Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов - Контрольные работы

I

1. Потенциал заряженного проводника равен 200 В. Определите минимальную скорость, которой должен обладать электрон, чтобы улететь от этого проводника на бесконечно большое расстояние.

2. Найдите электроемкость плоского конденсатора, изготовленного из алюминиевой фольги длиной 1,5 м и шириной 0,9 м. Толщина парафинированной бумаги 0,1 мм. Диэлектрическая проницаемость парафина равна 2.

II

3. Какую работу нужно совершить, чтобы сблизить заряды 2 ∙ 10^-8 Кл и 3 ∙ 10^-8 Кл, находящиеся на расстоянии 10 см, до расстояния 1 см?

4. Два проводящих металлических шара, заряженные до потенциалов соответственно 10 В и 20 В, находятся на расстоянии гораздо большем, чем их радиусы. Радиус первого шара равен 10 см, а второго — 20 см. Каким будет потенциал шаров, если их соединить тонким проводником? Какой заряд при этом перейдет с одного шара на другой?

III

5. Два одинаковых металлических шарика подвешены на нитях равной длины, закрепленных в одной точке. Когда шарикам были сообщены одинаковые по величине и знаку заряды, то нити разошлись на некоторый угол. Какова должна быть диэлектрическая проницаемость жидкого диэлектрика, чтобы при погружении в него этой системы угол расхождения нитей не изменился? Отношение плотности материала шариков к плотности жидкого диэлектрика равно 3.

6. Маленький шарик, несущий заряд 5 нКл, подвешен на нити между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. Масса шарика 5 г, площадь пластины конденсатора 0,2 м². Определите, на какой угол отклонится от вертикали нить при сообщении пластинам конденсатора заряда 1,77 ∙ 10^-5 Кл.

I

1. При сообщении конденсатору заряда, равного 5 ∙ 10^-6 Кл, его энергия оказалась равной 0,01 Дж. Определите напряжение на обкладках конденсатора.

2. Определите заряд сферы, если потенциал в точке, расположенной на расстоянии 50 см от поверхности сферы, равен 4 В. Радиус сферы 5 см.

II

3. Из ядра атома радия со скоростью 2 ∙ 10⁷ м/с вылетает а-частица массой 6,67 ∙ 10^-27 кг. Определите энергию частицы и разность потенциалов, которая бы обеспечила частице такую энергию. Заряд α-частицы равен 3,2 ∙ 10^-19 Кл.

4. Энергия плоского воздушного конденсатора, отключенного от источника тока, равна 20 Дж. Какую работу нужно совершить, чтобы увеличить расстояние между пластинами конденсатора в 4 раза?

III

5. Маленький шарик подвешен на диэлектрической пружине в пространстве плоского конденсатора, пластины которого — круги радиусом 10 см — расположены горизонтально. Заряд шарика равен -3 нКл. Когда пластинам конденсатора сообщили заряд 2 ∙ 10_-⁸ Кл, растяжение пружины увеличилось вдвое. Определите массу шарика. Массой пружины пренебречь.

6. Электрон, начав движение из состояния покоя и пролетев в поле плоского конденсатора расстояние между пластинами, равное 2 см, достиг скорости 10⁷ м/с. Заряд на пластинах конденсатора равен 5 ∙ 10^-9 Кл. Найдите площадь пластин конденсатора. Отношение заряда электрона к его массе равно 1,76 ∙ 10¹¹ Кл/кг.

I

1. Первоначально покоившийся электрон разгоняется электрическим полем с разностью потенциалов 100 В. Чему равна конечная скорость электрона? Считать q_e/m_e = 1,76 ∙ 10¹¹Кл/кг.

2. Определите толщину диэлектрика конденсатора, емкость которого 1400 пФ, а площадь перекрывающих друг друга пластин равна 1,4 ∙ 10^-2 м², если диэлектрическая проницаемость диэлектрика равна 6.

II

3. Рассчитайте, какую работу нужно совершить, чтобы удалить диэлектрик из плоского конденсатора, пространство между обкладками которого заполнено парафином с диэлектрической проницаемостью, равной 2, не отключая его от источника с напряжением 150 В. Емкость конденсатора с диэлектриком равна 2 мкФ.

4. Металлический шар емкостью 8 мкФ заряжен до потенциала 2000 В. Его соединяют проводником с незаряженным шаром емкостью 32 мкФ. Определите энергию, выделившуюся при соединении шаров.

III

5. Во сколько раз надо изменить расстояние между двумя зарядами, чтобы при погружении в керосин сила взаимодействия между ними была такая же, как в воздухе? Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2,1.

6. Восемь заряженных капель ртути диаметром 2 мм и зарядом по 1 нКл каждая сливаются в одну каплю. Найдите потенциал образовавшейся капли.

I

1. Между пластинами плоского конденсатора по всей площади положили слюду. Как изменилась электроемкость конденсатора? Диэлектрическая проницаемость слюды равна 6.

2. В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найдите энергию вспышки.

II

3. Заряженный до потенциала 1000 В шар радиусом 20 см соединяется с незаряженным шаром длинным проводником. После этого соединения потенциал шаров оказался равным 300 В. Каков радиус второго шара?

4. Металлический шар радиусом 30 см, заряженный до потенциала 40 В, окружили незаряженной концентрической сферической проводящей оболочкой радиусом 50 см. Определите потенциал шара после его соединения с оболочкой проводником.

III

5. Потенциал одной маленькой заряженной сферической капли ртути равен 0,01 В. Определите потенциал большой шарообразной капли, получившейся в результате слияния 125 таких капель.

6. Маленький шарик подвешен на диэлектрической пружине в пространстве плоского конденсатора, пластины которого — круги радиусом 10 см — расположены горизонтально. Заряд шарика равен -3 нКл. Когда пластинам конденсатора сообщили заряд 2 ∙ 10^-8 Кл, растяжение пружины увеличилось вдвое. Определите массу шарика.