Задание 15 ЕГЭ по физике · задача 5C2075
|
|
На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС и три резистора: R1, R2 и R3. Как изменятся напряжение на резисторе R1 и суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.
|
1) |
увеличится |
|
2) |
уменьшится |
|
3) |
не изменится |
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Напряжение на резисторе R1 | Суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи |
Показать ответ и разбор
Ответ: 21
Разбор
Когда ключ в положении 1, резисторы $R_{1}$ и $R_{2}$ включены последовательно. Полное сопротивление внешней цепи $R_{1} + R_{2}$, ток $I_{1} =$ ℰ $/ (R_{1} + R_{2})$.
Напряжение на $R_{1}$: $U_{1} = I_{1} R_{1} =$ ℰ $R_{1} / (R_{1} + R_{2})$.
При переключении ключа в положение 2 резистор $R_{1}$ полностью исключается из цепи — ток через него прекращается. Поэтому напряжение на $R_{1}$ становится равным нулю: $U_{2} = 0$. Следовательно, напряжение на $R_{1}$ уменьшается.
Тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи:
в положении 1 — $P_{1} = I_{1}^{2} (R_{1} + R_{2}) =$ ℰ$^{2} / (R_{1} + R_{2})$;
в положении 2 — $P_{2} =$ ℰ$^{2} / R_{2}$.
Поскольку $R_{2}$ < $R_{1} + R_{2}$, знаменатель уменьшается и $P_{2}$ > $P_{1}$. Суммарная мощность увеличивается.
Итог: напряжение на $R_{1}$ — уменьшится (2), мощность — увеличится (1).
Напряжение на $R_{1}$: $U_{1} = I_{1} R_{1} =$ ℰ $R_{1} / (R_{1} + R_{2})$.
При переключении ключа в положение 2 резистор $R_{1}$ полностью исключается из цепи — ток через него прекращается. Поэтому напряжение на $R_{1}$ становится равным нулю: $U_{2} = 0$. Следовательно, напряжение на $R_{1}$ уменьшается.
Тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи:
в положении 1 — $P_{1} = I_{1}^{2} (R_{1} + R_{2}) =$ ℰ$^{2} / (R_{1} + R_{2})$;
в положении 2 — $P_{2} =$ ℰ$^{2} / R_{2}$.
Поскольку $R_{2}$ < $R_{1} + R_{2}$, знаменатель уменьшается и $P_{2}$ > $P_{1}$. Суммарная мощность увеличивается.
Итог: напряжение на $R_{1}$ — уменьшится (2), мощность — увеличится (1).