Физика. В 4 ч. Ч. 3. Электродинамика
.pdf
9. Если анодное напряжение в вакуумной лампе увеличить в 3 раза, то скорость электронов:
1) |
не изменится; 2) увеличится в 3 раза; |
3) увеличится в 3 раз; |
4) |
уменьшится в 3 раза; 5)уменьшится в |
3 раза. |
|
10. Если максимальный анодный ток |
в вакуумном диоде равен |
40 мА, то число электронов, вылетающих ежесекундно из катода, равно:
1) 0,8 · 1017; |
2) 1,6 · 1017; |
3) 1,8 · 1017; |
4) 2,0 · 1017; |
5) 2,5 · |
1017. |
|
|
|
|
11. Между землей и облаками произошел разряд в виде молнии. Если разность потенциалов между землей и облаками составила 108 В, а количество прошедшего электричества 20 Кл, то энергия разряда равна:
1) 1 ГДж; 2) 1,6 |
ГДж; 3) 2 ГДж; 4) 2,4 ГДж; 5) 3,2 ГДж. |
12. По медному |
проводнику (молярная масса меди М = 63,6 · 10-3 кг/моль, |
плотность меди = 8,9 · 103 кг/м3) протекает ток I = 10 мА. Если сечение проводника S = 1 мм2, и на каждый атом меди приходится один электрон проводимости, то средняя скорость упорядоченного движения электронов вдоль проводника равна
1) 64 · 10-6 |
см/с; |
2) 74 · 10-6 см/с; |
3) 84 · 10-6 см/с; |
4) 94 · 10-6 |
см/с; |
5) 104 · 10-6 см/с. |
|
13. Число свободных электронов в 1 м3 меди равно 1028. Если сила тока в медном проводнике 400 А, а площадь поперечного сечения проводника 5 мм2, то скорость упорядоченного движения электронов равна
1) 2 см/с; |
2) 4 см/с; |
3) 5 см/с; |
4) 6 см/с; |
5) 8 см/с. |
14. Концентрация свободных электронов в медном проводнике 1028 м-3. Если при силе тока 800 А скорость упорядоченного движения в про-
воднике 1 см/с, то площадь его поперечного сечения равна |
|
|||
1) 10 мм2; |
2) 20 мм2; |
3) 30 мм2; |
4) 40 мм2; |
5) 50 мм2. |
15. При прохождении тока через раствор серной кислоты в течение времени t = 2 ч выделилось m = 0,72 г водорода (k = 10-8 кг/Кл). Если мощность, затраченная на нагревание электролита, P = 100 Вт, то сопротивление электролита равно:
281
1) 0,12 Ом; |
2) 0,36 Ом; |
3) 0,50 Ом; |
4) 0,72 Ом; |
5) 1,4 Ом. |
16. Если |
ток насыщения |
при несамостоятельном газовом разряде |
||
Iн = 4,8 пА, то число пар ионов, создаваемых в единицу времени внеш- |
||||
ним ионизатором? равно: |
|
|
|
|
1) 3,0 · 107; |
2) 1,5 · 107; |
3) 2,5 · 107; |
4) 5,0 · 107; |
5) 7,5 · 107. |
17. Если ионизатор создает 2 · 106 пар ионов за 1 с при несамостоятель-
ном газовом разряде, то сила тока равна: |
|
1) 0,08 пА; 2) 0,16 пА; |
3) 0,24 пА; 4) 0,32 пА; 5) 0,64 пА. |
18. Если потенциал ионизации атома водорода i = 13,6 В, то минимальная скорость электрона, необходимая для ионизации атома водорода, равна:
1) 1,8 Мм/с; 2) 2,0 Мм/с; 3) 2,2 Мм/с; 4) 2,6 Мм/с; 5) 3,0 Мм/с.
19. Если потенциал ионизации атома водорода i = 13,6 В, то температура, при которой атомы имеют среднюю кинетическую энергию поступательного движения, достаточную для ионизации, равна:
1) 86 кК; |
2) 96 кК; |
3) 106 кК; |
4) 126 кК; |
5) 150 кК. |
20. Если для ионизации нейтральной молекулы воздуха электрон должен обладать энергией W = 15 эВ, то напряженность Е электрического поля, в котором электрон приобретает такую энергию, имея длину
свободного пробега = 5,0 · 10-6 м, равна:
1) 1,5 МВ/м; 2) 3 МВ/м; 3) 4,5 МВ/м; 4) 6 МВ/м; 5) 7,5 МВ/м.
21. Если концентрация ионизированных молекул воздуха при температуре t = 27 С и давлении р = 100 кПа равна n0 = 2,4 · 1023 м-3, то процент ионизированных молекул от общего их числа составляет:
1) 1 %; 2) 1,2 %; 3) 1,5 %; 4) 1,8 %; 5) 2,1 %.
22. Установите соответствие между вольт-амперными характеристиками тока и средой, в которой ток протекает
282
1. Металлы.
2. Полупроводники.
3. Газы.
4. Вакуум.
1) А-2, Б-3, В-4, Г-1; |
2) А-1, Б-2, В-3, Г-4; 3) А-4, Б-1, В-2, Г-3; |
4) А-1, Б-3, В-2, Г-4; |
5) А-3, Б-2, В-1, Г-4. |
23. Установите соответствие между видом самостоятельного газового разряда и условиями его возникновения:
А. Тлеющий |
1. При большой плотности тока и небольшом напряже- |
||
Б. Дуговой |
нии между электродами. |
|
|
В. Коронный |
2. При нормальном давлении и большой напряженности |
||
Г. Искровой |
электрического поля. |
|
|
|
3. При прохождении электрического тока через разре- |
||
|
женные газы (при низком давлении). |
||
|
4. При нормальном давлении в газе, находящемся в сильно |
||
|
неоднородном электрическом поле. |
||
1) А-1, Б-2, В-4, Г-3; |
2) А-2, Б-1, В-3, Г-4; |
3) А-3, Б-1, В-4, Г-2; |
|
4) А-4, Б-2, В-1, Г-3; |
5) А-1, Б-4, В-3, Г-2. |
|
|
24. Если получение алюминия электролитическим способом проводится при напряжении U = 4,5 В, а КПД установки = 80 %, то, чтобы за сутки получить m = 100 кг алюминия, средняя мощность Р установки должна быть равной:
1) 5 кВт; |
2) 10 кВт; |
3) 20 кВт; |
4) 25 кВт; |
5) 30 кВт. |
25. Чтобы при нормальном атмосферном давлении р0 = 105 Па и температуре t = 27 С получить объем кислорода V = 5 л, наименьший заряд аккумулятора при электролизе подкисленной воды должен быть равен:
1) 77 кКл; 2) 82 кКл; 3) 87 кКл; 4) 97 кКл; 5) 102 кКл.
283
26. Если при нормальных условиях электролиза воды в течение t = 10 ч выделилось V = 1 л кислорода, то сила тока, протекающего через электролит, равна:
1) 0,12 А; |
2) 0,21 А; |
3) 0,34 А; |
4) 0,47 А; 5) 0,62 А. |
27. Если в течение первых t1 = 5 с сила тока при электролизе медного купороса равномерно возрастала от I1 = 0 А до I2 = 3 А, а затем в течение последующих t2 = 5 с равномерно уменьшалась до I3 = 1 А, то масса выделившейся на катоде в течение этого времени меди равна:
1) 5,8 мг; |
2) 6,7 мг; |
3) 6,9 мг; |
4) 7,1 мг; |
5) 7,9 мг. |
28. Если при электролизе хлористого серебра каждый час на катоде откладывается слой серебра толщиной h = 1 мм, то плотность тока j, проходящего через электролит, равна:
1) 1,3 кА/м2; 2) 2,6 кА/м2; 3) 3,4 кА/м2; 4) 4,1 кА/м2; 5) 5,2 кА/м2.
29. Если при напряжении U = 10 В мощность установки, производящей электролиз, Р = 10 кВт, то на электроде площадью S = 0,5 дм2 из
раствора CuCl2 |
за время t = 20 мин выделится слой меди толщиной h, |
|||||
равной: |
|
|
|
|
|
|
1) 4,5 мм; |
2) 6 мм; |
3) 8,9 мм; |
4) 11,8 мм; |
5) 14,6 мм. |
||
|
|
30. На рисунке приведен график зависимости |
||||
|
сопротивления термистора. Если при температу- |
|||||
|
ре t = 30 С показания силы тока в цепи составляют |
|||||
|
I = 2 мА, то напряжение на термисторе равно: |
|||||
|
1) |
6 В; |
2) 9 В; |
3) 12 В; |
|
|
|
4) |
15 В; |
5) 18 В. |
|
|
|
31.Если при электролизе сульфита меди была совершена работа
А= 4 кВт · ч при напряжении на установке U = 6 В, то масса выделившейся меди (k = 3,3 · 10-7 кг/Кл) составила:
1) 0,3 кг; |
2) 0,7 кг; |
3) |
0,8 кг; |
4) 0,9 кг; |
5) 1,2 кг. |
284
32. Если никелирование пластины с площадью поверхности S = 100 см2 (молярная масса никеля M = 58 г/моль, его валентность n = 2, плотность
= 8,9 · 103 кг/м3), происходило в течение времени t = 4 ч при токе
I = 0,4 А, то толщина |
слоя никеля |
на пластине составила: |
|
|||
1) 20 мкм; |
2) 25 |
мкм; |
3) |
40 мкм; |
4) 60 мкм; |
5) 80 мкм. |
33. При электролизе воды через электролитическую ванну прошел заряд q = 5000 Кл. Если выделившийся кислород занял объем V = 0,25 л при давлении р = 127 кПа, то его температура была равна:
1) 273 К; |
2) 299 К; |
3) 315 К; |
4) 327 К; |
5) 330 К. |
34. Электролиз подкисленной воды происходит при пропускании тока I = 100 А. Полученным водородом заполняется шар, массой оболочки которого можно пренебречь. Если при нормальных условиях подъемная сила шара F = 1,96 кН, то время проведения электролиза равно:
1) 97 сут; |
2) 118 сут; |
3) 147 сут; |
4) 165 сут; |
5) 210 сут. |
35.Если в единице объема медного проводника число атомов совпадает
счислом свободных электронов, а по проводнику, радиус которого r = 0,5 мм, протекает ток I = 2 А, то средняя скорость направленного движения электронов равна:
1) 0,19 мм/с; 2) 0,26 мм/с; 3) 0,32 мм/с; 4) 0,52 мм/с; 5) 0,76 мм/с.
36.Электролитические ванны, содержащие соли никеля (k1 = 30 · 10-8 кг/Кл)
ицинка (k3 = 34 · 19-8 кг/Кл), соединены последовательно. Если в первой за время протекания тока выделилась масса никеля m1 = 90 кг, то масса m2 цинка, выделившегося во второй ванне, равна:
1) 78 кг; |
2) 86 кг; |
3) 96 кг; |
4) 102 кг; |
5)112 кг. |
37. Две электролитические ванны наполнены водными растворами CuSO4 и CuCl и соединены последовательно. Отношение масс m1/m2 меди, выделившейся в первой и второй ваннах, равно:
1) 1/4; |
2) |
1/2; |
3) 1; |
4) 2; |
5) 4. |
38.Если через раствор сернокислого цинка (молярная масса M =
=65 · 10-3 кг/моль, электрохимический эквивалент k = 3,39 · 10-7 кг/Кл) в течение времени t = 5 мин пропускать ток силой I = 2,5 А, то число атомов цинка, выделившегося на электроде, равно:
285
1) 2,35 · 1021; 2) 2,47 · 1021; 3) 2,69 · 1021; 4) 2,88 · 1021; 5) 2,98 · 1021.
39. При электролизе раствора серной кислоты за время t = 30 мин выделилось m = 0,2 г водорода. Если в процессе электролиза ток нарастал по линейному закону, то максимальная сила тока, протекающего через электролит, была равна:
1) 11,1 А; |
2) 22,2 А; |
3) 33,3 А; |
4) 44,4 А; |
5) 55,5 А. |
40. Электролиз подкисленной воды проводится при напряжении U = 5 В и КПД установки = 75 %. Если полученным при электролизе
водородом был заполнен баллон емкостью V = 3,0 л при температуре T = 300 К и давлении р = 105 Па, то было затрачено электроэнергии:
1) 120 кДж; 2) 150 кДж; 3) 160 кДж; 4) 180 кДж; 5) 210 кДж.
41. Один полюс источника тока присоединили к электрической лампе медным проводом, а другой – алюминиевым (плотности меди и алюминия соответственно равны 8 900 кг/м3 и 2 700 кг/м3, их молярные массы 64 · 10-3 кг/моль и 27 · 10-3 кг/моль). Площади сечения проводов одинаковы. Если на каждый атом вещества приходится один электрон
проводимости, то скорости ( а/ м) упорядоченного движения электронов в подводящих проводах отличаются:
1) в 1,1 раза; |
2) 1,2 раза; |
3) |
1,4 раза; |
4) 1,6 раз; |
5) 1,8 раз. |
42. Если при электролизе за время t = 20 мин при силе тока I = 2,5 А на катоде выделилась масса m = 1,017 г двухвалентного металла, то относительная атомная масса этого металла равна:
1) 27; |
2) 56; |
3) 59; |
4) |
66; |
5) 108. |
43. Газовый разряд происходит в газоразрядной трубке, в которую впаяны плоские электроды площадью S = 1 дм2 каждый на расстоянии d = 5 мм друг от друга. Если ток насыщения составляет Iн = 4 · 10-8 мА, то число пар однозарядных ионов, возникающих ежесекундно в 1 см3
трубки, равно:
1) 5 · 103 см-3; 2) 5 · 104 см-3; 3) 5 · 105 см-3; 4) 5 · 106 см-3; 5) 5 · 107 см-
3.
44. Если энергия ионизации молекул воздуха Wi = 2,4 · 10-18 Дж, а сред-
няя длина свободного пробега = 4 мкм, то самостоятельный газовый разряд начнется при напряженности поля, равной:
1) 2,75 МВ/м; 2) 3 МВ/м; 3) 3,25 МВ/м; 4) 3,5 МВ/м; 5) 3,75 МВ/м.
286
45. Если самостоятельный газовый разряд в воздухе начинается при напряженности поля Е = 3,75 · 106 В/м и средней длине свободного про-
бега электрона = 4 мкм, то скорость электронов при столкновении с молекулами воздуха должна быть равной:
1) 2,5 Мм/с; 2) 2,7 Мм/с; 3) 3 Мм/с; 4) 3,3 Мм/с; 5) 3,5 Мм/с.
46.На рисунке представлена вольт-амперная характеристика полупроводникового диода, сопротивление которого при прямом напряжении 0,5 В и обратном – 400 В соответственно равны:
1)1 Ом и 1,3 МОм;
2)1,25 Ом и 1,3 МОм;
3)2,5 Ом и 1,3 МОм;
4)1,25 Ом и 1 МОм;
5)1,25 Ом и 1,25 МОм.
47.Если по медному ( = 1,7 · 10-8 Ом · м) проводу площадью сечения S = 0,17 мм2 протекает ток I = 0,15 А, то со стороны электрического поля на отдельные свободные электроны действует сила F, равная:
1) 1,8 · 10-21 |
Н; |
2) 2,4 · 10-21 Н; |
3) 2,7 · 10-21 Н; |
4) 3,4 · 10-21 |
Н; |
5) 4,2 · 10-21 Н. |
|
48. Плотность тока насыщения в газоразрядной трубке jн = 0,64 пА/м2, расстояние между электронами d = 10 см. Для поддержания заданной плотности тока концентрация одновалентных ионов, возникающих еже-
секундно, должна быть равна: |
|
|
1) 1 · 107 1/(м3с); |
2) 2 · 107 1/(м3с); |
3) 3 · 107 1/(м3с); |
4) 4 · 107 1/(м3с); |
5) 5 · 107 1/(м3с). |
|
49. Амперметр, включенный последовательно с электролитической ванной, заполненной раствором AgNO3, показывает силу тока I = 0,90 А. Если за 10 мин прохождения тока выделилось серебро массой m = 0,632 г, то показания амперметра меньше действительного значения силы тока:
1) на 0,02 А; 2) 0,04 А; 3) 0,05 А; 4) 0,06 А; 5) 0,08 А.
287
50. Если сила тока, пропускаемого через раствор медного купороса, изменяется по закону I = (10 – 0,02t), то за время t = 200 с на катоде выделится медь массой m, равной:
1) |
0,528 г; |
2) 0,646 г; |
3) 0,737 г; |
4) 0,849 г; |
5) 0,989 г. |
Глава 4. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
4.1. Теория
Опыты Х. Эрстеда и Х. Эрстед обнаружил отклонение магнитной
А. Ампера (1820 г.) стрелки около проводника, если по проводнику пропускать электрический ток. Опыт Эрстеда показал, что вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле.
А. Ампер установил, что два параллельно рас-
положенных проводника притягиваются при пропускании по ним электрического тока в одном направлении и отталкиваются, если токи имеют противоположные направления. Опыт Ампера показал, что магнитное поле действует на проводник с током.
Магнитное поле (тер- |
вид материи, посредством которого осуществ- |
мин ввел М. Фарадей |
ляются магнитные взаимодействия. Создается в |
в 1845 г.) |
пространстве только движущимися зарядами, |
288
