Электрики заочники. Электростатика. Постоянный ток
Вариант 1
1. Два точечных заряда 4 нКл и –2 нКл находятся на расстоянии 60 см.
Определить напряженность поля в точке, лежащей по середине между зарядами. Чему равна напряженность, если второй заряд положительный?
2. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено
двумя слоями диэлектриков: слоем стекла толщиной 1 см и слоем парафина толщиной 2 см. Разность потенциалов между обкладками равна 300 В. Определить напряженность поля и падения потенциала в каждом слое. Определитьплотность энергии поля.
3. Полый шар несет на себе равномерно распределенный заряд. Определить радиус шара, если потенциал в центре шара равен φ1 =200В, а в точке, лежащей от его центра на расстоянии r=50 см, φ2 = 40В.
4. Пылинка массой 1 нг, несущая на себе 5 электронов, прошла в вакууме ускоряющую разность потенциалов 3 мВ. Какова кинетическая энергия пылинки? Какую скорость приобрела пылинка?
5. Определить суммарный импульс электронов в прямом проводе длинной l =500 м, по которому течет ток I=20 А. Масса электрона равна 9,1 10-31 кг, заряд электрона равен 1,6*10-19 Кл.
6. Зависимость силы тока от времени выражается формулой I = Ioe^(αt) , где Io = 10A; α = 100 c-1 ; t - время, с; е - основание натуральных логарифмов. Определить заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время от 0 до 0,01 с и от 0,01 до 1 с.
7. Обмотка катушки из медной проволоки при t1 =14°C имеет сопротивление R =10 1 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равным R =12Ом. До какой температуры t2 нагрелась обмотка. Температурный коэффициент сопротивления меди α=4,15*10-3 К .
8. Определить максимальную полезную мощность аккумулятора сЭДС=10 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Каково при этом сопротивление внешней цепи?
Вариант 2
1. Четыре заряда расположены в вершинах квадрата со стороной 10-1 м. Какую величину и направление имеет вектор напряженности в центре квадрата, если заряды одинаковы и равны 10-8 Кл?
2. Поле образовано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 10-8 Кл/м2. Определить разность потенциалов двух точек поля, отстоящих от плоскости на расстояниях 5 и 10 см.
3. Электростатическое поле создается положительно заряженной бесконечной нитью с постоянной линейной плотностью 1 нКл/см. Какую скорость приобретет электрон, приблизившись под действием поля к нити вдоль линии напряженности с расстояния 1,5 см до 1 см?
4. Диполь с электрическим моментом 2 нКл м находится в однородном электрическом поле напряженностью 20 кВ/м. Вектор р составляет с направлением силовых линий поля угол α=60°. Определить произведенную внешними силами работу поворота диполя на угол в 30°.
5. Сила тока в проводнике меняется со временем по уравнению I=3+6t; I - в амперах и t в секундах. Какое количества электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от 1 до 5 с?
6. Две группы из трех последовательно соединенных элементов включены параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2 В, внутреннее сопротивление равно 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление 1,5 Ом.
Найти силу тока во внешней цепи.
7. Определить ток короткого замыкания источника ЭДС, если при внешнем сопротивлении R1 = 50 Ом ток в цепи I1=0,2 А, а при R2 =110Ом I2=0,1А.
8. Ток от магистрали к потребителю разводится по медным проводам, общая длина которых 49 м и сечение 2,5 мм2. Напряжение в магистрали 120 В. Потребителем является печь мощность 600 Вт. Каково сопротивление печи?
Удельное сопротивление меди =17 нОм м.
Вариант 3
1. В вершинах квадрата со стороной 5 см находятся одинаковые положительные заряды Q=2 нКл. Определить напряженность электрического поля: а) в центре квадрата; б) в середине одной из сторон проводника.
2. Пылинка массой 10-5 г, несущая на себе заряд 10-8 Кл, влетела в электрическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов 150 В пылинка имела скорость 20 м/с. Какова была скорость пылинки до того, как она влетела в поле?
3. Две параллельные плоскости находятся на расстоянии 0,6 см друг от друга. На плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плоскостями 0,2 мкКл/м2 и -0,3 мкКл/м2. Определить разность потенциалов между пластинами.
4. Конденсатор емкостью 8 пФ зарядили до разности потенциалов 1500 В и отключили от источника напряжения. После этого к конденсатору присоединили второй незаряженный конденсатор емкостью 12 пФ. Какое количество энергии первого конденсатора израсходовано на образование искры при соединении конденсаторов?
5. По алюминиевому проводу сечением 0,2 см2 течет ток силой 0,02 А.
Определить силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивление алюминия р=26 нОм/м.
6. Элемент, сопротивление и амперметр соединены последовательно. Элемент имеет ЭДС 2 В и внутреннее сопротивление 0,4 Ом. Амперметр показывает силу тока I А. С каким коэффициентом полезного действия работает элемент?
7. Имеется 120-вольтовая электрическая лампочка мощностью 40 Вт. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Какую длину нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм надо взять, чтобы получить такое
сопротивление?
8. Две электрические лампочки с сопротивлением 360 и 240 Ом включены в сеть параллельно. Какая из лампочек потребляет большую мощность? Восколько раз?
Вариант 4
1. Два одинаковых шарика подвешены на нитях одинаковой длины равной 1 м и закрепленных в одной точке. После сообщения шарикам заряда 4 10-7 Кл нити разошлись на угол, равный 60°. Определить массу каждого шарика.
2. В вершинах квадрата со стороной 4 см расположены точечные заряды 4,4 нКл. Определить работу при перемещении заряда 2,2 нКл из центра квадрата в середину одной из его сторон.
3. Шарик массой 1 г и зарядом 10-8 Кл перемещается из точки А, потенциал которой 600 В, в точку М с потенциалом, равным нулю. Чему была равна скорость шарика в точке А, если в точке М она стала равной 20 см/с?
4. Определить поток вектора напряженности электростатического поля через сферическую поверхность, охватывающую точечные заряды 5 нКл и -2 нКл.
5. Расстояние между пластинами плоского воздушного конденсатора площадью 50 см2 изменяется от 3 до 10 см. Конденсатор был заряжен до напряжения 200 В и отключен от источника тока. Найти величину изменения энергии поля конденсатора. Чему равна работа по раздвижению пластин конденсатора?
6. Сила тока в проводнике равномерно увеличивается от нуля до некоторого максимального значения в течение 10 с. За это время в проводнике выделилась теплота, равная 1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление его 3 Ом.
7. Определить число электронов, проходящих в одну секунду через единицу площади поперечного сечения железной проволоки длиной 10 м при напряжении на его концах 6 В. Удельное сопротивление железа =87 нОм м.
8. Имеется предназначенный для измерения разности потенциалов до 30 В вольтметр с сопротивлением 2 кОм, шкала которого разделена на 150 делений. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим вольтметром можно было измерить разности потенциалов до 75 В? Как изменяется
при этом цена деления вольтметра?
Вариант 5
1. К бесконечной вертикальной плоскости на нити подвешен заряженный шарик массой 5 г и зарядом 12 нКл. Нить образует с плоскостью угол в 450. Определить поверхностную плотность заряда на плоскости.
2. По тонкой нити, изогнутой по дуге окружности радиусом 10 см, равномерно распределен заряд 20 нКл. Определить напряженность поля, создаваемого этим зарядом в точке, совпадающей с центром кривизны дуги, если длина нити равна четверти длины окружности.
3. Четыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала 10 В, сливаются в одну. Каков потенциал образовавшейся капли?
4. Электрон, обладающий кинетической энергией 10 эВ, влетает в однородное электрическое поле в направлении силовой линии поля. Какой скоростью будет обладать электрон, пройдя в этом поле разность потенциалов 12 В?
5. Плоский воздушный конденсатор с площадью пластины 200 см2 и расстоянием между пластинами 1 см заряжен до напряжения 2 кВ. После зарядки конденсатор отключили от источника напряжения и пространство между пластинами заполнили эбонитом. Найти величины: а) изменение емкости конденсатора; б) изменение напряженности электрического поля внутри конденсатора;
в) изменение энергии конденсатора.
6. Сила тока в проводнике с сопротивлением 12 Ом за 50 с равномерно нарастает от 5 А до 10 А. Определить количество теплоты, выделившееся за это время в проводнике.
7. Катушка и амперметр соединены последовательно и подключены к источнику тока. К клеммам катушки присоединен вольтметр с сопротивлением 4 кОм. Амперметр показывает силу тока 3 А, вольтметр – напряжение 120 В. Определить сопротивление катушки. Определить относительную погрешность,
которая будет допущена при измерении сопротивления, если пренебречь силой тока, текущего через вольтметр.
8. Электродвижущая сила батареи 80 В, внутреннее сопротивление 5 Ом.
Внешняя цепь потребляет мощность 100 Вт. Определить силу тока в цепи, напряжение, под которым находится внешняя цепь, и ее сопротивление.
Вариант 6
1. Расстояние между двумя точечными зарядами 1 мкКл и –1 мкКл равно 10 см. Определить силу, действующую на точечный заряд, равный 0,1 мкКл, удаленный на 6 см от первого и 8 см от второго заряда.
2. Диполь расположен в электрическом поле с напряженностью 10^4 В/м так, что его дипольный момент, равный 10^-9 Кл м, ориентирован по направлению поля. Найти работу, которую необходимо совершить, чтобы повернуть диполь на 1800.
3. Шар, погруженный в масло (ε = 2,2 ), имеет поверхностную плотность заряда 1 мкКл/м2 и потенциал 500 В. Определить: а) радиус шара; б) заряд шара; в) емкость шара; г) энергию шара.
4. Длинная прямая тонкая проволока несет равномерно распределенный заряд. Вычислить линейную плотность заряда, если напряженность поля на расстоянии 0,5 м от проволоки против ее середины равна 2 В/см.
5. В медном проводнике длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм2 идет ток. При этом ежесекундно выделяется 0,35 Дж теплоты. Сколько электронов проходит за 1 с через поперечное сечение этого проводника? Заряд электрона 1,6*10-10 Кл. Удельное сопротивление меди ρ =17 нОм м.
6. Амперметр с сопротивлением 0,16 Ом зашунтирован сопротивлением 0,04 Ом. Амперметр показывает силу тока 8 А. Найти силу тока в цепи.
7. Элементы цепи, схема которой изображена на рисунке имеет следующие значения: ε1 =15В, ε2=16В, R1 =1 кОм , R2 = 2 кОм . Определить показатель вольтметра, если его сопротивление Rv = 2 кОм . Сопротивления источников напряжения и соединительных проводов пренебречь.
8. Электродвижущая сила источника равна 300 В, сила тока короткого замыкания 2 А. Определить максимальное количество теплоты, которое может отдать источник тока в течение 1 с во внешнюю цепь.
Вариант 7
1. Точечные заряды 20 мКл и –20 мКл находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, удаленной на 3 см от первого и 4 см от второго заряда. Определить также силу, действующую в этой точке на точечный заряд 1 мкКл.
2. Электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно пластинам со скоростью 9 106 м/с. Разность потенциалов между пластинами 100 В, расстояние между пластинами 1 см. Найти ускорение электрона чрез 10 с после начала его движения в конденсаторе. Заряд электрона
равен 1,6*10-19 Кл.
3. Электростатическое поле создается бесконечным цилиндром радиусом 8 мм, равномерно заряженным с линейной плотностью τ=10 нКл/м. Определить разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащим на расстоянии r1 = 2 мм и r2 = 7 мм от поверхности этого цилиндра.
4. Площадь пластины плоского воздушного конденсатора 0,01 м2, расстояние между ними 2 см. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния 4 см.
Найти энергию конденсатора до и после раздвижения пластин.
5. Определить число электронов, проходящих за 1 с через поперечное сечение площадью 1 мм2 железной проволоки длиной 20 м при напряжении на ее концах 16 В. Удельное сопротивления железа =27 НОм м. Заряд электрона 1,6*10-19 Кл.
6. Разность потенциалов между точками А и В равна 9 В. Имеются два проводника с сопротивлениями 5 Ом и 3 Ом. Найти количество теплоты, выделяющееся в каждом проводнике в единицу времени, если проводники между точками А и В соединены: а) последовательно; б) параллельно.
7. При силе тока 3 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность 18 Вт, при силе тока 1 А- соответственно 10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.
8. ЭДС элементов ε1=2,1В и ε2=1,9 В сопротивления R1 = 45Ом,R2 =10 Ом и R3 =10 Ом. Найти ток I во всех участках цепи.
Вариант 8
1. Три одинаковых положительных заряда по 10-9 Кл каждый расположены по вершинам равностороннего треугольника. Какой отрицательный заряд нужно поместить в центре треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила сила взаимного отталкивания зарядов, находящихся в вершинах?
2. Два заряда 4*10-7 Кл и 6*10-7 Кл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Найти: а) напряженность поля зарядов в той точке, где потенциал поля равен нулю; б) потенциал той точки поля, где напряженность равна нулю.
(Точку считать расположенной на прямой, проходящей через заряды).
3. Два иона прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов.
Найти отношение скоростей ионов, если отношение их масс равно 1 : 4, а заряды одинаковы.
4. Отключенный от источника заряженный конденсатор соединен параллельно с незаряженным конденсатором такой же емкости. Как при этом изменится энергия конденсатора?
5. Какой заряд пройдет по проводнику сопротивлением 1 кОм при равномерном нарастании напряжения на его концах от 15 В до 25 В в течение 20 с?
6. Разность потенциалов между точками А и В равна 9 В. Имеются двапроводника с сопротивлениями 5 Ом и 3 Ом. Найти количество теплоты, выделяющееся в каждом проводнике в единицу времени, если проводники между точками А и В соединены: а) последовательно; б) параллельно.
7. Электродвижущая сила элемента и его внутреннее сопротивление равно соответственно 1,6 Ом и 0,5 Ом. Чему равен коэффициент полезного действия элемента при силе тока 2,4 А?
8. Имеются три 110-вольтовых электрических лампочки, мощности которых Р1=Р2=40 Вт и Р3=80 Вт. Как надо включить эти лампочки, чтобы они давали нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Начертить схему. Найти силу токов I1, I2, I3, текущих через лампочки при нормальном накале.
Вариант 9
1. По тонкому кольцу радиусом 6 см равномерно распределен заряд 24 нКл. Какова напряженность поля в точке, находящейся на оси кольца на расстоянии 18 см от центра кольца? Найти также силу, действующую в этой точке на точечный заряд 5*10^-10 Кл.
2. Десять шаровых капель ртути радиусом 0,8 мм заряжены до одинакового потенциала 12 В. Все капли сливаются в одну большую. Определить потенциал большой капли и изменение энергии поля.
3. Электростатическое поле создается положительно заряженной бесконечной нитью с постоянной линейной плотностью 1 нКл/см. Какую скорость приобретет электрон, приблизившись под действием поля к нити вдоль линии напряженности с расстояния 1,5 см до 1 см?
4. Две концентрические проводящие сферы радиусами R1 = 20 см и R2 = 50см заряжены соответственно одинаковыми зарядами Q=100 нКл. Определить энергию электростатического поля, заключенную между этими сферами.
5. На концах медного провода длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм2 поддерживается напряжение 1 В. Определить число электронов, проходящих за 1 с через поперечное сечение этого проводника, и напряженность электрического поля. Удельное сопротивление меди =17 нОм м.
6. Нагреватель электрического чайника имеет две секции. При включении одной из них вода в чайнике закипит через 15 мин, при включении другой – через 30 мин. Через какое время закипит вода в чайнике, если включить обе секции: а) последовательно; б) параллельно?
7. Электродвижущая сила элемента и его внутреннее сопротивление равны соответственно 1,6 и = 0,5 Ом. Чему равен коэффициент полезного действия элемента, если напряжение на внешнем участке цепи равно 0,4 В?
8. Два источника с ЭДС ε1 = 2В и ε2 =1,5 В и внутренними сопротивлениями r1= 0,5Ом и r2 = 0,4 Ом включены параллельно сопротивлению R=2Ом.
Определить силу тока через проходящую через это сопротивление.
Вариант 10
1. Четыре одинаковых положительных точечных заряда по 10 нКл закреплены в вершинах квадрата со стороной 20 см. Найти силу, действующую на один из этих зарядов со стороны трех остальных.
2. Два точечных заряда 2 10-7 Кл и 4 10-7 Кл находятся в керосине (ε = 2 ) на расстоянии 10 см друг от друга. Каковы напряженность электростатического поля и электростатическая индукция в точке, находящейся на расстоянии 20 см от одного и 15 см от другого заряда?
3. Два конденсатора емкостями 5 мкФ и 8 мкФ соединены последовательно к батарее с ЭДС 80 В. Определить заряды конденсаторов и разности потенциалов между обкладками.
4. Шарик массой 40 мг, имеющий положительный заряд 1 нКл, движется со скоростью 10 см/с. На какое расстояние может приблизится шарик к положительному точечному заряду равному 1,33 нКл?
5. По медному проводнику сечением 1 мм2 идет ток силой 60 А. Определить среднюю скорость направленного движения электронов в проводнике. Считать число свободных электронов равным числу атомов меди. Плотность меди равна 8,9 кг/м3; заряд электрона 1,6*10-19 Кл. Постоянная Авогадро
Na = 6.02*10^23моль-1. Молярная масса меди равна 63,5 кг/моль.
6. Сила тока в проводнике сопротивлением 10 Ом равномерно убывает от 10 А до 0 за 30 с. Определить выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.
7. Батарея состоит из 5 последовательно соединенных одинаковых элементов. ЭДС каждого элемента равна 1,5 В, внутреннее сопротивление каждого элемента 0,2 Ом. Определить полную, полезную мощность и коэффициент полезного действия батареи, если она замкнута на внешнее сопротивление 50 Ом.
8. Электродвижущая сила источника равна 300 В, сила тока которого 2 А. Определить максимальное количество теплоты, которое может отдать источник тока в течение 1 с во внешнюю цепь.
Автор страницы: admin