Физика ИжГТУ 9 разделов (раздел2)

Разделы:

Физика. Электричество. Электростатика. Потенциал. Емкость конденсатора.

1. Два одинаковых конденсатора, емкостью С = 1 мкФ каждый, соединены параллельно длинными проводниками. Общий заряд на обкладках q = 10-5 Кл. Какую минимальную работу необходимо совершить, чтобы развести обкладки одного конденсатора на большое расстояние? Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.

 2. Заряженный конденсатор подключили параллельно к такому же, незаряженному. Во сколько раз изменилась энергия поля первого конденсатора?

3. У плоского конденсатора, заполненного слюдой, удаляют треть толщины диэлектрического слоя (см. рис.). Как и во сколько раз меняется при этом емкость конденсатора?

 4. Плоский конденсатор разрезают на n = 4 равные части вдоль плоскостей, перпендикулярных обкладкам. Полученные n конденсаторов соединяют последовательно. Чему равна емкость полученной батареи конденсаторов, если емкость исходного конденсатора С0 = 16 мкФ?

5. У плоского конденсатора, заполненного твердым диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, одну пластину отодвигают от диэлектрика на расстояние, равное половине толщины диэлектрического слоя (см. рис.). При каком значении ε емкость конденсатора изменится в 2 раза?

6. Два одинаковых воздушных конденсатора соединены последовательно и подключены к батарее с постоянной ЭДС. Один из них заполняют диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 4. Во сколько раз изменится напряженность электрического поля в этом конденсаторе?

 7. Плоский конденсатор погружают в жидкость с диэлектрической проницаемостью ε и заряжают до напряжения U. После отключения источника напряжения пластины начинают вынимать из диэлектрика. При каком расстоянии х между уровнем жидкости и верхним концом пластин (см. рис.) произойдет пробой конденсатора, если пробойное значение напряженности электрического поля Eпр? Ширина пластин h, расстояние между пластинами d. 

 8. К воздушному конденсатору, напряжение на котором Ul = 210 В, присоединили параллельно такой же незаряженный конденсатор, но с диэлектриком из стекла. Какова диэлектрическая проницаемость стекла, если напряжение на зажимах батареи стало U = 30 В?

9. Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 10-2 м, до половины погрузили в масло (см. рис.). На какое расстояние следует раздвинуть пластины, чтобы емкость конденсатора не изменилась?

10. Два одинаковых плоских конденсатора, емкостью С = 0,01 мкФ каждый, соединили параллельно, зарядили до напряжения U = 300 В и отключили от источника тока. Затем пластины одного из конденсаторов раздвинули на расстояние, вдвое превышающее первоначальное. Какой заряд прошел при этом по соединительным проводам?

 11. Пространство между обкладками плоского конденсатора, площадь пластин которого S и расстояние между ними d, сплошь заполнено диэлектриком, состоящим из двух половин равных размеров, но с разной диэлектрической проницаемостью ε1 и ε2. Граница раздела перпендикулярна обкладкам (см. рис.). Найти емкость такого конденсатора. 

12. Напряжение на двух одинаковых плоских конденсаторах, соединенных параллельно, U0 = 6 В. После отключения конденсаторов от источника тока у одного из них уменьшили расстояние между пластинами вдвое. Найти напряжение между пластинами конденсаторов в этом случае.

13. Конденсатор емкостью C1 зарядили до напряжения Ul = 500 В. При параллельном подключении этого конденсатора к незаряженному конденсатору емкостью С2 = 4 мкФ вольтметр показал напряжение U2 = 100 В. Найти емкость конденсатора С1.

14. N одинаковых капелек ртути заряжены до одного и того же потенциала φ0. Каков будет потенциал φ большой капли, получившейся в результате слияния этих капель?

 15. По гладкой наклонной плоскости с углом наклона к горизонту α с высоты h начинает скользить тело массой m, имеющее заряд -q. Положительный заряд +q помещен в вершине прямого угла (см. рис.). Определить скорость тела V в момент его перехода на горизонтальную плоскость. При каких условиях тело в момент перехода на горизонтальную плоскость будет иметь скорость V = 0?

16. заряды +q, -2q, +3q расположены в вершинах правильного треугольника со стороной а. Определить потенциальную энергию W этой системы.

 17. Напряжение поля точечного заряда Q в точке А равно ЕА, а в точке В - Ев. Определить работу А, необходимую для перемещения заряда q из точки А в точку Б.

18. Шарик массой m = 10-4 кг, заряд которого q = 10-8 Кл, подвешен на нити длиной l = 0,03 м (см. рис.). Над точкой подвеса на расстоянии h = 0,04 м от нее помещен заряд q0 = 2·10-8 Кл. Шарик отклоняют от положения равновесия на угол α0 = 60° и отпускают. Найти скорость шарика и силу натяжения нити при прохождении шариком положения равновесия.

19. Два последовательно соединенных конденсатора емкостями С1 = 2 мкФ и С2 = 4 мкФ присоединены к источнику постоянного напряжения U = 120 В. Определить напряжение на каждом конденсаторе.

20. Два электрических заряда q1 = q и q2 = -2q расположены друг от друга на расстоянии l = 6а. Найти геометрическое место точек, в которых потенциал поля равен нулю, в какой-нибудь из плоскостей, проходящих через заряды.

 21. Электрон движется к неподвижному точечному заряду q = -10-10 Кл. В точке А (rа = 0,2 м) (см. рис.) электрон имеет скорость V = 106 м/с. На какое минимальное расстояние rв приблизится электрон к заряду? Какова будет кинетическая энергия электрона после того, как он, двигаясь в обратном направлении, окажется в точке С, находящейся на расстоянии rс = 0,5 м от заряда? 

 22. Расстояние между зарядами ql = 10 нКл и q2 = -1 нКл равно R = 1,1 м. Найти напряженность поля в точке на прямой, соединяющей заряды, в которой потенциал равен нулю.

23. Два заряда ql = 2 мкКл и q2 = 5 мкКл расположены на расстоянии r = 0,4 м друг от друга в точках А и В (см. рис.). Вдоль прямой CD, проходящей параллельно отрезку АВ на расстоянии d = 0,3 м от него, перемещают заряд q = 10 мкКл. Найти работу электрических сил А при перемещении заряда из точки С в точку D, если прямые АС и BD перпендикулярны отрезку АВ.

24. Два разноименных точечных заряда, одинаковых по модулю, находятся на расстоянии l = 30 см друг от друга. В точках, находящихся на таком же расстоянии от обоих зарядов, напряженность электрического поля Е = 100 В/м. Определить потенциал поля φ в точке, расположенной между зарядами на расстоянии l/3 от положительного заряда.

 25. Потенциалы точек А и Б φA = 30 B, φв = 20 В. Найти потенциал точки С, лежащей посередине между точками А и В (см. рис.). 

 26. В некоторых двух точках поля точечного заряда напряженности отличатся в n = 4 раза. Во сколько раз отличаются потенциалы поля в этих точках?

27. В однородном поле напряженностью Е = 20 кВ/м на нити прикреплен шарик массой m = 10 г и зарядом q = 10 мкКл (см. рис.). Шарик отклоняют от положения равновесия на угол α = 60° и отпускают. Найти натяжение нити в тот момент, когда шарик проходит положение равновесия. Силовые линии поля вертикальны.

28. Альфа-частица движется со скоростью V = 2·107 м/с и попадает в однородное электрическое поле, силовые линии которого направлены противоположно направлению движения частицы. Какую разность потенциалов должна пройти частица до остановки? Какой должна быть напряженность электрического поля, чтобы частица остановилась, пройдя расстояние s = 2 м?

 29. Электрон вылетает из точки поля, потенциал которой φ0 = 600 В, со скоростью V = 1,2·107 м/с по направлению силовой линии. Определить потенциал точки, в которой скорость электрона станет равной нулю.

30. Тело массой m = 10 г, имеющее заряд q = 5 мкКл, подвешено на нити. Тело отклоняют на 90° и отпускают. Чему равна сила натяжения нити в тот момент, когда нить составляет угол α = 30° с вертикалью? Тело находится в однородном электрическом поле с напряженностью Е = 2 кВ/м, направленном вертикально вниз (см. рис.). 

Автор страницы: admin