5 В.

Дано:

Решение:

Найти:

Ответ:

Решение.

Дано:

$t = 2 \text{ мин}$

$U = 17,5 \text{ В}$

График вольт-амперной характеристики (ВАХ) проводника.

Перевод в систему СИ:

$t = 2 \text{ мин} = 2 \cdot 60 \text{ с} = 120 \text{ с}$

Найти:

$Q - ?$

Решение:

Количество теплоты, выделяемое в проводнике, можно найти по закону Джоуля-Ленца:

$Q = U \cdot I \cdot t$

где $\text{U}$ – напряжение, $\text{I}$ – сила тока, $\text{t}$ – время.Чтобы воспользоваться этой формулой, нам необходимо найти силу тока $\text{I}$ при напряжении $U = 17,5 \text{ В}$.

Из графика видно, что зависимость силы тока от напряжения линейная, следовательно, сопротивление проводника постоянно. Найдем сопротивление $\text{R}$ по данным из графика. Возьмем точку на графике, где значения точно определены, например, $U_1 = 5 \text{ В}$ и $I_1 = 10 \text{ А}$.

По закону Ома для участка цепи:

$R = \frac{U_1}{I_1} = \frac{5 \text{ В}}{10 \text{ А}} = 0,5 \text{ Ом}$

Теперь, зная сопротивление, можем найти силу тока $\text{I}$ при напряжении $U = 17,5 \text{ В}$:

$I = \frac{U}{R} = \frac{17,5 \text{ В}}{0,5 \text{ Ом}} = 35 \text{ А}$

Теперь мы можем рассчитать количество выделившейся теплоты:

$Q = U \cdot I \cdot t = 17,5 \text{ В} \cdot 35 \text{ А} \cdot 120 \text{ с} = 73500 \text{ Дж}$

Также можно использовать другую формулу закона Джоуля-Ленца, не вычисляя ток отдельно:

$Q = \frac{U^2}{R} \cdot t$

Подставим значения:

$Q = \frac{(17,5 \text{ В})^2}{0,5 \text{ Ом}} \cdot 120 \text{ с} = \frac{306,25}{0,5} \cdot 120 = 612,5 \cdot 120 = 73500 \text{ Дж}$

Результат можно выразить в килоджоулях:

$73500 \text{ Дж} = 73,5 \text{ кДж}$

Ответ: $73500 \text{ Дж}$ (или $73,5 \text{ кДж}$).