Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Задачи для самостоятельного решения. 3.1 Сила гравитационного притяжения двух водяных одинаково заряженных капель радиусом 0,1 мм уравновешивается кулоновской силой отталкивания




3.1 Сила гравитационного притяжения двух водяных одинаково заряженных капель радиусом 0,1 мм уравновешивается кулоновской силой отталкивания. Определите заряд капель. Плотность воды равна 1 г/см3.

3.2 Три одинаковых точечных заряда q1 = q2 = q3 = 2 нKл находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной a = 10 см. Определить по величине и направлению силу F, действующую на один из зарядов со стороны двух других.

3.3. Два положительных точечных заряда q и 9q закреплены на расстоянии d = 100 см друг от друга. Определить, в какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует поместить третий заряд так, чтобы он находился в равновесии. Указать, какой знак должен иметь этот заряд для того, чтобы равновесие было устойчивым, если перемещение заряда возможны только вдоль прямой, проходящей через закрепленные заряды.

3.4. Два одинаковых заряженных шарика подвешены в одной точке на нитях одинаковой длины. При этом нити разошлись на угол . Шарики погружаются в масло. Какова плотность масла, если угол расхождения нитей при погружении шариков в масло остается неизменным? Плотность материала шариков кг/м3, диэлектрическая проницаемость масла = 2,2.

3.5. В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды q1 = q2 = q3 = q4 = 10н Кл. Какой отрицательный заряд qнужно поместить в центре квадрата, чтобы сила взаимного отталкивания положительных зарядов была уравновешена силой притяжения отрицательного заряда?

3.6. Расстояние l между двумя точечными зарядами q1 = 2 нКл и q2 = 4 нКл равно 60 см. Определить точку, в которую нужно поместить третий заряд q3 так, чтобы система зарядов находилась в равновесии. Определить величину и знак заряда. Устойчивое или неустойчивое будет равновесие?

3.7. На тонком кольце равномерно распределен заряд с линейной плотностью заряда = 0,5 нКл/см. Радиус кольца R=15 см. На перпендикуляре к плоскости кольца, восставленном из его середины, находится точечный заряд q = 9 нКл. Определить силу , действующую на точечный заряд со стороны заряженного кольца, если он удален от центра кольца на: 1) а1 = 20 см; 2) а2 = 12 м.

3.8 Когда два одинаковых шарика массой по 400мг, подвешенные на закрепленных в одной точке нитях равной длины, зарядили одинаковыми зарядами, эти шарики разошлись на 15 см друг от друга, причем нити образовали прямой угол. Найти заряд каждого шарика в нанокулонах.

3.9. Тонкое полукольцо радиусом R = 20 см несет равномерно распределенный заряд q1 = 2 мкКл. Определить силу F, действующую на точечный заряд q2 = 40 нКл, расположенный в центре кривизны полукольца.

3.10. Параллельно бесконечной плоскости, заряженной с поверхностной плотностью заряда = 4 мкКл/м2, расположена бесконечно длинная прямая нить, заряженная с линейной плотностью = 100 нКл/м. Определить силу F, действующую со стороны плоскости на отрезок нити длиной l = 1 м.

3.11. По тонкой нити, изогнутой по дуге окружности радиуса R = 10см, равномерно распределен заряд q = 20 нКл. Определить напряженность Е поля, создаваемого этим зарядом в точке, совпадающей с центром кривизны дуги, если длина нити равна четверти длины окружности.

3.12. На продолжении оси тонкого прямого стержня, равномерно заряженного с линейной плотностью заряда =15 нКл/см, на расстоянии a = 40 см от конца стержня находится точечный заряд q = 10 мкКл. Второй конец стержня уходит в бесконечность. Определить силу, действующую на заряд q.

3.13. По тонкому кольцу радиусом R=10 см равномерно распределен заряд q1 = 20 нКл. Какова напряженность Е поля в точке, находящейся на оси кольца на расстоянии а = 20 см от центра кольца?

3.14. Два точечных заряда q1 = 4 нКл и q2 = -2 нКл находятся друг от друга на расстоянии 60 см. определите напряженность Е поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему равна напряженность, если заряд положительный?

3.15. Заряды по одному нКл помещены в вершинах равностороннего треугольника, со стороной 0,2 м. Равнодействующая сил, действующих на четвертый заряд, помещенный на середине одной из сторон треугольника, равна 0,6 мкН. Определите этот заряд, напряженность и потенциал поля в точке его расположения.

3.16. Два длинных тонких равномерно заряженных с линейной плотностью заряда =1 мкКл/м стержня расположены перпендикулярно друг другу так, что точка пересечения их осей находится на расстоянии а = 10 см и b = 15 см от ближайших концов стержней. Найти силу F, действующую на заряд q = 12 нКл, помещенный в точку пересечения осей стержней.

3.17. Определить напряженность Е поля, создаваемого тонким длинным стержнем, равномерно заряженным с линейной плотностью = 34 мкКл/м в точке, находящейся на расстоянии а = 4 см от стержня, вблизи его середины.

3.18. Две круглые одинаковые пластины площадью S = 200 см2 каждая расположены параллельно друг другу. Заряд одной пластины q1 = 300 нКл, другой q2 = - 200 нКл. Определить силу F взаимного притяжения пластин, если расстояние между ними: а) r1 = 3 мм; б) r2=10 м.

3.19. На бесконечном тонкостенном цилиндре диаметром d = 20 см равномерно распределен заряд с поверхностной плотностью = 4 мкКл/м2. Определить напряженность поля в точке, отстоящей от поверхности цилиндра на а =15 см.

3.20. Две длинные прямые параллельные нити находятся на расстоянии d = 5 см друг от друга. На нитях равномерно распределены заряды с линейными плотностями 1 = -5 нКл/см и 2 =10 нКл/см. Определить напряженность Е электрического поля в точке, удаленной от первой нити на расстояние r1 = 3 см и от второй – на расстояние r2 = 4 см.

3.21. Восемь одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала = 16 В, сливаются в одну. Каков потенциал образовавшейся капли?

3.22. Поле образовано точечным диполем с электрическим моментом p = 150 пКл∙м. Определить разность потенциалов U двух точек поля, расположенных симметрично относительно диполя на его оси на расстоянии

r = 20 см от центра диполя.

3.23. Электрическое поле образовано бесконечно длинной заряженной нитью, линейная плотность заряда которой = 20 пКл/м. Определить разность потенциалов U двух точек поля, отстоящих от нити на расстоянии

r1 = 8 см и r2 = 12 см.

3.24. Тонкая квадратная рамка равномерно заряжена с линейной плотностью заряда = 350 пКл/м. Определить потенциал φ поля в точке пересечения диагоналей.

3.25. Два одинаковых заряда находятся в воздухе на расстоянии 0,1 м друг от друга. Напряженность поля в точке, удаленной на расстоянии 0,06 м от одного и 0,08 м от другого заряда, равна 10 кВ/м. Определите потенциал поля в этой точке и значение зарядов.

3.26. Электростатическое поле создается равномерно заряженной сферической поверхностью радиусом R = 10 см с общим зарядом q = 15 нКл. Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстояниях r1 = 5 см и r2 = 15 см от поверхности сферы.

3.27. Электрон, обладавший кинетической энергией T = 10 эВ, влетел в однородное электрическое поле в направлении силовых линий поля. Какой скоростью будет обладать электрон, пройдя в этом поле разность потенциалов U = 8 В?

3.28. Электрон с энергией T = 400 эВ (на бесконечности) движется вдоль силовой линии по направлению к поверхности металлической заряженной сферы радиусом R = 24 см. Определить минимальное расстояние а, на которое приблизится электрон к поверхности сферы, если заряд ее

q = -16 нКл.

3.29. Электрон, пройдя в плоском конденсаторе путь от одной пластины до другой, приобрел скорость v = 5 км/с. Расстояние между пластинами d = 5 мм. Найти: 1) разность потенциалов U между пластинами; 2) поверхностную плотность заряда на пластинах.

3.30. Определить потенциальную энергию Wп системы двух точечных зарядов q1 = 500 нКл и q2 = 120 нКл, находящихся на расстоянии r = 12 см друг от друга.

3.31 Конденсатор емкостью 12 мкФ последовательно соединен с конденсатором неизвестной емкости, и они подключены к источнику постоянного напряжения 10 В. Определите емкость второго конденсатора и напряжение на каждом конденсаторе, если заряд батареи 26 мкКл.

3.32. Два конденсатора одинаковой емкости по 4 мкФ заряжены один до напряжения 100В, а другой до 150В. Определите напряжение между обкладками конденсатора, если их соединить параллельно: а) одноименно, б) разноименно заряженными обкладками.

3.33 Емкость батареи конденсаторов, образованных двумя последовательно соединенными конденсаторами, С = 150 пФ, а заряд q = 20 нКл. Определите емкость второго конденсатора, а также разность потенциалов на обкладках каждого конденсатора, если С1 = 200 пФ.

3.34 Два конденсатора емкостью C1 = 3 мкФ и С2 = 6 мкФ соединены последовательно и присоединены к батарее с ЭДС = 50 В. Определить заряды q1 и q2 каждого из конденсаторов и разности потенциалов U1 и U2 между их обкладками.

3.35. Плоский конденсатор состоит из двух круглых пластин радиусом R = 12 см каждая. Расстояние между пластинами d = 3 мм. Конденсатор присоединен к источнику напряжения U = 50 В. Определить заряд q и напряженность Е поля конденсатора в двух случаях: а) диэлектрик – воздух; б) диэлектрик – стекло.

3.36. Расстояние между пластинами плоского конденсатора d =2 мм, разность потенциалов U =600 В. Заряд каждой пластины q = 40 нКл. Определить энергию W поля конденсатора и силу F взаимного притяжения пластин.

3.37. Два металлических шарика радиусами R1 = 15 см и R2 =10 смимеют: первый – заряд q1 = 40 нКл, второй – заряд q2 = -20 нKл. Найти энергию W, которая выделится при разряде, если шары соединить проводником.

3.38.Шар, погруженный в масло (e =2,2), имеет поверхностную плотность заряда s1 = 1 нКл/м2 и потенциал j = 300 В. Определите: 1) радиус шара; 2) заряд шара; 3) емкость шара; 4) энергию шара.

3.39.Плоский воздушный конденсатор емкостью С = 26 пФ заряжен до разности потенциалов U1 =400 В. После отключения конденсатора от источника напряжения расстояние между пластинами конденсатора было увеличено в 2 раза. Определите: 1) разность потенциалов на обкладках конденсатора после их раздвижения; 2) работу внешних сил по раздвижению обкладок.

3.40.Плоский конденсатор с площадью пластин S = 200 см2 каждая заряжен до разности потенциалов U = 5 кВ. Расстояние между пластинами d = 1,5 см. Диэлектрик – стекло. Определить энергию W поля конденсатора и объёмную плотность энергии поля.

3.41. Ток в проводнике сопротивлением r = 25 Ом за время t =10 с равномерно возрастает от нуля до некоторого максимума. За это время в проводнике выделилась теплота Q = 40 кДж. Определить среднее значение силы тока <I> в проводнике за этот промежуток времени.

3.42. По проводнику сопротивлением r = 8 Ом течет равномерно возрастающий ток. За время t = 8 с в проводнике выделилась теплота Q = 500 Дж. Определить заряд q, протекающий за это время по проводнику. В момент времени, принятый за начальный, ток в проводнике был равен нулю.

3.43. Сила тока в проводнике сопротивлением r =10 Ом равномерно убывает от значения I1 = 10 А до I2 = 0 в течение времени t = 10 с. Определить теплоту Q, выделившуюся в этом проводнике за указанный промежуток времени.

3.44. Вольтметр, включенный в сеть последовательно с сопротивлением R1 , показал напряжение U1 = 198 В, а при включении последовательно с сопротивлением R2 = 2R1 показал U2 = 180 В. Определите сопротивление и напряжение в сети, если сопротивление вольтметра r = 900 Ом.

3.45. Какой ток течет в лампе мощностью 6 Вт, подключенной к источнику напряжения 12 В, на которое она рассчитана?

3.46.Два цилиндрических проводника одинаковой длины и одинакового сечения, один из меди, а другой из железа, соединены параллельно. Определить отношение мощностей токов для этих проводников. Удельные сопротивления меди железа равны соответственно 17 и 98 нОм. м.

3.47. К источнику тока подключают один раз резистор сопротивлением 1 Ом, другой раз 4 Ом. В обоих случаях на резисторах за одно и тоже время выделяется одинаковое количество теплоты. Определить внутреннее сопротивление источника тока.

3.48. Определите ток короткого замыкания источника ЭДС, если при внешнем сопротивлении R1= 50 Ом ток в цепи I1 = 0,2 А, а при R2 = 110 Ом ток составляет I2 = 0,1 А.

3.49. Электропроводка должна выполняться достаточно толстым проводом, чтобы он не нагревался и не создавал опасности пожара. Каким должен быть диаметр медного провода, если проводка рассчитана на максимальную силу тока 40 А и на погонный метр провода не должно выделяться более 1,8 Вт тепла? Удельное сопротивление меди ρ = 1,7·10-8 Ом·м.

3.50. Чему равно время прохождения тока по проводнику, если при напряжении на его концах 220 В совершается работа 500 кДж? Сопротивление проводника 3,5 Ом.

3.51. Имеется N = 24 одинаковых источников тока с ЭДС = 1В и внутренним сопротивлением R0= 0,2 Ом. Эти источники соединены так, что образуют батарею из n последовательных секций, каждая из кото­рых состоит из N/n соединенных параллельно источников. К батарее подключен прибор, обладающий сопротив­лением R = 0,3 Ом. При каком n мощность Р, отбираемая прибором, будет максимальной? Чему равно максималь­ное значение Р?

3.52.В схеме, изображенной на рисунке, ЭДС каждого элемента ε = 1,2 В, внутреннее сопротивление r = 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление R и дает во внешнюю цепь ток I = 2 А. найдите сопротивление R.
3.53. Два источника (ε1 = 8 В, r1 = 2 Ом, ε2 = 6 В, r1 = 1,5 Ом) и резистор сопротивлением R = 10 Ом соединены, как показано на рисунке. Вычислите силу тока I1, текущую через источник с ЭДС ε1.

3.54. Если соединить два элемента одноименными полюсами, то сила тока в цепи I = 0,5 А. ЭДС первого элемента ε1 = 1,2 В и внутреннее сопротивление r1 = 0,1 Ом. ЭДС второго элемента ε2 = 0,9 В и внутреннее сопротивление r2 = 0,3 Ом. Определите сопротивление соединительных проводов.

3.55. Батарея состоит из двух последовательно соединенных элементов с одинаковыми ЭДС ε1 = ε2 =2 В и внутренними сопротивлениями r1 = 1 Ом и

r2 = 1,5 Ом. Разность потенциалов на зажимах второго элемента U2 = 0. При каком внешнем сопротивлении R это возможно?

3.56. Батарея аккумуляторов с ЭДС ε = 12 В и внутренним сопротивлением r = 2,4 Ом замкнута на внешнее сопротивление R = 9 Ом. Найдите падение напряжения U во внешней цепи и падение напряжения Ur внутри батареи. С каким КПД работает батарея?

3.57. Прибор с сопротивлением r = 6 Ом подключен к двум параллельно соединенным источникам тока с ЭДС = 2,2 В и = 2,4 B и внутренним сопротивлением r1 = 0,8 Ом и r2 = 0,2 Ом. Определить силу тока в этом приборе и напряжение на зажимах второго источника тока.

3.58. Аккумулятор с ЭДС =12 В заряжается от сети постоянного тока с напряжением U = 15 В. Определить напряжение на клеммах аккумулятора, если его внутрен­нее сопротивление Ri =10 Ом.

3.59.ЭДС батареи = 80 В, внутреннее сопротивление r =5 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р =100 Вт. Определить силу тока I в цепи, напряжение U, под которым находится внешняя цепь, и ее сопротивление R.

3.60. От батареи, ЭДС которой = 600 В, требуется передать энергию на расстояние l =1 км. Потребляемая мощность Р = 5 кВт. Найти минимальные потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов d = 0,5 см.

3.61. Концентрация электронов проводимости в металле равна n = 2,5 ·1023 см-3. Определить среднюю скорость их упорядоченного движения при плотности тока 1 А/мм2.

3.62.Удельная проводимость металла равна 107 См/м. Вычислить среднюю длину <l> свободного пробега электронов в металла, если концентрация n свободных электронов равна 1028 м-3. Среднюю скорость хаотического движения электронов принять равной 106 м/с.

3.63. Металл нагрели до температуры 400 К. Как изменится средняя скорость теплового движения электронов в металле при увеличении температуры металла на 100К?

3.64. Исходя из модели свободных электронов, определить число соударений, которые испытывает электрон за время t = 1 с, находясь в металле, если концентрация n свободных электронов равна 1029 м-3. Удельную проводимость γ металла принять равной 107 См/м.

3.65. Работа выхода электрона из металла равна 2,5 эВ. Определить скорость вылетающего из металла электрона, если он обладает энергией 10-18 Дж.

3.66. Какой наименьшей скоростью должны обладать свободные электроны в платине, чтобы они смогли покинуть металл? Работа выхода электронов из платины А = 5,3 эВ.

3.67. Отношение работ выхода электронов из платины и цезия АPt/ACs=1,58. Определите отношение минимальных скоростей движения электронов, вылетающих из металлов.

3.68. Исходя из классической теории электропроводности металлов, определить среднюю кинетическую энергию <ε> электронов в металле, если отношение теплопроводности λ к удельной проводимости γ равно λ/γ = 6,7·10-6 В2/К.

3.69. Определить объемную плотность тепловой мощности w в металлическом проводнике, если плотность тока j= 10 А/мм2. Напряженность Е электрического поля в проводнике равна 1мВ/м.

3.70. Во сколько раз изменится удельная термоэлектронная эмиссия вольфрама, находящегося при температуре Т1 = 2200 К, если понизить температуру вольфрама на = 200 К? Работа выхода электрона из вольфрама составляет 4, 5 эВ.

3.71.Какую электрическую энергию W надо затратить, чтобы при электролизе раствора AgNO3 выделилась масса m = 500 мг серебра? Разность потенциалов на электродах U = 4В.

3.72. Две электролитические камеры с растворами AgNO3 и CuSO4 соединены последовательно. Какая масса m2 меди выделится за время, в течение которого выделилась масса m1 =180 г серебра?

3.73. Определить скорость u (мкм/час), с которой растет слой никеля на плоской поверхности металла при электролизе, если плотность тока, протекающего через электролит j = 30 А/м. Никель считать двухвалентным. Молярная масса никеля m =58,7×10-3 кг/моль, плотность никеля r = 8,8×103 кг/м3

3.74. К электродам разрядной трубки приложена разность потенциалов U = 5В, расстояние между ними d = 10см. Газ,находящийся в трубке, однократно ионизирован. Число ионов каждого знака в единице объема газа n = 108м-3; подвижности ионов и+=3·10-2 м2/(В·с) и и-=3·102м2/(В·с). Какая часть полного тока переносится положительными ионами?

3.75.Определить толщину h слоя меди, выделившейся за время t = 5 час при электролизе медного купороса, если плотность тока j = 80 А/м2.

3.76. Найти энергию, затраченную на производство 100 кг рафинированной меди, если электролиз ведется при напряжении 8 В, а КПД установки равен 80%. Электрохимический эквивалент меди равен 0,33·10-6 кг/Кл.

3.77. Две электролитические ванны соединены последовательно. В первой ванне выделилось m1 = 3,9 г цинка, во второй за то же время m2 = 2,24 г железа. Цинк двухвалентен. Определить валентность железа.

3.78. Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон для того, чтобы ионизировать атом водорода? Потенциал ионизации атома водорода U = 13,5 В.

3.79. Энергия ионизации молекул воздуха 15 эв. Найти среднюю длину свободного пробега λ электрона в воздухе. Заряд электрона 1,6×10-19 Кл. При нормальном давлении искровой разряд в воздухе возникает при напряженности электрического поля Е = 3 МВ/м.

3.80. Найти силу тока несамостоятельного разряда, возникающего с помощью ионизатора, который создает 2×106 пар ионов за 1с.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-09-19; просмотров: 2173. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.028 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7