Вопросы физических диктантов 2 страница

1-67. Электрическое поле образовано положительно заряженной бесконечно длинной нитью. Двигаясь под действием этого поля по силовой линии от точки, находящейся на расстоянии x ₁ = 1 см от нити, до точки x ₂ = 4 см, a - частица изменила свою скорость от 2×10⁵ до 3×10⁶ м/с. Найти линейную плотность заряда на нити.

1-68. Электрон влетает в плоский конденсатор, имея скорость, равную
10000 км/с и направленную параллельно пластинам. Расстояние между пластинами равно 2 см, разность потенциалов 1,5 кВ, длина пластин 10 см. На сколько миллиметров сместится электрон за время движения между пластинами под действием электростатического поля?

1-69. Электрон влетает в плоский конденсатор, находясь на одинаковом расстоянии от каждой пластины и имея скорость 10000 км/с, направленную параллельно пластинам. Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к пластинам, чтобы электрон не вылетел из конденсатора, если расстояние между пластинами 2 см и длина пластин 10 см?

1-70. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 900 В. Ёмкость конденсатора равна 200 см. Пространство между пластинами конденсатора заполнено стеклом с диэлектрической проницаемостью ε = 6. Какую работу нужно совершить, чтобы вынуть стекло из конденсатора, предварительно отключив его от источника напряжения? (Трением пренебречь).

1-71. Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого 2 см, заряжен до разности потенциалов 3000 В. Какова будет напряжённость поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния в 5 см? Вычислить энергию конденсатора до и после раздвижения пластин. Площадь каждой пластины 100 см².

1-72. Шар, погружённый в масло с диэлектрической проницаемостью среды ε=4, имеет потенциал 4500 В и поверхностную плотность заряда 3,4×10^-6 Кл/см². Найти радиус, заряд, ёмкость и энергию шара.

1-73. Напряжение на четырёх конденсаторах соединённых параллельно, равно 200 В. Сколько тепла выделиться при разряде этой батареи, если ёмкость каждого конденсатора 2мкФ.

1-74. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 100 см² и расстояние между ними 5 мм. Найти, какая разность потенциалов была приложена к пластинам конденсатора, если известно, что при разряде конденсатора выделилось 4,19×10^-3 Дж тепла.

1-75. Найти объёмную плотность энергии электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 2 см от поверхности заряженного шара радиусом в 1 см. Поверхностная плотность заряда на шаре 5×10^-6Кл/м², диэлектрическая проницаемость среды ε = 2. Вычислить ёмкость и полную энергию шара.

1-76. Плоский конденсатор, состоящий из двух пластин, имеет изолирующий слой толщиной 0,2 мм. Определить плотность связанных зарядов на поверхности изолирующего слоя, если конденсатор заряжен до 600 В, а диэлектрическая восприимчивость изолирующего слоя равна 0,5.

1-77. Первоначально плоский воздушный конденсатор с зазором между обкладками в 1 см был заряжен до 300 В. Затем, отключив конденсатор от источника, в него внесли пластину с диэлектрической проницаемостью ε = 5 и толщиной в половину зазора. Найти напряженность электростатического поля в обоих случаях.

1-78. Плоский конденсатор заряжен до 120 В. Определить диэлектрическую проницаемость изолирующего слоя, если площадь одной пластины 60 см², заряд на ней 10^-8 Кл, а расстояние между пластинами 6 мм. Определить также силу взаимодействия пластин.

1-79. Определить энергию электрического поля равномерно заряженного шара радиуса R и заряда q.

1-80. Батарея из шести последовательно соединённых лейденских банок, каждая емкостью 4·10^-10 Ф, питается напряжением 80 кВ. Одна из банок пробивается. Определить изменение энергии батареи банок.

1-81. Вычислить электроёмкость системы конденсаторов, представленной на рисунке, если ёмкость каждого конденсатора 0,9 мкФ.

1-82. Несколько (N) одинаковых конденсаторов соединили параллельно и зарядили до разности потенциалов φ ₀. Затем с помощью переключателя их соединили последовательно. Определить разность потенциалов между крайними клеммами. Изменится ли энергия системы?

1-83. Два одинаковых конденсатора заряжены до разных потенциалов φ ₁ и φ ₂ относительно заземлённых отрицательных электродов. Затем конденсаторы соединили параллельно. Определить их потенциал после соединения и изменение энергии системы.

1-84.

S ₂ d ₂

d ₁

В пространство между пластинами плоского воздушного конденсатора помещён стеклянный конденсатор с большой площадью пластин. Определить ёмкость такой системы, если: площадь пластины S ₁=300 см², S ₂=600 см², d ₁=4 мм, d ₂=3 мм. Толщиной пластин стеклянного конденсатора пренебречь.

1-85. Определить ёмкость батареи конденсаторов, если С ₁ = 2 мкФ,

C ₂

C ₁

С ₂ = 6 мкФ, С ₃ = 8 мкФ, С ₄ = 5 мкФ.

	C 3		C 4

1-86.

В цепи имеется участок, содержащий конденсаторы, показанные на рисунке. Потенциал точек 1,2,3 равны соответственно φ ₁, φ _2, φ ₃. Определить потенциал точки 0, если емкости конденсаторов одинаковы.

1-87.

2/3 d

Между соединёнными проводником обкладками конденсатора помещена металлическая пластина. Какой заряд потечёт по проводнику, если внутренней пластине сообщить заряд Q?

1-88. Система состоит из двух шаров радиусами r, находящихся в среде с диэлектрической проницаемостью ε. Найти ёмкость системы, считая, что расстояние между центрами шаров R >> r. Заряды по поверхности шаров распределены равномерно.

1-89. Для того, чтобы сложить вместе две одинаковые пластины с равными зарядами, которые были удалены друг от друга на большое расстояние, необходимо совершить работу А. Какую работу нужно совершить, чтобы сложить 5 таких пластин? N пластин?

1-90. Протон и альфа – частица, двигаясь с одинаковой скоростью, влетают в плоский конденсатор параллельно пластинам. Во сколько раз отклонение протона полем конденсатора от прямолинейной траектории будет больше отклонения альфа – частицы.

4.2. Постоянный ток.

2-1.Какова средняя скорость направленного движения электронов в медных проводах при максимально допустимой для них плотности тока 10 А/мм²? Концентрацию носителей тока принять равной 10²⁹ м^-3.

2-2.Определить плотность тока в волоске лампы накаливания, если величина тока 0,25 А, а диаметр волоска 20 мм.

2-3.Определить силу тока, проходящего между электродами установки для франклинизации пациента за 10 мин процедуры, соответствующую заряду 1,6∙10^-2 Кл.

2-4.В синхротроне электроны движутся по приближённо круговой орбите длины 240 м. Во время цикла ускорения по орбите примерно со скоростью света движется 10¹¹ электронов. Определить ток.

2-5.В рентгеновской трубке пучок электронов с плотностью тока 0,3 А/мм² попадает на скошенный под углом 30^о торец антикатода площадью 10^-4 м². Считая, что антикатод расположен вдоль оси пучка, определить ток в нём.

2-6.Какой заряд переносится за 10 с, если 1) ток равномерно возрастает от 0 до 3 А; 2) ток убывает от 20 А до 0, при этом за каждые 0,01 с он убывает вдвое?

2-7.Металлический шар радиуса 15 см поместили в поток протонов с плотностью тока 1 мкА/см². За какое время его потенциал достигнет значения 220 В?

2-8.К цилиндру длиной L и поперечным сечением S, выполненному из проводящего материала удельной проводимостью δ, подведено напряжение U. Какой ток течёт через сечение цилиндра и каково его сопротивление?

2-9.Медное кольцо диаметром 0.15 м и сечением 1,5∙10^-6 м² вращается вокруг оси с угловой скоростью 62,8 с^-1. Определить заряд, который пройдёт по кольцу, если его резко остановить.

2-10.Сила тока I в проводнике меняется со временем t согласно уравнению
I = 8 + 4×t, где I выражено в амперах, а t - в секундах. 1) Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за промежуток времени от t ₁ = 2 c до t ₂ = 6 с? 2) При какой силе постоянного тока через поперечное сечение проводника за это же время проходит такое же количество электричества?

2-11.По медной проволоке сечением 5∙10^-6 м² и при температуре 320 К проходит ток 1,5 А. Считая, что на каждый атом меди приходится один электрон проводимости и что электронный газ подчиняется распределению Максвелла, определить, во сколько раз отличаются средние скорости теплового движения свободных электронов от скорости их упорядоченного движения.

2-12.Считая свободные электроны металла идеальным газом, определить коэффициент теплопроводимости серебра при температуре 300 К. Удельное сопротивление серебра при этой температуре 1,7∙10^-8 Ом∙м.

2-13.В проводнике из материала плотности D и атомной массы А создано электрическое поле напряжённостью Е. Считая, что на каждый атом приходится один электрон проводимости и в единичном объёме проводника выделяется за 1 с тепловая энергия N, определить время между соударениями электронов с ионами решётки. Удары считать неупругими.

2-14.Найти ток утечки в плоском конденсаторе, если электростатическое поле между его обкладками равно 10 кВ/м, площадь обкладок 100 см², удельная проводимость диэлектрика 10^-10 Ом^-1×м^-1.

2-15.Угольный стержень соединён последовательно с железным стержнем такой же толщины. При каком соотношение между длинами стержней их общее сопротивление не зависит от температуры? Удельные сопротивления и температурные коэффициенты сопротивления железа и графита соответственно равны: 98∙10^-9 Ом∙м и 3900∙10⁹ Ом∙м, 6,2∙10^-3 и -0,8∙10^-3 град^-1.

2-16.Определить сопротивление спирали лампы для инфракрасного облучения, если потребляемый ток составляет 5 А, а напряжение 120 В.

2-17.Электрическая цепь составлена из трёх проводников одинаковой длины и одного материала сечениями 1, 2 и 3мм². Разность потенциалов на концах цепи 22 В. Определить падение напряжения на каждом проводнике при их последовательном соединении.

2-18.Два металлических шара диаметром 0,2 м опущены на изолированных кабелях в океан на большую глубину. Расстояние между центрами шаров 250 м, удельная электропроводимость морской воды 4 Ом/м. Определить сопротивление цепи при подключении источника к концам кабелей, оставшихся на поверхности воды. Сопротивление кабелей не учитывать.

2-19.Найти падение потенциала U на медном проводе длиной L = 500 м и диаметром d = 2 мм, если ток в нем I = 2 A.

2-20.

К амперметру подсоедены два шунта (добавочные сопротивления). Шкала амперметра содержит 100 делений. Если амперметр включить в цепь через клеммы 1-2, цена деления шкалы его будет 0,01 А/дел, если через клеммы 2-3 -цена деления будет 0,02 А/дел. Какой ток можно измерять амперметром, подключив его к клеммам 1-3?

2-21.Имеется прибор сопротивлением 100 Ом, с ценой деления 1 мкА, шкала которого имеет 100 делений. Как из него сделать амперметр для измерения тока до 1 А?

2-22.Амперметр сопротивлением 0,2 Ом зашунтирован сопротивлением 0,06 Ом. Определить силу тока во внешней цепи, если ток через амперметр 10 А.

2-23.Сколько витков нихромовой проволоки диаметром 1 мм надо намотать на фарфоровый цилиндр радиусом 2,5 см, чтобы получить печь сопротивлением 40 Ом?

2-24.Сопротивление вольфрамовой нити накала электрической лампочки при 20°С равно 35,8 Ом. Какова будет температура нити лампочки, если при включении в сеть напряжением 120 В по нити идет ток 0,33 А? Температурный коэффициент сопротивления вольфрама равен 4,6×10^-3 К^-1.

2-25. Реостат из железной проволоки, миллиамперметр, и генератор тока включены последовательно. Сопротивление реостата при 0°С равно 120 Ом, сопротивление миллиамперметра 20 Ом. Миллиамперметр показывает 22 мА. Что будет показывать миллиамперметр, если реостат нагреется на 50°? Температурный коэффициент сопротивления железа 6×10^-3 К^-1. Сопротивлением генератора пренебречь.

2-26. Обмотка катушки из медной проволоки при температуре 14 °С имеет сопротивление 10 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равно 12,2 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди равен 4,15×10^-3 К^-1.

2-27.На сколько изменится сопротивление телеграфной линии при переходе от зимы (-30⁰С) к лету (+30⁰С), если она проложена железным проводом длиной (зимой) 100 км? Удельное сопротивление железа 8,7×10^-6 Ом×см, температурный коэффициент сопротивления 6×10^-3 К^-1. Изменится ли результат, если учесть удлинение провода? Коэффициент линейного расширения железа 12×10^-6 К^-1.

2-28.Вольтметр сопротивлением 1500 Ом рассчитан для измерения напряжения не выше 30 В. Какое добавочное сопротивление нужно присоединить к вольтметру, чтобы им можно было измерить напряжение 300 В.

2-29.Имеется некоторое число одинаковых сопротивлений 10 Ом. Сколько потребуется сопротивлений и как их нужно соединить (нарисуйте схему), чтобы эквивалентное сопротивление было равно 6 Ом?

2-30.Последовательно соединены n равных сопротивлений. Во сколько раз изменится сопротивление цепи, если их соединить параллельно?

2-31.Замкнутая цепь содержит сопротивление 10 Ом и источник с ЭДС равной 1 В. К ней параллельно подключаются три участка цепи, имеющих сопротивления и ЭДС, увеличенные соответственно в 2,3 и 4 раза (20 Ом-2 В, 30 Ом-3 В и т.д.). Определить токи на этих участках цепи, если “плюс” первого источника соединен с ”минусом” второго, ”плюсом” третьего и “минусом” четвертого.

2-32.Какое внешнее сопротивление R необходимо подключить к источнику постоянного тока с электродвижущей силой e и внутренним сопротивлением r, чтобы выделяемая на нем тепловая мощность была максимальной?

2-33.Элемент, с ЭДС равной 1,1 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, замкнут на внешнее сопротивление R = 9 Ом. Найти ток в цепи, падение потенциала во внешней цепи и падение потенциала внутри элемента. С каким КПД работает элемент?

2-34.Элемент с ЭДС равной 2 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление. Найти падение потенциала внутри элемента при силе тока в цепи 0,25 А и внешнее сопротивление R цепи при этих условиях?

2-35.ЭДС элемента 6 В. При внешнем сопротивлении R = 1,1 Ом сила тока в цепи равняется 3 А. Найти падение потенциала U внутри элемента и его внутреннее сопротивление r.

2-36.В лаборатории, удаленной от генератора на расстоянии L = 100 м, включили электрический нагревательный прибор, потребляющий ток I = 10 А. На сколько понизилось напряжение U на зажимах электрической лампочки, горящей в этой лаборатории, если сечение медных подводящих проводов S = 5 мм²?

2-37.Элемент с ЭДС равной 1,6 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление. Найти КПД элемента при силе тока в цепи 2,4 А.

2-38.Элемент, сопротивление и амперметр включены в цепь последовательно. Элемент имеет ЭДС 2 В и внутреннее сопротивление r = 0,4 Ом. Амперметр показывает ток I = 1 A. Определить, с каким КПД работает элемент.

2-39.Найти напряжение, которое покажет вольтметр, включенный в схему так, как показано на рисунке. ЭДС источников тока и их внутренние сопротивление равны соответственно e ₁, r ₁ и e ₂, r ₂. Сопротивление нагрузки равно R.

e₂, r₂

R e₁, r₁

2-40. Найти напряжение, которое покажет высокоомный вольтметр, включенный в схему так, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов R ₁, R ₂, R ₃ и R ₄ и напряжение U ₀ известны.

R₁ R₂

R₃ R₄

° U₀ °

2-41.Определить падение потенциала на сопротивлениях R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 4 Ом(см. рисунок), если амперметр показывает силу тока 3 А. Найти силу тока, текущего через сопротивления R₂ и R₃.

R₂

R₁

A

R₃

2-42.

Ε     R1 R2   А     R3

В цепь включена батарея с Э.Д.С. равной 100 В и внутренним сопротивлением 2 Ом. Сопротивления резисторов R 1 и R 2 равны соответственно 25 Ом и 78 Ом. На сопротивлении R 1 выделяется мощность 16 Вт. Найти показания амперметра включенного в цепь (см. рис.). Сопротивлением амперметра пренебречь.

2-43.Под конец зарядки батареи аккумуляторов током силой 5 А присоединённый к ней вольтметр показывал напряжение 6,5 В. В начале разрядки той же батареи током силой 6 А вольтметр показывал напряжение 5,2 В. Пренебрегая током, проходящим через вольтметр, определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

2-44.Вольтметр, соединённый последовательно с сопротивлением 10000 Ом, показывает напряжение 75 В, а соединённый последовательно с неизвестным сопротивлением 15 В. Определить это сопротивление, если внешнее напряжение 120 В.

2-45.Генератор постоянного тока с ЭДС 130 В даёт ток в сеть, состоящую из параллельно включенных 15 ламп сопротивлением 200 Ом и 10 ламп сопротивлением 100 Ом каждая. Найти ток нагрузки и напряжение на зажимах генератора, если его внутреннее сопротивление 0,4 Ом. Сопротивлением проводов пренебречь.

2-46.Получите условие, при котором ток, даваемый двумя соединёнными последовательно батарейками, ЭДС и внутреннее сопротивление которых равны соответственно ε ₁, ε ₂ и r ₁, r ₂, будет меньше тока, даваемого первым из них, если они включены на сопротивление R.

2-47.Два аккумулятора с ЭДС 1,5 В и 2 В и внутренними сопротивлениями 0,15 Ом, 0,3 Ом соединены параллельно. Определить ток в батареи и напряжение на её зажимах.

2-48.Гальванический элемент даёт на внешнем сопротивлении 6 Ом ток 0,15 А, а на сопротивлении 10 Ом ток 0,1 А. Определить ток короткого замыкания.

2-49.Определить ЭДС источника, если при подключении к нему двух вольтметров, соединённых последовательно, они показывают 8 и 5 В, а при подключении только первого вольтметра -10 В.

2-50.Если к аккумулятору подключить последовательно амперметр и вольтметр, то они покажут 0,2 А и 16 В. Если приборы соединить параллельно и подключить к источнику, они покажут 1,2 А и 2 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.

2-51.

Найти разность потенциалов между точками 1 и 2, если R ₁=15 Ом, R ₂=25 Ом, ε ₁=6 В и ε ₂=1,5 В. Внутренними сопротивлениями источников можно пренебречь.

	ε 2

2-52.Имеется 10 элементов с ЭДС 1,2 В и внутренним сопротивлением 0,3 Ом. Как нужно соединить эти элементы, чтобы получить от батареи наибольший ток? Определить его величину.

2-53. В схеме сопротивления вольтметров 3 и 4 кОм, сопротивление потенциметра 1 кОм, источника 0,01 кОм. При каком соотношении плеч потенциометра U ₁=2 U ₂?

ε

2-54.Если несколько элементов с внутренним сопротивлением 2,4 Ом соединить последовательно и замкнуть на сопротивление 12 Ом, то по цепи пойдёт ток 0,44 А. Если соединить элементы параллельно, то пойдёт ток 0,123 А. Определить максимально возможный ток во внешней цепи.

	ε 1

2-55. В схеме R = 2 Ом, ε ₁ = ε ₂ = 3,2 В, r ₁=0,5 и r ₂ = 0,8 Ом. Определить ток в каждом элементе и во всей цепи.

2-56.ЭДС генератора 12 В, внутреннее сопротивление 0,6 Ом. Определить ток в цепи, если к.п.д. элемента 60%.

2-57.Определить напряжение, которое нужно подать на катушку с 1000 витками медного провода, если диаметр витков 4 см, плотность тока 3 А/мм², а удельное электросопротивление меди 1,7×10^-8 Ом×м.

2-58.Динамо машина с внутренним сопротивлением r = 0,86 Ом питает током n =50 ламп, соединённых параллельно. Каждая имеет сопротивление R = 1000 Ом, сопротивление всей линии R ₁ = 2 Ом. Определить ЭДС машины и напряжение на её зажимах, если напряжение лампочек 220 В.

	С

2-59. Определить ЭДС батареи, если напряжённость электростатического поля конденсатора Е = 1200 В/м, внутреннее сопротивление батареи r = 0,5 Ом, сопротивление R = 6 Ом, а расстояние между пластинами конденсатора 0,1 см.

2-60.К клеммам источника с внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключены два параллельно соединённых сопротивления R ₁ = 10 Ом и R ₂ = 2 Ом. Определить отношение токов, протекающих через первое сопротивление до и после обрыва в цепи второго сопротивления.

2-61.В цепь включены последовательно медная и стальная проволоки одинаковой длины и диаметра. Найти: а) отношение количества теплоты, выделяющихся в этих проволоках; б) отношение падений напряжения на этих проволоках.

2-62.От генератора с ЭДС равной 110В требуется передать энергию на расстояние
l = 250 м. Потребляемая мощность в сети Р = 1 кВт. Найти минимальное сечение S медных подводящих проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1%.

2-63.От батареи с ЭДС равной 500 В требуется передать энергию на расстояние L = 2,5 км. Потребляемая мощность в сети P = 10 кВт. Найти минимальные потери мощности в сети, если диаметр медных проводов d = 1,5 мм.

2-64.Резисторы и вольтметр включены в цепь переменного тока, как показано на рисунке. Напряжение между точками А и А¢ втрое меньше напряжения между точками В и В¢. Найти сопротивление R_x, если сопротивление R известно.

В

R_x R

°

U₀ А¢ А

° R R_x

В¢

2-65.

A

R₁

ε ₁

В схеме на рис. ε = 3 В, ε = 4 В, ε =5 В, сопротивления R ₁ = 20 Ом, R ₂ = 40 Ом, R ₃=60 Ом. Пренебрегая внутренним сопротивлением источников, определить: 1)ток через сопротивление R ₁; 2) разность потенциалов между точками А и В.

Дата добавления: 2015-06-04