Проверка домашнего задания

Проверка домашнего задания

1. Два одинаковых тела массой m, несущие на себе одинаковые одноимен-ные заряды q, находятся на бесконечном расстоянии друг от друга и могут двигаться без трения вдоль бесконечного желоба. Одному телу со­общают начальную скорость v₀ в направлении второго тела. Найти на ка­кое рас-стояние r сблизятся тела, если а) второе тело жестко закреплено; б) второе тело свободно.

2. Замкнутое медное кольцо подвешено на длинных ни­тях вблизи катушки индуктивности, закрепленной на столе и подключенной к источнику постоянного элек-трического тока (см. рис.). Первоначально электри-ческая цепь катушки разомкнута. Как будет двигаться катушка при замыкании цепи? Ответ поясните, исполь-зуя физические закономерности.

Решение: В момент замыкания цепи в катушке возникнет ЭДС самоин-дукции и индкционный ток, идущий, если смотреть слева в торец катушки, по часовой стрелке. По правилу буравчика находим, что линии магнитной индукции выходят из левого конца катушки (северный полюс катушки) и входят в правый конец катушки (южный полюс катушки). По правилу Ленца в кольце возникает ЭДС индукции, препятствующая причине его вызывающей, т. е. возникновению и нарастанию индукцион-ного тока в катушке, следовательно, магнитное поле индукционного тока кольца будет направлено против магнитного поля катушки, т. е. в обращенной к катушке стороне кольца возникнет южный полюс магнита. Кольцо отклонится к катушке. После установления в катушке постоян-ного тока обе ЭДС индукции исчезнут и катушка начнет колебаться с начальной амплитудой равной ее отклонению от положения равновесия. Колебания будут затухающими, т. к. кольцо теперь представляет собой проводник, движущийся в магнитном поле постоянного тока катушки и по правилу Ленца ЭДС индукции в колце будет создавать индукционный ток такого направления, чтобы препятствовать движению катушки; кроме того, амплитуда будет уменьшаться из-за трения в подвесе и сопротив-ления воздуха. Поскольку колебания затухающие, то со временем они полностью прекратятся.

 

Решение авторов: 1. При замыкании цепи катушки начинает изменятся поток вектора магнитной индукции через кольцо. По закону электромаг-нитной индукции в кольце возникает ЭДС индукции, появляется индукци-онный ток. В соответствии с правилом Ленца взамодействие токов приво-дит к тому, чтокольцо отталкивается от катушки.

2. Затем кольцо возвращается в исходное положение, т. к. индукционный ток препятствует колебаниям кольца на нитях.

3. Индукционный ток в неподвижном кольце вблизи катушки с постоян-ным током равен нулю, магнитные свойства меди выражены слабо, поэ-тому, вернувшись в исходное положение, кольцо останется неподвижным.

 

Е. На какое расстояние по горизонтали переместится частица, имеющая массу 1 мг и заряд 2 нКл, за время 3 с в однородном горизонтальном электрическом поле напряженностью 50 В/м, если начальная скорость частицы равна нулю? Ответ выразите в сантиметрах (2009 вар.1 В3).

Ж. Емкость плоского воздушного конденсатора равна С, напряжение между его обкладками U, расстояние между обкладками d. Чему равны заряд конденсатора и модуль напряженности электрического поля между его обкладками? Установите соответствие между физическими величинами и выражениями для них (2010 вар.1 В1).

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА А. Заряд конденсатора Б. Модуль напряженности поля

ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ НЕЕ 1. U/(2d) 2. CU²/2 3. CU 4. U/d

А	Б

Электростатика (продолжение)

А. Как изменится модуль силы взаимодействия двух небольших метал-лических шариков одинакового диаметра, имеющих заряды q₁ = +6нКл и q₂ = –2нКл, если шары привести в соприкосновение и раздвинуть на прежнее расстояние? (2010 вар.3 А13)

1) увеличится в 9 раз 2) увеличится в 8 раз 3) увеличится в 3 раза
4) уменьшится в 3 раза

 

 

Б. Пылинка взвешена в плоском конденсаторе. Ее масса m = 1,0∙10^{-11 г, расстояние между пластинами} d = 0,50 см. Пылинка освещается УФ светом и, теряя заряд, выходит из равновесия. Какой заряд Dq потеряла пылинка, если первоначально к конденсатору было приложено напряже-ние U = 154 В, а затем, чтобы опять вернуть пылинку в равновесие, пришлось добавить DU = 8,0 В?

.

 

 

В. Напряженность электрического поля на расстоянии d = 10 см от поверхности равномерно заряженной металлической сферы радиусом R = 10 см равна E = 1,0 кВ/м. Определить потенциал электрического поля в центре сферы.

НА ДОМ

1. Два шара, один диаметром d₁ = 10 см и зарядом q₁ = 6,0∙10^-10 Кл, другой диаметром d₂ = 30 см и зарядом q₂ = –2,0∙10^-9 Кл, соединены длинной тонкой проволокой. Какой заряд переместится по проволоке? (т.5 № 113)

2. Электрон находится на оси тонкого кольца радиуса R на расстоянии h от его центра. Кольцо получает положительный заряд q и начинает притягивать электрон. С какой скорость v электрон пролетит через центр кольца?

3. В однородном электрическом поле, вектор напряженности которого имеет модуль E = 10 В/м и направлен вертикально вниз, висит на нити ша-рик массой m = 10г и зарядом q = 1,0 мкКл. Шарику сообщают горизон-тальную скорость v = 1,0 м/с. Найти силу натяжения нити в момент максимального отклонения от вертикали. Длина нити ℓ = 1,0 м.

4. Два одинаковых плоских конденсатора емкостью 100 мкФ каждый заряжены до разности потенциалов 100 В и 300 В соответственно. Какая энергия выделится при перераспределении заряда, если разноименные пластины конденсаторов соединить проводником?

5. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 100 см², а расстояние между пластинами 5 см. конденсатор подключен к источнику напряжения 300 В. Источник отключили, после чего в пространство ме­жду пластинами заполнили диэлектриком с проницаемостью 2,8. Как из­менится энергия конденсатора? Что произойдет с энергией конденсатора, если при заполнении конденсатора диэлектриком источник напряжения не отключать?

6. Если кольцо диаметром 3-4 см, согнутое из тонкой проволоки, окунуть в раствор мыла или стирального порошка, то, вынув его из раствора, мож-но обнаружить радужную пленку, затягивающую отверстие кольца. Если держать кольцо так, чтобы плоскость его была вертикальна, и рассмат-ривать пленку в отраженном свете на темном фоне, то в верхней части пленки через некоторое время будет видно растущее темное пятно, околь- цованное разноцвктными полосами. Как чередуется цвет полос в направ-лении от темного пятна к нижней части кольца? Ответ поясните, исполь-зуя физические закономерности.

Г. Конденсатор, заряженный до напряжения U₁ = 100 В, соединяют с кон­денсатором такой же емкости, но заряженным до напряжения U₂ = 200 В: один раз одноименно заряженными обкладками, другой раз разноименно заряженными обкладками. Какое напряжение установится между обкладками в обоих случаях?