Задание 21 ЕГЭ по физике · F40DA3
Мощность на нагрузке
Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС ℰ и внутренним сопротивлением r и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением R. При изменении сопротивления нагрузки изменяется напряжение на ней и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график зависимости мощности, выделяющейся на нагрузке, от напряжения на ней.
Используя известные Вам физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от напряжения представляет собой параболу.
Используя известные Вам физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от напряжения представляет собой параболу.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Для полной цепи по закону Ома напряжение на нагрузке связано с ЭДС и падением напряжения на внутреннем сопротивлении:
E=U+Ir
Выразим силу тока через напряжение на нагрузке:
I=E−Ur
Мощность, выделяющаяся в нагрузке, равна произведению напряжения на силу тока:
P=UI
Подставим выражение для силы тока:
P(U)=UE−Ur=ErU−1rU2
Полученная зависимость является квадратным трёхчленом по переменной U. Коэффициент при U2 отрицателен, поэтому график представляет собой ветви параболы, направленные вниз. При U=0 и U=E мощность равна нулю, а максимальная мощность достигается при U=E/2.
Pmax=E24r
E=U+Ir
Выразим силу тока через напряжение на нагрузке:
I=E−Ur
Мощность, выделяющаяся в нагрузке, равна произведению напряжения на силу тока:
P=UI
Подставим выражение для силы тока:
P(U)=UE−Ur=ErU−1rU2
Полученная зависимость является квадратным трёхчленом по переменной U. Коэффициент при U2 отрицателен, поэтому график представляет собой ветви параболы, направленные вниз. При U=0 и U=E мощность равна нулю, а максимальная мощность достигается при U=E/2.
Pmax=E24r
Пример ответа
Так как P(U)=E/rU-1/rU2, зависимость мощности от напряжения является квадратичной, то есть графиком параболы, направленной ветвями вниз.
Источник: Открытый банк ФИПИ F40DA3
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.