ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 1. ПРОВОДИМО ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИРОДИ
1. (2 бали) На рис. 1 зображено дві пари кульок, підвішених на шовкових нитках. Визначте знак заряду кульки 2; кульки 3.
Тіла з однаковими зарядами відштовхуються. Кулька 1 має позитивний заряд і відштовхує кульку 2, тому кулька 2 також має позитивний заряд (+). Кулька 4 заряджена негативно і притягує кульку 3, отже, кулька 3 має позитивний заряд (+).
2. (2 бали) Які твердження є хибними?
Хибними є наступні твердження:
- (а), оскільки під час вимірювання напруги необхідно суворо дотримуватися полярності: позитивний полюс («+») вольтметра приєднують до позитивного («+») полюса джерела, а негативний («–») — до негативного («–»).
- (в) Щоб зарядити скляну паличку позитивним зарядом, її треба потерти об шкіру.
3. (3 бали) Які прилади й пристрої знадобляться для того, щоб експериментально перевірити закон Ома для ділянки кола?
Для перевірки закону Ома потрібні: реостат, ключ, амперметр, вольтметр, з’єднувальні проводи та джерело живлення.
4. (5 балів) За рис. 2 визначте: 1) ціну поділки шкали амперметра; 2) межі вимірювання вольтметра; 3) силу струму в резисторі; 4) напругу на резисторі; 5) опір резистора.
- 1) Ціна поділки амперметра — 0,1 А.
- 2) Межі вольтметра — від 0 до 4 В.
- 3) Сила струму — 0,5 А.
- 4) Напруга — 1,4 В.
- 5) Опір — 2,8 Ом.
ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 2. ЗДІЙСНЮЄМО ПОШУК ТА ОПРАЦЬОВУЄМО ІНФОРМАЦІЮ
5. (2 бали) На цоколі електричної лампи зазначено: «4,4 В; 0,22 А». Яким є опір нитки розжарення лампи під час світіння?
Дано: U = 4,4 В; I = 0,22 А. Знайти: R.
За законом Ома: R = U / I = 4,4 В / 0,22 А = 20 Ом. Відповідь: 20 Ом (варіант г).
6. (2 бали) На рис. 3 наведено вольт-амперні характеристики двох пристроїв. Чи має нагрівальний елемент бойлера більший опір?
Ні, опір бойлера менший. Графік показує, що при однаковій напрузі сила струму в бойлері більша, ніж у прасці. Оскільки опір обернено пропорційний силі струму, то пристрій із більшим струмом має менший опір.
7. (3 бали) На рис. 4 подано вольт-амперні характеристики двох провідників. Визначте суму опорів цих провідників.
Згідно з графіком: опір першого провідника R1 = 4 В / 1 А = 4 Ом; опір другого R2 = 10 В / 0,9 А ≈ 11,1 Ом. Загальна сума: 4 + 11,1 = 15,1 Ом. Це відповідає варіанту Г.
8. (5 балів) Назвіть елементи електричного кола, позначені на рис. 5 цифрами. Як і чому змінилась яскравість світіння лампочки після того, як повзунок реостата пересунули праворуч?
Елементи кола: 1 — джерело струму; 2 — ключ; 3 — амперметр; 4 — лампа; 5 — реостат; 6 — вольтметр. Яскравість лампи зменшилась. Переміщення повзунка праворуч збільшило довжину обмотки реостата, що підвищило його опір. Через це сила струму в колі впала, і лампа стала світити тьмяніше.
ГРУПА РЕЗУЛЬТАТІВ 3. УСВІДОМЛЮЄМО ЗАКОНОМІРНОСТІ ПРИРОДИ
9. (2 бали) Якою є напруженість у деякій точці електричного поля, якщо на заряд 5 нКл це електричне поле діє із силою 2 мкН?
Дано: q = 5 * 10^-9 Кл; F = 2 * 10^-6 Н. Знайти: E.
E = F / q = (2 * 10^-6) / (5 * 10^-9) = 0,4 * 10^3 = 400 Н/Кл. Відповідь: 400 Н/Кл (варіант в).
10. (2 бали) Яким є опір ніхромового дроту завдовжки 20 см і з площею поперечного перерізу 2 мм²?
Дано:
l = 0,2 м; S = 2 мм²;
питомий опір ніхрому ρ = 1,1 (Ом*мм²)/м.
Знайти: R.
R = ρ * l / S = 1,1 * 0,2 / 2 = 0,11 Ом. Відповідь: 0,11 Ом (варіант а).
11. Установіть відповідність між дією з дротом (1–3) і зміною його опору (А–Г).
- 1 — Б: опір зменшився у 4 рази (довжина стала вдвічі меншою, а товщина — вдвічі більшою).
- 2 — В: опір не змінився (це внутрішня властивість провідника).
- 3 — Г: опір зріс у 2 рази (площа перерізу стала вдвічі меншою).
12. Поясніть, як і чому за допомогою негативно зарядженої ебонітової палички незаряджений електроскоп набув позитивного заряду (рис. 6).
Це відбувається через електростатичну індукцію. Негативна паличка відштовхує електрони з верхівки електроскопа донизу. Якщо торкнутися верхівки рукою, електрони підуть у землю. Після того як прибрати руку, а потім паличку, на приладі залишиться позитивний заряд.
13. Протягом 10 с через ділянку кола пройшов електричний заряд 15 Кл, при цьому електричне поле на ділянці виконало роботу 315 Дж. Визначте: 1) напругу на ділянці; 2) силу струму в ділянці; 3) опір ділянки.
- 1) Напруга: U = A / q = 315 / 15 = 21 В.
- 2) Сила струму: I = q / t = 15 / 10 = 1,5 А.
- 3) Опір: R = U / I = 21 / 1,5 = 14 Ом.
РОБОТА І ПОТУЖНІСТЬ СТРУМУ. З’ЄДНАННЯ ПРОВІДНИКІВ
1. Які одержані твердження є хибними? Дія автоматичних запобіжників ґрунтується на…
Хибними є (а) та (г). Автомати працюють на основі теплового розширення біметалевої пластини, а не на плавленні чи взаємодії зарядів.
2. Ви намагаєтеся виміряти ККД електричного нагрівника. Які прилади вам НЕ знадобляться?
Не потрібні динамометр (в) та лінійка (е).
3. (3 бали) На рис. 1 зображено електричне коло. Виберіть усі правильні твердження.
Правильні: б) лампа та резистор з’єднані послідовно; в) якщо розімкнути ключ К2, струм припиниться у всьому колі.
4. (4 бали) Як зміняться покази приладів (рис. 2), якщо повзунок реостата перемістити ліворуч?
Напруга V1 не зміниться, V2 — зросте, V3 — зменшиться. Сила струму на амперметрі А збільшиться.
5. (2 бали) Якою є сила струму в нитці розжарення електричної лампи (рис. 3) за номінальної напруги?
Дано: U = 220 В; P = 100 Вт. I = P / U = 100 / 220 ≈ 0,45 А. Варіант а.
6. (3 бали) Установіть відповідність між назвою електричного пристрою (1–3) та потужністю струму (А–Г) в цьому пристрої.
1—А (лампа 5 Вт), 2—Г (праска 2200 Вт), 3—В (міксер 600 Вт).
7. (2 бали) Наприкінці місяця господариня зняла показ лічильника (рис. 4). Визначте вартість спожитої за місяць електроенергії, якщо на початок місяця показ лічильника був 2185,0 кВт⋅год, а тариф становив 4,32 грн за 1 кВт⋅год.
Спожито енергії: 2345 – 2185 = 160 кВт⋅год. Вартість: 160 * 4,32 = 691,2 грн. Варіант г.
8. (2 бали) На рис. 5 наведено вольт-амперні характеристики двох пристроїв. У скільки разів за напруги 6 В потужність струму в пристрої 1 є більшою за потужність струму в пристрої 2?
При 6 В струм у першому пристрої 1,5 А, у другому — 0,5 А. Оскільки потужність P = U * I, то при однаковій напрузі вона буде більшою у 3 рази (1,5 / 0,5 = 3).
9. (3 бали) На рис. 6 схематично зображено три дроти, які виготовлені з різних матеріалів і приєднані до джерела струму. Довжини дротів, а також площі їхніх поперечних перерізів однакові. У якому дроті виділяється найбільша кількість теплоти? Відповідь обґрунтуйте.
Найбільше тепла виділить ніхром. При послідовному з’єднанні кількість теплоти залежить від опору (Q = I²Rt). Оскільки розміри однакові, опір найбільший у матеріалу з найвищим питомим опором, яким є ніхром.
10. (1 бал) Три лампи з’єднали послідовно й під’єднали до акумулятора. Якою є напруга на клемах акумулятора, якщо напруги на лампах 4, 6 і 8 В?
Загальна напруга: 4 + 6 + 8 = 18 В.
11. (2 бали) Сила струму в нагрівальному елементі електричної праски становить 5 А, опір елемента — 40 Ом. Яка кількість теплоти виділяється в нагрівальному елементі протягом 5 хв?
Q = I² * R * t = 5² * 40 * 300 = 25 * 40 * 300 = 300 000 Дж (або 300 кДж).
12. (4 бали) Транспортер піднімає вантаж масою 300 кг на висоту 16 м протягом 2 хв. Визначте силу струму в електродвигуні транспортера, якщо напруга в мережі дорівнює 380 В, а ККД транспортера становить 60 %.
Корисна робота: 300 * 10 * 16 = 48 000 Дж. Повна робота: 48 000 / 0,6 = 80 000 Дж. Сила струму: I = A / (U * t) = 80 000 / (380 * 120) ≈ 1,75 А.
13. За рис. 7 визначте: 1) показ вольтметра; 2) загальну напругу на ділянці; 3) потужність електричного струму в кожному резисторі та на всій ділянці.
- 1) Напруга на паралельній ділянці: U3 = 1,5 А * 2 Ом = 3 В. Струм через R2: 3 В / 6 Ом = 0,5 А. Загальний струм: 1,5 + 0,5 = 2 А. Показ вольтметра (U1): 2 А * 3 Ом = 6 В.
- 2) Загальна напруга: 6 В + 3 В = 9 В.
- 3) Потужність: P1 = 2*6 = 12 Вт; P2 = 0,5*3 = 1,5 Вт; P3 = 1,5*3 = 4,5 Вт. Загальна потужність: 12 + 1,5 + 4,5 = 18 Вт.