Задание 15 ЕГЭ по физике · задача 7E024D
|
|
На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС , два резистора и реостат. Сопротивления резисторов R1 и R2 одинаковы и равны R. Сопротивление реостата R3 можно менять. Как изменятся напряжение на резисторе R2 и суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи, если уменьшить сопротивление реостата от R до 0? Внутренним сопротивлением источника 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 R2 | Суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи |
Показать ответ и разбор
Ответ: 21
Разбор
Цепь состоит из двух параллельных ветвей, подключённых напрямую к источнику с ЭДС ℰ (внутренним сопротивлением пренебрегаем, поэтому напряжение на клеммах всегда равно ℰ).
Левая ветвь — резистор $R_{1} = R$.
Правая ветвь — последовательно соединённые $R_{2} = R$ и реостат $R_{3}$.
Ток в правой ветви: $I_{2} =$ ℰ $/ (R + R_{3})$.
Напряжение на $R_{2}$ равно $U_{2} = I_{2} \cdot R =$ ℰ $\cdot R / (R + R_{3})$.
Когда $R_{3}$ уменьшается от R до 0, знаменатель уменьшается с 2R до R, поэтому $U_{2}$ растёт от ℰ/2 до ℰ. Значит, напряжение на $R_{2}$ увеличивается (цифра 1).
Суммарный ток во внешней цепи: $I =$ ℰ/R + ℰ$/(R + R_{3})$.
При уменьшении $R_{3}$ от R до 0 ток I растёт от 1,5ℰ/R до 2ℰ/R.
Тепловая мощность $P =$ ℰ $\cdot I ($или сумма $I^{2}R$ по всем резисторам) поэтому тоже увеличивается (цифра 1).
Левая ветвь — резистор $R_{1} = R$.
Правая ветвь — последовательно соединённые $R_{2} = R$ и реостат $R_{3}$.
Ток в правой ветви: $I_{2} =$ ℰ $/ (R + R_{3})$.
Напряжение на $R_{2}$ равно $U_{2} = I_{2} \cdot R =$ ℰ $\cdot R / (R + R_{3})$.
Когда $R_{3}$ уменьшается от R до 0, знаменатель уменьшается с 2R до R, поэтому $U_{2}$ растёт от ℰ/2 до ℰ. Значит, напряжение на $R_{2}$ увеличивается (цифра 1).
Суммарный ток во внешней цепи: $I =$ ℰ/R + ℰ$/(R + R_{3})$.
При уменьшении $R_{3}$ от R до 0 ток I растёт от 1,5ℰ/R до 2ℰ/R.
Тепловая мощность $P =$ ℰ $\cdot I ($или сумма $I^{2}R$ по всем резисторам) поэтому тоже увеличивается (цифра 1).