Задачи группы «с» (по задачам данной группы требуется дать развернутый ответ, необходимо записать законы физики, из которых выводятся требуемые для решения задачи соотношения).
С1. Две непроводящие вертикально, расположенные параллельные заряженные пластины находятся на расстоянии 10см друг от друга. Напряженность поля между ними 105В\м. Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик, имеющий заряд 10-6Кл и массу 40г. После того как шарик отпустили, он начал падать. Через какое время шарик ударится об одну из пластин?
Ответ: 0,2с
С2. Полый металлический шарик массой 2г имеет положительный заряд 108Кл. Он подвешен на шелковой нити в однородном электрическом поле напряженностью 106В\м, направленном вертикально вниз. Шарик совершает малые колебания, проходя 13 полных колебаний за 15с. Какова длина нити?
Ответ
С3. Прямолинейный проводящий стержень массой 20г и длиной 0,4м висит на двух одинаковых вертикальных пружинах в однородном магнитном поле и сохраняет горизонтальное положение. Вектор магнитной индукции перпендикулярен к плоскости чертежа и направлен к нам. Через стержень идет ток силой 2А, подведенный к концам стержня по легким проводам параллельным вектору магнитной индукции. При этом растяжение каждой пружины вдвое больше чем в отсутствие тока. Найти вектор магнитной индукции.
Ответ: 0,25Тл
С4. Электрон влетает в область однородного магнитного поля с индукцией 0,01Тл со скоростью 106м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту времени, когда вектор его скорости повернется на угол равный 1°?
С5. С какой скоростью вылетает ά- частица из радиоактивного ядра, если она попадая в однородное магнитное поле с индукцией 2Тл перпендикулярно его силовым линиям, движется по окружности радиусом 1м. (ά- частица – ядро атома гелия, молярная масса гелия 0,004 кг\моль)?
Электромагнитное поле
Два заряда q1= +3·10-7 и q2 = -2·10-7Кл -9находятся в вакууме на расстоянии 0,2м друг от друга. Определите напряженность поля в точке С, расположенной на линии, соединяющей заряды, на расстоянии 0,05м вправо от заряда q2.
В некоторой точке поля на заряд 5·10-9Кл действует сила 3·10-4Н. Найдите напряженность поля в этой точке и определите величину заряда, создающего поле, если точка удалена от него на 0,1м.
Два заряда q1 = +2·10-7Кл и q2 = -2·10-7Кл расположены в керосине на расстоянии 0,2м друг от друга. Какова напряженность поля в точке, находящейся между зарядами на расстоянии 0,08м от положительного заряда на линии соединяющей центры зарядов.
Напряженность поля в керосине, образованного точечным зарядом10-10Кл, на некотором расстоянии от него равна 5Н/Кл. Определите расстояние от заряда до данной точки поля и силу, с которой поле действует на заряд 3·10-9Кл, помещенный в данную точку.
Какова напряженность электрического поля, созданного двумя зарядами 6·10-9 и 2·10-8Кл в точке, находящейся между зарядами на расстоянии 0,03м от первого заряда на линии, соединяющей заряды? Расстояние между зарядами 0,05м и находятся они в среде с диэлектрической проницаемостью 2.
Определите величину точечного заряда, образующего поле в вакууме, если на расстоянии 0,09м от него напряженность поля составляет 4·105Н/Кл. На сколько ближе к заряду будет находиться точка, в которой напряженность окажется прежней, если заряд поместить в среду с диэлектрической проницаемостью 2.
Протон влетает в электрическое поле конденсатора в точке, находящейся посредине между его пластинами. Минимальная скорость, с которой протон должен влететь в конденсатор, а затем вылететь из него, равна 350км/с. Расстояние между пластинами конденсатора 1см, напряженность электрического поля конденсатора 5200В/м. Чему равна длина пластин конденсатора. Силой тяжести пренебречь.
Три положительных заряда помещены в вершинах квадрата, а в четвертой вершине помещен такой же по модулю отрицательный заряд. Длина стороны квадрата 40см. Модуль напряженности электрического поля в центре квадрата равен 360В/м. Чему равен модуль каждого заряда.
Два заряда, находясь в воздухе на расстоянии 0,05м, действуют друг на друга с силой 1,2·10-4Н, а в некоторой непроводящей жидкости на расстоянии 0,12м с силой 1,5·10-5Н. Какова диэлектрическая проницаемость жидкости?
Заряд в 1,3·10-9Кл в керосине на расстоянии 0,005м притягивает к себе второй заряд с силой 2·10-4Н. Найдите величину второго заряда. Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2.
На каком расстоянии друг от друга надо расположить два заряда по 5·10-6Кл, чтобы в керосине сила взаимодействия между ними оказалась равной 0,5Н? Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2.
Два одинаковых точечных заряда взаимодействуют в вакууме на расстоянии 0,1м с такой же силой, как в скипидаре на расстоянии 0,07м. Определите диэлектрическую проницаемость скипидара.
Два заряда по 3,3·10-8Кл, разделенные слоем слюды, взаимодействуют с силой 5·10-2Н. Определите толщину слоя слюды, если ее диэлектрическая проницаемость равна 8.
Два одинаковых точечных заряда взаимодействуют в вакууме с силой 0,1Н. Расстояние между зарядами 6м. Найти эти заряды.
Два точечных заряда находятся на расстоянии r друг от друга. Если расстояние между ними уменьшить на 50см, то сила взаимодействия увеличится в два раза. Найти это расстояние.
Определите расстояние r1 между двумя одинаковыми зарядами, находящимися в масле с диэлектрической проницаемостью 3, если сила взаимодействия между ними такая же , как в пустоте на расстоянии r2 = 0,3м.
Три отрицательных заряда величиной по 3·10-9Кл каждый расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой заряд нужно поместить в центре треугольника, чтобы система находилась в равновесии.
Заряженные шарики, находящиеся на расстоянии 2м друг от друга отталкиваются с силой 1Н. Общий заряд шариков 5·10-5Кл. Как распределен этот заряд между шариками.
Два маленьких, одинаковых по размеру заряженных шарика, находящиеся на расстоянии 0,2м, притягиваются с силой 4·10-3Н. После того как шарики были приведены в соприкосновение и затем разведены на прежнее расстояние, они стали отталкиваться с силой 2,25·10-3Н. Определить первоначальные заряды шариков.
Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин. Какова плотность материала шариков, если угол расхождения нитей в воздухе и керосине один и тот же? Диэлектрическая проницаемость керосина 2, плотность 0,8г/см3
Два одинаковых маленьких проводящих шарика подвешены на длинных непроводящих нитях к одному крючку. Шарики заряжены одинаковыми зарядами и находятся на расстоянии 5см друг от друга. Один из шариков разрядили. Каким стало расстояние между шариками?
По первоначальным предположениям Бора, электрон в атоме водорода движется по круговой орбите. С какой скоростью должен двигаться такой электрон, если его заряд е = - 1,6·10-19Кл, заряд ядра е = +1,6·10-19Кл, радиус орбиты 0,5·10-10м, масса электрона 9,11·10-31кг.
Тонкая шелковая нить выдерживает максимальную силу натяжения 10мН. На этой нити подвешен шарик массы 0,6г, имеющий положительный заряд11нКл. Снизу в направлении подвеса к нему подносят шарик, имеющий отрицательный заряд – 13нКл. При каком расстоянии между шариками нить разорвется?
Отрицательный точечный заряд Q расположен на прямой, соединяющей два одинаковых точечных положительных заряда q. Расстояние между отрицательным зарядом и каждым положительным относятся между собой, как 1:3. Во сколько раз изменится сила, действующая на отрицательный заряд, если его поменять местами с ближайшим положительным?
Два отрицательных точечных заряда q1 = -9нКл и q2 = -36нКл расположены на расстоянии 3м друг от друга. Когда в некоторой точке поместили заряд q0, то все три заряда оказались в равновесии. Найти заряд q0 и расстояние между зарядами q1 и q0.
Три одинаковых точечных заряда 20нКл расположены в вершинах равностороннего треугольника. На каждый заряд действует сила 10мН. Найти длину стороны треугольника.
Три одинаковых точечных заряда по 9нКл расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой точечный заряд q0 нужно поместить в центр треугольника, чтобы система находилась в равновесии?
Четыре одинаковых точечных заряда по 10нКл расположены в вершинах квадрата со стороной 10см. Найти силу, действующую со стороны трех зарядов на четвертый.
Какой угол с вертикалью составит нить, на которой висит шарик массы 25мг, если поместить шарик в горизонтальное однородное электрическое поле напряженностью 35В/м, сообщив ему заряд 7мкКл.
Шарик массы 0,1г закреплен на нити, длина которой велика по сравнению с размерами шарика. Шарику сообщают заряд 10нКл и помещают в однородное электрическое поле с напряженностью 100кВ/м направленной вверх. С каким периодом будет колебаться шарик, если сила, действующая на него со стороны электрического поля, больше силы тяжести.
Шарик массы 1г подвешен на нити длины 36см. Как изменится период колебаний шарика, если, сообщив ему положительный или отрицательный заряд 20нКл, поместить шарик в однородное электрическое поле с напряженностью 100кВ/м, направленной вниз.
В однородном электрическом поле с напряженностью 1МВ/м, направленной под углом 30° к вертикали висит на нити шарик массы 2г, несущий заряд 10нКл. Найти силу натяжения нити.
На какой угол в вакууме отклонится бузиновый шарик с зарядом 4,9·10-9Кл и массой 0,4г, подвешенный на нити, если поместить его в горизонтальное однородное поле с напряженностью105Н/Кл?
В однородном электрическом поле в вакууме находится пылинка массой 40,0·10-8г, обладающая зарядом – 1,6·10-11Кл. Какой должна быть по модулю и направлению напряженность поля, чтобы пылинка оставалась в покое?
Капелька массой 10-4г находится в равновесии в однородном электрическом поле с напряженностью 98Н/Кл. Определить заряд капельки.
Электрон движется в направлении однородного электрического поля с напряженностью 120В/м. Какое расстояние пролетит электрон до полной потери скорости, если его начальная скорость 1000км/с? За какое время будет пройдено это расстояние?
Пучок катодных лучей, направленный параллельно обкладкам плоского конденсатора на пути 4см откланяется на расстояние 2мм от первоначального положения. Какую скорость имеют электроны катодного луча в момент влета в конденсатор? Напряженность электрического поля внутри конденсатора 22,5кВ/м.
Какое первоначальное ускорение получит капелька масла массой 0,016мг, потерявшая 100электронов, если на расстоянии 3см от нее поместить заряд 2мкКл?
Насколько изменится ускорение тела, падающего на землю, если ему сообщить заряд 40нКл? Масса тела 5г, напряженность поля у поверхности Земли 100Н/Кл.
Электрон, обладающий скоростью 18км/с, влетает в однородное электрическое поле в вакууме с напряженностью 0,003Н/Кл и движется против силовых линий. С каким ускорением движется электрон и какова его скорость, когда он, когда он пройдет расстояние 7,1см? Сколько времени потребуется для достижения этой скорости?
Электрон, попадая в однородное электрическое поле в вакууме, движется в нем по направлению линий напряженности. Через сколько времени скорость электрона станет равной нулю, если напряженность поля 90Н/Кл, а начальная скорость электрона 180км/с.
В однородном магнитном поле с индукцией 0,1Тл перпендикулярно линиям индукции находится проводник длиной 70 см, по которому течет ток силой 70А. Определите силу, действующую на проводник.
В однородном магнитном поле с индукцией 0,8Тл на проводник с током в 30А, длина активной части которого 10см, действует сила 1,5Н . Под каким углом к вектору индукции, расположен проводник?
Какова сила тока в проводнике, находящемся в однородном магнитном поле с индукцией 2Тл, если длина активной части проводника 20см, сила, действующая на проводник, 0,75Н, а угол между направлением линий индукции и током 49°?
Какая сила действует на проводник длиной 10см в однородном магнитном поле с индукцией 2,6Тл, если ток в проводнике 12А, а угол между направлением тока и линиями магнитной индукции 30°?
На проводник длиной 50см с током 2А в однородном магнитном поле с индукцией 0,1Тл действует сила 0,05Н . Определите угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.
Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током в 25А действует сила 0,05Н? Длина активной части проводника 5см. Направления линий индукции и тока взаимно перпендикулярны.
48. На проводник длиной 10см с током I = 12А в нем со стороны магнитного поля действует сила 1,6 Н. Определите индукцию магнитного поля, если угол между направлением тока и силовыми линиями ά = 30°
49. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции влетает электрон со скоростью 107м/с. Определите индукцию поля, если электрон описал окружность радиусом 1см.
Электрон движется в вакууме со скоростью 3·108м/с в однородном магнитном поле с индукцией 0,1Тл. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости электрона и линиями индукции равен 90°?
Протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01Тл описал окружность радиусом 10см. Найдите скорость движения протона.
В однородное магнитное поле с индукцией 0,085Тл влетает электрон со скоростью 4,6·107м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции поля. Определите радиус окружности, по которой движется электрон.
Электрон движется в однородном магнитном поле в вакууме перпендикулярно линиям индукции по окружности радиусом 1см. Определите скорость движения электрона, если магнитная индукция поля 0,2Тл.
Электрон и протон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в однородное магнитное поле. Сравните радиусы кривизны траекторий протона и электрона.
Частица массы 10-4г, несущая заряд 10-7Кл, движется в плоскости, перпендикулярной однородному магнитному полю с индукцией 1Тл. Найти период обращения частицы. Силу тяжести не учитывать.
Линейный проводник длиной 50см при силе тока в нем 5А находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,16Тл. Определите силу, действующую на проводник, если угол образованный им с направлением вектора магнитной индукции составляет 60°.
По горизонтально расположенному проводнику длиной 20см и массой 4г течет ток 10А. Найдите модуль индукции магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.
Горизонтальные рельсы, находящиеся в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,1Тл, расположены на расстоянии 0,5м друг от друга. На них лежит металлический стержень массой 0,5кг, перпендикулярный рельсам. Какой величины ток нужно пропустить по стержню, чтобы он начал двигаться? Коэффициент трения стержня о рельсы 0,2.
Подвешенный горизонтально на двух невесомых нитях прямолинейный проводник находится в однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен вертикально. Если по проводнику течет ток 1А, то нити отклоняются от вертикали на угол 30°. При какой силе тока в проводнике нити отклонятся на угол 60°?
Квадратная проволочная рамка может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси, совпадающей с одной из ее сторон. Рамка помещена в однородное магнитное поле с индукцией В. Когда по рамке течет ток 5А, она отклоняется от вертикальной плоскости на угол30°. Определить индукцию магнитного поля, если площадь сечения проволоки, из которой изготовлена рамка 4мм2, а плотность материала проволоки 8600кг/м3. Ускорение свободного падения принять равным 10м/с2.
Вдоль наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол 30°, проложены рельсы, по которым может скользить проводящий стержень массой 1кг. Какой минимальный ток нужно пропустить по стержню, чтобы он оставался в покое, если вся система находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,2Тл, направленной вертикально? Коэффициент трения стержня о рельсы 0,2, расстояние между ними 0,5м. Ускорение свободного падения принять 10м/с2.
Электрон влетает в область однородного магнитного поля с индукцией 0,01Тл со скоростью 106м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту времени, когда вектор его скорости повернется на угол равный 1°?
Прямой проводник длины 0,2м и массы 5г подвешен горизонтально на двух невесомых нитях в однородном магнитном поле. Магнитная индукция 49мТл и перпендикулярна к проводнику. Какой ток надо пропустить через проводник, чтобы одна из нитей разорвалась, если нить разрывается при нагрузке, равной или превышающей 39,2мН?
Между полюсами магнита подвешен горизонтально на двух невесомых нитях прямой проводник длины 0,2м и массы 10г. Индукция однородного магнитного поля 49мТл и перпендикулярна к проводнику. На какой угол от вертикали отклоняться нити, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток 2А.
Прямолинейный проводящий стержень массой 20г и длиной 0,4м висит на двух одинаковых вертикальных пружинах в однородном магнитном поле и сохраняет горизонтальное положение. Вектор магнитной индукции перпендикулярен к плоскости чертежа и направлен к нам. Через стержень идет ток силой 2А, подведенный к концам стержня по легким проводам параллельным вектору магнитной индукции. При этом растяжение каждой пружины вдвое больше чем в отсутствие тока. Найти вектор магнитной индукции.
Плоская прямоугольная катушка с числом витков 200 со сторонами 10 и 5см находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,05Тл. Какой максимальный вращающий момент может действовать на катушку в этом поле, если сила тока в катушке 2А?
Между полюсами электромагнита в горизонтальном магнитном поле находится проводник, расположенный перпендикулярно магнитному полю. Какой ток должен идти через проводник, чтобы он висел, не падая, при индукции магнитного поля 0,01Тл и массе единицы длины проводника 0,01кг/м?
По горизонтально расположенному проводнику длиной 20см и массой 4г течет ток 10А. Найдите модуль и направление индукции магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.
Горизонтальные рельсы находятся на расстоянии 0,3м друг от друга. На них лежит стержень перпендикулярный к рельсам. Какой должна быть индукция магнитного поля, чтобы стержень начал двигаться, если по нему пропустить ток 50А? коэффициент трения стержня о рельсы 0,2. Масса стержня 0,5кг.
Между полюсами магнита на двух тонких нитях подвешен горизонтально линейный проводник массой 100г, длиной 20см, по которому протекает ток силой 20А. На какой угол от вертикали отклонятся нити, поддерживающие проводник, если индукция магнитного поля 0,25Тл?
Медный проводник сечением 2мм2 согнут в виде трех сторон квадрата и подвешен за концы к горизонтальной оси в вертикальное магнитное поле. Когда по проводнику пропускают ток 10А, он отклоняется от вертикали на угол 45°. Определите величину и направление вектора магнитной индукции. Плотность меди 8900кг/м3.
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,2Тл под углом 30° к направлению силовых линий поля. Определите силу, действующую на электрон со стороны магнитного поля, если скорость электрона 105м/с.
В однородном магнитном поле с индукцией 10-3Тл электрон движется по окружности со скоростью 3,5·105м/с. Определите радиус этой окружности.
Электрон, влетающий в однородное магнитное поле под углом 60° к линиям магнитной индукции, движется по спирали с диаметром 10см и периодом 6·10-5с. Определить скорость электрона, магнитную индукцию поля и шаг спирали.
Электрон влетает в область, где создано магнитное поле с индукцией 0,15Тл под углом 45° к силовым линиям со скоростью 104м/с. Определить радиус и шаг спирали, по которой будет двигаться электрон.
