Задание №32618 ЕГЭ Физике

1. До размыкания ключа электрический ток протекает через последовательно соединённые лампу и резистор. Общее сопротивление внешней цепи $R_0=\frac{R_{л}R}{R_{л}+R}=\frac{15·10}{15+10}=6$ Ом, где Rл – сопротивление лампы, R – сопротивление резистора.

2. Согласно закону Ома для полной цепи

$I=\frac{E}{R_0+r}=\frac{50}{6+4}=5$ А

При этом напряжение на конденсаторе $U_c=I{R}_0=30$ В.

3. Таким образом, до размыкания ключа в конденсаторе была накоплена энергия $W=\frac{C{U^2}_c}{2}=45·{10}^{-3}$ Дж

4. После размыкания ключа вся энергия, накопленная в конденсаторе, будет выделяться на последовательно включённых лампе и резисторе. Согласно закону Джоуля-Ленца количество теплоты, выделяющееся в промежуток времени Δt, прямо пропорционально сопротивлению, поскольку напряжение на лампе и резисторе в любой момент времени одно и то же:

$\left\{\begin{array}{l}{Q}_1=\frac{U^2}{R_{л}}t\\ Q_2=\frac{U^2}{R}t\end{array}\right.\Rightarrow \frac{Q_2}{Q_1}=\frac{R_{л}}{R} и W=Q_1+Q_2$

Окончательно получим для количества теплоты, выделившегося на резисторе:

$Q_2=\frac{W{R}_{л}}{R_{л}+R}=18·{10}^{-3}$ Дж,

что составляет 18 мДж.