Verified answer

1) Работа, затраченная двигателем на поднятие лифта = потенциальная энергия лифта: A=mgh

эффективная мощность: N=A/t=mgh/t

Полная мощность: P=UI=N/η

Отсюда: I=N/(ηU)=mgh/(tUη) = 26.7 А

2) Общее сопротивление цепи:

R=R₁R₂/(R₁+R₂)+R₃+R₀, где R₀ - внутреннее сопротивление источника питания.

R=4*6/(4+6)+2+0.6=2.4+2+0.6=5 Ом

По закону Ома: I =U*R, I - ток через источник питания.

I=4/5 = 0.8 А

Ток на R₃ = I, тогда падение напряжения на нем:

U₃=IR₃=0.8*2=1.6 В

Тогда падение напряжения на R₁, R₂: U₁=U-U₃=4-1.6=2.4 В

Ток на R₁: I₁=U₁/R₁=2.4/4=0.6 А

3) Работа силы тяги: A=FΔx, Δx - перемещение за Δt.

Эффективная мощность: N=A/Δt=FΔx/Δt=Fv, v - скорость.

Полная мощность двигателя: P=N/η=Fv/η;

Отсюда сила: F=Pη/v=9*10⁶*0.8/54=133 кН

4) Считаем сопротивления вольтметров бесконечными а амперметра нулевым, тогда полное сопротивление цепи:

R=(R₁+R₂)(R₃+R₄)/(R₁+R₂+R₃+R₄)+R₀+R₅, R₀ - сопротивление источника питания, R₅ - сопротивление реостата.

R=60 Ом.

Тогда ток через источник (показание амперметра):

I=U/R=12/60=0.2 А

Напряжение на реостате: V₅=R₅I=28*0.2=5.6 В

Тогда напряжение на вольтметре V₁=U-V₅=12-5.6=6.4 В

Напряжение на V=U=12 В.

Если крутить реостат, то R₅ будет увеличиваться, тогда V₁ будет уменьшаться, ток на амперметре I будет уменьшаться, V останется неизменным.

5) Общее сопротивление цепи:

R=R₁+R₃+ R₅(R₂+R₆+R₄)/(R₅+R₂+R₆+R₄)+R₀, R₀ - сопротивление источника питания.

R=10 Ом.

Тогда ток через источник:

I=U/R=10/10 = 1 А.

Ток на R₁ и R₃ одинаковы: I₁=I₃=I=1 А

Напряжение на R₅: U₅=I(R₅(R₂+R₆+R₄)/(R₅+R₂+R₆+R₄))=1.5 В

Ток на R₅: I₅=U₅/R₅=1.5/2=0.75 А.

Токи на R₂, R₆, R₄ одинаковы: I₂=I₆=I₄=I-I₅= 0.25 А

6) Количество теплоты для нагрева кастрюли с водой:

Q₁ = c₁m₁ΔT + c₂m₂ΔT=(c₁m₁+c₂m₂)ΔT

Количество теплоты, отдаваемое нагревателем (закон Джоуля-Ленца):

Q₂=RI²t.

Равенство тепловых потоков:

(1-α)Q₂=Q₁, α - коэффициент тепловых потерь (0,15)

Отсюда: ΔT=(1-α)RI²t / (c₁m₁+c₂m₂) = 63,4°

A*) Заменим R₆ и R₇ на R₈=R₆R₇/(R₆+R₇)=5

Заменим R₅ и R₈ на R₉=R₈+R₅=10

Заменим R₄ и R₉ на R₁₀=R₄R₉/(R₄+R₉)=5

Заменим R₃ и R₁₀ на R₁₁=R₃+R₉=10

Заменим R₂ и R₁₁ на R₁₂=R₂R₁₁/(R₂+R₁₁)=5

Общее сопротивление: R=R₁+R₁₂=10 Ом

Общий ток: I=U/R=16 А = I₁

U₁=I₁R₁=80 В

Законы Кирхгоффа: I₃R₁₁=I₂R₂; I₃=I₁-I₂= I-I₃R₁₁/R₂;

I₃=I/(1+R₁₁/R₂)=16/(1+10/10)=8 А; U₃=I₃R₃=40 В

Законы Кирхгоффа: I₅R₉=I₄R₄; I₅=I₃-I₄= I-I₅R₉/R₄;

I₅=I₃/(1+R₉/R₄)=8/(1+10/10)=4 А; U₅=I₅R₅=20 В

Тогда из закона Кирхгоффа:

U₁+U₃+U₅+V=U

V=U-U₁-U₃-U₅=160-80-40-20=20 В