Примеры решения задач по физике

Сети
Курсовая

АЭС

ТОЭ
Графика
Купить права категории ТМ

Электростатика. Постоянный ток

Задачи контрольной работы

Точечные заряды +10,4×10–8 Кл и –2,4×10–8 Кл находятся на расстоянии 20 см друг от друга. На каком расстоянии от второго заряда необходимо поместить произвольный заряд, чтобы он был в равновесии?

Два одинаковых шарика, обладающих массой 0,6×10–3 г каждый, подвешены на шелковых нитях длиной 0,4 м так, что их поверхности соприкасаются. Угол, на который разошлись нити при сообщении шарикам одинаковых зарядов, равен 60°. Найти заряд.

В вершинах треугольника со сторонами по 2×10–2 м находятся равные заряды по 2×10–9 Кл. Найти равнодействующую сил, действующих на четвертый заряд 10–9 Кл, помещенный на середине одной из сторон треугольника.

В элементарной теории атома водорода принимают, что электрон вращается вокруг протона по круговой орбите. Какова скорость вращения электрона, если радиус орбиты равен 0,53×10–10 м?

Два одинаковых шарика радиусом по 1,7 см подвешены на шелковых нитях длиной по 0,7 м к одной точке. При сообщении шарикам зарядов по 2×10–6 Кл нити разошлись на угол 90°. Какова плотность материала шариков?

На двух одинаковых капельках масла находится по 100 лишних электронов. Сила электрического отталкивания уравновешивается силой их взаимного тяготения. Найти объем каждой капельки, если плотность масла 0,9×103 кг/м3.

Два заряда взаимодействуют в вакууме на расстоянии 2,2×10–2 м с такой же силой, как в трансформаторном масле на расстоянии 1,48 см. Какова диэлектрическая проницаемость трансформаторного масла?

Два шарика массой по 0,5 г подвешены на шелковых нитях длиной по 1 м к одной точке. При сообщении шарикам зарядов они разошлись на 4 см. Определить заряд каждого шарика.

Вычислить ускорение, сообщаемое одним электроном другому, находящемуся от первого на расстоянии 1 мм.

Шарики массой 1 г и 10 г заряжены. Заряд первого шарика – 3×10–14 Кл, а заряд второго надо определить. Известно, что сила их кулоновского отталкивания уравновешивается силой взаимного тяготения.

Сколько электронов содержит заряд пылинки массой 10–11 кг, если она удерживается в равновесии в горизонтально расположенном плоском конденсаторе? Расстояние между обкладками конденсатора – 1 см, разность потенциалов на обкладках – 100 В.

Электрон движется по направлению силовых линий однородного электрического поля с напряженностью 2,4 В/см. Какое расстояние он пролетит в вакууме до полной остановки, если его начальная скорость 2000 км/с? Сколько времени будет длиться полет?

В вершинах равностороннего треугольника со стороной 4 см находятся равные заряды по 3×10–9 Кл. Определить напряженность поля в точке, лежащей на середине сторон треугольника?

Расстояние между двумя точечными зарядами
+3,3×10–7 Кл и –3,3×10–7 Кл равно 1 см. Найти напряженность поля в точке на серединном перпендикуляре к отрезку, соединяющему оба заряда, на расстоянии 1 см от основания перпендикуляра.

Заряды, находящиеся на двух длинных параллельных проводах, создают линейную плотность 6×10–5 Кл/м. Расстояние между проводами – 20 см. Найти напряженность электрического поля, созданного в точке, удаленной на 20 см от каждого провода.

Шар с зарядом 2×10–6 Кл имеет потенциал 1800 В и опущен в керосин. Найти напряженность, индукцию и потенциал в точке поля, удаленной от поверхности шара на 10 см.

Две параллельные металлические пластины, расположенные в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью 2,2, обладают поверхностной плотностью заряда 3 и 2 Кл/м2. Определить напряженность и индукцию электрического поля между пластинами и вне пластин.

К двум очень длинным параллельным пластинам приложено напряжение 6 кВ. Поверхностная плотность зарядов на пластинах – 3,2×10–6 Кл/м2. Определить расстояние между пластинами.

Найти модуль и направление напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом 10×10–8 Кл и бесконечно длинной заряженной нитью с линейной плотностью заряда 0,5×10–5 Кл/м в точке, удаленной от заряда на 4 см и от нити на 3 см. Расстояние между зарядом и нитью – 5 см.

Чему равна напряженность поля в центре квадрата, в вершинах которого последовательно расположены заряды 1, 2, 3 и 4 Кл (сторона квадрата – 10 см)?

Протон, двигаясь в электрическом поле, приобрел скорость 400 м/с. Какую ускоряющую разность потенциалов он пролетел?

Два заряда 10–7 и 10–8 Кл находятся на расстоянии 40 см один от другого. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния 15 см?

Определить потенциал точки поля, находящейся на расстоянии 5×10–2 м от центра заряженного шара, если напряженность поля в этой точке 3×105 В/м. Определить заряд шара.

Два равных точечных заряда по 10–8 Кл каждый находятся на расстоянии 100 см друг от друга. Вычислить напряженность и потенциал в точке поля, находящейся на середине расстояния между зарядами.

Заряд – 12,2×10–9 Кл, сосредоточенный на пылинке, притягивается к равномерно заряженной плоскости площадью 2 м2 с зарядом 10–5 Кл. Определить, какое расстояние пролетела пылинка, если работа, совершенная полем, равна 56×10–5 Дж.

В поле заряда 2,223×10–6 Кл перемещается заряд
3×10–8 Кл. Вычислить работу, совершаемую полем, если перемещение происходит между точками с напряженностью 400
и 2×104 В/м.

Равномерно заряженная бесконечно протяженная плоскость с поверхностной плотностью заряда 4×10–5 Кл/м2 и точечный заряд 10–8 Кл находятся на расстоянии 0,5 м. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния 0,2 м?

Конденсатор с парафиновым диэлектриком имеет емкость 4,42×10–11 Ф и заряжен до разности потенциалов 150 В. Напряженность поля внутри конденсатора 6×10–2 В/м. Определить площадь пластины конденсатора, энергию поля конденсатора и поверхностную плотность заряда на пластине.

Расстояние между пластинами слюдяного конденсатора 2,2 мм, а площадь каждой пластины – 6×10–4 м2. Пластины притягиваются с силой 0,4 мН. Определить разность потенциалов между пластинами и электрическую емкость конденсатора.

В горизонтально расположенном плоском воздушном конденсаторе в равновесии удерживаются пылинки с зарядом 4,8×10–19 Кл. Каков вес пылинки, если разность потенциалов на пластинах 60 В, а расстояние между ними – 12×10–3 м? Какова индукция поля?

Найти энергию поляризованного слюдяного диэлект­рика, находящегося в конденсаторе, если площадь пластины конденсатора 25 см2, толщина диэлектрика – 9 мм и пластины заряжены до напряжения 2 кВ.

На концах проводника длиной 3 м поддерживается разность потенциалов 1,5 В. Каково удельное сопротивление проводника, если плотность тока 5×105 А/м2?

Источник тока, имеющий электродвижущую силу 150 В и внутреннее сопротивления 0,4 Ом, питает током десять ламп сопротивлением по 240 Ом и пять ламп сопротивлением 145 Ом каждая. Лампы соединены параллельно, сопротивление подводящих проводов – 2,5 Ом. Найти напряжение, под которым находятся лампы.

Три гальванических элемента с ЭДС 1,3; 1,4 и 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,3 Ом каждый соединены параллельно и замкнуты внешним сопротивлением 0,6 Ом (рис. 2.3). Определить силу тока в каждом элементе.

Напряжение на шинах электростанции – 10 кВ. Расстояние до потребителя – 500 км (линия двухпроводная). Станция должна передать потребителю мощность 100 кВт. Потери напряжения на проводах не должны превышать 4%. Вычислить площадь сечения медных проводов на участке электростанция-потребитель.

Рис. 2.3. Схема электрической цепи к задаче 2.34

В электронной лампе ток идет от металлического цилиндра к нити, расположенной внутри него по оси. Определить плотность тока вблизи нити и вблизи цилиндра при следующих условиях: сила тока – 3 мА; длина нити в цилиндре – 2,5 см; диаметр нити – 0,02 мм; диаметр цилиндра – 1 см.

Имеется моток медной проволоки площадью поперечного сечения 0,1 мм2. Масса всей проволоки – 0,3 кг. Определить сопротивление проволоки. Плотность меди – 8,9×10–3 кг/м3.

Какое напряжение можно дать на катушку, имеющую 1000 витков медного провода, со средним диаметром витков 6 см, если допустимая плотность тока – 2 А/мм2?

Аккумулятор замыкается один раз таким сопротивлением, что сила тока равна 3 А, второй раз таким сопротивлением, что сила тока равна 2 А. Определить ЭДС аккумулятора, если мощность тока во внешней цепи в обоих случаях одинакова, а внутреннее сопротивление аккумулятора равно 4 Ом.

Сколько ламп мощностью по 300 Вт, предназначенных для напряжения 110 В, можно установить параллельно в здании, если проводка от магистрали сделана медным проводом длиной 100 м и площадью поперечного сечения 9 мм2, а напряжение в магистрали равно 122 В?

Два источника тока с ЭДС 4 и 6 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями 4 Ом включены параллельно с резистором сопротивлением 4 Ом (рис. 2.4). Определить силы токов, идущих через резистор и элементы.

В цепи (рис. 2.5) внутренние сопротивления источников тока r1 = 1,5 Ом; r2 = 0,5 Ом; ЭДС e1 = 50 В; e2 = 10 В. Найти сопротивление R1, при котором сила тока в сопротивлении R0 равна нулю.

Два элемента с ЭДС 2 и 1 В соединены параллельно (рис. 2.4). Параллельно к ним подключен резистор, сопротивление которого необходимо определить. Внутренние сопротивления элементов соответственно 0,5 и 0,2 Ом. Известно, что через первый элемент проходит ток силой 2 А.

Рис. 2.4. Схема электрической цепи к задачам 2.41, 2.43

Рис. 2.5. Схема электрической цепи к задачам 2.42, 2.46

Рис. 2.6. Схема электрической цепи к задаче 2.44

Рис. 2.7. Схема электрической цепи к задаче 2.45

Найти силу токов во всех участках цепи, составленной по схеме, показанной на рис. 2.6, если e1 = 3 В; e2 = 4 В; e3 = 5 В; R1 = 8 Ом; R2 = 3 Ом; R3 = 1 Ом. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.

Два элемента с внутренним сопротивлением 0,5 Ом и ЭДС 1,5 В каждый соединены параллельно и замкнуты на два параллельно соединенных проводника с сопротивлениями 1 и 3 ОМ (рис. 2.7). Найти силу тока в проводнике с сопротивлением 3 Ом, если сопротивление соединительных проводов 4 Ом.

Найти токи в ветвях цепи (рис. 2.5), если e1 = 4 В; e2 = 2 В; R1 = 5 Ом; R2 = 10 Ом; r1 = r2 = 1 Ом.

Трамвайный вагон потребляет ток силой 100 А при напряжении 600 В и развивает тягу 3 кН. Определить скорость движения трамвая на горизонтальном участке пути, если КПД электродвигателя трамвая 80%.

Обмотка электромагнитов в динамо-машине сделана из медного провода и при 10°С имеет сопротивление 14,2 Ом. При работе сопротивление обмотки повысилось до 16,5 Ом. Какой стала температура обмотки?

Электропечь должна выпаривать за 5 мин 1 л воды, взятой при 20°С. Определить длину нихромовой проволоки с площадью поперечного сечения 0,5 мм2, если печь работает под напряжением 120 В и ее КПД 80%?

В медных шинах с площадью поперечного сечения 25 см2 течет ток силой 250 А. Определить количество теплоты, выделяющейся в 1 м3 за 1 с.

Электрическая лампочка накаливания потребляет ток силой 0,2 А. Диаметр вольфрамового волоска – 0,02 мм; температура волоска при горении лампы – 2000°С. Определить напряженность электрического поля в волоске.

В железном проводнике длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм2 идет ток. При этом за 1 мин выделяется 48 Дж теплоты. Определить напряженность электрического поля в проводнике.

Определить плотность электрического тока в железном проводнике, если тепловая энергия, выделяемая в 1 м3 за 1 с, равна 9,8×104

На концах проводника длиной 6 м поддерживается разность потенциалов 120 В. Каково удельное сопротивление проводника, если плотность тока в нем 5×10–8 А/м2?

В цепь гальванометра включена термопара, состоящая из медной и константановой проволоки длиной по 1 м и диаметром 0,2 мм. На сколько делений отклонится стрелка гальванометра, если спай термопары нагреть на 50°С? Внутреннее сопротивление гальванометра – 50 Ом; чувствительность гальванометра – 10–6 А/дел; удельная термоЭДС термопары – 40 мкВ/К.

Термоэлемент, состоящий из пары медь-константан, имеет удельную термоЭДС 10–5 В/К. Определить разность температур спаев термоэлемента, если сопротивление термоэлемента и подводящих проводов 40 Ом. Гальванометр, включенный в цепь термоэлемента, показывает ток силой 7,8 мкА; сопротивление гальванометра – 320 Ом.

Определить концентрацию электронов в металле, если их длина свободного пробега 7×10–8 м, средняя скорость хаотического движения – 106 м/с, удельное сопротивление металла –
10–7 Ом×м.

Найти число ионов, образующихся при рентгеновском облучении в 1 м3 воздуха за 1 с, если плоские электроды находятся на расстоянии 25 см друг от друга; их площадь – 400 см2; сила тока в цепи – 8×10–8 А. Ионы считать одновалентными, их подвижность и+ = 1,38×10–4  и– = 1,91×10–4

В разрядной трубке появилось свечение водорода. Какова скорость электронов, вызвавших ионизацию атомов водорода? Потенциал ионизации водорода – 13,6 В.

При ионизации воздуха образовались одновалентные ионы с подвижностями и+ = 1,38×10–4, и– = 1,91×10–4  Определить напряженность электрического поля в воздухе, если концентрация ионов 1,2×1015 м–3, а плотность тока 1,3×10–6 А/м2.

Электромагнетизм

Изолированный прямолинейный проводник изогнут в виде прямого угла со стороной 20 см. В плоскости угла помещен кольцевой проводник радиусом 10 см так, что стороны угла являются касательными к кольцу. Найти напряженность в центре кольца. Сила токов в угловом и кольцевом проводниках равна 2 А. Влияние подводящих проводов не учитывать.

Рамка диаметром 6 см содержит 100 витков. Плоскость витков совпадает с направлением напряженности однородного магнитного поля, равной 15 А/м. Какой вращающий момент действует на рамку при силе тока в ней 10 А?

Оптика, элементы атомной и ядерной физики

В опыте Юнга экран отстоит от когерентных источников света на 1 м, а пятая светлая полоса на экране удалена на 1,5 мм от центра интерференционной картины. Найти угловое расстояние до соседних светлых полос.

Основные физические постоянные

Проектирование

На главную