Тема №25 Геометрическая оптика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

05 Электрические цепи с резисторами (Отсутствует в данном номере в ЕГЭ 2026)

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 геометрическая оптика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 41#115100Максимум баллов за задание: 3

Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R  , сопротивление амперметра равно R∕10  , сопротивление вольтметра равно 9R  . В первой схеме показания вольтметра равны U1  . Каковы его показания во второй схеме? Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

PIC

Источники: ЕГКР 954 Физика 27.03.2025

Показать ответ и решение

Обозначим RA  – сопротивление амперметра, RV  – сопротивление вольтметра, ℰ     – ЭДС источника.
Найдем сопротивление цепи в схеме 1. Вольтметр и резистор подключены параллельно

  1    1    1
R--- = R-+ R--
  RV        V

RRV = R-⋅RV--
      R +RV

и к ним подключен амперметр

          R ⋅RV
R1 = RA+ R-+-RV-

Амперметр показывает силу тока во всей цепи:

I1 = ℰ-= -----ℰR-⋅R---.
     R1  RA + R-+-RV-
                   V

Вольтметр показывает напряжение на параллельном блоке:

U1 = I1RRV =-----ℰ------R-⋅RV--
            Ra + R-⋅RV-R + RV
                 R+ RV

Во второй схеме амперметр перемещается в параллельный блок. Найдем общее сопротивление

RRA = R +RA

     (R+-RA-)RV--
R2 = R+ RA + RV .

При этом через цепь течет ток

I2 = ℰ-= -----ℰ------.
     R2   (R-+RA-)RV--
          R+ RA + RV

А вольтметр показывает напряжение на всем участке

U2 = I2R2 = ℰ.

К этому же выводу можно было прийти не рассчитывая сопротивление цепи, заметив, что вольтметр подключался бы параллельно источнику напряжения.
Тогда

     ----ℰ------R-⋅RV--
     R + -R⋅RV--R +RV       R-⋅RV--
U1= --a--R-+-RV------- = ---R+-RV----
U2           ℰ           RA + R-⋅RV--
                              R +RV

С учетом условия

             R-⋅RV--  R-  -R-⋅9R-
U  =U  ⋅ RA-+-R+-RV-= 10 +-R-+-9R-= 10U .
 2    1   -R-⋅RV--       -R⋅9R-      9 1
          R + RV        R + 9R
Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 42#125655Максимум баллов за задание: 3

В электрическом чайнике есть три одинаковых нагревательных спирали. Если все три спирали соединить параллельно, то вода в чайнике закипит через 4 минуты. Через сколько минут закипит вода в чайнике, если нагревательные спирали соединить так, как показано на рисунке? масса воды, начальная температура воды, а также напряжение на идеальном источнике в обоих случаях одинаковы.

PIC

Источники: Вариант 956 ЕГКР от 25.03.2025

Показать ответ и решение

В первом случае элементы соединены параллельно, значит, сопротивление равно:

    R0
R = 3--

Количество теплоты в первом случае будет равно:

      2
Q= 3U--t1
    R0

Если элементы цепи соединить так, как показано на рисунке, то сопротивление будет равно:

R ′ = R0-+R = 3R0-
     2     0   2

Теплота же будет равна:

  ′  2U2
Q  = 3R0t2

Поскольку начальная масса води и температура не меняется, количество теплоты, требуемое для нагрева не изменяется, а значит теплоты равны, т.е.:

3U2    2U2
R0-t1 = 3R0-t2

3t1= 2t2
 1    3

t = 9t1-= 9⋅4-=18 мин
2   2     2
Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 43#126011Максимум баллов за задание: 3

На рисунке ниже изображена электрическая цепь, состоящая из резисторов R1 = R  , R2 =2R  , источнка с внутренним сопротивлением r = R  и ключа К. Когда ключ К разомкнут, на резисторе R1  выделяется мощность P1 = 4,9  Вт. Какая мощность выделяется во внешней цепи при замкнутом ключе К? Укажите условия протекания тока через диод и резисторы в обоих случаях.

PIC

Источники: ЕГЭ 2025

Показать ответ и решение

При разомкнутом ключе через ток течет сила тока I1  , равная

      ℰ
I1 = R1-+r,

где ℰ     - ЭДС источника.
В этом случае мощность, выделяющаяся на резисторе R1  , равна

          (      )
P = I2R =   --ℰ---2R  .
 1   1 1    R1+ r    1

При замыкании ключа через цепь течет ток I2  , равный

        ℰ
I2 = -R1R2-----.
    R1+-R2-+ r

Тогда мощность во внешней цепи равна

P2 = I2⋅(ℰ − I2r)= I2ℰ − I22R,

       2          2
P2 = 2Rℰ---− (---ℰ--)2-⋅R = 24P1= 24⋅4,9 ≈4,7 Вт.
    -3-+ R    2R-+ R         25     25
               3
Ответ:

     24P1
P2 =  25 ≈ 4,7 Вт.

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 44#130348Максимум баллов за задание: 3

Школьник собрал электрическую цепь, состоящую из трёх резисторов, трёх амперметров, одного вольтметра и проводов (см. рисунок). Сопротивление R = 1 кОм, все измерительные приборы идеальные. Выводы схемы он подключил к источнику постоянного напряжения. В результате вольтметр показал 11 В.

PIC

1. Определите напряжение на резисторе 1. Ответ дайте в вольтах, округлив до целого числа.
2. Определите напряжение на резисторе 2. Ответ дайте в вольтах, округлив до целого числа.
3. Определите напряжение на резисторе 3. Ответ дайте в вольтах, округлив до целого числа.
4. Определите показания амперметра А1. Ответ дайте в мА, округлив до целого числа.
5. Определите показания амперметра А2. Ответ дайте в мА, округлив до целого числа.
6. Определите показания амперметра А3. Ответ дайте в мА, округлив до целого числа.
7. Определите полную тепловую мощность, выделяющуюся во всех трёх резисторах. Ответ дайте в мВт, округлив до целого числа.

Показать ответ и решение

Используя факт того, что все приборы идеальные (ток через вольтметр не течет, т.к его сопротивление стремится к бесконечности, напряжение на амперметре равно нулю и он ведет себя как провод, т.к его сопротивление равно нулю) "выкинем"амперметры и вольметры и перестроем цепь:

PIC

Она будет эквивалента следующей цепи:

PIC

Заметим, что теперь мы имеем параллельный участок цепи с сопротивлением

R пар = 2R-⋅3R-= 6R-  (1),
       2R+ 3R    5

следовательно общее напряжение

         6R   11R
R0 = R + 5--= -5-- (2)

Для удобства будем решать задачу в терминах R и общего напряжение цепи U0  .Тогда общий ток в цепи

I0 = U0-= 5U0- (3)
    R0   11R

Напряжение на вольтмертре складывается из напряжений резисторов R  и 3R

U  = U + U   (4),
 V    1   3

из-за параллельного соединения напряжения на резисторах 2R  и 3R  равны, а сумма их токов равна I0  , отсюда:

(
{I2⋅2R = I3⋅3R
(
 I2+ I3 = I0

Решая систему, получаем,что

     3I
I2 = 50- (5)

I3 = 2I0- (6)
     5

отсюда

U3 = 2I0-⋅3R = 6 I0R  (7)
     5       5

U1 = I0R, (8)

из (4) получаем

     11
UV = 5 I0R

используя (3) и (7), получаем :

UV = U0  (9)

И это означает, что источник и вольтметр просто соединены параллельно. Найдем напряжение на каждом резисторе. из (3) и (9) :

U1 = I1R = I0R = 5U0-⋅R = 5-UV = 5-⋅11В= 5 В
               11R      11      11

из (3) и (5):

               3I0      3  5UV-     -6
U2 = U3 = I22R = 5 ⋅2R = 5 ⋅11R ⋅2R = 11 ⋅11В = 6В

Из рисунка видно,что токи через амперметры A1,A2,A3  равны токам через резисторы R,2R,3R  соотвественно из (3) , (5) и ( 6) получаем :

I1 = I0 = 5-UV-=-5 ⋅-11-В-= 5м А
        11 R   11  1000Ом

I2 = 3I0 = 3-UV-= 3-⋅-11В---= 3мА
     5    11 R    11  1000 Ом

I3 = 2I0 = 2-UV-= 2-⋅-11В---= 2мА
     5    11 R    11  1000 Ом

мощность на резисторе вычисляется как

     2
P = I R

найдем ее на кажом резисторе

P = I2R = 25 ⋅10−6А ⋅103О м= 25 мВт
 1   1

P2 = I222R =9 ⋅10−6А ⋅2⋅103О м =18 мВт

P3 = I223R =4 ⋅10−6А ⋅3⋅103О м =12 мВт
Ответ:

1. U1 = 5В

2. U2 =6 В

3. U3 =6 В

4. I1 = 5м А
5. I2 = 3 мА
6. I3 = 2 мА

7. P1 = 25 мВт,  P2 =18 мВт  , P3 =12 мВт

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!