Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
При поддержке
Тренировки Пробники Статистика Карточки Учебник Об экзамене Учительская
  • Тренажёр заданий ЕГЭ
  • Тренажёр ЕГЭ по Физике
  • Список заданий №21
  • Задание №21
  • Задание №90074 ЕГЭ Физике

    Условие задания #90074

    №21 по КИМ

    В сосуд наливают воду при комнатной температуре. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями R1  и   R2  , подключённые к источнику постоянного напряжения так, как показано на рис. а. Оставив ключ К в положении 1, доводят воду до кипения. Затем кипяток выливают, сосуд охлаждают до комнатной температуры, вновь наполняют таким же количеством воды при комнатной температуре и, повернув ключ К в положение 2 (рис. б), повторяют опыт. Напряжение источника в опытах одинаково. Опираясь на законы электродинамики и молекулярной физики, объясните, в каком из приведённых опытов вода закипит быстрее.

    Ответ

    Ответ:

    Решение

    1) Количество теплоты, необходимое для нагрева воды:

    Q= cm (tкип− t0),

    где c  – удельная теплоёмкость воды, m  – масса воды, tкип  – температура кипения, t0  – начальная температура.
    С другой стороны по закону Джоуля-Ленца

    Q =P t,

    где P  – мощность, t  – время нагрева.
    Из этого следует, чем больше мощность, тем быстрее нагревается вода. Так как объемы воды одинаковые, то и количество теплоты понадобится одинаковое для их нагрева.
    2) Найдем мощность цепи в первом и втором случаях.
    Первый случай. Резисторы соединены последовательно, значит их общее сопротивление равно:

    R = R1+ R2

    Мощность будем находить по формуле:

         2
P = U--
    R

    Для первого случая

    P1 = --U2--.
     R1+ R2

    Второй случай. Ток через резистор R2  течь не будет, а значит общее сопротивление цепи равно R1  . Найдем мощность цепи во втором случае

         U2
P2 = R--
      1

    3) Найдем отношение мощностей

         --U2---
P1=  R1+2R2-= --R1---< 1
P2     U--    R1 + R2
       R1

    Так как отношение меньше единицы, то мощность в первом случае меньше мощности во втором, а значит и вода нагреется быстрее во втором случае.

    Понятно ли решение?

    Похожие задания

    15
    Задание №79714Задание №19652Задание №57149Задание №27698Задание №49801Задание №43493Задание №31259Задание №43495Задание №31063Задание №43501Задание №24981Задание №80595Задание №31062Задание №32780Задание №56013
    Бесплатно

    Решай задачи ЕГЭ в приложении

    Скачивай наш Тренажер ЕГЭ на iPhone или Android и тренируйся в любое время и в любом месте!

    Саша — ассистент в телеграмме