647_Pinegina_T.JU._Praktikum_po_kursu_fiziki_

заряд надо поместить в центр треугольника, чтобы результирующая сила, действующая на каждый заряд, была бы равна нулю.

6.Два маленьких шарика массой 1 г каждый подвешены на нитях длиной 1 м

и соприкасаются определить, какие одинаковые заряды надо сообщить шарикам, чтобы они разошлись на угол 600.

7.На длинных нитях в одной точке подвешены два одинаковых заряженных шарика, массой 1 г и зарядом 20 нКл каждый. Расстояние между шариками равно 5 см. Определить кулоновскую силу взаимодействия зарядов, силу натяжения нитей и угол, на который разойдутся шарики.

8.Два маленьких одинаковых шарики подвешены на нитях на одинаковых нитях длиной 10 см и соприкасаются. Когда шарики зарядили, они разошлись на расстоянии 1 см, а сила натяжения нити стала равной 14 мкН. Определить заряды и массы шариков.

9.Два маленьких проводящих шарика подвешены на длинных непроводящих нитях в одной точке. Шарики заряжены одинаковыми зарядами и находятся на расстоянии а = 5 см друг от друга. Один из шариков разрядили. Определить, каким стало расстояние между шариками.

10.Внутри гладкой сферы находится маленький заряженный шарик. Определить, какой величины заряд надо поместить в нижней точке сферы, чтобы ша-

рик удерживался в верхней точке. Диаметр сферы d 1 м , заряд шарика q 10 8 Кл , его масса m 10 3 кг .

11. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускают в керосин. Определить, какой должна быть плотность шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и в керосине был бы один и тот же. Диэлектрическая проницаемость керосина 2 , плотность керосина

к 800 мкг3 .

12. По теории Бора электрон в атоме водорода движется по круговой орбите.

r 5 10 11 м , масса электрона m 9,1 10 31 кг .

13. Три точечных заряда 1нКл , 2 нКл и 1нКл расположены в вершинах равно-

стороннего треугольника со стороной 1 см. Определить величину напряженности и потенциала электрического поля, расположенных посередине между первым и третьим зарядами.

14. Три точечных заряда 1нКл , 1нКл и 1нКл расположены в вершинах

квадрата со стороной 1 см. Определить величину напряженности и потенциала электрического поля, в четвертой точке, где нет заряда.

15. Точечные заряды 1нКл, 2 нКл и 1нКл расположены в вершинах рав-

ностороннего треугольника со стороной 1 см. Определить величину напряженности и потенциала электрического поля в центре треугольника.

16. В вершинах правильного шестиугольника со стороной 1 см расположены заряды одинаковой абсолютной величины. Определить величину зарядов, ес-

21

ли напряженность электрического поля в центре шестиугольника равна 1 кВм .

Первый, второй и третий заряды – положительные, а четвертый, пятый и шестой заряды – отрицательные.

17. В вершинах правильного шестиугольника со стороной 1 см расположены заряды одинаковой величины q 1нКл. Определить величину напряженно-

сти и потенциала электрического поля в центре шестиугольника.

18. В вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника расположены одинаковые заряды q 1нКл . Определить напряженность и потенциал в точ-

ке, лежащей на середине гипотенузы. Длина гипотенузы равна 1 см.

19. Четыре одинаковых положительных точечных заряда расположены в вершинах квадрата. Определить силу, действующую на один из зарядов со стороны остальных, если потенциал электрического поля в центре квадрата равен

10 В.

Рисунок 2.1.

20.Два точечных заряда находятся на расстоянии а = 10 см друг от друга. В точке C на прямой, соединяющей заряды потенциал поля равен 100 В, а в точке А потенциал 55 В (см. рисунок 2.1). Определить напряженность электрического поля в точках А и С.

21.Два заряженных шарика с массами m = 0,2 г и M = 0,8 г, обладающих соответственно зарядами q = 0,3 мкКл и Q = 0,2 мкКл, соединены легкой непроводящей нитью длиной 0,2 м и движутся вдоль силовой линии однородного элек-

трического поля. Напряженность поля по величине равна 104 Вм , а направлена вертикально вниз. Определить ускорение шариков и напряжение нити.

ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ ПО ТЕМЕ 5 «ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ СИСТЕМЫ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ»

ТЕМА 6. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ

1. К равномерно заряженной вертикальной плоскости прикреплен на нити маленький шарик массой 1 мкг и зарядом 10 нКл. Нить образует с плоскостью угол, причем сила натяжения нити равна 20 мкН. Определить поверхностную

плотность заряда плоскости. Электрическая постоянная 0 8,85 10 12 Фм .

2. Расстояние между двумя длинными параллельными нитями равна 1 см. Нити равномерно заряжены с линейной плотностью 100 нКлм .Определить напряжен-

зарядов на каждой плоскости.

Рисунок 2.2.

23

4.Определить потенциал, заряд и радиус шара, если в точке на расстоянии 50см от его центра потенциал равен 400 В, а в точке на расстоянии 20 см от его поверхности потенциал равен 800 В.

5.Определить, с какой силой, приходящейся на единицу площади, отталкиваются две параллельные заряженные плоскости с поверхностной плотностью за-

6. Параллельно большой плоскости заряженной с поверхностной плотностью

заряда 4 мкКл расположена длинная нить, заряженная с линейной плотно-

м2

стью 100 нКлм . Определить силу, действующая со стороны плоскости на от-

резок нити длиной 1 м.

7. Электрическое поле создано заряженными пластинами с поверхностными

ского поля между пластинами и вне пластин.

8. Определить разность потенциалов между двумя большими заряженными

Расстояние между плоскостями равно 1 мм.

9. Определить напряжение на цилиндрическом конденсаторе с радиусами ци-

линдров 1 мм и 5 мм, если заряды распределены следующим образом 1 1 нКлм

и 2 1 нКлм .

10. Определить разность потенциалов двух точек, находящихся на расстоянии 10 см и 15 см от поверхности шара, заряженного с поверхностной плотностью

заряда 1 нКлм2 , радиус шара равен 5 см.

ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ ПО ТЕМЕ 6 «ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ПРОТЯЖЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ»

1.При перемещении электрона в поле большой заряженной плоскости на расстояние 2 м перпендикулярно плоскости совершена работа 1 эВ. Определить поверхностную плотность заряда плоскости.

2.Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 100 В, движется по направлению к заряженной сфере радиусом 0,1 м и имеющий заряд ̶10 нКл. Определить минимальное расстояние от сферы, на которое приблизится электрон.

3.Электрическое поле создано длинной нитью с линейной плотностью заряда

100 нКлм . Определить, какую скорость приобретет электрон под действием поля, приблизившись к нити с расстояния 1 см до расстояния 0,5 см.

4.Определить разность потенциалов, которую должен пройти в электрическом поле электрон, имеющий скорость 1 Ммс , чтобы его скорость возросла вдвое.

5.Электрон влетел в однородное электрическое поле с напряженностью 10 кВм

со скоростью 8 Мм перпендикулярно силовым линиям поля. Определить вели-

с

чину и направление его скорости через 2 нс.

25

6. Протон на большом расстоянии от проводника, потенциал которого равен

–3 кВ, имел скорость 1 Ммс . Траектория протона заканчивается на поверхности

проводника. Определить, какую скорость будет иметь протон, подлетая к проводнику.

7.Пылинка находится в равновесии в плоском конденсаторе. Ее масса равна

10-11 кг, расстояние между пластинами конденсатора 0,5 см. Пылинка освещается ультрафиолетовым светом и, теряя заряд, выходит из равновесия. Определить, какой заряд потеряла пылинка, если первоначально к конденсатору было приложено напряжение 154 В, а, затем, чтобы держать пылинку в положении равновесия, нужно увеличить напряжение на 8 В.

8.Работа по перемещению отрицательного точечного заряда к закрепленному шару, заряженному положительно, равна 12 Дж. При этом точечный заряд переместился на половину начального расстояния. Определить, какая работа совершена полем на первой половине этого пути. Радиус шара мал по сравнению с расстояниями, на которые перемещается точечный заряд.

9.Электрон, двигавшийся со скоростью 5·106 мс , влетает в однородное элек-

трическое поле напряженностью 103 Bм по направлению силовых линий. Опре-

делить, какое расстояние пройдет электрон в этом поле до остановки и сколько времени ему для этого потребуется.

10.Электрон, пройдя в электрическом поле расстояние, соответствующее разности потенциалов 100 В, влетает в плоский конденсатор параллельно его пластинам и на равном расстоянии от них. Длина каждой пластины 1 см, расстояние между ними 2 мм. Определить минимальную разность потенциалов, которую надо приложить к пластинам, чтобы электрон не вылетел из конденсатора.

11.Шарик массой 2 г, имеющий положительный

26

5. Определить, во сколько раз изменится разность потенциалов на обкладках конденсатора емкостью С3 (рисунок 2.6) при пробое конденсатора емкостью C2 .

Величины электроёмкости С1=200 нФ,

С2=600 нФ, С3=800 нФ

Рисунок 2.6.

6.Два шара с радиусами R1=2 cм и R2=5 cм несут заряды q1=0,6 нКл и q2= 0,9 нКл. Определить заряды и потенциалы шаров после их соединения. Определить энергию, рассеянную при их соединении.

7.Конденсаторы емкостью С1=5 мкФ и С2=10 мкФ заряжены до напряжения U1=60 В и U2=100 В соответственно. Определить напряжение на обкладках конденсатора после их соединения обкладками, имеющими: 1) одноименные заряды; 2) разноименные заряды.

8.На плоский воздушный конденсатор с площадью пластин 80х60 см2 и расстоянием между ними 1 см подана разность потенциалов 6 кВ. Затем без отключения от источника расстояние между обкладками увеличили до 2 см. Определить объемную плотность энергии электрического поля до и после раздвижения пластин.

9.На плоский воздушный конденсатор с площадью пластин 80х60 см2 и расстоянием между ними 1 см подана разность потенциалов 6 кВ. Затем, отключив конденсатор от источника, расстояние между обкладками увеличили до 2 см. Определить объемную плотность энергии электрического поля до и после раздвижения пластин.

28

ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ ПО ТЕМЕ 8 «ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ»

2.2. ПОСТОЯННЫЙ ТОК

ТЕМА 9. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.Определить суммарный импульс электронов в прямом проводе длиной 500 м, по которому течет ток I=20 A.

2.Медный проводник длиной и площадью поперечного сечения S включают в сеть с напряжением U. Определить, во сколько раз изменится мощность, выделяемая на проводнике, если его равномерно растянуть на 0,2 его первоначальной длины и включить в ту же сеть с напряжением U.

3.Определить, какой заряд переносится, если сила тока равномерно возрастает от нуля до 3 А в течении 10 с.

4.Определить количество теплоты, выделившееся в проводнике сопротивлением 10 Ом за 10 секунд, если сила тока в нем, уменьшаясь по линейному закону, изменилась от 10 А до нуля