 |
1. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника ΔT через 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 10-8 Ом·м.) (Решение)
2. К однородному медному цилиндрическому проводнику на 15 с приложили разность потенциалов 1 В. Какова длина проводника, если его температура при этом повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 10-8 Ом·м.) (Решение)
3.
К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 10 м приложили разность потенциалов 1 В. Определите промежуток времени, в течение которого температура проводника повысится на 10 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 10-8 Ом·м.) (Решение)
4.
На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а при прохождении каретки мимо датчика В секундомер выключается. После измерения силы тока амперметром (6), напряжения вольтметром (7) и времени движения каретки (дисплей 5) ученик с помощью динамометра измерил силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной 0,4 Н. Рассчитайте отношение работы силы упругости нити к работе электрического тока во внешней цепи. (Решение)
5. На фотографии (см. рисунок к задаче 4) представлена установка для преобразования электрической энергии в механическую с помощью электродвигателя (1). Нить (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а при прохождении каретки мимо датчика В секундомер выключается. Дисплей (5) секундомера в этот момент показан слева от датчика. Какова сила трения скольжения между кареткой и направляющей, если при силе тока, зафиксированной амперметром (6), и напряжении, которое показывает вольтметр (7), модуль работы силы трения, возникающей при движении каретки, составляет 0,05 от работы электрического тока? (Решение)
6. Для выполнения исследования преобразования электрической энергии в механическую используются электродвигатель (1) с сопротивлением якоря 3 Ом и редуктор (2), увеличивающий силу тяги (см. рисунок к задаче 4). При сборке измерительной установки нить от каретки (3) с грузом прикрепляется к валу редуктора, и при вращении вала каретка перемещается по направляющей. При прохождении каретки мимо датчика I секундомер (4) включается и при дальнейшем равномерном движении каретки фиксирует время от момента включения. При прохождении каретки мимо датчика II секундомер выключается. Показания секундомера в этот момент фиксируются на дисплее (5). После измерения силы тока амперметром (6), напряжения вольтметром (7) и времени движения каретки между датчиками ученик измерил с помощью динамометра силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной 0,4 Н. В данной установке за счет энергии, потребляемой от батарейки, совершается работа силой упругости нити, нагреваются якорь электродвигателя и детали редуктора. Рассчитайте количество теплоты, выделившейся в редукторе. Измерительные приборы считать идеальными. (Решение)
7. На фотографии (см. рисунок к задаче 4) представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей. При прохождении каретки (3) мимо датчика I секундомер (4) включается и при дальнейшем движении каретки фиксирует время от момента включения. При прохождении каретки мимо датчика II секундомер выключается. После измерения силы тока амперметром (5) и напряжения вольтметром (6) ученик измерил с помощью динамометра силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной 0,4 Н. Какими будут показания секундомера при его выключении, если работа силы упругости нити составляет 0,03 от работы источника тока во внешней цепи? (Решение)
8.
Для выполнения исследования преобразования электрической энергии в механическую используются электродвигатель и редуктор (1), увеличивающий силу тяги (см. рисунок к задаче 4). При сборке измерительной установки нить (2) от каретки (3) с грузом прикрепляется к валу редуктора, и при вращении вала каретка перемещается по направляющей. При прохождении каретки мимо датчика I секундомер (4) включается и при дальнейшем движении каретки фиксирует время от момента включения. При прохождении каретки мимо датчика II секундомер выключается. Дисплей (5) секундомера в этот момент показан слева от датчика. После измерения силы тока (6), напряжения (7) и времени ученик измерил с помощью динамометра силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равна 0,4 Н. В данной установке за счет энергии электрического тока
совершается работа силой упругости нити, нагреваются якорь электродвигателя и детали редуктора. Рассчитайте
сопротивление якоря двигателя, если на нагревание деталей редуктора расходуется 80% энергии электрического тока Ответ: R = (0,2UIt – FS)/(I2t) ≈ 3,7 Ом. (U = 4,6 В, I = 0,22 А, F = 0,4 Н, S = 0,26 м, t = 3,98 с).
9. Для выполнения исследования преобразования электрической энергии в механическую используются электродвигатель и редуктор (1), увеличивающий силу тяги (см. рисунок к задаче 4). Сопротивление якоря электродвигателя 3 Ом. При сборке измерительной установки нить (2) от каретки (3) с грузом прикрепляется к валу редуктора, и при вращении вакаретка перемещается по направляющей. При прохождении каретки мимо датчика I секундомер (4) включается и при дальнейшем движении каретки фиксирует время от момента включения. При прохождении каретки мимо датчика II секундомер выключается. Дисплей (5) секундомера в этот момент показан слева от датчика. После измерения силы тока (6), напряжения (7) и времени ученик измерил с помощью динамометра силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равна 0,4 Н. В данной установке за счет энергии электрического тока совершается работа
силой упругости нити, нагреваются якорь электродвигателя и детали редуктора. Рассчитайте количество теплоты, выделившейся в редукторе. Ответ: Q = UIt – I2Rt − FS ≈ 3,3 Дж. (U = 4,6 В, I = 0,22 А, F = 0,4 Н, S = 0,26 м, t = 3,98 сОм).
10. На фотографии (см. рисунок к задаче 4) представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2)
равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей. При прохождении каретки мимо датчика I секундомер (4)
включается и при дальнейшем движении каретки фиксирует время от момента включения. При прохождении каретки
мимо датчика II секундомер выключается. Дисплей (5) секундомера в этот момент показан слева от датчика. Чему равна
сила упругости F нити при равномерном перемещении каретки, если при силе тока, зафиксированной амперметром (6), и
напряжении на вольтметре (7) работа силы упругости нити составляет 5% от работы электрического тока. Ответ: F = 0,05UIt /S ≈ 0,8 Н. (U = 4,6 В, I = 0,22 А, S = 0,26 м, t = 3,98 с).
11.
На фотографии (см. рисунок к задаче 4) представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2)
равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей. При прохождении каретки мимо датчика I секундомер (4)
включается и при дальнейшем движении каретки фиксирует время от момента включения. При прохождении каретки
мимо датчика II секундомер выключается. Дисплей (5) секундомера в этот момент показан слева от датчика. После
измерения силы тока (6), напряжения (7) и времени ученик измерил с помощью динамометра силу трения скольжения
каретки по направляющей. Она оказалась равна 0,4 Н. Рассчитайте отношение а работы силы упругости нити к работе
электрического тока. Ответ: α = FS/(IUt) = 0,026 ≈ 3%. (U = 4,6 В, I = 0,22 А, S = 0,26 м, t = 3,98 с, F = 0,4 Н).
12. На фотографии (см. рисунок к задаче 4) представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает
каретку (3) вдоль направляющей. При
прохождении каретки мимо датчика I
секундомер (4) включается и при
дальнейшем движении каретки фиксирует
время от момента включения. При
прохождении каретки мимо датчика II
секундомер выключается. Дисплей (5)
секундомера в этот момент показан слева
от датчика. Сопротивление якоря
электродвигателя равно 3 Ом. Сила
трения скольжения была измерена с
помощью динамометра. Она оказалась
равна 0,4 Н. Чему равно напряжение на
двигателе, если при силе тока,
зафиксированной амперметром (6), работа
силы упругости нити составляет 5% от
работы электрического тока? Ответ: U = FS/(0,05It) ≈ 2,4 В. (I = 0,22 А, S = 0,26 м, t = 3,98 с).
13. Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он провел измерения напряжения и силы тока в цепи при двух различных значениях сопротивлений внешней цепи (см. фотографии). Определите ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки. (Решение)
14. Ученик собрал электрическую цепь (см. рисунок к задаче 13), состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он измерил напряжение на полюсах источника тока и силу тока в цепи при различных положениях ползунка реостата (см. фотографии). Определите КПД источника тока в первом опыте. (Решение)
15. Ученик собрал электрическую цепь (см. рисунок к задаче 13), состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он измерил напряжение на полюсах источника тока и силу тока в цепи при различных положениях ползунка реостата (см. фотографии). Определите количество теплоты, выделяющееся внутри батарейки за 1 мин во втором опыте. (Решение)
16. Точечный заряд q, помещенный в начало координат, создает в точке А (см. рисунок) электростатическое поле напряженностью Ε1= 65 В/м. Определите значение модуля напряженности поля Е2 в точке С? (Решение)
17. Точки А, В, С и D расположены на прямой и разделены равными промежутками L (см. рисунок). В точке А помещен заряд q1 = 8·10-12 Кл, в точке В — заряд q2 = - 5·10-12 Кл. Какой заряд q3 надо поместить в точку О, чтобы напряженность поля в точке С была равна нулю? (Решение)
18. В двух вершинах (точках 1 и 2) равностороннего треугольника со стороной L (см. рисунок) помещены заряды q и -2q. Каковы направление и модуль вектора напряженности электрического поля в точке 3, являющейся третьей вершиной этого треугольника? Известно, что точечный заряд q создает на расстоянии L электрическое поле напряженностью Ε = 10 мВ/м. (Решение)
19. На две пластины конденсатора, в виде проводящих сеток, падает
параллельный пучок электронов под углом α = 45° (см.
рисунок). Между пластинами поддерживается разность
потенциалов U = 400 В. При какой минимальной кинетической энергии электроны смогут пройти
через сетки? Напряженность электрического поля между обкладками конденсатора сонаправлена с
горизонтальной составляющей скорости электронов. Ответ: Ек = eU/cos2α = 1,28·10-16 Дж.
20. Электроны, ускоренные до энергии W = 1000 эВ, влетают в середину зазора между пластинами
плоского конденсатора параллельно пластинам. Расстояние между пластинами конденсатора
d = 1 см, их длина l =10 см. Какое наименьшее напряжение Umin надо приложить к пластинам конденсатора, чтобы
электроны не вылетели из него? Ответ: Umin = 2d2W/(eL2) = 20 В.
21.
Электрон влетает в плоский конденсатор со скоростью v = 5·107 м/с параллельно пластинам. Расстояние между
пластинами конденсатора d = 1 см. его длина 1 = 10 см. разность потенциалов между обкладками конденсатора
U = 100 В. Каково вертикальное смешение электрона на выходе из конденсатора? Ответ: x = eUL2/(2dmv2) = 3,5·10-3 м.
22.
Электрон влетает в однородное электрическое поле напряженностью Е = 200 В/м со скоростью v0= 107 м/с по
направлению силовых линий поля. Через какое время электрон окажется в той же точке, где он влетел в поле?
Ответ: t = 2v0m/(eE) = 0,57 мкс.
23.
Две вертикально расположенные параллельные заряженные пластины находятся на расстоянии d = 5 см друг от друга.
Напряженность поля между ними Е = 104 В/м. Между пластинами на равном расстоянии от них помешен шарик,
имеющий заряд q = 10-5 Кл и массу m = 20 г. После того, как шарик отпустили, он начал падать. Через какое время шарик
ударится об одну из пластин? На сколько шарик сместится вниз за время полета? Ответ: t = (dm/(qE))1/2 = 1 c, h = 5 cм.
24. Конденсатор состоит из двух неподвижных, вертикально расположенных, длинных (L >> d), параллельных, разноименно заряженных пластин. Пластины расположены на расстоянии d = 5 см друг от друга. Напряженность поля внутри конденсатора равна Ε = 104 В/м. Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик с зарядом q = 10-5 Кл и массой m = 20 г. После того как шарик отпустили, он начинает падать и ударяется об одну из пластин. Насколько уменьшится высота шарика Δh к моменту его удара? (Решение)
25. Конденсатор состоит из двух неподвижных, вертикально расположенных, длинных, параллельных, разноименно заряженных пластин. Пластины расположены на расстоянии d = 5 см друг от друга. Напряженность поля внутри конденсатора равна Ε = 104 В/м. Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик с зарядом q = 10-5 Кл и массой m = 20 г. После того как шарик отпустили, он начинает падать и через некоторое время ударяется об одну из пластин. Оцените время падения Δt шарика. (Решение)
26. Отрицательно заряженная пластина, создающая вертикально направленное однородное электрическое поле напряженностью Ε = 104 В/м, укреплена на горизонтальной плоскости. На нее с высоты h = 10 см падает шарик массой m = 20 г, имеющий положительный заряд q = 10-5 Кл. Какой импульс шарик передаст пластине при абсолютно упругом ударе с ней? (Решение)
27. Конденсаторы, электрическая емкость которых С1= 2 мкФ и С2 = 10 мкФ, заряжают до напряжения U = 5 В каждый, а затем «плюс» одного из них подключают к «минусу» другого и соединяют свободные выводы резистором 1000 Ом. Какое количество теплоты выделится в резисторе? (Решение)
28. К конденсатору, электрическая емкость которого С = 16 пФ, подключают два одинаковых конденсатора емкостью X: один — параллельно, а второй — последовательно (см. рисунок). Емкость образовавшейся батареи конденсаторов равна емкости С. Какова емкость X? (Решение)
29. Конденсатор, электрическая емкость которого C1 = 5 мкФ, заряжен так, что разность потенциалов между его пластинами U1 = 120 В. Второй конденсатор, электрическая емкость которого С2 = 7 мкФ, имеет разность потенциалов между пластинами U2 = 240 В. Одноименно заряженные пластины конденсаторов попарно соединили проводниками. Вычислите модуль разности потенциалов U между пластинами каждого конденсатора после соединения? (Решение)
30. Точечный заряд q создает на расстоянии R электрическое поле с напряженностью Е0 = 63 В/м. Три концентрические сферы радиусами R, 2R и ЗR несут равномерно распределенные по их поверхностям заряды q1 = + 2q, q2 = -q q3 = + q соответственно (см. рис.). Чему равно значение напряженности поля в точке А, отстоящей от центра сфер на расстояние 2,5R? (Решение)
31. Четыре одинаковых заряда q расположены в одной плоскости в вершинах квадрата со стороной L и удерживаются в равновесии связывающими их не проводящими ток нитями (см. рисунок). Сила отталкивания соседних зарядов F = 20·10-3Н. Чему равно натяжение каждой из нитей T? (Решение)
32. Каково расстояние d между обкладками
конденсатора (см. рисунок), если напряженность
электрического поля между ними Е = 5 кВ/м.
внутреннее сопротивление источника тока r = 10 Ом,
его ЭДС ε = 20 В, а сопротивления резисторов
R1 = 10 Ом и R2 = 20 Ом?
(Решение)
33. Два тонких медных проводника одинаковой l длины соединены последовательно. Диаметр первого равен d1, второго — d2. Определите отношение напряженности электростатического поля первого проводника к напряженности поля второго проводника E1/E2 при протекании по ним тока. (Решение)
34. В цепи, схема которой изображена на рисунке, вначале замыкают ключ К налево, в положение 1. Спустя некоторое время, достаточное для зарядки конденсатора ёмкостью 2С = 10 мкФ от идеальной батареи с напряжением U = 300 В, ключ К замыкают направо, в положение 2, подсоединяя при этом к первому, заряженному, конденсатору второй, незаряженный, конденсатор ёмкостью С = 5 мкФ. Какое количество теплоты Q выделится в резисторе R в течение всех описанных процессов? Первый конденсатор сначала был незаряженным.
(Решение)
35. В цепи, схема которой изображена на рисунке к зад. 46, вначале замыкают ключ К налево, в положение 1. Спустя некоторое время, достаточное для зарядки конденсатора ёмкостью С = 5 мкФ от идеальной батареи с напряжением U = 600 В, ключ К замыкают направо, в положение 2, подсоединяя при этом к первому, заряженному, конденсатору второй такой же, незаряженный.
Какое количество теплоты Q выделится в резисторе R в течение всех описанных процессов? Первый конденсатор сначала был незаряженным.
(Решение)
36. Цепь, схема которой изображена на рисунке, состоит из источника постоянного напряжения с нулевым внутренним сопротивлением, идеального амперметра,
резистора с постоянным сопротивлением R3 и двух реостатов, сопротивления R1
и R2 которых можно изменять. Сопротивления реостатов меняют так, что
сумма R1 + R2 все время остается неизменной (R1 + R2 = const), при этом сила
тока I, текущего через идеальный амперметр A изменяется. При каком отношении R2/R1 сила тока I будет минимальной?
(Решение)
37. В одном из вариантов опыта, поставленного А. К. Тимирязевым для демонстрации закона сохранения и превращения энергии, груз массой m = 1 кг, подвешенный на шнурке, перекинутом через блок, опускался с постоянной скоростью v = 1 м/с вращая динамо-машину, на вал которой был намотан другой конец шнурка. Динамо-машина питала электрическую лампочку, рассчитанную на напряжение U = 6 В и ток I = 0,5 А, причем лампочка горела с нормальным накалом. Каков был КПД превращения механической энергии в электрическую, выделяющуюся в лампочке
в виде света и теплоты?
(Решение)
39. В плоской электрической цепи квадратной формы со стороной а = 1 м, схема которой изображена на рисунке, сопротивления резисторов равны R1 = 0,5 Ом и R2 = 9,5 Ом. Цепь в некоторый момент помещают в однородное магнитное поле с вектором индукции, перпендикулярным плоскости цепи, модуль которого возрастает с течением времени t по закону В = kt, где к = 0,1 Тл/с. Какая тепловая мощность будет выделяться в резисторе R1? Сопротивлением проводников и индуктивностью цепи можно пренебречь.
(Решение)
40. В плоской электрической цепи квадратной формы со стороной а = 1 м, схема которой изображена на рисунке к зад. 39, сопротивления резисторов равны R1 = 0,5 Ом и R2 = 9,5 Ом. Цепь в некоторый момент помещают в однородное магнитное поле с вектором индукции, перпендикулярным плоскости цепи, модуль которого возрастает с течением времени t по закону В = В0 - kt, где к = 0,1 Тл/с. Какая тепловая мощность будет выделяться в резисторе R2? Сопротивлением проводников и индуктивностью цепи можно пренебречь. (Решение)
41. Пылинка, имеющая массу 10-8 г и заряд -1,8·10-14 Кл, влетает в электрическое поле вертикального высокого конденсатора в точке, находящейся посередине между его пластинами (см. рисунок, вид сверху). Чему должна быть равна минимальная скорость, с которой пылинка влетает в конденсатор, чтобы она смогла пролететь его насквозь? Длина пластин конденсатора 10 см, расстояние между пластинами 1 см, напряжение на пластинах конденсатора 5 000 В. Система находится в вакууме.
(Решение)
42. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора q = 2 мкКл ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление г = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.
(Решение)
43. Маленький шарик с зарядом 4 ·10-8 Кл и массой 3 г, подвешенный на невесомой нити с коэффициентом упругости 100 Н/м, находится между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. Расстояние между обкладками конденсатора 5 см. Какова разность потенциалов между обкладками конденсатора, если удлинение нити 0,5 мм?
(Решение)
44.
По гладкой горизонтальной направляющей длиной 21 скользит бусинка с положительным зарядом Q > 0 и массой m. На концах направляющей находятся положительные заряды q > 0 (см. рисунок). Бусинка совершает малые колебания относительно положения равновесия, период которых равен Т. Чему будет равен период колебаний бусинки, если ее заряд увеличить в 2 раза?
(Решение)
45. По гладкой горизонтальной направляющей длиной 21 скользит бусинка с положительным зарядом Q > 0 и массой m. На концах направляющей находятся положительные заряды q > 0 (см. рисунок к зад. 44). Бусинка совершает малые колебания относительно положения равновесия, период которых равен Т. Чему будет равен период колебаний бусинки, если ее заряд уменьшить в 2 раза?
(Решение)
46. Электрон влетает в плоский конденсатор со скоростью v0 (v0 << с) параллельно пластинам (см. рисунок), расстояние между которыми d. На какой угол отклонится при вылете из конденсатора вектор скорости электрона от первоначального направления, если конденсатор заряжен до разности потенциалов Δφ? Длина пластин L (L >> d). Действием на электрон силы тяжести пренебречь.
(Решение)
47. Электрон влетает в плоский конденсатор со скоростью v0 (v0 << с) параллельно пластинам, расстояние между которыми d. Какова разность потенциалов между пластинами конденсатора, если при вылете из конденсатора вектор скорости электрона отклоняется от первоначального направления на угол α? Длина пластин L (L >> d).
(Решение)
48. Полый шарик массой m = 0,3 г с зарядом q = 6 нКл движется в однородном горизонтальном электрическом поле из состояния покоя. Траектория шарика образует с вертикалью угол α = 45°. Чему равен модуль напряженности электрического поля Е?
(Решение)
49. Полый заряженный шарик массой m = 0,4 г с движется в однородном горизонтальном электрическом поле из состояния покоя. Модуль напряженности электрического поля E = 500 кВ/м. Траектория шарика образует с вертикалью угол α = 45°. Чему равен заряд шарика q?
(Решение)
50. С 4. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,002 м. Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора?
(Решение)
51. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили
параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и плоский конденсатор. В установившемся режиме напряженность электрического поля между пластинами конденсатора Е = 4 кВ/м. Определите расстояние между его пластинами.
(Решение)
52. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника за 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Плотность меди 8,9·103 кг/м3, удельное сопротивление 1,7·108 Ом·м удельная теплоёмкость 385 Дж/(кг ·К).)
(Решение)
53. Через однородный медный цилиндрический проводник длиной 40 м пропускают постоянный электрический ток. Определите разность потенциалов, если за 15 с проводник нагрелся на 16 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Плотность меди 8,9·103 кг/м3, удельное сопротивление 1,7·108 Ом·м удельная теплоёмкость 385 Дж/(кг ·К).)
(Решение)
54. При коротком замыкании клемм источника тока сила тока в цепи равна 12 А. При подключении к клеммам электрической лампы электрическим сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По результатам этих экспериментов определите ЭДС источника тока.
(Решение)
55. При коротком замыкании выводов аккумулятора сила тока в цепи равна 12 А. При подключении к выводам аккумулятора электрической лампы электрическим сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По результатам этих экспериментов определите внутреннее сопротивление аккумулятора.
(Решение)
56. При коротком замыкании клемм аккумулятора сила тока в цепи равна 20 А. При подключении к клеммам аккумулятора электрической лампы с электрическим сопротивлением нити 5,4 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По этим результатам измерений определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.
(Решение)
57. При коротком замыкании клемм аккумулятора сила тока в электрической цепи равна 24 А. При подключении к клеммам аккумулятора электрической лампы с электрическим сопротивлением нити 23 Ом сила тока в электрической цепи равна 1 А. По этим результатам измерений определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.
(Решение)
58. При коротком замыкании выводов гальванического элемента сила тока в цепи равна 2 А. При подключении к выводам гальванического элемента электрической лампы электрическим сопротивлением 3 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А. По результатам этих экспериментов определите внутреннее сопротивление гальванического элемента.
(Решение)
59. При коротком замыкании выводов гальванического элемента сила тока в цепи равна 2 А. При подключении к выводам гальванического элемента электрической лампы электрическим сопротивлением 3 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А. По результатам этих экспериментов определите ЭДС гальванического элемента.
(Решение)
60. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В, емкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока, и проводов пренебречь.
(Решение)
61. С 4. Напряженность электрического поля плоского конденсатора (см. рисунок) равна 24 кВ/м. Внутреннее сопротивление источника г = 10 Ом, ЭДС ε = 30 В, сопротивления резисторов R1 =20 Ом, R2 = 40 Ом. Найдите расстояние между пластинами конденсатора.
(Решение)
62. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?
(Решение)
63. Электрон влетает в пространство между двумя разноименно заряженными пластинами плоского конденсатора со ско-ростью v0 (v0 << с) параллельно пластинам (см. рисунок, вид сверху, пластины расположены вертикально). Расстояние между пластинами d, длина пластин L (L >> d), разность потенциалов между пластинами Δφ. Определите тангенс угла, на который отклонится электрон после вылета из конденсатора.
(Решение)
64. Два точечных заряда q1 и q2, находящиеся на расстоянии r = 1 м друг от друга, притягиваются с силой F = 1 Н. Сумма зарядов равна Q = 2 мкКл. Чему равны модули этих зарядов? Ответ округлите до десятых долей мкКл.
(Решение)
65.
Если между контактами 1 и 2 схемы, изображённой на рисунке, включить источник напряжения с ЭДС 50 В и малым внутренним сопротивлением, то идеальный вольтметр, подключённый к контактам 3 и 4, показывает напряжение 20 В, а идеальный амперметр — силу тока, равную 1 А. Если теперь поменять местами источник и вольтметр, то он показывает напряжение 14 В. Какой ток показывает теперь амперметр?
(Решение)
66. Как и во сколько раз изменится мощность, вьщеляющаяся на резисторе R2 в цепи, схема которой изображена на рисунке, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2? Параметры цепи: ε1 = 1,5 В, r1 = 1 Ом, ε2 = 3 B,
r2 = 2 Ом, R1 = R2 = R3 = R = 4 Ом.
(Решение)
67.На уроке физики школьник собрал схему, изображенную на рисунке. Ему было известно, что сопротивления резисторов равны R1 = 1 Ом и R2 = 2 Ом. Токи, измеренные школьником при помощи идеального амперметра A при последовательном подключении ключа К к контактам 1, 2 и 3, оказались равными, соответственно, I1 = 3 A I2 = 2 A, I3 = 1.5 A. Чему было равно сопротивление резистора R3?
(Решение)
68. Два одинаковых воздушных конденсатора соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения. Затем один из них, не разрывая цепь, опустили в масло с диэлектрической проницаемостью ε = 3. Как и во сколько раз при этом изменится энергия второго конденсатора, который остался не погружённым в масло?
(Решение)
69. В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, конденсатор С изначально не заряжен. Ключ К переводят в положение 1. Затем, спустя очень большое время, переключают его в положение 2, и снова ждут в течение достаточно большого промежутка времени. В результате перевода ключа из положения 1 в положение 2 энергия конденсатора увеличивается в n = 9 раз. Найдите сопротивление резистора R2, если R1 = 10 Ом.
(Решение)
70.
Источник постоянного напряжения с ЭДС 100 В подключён через резистор к конденсатору, расстояние между пластинами которого можно изменять (см. рисунок). Пластины раздвинули, совершив при этом работу 90 мкДж против сил притяжения пластин. На какую величину изменилась ёмкость конденсатора, если за время движения пластин на резисторе выделилось количество теплоты 40 мкДж? Потерями на излучение пренебречь.
(Решение)
71. Какое количество теплоты выделится в схеме, изображённой на рисунке, после размыкания ключа ? Параметры цепи:
ε = 2 В, r1 = 100 Ом, С = 0,1 мкФ, R = 4 Ом. (Решение)
72. В цепи, схема которой изображена на рисунке, вначале замыкают ключ К1, а затем, спустя длительное время, ключ К2. Какой заряд и в каком направлении протечёт после этого через ключ К2, если R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, C1 = 1 мкФ, С2 = 2 мкФ, ε = 10 В? Источник считайте идеальным. (Решение)
73. В цепи, схема которой изображена на рисунке к зад. 72, вначале замыкают ключ К1, а затем, спустя длительное время, ключ К2. Известно, что после этого через ключ К2 протек заряд, равный по модулю Δq = 4мкКл. Чему равна ЭДСεисточника тока, если R1 = 2 Ом. R2 = 3 Ом. C1 = 1 мкФ. С2 = 2 мкФ? Источник считайте идеальным. (Решение)
74. Вольтамперные характеристики газовых ламп Л1, Л2 и ЛЗ при достаточно больших токах хорошо описываются квадратичными зависимостями U1 = αI2, U2 = 3αI2, U3 = 6αI2- где α - некоторая известная размерная константа. Лампы Л2 и ЛЗ соединили параллельно, а лампу Л1 - последовательно с ними (см. рисунок). Определите зависимость напряжения от силы тока, текущего через такой участок цепи, если токи через лампы таковы, что выполняются вышеуказанные квадратичные зависимости. (Решение)
75.
Металлический диск радиусом r = 10 см с малым сопротивлением вращается в магнитном поле с индукцией В = 2 Тл, перпендикулярной плоскости диска, с угловой скоростью ω = 300 с-1. Через скользящие контакты к середине и к краю диска подключён резистор сопротивлением R = 1 кОм, и параллельно ему — конденсатор ёмкостью С = 1 мкФ. Каким зарядом Q в установившемся режиме заряжен этот конденсатор? (Решение)
76. Металлический диск радиусом r = 10 см с малым сопротивлением вращается в магнитном поле с индукцией В = 1 Тл, перпендикулярной плоскости диска, с угловой скоростью ω = 100 с-1. Через скользящие контакты к средине и к краю диска подключен резистор сопротивлением R = 10 кОм, и последовательно с ним — конденсатор ёмкостью С = 3 мкФ. Каким зарядом Q в установившемся режиме заряжен этот конденсатор?
(Решение)
77. Внутри незаряженного металлического шара радиусом r1 = 40 см имеются две сферические полости радиуса r2 < r1/2 расположенные таким образом, что их поверхности почти соприкасаются в центре шара. В центре одной полости поместили заряд q1 = +1 нКл, а затем в центре другой - заряд q2 = +2 нКл (см. рисунок). Найдите модуль и направление вектора напряжённости E электростатического поля в точке О, находящейся на расстоянии R = 1 м от центра шара на перпендикуляре к отрезку, соединяющему центры полостей.
(Решение)
78. Внутри незаряженного металлического шара радиусом r1 = 40 см имеются две сферические полости радиуса r2 < r1/2 расположенные таким образом, что их поверхности почти соприкасаются в центре шара. В центре одной полости поместили заряд q1 = +2 нКл, а затем в центре другой - заряд q2 = +3 нКл (см. рисунок к зад. 77). Найдите модуль и направление вектора напряжённости E электростатического поля в точке О, находящейся на расстоянии R = 1 м от центра шара на перпендикуляре к отрезку, соединяющему центры полостей. (Решение)
79. В цепи, схема которой изображена на рисунке, по очереди замыкают ключи К1 — К5, выжидая каждый раз достаточно длительное время до окончания процессов зарядки конденсаторов. Какое количество теплоты выделится в резисторе после замыкания ключа К5? До его замыкания все остальные ключи уже были замкнуты. Параметры цепи: R = 1000м, С = 2мкФ,
U = 10В.
(Решение)
80. В цепи, схема которой изображена на рисунке к зад. 79, по очереди замыкают ключи К1 — К5, выжидая каждый раз достаточно длительное время до окончания процессов зарядки конденсаторов. Какое количество теплоты выделится в этой цепи после замыкания всех ключей? Параметры цепи: R = 1000м, С = 2мкФ,
U = 10В.
(Решение)
81. Школьник собрал схему, изображённую на первом рисунке. После её подключения к идеальному источнику постоянного напряжения оказалось, что амперметр показывает ток I1 = 0,9 А, а вольтметр - напряжение U1 = 20 В. Когда школьник переключил один из проводников вольтметра от точки 1 к точке 2 (см. второй рисунок), вольтметр стал показывать напряжение U2 = 19 В, а амперметр - ток I2 = 1 А Во сколько раз сопротивление вольтметра больше сопротивления амперметра?
(Решение)
82. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 12 В, ёмкость конденсатора С = 0,2 мкФ. Отношение внутреннего сопротивления батарейки к сопротивлению резистора k = r/R = 0,2. Найдите количество теплоты, которое выделится на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора.
(Решение)
83. В электрической схеме (см. зад. 82), показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 12 В, ёмкость конденсатора С = 0,2 мкФ. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты Q = 10 мкДж. Найдите отношение внутреннего сопротивления батарейки к сопротивлению резистора r/R. (Решение)
84. В электрической схеме, показанной на рисунке (см. зад. 82), ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 8 В, её внутреннее сопротивление r = 5 Ом сопротивление резистора R = 25 Ом. После размыкания ключа .К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты Q = 20 мкДж. Найдите ёмкость конденсатора С. (Решение)
85. В электрической схеме, показанной на рисунке (см. зад. 82), ключключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 12 В, отношение внутреннего сопротивления батарейки к сопротивлению резистора k = r/R = 0,2. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты Q = 10 мкДж Найдите ёмкость конденсатора С. (Решение)
86. В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В, сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 6 Ом, а ёмкости конденсаторов С1 = 100мкФ и С2 = 60 мкФ. В начальном состоянии ключ разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какую работу совершат сторонние силы к моменту установления равновесия? (Решение)
87. В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В, сопротивления резисторов R1 = 10 Ом иR2 = 6 Ом, а ёмкости конденсаторов С1 = 60 мкФ и С2 = 100 мкФ. В начальном состоянии ключ K разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какую работу совершат сторонние силы к моменту установления равновесия?
(Решение)
88. В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В, сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 6 Ом, а ёмкости конденсаторов С1 = 100мкФ и С2 = 60 мкФ. В начальном состоянии ключ К разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какое количество теплоты выделится в цепи к моменту установления равновесия?
(Решение)
89.
В схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1. В момент t0 = 0 ключ перевели в положение 2. К моменту t > 0 на резисторе R выделилось количество теплоты Q = 25 мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна I = 0,1 мА. Чему равно сопротивление резистора R? ЭДС батареи ε = 15 В, её внутреннее сопротивление r = 30 Ом, ёмкость конденсатора С = 0,4 мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.
(Решение)
90.
В схеме, показанной на рисунке (см. зад. 89), ключ К долгое время находился в положении 1. В момент t0 = 0 ключ перевели в положение 2. К моменту t > 0 на резисторе R = 100 кОм выделилось количество теплоты Q = 25 мкДж. Чему равна сила тока в цепи в этот момент? ЭДС батареи Е = 15 В, её внутреннее сопротивление r = 30 Ом, ёмкость конденсатора С = 0,4мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.
(Решение)
91. В схеме, показанной на рисунке (см. зад. 89), ключ К долгое время находился в положении 1. В момент t0 = 0 ключ перевели в положение 2. Какое количество теплоты Q выделится на резисторе R = 100 кОм к моменту t > 0, когда сила тока в цепи I = 0,1 мA? ЭДС батареи Е = 15 В, её внутреннее сопротивление r = 30 Ом, ёмкость конденсатора С = 0,4 мкФ. Потерями на электромагнитное излучение
пренебречь.
(Решение)
92. В схеме, показанной на рисунке (см. зад. 89), ключ К долгое время находился в положении 1. В момент t0 = 0 ключ перевели в положение 2. К моменту t > 0 на резисторе R = 100 кОм выделилось количество теплоты Q = 25 мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна I = 0,1 мА. Чему равна ёмкость С конденсатора? ЭДС батареи Е = 15 В, её внутреннее сопротивление r = 30 Ом. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.
(Решение)
93. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны 12 В и 1 Ом, ёмкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 36 мГн, сопротивление лампы 5 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.
(Решение)
94. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны 3 В и 0,5 Ом, ёмкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 2 мГн. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.
(Решение)
95. В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В; сопротивления резисторов: R1 = 10 Ом и R2 = 6 Ом, а ёмкости конденсаторов С1 = 60 мкФ и С2 = 100 мкФ. В начальном состоянии ключ К разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какое количество теплоты выделится в цепи к моменту установления равновесия?
(Решение)
96. Плоское диэлектрическое кольцо радиусом R = 1 м заряжено зарядом q = 1 нКл, равномерно распределённым по периметру кольца. В некоторый момент из кольца удаляют маленький заряженный кусочек длиной RΔφ, где Δφ = 0,05 рад — угол, под которым виден этот кусочек из центра кольца, причём распределение остальных зарядов по кольцу не меняется. На сколько после этого изменится по модулю напряжённость электрического поля в центре кольца?
(Решение)
97. Плоское диэлектрическое кольцо радиусом R = 1 м заряжено зарядом q = 1 нКл, равномерно распределённым по периметру кольца. В некоторый момент из кольца удаляют маленький заряженный кусочек длиной RΔφ, где Δφ = 0,05 рад — угол, под которым виден этот кусочек из центра кольца, и заменяют его на другой, несущий такой же по модулю, но противоположный по знаку заряд.. На сколько после этого изменится по модулю напряжённость электрического поля в центре кольца?
(Решение)
98. Сопротивления всех резисторов в цепи, схема которой изображена на рисунке, одинаковы и равны R = 15 Ом. Найдите сопротивление цепи между точками А и В после того, как был удалён проводник, соединявший точки О´ и О´´.
(Решение)
99.
На рисунке изображена схема электрической цепи. Сопротивления всех резисторов в цепи, схема которой изображена на рисунке (см. рис. к зад. 98), одинаковы и равны R = 6 Ом, а четырёх других, расположенных по периметру схемы, – одинаковы и равны 2R. Найдите сопротивление цепи между точками А и В после того, как был удалён проводник, соединявший точки О´ и О´´.
(Решение)
100. Для измерения индукции постоянного магнитного поля иногда используют магнитометры с вращающейся катушкой, которая при помощи скользящих контактов присоединена к вольтметру переменного тока. Какой чувствительностью по действующему (эффективному) значению напряжения должен обладать такой вольтметр, имеющий очень большое входное сопротивление, чтобы минимальное значение индукции, которое может зафиксировать такой магнитометр, равнялось Bmin = 1 мкТл? Катушка вращается равномерно с частотой ν = 100 Гц, состоит из N = 20 витков тонкого провода, площадь каждого витка равна S = 1 см2.
(Решение)
101. Какую разность потенциалов приложили к однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 10 м, если за 15 с его температура повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7·10–8 Ом·м, плотность меди 8900 кг/м3, удельная теплоёмкость меди 380 Дж/(кг·К)).
(Решение)
102. Определите силу тока, протекающего через однородный цилиндрический алюминиевый проводник сечением 2·10–6 м2, если за 15 с его температура повысилась на 10 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление алюминия 2,5·10–8 Ом·м, плотность алюминия 2700 кг/м3, удельная теплоёмкость алюминия 900 Дж/(кг·К)).
(Решение)
103. По однородному цилиндрическому алюминиевому проводнику сечением 2·10–6 м2 пропустили ток 10 А. Определите изменение его температуры за 15 с. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление алюминия 2,5·10–8 Ом·м, плотность алюминия 2700 кг/м3, удельная теплоёмкость алюминия 900 Дж/(кг·К)). (Решение)
104. По однородному цилиндрическому алюминиевому проводнику сечением 2·10–6 м2 пропустили ток 10 А. Определите промежуток времени, в течение которого температура проводника повысится на 10 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление алюминия 2,5·10–8 Ом·м, плотность алюминия 2700 кг/м3, удельная теплоёмкость алюминия 900 Дж/(кг·К)). (Решение)
105. В схеме, изображённой на рисунке, ЭДС источника ε = 12 В, сопротивление резистора R = 12 Ом. Вначале, после замыкания ключа К1, амперметр показал ток силой I1 = 1,00 А, а после дополнительного замыкания второго ключа К2 амперметр показал ток силой I2 = 1,01 А. Чему равно сопротивление RV вольтметра?
(Решение)
106. В схеме, изображённой на рисунке (см. рис. к зад. 105), ЭДС источника ε = 10 В, сопротивление резистора R = 10 Ом. Вначале, после замыкания ключа К1, амперметр показал ток силой I1 = 1,00 А, а после дополнительного замыкания второго ключа К2 амперметр показал ток силой I2 = 1,01 А. Чему равно сопротивление RV вольтметра?
(Решение)
107. Два тонких медных проводника одинаковой длины l соединены последовательно. Диаметр первого d1, второго d2. Определите отношение напряженности электростатического поля в первом проводнике к напряженности поля во втором проводнике ( Е1/Е2) при протеканин по ним тока.
(Решение)
108. Отрицательно заряженная пластина, создающая вертикально направленное однородное электрическое поле напряженностью Е = 104 В/м, укреплена на горизонтальной плоскости. На нее с высоты h = 10 см падает шарик массой m = 20 г, имеющий положительный заряд q = 10-5 Кл. Какой импульс шарик передаст пластине при абсолютно упругом ударе?
(Решение)
109. Реостат R подключён к источнику тока с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r (см. рисунок). Зависимость силы тока в цепи от сопротивления реостата представлена на графике. Определите ЭДС источника.
(Решение)
110. К конденсатору ёмкостью С1 = 0,.5 мкФ через идеальный диод и катушку индуктивности L подключён конденсатор емкостью С2. До замыкания ключа К конденсатор С1 был заряжен до напряжения U = 50 В, а конденсатор С2 не заряжен. После замыкания ключа система перешла в новое состояние равновесия, в котором напряжение на конденсаторе С1 оказалось равным U1 = 20 В. Какова ёмкость конденсатора С2? (Активное сопротивление цепи пренебрежимо мало.)
(Решение)
111. В электрической цепи, изображённой на рисунке, показания вольтметра равны 5,4 В. а показания амперметра равны 2,9 мA. Найдите сопротивление вольтметра, если сопротивление резистора R равно 2,0 кОм.
(Решение)
112. Протон влетает в электрическое поле конденсатора параллельно его пластинам в точке, находящейся посередине между пластинами (см. рисунок). Минимальная скорость, с которой протон должен влететь в конденсатор, чтобы затем вылететь из него, равна 350 км/с. Длина пластин конденсатора 5 см. Напряжение на пластинах конденсатора 50 В. Чему равно расстояние между пластинами конденсатора? Электрическое иоле внутри конденсатора считать однородным, силой тяжести пренебречь.
(Решение)
113. В цени, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном - многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А - положительною, а к точке В - отрицательною полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях
и определите сопротивление резисторов в этой цепи.
(Решение)
114. В цепи, изображеиной на рисунке, сопротивление, диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном - многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А - положительного, а к точке В - отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением. потребляемая мощность равна 4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диод и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.
(Решение)
115. По гладкой горизонтальной направляющей длины 21 скользит бусинка с положительным зарядом Q > 0 и массой m. На концах направляющей находятся положительные заряды q > 0 (см. рисунок). Бусинка совершает малые колебания относительно положения равновесия, период которых T. Чему будет равен период колебаний бусинки, если ее заряд увеличить в 2 раза?
(Решение)
116. Полый шарик с зарядом q = 8 нКл движется в горизонтальном однородном электрическом поле напряженностью E = 500 кВ м из состояния покоя. Траектория шарика образует с вертикалью угол α = 45°. Чему равна масса шарика m?
(Решение)
117. В электрической схеме, показанной па рисунке, ключ К замкнут, ЭДС батарейки ε = 24 В, её внутреннее сопротивление r = 5 Ом. заряд конденсатора 2 мкКл. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты 20 мкДж. Найдите сопротивление резистора К.
(Решение)
118. В схеме электрической цепи, показанной на рисунке, r = 2 Ом, ε = 12 В. Насколько изменится тепловая мощность, выделяющаяся на внешнем участке цепи в установившемся режиме, если ключ перевести из положения 1 в положение 2? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
(Решение)
119.
Шарик, находящийся в масле плотностью 800 кг/м , «висит» в поле плоского конденсатора. Плотность вещества шарика 2700 кг/м3, его радиус 2 мкм, расстояние между обкладками конденсатора 1 см. Каков заряд шарика, если электрическое поле направлено вертикально вверх, а разность потенциалов между обкладками 2,5 кВ? Объём шара V = 4/3 πR3.
(Решение)
120. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. Внутреннее сопротивление источника r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока выделяемая на реостате, равна 4,5 Вт. Чему равна ЭДС источника?
(Решение)
121. Конденсатор емкостью 2 мкФ присоединен к источнику постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 7 Ом. R3 = 3 Ом. Чему ранно напряжение между обкладками конленсатора?
(Решение)
122. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 1/10 R. сопротивление вольтметра 9R. В первой схеме показания вольтметра равны U1. Каковы его показания во второй схеме? Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.
(Решение)
123. Два одинаковых неподвижных точечных заряда Q = 6 мкКл расположены на расстоянии L = 20 см друг от друга. В плоскости, перпендикулярной прямой, соединяющей эти заряды и находящейся на расстоянии L/2 от каждого из них, движется по окружности радиусом R = 2 см с постоянной скоростью частица массой m = 1 г с зарядом q = —2 мкКл. Никакие силы, кроме электрических, на частицу не действуют. Найдите период Т обращения частицы.
(Решение)
124. В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, конденсатор С изначально не заряжен, а отношение R2/R1 = 4. Ключ К переводят в положение 1.Затем, спустя большой промежуток времени, переключают его в положение 2 и снова ждут в течение большого промежутка времени. В какое число раз n увеличится энергия конденсатора в результате перевода ключа в положение 2?
(Решение)
125. Реостат подключён к источнику тока с внутренним сопротивлением r = 5 Ом. Когда сопротивление реостата принимает значения R1 и R2 = 9R1 на реостате выделяется одна и та же тепловая мощность. Чему равно сопротивлениеR2?
(Решение)
126. На столе закреплён тонкий непроводящий стержень, наклонённый под углом α = 30° к горизонту. На стержне закреплена маленькая заряженная бусинка. Выше неё на стержне надета другая такая же заряженная бусинка, которая может скользить по нему без трения. Заряды бусинок одинаковы и равны q, масса бусинки m. Определите расстояние l между бусинками, если они находятся в равновесии. Сделайте рисунок с указанием сил. действующих на верхнюю бусинку.
(Решение)
127. В схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1. В момент t0 = 0 ключ перевели в положение 2. К моменту t > 0 на резисторе R = 100 к0м выделилось количество теплоты Q = 25 мкДж. Чему равна сила тока I в цепи в этот момент? ЭДС батареи Е = 15 В. её внутреннее сопротивление r =30 Ом, ёмкость конденсатора С = 0,4мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.
(Решение)
128. Вольтамперные характеристики газовых ламп Л1, JI2 и ЛЗ при достаточно больших токах хорошо описываются квадратичными зависимостями U1 = αI2, U2 = 3αI2, U3 = 6αI2, где α - некоторая известная размерная константа. ЛампыЛ2 и ЛЗ соединили параллельно, а лампу Л1 - последовательно с ними (см. рисунок). Определите зависимость напряжения от силы тока, текущего через такой участок цепи, если токи через лампы таковы, что выполняются вышеуказанные квадратичные зависимости. (Решение)
129. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны 12 В и 1 Ом, ёмкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 36 мГн и сопротивление лампы 5 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивленнем катушки и проводов пренебречь.
(Решение)
130.
В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В. сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = б Ом, а ёмкости конденсаторов С1 = 100 мкФ и C2 = 60 мкФ. В начальном состоянии ключ К разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какое количество теплоты выделится в цепи к моменту установления равновесия?
(Решение)
131. Какая тепловая мошность будет выделяться на резисторе R1 в схеме, изображённой на рисунке, если резистор R2 перегорит (превратится в разрыв цепи)? Все резисторы, включённые в схему, имеют одинаковое сопротивление R = 20 Ом. Внутреннее сопротивление источника r = 2 Ом: его ЭДС Е = 110 В.
(Решение)
132. Заряженный конденсатор С1 = 1 мкФ включён в последовательную цепь из резистора R = 300 Ом, незаряженного конженсатора С2 = 2 мкФ и разомкнутого ключа К (см. рисунок). После замыкания ключа в цепи выделяется количество теплоты Q = 30 мДж. Чему равно первоначальное напряжение на конденсаторе?
(Решение)
133. Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помешен над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной положительным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится частота малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить отрицательный заряд.
(Решение)
134. Колебательный контур радиоприёмника настроен на длину волны λ = 500 м. Индуктивность катушки контура L = 3 мкГн. В контуре используется плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 1 мм. Максимальная напряжённость электрического поля конденсатора в ходе колебаний Emax = 3 В/м. Каков максимальный ток в катушке индуктивности?
(Решение)
135. В схеме, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = б Ом, R3 = б Ом. R4 = 9 Ом, ЭДС батареи ε = 20 В, её внутреннее сопротивление r = 2 Ом Определите мощность, выделяемую на резисторе R3.
(Решение)
136. Конденсатор емкоеi ью С = 2 мкФ присоединен к батарее с
ЭДС = 10 В и внутренним сопротивлением г = 1Ом. В начальный момент времени ключ К был замкнут (см. рис.). Какой станет энергия конденсатора через длительное время
(не менее 1 с) после размыкания ключа К, если сопротивление
резистора R = 10 Ом? (Решение)
137. Определите, какая мощность выделяется на сопротивлении R1, участка цепи, показанного
на рисунке,
а) при подключении ЭДС € = 15 В положительным полюсом к точке А. отрицательным
полюсом — к точке В;
б) при подключении ЭДС € = 15 В положительным полюсом к точке В, отрицательным — к точке А.
Сопротивление R1 =12 Ом, R2 = 8 Ом, R3 = 15 Ом. Внутренним сопротивлением источника
пренебречь, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, в обратном
направлении очень велико. (Решение)
138. Определите, какая мощность выделяется на сопротивлении R3 участка цепи, показанного
на рисунке,
а) при подключении ЭДС ε = 15 В положительным полюсом к точке А, отрицательным полюсом — к точке В;
б) при подключении ЭДС ε = 15 В положительным полюсом к точке В, отрицательным —
к точке А.
Сопротивление R1 = 6 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 10 Ом. Внутренним сопротивлением источника
пренебречь, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, в обратном
направлении очень велико.
(Ответ: 14ю6 Вт; 8.8 Вт)
139. На рисунке представлена электрическая цепь. ЭДС источника ε = 21 В, его внутреннее
противление г = 1 Ом, сопротивления резисторов R1 = 50 Ом, R2 = 30 Ом, сопротивление
вольтметра RV = 320 Ом, сопротивление амперметра RA = 5 Ом. Определите показания
вольтметра и амперметра.
(Ответ: 0.3 А; 19.2 В)
140. На рисунке представлена электрическая цепь. ЭДС источника ε = 21 В, его внутреннее
противление г = 1 Ом, сопротивления резисторов R1 = 50 Ом, R2 = 30 Ом, сопротивление
вольтметра RV =320 0м, сопротивление амперметра RA = 5 Ом. Определите показания
вольтметра и амперметра.
(Ответ: 0.06 А; 19.3 В)
141. К источнику тока с ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением г = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор сопротивлением R = 4 Ом и плоский конденсатор емкостью С = 10-6 Ф. Каков заряд конденсатора? (Ответ: 4 мкКл)
142. К источнику тока с внутренним сопротивлением г = 1,5 Ом подключен реостат, сопротивление которого можно изменять в пределах от 1 Ом до 10 Ом. Максимальная мощность,
выделяемая на реостате, Р = 37,5 Вт. Чему равна ЭДС источника тока?
(Ответ: 15 В)
143.
К источнику тока с ЭДС ε = 12 В и внутренним сопротивлением г = 2 0м подключен реостат, сопротивление которого можно изменять в пределах от 1 Ом до 10 Ом. При какой силе тока в цепи на реостате выделяется максимальная мощность?
(Ответ: 3 А)
144. К источнику тока с внутренним сопротивлением г = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор сопротивлением R = 9 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,003 м. Напряженность электрического поля между пластинами
конденсатора Е = 3000 В/м. Какова ЭДС источника тока? (Ответ: 10 В)
145. К источнику тока с ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением г = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор сопротивлением R = 4 Ом и плоский конденсатор емкостью С = 10-6 Ф. Какова энергия электрического поля конденсатора?
(Ответ: 8 мкДж)
 |
|