Качественная задача (объяснение физических процессов и свойств тел) · 66 заданий
- Задание №19№19
На одну чашу весов поставили блюдце с горячей водой, а на другую – уравновешивающие её гири. Сохранится ли с течением времени это равновесие? Ответ по…
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №19№19
К невесомой нити (см. рисунок) подвешен груз А . К нему на пружине прикрепляют груз В и затем нить пережигают. Какой из грузов в начале падения имеет…
Второй закон Ньютона
- Задание №19№19
Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры…
Тепловое расширение и сжатие
- Задание №19№19
Два ученика одновременно измеряли атмосферное давление с помощью барометра: один – находясь в школьном дворе под открытым небом, другой – в кабинете ф…
Давление
- Задание №19№19
Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды?…
Основные положения МКТ
- Задание №19№19
Два спиртовых термометра – большой и маленький – сделаны из одинакового материала. Большой термометр значительно тяжелее и содержит, соответственно, б…
Уравнение теплового баланса
- Задание №19№19
В два одинаковых стакана налита вода до одной высоты. В один стакан опустили сплошной стальной брусок, а в другой – сплошной медный брусок той же масс…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Для того чтобы стеклянный стакан не треснул, какую ложку (деревянную или металлическую) следует в него опустить, прежде чем налить кипяток? Ответ пояс…
Виды теплопередачи
- Задание №19№19
Каким образом легче резать картон с помощью ножниц: помещая картон у кончиков лезвий или ближе к их середине? Ответ поясните.
Простые механизмы. Рычаг. КПД
- Задание №19№19
В сосуде с водой находятся три бруска, которые в равновесии располагаются так, как показано на рисунке. Бруски сделаны из разных материалов, но имеют…
Закон Архимеда. Плавание тел
- Задание №19№19
Стёкла окон дома или его стены в лучах солнечного света кажутся более тёмными? Ответ поясните.
Отражение света
- Задание №19№19
Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. 1). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (ри…
Внутренняя энергия
На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей: К1 и К2. К точкам А и В приложено постоянное напряжение. Изменится ли, и если изменится, то как количество теплоты, выделяемое в цепи, при замыкании ключей? Ответ поясните.
Решение
Решение.
Для решения данной качественной задачи проанализируем, как изменяются параметры электрической цепи при замыкании ключей.
1. Анализ исходного состояния (ключи K1 и K2 разомкнуты).
В исходном состоянии ток течёт только через нижний резистор с сопротивлением R, так как ветви с ключами разомкнуты. Общее сопротивление цепи в этом случае равно:
Rобщ1=R.
2. Анализ состояния после замыкания ключей.
При замыкании ключей K1 и K2 все три резистора (с сопротивлениями R, 2R и R) оказываются подключёнными параллельно друг другу, так как они имеют общие точки начала и конца (узлы А и В).
При параллельном соединении общее сопротивление цепи Rобщ всегда меньше сопротивления любого из резисторов, входящих в соединение. Рассчитаем его:
Rобщ21=R1+2R1+R1=2R2+1+2=2R5.
Отсюда Rобщ2=52R=0,4R.
Следовательно, при замыкании ключей общее сопротивление цепи уменьшается: Rобщ2<Rобщ1.
3. Применение закона Джоуля-Ленца.
Количество теплоты Q, выделяемое в цепи за время t, при постоянном напряжении U рассчитывается по формуле:
Q=RобщU2⋅t.
По условию задачи напряжение U на клеммах А и В остается постоянным. Так как общее сопротивление цепи Rобщ при замыкании ключей уменьшается, то, согласно формуле, количество теплоты Q, выделяемое за то же время, увеличится (знаменатель дроби уменьшается, значит, сама дробь увеличивается).
Вывод: Замыкание ключей приводит к подключению дополнительных параллельных ветвей, что уменьшает общее сопротивление цепи. При неизменном напряжении это ведёт к увеличению выделяемого количества теплоты.
Ответ: Количество теплоты увеличится.
Источник: ФИПИ