Рекомендации к решению физических задач

ЗАДАЧИ

301. Два точечных заряда и расположены на расстоянии друг от друга. Определите напряженность электростатического поля и его потенциал в точке, находящейся на расстоянии от положительного заряда и – от отрицательного.

302. Два точечных заряда и расположены в двух вершинах равностороннего треугольника со стороной . Определите напряженность ЭСП и его потенциал в третьей вершине.

303. Два точечных заряда и расположены в двух вершинах равностороннего треугольника со стороной . Определите напряженность и его потенциал в третьей вершине.

304. Два точечных заряда и расположены в двух вершинах равностороннего треугольника со стороной . Определите напряженность ЭСП и его потенциал в третьей вершине.

305. Три точечных заряда , и находятся в трех вершинах квадрата со стороной . Определите напряженность электростатического поля и его потенциал в четвертой вершине.

306. Три точечных заряда 5 нКл, и находятся в трех вершинах квадрата со стороной . Определите напряженность ЭСП и его потенциал в четвертой вершине.

307. Три точечных заряда , и находятся в трех вершинах квадрата со стороной . Определите напряженность электростатического поля и его потенциал в четвертой вершине.

308. В вершинах правильного шестиугольника со стороной находятся три положительных и три отрицательных заряда. Определите напряженность электростатического поля и его потенциал в центре шестиугольника при различных комбинациях в расположении этих зарядов. Величина каждого заряда .

309. Три точечных заряда , и расположены в трех вершинах квадрата со стороной . Определите напряженность электростатического поля и его потенциал в центре квадрата.

310. Три точечных заряда , и расположены в трех вершинах квадрата со стороной .Определите напряженность электростатического поля и его потенциал в центре квадрата.

311. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. После сообщения каждому шарику заряда они оттолкнулись друг от друга и нити разошлись на угол . Определите массу каждого шарика, если расстояние от центра шарика до точки подвеса .

312. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. Какой заряд нужно сообщить шарикам, чтобы сила натяжения нитей ? Расстояние от центра шарика до точки подвеса .

313. Два заряженных шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях одинаковой длины и опущены в жидкий диэлектрик, плотность которого равна и диэлектрическая проницаемость . Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы углы расхождения нитей в воздухе и в диэлектрике были одинаковыми?

314. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. После сообщения каждому шарику заряда они оттолкнулись друг от друга и нити разошлись на угол . Определите массу каждого шарика, если расстояние от центра шарика до точки подвеса .

315. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. Какой заряд нужно сообщить шарикам, чтобы сила натяжения нитей ? Расстояние от центра шарика до точки подвеса .

316. Два заряженных шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины и опущены в жидкий диэлектрик, плотность которого и диэлектрическая проницаемость . Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы углы расхождения нитей в воздухе и в диэлектрике были одинаковыми?

317. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. После сообщения каждому шарику заряда они оттолкнулись друг от друга и нити разошлись на угол . Определите массу каждого шарика, если расстояние от центра шарика до точки подвеса .

318. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. Какой заряд нужно сообщить шарикам, чтобы сила натяжения нитей ? Расстояние от центра шарика до точки подвеса .

319. Два заряженных шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях одинаковой длины и опущены в жидкий диэлектрик, плотность которого и диэлектрическая проницаемость . Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы углы расхождения нитей в воздухе и в диэлектрике были одинаковыми?

320. Два шарика одинакового радиуса и массы висят на нитях равной длины так, что их поверхности соприкасаются. После сообщения каждому шарику заряда они оттолкнулись друг от друга и разошлись на угол . Определите массу шарика, если расстояние от центра шарика до точки подвеса .

321. Электростатическое поле образовано нитью длиной , имеющей заряд , равномерно распределенный по длине нити. Определите напряженность поля и его потенциал в точке, лежащей на продолжении нити на расстоянии от ее конца.

322. Электростатическое поле образовано нитью длиной , изогнутой в форме полукольца и имеющей заряд , равномерно распределенный по длине нити. Определите напряженность поля и его потенциал в центре полукольца.

323. Электростатическое поле образовано нитью длиной , имеющей заряд , равномерно распределенный по длине нити. Определите напряженность поля в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном из середины нити, на расстоянии от нити .

324. Электростатическое поле образовано нитью длиной , имеющей заряд , равномерно распределенный по длине нити. Определите потенциал поля в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном из середины нити, на расстоянии от нити .

325. Электростатическое поле образовано нитью длиной , имеющей заряд , равномерно распределенный по длине нити. Определите напряженность поля в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном из середины нити на расстоянии от нити .

326. Четверть тонкого кольца радиусом несет равномерно распределенный заряд . Определите потенциал и напряженность электростатического поля в центре кольца.

327. По тонкому кольцу равномерно распределен заряд с линейной плотностью . Определите потенциал и напряженность электростатического поля в точке А, лежащей на оси кольца и удаленной от его центра на расстояние , равное радиусу кольца.

328. Тонкое кольцо радиусом несет заряд , равномерно распределенный по длине. Определите потенциал и напряженность электростатического поля в точке А, равноудаленной от всех точек кольца на расстояние .

329. Треть тонкого кольца радиусом R = 10 см несет равномерно распределенный заряд . Определите потенциал и напряженность электростатического поля в центре кольца.

330. Нить длиной несет заряд, равномерно распределенный с линейной плотностью заряда . Определите потенциал и напряженность электростатического поля в точке А, лежащей на продолжении нити на расстоянии от ее конца.

331. На двух концентрических сферах радиусами R и 2 R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности электростатического поля от расстояния для трех областей: (рис. 1). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от центра сфер. 3) Постройте график зависимости .

332. На двух концентрических сферах радиусами R и 2 R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности электростатического поля от расстояния для трех областей: (см. рис. 1). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от центра сфер. 3) Постройте график зависимости .

333. На двух концентрических сферах радиусами R и 2 R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности электростатического поля от расстояния для трех областей: (см. рис. 1). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от центра сфер. 3) Постройте график зависимости .

334. На двух концентрических сферах радиусами R и 2 R равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности электростатического поля от расстояния для трех областей: (см. рис. 1). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от центра сфер. 3) Постройте график зависимости .

335. На двух бесконечных параллельных плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса и принцип суперпозиции электрических полей, найдите зависимость проекции вектора напряженности ЭСП от координаты для трех областей: (рис. 2). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке, расположенной справа от плоскостей. 3) Постройте график зависимости .

336. На двух бесконечных параллельных плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса и принцип суперпозиции электрических полей, найдите зависимость проекции вектора напряженности электростатического поля от координаты для трех областей: (см. рис. 2). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке, расположенной слева от плоскостей. 3) Постройте график зависимости .

337. На двух бесконечных параллельных плоскостях равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса и принцип суперпозиции электрических полей, найдите зависимость проекции вектора напряженности электростатического поля от координаты для трех областей: (см. рис. 2). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке, расположенной между плоскостями. 3) Постройте график зависимости .

338. На двух коаксиальных бесконечно длинных цилиндрах радиусами равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности ЭСП от расстояния для трех областей: (рис. 3). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от оси цилиндров. 3) Постройте график зависимости .

339. На двух коаксиальных бесконечно длинных цилиндрах радиусами равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности ЭСП от расстояния для трех областей: (см. рис. 3). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от оси цилиндров. 3) Постройте график зависимости .

340. На двух коаксиальных бесконечно длинных цилиндрах радиусами равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и , где . 1) Используя теорему Гаусса, найдите зависимость проекции вектора напряженности ЭСП от расстояния для трех областей: (см. рис. 3). 2) Покажите направление вектора и вычислите модуль в точке на расстоянии от оси цилиндров. 3) Постройте график зависимости .

341. Пылинка массой т = 200 мкг, имеющая заряд , влетела в электростатическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов скорость пылинки . Определите скорость пылинки до того, как она влетела в поле.

342. Электрон, имеющий кинетическую энергию , влетел в однородное электростатическое поле в направлении силовых линий. Какой скоростью будет обладать электрон, пройдя в этом поле разность потенциалов ?

343. Определите отношение скоростей ионов и , прошедших в электростатическом поле одинаковую разность потенциалов.

344. Электрон с энергией движется вдоль силовой линии из бесконечности к поверхности металлической заряженной сферы радиусом . Определите минимальное расстояние , на которое приблизится электрон к поверхности сферы, если заряд ее .

345. Электрон, пройдя в плоском конденсаторе путь от одной пластины до другой, приобрел скорость . Расстояние между пластинами . Определите разность потенциалов между пластинами и поверхностную плотность заряда на пластинах.

346. Пылинка массой , несущая на себе электронов, прошла в вакууме ускоряющую разность потенциалов . Какова кинетическая энергия пылинки? Какую скорость приобрела пылинка?

347. Какой наименьшей скоростью (рис. 4) должен обладать протон в точке, на расстоянии от центра металлического шара, заряженного до потенциала , чтобы он мог достигнуть поверхности шара?

348. В однородное электростатическое поле напряженностью влетает вдоль силовой линии электрон со скоростью . Определите расстояние , которое пройдет электрон до точки, где его скорость будет равна половине начальной.

349. Электростатическое поле создано длинной нитью с равномерно распределенным зарядом с линейной плотностью . Определите кинетическую энергию электрона в точке 2 (рис.), если в точке 1 его кинетическая энергия .

350. Электрон движется вдоль силовой линии однородного электростатического поля. В точке поля с потенциалом электрон имел скорость . Определите потенциал точки поля, в которой скорость электрона уменьшится в два раза.

351. Конденсаторы емкостями заряжены до напряжений . Определите напряжение на конденсаторах после их соединения обкладками, имеющими одноименные заряды.

352. Конденсатор емкостью заряжен до напряжения . Определите заряд на обкладках этого конденсатора после того, как параллельно ему подключили незаряженный конденсатор, емкость которого .

353. Конденсаторы емкостями соединены последовательно и находятся под напряжением . Определите напряжение и заряд на каждом конденсаторе.

354. Два конденсатора емкостями заряжены до напряжений . Определите напряжение на конденсаторах после их соединения обкладками, имеющими разноименные заряды.

355. Два конденсатора емкостями соединены последовательно и подключены к батарее с ЭДС . Определите заряды конденсаторов и разности потенциалов между их обкладками.

356. Два заряженных металлических шара, первый радиусом , имеющий заряд , а второй – радиусом , имеющий потенциал , соединили проводником, емкостью которого можно пренебречь. Определите 1) заряд второго шара до соединения шаров, 2) потенциал шаров после их соединения, 3) энергии каждого шара до соединения, 4) их энергии после соединения.

358. На два последовательно соединенных конденсатора емкостями подано напряжение . Определите заряд и напряжение на каждом конденсаторе. Каковы будут напряжение на каждом конденсаторе, если заряженные конденсаторы отключить от источника тока и соединить параллельно одноименно заряженными пластинами?

359. Конденсаторы емкостями и соединены, как показано на рис. 6. Разность потенциалов между точками А и В . Определите напряжение на каждом конденсаторе и заряд на его пластинах.

360. Между обкладками заряженного конденсатора плотно вдвигается пластина диэлектрика с диэлектрической проницаемостью . Сравните емкости конденсатора , заряды обкладок , разности потенциалов между обкладками , напряженности электрического поля между пластинами , энергии конденсатора до и после внесения пластины диэлектрика. Рассмотрите два случая: а) конденсатор отключен от источника тока; б) конденсатор подсоединен к источнику.

361. При измерении мультиметром постоянного напряжения в диапазоне до сопротивление прибора . Какие сопротивления используются в приборе и как они подсоединяются к сопротивлению для переключения диапазона измерений прибора на напряжения , равные 0,2; 2; 20; 200 и 600 В?

362. При измерении мультиметром постоянного тока в диапазоне до сопротивление прибора . Какие сопротивления используются в приборе и как они подключаются к сопротивлению при переключении диапазона измерений прибора на токи , равные 2; 20; 200 мА и 10 А?

363. Батарея с ЭДС и внутренним сопротивлением замкнута на внешнее сопротивление . Определите полную мощность источника тока , полезную мощность и КПД батареи .

364. Источник тока замыкают сначала на внешнее сопротивление , а затем на внешнее сопротивление . Определите ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление , если в обоих случаях во внешней цепи выделяется одинаковая мощность .

365. Нагреватель электрического чайника имеет две секции. При включении одной из них вода в чайнике закипает за время , а при включении другой секции – через . Через какой промежуток времени закипит вода в чайнике, если соединить обе секции: а) последовательно, б) параллельно?

366. ЭДС батареи , ее внутреннее сопротивление . Внешняя цепь потребляет мощность . Определите силу тока в цепи, напряжение, под которым находится внешняя цепь, и ее сопротивление.

367. Генератор постоянного тока питает 10 параллельно соединенных ламп сопротивлением каждая. Напряжение на зажимах генератора , его внутреннее сопротивление , а сопротивление подводящей линии . Определите силу тока в линии и ток – в каждой лампе, ЭДС генератора и полезную мощность .

368. Генератор постоянного тока развивает ЭДС . Ток в цепи . Внутреннее сопротивление источника тока . Определите мощность , передаваемую потребителю, КПД и ток короткого замыкания источника тока, если ток подводится к потребителю по двухпроводной линии длиной . Провод линии алюминиевый, его сечение , температура проводов . Удельное сопротивление алюминия при температуре :

369. Определите мощность , которая выделяется во внешней цепи, состоящей из двух резисторов, сопротивлением каждый, если на резисторах выделяется одинаковая мощность , как при последовательном, так и при параллельном соединении. ЭДС источника тока , его внутреннее сопротивление .

370. Источник тока замыкают сначала на внешнее сопротивление , а затем на внешнее сопротивление . В обоих случаях за равное время на каждом сопротивлении выделяется одинаковое количество теплоты . Определите внутреннее сопротивление источника тока.

1. Текст задачи следует внимательно прочитать, чтобы выяснить, какое поле (электростатическое, магнитное, постоянное или переменное) и какое физическое явление рассматривается в задаче. Полезно изобразить схему электрической цепи, схематический чертеж или рисунок.

2. Ознакомьтесь с основными формулами для данного явления. Выясните, можно ли применить законы сохранения (ЗСЗ, ЗСЭ) – для этого проверьте, выполняются ли в задаче условия применения закона. Выпишите законы и формулы, пригодные для решения данной задачи.

3. Запишите краткое условие задачи, выбирая для обозначения данных и искомых величин символы, которые будут использованы в формулах.

4. Задачу следует решать, как правило, в общем виде, чтобы получить расчетную формулу определяемой величины, содержащую символы заданных величин и физических постоянных.

5. Вычисление определяемой величины начинайте с подстановки в расчетную формулу значений величин. При этом следует помнить, что большинство физических величин имеют свои единицы измерения. Полезно записывать их при подстановке в формулу, чтобы убедиться, что все величины взяты в единицах СИ. Только при вычислении отношений, например, и т. п. можно подставлять значения величин в любых, но одинаковых единицах, т. е. не обязательно в СИ. Если определяемых величин несколько, то вывод расчетной формулы для следующей величины начинайте, закончив вычисление предыдущей.

6. Полезно выполнять проверку расчетной формулы на совпадение единиц измерения левой и правой части равенства. Несовпадение единиц указывает на ошибку в расчетной формуле.

7. Вычисление и запись результата делайте с точностью до двух или трех (не более) значащих цифр. Незначащие нули записывайте в виде сомножителя . При этом, если показатель степени n соответствует приставке, то используйте её: например, 0,42; 3,75 37,5. Помните, что точность результата вычислений не может быть выше, чем точность исходных данных.

Дата добавления: 2014-10-23