Global EE

Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00003104

Задание №21. Качественная Задача

Электрические Цепи

№2. Задание 21

ID: 00003104

В сосуд наливают воду при комнатной температуре. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями $R_{1}$ и $R_{2}$, подключенные к источнику постоянного напряжения так, как показано на рисунке а. Оставив ключ в положении 1, доводят воду до кипения. Затем кипяток выливают, сосуд охлаждают до комнатной температуры, вновь наполняют таким же количеством воды при комнатной температуре и, повернув ключ К в положение 2 (рис. б), повторяют опыт. Напряжение источника в опытах одинаково. Опираясь на законы электродинамики и молекулярной физики, объясните, в каком из приведённых опытов вода закипит быстрее.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Электрические Цепи

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Дано:

$U = \text{const}, \quad m = \text{const}, \quad \Delta T = \text{const}$

Найти:

В каком опыте вода закипит быстрее?

Решение:

Количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения, одинаково в обоих опытах: $$Q = cm\Delta T = \text{const}$$ По закону Джоуля–Ленца при постоянном напряжении: $$Q = \frac{U^2}{R_\text{общ}} \cdot t \implies t = \frac{Q \cdot R_\text{общ}}{U^2}$$ В опыте К1 резисторы включены последовательно: $$R_\text{общ}^{(1)} = R_1 + R_2$$ В опыте К2 включён только $R_1$: $$R_\text{общ}^{(2)} = R_1$$ Так как $R_\text{общ}^{(2)} \lt R_\text{общ}^{(1)}$, то $t_2 \lt t_1$. Во втором опыте (ключ К2, только $R_1$) вода закипит быстрее.

Ответ

Во втором опыте (ключ К2, только R₁) вода закипит быстрее

Видеоразбор

Другие задания по теме «Электрические Цепи» (8)