Ответы на задачи

Задачи 7-8 классы Задача 1. 5 Кл Расскажи, откуда и как электричество приходит в твой дом? Задача 2. 5 Кл Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы – в чем разница? Приведите примеры. Задача 3. 5 Кл Что угрожает безопасности детей на этом участке? Решение: Играть с воздушным змеем следует вдали от проводов. Нельзя подниматься на заграждение подстанций Не лазать по деревьям вблизи воздушных линий электропередачи Держать электропровода подальше от воды Задача 4. 5 Кл Что угрожает безопасности жителей этого дома? Решение: Не следует перегружать удлинитель проводами и располагать его на пути жителей дома Электроприборы (фен) следует держать подальше от воды На электрических розетках должны быть безопасные заглушки Не проводить ремонт электрооборудования под напряжением Аккуратно вытаскивать вилку из розетки. Задача 5. 5 Кл Посмотрите набор изображений и укажите следующее: Дом, который использует солнечную энергию и имеет солнечные панели на крыше Морской ветропарк Энергосберегающие лампочки Солнечная башня на солнечной электростанции Тепловая электростанция Атомная электростанция Градирни Опоры линии электропередач Плотина ГЭС Стандартная лампочка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Задача 6. 8 Кл В общей сложности примерно 180 000 ТВт солнечной энергии достигает Земной поверхности. Около 0,06% этой энергии используется растениями для фотосинтеза. Из энергии, затраченной на фотосинтез, около 1% в конечном итоге хранится в растительном материале (включая древесину). Для справки: 1 ТВт (тераватт) = 1012 Вт. а) Подсчитайте общее количество энергии, которую сохраняют растения каждую секунду. б) Предположим, что электростанции вырабатывают электроэнергию, сжигая растительный материал. Если вся энергия, запасенная в растениях, может быть преобразована в электричество, то чему была бы равна общая средняя вырабатываемая мощность? Будет ли этого достаточно, чтобы удовлетворить мировой спрос на электроэнергию, который составляет примерно 10 тераватт? с) На основании ответа на вопрос б) сделайте вывод о том, почему люди зависят от ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь, которые являются остатками древних растений? Решение: а) 1.8 × 1017 × 0.0006 × .01 = 1.08 × 1012 Вт. б) 1.08 × 1012 Вт, что составляет лишь 10% мирового спроса на электроэнергию. с) Пополнение растительности на Земле сильно отстает от возрастающего спроса на энергию. Поэтому люди используют энергию, запасенную в течении миллионов лет в окаменелых растениях.

Задачи 9-11 классы Задача 1. 5 Кл В цепи, показанной на рисунке, конденсатор первоначально не заряжен. а) Рассчитайте значения токов I1, I2 и I3 до замыкания ключа К. б) Рассчитайте значения токов I1, I2 и I3 сразу после замыкания ключа К. в) Чему равны значения токов I1, I2 и I3 через длительный интервал времени после замыкания ключа К? г) Постройте график зависимости тока I1 от времени. На оси времени не следует соблюдать точный масштаб. График должен быть качественным. Точка t=0 соответствует моменту замыкания ключа. Поэтому на графике должен быть интервал отрицательных значений t, предшествующих замыканию ключа. В области t>0 график должен выходить на установившийся режим в цепи (спустя длительное время после замыкания ключа). д) Чему равен заряд на конденсаторе в установившемся режиме? Решение: а) I1,=I2=0.3 А, I3=0 б) I1,=0.4А, I2=I3=0.2А в) I1,=I2=0.3 А, I3=0 г) д) q=CU=5*10-3*30=0.15 Кл Задача 2. 4 Кл Представим небольшой дом для уединенного отдыха вдали от цивилизации. Хозяин решил установить гидрогенератор для обеспечения жилища электроэнергией. Рядом с домом – небольшой ручей, текущий с холма высотой 8 м, и хозяин рассчитывает на скорость потока воды в ручье (объемный расход) 1.4 м3/мин. Турбогенератор, который собирается купить хозяин, имеет КПД 60%. а) Какую мощность будет иметь такая установка? б) Сколько 100-ваттных лампочек одновременно сможет использовать хозяин? Решение: Дано: ρ=1000кг/м3, Q=1.2 м3/мин, h=8 м, η=0.6. Вт. 11 лампочек. Задача 3. 2 Кл Какие светодиоды светятся? Решение: В, Е Задача 4. 8 Кл Чему равно общее сопротивление цепи? Решение: Есть разные способы расчета разветвленных цепей. Здесь применим правила Кирхгофа. Для этого выберем в цепи направления токов и направления обхода простых контуров. Составим систему уравнений и решим ее: i=i1+i2, i2=i3+i4, i5=i1+i3, U=i2 1+i4 1/4, 0=-i2 1+i1 1/2-i3 1/5, 0=-i4 1/4+i3 1/5+i5 1/3 Получаем: i=(31*U)/15,i1=(4*U)/3,i2=(11*U)/15,i3=-(U/3), i4=(16*U)/15,i5=U Здесь i=(31*U)/15 – общий ток. Найдем теперь общее сопротивление: Ответ: 15/31 Ом или 0.48 Ом. Задача 5. 10 Кл Водородное топливо уже давно занимает ведущие позиции среди других источников энергии. Обладающий уникальными свойствами, водород по праву называют топливом ближайшего будущего. По сравнению с дизельным и бензиновым топливом, у него больший КПД, а также экологичность. Углеродные наноматериалы (фуллерены, нанотрубки, графен) предполагается использовать для хранения водорода. Чистый жидкий или газообразный водород можно «упаковать» в инертные контейнеры. Для хранения также используют химические соединения, содержащие значительное количество водорода, и адсорбенты, способные прочно удерживать водород в поверхностном слое. Графан.Белые шарики – атомы водорода, черные – углерода Графан представляет собой плоскость, состоящую из правильных шестиугольников. В вершинах шестиугольников расположены атомы углерода. К каждому атому углерода присоединен атом водорода. Связь C-H перпендикулярна углеродной плоскости. Атомы водорода расположены, как показано на рисунке. Расстояние С-С равно 1.55 А, расстояние С-Н составляет 1.11 А. (А – обозначение единицы длины "ангстрем"). Важнейшими характеристиками любого способа хранения водорода служат массовая (w%) и объёмная (V) емкости. Эти величины рассчитываются по формулам Рассчитайте w% и V для следующих систем: 1) водорода, хранящегося под давлением 10 бар (1 бар = 105 Па) при Т = 298К в контейнере объемом 10 литров и массой 5 кг; 2) двумерного материала графана. Решение: 1) Из уравнения Менделеева-Клапейрона найдем массу водорода в сосуде: Массовая емкость: Объемная емкость: 2) На один атом углерода приходится один атом водорода. Массовая емкость: Для расчета объемной емкости представим элементарный объем - правильную призму, в основании которой – правильный шестиугольник, состоящий из атомов углерода, принадлежащих графену. Высота призмы равна длине двух связей С-Н плюс толщина графеновой плоскости. Объем призмы равен внутри рассчитанного объема находятся 6 атомов водорода, но каждый из них принадлежит трем соседним шестиугольникам. Поэтому объемная емкость равна