Задание 15 ЕГЭ по физике · задача 844877
|
|
На рисунке показана схема электрической цепи постоянного тока, содержащей источник тока, ЭДС которого равна и два резистора: R1 и R2. В начальный момент времени ключ К замкнут. Как изменятся напряжение на резисторе R1 и суммарная тепловая мощность, выделяющаяся во внешней цепи, если ключ К разомкнуть? Внутренним сопротивлением источника тока и соединительных проводов 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, выделяющаяся во внешней цепи |
Показать ответ и разбор
Ответ: 12
Разбор
Когда ключ К замкнут, он закорачивает резистор $R_{1} ($напряжение на нём равно нулю). Через внешнюю цепь течёт ток $I = \varepsilon / R_{2}$, и вся тепловая мощность выделяется только на $R_{2}$: $P = \varepsilon^{2} / R_{2}$.
Когда ключ размыкают, резисторы $R_{1}$ и $R_{2}$ оказываются включёнными последовательно. Общее сопротивление цепи возрастает до $R_{1} + R_{2}$, поэтому ток уменьшается: $I' = \varepsilon / (R_{1} + R_{2})$.
Напряжение на $R_{1}$ теперь $U_{1} = I' R_{1} = \varepsilon R_{1} / (R_{1} + R_{2})$ > 0, то есть оно увеличивается.
Суммарная тепловая мощность во внешней цепи становится $P' = I'^{2} (R_{1} + R_{2}) = \varepsilon^{2} / (R_{1} + R_{2})$. Поскольку $R_{1} + R_{2}$ > $R_{2}$, мощность уменьшается.
Таким образом, напряжение на $R_{1}$ увеличивается, а суммарная тепловая мощность уменьшается.
Когда ключ размыкают, резисторы $R_{1}$ и $R_{2}$ оказываются включёнными последовательно. Общее сопротивление цепи возрастает до $R_{1} + R_{2}$, поэтому ток уменьшается: $I' = \varepsilon / (R_{1} + R_{2})$.
Напряжение на $R_{1}$ теперь $U_{1} = I' R_{1} = \varepsilon R_{1} / (R_{1} + R_{2})$ > 0, то есть оно увеличивается.
Суммарная тепловая мощность во внешней цепи становится $P' = I'^{2} (R_{1} + R_{2}) = \varepsilon^{2} / (R_{1} + R_{2})$. Поскольку $R_{1} + R_{2}$ > $R_{2}$, мощность уменьшается.
Таким образом, напряжение на $R_{1}$ увеличивается, а суммарная тепловая мощность уменьшается.