Контрольная работа по физике - Web

Контрольная работа по физике. Вариант 6
1. Для отопления комнаты пользуются электрической печью, включенной в сеть с
напряжением U  120 В. Комната теряет в единицу времени количество теплоты
Q  87.08 МДж/сутки. Требуется поддерживать температуру комнаты постоянной.
Найти а) сопротивление печи R , б) длину l нихромовой проволоки диаметром
d =1 мм, необходимой для обмотки такой печи; в) мощность печи P .
Решение
Дано:
U  120 В
Q  87.08 *106 Дж/сутки
d  0.001 м
--------------------------R ? l ? P ?
Для того, чтобы температура комнаты была постоянной, количество теряемой теплоты
должно равняться количеству поступающей теплоты.
Количество поступающей теплоты равно
U2
Q1  IR 2 
.
R
U2
Q
,
R
откуда
U2
.
R
Q
Подставим данные:
2

120 В 
R
* 24 * 60 * 60сек  14,29 Ом.
87,08 * 10 6 Дж
Длину нихромовой проволоки можно найти, зная удельное сопротивление нихрома:
l
R
,
S
т.е.
SR SU 2  d 2U 2
.
l



Q
4Q
Подставим данные
2
 d 2U 2
3,14 * 1 * 10 3  мм * 120 В 
l

* 24 * 60 * 60сек  10,04 м
4Q
4 * 87,08 * 10 6 Дж * 1.12 * 10 6 Ом * м
2
Мощность печи должна равняться количеству теплоты Q в сутки, пересчитанному на
Дж/сек.
87.08 * 10 6 Дж
P
 1007,87 Дж/с.
24 * 60 * 60сек
Ответ: 14.29 Ом, 10.04 м, 1007,87 Дж/с.
2. Однослойная обмотка тороида без сердечника выполнена из проволоки диаметром
0,6 мм. Длина тороида 60 см (считая по оси тороида), площадь поперечного
сечения 15 см2. По обмотке течет ток силой 2 А. За время 5*10-4с в обмотке
выделяется количество теплоты, равное энергии магнитного поля внутри тороида.
Найти напряжение, поданное на обмотку тороида.
Решение
Дано:
d  0.6 *10 3 м
l  0.6 м
S  15 *10 4 м2
I 2А
  5 *10 4 с
------------U ?
Энергия магнитного поля обмотки с тором равна
1
W  LI 2 , где L - его индуктивность.
2
Индуктивность
L   0 SN 2 / l ,
число витков в катушке N вычисляем, считая , что обмотка произведена в один слой:
N l/d .
Энергия, выделяемая за время  в нагрузке равна
W  UI ,
Приравнивая, находим
1
1 0 SN 2 2
UI  LI 2 
I
2
2 l
или
I
2A
U
 0 Sl / d 2 
4  10 7 15 10  4 м 0,6 м = 6.28В
2

4

3
2
2 5 10 c * 0,6 * 10 м

Ответ: 6,28 В.

3. Красная граница фотоэффекта для никеля равна 0.257 мкм. Найти длину волны
света, падающего на никелевый электрод, если фототок прекращается при
задерживающей разности потенциалов, равной 1.5 В?
Решение
Дано:
max  0.257 *10-6 м
U  1.5 В
------------------ ?
По закону фотоэффекта Эйнштейна
h  Ek  A ,
где - частота падающего света, Ek - кинетическая энергия электронов, A - работа
выхода электронов.
c
По условию A  h min  h
.
max
Получаем
hc hc
Ek 

.
 max
Кинетическая энергия равна задерживающей разности потенциалов, умноженной на заряд
электрона:
Ek  eU .
Следовательно,
hc
hc
 eU 
,

max
откуда
1

eU
1

hc max
Подставляем данные:

1
eU
1

hc max
Ответ: 196,2 нм.

1
 196,2 *109 м
1.6 *10 Êë *1,5Â
1

34
8
6,63 *10 Äæ * ñ * 3 *10 ì / ñ 0,257 *106 ì
19