Задачи для решения на занятии

1.С какой силой взаимодействуют два заряда по 1 Кл каждый на расстоянии 1 км друг от друга? (Ответ: 9 кН).

2. Два положительных заряда q и 2q находятся на расстоянии 10 мм. Заряды взаимодействуют с силой 7,2·10^-4Н. Как велик каждый заряд? (Ответ: 2нКл; 4 нКл).

3. Маленький шарик массой 2·10^-3кг, подвешенный на тонкой нити, несет на себе заряд 3·10^-7 Кл. На какое расстояние снизу к нему следует поднести другой маленький шарик с зарядом 5·10^-7 Кл, чтобы натяжение нити уменьшилось в 2 раза? (Ответ: 37 см).

4. Заряды q₁ = q₂=q=1·10^-6Кл расположены в вершинах равностороннего треугольника со сторонами 20 см. Найдите силу, действующую на один из этих зарядов со стороны двух других в воздухе. (Ответ: 0,38 Н).

5. В какую среду помещен точечный электрический заряд 4,5·10^-7 Кл, если на расстоянии 5 см от него напряженность поля 2·10⁴Н/Кл? (Ответ: ε =81, вода).

6. Капелька массой 10^-4г находится в равновесии в электрическом поле с напряженностью 98 Н/Кл. Найти величину заряда капельки. (Ответ: 10^-8Кл).

7. Два заряда по 6 нКл каждый находятся на расстоянии 100 см друг от друга. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния 50 см? (Ответ: 3,24·10^-7Дж).

8. Какую скорость приобретает электрон, пролетающий ускоряющую разность потенциалов 10⁴В? (Ответ: 6·10⁷ м/с).

9. Определите толщину диэлектрика конденсатора, электроемкость которого 1400 пФ, площадь покрывающих друг друга пластин 14 см², если диэлектрик – слюда. (Ответ: 0,053 мм).

10. Определите электроемкость конденсатора, для изготовления которого использовали ленту алюминиевой фольги длиной 157 см и шириной 90 мм. Толщина парафиновой бумаги 0,1 мм. какая энергия запасена в конденсаторе, если он заряжен до рабочего напряжения 4·10²В? (Ответ: 0,025 мкФ; 2 мДж).

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое электрический заряд?

2. Чему равен заряд электрона?

3. Сформулируйте закон Кулона.

4. Что представляет собой электрическое поле и какими свойствами оно обладает?

5. Что называют напряженностью поля в данной его точке?

6. Что называют электрической силовой линией?

7. Какое поле называют однородным?

8. Сформулируйте принцип суперпозиций полей.

9. Зависит ли работа, совершаемая электрическим полем при перемещении заряда, от формы пути?

10. Что называют потенциалом поля в данной его точке?

11. Что называют эквипотенциальной поверхностью?

12. Как связаны напряженность и разность потенциалов электрического поля?

13. Что характеризует электрическая емкость проводника, от чего она зависит?

14. Какой конденсатор называют плоским? Чему равна его емкость?

15. Как рассчитать электрическую емкость батареи при параллельном и последовательном соединении конденсаторов?

 

Задачи для самостоятельного решения

1Два одинаковых маленьких металлических шарика, имеющих заряды q₁ л и q₂, сближают в воздухе до соприкосновения, после чего разъединяют. Найдите силу взаимодействия F между шариками после удаления их на расстояние r друг от друга.

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
q1, мкКл	5	3	3,5	4	1,7	2,2	3.3	2,4	1,9	2
q2, мкКл	-1,4	-1,5	-1,2	-1,7	-2	-2,2	-1,9	-1,8	-2,1	-1,3
r, см	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60

2.В электрическом поле, вектор напряженности которого направлен вертикально вверх, неподвижно «весит» песчинка, заряд которой равен q. Масса песчинки равна m. Чему равен модуль вектора напряженности электрического поля.

 

Вариант	а	б	в	г	д
q, Кл	2·10^-11	2,5·10^-11	3·10^-11	3,5·10^-11	4·10^-11
m, кг	10^-6	1,5·10^-6	1,2·10^-6	1,7·10^-6	2·10^-6
Вариант	е	ж	з	и	к
q, Кл	4,5·10^-11	5·10^-11	5,5·10^-11	6·10^-11	6,5·10^-11
m, кг	2,2·10^-6	1,9·10^-6	1,8·10^-6	2,1·10^-6	1,3·10^-6

 

3. Два одинаковых шарика массой m каждый подвешены на нитях длиной l. После того как шарикам были сообщены одинаковые заряды, они разошлись на расстояние r. Определить заряды шариков.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, г	0,5	0,3	0,35	0,4	0,17	0,22	0,33	0,24	0,19	0,2
l, см	40	50	20	17	12	16	19	18	15,5	16,5
r, см	1	2	3	4	5	6	7	8	9	5,5

 

4. Расстояние между зарядами q₁ и q₂равно r₁. Какую работу надо совершит, чтобы перенести второй заряд в точку, находящуюся от первого заряда на расстоянии r₂?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
q1, нКл	1	1,3	1,5	2	2,7	2,2	3	4	5	2,5
q2, нКл	4	5	6	7	8	9	10	7,5	8,5	9,5
r1, см	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
r2, м	1	1,5	1,7	1,9	2	2,2	2,5	3	3,1	3,5

 

5.С каким ускорением движется электрон в поле с напряженностью Е? Заряд электрона 1,6·10^-19Кл, масса электрона 9,1·10^-31кг.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
Е, кВ/м	50	30	35	40	17	22	33	24	19	20

 

6.Частица массой m и зарядом q, имеющая скорость υ, влетает в однородное электрическое поле напряженностью E в направлении силовых линий поля. Какой путь она пролетит до остановки? Силой тяжести частицы пренебречь.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
m, мг	5	3	3,5	4	1,7	2,2	3.3	2,4	1,9	2
q, мКл	-1,4	-1,5	-1,2	-1,7	-2	-2,2	-1,9	-1,8	-2,1	-1,3
υ, км/с	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6
Е, В/м	100	120	130	150	170	200	250	350	300	400

 

7. Сколько электронов содержит заряд пылинки массой m, если она находится в состоянии равновесия в плоском конденсаторе, заряженном до напряжения U? Расстояние между пластинами равно d.

 

Вариант	а	б	в	г	д
m, мг	2·10^-6	2,5·10^-6	3·10^-6	3,5·10^-6	4·10^-6
U, В	100	150	200	250	300
d, мм	5	6	7	8	9
Вариант	е	ж	з	и	к
m, мг	4,5·10^-6	5·10^-6	5,5·10^-6	6·10^-6	6,5·10^-6
U, В	350	400	450	500	550
d, мм	10	11	12	13	14

 

8.Три конденсатора емкостью С₁, С₂ и С₃ соединен, как показано на схеме. Определить емкость системы конденсаторов.

Рисунок 2.34

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
С1, мкФ	5	3	3,5	4	1,7	2,2	3,3	2,4	1,9	2
С2, мкФ	6	4	5	5	3	4	5,5	6	6,5	7
С3, мкФ	7	8	9	10	8,5	9,5	10	7,7	8,6	9,2

 

9. Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга. Между пластинами находится слой диэлектрика ε. Какой наибольший заряд можно сообщить конденсатору, если допустимое напряжение U.

 

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
S, см^2	100	120	150	170	200	220	250	300	350	370
d, мм	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5
ε	1	81	2,1	2,5	2,2	4,3	3,3	2	6	7
U, кВ	1	1,5	2	2,5	3	3,5	2,8	3,1	3,6	2

 

10. Площадь пластины плоского воздушного конденсатора S, расстояние между ними d₁, напряжение U. Конденсатор отключен от источника напряжения. На сколько изменится энергия конденсатора после раздвижения пластин до расстояния d₂ между ними?

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
S, см^2	100	120	150	170	200	220	250	300	350	370
d1, мм	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5
d2, мм	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6
U, В	10	15	20	25	30	35	28	31	36	20

 

Номера задач, для индивидуального решения, выбираются согласно таблице вариантов индивидуальных работ (Приложение А).

 

Рекомендуемая литература

 

1.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

2.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 112 с.

 

Практическое занятие №5