Работа и мощность тока. Закон джоуля–ленца

Министерство образования и науки Российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Ростовский государственный строительный университет»

 

 

	Утверждено на заседании кафедры физики 28 марта 2008 г.

 

ИНФОРМАЦИОННО-методическИЕ УКАЗАНИЯ

К КОМПЬЮТЕРНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ ПО ФИЗИКЕ.

ЧАСТЬ V. ПОСТОЯННЫЙ электрический ТОК

 

 

Ростов-на-Дону

 

УДК 531.383

Информационно-методические указания к компьютерному тестированию по физике. Часть V. Постоянный электрический ток.

– Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2008. – 7 с.

 

 

Содержатся тестовые задания для проверки уровня подготовки студентов по курсу физики, а также необходимый теоретический материал для самостоятельной работы студентов при подготовке к защите лабораторных работ физического практикума, к промежуточной и итоговой аттестациям студентов, сдаче зачетов и экзаменов.

Предназначены для студентов всех специальностей РГСУ, предусматривающих изучение курса физики.

 

Составители: проф. Н.Н.Харабаев,

ст. преп. И.В.Мардасова

Рецензент: проф. А.Н.Павлов

 

Редактор Н.Е. Гладких

Темплан 2008 г., поз.

Подписано в печать

Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Заказ

___________________________________________________________

 

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.

 

© Ростовский государственный

строительный университет, 2008

 

ПЛОТНОСТЬ И СИЛА ТОКА

ЗАДАНИЕ № 1

Проводник диаметром 2 см содержит 1×10²⁸ свободных электронов на кубический метр. Заряд электрона 1,6×10^–19 Кл. Для электрического тока силой 100 А скорость дрейфа свободных электронов в проводнике наиболее близка к:

 

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

 

1) 10^–14 м/с; 2) 10^–10 м/с; 3) 10^–8 м/с;
4) 10^–4 м/с; 5) 10^–2 м/с.

ЗАДАНИЕ № 2

На рисунке представлена зависимость плотности тока j, протекающего в проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля E. Отношение удельных сопротивлений этих элементов ρ₁/ρ₂ равно …

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

1) 1/4; 2) 1/2; 3) 2; 4) 4.

 

ЗАДАНИЕ № 3

На рисунке к заданию №2 представлена зависимость плотности тока j, протекающего в проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля E. Отношение удельных проводимостей этих элементов γ₁/γ₂ равно …

 

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

1) 1/4; 2) 1/2; 3) 2; 4) 4.

ЗАДАНИЕ № 4

На рисунке показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени.Заряд, прошедший по проводнику на интервале времени от 10 до 15 с равен …

 

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

 

1) 75 мКл;2) 100 мКл; 3) 150 мКл; 4) 200 мКл.

 

ЗАДАНИЕ № 5

На рисунке к заданию №4 показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени.Заряд, прошедший по проводнику на интервале времени от 0 до 5 с равен …

 

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

 

1) 75 мКл;2) 100 мКл; 3) 150 мКл; 4) 200 мКл.

 

ЗАДАНИЕ № 6

На рисунке к заданию №4 показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени.Заряд, прошедший по проводнику на интервале времени от 0 до 10 с равен …

 

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

 

1) 75 мКл;2) 100 мКл; 3) 150 мКл; 4) 200 мКл.

 

---------------------------

Указание к заданиям № 1-6

 

Сила электрического тока в проводнике:

, где

dq – величина заряда, протекающего через поперечное сечение проводника за время dt.

Плотность электрического тока:

, где

S – площадь поперечного сечения проводника.

Для проводника с электронной проводимостью величина заряда dq, сила тока I и плотность тока j:

;

;

, где

n – концентрация свободных электронов в проводнике;

е – величина заряда электрона;

u – скорость упорядоченного движения свободных электронов в проводнике (скорость дрейфа свободных электронов).

Плотность электрического тока j прямо пропорциональна напряженности электрического поля E:

(дифференциальная форма закона Ома), где

γ – удельная электрическая проводимость;

(ρ – удельное электрическое сопротивление).

Величина заряда, протекающего через поперечное сечение проводника за время dt:

,

а за промежуток времени t от t ₁ до t ₂:

(если , то )

Геометрический смысл определенного интеграла .

Значение определенного интеграла от функции y=f(x) на отрезке [ a, b ] равно площади фигуры под кривой y=f(x) на координатной плоскости хОy, т.е площади фигуры, ограниченной сверху графиком функции y=f(x), слева и справа – отрезками прямых x=a, x=b, а снизу – осью Ox.

РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА. ЗАКОН ДЖОУЛЯ–ЛЕНЦА

 

ЗАДАНИЕ № 7

На рисунке показана вольт-амперная характеристика некоторой цепи. Чему примерно равна мощность, потребляемая цепью, при напряжении 30 В?

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

1) 0,35 Вт; 2) 1 Вт; 3) 3 Вт; 4) 30 Вт; 5) 1000 Вт.

ЗАДАНИЕ № 8

Вольт-амперная характеристика активных элементов цепи 1 и 2 представлена на рисунке. Отношение мощностей Р₁/Р₂, выделяющихся на этих элементах при напряжении 20 В равно…

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

1) 1/4; 2) 1/2; 3) 2; 4) 4.

ЗАДАНИЕ № 9

Вольт-амперная характеристика активных элементов цепи 1 и 2 представлена на рисунке к заданию №8. Отношение мощностей Р₁/Р₂, выделяющихся на этих элементах при токе силой 10 мA равно…

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ:

1) 1/4; 2) 1/2; 3) 2; 4) 4.

ЗАДАНИЕ № 10

При включении тока его величина в некотором проводнике возрастала линейно и за 2 секунды достигла 6 А. Сопротивление проводника 20 Ом. Количество теплоты, выделившееся в проводнике за это время, равно...

ВАРИАНТЫОТВЕТОВ: 1) 240 Дж; 2) 360 Дж; 3) 480 Дж; 4) 720 Дж; 5) 960 Дж.

 

---------------------------

Указание к заданиям № 7-10.

Мощность электрического тока силой I, протекающего через проводник сопротивлением R (мощность выделения теплоты на проводнике сопротивлением R):

, где

U – напряжение на проводнике.

 

Количество теплоты, выделившееся при протекании электрического тока силой I через проводник сопротивлением R за время dt:

(закон Джоуля-Ленца),

а за промежуток времени t от t ₁ до t ₂: