Решение практической работы по электротехнике: Законы постоянного тока. Вариант 1

Хорошо, давайте решим практическую работу по электротехнике. Законы постоянного тока. Вариант 1. 1. Найдите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения: А) сила тока Б) напряжение В) сопротивление Г) мощность Д) работа тока 1) ватт 2) ампер 3) вольт 4) ом 5) джоуль Решение: А) Сила тока измеряется в амперах. Значит, А - 2. Б) Напряжение измеряется в вольтах. Значит, Б - 3. В) Сопротивление измеряется в омах. Значит, В - 4. Г) Мощность измеряется в ваттах. Значит, Г - 1. Д) Работа тока измеряется в джоулях. Значит, Д - 5. Ответ: А-2, Б-3, В-4, Г-1, Д-5. 2. Найдите соответствие между физическими величинами и приборами для их измерения: А) сила тока Б) напряжение В) сопротивление Г) мощность 1) ваттметр 2) омметр 3) вольтметр 4) амперметр Решение: А) Сила тока измеряется амперметром. Значит, А - 4. Б) Напряжение измеряется вольтметром. Значит, Б - 3. В) Сопротивление измеряется омметром. Значит, В - 2. Г) Мощность измеряется ваттметром. Значит, Г - 1. Ответ: А-4, Б-3, В-2, Г-1. 3. Упорядоченным движением каких частиц создается электрический ток в металлах? А) положительных ионов Б) отрицательных ионов В) положительных и отрицательных ионов Г) электронов Решение: В металлах электрический ток создается упорядоченным движением свободных электронов. Ответ: Г) электронов. 4. Какой формулой выражается закон Ома для участка цепи? А) \(A = IUt\) Б) \(P = IU\) В) \(I = U/R\) Г) \(Q = I^2Rt\) Решение: Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Это выражается формулой \(I = U/R\). Ответ: В) \(I = U/R\). 5. По какой формуле вычисляется мощность электрического тока? А) \(A = IUt\) Б) \(P = IU\) В) \(I = U/R\) Г) \(Q = I^2Rt\) Решение: Мощность электрического тока \(P\) вычисляется как произведение напряжения \(U\) на силу тока \(I\). Ответ: Б) \(P = IU\). 6. По какой формуле вычисляется электрическое сопротивление? А) \(Q = I^2Rt\) Б) \(P = IU\) В) \(I = U/R\) Г) \(R = \rho l/S\) Решение: Электрическое сопротивление проводника \(R\) вычисляется по формуле, учитывающей удельное сопротивление материала \(\rho\), длину проводника \(l\) и площадь его поперечного сечения \(S\). Ответ: Г) \(R = \rho l/S\). 7. Сила тока, проходящая через нить лампы, 0,3 А. Напряжение на лампе 6 В. Каково электрическое сопротивление нити лампы? А) 2 Ом Б) 1,8 Ом В) 0,5 Ом Г) 20 Ом Решение: Дано: Сила тока \(I = 0,3\) А Напряжение \(U = 6\) В Найти: Сопротивление \(R\) Используем закон Ома: \(I = U/R\). Отсюда \(R = U/I\). Подставляем значения: \(R = 6 \text{ В} / 0,3 \text{ А} = 20 \text{ Ом}\). Ответ: Г) 20 Ом. 8. Найдите силу тока в участке цепи, если его сопротивление 40 Ом, а напряжение на его концах 4 В. Ответ выразите в миллиамперах. А) 0,1 мА Б) 10 мА В) 100 мА Г) 1000 мА Решение: Дано: Сопротивление \(R = 40\) Ом Напряжение \(U = 4\) В Найти: Сила тока \(I\) в миллиамперах. Используем закон Ома: \(I = U/R\). Подставляем значения: \(I = 4 \text{ В} / 40 \text{ Ом} = 0,1 \text{ А}\). Переводим амперы в миллиамперы: \(1 \text{ А} = 1000 \text{ мА}\). \(I = 0,1 \text{ А} \cdot 1000 \text{ мА/А} = 100 \text{ мА}\). Ответ: В) 100 мА. 9. Под каким напряжением находится одна из секций телевизора сопротивлением 24 кОм, если сила тока в ней 50 мА? А) 1,2 В Б) 0,12 В В) 12 В Г) 1200 В Решение: Дано: Сопротивление \(R = 24 \text{ кОм} = 24 \cdot 10^3 \text{ Ом}\) Сила тока \(I = 50 \text{ мА} = 50 \cdot 10^{-3} \text{ А} = 0,05 \text{ А}\) Найти: Напряжение \(U\) Используем закон Ома: \(U = I \cdot R\). Подставляем значения: \(U = 0,05 \text{ А} \cdot 24 \cdot 10^3 \text{ Ом} = 0,05 \cdot 24000 \text{ В} = 1200 \text{ В}\). Ответ: Г) 1200 В. 10. Какое количество теплоты выделяется в проводнике сопротивлением 100 Ом за 20 с при силе тока в цепи 20 мА? А) 0,8 Дж Б) 40 Дж В) 800 кДж Г) 4 кДж Решение: Дано: Сопротивление \(R = 100\) Ом Время \(t = 20\) с Сила тока \(I = 20 \text{ мА} = 20 \cdot 10^{-3} \text{ А} = 0,02 \text{ А}\) Найти: Количество теплоты \(Q\) Используем закон Джоуля-Ленца: \(Q = I^2Rt\). Подставляем значения: \(Q = (0,02 \text{ А})^2 \cdot 100 \text{ Ом} \cdot 20 \text{ с}\) \(Q = 0,0004 \text{ А}^2 \cdot 100 \text{ Ом} \cdot 20 \text{ с}\) \(Q = 0,04 \cdot 20 \text{ Дж}\) \(Q = 0,8 \text{ Дж}\). Ответ: А) 0,8 Дж. 11. Какова мощность электрического тока в лампе при напряжении 100 В и силе тока 0,5 А? А) 0,5 кВт Б) 0,05 кВт В) 5 мВт Г) 5 кВт Решение: Дано: Напряжение \(U = 100\) В Сила тока \(I = 0,5\) А Найти: Мощность \(P\) Используем формулу для мощности: \(P = UI\). Подставляем значения: \(P = 100 \text{ В} \cdot 0,5 \text{ А} = 50 \text{ Вт}\). Переводим ватты в киловатты: \(1 \text{ кВт} = 1000 \text{ Вт}\). \(P = 50 \text{ Вт} / 1000 \text{ Вт/кВт} = 0,05 \text{ кВт}\). Ответ: Б) 0,05 кВт. 12. Рассчитайте сопротивление медного провода, используемого для питания трамвайного двигателя, если длина его провода 5 км, площадь сечения 0,75 мм\(^2\). Удельное сопротивление меди равно \(0,017 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м}\). А) 11,3 Ом Б) 113,3 Ом В) 1,13 кОм Г) 0,113 МОм Решение: Дано: Длина провода \(l = 5 \text{ км} = 5000 \text{ м}\) Площадь сечения \(S = 0,75 \text{ мм}^2\). Переведем в м\(^2\): \(1 \text{ мм}^2 = 10^{-6} \text{ м}^2\), поэтому \(S = 0,75 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2\). Удельное сопротивление меди \(\rho = 0,017 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м}\). Найти: Сопротивление \(R\) Используем формулу для сопротивления проводника: \(R = \rho l/S\). Подставляем значения: \(R = (0,017 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м} \cdot 5000 \text{ м}) / (0,75 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2)\) \(R = (0,017 \cdot 5000) / 0,75 \text{ Ом}\) \(R = 85 / 0,75 \text{ Ом}\) \(R \approx 113,33 \text{ Ом}\). Ответ: Б) 113,3 Ом. 13. Определите силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и площадью сечения 0,5 мм\(^2\) при напряжении 6,8 В. Удельное сопротивление меди равно \(0,017 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м}\). А) 0,2 А Б) 2 А В) 20 мА Г) 200 мА Решение: Дано: Длина провода \(l = 100 \text{ м}\) Площадь сечения \(S = 0,5 \text{ мм}^2 = 0,5 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2\) Напряжение \(U = 6,8\) В Удельное сопротивление меди \(\rho = 0,017 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м}\) Найти: Сила тока \(I\) Сначала найдем сопротивление провода \(R\) по формуле \(R = \rho l/S\): \(R = (0,017 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м} \cdot 100 \text{ м}) / (0,5 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2)\) \(R = (0,017 \cdot 100) / 0,5 \text{ Ом}\) \(R = 1,7 / 0,5 \text{ Ом}\) \(R = 3,4 \text{ Ом}\). Теперь найдем силу тока \(I\) по закону Ома: \(I = U/R\). \(I = 6,8 \text{ В} / 3,4 \text{ Ом} = 2 \text{ А}\). Ответ: Б) 2 А. 14. Определите напряжение на концах стального проводника длиной 140 см и площадью поперечного сечения 0,2 мм\(^2\), в котором сила тока 250 мА. Удельное сопротивление стали равно \(0,15 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м}\). А) 0,2625 В Б) 2,625 В В) 26,25 В Г) 262,5 В Решение: Дано: Длина проводника \(l = 140 \text{ см} = 1,4 \text{ м}\) Площадь сечения \(S = 0,2 \text{ мм}^2 = 0,2 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2\) Сила тока \(I = 250 \text{ мА} = 250 \cdot 10^{-3} \text{ А} = 0,25 \text{ А}\) Удельное сопротивление стали \(\rho = 0,15 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м}\) Найти: Напряжение \(U\) Сначала найдем сопротивление проводника \(R\) по формуле \(R = \rho l/S\): \(R = (0,15 \cdot 10^{-6} \text{ Ом} \cdot \text{ м} \cdot 1,4 \text{ м}) / (0,2 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2)\) \(R = (0,15 \cdot 1,4) / 0,2 \text{ Ом}\) \(R = 0,21 / 0,2 \text{ Ом}\) \(R = 1,05 \text{ Ом}\). Теперь найдем напряжение \(U\) по закону Ома: \(U = I \cdot R\). \(U = 0,25 \text{ А} \cdot 1,05 \text{ Ом} = 0,2625 \text{ В}\). Ответ: А) 0,2625 В. 15. К источнику тока с ЭДС 16 В и внутренним сопротивлением 2 Ом подключили сопротивление 6 Ом. Определите напряжение на зажимах источника. А) 12 В Б) 24 В В) 36 В Г) 48 В Решение: Дано: ЭДС источника \(\mathcal{E} = 16\) В Внутреннее сопротивление источника \(r = 2\) Ом Внешнее сопротивление \(R = 6\) Ом Найти: Напряжение на зажимах источника \(U\) Сначала найдем силу тока в цепи по закону Ома для полной цепи: \(I = \mathcal{E} / (R + r)\). \(I = 16 \text{ В} / (6 \text{ Ом} + 2 \text{ Ом}) = 16 \text{ В} / 8 \text{ Ом} = 2 \text{ А}\). Напряжение на зажимах источника (внешнее напряжение) можно найти по формуле \(U = I \cdot R\). \(U = 2 \text{ А} \cdot 6 \text{ Ом} = 12 \text{ В}\). Также можно использовать формулу \(U = \mathcal{E} - I \cdot r\). \(U = 16 \text{ В} - 2 \text{ А} \cdot 2 \text{ Ом} = 16 \text{ В} - 4 \text{ В} = 12 \text{ В}\). Ответ: А) 12 В. 16. При замыкании батареи сопротивлением 5 Ом ток в цепи равен 5 А, а при замыкании сопротивлением 2 Ом ток в цепи 8 А