Тема №6143 Ответы к задачам по физике 10-11 класс Парфентьева (Часть 3)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике 10-11 класс Парфентьева (Часть 3) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике 10-11 класс Парфентьева (Часть 3), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

401. Воздух, занимающий объем 120 л, изобарно нагрели
до температуры 500 К и объема 200 л. Масса возду­
ха 0,58 кг, молярная масса 0,029 кг/моль. Опреде­
лите работу, совершенную воздухом.
Рис. 88 Рис. 89
55 Д
402. На рисунке 90 в координатах р — V изображен цикл,
состоящий из двух изохор и двух изобар. Темпера­
туры газа в состояниях 1 и 3 равны Тг и Т3. Точки
2 и 4 принадлежат одной изотерме. Определите ра­
боту газа за цикл.
403. Идеальный газ расширяется до удвоенного объема в
процессе 1—2 с линейной зависимостью давления от
объема (рис. 91). Затем его изобарно сжимают в про­
цессе 2—3 до первоначального объема. Определите
отношение работ, совершаемых газом в процессах
расширения и сжатия.
Количество теплоты (§ 79)
404. Какое количество теплоты потребуется для того, что­
бы нагреть кусочек олова массой 10 г от комнатной
температуры, равной 22 °С, до температуры плав­
ления (£пл = 232 °С)? Удельная теплоемкость олова
280 Дж/кг • К.
405. Определите энергию, затрачиваемую человеком,
который, выпрямляя стальную проволоку массой
100 г, бьет молотком. При этом проволока нагрева­
ется на 10 °С. Считайте, что на нагревание проволо­
ки идет 60% механической энергии.
406. Какое количество теплоты отдает нагретый чай­
ник, внесенный в комнату, если температура в ком­
нате повышается на 0,005 °С? Плотность воздуха
1,29 кг/м3, теплоемкость воздуха 1010 Дж/(кг • К).
Размер комнаты 3 х 4 х 3 м.
407. Имеются два сосуда с водой. В одном из них темпе­
ратура воды 20 °С, в другом температура 100 °С. Во­
ду из этих двух сосудов сливают в третий, при этом
температура воды оказывается равной 40 °С. Опреде­
лите отношение масс воды в первом и втором сосу­
дах. Потери тепла не учитывайте.
408. Железный шарик падает с высоты 10 м на идеально
гладкую горизонтальную поверхность и отскакивает
от нее на высоту 1 м. На сколько повысится темпе­
ратура шарика после удара, если на его нагревание
идет 80% выделившейся энергии?
409. Два одинаковых железных шарика движутся
навстречу друг другу со скоростями 10 и 20 м/с. На
сколько повысится температура шариков вследствие
неупругого центрального удара, если на нагревание
идет половина выделившейся при ударе энергии?
410. Определите массу пара при 100 °С, который надо
впустить в сосуд с водой массой 1 кг, находящейся
при температуре 20 °С, чтобы температура воды ста­
ла равна 80 °С.
411. На плиту поставили чайник и забыли о нем. Вода в
чайнике закипела за 15 мин. За какое время вода в
чайнике выкипит? Температура воды, когда ее нали­
ли в чайник, была 10 °С. Теплообменом с окружаю­
щей средой при расчетах пренебречь.
412. Определите отношение количества теплоты, отдавае­
мой паром при конденсации, и количества теплоты,
выделяемой водой при остывании на 50 °С. Массы
пара и воды равны.
413. В сосуде, из которого быстро откачивают воздух, на­
ходится немного воды массой т при температуре
0 °С. За счет интенсивного испарения оставшаяся во­
да массой т2 замораживается. Какая часть воды
превратилась в лед?
414. Кусок олова массой 1 кг расплавился наполовину
при сообщении ему количества теплоты 69 кДж. Вы­
числите начальную температуру олова.
415. В калориметр, в котором находится лед массой 1 кг
при температуре 0 °С, подается пар при температуре
100 °С. Определите массу воды, которая окажется в
калориметре после того, как лед растает.
416. В воду, занимающую объем 4 л и нагретую до тем­
пературы 20 °С, брошен кусок льда массой 250 г при
температуре 0 °С. Определите температуру воды пос­
ле того, как лед растает.
417. В калориметр, в котором находится лед массой 1 кг
при температуре -30 °С, наливают 0,5 л воды мас­
сой т2 при температуре 60 °С. Определите темпера­
туру, которая установится в калориметре.
418. На кусок льда массой 10 кг при температуре -9 °С
направили струю водяного пара при температуре
100 °С. Определите массу пара, если весь лед пре­
вратился в воду.
419. На кусок льда массой 100 г, находящийся в калори­
метре при температуре -2 °С, положили железный
шарик массой 130 г при температуре 800 °С. Опре-
57
делите температуру, которая установится в калори­
метре. Удельная теплоемкость железа и льда соот­
ветственно равна 450 и 2,1 • 103 Дж/(кг • К).
420. К чайнику с кипящей водой подводится ежесекунд­
но энергия, равная 1,13 кДж. Определите скорость
истечения пара из носика чайника, площадь по­
перечного сечения которого равна 1 см2. Плотность
водяного пара 1 кг/м3.
421. На зажженную спиртовку поставили сосуд, в кото­
рый налита вода массой 500 г при температуре 20 °С.
Через какое время выкипит часть воды массой 20 г,
если в спиртовке за время 1 мин сгорает 4 г спирта,
а КПД спиртовки 60% ? Теплотворная способность
спирта 2,93 • 107 Дж/кг.
422. На сколько километров пути хватит бензина
(V = 40 л) для автомобиля при скорости его движе­
ния 72 км/ч, если мощность двигателя 2 • 104 Вт, а
КПД двигателя 25% ?
423. При сгорании бензина массой 1 кг выделяется энергия
4,6 • 10г Дж/кг. Расход бензина — 7 кг на 50 км пу­
ти. Какую мощность развивает двигатель при скоро­
сти автомобиля 72 км/ч, если КПД двигателя 25% ?
Первый закон термодинамики (§ 80, 81)
424. Газ расширяется от объема Vx до объема V2 один раз
изотермически, второй раз изобарно и третий раз
адиабатно. При каком из процессов: 1) газ соверша­
ет большую работу (Ар, Ар, А ); 2) газу передается
большее количество теплоты (QT, Qp, С?ад)?
425. Внутренняя энергия газа уменьшилась на 300 Дж,
при этом газ совершил работу 450 Дж. Определите
количество теплоты, сообщенное газу.
426. На рисунке 92 изображен график зависимости р от
V при переходе газа из состояния 1 в состояние 2.
Определите: 1) работу
газа; 2 ) изменение внут­
ренней энергии; 3) ко­
личество теплоты, сооб­
щенное газу. Как при
этом процессе измени­
лась температура газа?
427. Какое количество тепло­
ты сообщили одноатом­
ному газу количеством
вещества 1 моль, если
при изобарном расшире­
нии он нагрелся на 10 К? Рис. 92
Ж 58
428. Определите, какой газ находится в сосуде, если при
нагревании этого газа массой 1 кг на 1 °С при по­
стоянном давлении расходуется 912 Дж, а при по­
стоянном объеме — 649 Дж.
429. Идеальный газ количеством вещества 1 моль снача­
ла нагревается при постоянном давлении, а затем
при постоянном объеме переводится в состояние с
температурой Тг = 300 К, которая равна начальной.
Газу при этом сообщается количество теплоты
Q = 2,27 • 104 Дж. Во сколько раз изменяется объем
газа?
430. До какой температуры вследствие адиабатного сжа­
тия нагреется гелий массой 0 ,1 2 кг, находившийся
в исходном состоянии при температуре 295 К, если
при этом внешними силами была совершена работа,
равная 4,15 • 103 Дж?
431. Идеальный одноатомный газ количеством вещества
1 моль совершает процесс, при котором давление
растет пропорционально объему по закону р = аУ. Га­
зу сообщают количество теплоты 33,2 Дж. На сколь­
ко изменяется температура газа?
432. Газ переводят из состояния 1 в состояние 2, для че­
го используют изохорный и изобарный процессы
(рис. 93). При этом V2 = 2V19 р2 = 2р г. Определите от­
ношение количеств теплоты, необходимой для совер­
шения перехода из состояния 1 в состояние 2 в од­
ном случае через состояние 3, в другом — через со­
стояние 4 . Газ одноатомный.
433. Определите количество теплоты, переданной одно­
атомному газу при переходе его из состояния 1 в
состояние 2 , как показано на рисунке 94, если
р г = 500 кПа, Vx = 1 л, V2 = 4 л.
Тепловые двигатели (§ 84)
434. Тепловой двигатель производит энергию 7250 Дж,
при этом совершая полезную работу 2250 Дж. Опре­
делите КПД цикла.
59 Щ
435. Рабочее тело идеальной тепловой машины получило
от нагревателя количество теплоты 70 кДж при тем­
пературе 627 °С. Температура холодильника 27 °С.
Определите наибольший КПД машины и количество
теплоты, отданной холодильнику.
436. Определите КПД цикла, состоящего из двух адиабат
и двух изохор (рис. 95), если известно, что
Т2 = 0,753V Tz = 0,75Г4.
437. На рисунке 96 показан цикл, состоящий из двух
изохор и двух изобар, который совершает газ коли­
чеством вещества 1 моль. Определите КПД цикла,
если известно, что температура в состоянии 1 256 К,
в состоянии 3 625 К, в состояниях 2 и 4 температу­
ры одинаковы.
438. На рисунке 97 изображен график цикла, состоящего
из изохоры 1—2 , адиабаты 2—3 и изобары 3—1.
При этом в качестве рабочего вещества используется
одноатомный газ. Известно, что V3 = 1,93FX. Опреде­
лите КПД цикла.
439. На рисунке 98 изображен график цикла, состоящего
из изохоры 1—2 , изотермы 2—3 и изобары 3—1.
В качестве рабочего вещества используется одно­
атомный газ количеством вещества 4 моль. Опре-
I-------- 1-------- 1----►
0 Vi F3 V
Рис. 97 Рис. 98
60
Рис. 99
делите КПД цикла, если из­
вестно, что р х = 1 атм, Vx =
= 1 л, а при изотермическом
процессе газ совершает рабо­
ту 330 Дж.
440. В котле паровой машины
температура равна 160 °С, а
температура холодильника
равна 10 °С. Определите мак­
симальную работу, которую
можно получить от машины,
считая ее идеальной, если в
топке, КПД которой 60%, сожжено 200 кг угля с
удельной теплотой сгорания 2,9 * 107 Дж/кг.
441. Паровая машина мощностью 14,7 кВт потребляет за
1 ч работы 8 ,1 кг угля с удельной теплотой сгора­
ния 3,3 • 107 Дж/кг. Температура котла (нагревате­
ля) 200 °С, а холодильника 58 °С. Определите КПД
машины и сравните его с КПД идеальной тепловой
машины, работающей при тех же температурах на­
гревателя и холодильника.
442. Идеальная тепловая машина имеет температуру на­
гревателя 400 К, а температуру холодильника 300 К.
Определите, какую мощность развивает эта машина,
если расход топлива 1(Г3 кг/с, его удельная теплота
сгорания 4 • 107 Дж/кг.
443. С идеальным одноатомным газом проводят цикли­
ческий процесс (рис. 99). Определите КПД цикла.
444. Идеальная тепловая машина с КПД, равным 40%,
работает по обратному циклу, т. е. у холодильника
отбирается количество теплоты Q2, а нагревателю пе­
редается количество теплоты Qx. При этом внешни­
ми силами совершается положительная работа (рабо­
чее тело двигателя в этом случае совершает отрица­
тельную работу). Какое максимальное количество
теплоты можно отобрать у холодильника, совершая
работу 400 Дж?
445. Холодильный коэффициент — отношение количества
теплоты, отобранной у холодильника, к работе, со­
вершаемой внешними силами. Определите количест­
во теплоты, переданной воздуху при работе холо­
дильника мощностью Р 9 и холодильный коэффици­
ент, если вода массой /п, поставленная в него при
температуре tXJ замерзает за время т, сл — удельная
теплоемкость льда, X — удельная теплота плавления
льда.
446. Можно ли, открыв дверцу работающего холодильни­
ка, охладить воздух в комнате?
Основы электродинамики
Электростатика
Электрический заряд (§ 86—90)
447. Во сколько раз сила кулонов­
ского взаимодействия двух
протонов больше силы их гра­
витационного взаимодействия?
448. Как взаимодействуют заряды
q2 и д3, если заряды qx и q2
притягиваются друг к другу,
а заряд qx отталкивается от
заряда <73 (рис. 1 0 0)?
449. Толстую незаряженную ме­
таллическую пластинку по­
местили около положитель­
но заряженного шарика
(рис. 101). На пластинке бу­
дет происходить перераспреде­
ление заряда. Чему будет ра­
вен заряд поверхности плас­
тинки со стороны шарика?
Изменится ли суммарный за­
ряд пластинки?
450. Какое число электронов соот­
ветствует заряду 160 мкКл?
Можно ли телу сообщить за­
ряд, равный 2,5 • 10”19 Кл?
451. Определите заряд двух капель
воды, если сила кулоновского отталкивания равна
силе их гравитационного притяжения. Радиусы ка­
пель г = 2 мм.
452. Какая из сил отталкивания будет меньше: между
двумя точечными положительными зарядами q и 2q9
находящимися на расстоянии / друг от друга, или
между двумя проводящими шарами радиусами 0,5/
и 0,3/ с зарядами q и 2q? Расстояние между центра­
ми шаров также /.
453. Могут ли находиться в равновесии три заряда одно­
го знака?
454. Два одинаковых по знаку заряда qx и д2, расположен­
ные на некотором расстоянии друг от друга, будут
находиться в равновесии, если между ними помес­
тить заряд, делящий отрезок, соединяющий заряды
qx и q2, в отношении 1Х: 12 = 1:3. Определите отно­
шение зарядов.
Яг Я%
О
Я з
Рис. 100
Q

Рис. 101
455. На нити висит заряженный шарик массой 20 г. Ка­
кой заряд q2 надо поместить на расстоянии 5 см от
шарика, чтобы вес шарика уменьшился в 2 раза? За­
ряд шарика 10“6 Кл.
456. В вершинах квадрата находятся одинаковые поло­
жительные заряды q. Какой должен быть заряд, по­
мещенный в центр квадрата, чтобы вся система за­
рядов находилась в равновесии? Будет ли равновесие
устойчивым?
457. Два маленьких шарика одинаковой массы, каждому
из которых сообщили заряд 9 * 10“7 Кл, подвешены
на нитях длиной 1 м. Угол, на который разошлись
нити, равен 60°. Определите массы шариков.
458. Заряды - 8 и 2 мкКл находятся на расстоянии 80 см
друг от друга. Где надо поместить третий заряд, что­
бы система зарядов находилась в
равновесии?
459. Три одинаковых небольших шарика
находятся в углах равностороннего
треугольника и соединены нерастя­
нутыми пружинами длиной 20 см
(рис. 102). Каждому шарику со­
общается одноименный заряд
2 • 10-< Кл, при этом пружины рас­
тягиваются на 0,5 см. Определите
жесткости пружин.
460. Два шарика, массой 10 г каждый,
соединены длинной (L) и короткой
(0 нитями, при этом L = 21. Заряд
каждого шарика 5 • 10 7 Кл. Систе­
му начинают поднимать за середину
длинной нити (рис. 103) вверх с ус­
корением а = g. Определите натя­
жение короткой нити, если ее длина
10 см.
Электрическое поле (§ 92—94)
461. Определите напряженность электрического поля в
точке, удаленной от точечного заряда на 2 м, если
на расстоянии, равном 20 см от него, напряженность
поля равна 4 • 10-4 В/м. Определите также заряд, со­
здающий поле.
462. Определите напряженность поля, создаваемого двумя
точечными зарядами qx = 4 • 10~7 Кл и д2 = -4 • 10"' Кл
(рис. 104), на оси симметрии в точке А на расстоя­
нии, равном 10 см от линии, соединяющей заряды.
Расстояние между зарядами 20 см.
Рис. 103
63 щ
А
т
I
I
<h ?2
Е
©01
М
Г1 у \ г 2
/ \
/
\
© --------
01 1
-----•©
02
Рис. 104 Рис. 105 Рис. 106
463. Три заряда qx = q2 = 4 • 10"8 Кл и qs = - 8 • 10-8 Кл
поместили в вершинах равностороннего треугольни­
ка со стороной а = 30 см. Определите напряженность
поля в центре треугольника.
464. Заряд qx находится в однородном электрическом по­
ле напряженностью Е (рис. 105). На каком расстоя­
нии надо поместить такой же по модулю заряд, что­
бы заряд q1 находился в покое?
465. Определите напряженность электрического поля,
создаваемого в точке М зарядами qx = 2 • 10~12 Кл и
q2 = 4 * 10-12 Кл (рис. 106). Расстояние между заря­
дами I — 5 см, расстояния от точки М до зарядов qx
и q2 соответственно г г = 4 см и г2 = 3 см.
466. В горизонтальном электрическом поле с напряжен­
ностью 2,83 * 105 В/м на нити висит маленький ша­
рик массой 5 г. Шарику сообщили заряд, равный
10" 7 Кл.
Определите угол, на который нить отклонилась от
вертикали.
467. Вычислите максимальный вращательный момент,
действующий на диполь (электрон — протон) в одно­
родном электрическом поле, напряженность которо­
го Е = 100 В/м. Расстояние между зарядами диполя
d = 5 • ИГ11 м.
468. Заряд q влетает в однородное электрическое поле
напряженностью Е под углом а к силовым линиям
этого поля. На каком расстоянии I от места попада­
ния заряда в поле его скорость станет перпендику­
лярна силовым линиям поля? Начальная скорость
заряда и0, его масса т.
469. После включения на некоторое время электрическо­
го поля вектор скорости частицы v0 повернулся на
угол ф = 60°, а числовое значение скорости увеличи­
лось вдвое. На какой угол а повернулся бы вектор
скорости, если бы заряд частицы был вдвое больше?
470. Скорость установившегося движения шарика, не­
сущего заряд q = 10~6 Кл в сосуде с глицерином,
v — 2 м/с. Сила сопротивления движению шарика
64 rniit
пропорциональна его скорости (Бсопр = 1,5 • 10"4 и). Со­
суд помещают в электрическое поле напряженностью
Е = 102 В/м, силовые линии которого направлены вер­
тикально, причем в первом случае направления поля
и ускорения свободного падения совпадают, во втором
противоположны. Определите отношение скоростей
установившегося движения шарика.
Проводники и диэлектрики в электрическом поле
(§ 95-97)
471. Определите напряженность электрического поля за­
ряженного проводящего шарика радиусом 4 см в
точках на расстояниях 2 и 10 см от его центра. За­
ряд шарика равен 10“7 Кл.
472. Радиусы проводящего шара и проводящей тонкой
сферы равны 4 см. Заряды шара и сферы одинако­
вы и равны 4 • 10~9 Кл. Определите напряженность
электрического поля в точках, находящихся на рас­
стояниях 2, 4 и 8 см от центра шара и сферы.
473. Постройте график зависимости напряженности
электрического поля заряженного проводящего шара
радиусом 10 см от расстояния от его центра. Заряд
шара 10~9 Кл.
474. Заряженная проводящая сфера радиусом 10 см окру­
жена проводящей оболочкой с внутренним радиусом
15 см, а внешним 25 см (рис. 107). Заряд сферы ра­
вен 10-8 Кл. Определите напряженность электричес­
кого поля в точках А, Б и С, если гА = 10 см,
гв = 20 см, гс = 30 см. Постройте график зависимос­
ти напряженности электрического поля от расстоя­
ния от центра сферы.
475. Проводящая сфера радиусом 5 см окружена диэлект­
рической оболочкой, внутренний радиус которой
10 см, а внешний 15 см. Напряженность электриче­
ского поля уменьшается в ди­
электрике в 7 раз (стекло). Опре­
делите напряженность в точках
А, В, С и D; постройте график
зависимости напряженности
электрического поля от рассто­
яния от центра сферы, если за­
ряд сферы 10~7 Кл, гА = 2 см,
гв = 9 см, гс = 12 см, rD =
= 20 см.
476. Проводящая сфера, заряд кото­
рой 4 • 10“7 Кл, окружена про­
водящей оболочкой, несущей
65 ■
Е о
Парафин
Рис. 108 Рис. 109
заряд -4 • 10'7 Кл. Радиус сферы 4 см, внутренний и
внешний радиусы оболочки 8 и 10 см. Определите
напряженность электрического поля в точках А, В,
Сий, если гл = 2 см, гв= 5 см, гс= 9 см, rD = 12 см.
477. Точечный заряд д = 10~7 Кл помещен на расстоянии
3 см от тонкой бесконечной проводящей пластины.
Определите силу притяжения заряда к пластине.
478. Напряженность электрического поля в воздухе Е0, в
парафине в 2 раза меньше, чем в воздухе. Изобрази­
те картину силовых линий однородного электриче­
ского поля, если перпендикулярно полю ввести пара­
финовую пластину (рис. 108).
479. Напряженность электрического поля в керосине
уменьшается в 2 раза. Определите силу взаимодей­
ствия двух зарядов в керосине, если в вакууме она
равна 1,4 • 10“5 Н.
480. Два одинаково заряженных шарика, каждый массой
200 г и радиусом 2 см, висят на двух одинаковых
нитях, угол между которыми 2ф0 = 120° (рис. 109).
Чему равна плотность жидкого диэлектрика, в кото­
рый надо поместить систему, чтобы угол между ни­
тями стал 2ср0 = 90°? Напряженность электрического
поля в диэлектрике уменьшается в 3 раза.
481. В однородное электрическое поле внесли перпенди­
кулярно линиям поля две одинаковые диэлектричес­
кие пластины. В первой напряженность поля умень­
шилась в 2 раза, во второй — в 7 раз. У какой из
пластин на поверхности собирается больший связан­
ный заряд? Определите, во сколько раз связанный
заряд на поверхности одного диэлектрика отличает­
ся от связанного заряда на поверхности другого ди­
электрика?
Потенциал электростатического поля.
Разность потенциалов (§ 98—100)
66
482. Определите работу, совершаемую си­
лами однородного электростатиче­
ского поля при перемещении заряда
10“12 Кл из точки А в точки Б и С
(рис. 110). Расстояние АС равно 4 см,
расстояние СВ равно 3 см. Отрезок АС
параллелен силовым линиям поля.
Напряженность поля равна 10 В/м.
Е
>1\ в
/
— *i c
Рис. 110
483. На рисунке 111 показаны силовые линии поля в
трех случаях. В каком случае работа электрическо­
го поля будет больше при перемещении положитель­
ного заряда из точки А в точку Б, если расстояние
АБ одинаково? Густота силовых линий в случае а в
точках А и Б равна густоте силовых линий в случае
в в точках Б и А.
484. Два точечных положительных заряда закреплены на
некотором расстоянии друг от друга. Один из заря­
дов освобождают, и он летит вдоль силовых линий
поля другого заряда. Как изменяется потенциальная
энергия системы зарядов?
485. Потенциалы точек А и Б электрического поля рав­
ны соответственно <рд = 10 В и <рв = 5 В. Определи­
те работу, совершаемую силами поля: 1) при пере­
мещении положительного заряда q1 = 2 • 10"7 Кл из
точки А в точку Б; 2) при перемещении отрицатель­
ного заряда q2 = -2 • 10~7 Кл из точки А в точку Б.
Как при этом изменяется потенциальная энергия
зарядов?
486. Частица массой 10 15 кг, несущая заряд 10“п Кл,
движется в электрическом поле. В точке поля, по­
тенциал которой равен 10 В, частица имеет скорость
100 м/с. Определите потенциал точки, в которой
скорость частицы становится равной 200 м/с.
А А В
а) б) в)
Рис. 111
487.
488.
489.
490.
491.
492.
493.
494.
495.
Рис. 112
Электрон в кинескопе телеви­
зора ускоряется разностью по- *
тенциалов 5000 В. Чему рав­
но изменение потенциальной
энергии электрона? Определи­
те скорость, с которой дви­
жется электрон в результате
этого ускорения.
Два положительных заряда
находятся на расстоянии 10 см
друг от друга. В какой точке
напряженность электрическо­
го поля равна нулю? В какой
точке потенциал поля равен
нулю?
Какую разность потенциалов
необходимо создать, чтобы со­
общить ядру гелия зарядом
3,2 • 10“19 Кл кинетическую энергию 7,68 * 10~ltt Дж?
Поток электронов, ускоренных разностью потенциа­
лов 1200 В, влетает в пространство между двумя па­
раллельными пластинами длиной 5 см (рис. 112).
Определите разность потенциалов между пластина­
ми, если из пространства между ними вылетает по­
ловина электронов. Расстояние между пластинами
0,5 см.
Какую работу надо совершить, чтобы перенести за­
ряд 1(Г16 Кл из бесконечно удаленной точки, потен­
циал которой равен нулю, в точку поля, потенциал
которой равен 10 В? Какую работу совершает при
этом электростатическая сила?
Скорость электрона в точке поля, потенциал которой
-1 0 В, равна нулю. Какую скорость будет иметь
электрон в бесконечно удаленной точке, в которой
потенциал можно считать равным нулю?
Определите напряженность однородного электричес­
кого поля, если разность потенциалов между точка­
ми А и В равна 8 В (рис. 113). Длина отрезка АВ
10 см, и он расположен под углом 60° к силовым ли­
ниям поля.
Конденсатор массой т подвешен на пружине. Удли­
нение пружины при этом 1г. В пространство между
пластинами конденсатора впрыскивают четыре кап­
ли ртути (ZV = 4), которые остаются неподвижными.
Массы капель одинаковы и равны т 0. На сколько
при этом удлинится пружина?
Эквипотенциальные поверхности представляют собой
параллельные плоскости, разность потенциалов меж-
68
Е
О
-+~
X
. \ \ с \
\
\ 'А\ ' ,
I I I > 1
Е
Рис. 114 Рис. 115 Рис. 116
ду которыми постоянна и равна 1 В. Как выглядят
силовые линии поля? Какое это поле?
496. Как изменяется потенциал вдоль одной из силовых
линий электрического поля, совпадающей с осью ОХ
(рис. 114)? Начертите график зависимости потенци­
ала ф от координаты х, считая, что в точке О потен­
циал равен нулю. Напряженность электрического по­
ля равна 1 В/м.
497. Эквипотенциальные поверхности изображаются так,
что разность потенциалов между двумя поверхностя­
ми остается постоянной. На рисунке 115 изображе­
на серия эквипотенциальных поверхностей. Какое
соотношение между напряженностями электрическо­
го поля в точках А, В и С?
498. Может ли существовать электрическое поле, силовые
линии которого представлены на рисунке 116?
Электроемкость. Энергия электрического поля
конденсатора (§ 101—103)
499. Двум параллельным пластинам, находящимся на
расстоянии 2 мм, сообщили заряды 4 • ИГ7 и
-4 • 10“7 Кл. При этом напряженность электрическо­
го поля между пластинами стала 10 В/м. Определи­
те электроемкость проводников.
500. Расстояние между пластинами плоского конденсато­
ра (рис. 117, а) уменьшили в 2 раза, а пластины
сдвинули параллельно относительно друг друга так,
что площадь перекрытия уменьшилась в 1,5 раза
(рис. 117, б). Во сколько раз изменилась электроем­
кость?
501. Пластины плоского конденсатора погрузили в керо­
син. Заряд пластин остался постоянным и равным
10‘8 Кл. До погружения разность потенциалов была
равна 10 В. Определите изменение электроемкости
конденсатора и разности по­
тенциалов между пластина­
ми. Известно, что в керосине * I
напряженность электрическо- , . i
го поля в 2 раза меньше, чем ;■ %
в воздухе. ; L
502. Пластины конденсатора *
электроемкостью 0,4 мкФ □ и и
могут смещаться параллель- . ^
но относительно друг друга. '
Какой максимальный заряд Рис. 117
может накопить конденсатор,
если его присоединить к источнику напряжения
100 В? Как должны быть расположены пластины,
чтобы заряд на них был равен 3/4 от максимально­
го заряда?
503. Заряд пластин конденсатора емкостью 2 мкФ равен
10-5 Кл. Между пластинами, расположенными на
расстоянии 2 мм, находится в равновесии капелька
ртути массой 10“2 г. Определите заряд капельки.
504. От отрицательно заряженной пластины конденсатора
отлетает электрон, ускоряется и оседает на положи­
тельно заряженной пластине. Определите импульс
силы, подействовавшей на пластину при попадании
на нее электрона. Электроемкость конденсатора
100 пФ. Заряд конденсатора 10”7 Кл. Начальная ско­
рость электрона равна нулю.
505. Электрон влетает со скоростью 20 км/с в простран­
ство между пластинами конденсатора емкостью
1 пкФ параллельно пластинам. Определите, на какой
угол изменится направление скорости электрона на
выходе из конденсатора, если модуль заряда пластин
равен 445 пкКл, расстояние между пластинами 2 см,
а их длина 10 см.
506. Разность потенциалов между обкладками конденса­
тора емкостью 0,1 мкФ равна 100 В. Как изменятся
энергия электрического поля конденсатора и заряд
на пластинах, если, не отключая его от источника
напряжения, расстояние между пластинами умень­
шить в 2 раза?
507. Конденсатор емкостью 4 мкФ зарядили, подключив
его к источнику напряжения 200 В, а затем отклю­
чили от него. Как изменятся разность потенциалов
между пластинами конденсатора и энергия электри­
ческого поля при увеличении расстояния между
пластинами в 3 раза?
70
508. Расстояние между пластинами плоского конденсато­
ра емкостью 2 мкФ, подключенного к источнику
напряжения 100 В, увеличивают в 2 раза. Как изме­
няется энергия электрического поля конденсатора?
Изменится ли энергия, если конденсатор сначала от­
ключат от источника, а затем раздвинут пластины?
Законы постоянного тока
Электрический ток. Сила тока (§ 104, 105)
509. Определите силу тока, если через поперечное сечение
проводника за 1 с прошел заряд 0,2 Кл.
510. По проводнику идет постоянный ток. Сила тока
/=1А. Определите массу электронов, проходящих
через поперечное сечение проводника за интервал
времени At = 1 с.
511. Определите суммарный импульс электронов в про­
воднике, по которому идет ток. Сила тока 1=10 А.
Длина проводника 1=1 м,
512. Сила тока со временем меняется по закону I = Ы
(рис. 118). Определите заряд, прошедший через по­
перечное сечение проводника за 2 с.
513. Определите концентрацию свободных электронов, ес­
ли по проводнику с площадью поперечного сечения
2 мм2 идет ток. Сила тока 1 А, скорость направлен­
ного движения электронов 5 • 10”5 м/с.
514. В проводнике переменного сечения концентрация
свободных электронов 9 • 1018 1/м3. Сила тока, иду­
щего по проводнику, равна 1 А (рис. 119). Опреде­
лите скорости направленного движения электронов в
сечениях с площадью Sx = 5 мм2 и S2 = 1 мм2.
515. Определите силу, действующую на свободный элект­
рон в проводнике длиной 30 см при разности потен­
циалов между его концами 300 В.
/, мкАд
1,6
1,2
0,8
0,4
0 1
Рис. 118
2
—►
t, с
Рис. 119
71
Закон Ома для участка цепи. Последовательное
и параллельное соединения проводников (§ 106, 107)
516. Определите сопротивление проводника, если при
напряжении 20 В сила тока в проводнике 0,1 А.
517. По проводнику сопротивлением 20 Ом и длиной 1 м
идет ток. Сила тока 1 А. Определите разность потен­
циалов между точками, одна из которых находится
посередине проводника, а другая — на расстоянии
10 см от его конца.
518. Как изменится сила тока в проводнике, если напря­
жение увеличится в 2 раза, а его сопротивление
уменьшится в 3 раза?
519. Определите силу тока в проводнике при напряжении
100 В, если при напряжении 220 В сила тока 4,4 мА.
520. Сопротивления двух проводников одинаковы. Как
относятся их удельные сопротивления, если они име­
ют одинаковую длину, а площади их поперечного се­
чения соответственно равны 1 и 2,5 мм2?
521. Чему равно сопротивление медной проволоки длиной
2 м и диаметром 1 мм?
522. Определите площадь поперечного сечения медной
проволоки, имеющей такое же сопротивление, что и
стальная проволока сечением 1 мм2. Длины прово­
лок равны.
523. На корпусе портативного магнитофона написано, что
напряжение питания 6 В, а сила тока 200 мА. Оп­
ределите сопротивление цепи магнитофона.
524. Три проводника, сопротивления которых равны 10,
20 и 30 Ом, соединены последовательно. Определите
напряжение на каждом из проводников и разность
потенциалов между концами цепи при силе тока 1 А.
525. Два проводника, сопротивления которых относятся
как 1:3, соединены параллельно и подключены к
источнику напряжения. Определите отношение сил
токов, идущих по провод­
никам.
526. Определите сопротивление
участка цепи АВ, изобра­
женного на рисунке 120.
Сопротивления проводни­
ков Rx = 4 Ом, R2 = 6 Ом,
R3= 7,6 Ом.
527. К концам цепи АВ (см.
рис. 120) подводится нап­
ряжение 100 В. Определи­
те силу тока, идущего по
каждому из участков цепи.
R1
Рис. 120
Ш 72
528. Определите сопротивление между точками А и Б в
схемах, изображенных на рисунке 121, а б. Сопро­
тивления проводников Ri = 2 Ом, R2 = 1 Ом.
529. Определите сопротивление между точками А и В
медной проволоки, согнутой в виде кольца, в двух
случаях: 1) точки А и В соединены проводником,
длина которого равна диаметру кольца (рис. 122, а);
2) этим проводником соединены точки С и D
(рис. 122, б). Площадь поперечного сечения проволо­
ки 1 мм2, диаметр кольца 20 см.
530. Определите сопротивление квадрата, сделанного из
проволоки, между точками А и С (рис. 123). Сопро­
тивление каждой стороны квадрата равно 1 Ом. Про­
волоки, из которых сделаны диагонали квадрата, в
центре не соединяются.
Работа и мощность постоянного тока (§ 108)
531. Лампочка рассчитана на напряжение 12 В и мощ­
ность 6 Вт. Определите силу тока в лампочке при
нормальной эксплуатации.
532. Сколько стоит за сутки горение лампочки мощ­
ностью 40 Вт, если стоимость электроэнергии 1,4 р.
за 1 кВт • ч?
73
533. Определите отношение количеств теплоты, выделяе­
мых на двух проводниках, если они соединены:
1) последовательно; 2) параллельно. Отношение со­
противлений 1 : 2. (Проводники подключены к ис­
точнику постоянного напряжения.)
534. Определите силу тока в кипятильнике, если, подклю­
ченный к напряжению 12 В, он нагревает стакан во­
ды от 20 до 100 °С за 5 мин. На нагрев воды расхо­
дуется 60% энергии. Масса воды в стакане 200 г.
535. Электрическая плитка состоит из двух одинаковых
секций. При включении одной секции вода в чайни­
ке, поставленном на плитку, закипает через 20 мин.
Через сколько времени закипит вода, если секции
подключить к тому же источнику напряжения:
1) параллельно; 2) последовательно?
536. Три проводника с одинаковыми сопротивлениями
подключены к источнику постоянного напряжения
сначала последовательно, а затем параллельно. В ка­
ком случае потребляется большая мощность?
537. Чему равен КПД электродвигателя мощностью
360 Вт, если он работает при силе тока 4 А и на­
пряжении от сети 120 В?
Электродвижущая сила.
Закон Ома для полной цепи (§ 109, 110)
538. Сила тока, идущего по цепи, состо­
ящей из источника, замкнутого на
резистор сопротивлением 100 Ом,
равна 0,1 А. Определите внутреннее
сопротивление источника, если его
ЭДС равна 12 В.
539. Два одинаковых источника подклю­
чены последовательно к резистору
сопротивлением 20 Ом. Определите
силу тока в цепи и разность потен­
циалов между зажимами источни­
ков. ЭДС источника 5 В, его внут­
реннее сопротивление 2,5 Ом
(рис. 124).
540. Определите силу тока в каждом из
участков цепи (рис. 125), если ЭДС
источника равна 10 В, его внутрен­
нее сопротивление 2 Ом, а сопро­
тивления резисторов равны 10 и
5 Ом.
541. Определите заряд на пластинах кон­
денсаторов (рис. 126), если ^ = 20 В,
Рис. 124
Рис. 125
r = 4 Ом, Rx = 16 Ом, Cx= 5 мкФ,
C2= 15 мкФ. f.r
Рис. 127
542. Два последовательно соединен­
ных элемента с ЭДС ^ = 10 В и
15 В и внутренним сопро­
тивлением гг = 2 Ом и г2 = 4 Ом
замкнуты на резистор сопротив­
лением R = 0,5 Ом. Может ли че­
рез резистор идти больший ток,
если использовать только один из
элементов?
543. Определите заряд на обкладках
конденсатора емкостью С = 1 мкФ
в схеме, показанной на рисун­
ке 127. ЭДС источника % — 4 В,
внутреннее сопротивление источ­
ника г = 2 Ом, внешнее сопротив­
ление R = 14 Ом.
544. Во внешней цепи при силе тока
11 = 5 А выделяется мощность
Рг = 9,5 Вт, а при силе тока 12 =
= 8 А — мощность Р2 = 14,4 Вт.
Вычислите силу тока короткого
замыкания.
545. К источнику тока с внутренним
сопротивлением 2,4 Ом подключен проводник, со­
противление которого равно 6 Ом. Чему должно быть
равно сопротивление второго проводника, параллель­
но подключенного к первому, чтобы мощность, выде­
ляемая во внешней цепи, была максимальна?
546. Три одинаковых источника тока внутренним сопро­
тивлением 2 Ом и ЭДС 2 В, соединенные последова­
тельно, замкнуты на резистор сопротивлением
10 Ом. Определите силу тока, идущего по цепи, и
разность потенциалов на зажимах каждого из источ­
ников.
547. Гальванические элементы с ЭДС,
равными 4, 6 и 8 В, соединены,
как показано на рисунке 128, и
замкнуты на проводник сопро­
тивлением 6 Ом. Внутренние со­
противления элементов соответ­
ственно равны 0,5, 1,5 и 2 Ом.
Определите силу тока в цепи и
разность потенциалов между точ­
ками А и В, В и С.
548. Два гальванических элемента, рис ^8
|| т 1,
. Il V в 1 С 1
Г1 г2 гз
R
75
f l
R
&2
Рис. 129
R2 г
R
Рис. 131
электродвижущие силы которых 2 и 1 В, соединены
по схеме, показанной на рисунке 129. При каком
значении сопротивления R ток через второй гальва­
нический элемент не пойдет? Внутреннее сопротив­
ление первого гальванического элемента равно 1 Ом.
549. В схеме, показанной на рисунке 130, Rx = 1 Ом,
i?2 = 2 Ом, R3 = 3 Ом. На резисторе R3 выделяется
мощность 25 Вт. Определите, какая мощность выде­
ляется на резисторах R1 и R2.
550. Гальванический элемент с ЭДС, равной 4 В, и внут­
ренним сопротивлением 2 Ом подключен к реостату
с максимальным сопротивлением 6 Ом (рис. 131).
Перемещая движок реостата, исследуют зависимость
полезной мощности от силы тока. Начертите график
полученной зависимости. Определите, при каком
значении внешнего сопротивления мощность будет
максимальна и найдите ее значение.
551. Суммарная мощность, выделяющаяся на резисторах,
сопротивления которых равны 10 и 30 Ом, одинако­
ва при их последовательном и параллельном соеди­
нениях. Определите внутреннее сопротивление ис­
точника тока, к которому они подключаются.
552. Аккумулятор заряжается от источника напряжения
12 В, при этом половина потребляемой мощности ис­
точника расходуется на его нагревание. Определите
ЭДС аккумулятора.
553. Источник тока, замкнутый на проводник, имеет ЭДС
= 10 В, его внутреннее сопротивление г = 2 Ом.
Чему равно сопротивление проводника, если извест­
но, что полезная мощность при замыкании цепи
Рпол = 6,94 Вт?
554. Источник тока с ЭДС ф = 30 В и внутренним сопро­
тивлением г = 6 Ом замкнули на два резистора, сое­
диненные параллельно. При этом на резисторе R1
выделяется количество теплоты в 3 раза больше, а
:-4 76
на резисторе R2 — в 6 раз больше, чем на внутрен­
нем сопротивлении источника. Определите силы то­
ков, идущих во всех участках цепи.
555. Определите массу меди, необходимой для изготовле­
ния двухпроводной линии электропередачи длиной
1 = 5 км. Напряжение на шинах станции U0 = 2400 В,
мощность, передаваемая потребителю, Рпол = 60 кВт,
допустимая потеря напряжения в линии U = 0,08С/0.
556. Три одинаковых источника тока, соединенные па­
раллельно, замыкают на внешний резистор сопро­
тивлением R = 3 Ом. При этом на нем выделяется та­
кая же мощность, как и в случае подключения к
этому резистору девяти таких же источников, соеди­
ненных последовательно. Определите внутреннее
сопротивление одного источника.
557. Источник с ЭДС, равной 6 В, и внутренним сопро­
тивлением 1 Ом поочередно подключают к резисто­
рам, сопротивления которых 11 и 29 Ом. Определи­
те КПД источника в этих случаях. Как нужно под­
ключить эти резисторы — последовательно или
параллельно — для получения: 1) максимальной по­
лезной мощности; 2) максимального КПД?
558. Во внешней нагрузке, подключенной к аккумулятор­
ной батарее, выделяется мощность 1 Вт. Чему равен
КПД источника в этом случае, если при подключе­
нии той же нагрузки к двум таким же батареям, со­
единенным последовательно, мощность, выделяемая
на нагрузке, равна 1,44 Вт?
Электрический ток в различных средах
Электронная проводимость металлов (§ 112)
559. Считая электронный газ в металле идеальным, опре­
делите среднюю квадратичную скорость теплового
движения электронов при температуре 27 °С.
560. Используя закон Ома для однородного участка цепи
и выражение для силы тока I = q0rwS, где q0 — заряд
электрона, п — концентрация свободных электронов,
v — скорость направленного движения, S — площадь
поперечного сечения проводника, выведите зависи­
мость скорости упорядоченного движения электронов
от напряженности электрического поля в проводни­
ке, удельное сопротивление которого равно р.
561. По медному проводнику диаметром 3,2 мм идет ток.
Сила тока 5 А. Определите: 1) скорость направлен­
ного движения электронов; 2) среднюю квадратич­
77
ную скорость теплового движения, считая элект­
ронный газ идеальным газом. Температура провод­
ника 20 °С. Концентрация свободных электронов
1,08 ■ 1026 м‘3.
562. Через железный проводник площадью поперечного
сечения 4 мм2 и длиной 1 м в течение 0,5 ч пропус­
кается электрический ток. Сила тока поддерживает­
ся постоянной и равной 1 А. Оцените увеличение
сопротивления проводника. Следует ли учитывать
изменение силы тока вследствие нагревания?
563. Сопротивление вольфрамовой нити выключенной
лампочки при комнатной температуре 25 °С равно
60 Ом, а при нормальном накале — 612 Ом. Опреде­
лите температуру нити горящей лампочки.
564. При подключении платиновой проволоки к источни­
ку напряжения 220 В сила тока была равна 0,2 А.
Через некоторое время сила тока стала равна 0,19 А.
Определите, на сколько градусов изменилась темпе­
ратура в среде, где находится платиновая проволока.
Электрический ток в полупроводниках (§ 115—119)
565. Концентрация свободных электронов в металле
~ 1029 1/м3, а в полупроводнике при 20 °С - 1017 1/м3.
Во сколько раз сопротивление полупроводника мень­
ше сопротивления металла? Геометрические размеры
проволок, сделанных из этих материалов, одинаковы.
566. В четырехвалентный германий вводится примесь:
1) пятивалентного мышьяка; 2) трехвалентного ин­
дия. Каким будет основной тип проводимости в пер­
вом и во втором случаях?
567. Собственную проводимость полупроводников обеспе­
чивают свободные электроны и дырки, причем их
концентрации равны. При создании электрического
поля в полупроводнике возникает ток. Какой ток
больше — электронный или дырочный?
568. Концентрация свободных электронов в кремнии при
температуре 20 °С равна 3 • 1017 м"3. Какую часть от
общего числа электронов составляют электроны про­
водимости? Плотность кремния 2,4 * 103 кг/м3.
569. Сопротивление проволоки, сделанной из германия,
равно 1 кОм. Когда ее опустили в горячую воду, то
сила тока через нее при напряжении 10 В стала рав­
на 5 мА. Определите изменение сопротивления про­
волоки при нагревании.
570. Определите сопротивление полупроводникового дио­
да в двух случаях: если известно, что при прямом
напряжении 0,5 В сила тока через диод 5 мА, при
обратном напряжении
-10 В сила тока через ди­
од 0,1 мкА.
571. Определите сопротивле­
ние цепи (рис. 132) в
двух случаях: 1) фд >фв;
2) Фв > фЛ. Считайте по­
лупроводниковый диод
идеальным, т. е. если ток
идет в прямом направле­
нии, сопротивление рав­
но нулю, если в обратном
направлении, сопротивление бесконечно большое.
Сопротивление резисторов R1 равно 4 Ом, а резисто­
ров R2 равно 6 Ом.
Электронно-лучевая трубка (§ 121)
572. В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное
напряжение 16 кВ, расстояние между катодом и ано­
дом 30 см. За какое время электроны проходят это
расстояние? Начальную скорость электрона считайте
равной нулю.
573. К горизонтально отклоняющим пластинам конденса­
тора в электронно-лучевой трубке приложено напря­
жение 3,2 В. Электроны влетают в пространство
между пластинами параллельно им со скоростью
3 • 106 м/с. Определите смещение электронного пучка.
Расстояние между пластинами 2 см, их длина 4 см.
574. К горизонтально отклоняющим пластинам приложе­
но напряжение Ux — а к вертикально отклоняю­
щим пластинам — напряжение U 2 = k2t. Что мы
увидим на экране?
575. К горизонтально отклоняющим пластинам приложе­
но напряжение Ux = I70sin(oit, а к вертикально откло­
няющим — напряжение U2 = £/0coscof. Какую карти­
ну мы увидим на экране?
Закон электролиза (§ 123)
576. При электролизе раствора сернокислого цинка в те­
чение 1 ч выделилось 3,7 ■ 10~3кг цинка. Внешнее на­
пряжение 8,7 В. Электрохимический эквивалент цинка
3,9 • КГ7 кг/Кл. Определите сопротивление раствора.
577. Сколько времени потребуется для покрытия плас­
тинки слоем меди толщиной 0,01 мм при электроли­
зе раствора CuS04? Плотность тока в электролите
0,5 А/дм .
578. При электролизе раствора хлористого цинка было
затрачено 3,6 МДж электроэнергии. Определите мас­
су выделившегося цинка, если на зажимах ванны
поддерживалось напряжение 4 В. Электрохимичес­
кий эквивалент цинка 3,9 • 1(Г7 кг/Кл.
579. При пропускании тока через раствор медного купо­
роса за время £ = 15 мин выделилась медь массой
т = 1,485 • 10“3 кг. Электрохимический эквивалент
меди fe = 3,3 • 10“7 кг/Кл. Определите потребляемую
при этом мощность, если сопротивление раствора
R = 0,8 Ом.
580. Сколько электроэнергии нужно затратить, чтобы из
воды получить 2,5 л водорода при давлении 1 атм и
температуре 25 °С? Электролиз ведется при напря­
жении 5 В, КПД установки 75%.
581. Определите массу меди, выделившейся при электро­
лизе, если израсходовано 5 кВт • ч энергии. Напря­
жение на клеммах ванны 10 В. КПД установки 75%.
582. Никелирование металлической пластинки с пло­
щадью поверхности 50 см2 продолжалось 4 ч при си­
ле тока 0,15 А. Определите толщину слоя никеля.
583. При серебрении пластинки через раствор азотнокис­
лого серебра идет ток. Плотность тока 0,3 А /м2.
С какой средней скоростью растет толщина серебря­
ного покрытия? Электрохимический эквивалент се­
ребра k = 1,12 * 10“6 кг/Кл.
Электрический ток в газах (§ 124, 125)
584. Определите силу тока насыщения при несамостоя­
тельном разряде, если ионизатор ежесекундно обра­
зует 109 пар одновалентных ионов в 1 см3. Площадь
электродов 100 см2, расстояние между ними 5 см.
585. Вольт-амперная характеристика газового разряда
имеет вид, показанный на рисунке 133. Определите
соотношение между сопротив­
лениями газа при значениях
напряжений, соответствующих
точкам А, В, С, D. Чем объяс­
няется изменение сопротивле­
ния?
586. Сколько пар одновалентных
ионов в секунду возникает под
действием ионизатора в объеме
газоразрядной трубки длиной
40 см и площадью поперечного
сечения 5 см2? Сила тока насы­
щения 2 * 10-7 мА. Рис. 133
11 к л а сс
80
Основы электродинамики
(продолжение)
Магнитное поле
Взаимодействие токов. Вектор магнитной индукции.
Закон Ампера (§ 1—3)
587. Два проводника с током распо­
ложены под углом друг к дру­
гу (рис. 134). Сила тока, иду­
щего по проводнику i , равна
7\. Определите силу тока, иду­
щего по проводнику 2, и его
направление, если известно,
что индукция магнитного поля
равна нулю в любой точке бис­
сектрисы: 1) угла а; 2) угла (3.
588. Какое положение займет маг­
нитная стрелка при прибли­
жении к ней проводника с
током (рис. 135), если: 1) про­
водник параллелен стрелке;
2) проводник перпендикулярен
стрелке?
589. Параллельные токи взаимодей­
ствуют, как показано на ри­
сунке 136. Покажите возмож­
ные направления токов.
590. На проводник с током, поме­
щенный в поле постоянного
магнита, действует сила FA,
направленная так, как показано
на рисунке 137. Укажите распо­
ложение полюсов магнита.
Рис. 134
N
1)
Рис. 135
I
F F'
1
Рис. 136 Рис. 137
81
591. Проводник с током удерживается в магнитном поле
в состоянии покоя силой 2 Н. Длина проводника
1 м. Сила тока 0,1 А. Индукция магнитного поля
40 Тл. Определите, под каким углом к линиям маг­
нитной индукции расположен проводник.
592. Проводник массой 10 г и длиной 10 см висит в го­
ризонтальном положении на двух проводящих нитях
в однородном магнитном поле с индукцией, равной
10 Тл. Линии магнитной индукции горизонтальны и
перпендикулярны проводнику. При какой силе тока
через проводник сила натяжения нитей увеличится
в 1,5 раза?
593. Проводник, подвешенный на проводящих нитях,
расположенный перпендикулярно линиям магнитной
индукции, в одном случае весит 15 Н, а в другом —
10 Н в зависимости от направления тока. Линии
магнитной индукции горизонтальны. Определите
массу проводника.
594. Квадратная рамка с током расположена в однород­
ном магнитном поле с индукцией 10 мТл, как пока­
зано на рисунке 138. Определите механический вра­
щательный момент, действующий на рамку. Сила то­
ка, идущего по рамке, 10 мА, сторона рамки 20 см.
595. Под каким углом к линиям магнитной индукции на­
до расположить рамку (см. задачу 594), чтобы вра­
щательный момент, действующий на нее, уменьшил­
ся в 2 раза?
596. Стержень массой 0,2 кг лежит на двух горизонталь­
ных рельсах перпендикулярно им (рис. 139). Силы
давления стержня на оба рельса равны. Расстояние
между рельсами 40 см. Индукция магнитного поля
40 мТл. Линии магнитной индукции направлены
вертикально. Коэффициент трения скольжения о
рельсы 0,01. Определите минимальную силу тока,
который нужно пропустить по стержню, чтобы стер­
жень начал двигаться. Примите g = 9,8 м/с2.
597. Определите силу, действующую на часть прямоли­
нейного проводника длиной 20 см в однородном маг-
Рис. 138 Рис. 139
нитном поле с индукцией 40 мТл при разных углах
между направлениями тока и вектором магнитной
индукции: 1) 90°; 2) 60°; 3) 30е; 4) 0°. Сила тока рав­
на 10 А.
598. В амперметре магнитоэлектрической системы мо­
мент сил упругости, удерживающий рамку в равно­
весии в магнитном поле с индукцией 10 мТл, равен
10~6 Н • м. При этом рамка отклоняется от горизон­
тального положения на 60°. Определите измеряемую
силу тока. Длина стороны рамки 5 мм.
599. Стержень массой 200 г лежит на двух параллельных
рельсах перпендикулярно им (рис. 140). Рельсы,
расстояние между которыми 60 см, находятся на
наклонной плоскости с углом у основания 30°. Ли­
нии магнитной индукции
поля с индукцией 80 мТл
направлены вертикально
вверх. Коэффициент трения
скольжения равен 0,7. Опре­
делите силу тока, идущего
по стержню, в двух случаях:
1) стержень начинает подни­
маться вверх; 2) стержень
начинает спускаться с на­
клонной плоскости. Рис. 140
Сила Лоренца (§ 6)
600. Частица массой 10~8 г, имеющая заряд 10“7 Кл, дви­
жется в плоскости, перпендикулярной направлению
линиям индукции однородного магнитного поля с
индукцией 1 Тл. Определите период обращения час­
тицы.
 

 

Категория: Физика | Добавил: Админ (23.04.2016)
Просмотров: | Теги: Парфентьева | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar