Система

Электризация тел. Закон сохранения заряда.
№8.1 Около небольшой металлической пластины, укрепленной на изолирующей подставке, подвесили на длинной шелковой нити легкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на нее положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано. Ответ:
№8.2 Легкая трубочка из тонкой алюминиевой фольги подвешена к штативу на тонкой шелковой нити. Что произойдет с трубочкой, когда вблизи нее окажется отрицательно заряженный шар? Трубочка не заряжена, длина нити не позволяет трубочке коснуться шара. Ответ:
№8.3 Пара легких одинаковых шариков, заряды которых равны по модулю, подвешена на шелковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. Какой из рисунков соответствует ситуации, когда заряд 2-го шарика отрицателен? Ответ:
№8.4 В результате распада нейтрона рождаются протон с зарядом +e, электрон и электронное антинейтрино. Электрический заряд последней частицы равен. Ответ: 0 Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. №8.5 С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга? Ответ: 1 мН. №8.6 На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9 мН? Ответ: 10 см. №8.7 Сила взаимодействия двух равных точечных зарядов в вакууме равна 0,9 Н. Определить величину каждого заряда, если расстояние между ними 30 см. Ответ: 3 мкКл. №8.8 Во сколько раз сила электрического отталкивания между двумя электронами больше силы их гравитационного притяжения друг к другу? Ответ: В 4,2∙10⁴² раза. №8.9 Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см друг от друга, имеют одинаковые отрицательные заряды и взаимодействуют с силой 0,23 мН. Найти число «избыточных» электронов на каждом шарике. Ответ: 10¹¹. №8.10 Заряды 10 и 16 нКл расположены на расстоянии 7 мм друг от друга. Какая сила будет действовать на заряд 2 нКл, помещенный в точку, удаленную на 3 мм от меньшего заряда и на 4 мм от большего? Ответ: 2 мН.
№8.11 Одинаковые шарики массой по 0,2 г подвешены на нити так, как показано на рисунке. Расстояние между шариками ВС = 3 см. Найти силу натяжения нити на участках АВ и ВС, если шарикам сообщили одинаковые по модулю заряды по 10 нКл. Рассмотреть случаи: А) заряды одноименные; Б) заряды разноименные. Ответ: 4 мН, 3 мН; 4 мН, 1 мН.
№8.12 Заряды 90 и 10 нКл расположены на расстоянии 4 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы он находился в равновесии? Ответ: На расстоянии 1 см от меньшего и 3 см от большего заряда. №8.13 Два заряженных шарика, находящиеся на расстоянии 0,3 м друг от друга отталкиваются с силой 1000 Н. Общий заряд шариков 2,5∙10^-4 Кл. Определить величину наибольшего из этих двух зарядов. Ответ: 0,2 мКл. №8.14 Найти значение каждого из двух одинаковых зарядов, если в масле на расстоянии 6 см друг от друга они взаимодействуют с силой 0,4 мН. Ответ: 20 нКл. №8.15 Во сколько раз надо изменить расстояние между двумя зарядами, чтобы при погружении их в керосин сила взаимодействия между ними была такая же, как в воздухе? Ответ: Уменьшить в 1,45 раза. №8.16 Точечный заряд величиной 1,3 нКл помещен в среду с диэлектрической проницаемостью, равной 26, на расстоянии 0,05 м от другого точечного заряда. Найти величину этого заряда, если заряды взаимодействуют с силой 0,9 Н. Ответ: 5 мКл. Напряженность электрического поля. Потенциал. №8.17 Напряжение между двумя точками, лежащими на одной линии напряженности однородного электрического поля, равно 2 кВ. Расстояние между этими точками 10 см. Какова напряженность поля? Ответ: 20 кВ/м. №8.18 На расстоянии 3 см от заряда 4 нКл, находящегося в жидком диэлектрике, напряженность поля равна 20 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика? Ответ: 2. №8.19 В некоторой точке электрического поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке? Ответ: 200 В/м. №8.20 Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом на расстоянии 2 м от него равна 1 В/м. На каком расстоянии от заряда напряженность равна 100 В/м? Ответ: 0,2 м. №8.21 Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кВ/м? Ответ: 24 мкН. №8.22 Шарик массой 0,2 кг и зарядом 1 мКл подвешен на нити в однородном горизонтальном электрическом поле. Чему равна напряженность поля, если в положении равновесия нить образует с вертикалью угол 45˚? Ответ: 2 кВ/м. №8.23 С каким ускорение движется электрон в электрическом поле с напряженностью 10 кВ/м? Ответ: 1,76∙10¹⁵ м/с². №8.24 Определить ускорение пылинки массой 10^-8кг, вызываемое однородным электрическим полем, напряженность которого равна 10 В/м. Заряд пылинки 10^-10 Кл. Силу тяжести не учитывать. Ответ: 0,1 м/с². №8.25 В вертикально направленном однородном электрическом поле с напряженностью 10⁵ В/м капля массой 2∙10^-8кг оказалась в равновесии. Чему равен заряд капли? Ответ: 2∙10^-12 Кл. №8.26 В вертикально направленном однородном электрическом поле капелька массой 2∙10^-8кг и зарядом 1 нКл оказалась в равновесии. Определить модуль напряженности электрического поля? Ответ: 200 В/м. №8.27 Найти напряженность электрического поля заряда 36 нКл в точках, удаленных от заряда на 9 и 18 см? Ответ: 40 кВ/м; 10 кВ/м. №8.28 Расстояние между двумя точечными зарядами - 7∙10^-9 Кл и + 3∙10^-9 Кл равно 0,3 метра. Найти модуль вектора напряженности электрического поля в точке, расположенной посередине между зарядами? Ответ: 4 кВ/м. №8.29 Три одинаковых по абсолютной величине точечных заряда, из которых два положительных и один отрицательный, расположены по окружности радиусом 0,04 м на одинаковых расстояниях друг от друга. Абсолютная величина каждого заряда 5 нКл. Определите напряженность поля в центре окружности. Ответ: 56250 В/м. №8.30 Два заряда по 10 нКл каждый расположены на расстоянии 5 см друг от друга. Найти модуль напряженности электрического поля в точке, удаленной на 3 см от одного заряда и 4 см от другого. Ответ: 115 кН/Кл. №8.31 Электрическое поле создается двумя одноименными точечными зарядами 1 мкКл и 4 мкКл, находящимися на расстоянии 0,3 м друг от друга. Найти расстояние от большего заряда до ближайшей точки, в которой напряженность результирующего электрического поля равна нулю. Ответ: 0,2 м. №8.32 Определить напряженность электрического поля в точке, удаленной на расстояние 0,6 м от точечного заряда, если в точке удаленной от него на 0,2 м, напряженность поля равна 900 В/м. Ответ: 100 В/м. №8.33 Положительно заряженный шарик массой 0,18 г и плотностью вещества 1800 кг/м³ находится в равновесии в жидком диэлектрике. В диэлектрике создано электрическое поле, напряженность которого равна по модулю 45 кВ/м и направлена вертикально вверх. Плотность диэлектрика 900 кг/м³. Чему равен заряд шарика? Ответ: 20 нКл. №8.34 Шарик радиусом 3 см зарядили до потенциала 960 В. Сколько электронов потерял шарик в процессе электризации? Ответ: 2∙10¹⁰. Работа поля по перемещению заряда. №8.35 В однородном электрическом поле с напряженностью 1 кВ/м переместили заряд – 25 нКл в направлении силовой линии на 2 см. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии заряда и напряжение между начальной и конечной точками перемещения. Ответ: - 0,5 мкДж; 0,5 мкДж ; 20 В. №8.36 При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 1 кВ электрическое поле совершило работу 40 мкДж. Чему равен заряд? Ответ: 40 нКл. №8.37 Изначально покоившийся электрон, под действием силы со стороны электрического поля переместился из точки с потенциалом 200 В в точку с потенциалом 300 В. Чему равна скорость электрона в конце перемещения? Ответ: 5,9 Мм/с. №8.38 Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы его скорость увеличилась от 10 до 30 Мм/с? Ответ: - 2,27 кВ. №8.39 Альфа-частица вылетает из ядра радия со скоростью 20 Мм/с и попадает в тормозящее однородное электрическое поле, линии которого направлены противоположно направлению движения частицы. Какую разность потенциалов должна пройти частица до остановки? Ответ: 4,2 МВ. №8.40 Какую работу совершает электрическое поле при перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В? Ответ: 10 мкДж.
Конденсаторы. №8.41 Между двумя пластинами, расположенными горизонтально в вакууме на расстоянии 4,8 мм друг от друга, находится в равновесии отрицательно заряженная капелька масла массой 10 нг. Сколько избыточных электронов имеет капелька, если на пластины подано напряжение 1 кВ? Ответ: 3000. №8.42 Площадь каждой пластины плоского конденсатора 401 см². Заряд пластин 1,42 мкКл. Найти напряженность поля между пластинами? Ответ: 4000 кВ/м. №8.43 Какова емкость конденсатора, если при его зарядке до напряжения 1,4 кВ он получает заряд 28 нКл? Ответ: 20 пФ. №8.44 Наибольшая емкость школьного конденсатора 58 мкФ. Какой заряд он накопит при его подключении к полюсам источника постоянного напряжения 50 В? Ответ: 2,9 мКл. №8.45 Найти емкость плоского конденсатора, состоящего из двух круглых пластин диаметром 20 см, разделенных парафиновой прослойкой толщиной 1 мм. Ответ: 590 пФ. №8.46 Площадь каждой пластины плоского конденсатора равна 520 см² каждая. На каком расстоянии друг от друга надо расположить пластины в воздухе, чтобы емкость конденсатора была равна 46 пФ? Ответ: 1 см. №8.47 Плоский конденсатор состоит из двух пластин радиусом 10 мм. Между пластинами находится слой диэлектрика толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью 2,1. Заряжен конденсатор до напряжения 2,4 кВ. Найти емкость конденсатора, заряд на пластинах и энергию электрического поля. Ответ: 580 пФ; 1,4 мкКл; 1,7 кДж. №8.48 В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найти энергию вспышки и среднюю мощность, если продолжительность вспышки 2,4 мс. Ответ: 36 Дж; 15 кВт. №8.49 Конденсатору емкостью 10 мкФ сообщили заряд 4 мкКл. Какова энергия заряженного конденсатора? Ответ: 800 нДж. №8.50 Площадь каждой из пластин плоского конденсатора 200 см², а расстояние между ними 1 см. Какова энергия поля, если напряженность поля 500 кВ/м? Ответ: 220 мкДж. №8.51 Найти заряд конденсатора, если при напряжении между его обкладками 10 В, энергия конденсатора равна 1 мДж. Ответ: 0,2 мКл. №8.52 Плоский конденсатор с ёмкостью C = 50 мкФ подключён к источнику постоянного напряжения U = 600 В. Промежуток между пластинами конденсатора заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 4. Насколько при этом изменилась энергия электрического поля в конденсаторе? Ответ: ΔW = 27Дж.
Задачи повышенной сложности. №8.53 Два одинаковых не заряженных металлических шарика массой по 0,1 г каждый подвешены на нитях длиной 25 см в одной точке. Один из шариков отвели в сторону, сообщили ему заряд q , а затем шарики снова привели в соприкосновение. В результате шарики разошлись на расстояние 5 см. Какой заряд был сообщен шарику, отведенному в сторону? Ответ:

№8.54 Два положительно заряженных тела с зарядами 1,67 и 3,33 нКл находятся на расстоянии 20 см друг от друга. В какой точке на линии, соединяющей эти тела, надо поместить третье тело с зарядом – 0,67 нКл, чтобы оно оказалось в равновесии? Массами тел пренебречь. Ответ:

№8.55 Одинаковые шарики, подвешенные на закрепленных в одной точке нитях равной длины, зарядили одинаковыми одноименными зарядами. Шарики оттолкнулись и разошлись на угол 60˚. После погружения шариков в жидкий диэлектрик угол между нитями уменьшился до 50˚. Найти диэлектрическую проницаемость среды? Выталкивающей силой пренебречь. Ответ:

№8.56 В электрическом поле, вектор напряженности которого направлен горизонтально и равен по модулю 1000 В/м, нить с подвешенным на ней маленьким заряженным шариком отклонилась на угол 45° от вертикали. Масса шарика 1,4 г. Чему равен заряд шарика? Ответ:

№8.57 На горизонтальном столе на диэлектрических стойках одинаковой высоты на расстоянии 40 см друг от друга стоят 2 заряженных шара А и В (рис.). Заряд на шаре А положителен и равен по модулю Q. На прямой CD, параллельной АВ и удаленной от нее на 40 см, на стойке такой же высоты укреплена легкая незаряженная стрелка из алюминиевой фольги, которая может свободно вращаться в горизонтальной плоскости. При перемещении вдоль прямой CD, стрелка ориентируется под разными углами к прямой АВ и только в точке М, такой что СМ = 10 см, стрелка устанавливается перпендикулярно прямой АВ (рис.). Определите по этим данным знак и модуль заряда на шаре В. Ответ:

№8.58 В двух вершинах равностороннего треугольника со стороной 5 см расположены одинаковые по модулю заряды по 10 нКл каждый. Найти модуль и направление напряженности поля в третьей вершине треугольника. Рассмотреть случаи: А) оба заряда положительные; Б) оба заряда отрицательные; В) один заряд отрицательный, другой положительный. Ответ:

№8.59 Маленький заряженный шарик массой 50 г, имеющий заряд 1 мкКл, движется с высоты 0,5 м по наклонной плоскости с углом наклона 30°. В вершине прямого угла, образованного высотой и горизонталью, находится неподвижный заряд 7,4 мкКл. Какова скорость шарика у основания наклонной плоскости, если его начальная скорость равна нулю? Трением пренебречь. Ответ:

№8.60 Электрон влетает в плоский воздушный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 60 Мм/с. Расстояние между пластинами 1 см, разность потенциалов 600 В. Найти отклонение электрона, вызванное полем конденсатора, если длина его пластин 5 см. Ответ:

№8.61 Шарик массой 40 мг, имеющий заряд 1 нКл, перемещается из бесконечности со скоростью 10 см/с. На какое расстояние может приблизиться шарик к точечному заряду, равному 1,33 нКл? Ответ:

№ 8.62 В некоторый момент образовалась система из трех протонов, расположенных в вершинах равностороннего треугольника со стороной 10^{-3 см. Под действием электрических сил протоны симметрично разлетаются. определить скорости протонов, когда они окажутся на больших расстояниях друг от друга. Отношение заряда к массе для протона:} Ответ:

№ 8.63 Металлический шар установлен на тонком проводящем стержне, соединяющим его с землей. Шар окружен незаряженной металлической сферой радиусом 10 см, изолированной от земли, центр сферы совпадает с центром шара. При передаче сфере электрического заряда q = 2∙10^-9 Кл между сферой и шаром возникла разность потенциалов 90 В. Определите радиус шара. Ответ:

№8.64 Электрическое поле образовано двумя неподвижными, вертикально расположенными, параллельными, разноименно заряженными непроводящими пластинами. Пластины расположены на расстоянии d = 5 см друг от друга. Напряженность поля между пластинами 10 кВ/м. Между пластинами, на равных расстояниях, помещен шарик с зарядом q = 10^-5 Кл и массой m = 10 г. После того как шарик отпустили, он начинает падать. Какую скорость будет иметь шарик, когда коснется одной из пластин? Ответ:

№8.65 Четыре одинаковых заряда расположены на плоскости в вершинах квадрата и удерживаются в равновесии связывающими их, не проводящими ток нитями. Натяжение нитей Т = 7,6∙10^-3 Н. Чему равна сила, действующая на каждый заряд со стороны двух ближайших зарядов? Ответ:

№8.66 Маленький шарик с зарядом q = 4∙10^-7 Кл и массой 3 г, подвешенный на невесомой нити с коэффициентом упругости 100 Н/м, находится между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. Расстояние между обкладками конденсатора 5 см. Какова разность потенциалов между обкладками конденсатора, если удлинение нити 0,5 мм? Ответ:

№ 8.67 Между двумя параллельными, горизонтально расположенными диэлектрическими пластинами создано однородное электрическое поле напряженностью Е = 4∙10^-6 Н/Кл, направленное вертикально вверх . Между пластинами помещен шарик на расстоянии d = 1,2 см от верхней пластины и b = 2,5 см от нижней. Заряд шарика q = 3 нКл, масса m = 3 г. Шарик освобождают, и он начинает двигаться. Через какой промежуток времени шарик ударится об одну из пластин, если система находится в поле силы тяжести Земли? Ответ:

№8.68 Между клеммами А и В включены конденсаторы емкостями 2 и 1 мкФ. Вычислить емкость системы. Ответ:

№8.69 Плоский воздушный конденсатор отключили от источника тока, а затем увеличили расстояние между его пластинами (обкладками). Что произойдет при этом с зарядом на обкладках конденсатора, электроемкостью конденсатора и напряжением на его обкладках? Ответ:

№8.70 На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиуса R » 50 см. Предположим, что в промежуток между обкладками конденсатора из источника заряженных частиц (и.ч.) влетает электрон, как показано на рисунке. Напряженность электрического поля в конденсаторе по модулю равна 500 В/м. При каком значении скорости электрон пролетит сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? Считать, что расстояние между обкладками конденсатора мало, напряженность электрического поля в конденсаторе всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь. Ответ:

№8.71 Плоский конденсатор с ёмкостью C = 50 мкФ подключён к источнику постоянного напряжения U = 600 В. Промежуток между пластинами конденсатора заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, в результате чего энергия электрического поля в конденсаторе увеличилась на ΔW=27Дж. Какова диэлектрическая проницаемость ε? Ответ:


Содержание



Центр компьютерного обучения © 2001 - 2020 г.