Ветрова В.Т. Сборник задач по физике. С индивидуальными заданиями
Подождите немного. Документ загружается.
Задача 10.4. На границе раздела двух диэлектриков вектор электрическо-
ницаемостей первого и второго диэлектриков равно
е
Je . Найти неизвестные
величины согласно номеру задания в таблице.
Номер £>
1;
Кл/м
2
Ц,,Кл/м
2
а
(
,град а
2
,град е /е
задания
1 ? 2-Ю"
9
? 30 033
2 440"
8
? 60 ? 2
3 ? 4-Ю"
8
53 24 ?
4 3-Ю
-9
? ? 5 63
5 ? 2-10~
8
15 ? 0,5
6 4 •
10~
9
? 26 10 ?
7 ? 5-Ю"
9
? 25 4,6
б
b-iCT
9
: 75 ' 3,5
9 ? 8-КГ
9
60 16 ?
10 3-10"
9
? ? 9 7
11 ? 8-10"
10
50 ? 2,6
12 2-10"
8
? 54 40 ?
13 ? 3-Ю"
9
? 5 6,5
14 9-Ю
-10
? 12 ? 0,25
15 ? 5-Ю
-9
70 36 ?
16 Ю
-8
? ? 12 2
17 ? 9-10"
10
40 ? 12
18 7.Ю
-9
? 66 18 ?
19 ? 6-10=^ ? 32 0,2
20 5-Ю"
8
? 30 ? 43
21 ? 3-10"
8
10 34 ?
22 8-10"
10
? ? 55 0,13
23 ? 7-Ю"
9
45 ? 2,5
24 5-10"
9
? 58 28 ?
25'
? 9-10"
9
? 10 4
26 2-Ю"
9
? 45 ? 2,3
27 ? 4.10"
9
28 4 ?
28 7-10"
10
? ? 15 6
111
Задача 10.5. Заряженное физическое тело, обладающее зарядом q, линей-
ной плотностью заряда X или электрическим моментом р, находится на рас-
стоянии / от заземленной бесконечной металлической плоскости. Сила взаи-
модействия физического тела с плоскостью равна F ( для бесконечно длин-
ной нити — это сила, действующая на единицу длины нити). Определить не-
известную величину согласно номеру задания. Бригадам дополнительно по-
строить указанные графики.
Номе
Р Заряженное тело 4,Кл Х,Кл/м р, Кл-м / ,м F,H Построить
задания график
1
2
3
4
13
14
15
16
Точечны й заряд 2-10"
0,2 ?
0,4 ?
0,6 ?
0,8 ?
F=/(/)
5 Бесконечно длин-
6 ная нить, парал-
7 лельная плоскос-
8 ти
3,24-Ю
-3
0,25 3,6.10"
6
F=/(X)
2,3-10"
4
13-Ю"
4
9 Точечный диполь
10 с электрическим
11 моментом р, пер-
12 пендикулярным к
плоскости
0,3
4,17-Ю"
3
1,67-Ю-
4
F=/(p)
6-КГ '
2-Ю
-s
Точечны й з ар яд 5-10
5,625-10-'
9-10"
5
1,15 -10"
5
2,25-Ю"
5
F=/(7)
17
18
19
20
Бесконечно длин-
ная нить, параллель-
ная плоскости
3-10"
03 ?
0,5 ?
0,4 ?
0,2 ?
F=f(l)
21 Точечны й диполь
22 с электрическим
23 моментом р, пер-
24 пендикулярным к
плоскости
6-10
?
•9
?
7
9
10"
5
4
3,11
2,4-10
4.75-1СГ*
1,5-10-
5
F=/(/)
25
26
27
28
Точечный заряд
0,3
9-10"
ь
2 5-Ю
-6
6,25-10"
5
10"
5
17
—
^/~\
112
Задача 10.6. Металлический шар радиусом г , окруженный диэлектриком
с относительной диэлектрической проницаемостью 6,обладает зарядом q,рас-
пределенным равномерно с поверхностной плотностью а. Потенциал шара ра-
вен
Ч>,
емкость
—
С, энергия — W. Найти неизвестные величины согласно номе-
ру задания в таблице.
Номер
г ,см е
<7,Кл
а, Кл/м
2
С.пФ W, Дж
задания
1
8
2,6
5-10"
8
?
7
?
?
2
?
4Р5
?
1,5-10"
6
7
45
7
3
?
63
8-10"
7
?
?
60
?
4
?
81
7 7
1600
?
9.10"
4
5
10
3,5
?
7-Ю"
7
?
?
?
6
5
?
3-Ю"
8
7
1800
?
?
7
7
?
7
3-Ю
-6
2300
?
3-Ю"
5
8 6
?
2
-10"
7
? ?
70
?
9
4
7
7 7
7
20
6-Ю"
5
10 7
?
7
?
1500
7
2-10"
5
11
?
4,5
? ?
2100
34
7
12
?
7
9-10"
8
8-Ю"
6
?
7
5'10"
4
13
?
2,4
10"
7
?
7
7
з-кг
4
14
20
?
4-10"
7
?
7
?
2-Ю"
3
15
11
7
?
5-10"
6
7
120
7
16
?
6,5
8-10"
8
?
2200
?
7
17
?
?
7
9-Ю"
7
1700 25
?
18
9
7 7
2-Ю"
6
7 7
4-Ю"
4
19
8
7
?
7
2400
50
?
20
7 7
7.10"
8
10"
6
?
42
?
21
? ?
9-Ю"
8
7 -10"
7
2000
?
?
22
7
6j0
? ?
7
30
8-10"
5
23
12
?
7
6-Ю"
7
1400
?
?
24
10
?
5-10"
8
7
?
55
?
25
?
7J0 3-10"
7
10"
5
7
?
7
26
7 7 7
4-Ю"
6
7
40 7-10"
5
27
3
2,2
?
7
2500
?
?
28
7
3,4
?
8-Ю"
7
1900
?
7
113
Задача 10.7. Два уединенных металлических шарика радиусами г
^
и г
;
>единены проволочкой, емкостью которой можно пренебречь. Заряд первого
ярика до разряда равен q^, потенциал второго — \°
2
. Выполнить задание
^гласно номеру задания в таблице,
омер
fj.cM
r
f
, см q^,Vji ^
2
,кВ Определить
Дания
1 3 2 Ю
-8
9,0 Потенциал первого шари-
2 2 1 5-Ю"
9
3£ ка до разряда
3 4 2 2-Ю"
8
4,5
4 2 5 б-Ю"
9
7,2
5 3 2 Ю
-8
9,0 Заряд второго шарика
6 2 1 5'КГ
9
3,6 до разряда
7 4 2 2-Ю"
8
4,5
8 2 5 6-10"
9
7,2
^9 3 2 Ю
-8
9,0 Заряд и потенциал перво-
10 2 1 5'10
-9
3
дб
го шарика после разряда
11 4 2 2-Ю"
8
4,5
12 2 5 6-Ю"
9
7,2
13 3 2 10" 9,0 Заряд и потенциал вто-
14 2 1 5-10"
9
3,6 рог о шарика после раз-
15 4 2 2-10"
8
4,5 ряда
16 2 5 6-Ю"
9
7,2
17 3 2 10 9,0 Энергию каждого шари-
18 2 1 5-Ю"
9
3,6 ка до разряда
19 4 2 2-КГ
8
4,5
20 2 5 6-Ю"
9
7,2
21 3 2 10"
8
9,0 Энергию соединенных
22 2 1 5-Ю"
9
3,6 проводником шариков
23 4 2 2.10"
8
4,5
24 2 5 6.10"
9
7,2
25 3 2 Ю
-8
9Р Работу разряда
26 2 1 5.10"
9
3.6
27 4 2 2-10"
8
4,5
28 2 5 6-КГ
9
7,2
114
Задача 10.8. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора — S,
расстояние между ними
—
d. К пластинам приложена разность потенциалов U,
При разряде такого конденсатора выделяется количество теплоты, равное Q.
Найти неизвестную величину согласно номеру задания в таблице.
Номер
S, см
2
d, мм
и, в
е,дж
задания
1
7
13
100
3,4-10"
8
2
50
о
300
2,5-10"
6
3 12
1.0
?
1^04 -Ю
-7
4 28
4,5
290
7
5
?
6,0
300 1,77-10"
8
6
4
?
120
1,5.Ю
-8
7
24
5,5
9
13-Ю"
7
8 10
0,7
150
7
9
9
1.2
250
8,85.Ю
-7
10
15
7
190
1,2-10""
11
7 0,6
7
1,86-10"
8
12
26
5,0
240
7
13
?
4,0
400 4,425-10"
7
14
8
7
75 1,66-10"
8
15
35 2,2
9
5Д340"
7
16
20 0,9
160
?
17
7
2,0
220
1,6-10"
7
18 5
7
80
5,66-10"'
19
30
3,5
7
833-Ю"
8
20
14
1.1
130
7
21
9
6,0
180 2,15-Ю"
8
22 25
7
200
1,475-10"
7
23
9
0,8
7
6-Ю"
8
24 16
1,4
230
7
25
7
7,0
150
1,71-10"
8
26
18
9
70
2,6-10"
8
27
6 0,5
?
43-Ю"
8
28
22 з,о
210
7
115
Задача
10.9. Между обкладками плоского конденсатора с площадью плас-
тин S и расстоянием между ними rf
(
находится пластинка диэлектрика, отно-
сительная диэлектрическая проницаемость которой е, целиком заполняющая
пространство между пластинами. Конденсатор зарядили до разности потен-
циалов U и отключили от источника напряжения. После этого, для того чтобы
раздвинуть пластины конденсатора до расстояния d
2
, требуется совершить
работу, равную А. Найти неизвестную величину.
Номер
S, см
2
с?
1
,см е
и, в
d
2
,см
Л,Дж
задания
1
?
од
2,6
100
0.7
9 «Ю
-6
2 30
1,1
?
80
1.8
1,5 .Ю
-7
3 140
1,7
2,2
?
3.0
1,94
-10"
7
4
90
0,8
4,0
140
?
1,56.10"
6
5 200
1.0
2,0 120
1.5
7
6
7
2J0
3.6
190 3,0
6,7-10"
7
7
240
1.6
7
210
гр.
1,7 5-10"
6
8
50 03
2,5
?
0,9
3.10"
6
9
150 1,8
73
200
?
3-10"
6
10 400
0.2
6J0
120 0,8
?
11
?
0.9
23
150
1,6
4,55-10"
7
12 60
?
90
2J0
43-Ю"
7
13
20
0,5
3.5
?
1,0
1,4-10"
7
14
210
0,9 7,0
220
7
5,7-10"
s
15
160
0,4 6,0
180
0,8
7
16
7
1,0
2,4
ПО
2,0
2,5-10"
7
17
100
1,5
?
160
2,5
2-10"
7
18 300
1.6
2,8
?
3j0
1,1-10"
6
19
40
13
5,5
70
7
93-Ю"
8
20
250 0,5
2,0
100
1,5
7
21
?
0.1
4,5
230
1,0
8,5-Ю"
4
22
70
1.4
?
130 2,0
1,25-10"
7
23 180
0,6
3.0
?
13
6,7 5-10"
6
24
НО
1.7
2,2 170
7
2,12-10"
7
25 400
0,2
5,0
150
1,2
?
26
?
6.8
63
220
1 Я
J. I*-*
27
130
1.4
?
180 2,5
135-Ю"
6
28 80 0.7
23
7
1,5
3-10"
7
116
Задача 10.10. Найти общую емкость соединенных конденсаторов согласно
номеру задания.
Номер
задания
Схема соединения
С,,пФ С,,пФ С,,пФ
С.лгФ
1
2
3
4
HI—IH
Чг^—й-
10
10
10
20
20
10
20
20
20
20
10
10
40
20
20
40
if'
11°
II
200
20
100
50
100
50
20
200
20
200
50
100
50
100
200
20
9
10
11
20
20
10
10
20
40
20
40
40
20
20
20
40
40
40
20
13
14
15
16
10
10
20
20
20
40
40
40
20
20
10
10
40
20
20
50
17
18
19
20
Jt .fi
50
10
40
20
40
50
20
10
20
40
10
50
10
20
50
40
20
20 40
40
40 40
20
20
40
20 20
40
20
40 40 20
25
26
27
28
40
10 50
20
10 20
40
50
50
40 20
10
20
50 10
40
117
[A 11. ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД В ЭЛЕКТТОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
грольные вопросы
11.1.
Чему равна сила,, действующая на заряд в электростатическом поле?
i она направлена? Как определить скорость, которую приобретает заря-
1ая
частица под действием этой силы?
11.2.
Что такое электродвижущая сила цепи или участка цепи? Как
тродвижущая сила связана с напряженностью поля сторонних сил? Что на -
ется падением напряжения (напряжением) на данном участке цепи? В ка-
]
случае напряжение совпадает с разностью потенциалов? Как определить
юсть, которую приобретает заряженная частица под действием ускоряю-
разности потенциалов?
113.
Что называется силой тока? Как она связана с зарядом, переноси-
1
через поверхность? Что называется вектором плотности тока?
11.4.
Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи, для
:нутой цепи. Как в электрическую цепь подключают амперметр? Как
но расширить пределы измерения амперметра? Как подсоединяют вольт-
I?
Можно ли расширить пределы измерения вольтметра и как? Можно ли
гметром измерить силу тока, а амперметром - падение напряжения?
\ш этого нужно сделать? Как рассчитать цену деления этих приборов?
11.5.
На каких участках замкнутой цепи, содержащей последовательно и
плельно соединенные участки, будут одинаковыми сила тока, падение
нжения? Запишите закон Ома для этих участков цепи.
.1.6.
Сформулируйте закон Джоуля—Ленца. Как количество теплоты, вы-
ймое в проводнике, связано с работой источника тока? Чему равен коэф-
сент полезного действия нагревательного прибора?
1.7. При каком значении внешнего сопротивления ток во внешней цепи
адмален? При каком внешнем сопротивлении максимальной будет полез -
нощность? Как рассчитать максимальные значения этих величин?
1.8. Как сопротивление металла зависит от температуры? Какую зави-
сть сопротивления от температуры дает классическая теория электропро-
взсти металлов? В чем состоят затруднения классической теории электро-
годности металлов?
1.9. Сформулируйте закон Ома в дифференциальной форме. Что назы-
ва коэффициентом электропроводности (проводимостью) среды? Как
крициент электропроводности связан с удельным сопротивлением? Чему
р плотность тока в ионизированных газах?
1.10. Что называется подвижностью носителей заряда? Почему в ионизи-
рных газах подвижность отрицательных носителей может на несколько
цков превышать подвижность положительных носителей заряда?
ГЕРАТУ РА
И.В.
Савельев. Курс общей физики.М,, 1988. Т. 2 (§ 31-38, 73. 80-87).
АЛ. Детлаф, БЖ Яворский. Курс физики. U., 1989 (§ 18.1- 18*4. 19.1-19.3.,
220.9)
Т.Н. Трофимова. Курс физики. М„ 1985 (§ 95-102, 107-109).
118
Задача 11.1. Заряженная частица влетает в плоский конденсатор с горизон-
тально расположенными пластинами параллельно его пластинам со скоростью
v . Напряженность поля в конденсаторе
—
Е, длина пластин конденсатора
—
/.
Частица вылетает из конденсатора с некоторой скоростью v, отклонившись от
горизонтального направления на угол а. Найти искомые величины согласно но-
меру задания.
Номер
Движущаяся v
х
, м/с
Е, В/м
1,
м
v, м/с
а, град
задания частица
1
10
7
10
4
0,05
9
?
2 Электрон
10
7
ю
4
9
?
30
3
?
10
3
?
10
6
45
4
9
?
0,1
10
6
60
5
10
6
5-Ю
4
0,1
? ?
6
Протон
10
6
5Ч0
4
?
9
60
7
Протон
?
10
4
9
105 30
б
О
0,1
ю<
45
9
ю
7
10
4
0,05
? ?
10 Позитрон
ю
7
10
4
?
9
45
11
?
100
9
10
6
60
12
? ?
0,1
ю
7
30
13
10
6
500
0,1
? ?
14
10
6
500
? ?
45
15
Электрон
?
100
?
10
6
60
16
?
9
0,1
10
6
30
17
ю
5
ю
4
0,05
9
9
18
Протон
ю
5
10
3
1
?
30
19 9
ю
3
—9
ю
5
45
20
? ?
0,1
10
6
60
21
10
6
500
0,1
9 9
22 Позитрон
10*
500
? ?
60
23
?
100
?
10
6
30
24
? ?
0,1
10
6
45
25
ю
5
ю
4
0,1
9
?
26
а-частица
ю
5
ю
4
? ?
30
27
?
ю
4
?
10
s
45
28
? ?
0,1
10
s
60
119
Задача 11.2. В электронно-лучевой трубке пучок электронов, ускоренных
разностью потенциалов U, при прохождении через незаряженный горизонталь-
ный плоский конденсатор параллельно его пластинам дает светящееся пятно
на экране осциллографа,расположенном на расстоянииL от конца конденса-
тора. При зарядке конденсатора пятно на экране смещается на величину у.
Разность потенциалов, приложенная к пластинам конденсатора, равна U ,
длина пластин конденсатора - /, расстояние между пластинами
—
d. Найти не-
известную величину,
Номер
задания
и, В
L,
м
у,м
С/, В
/ , м
d, м
1
2
3
4
?
320
400
300
0,1
0,1
0,16
0,12
0,02
0,03
?
0,03
200
80
100
9
0,04
0,04
0,08
0,06
0,03
?
0,04
0,014
5
6
7
8
240
600
?
400
0,12
0,125
0,2
0,15
9
0,03
0,03
0,045
80
120
150
?
0,04
0,05
0,01
0,06
0,02
9
0,025
0,03
9
10
11
12
240
200
?
240
0,13
0,1
0,125
0,09
?
0,04
0,06
0,015
80
?
120
100
0,06
0,04
0,05
0,06
0,02
0,02
0,015
7
13
14
15
16
9
450
300
250
0,15
0,125
0,12
0,2
0,05
0,035
?
0,03
300
150
60
?
0,02
0,03
0,04
0,05
0,03
9
0,02
0,01
17
18
19
20
360
300
?
450
0,13
0,17
0,1
0,175
?
0,03
0,05
0,04
120
90
100
?
0,06
0,06
0,04
0,05
0,04
?
0,02
0,01
21
22
23
24
210
300
?
600
0,15
0,1
0,16
0,1
?
0,023
0,03
0,02
70
?
90
120
0,06
0,03
0,08
0,04
0,03
0,01
0,04
?
25
26
27
28
1
480
360
150
0,17
олз
0,13
0,1
0,04
0,05
?
0,025
80
100
120
?
0,06
0,04
0,05
г.
rn
?
0,01
0,03
120