V. ПОСТОЯННЫЙ ТОК
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
A - |
работа, |
работа выхода |
S - |
площадка, перпендикулярная к |
||
B - |
электрона |
|
Т - |
нормали поверхности |
||
константа |
|
термодинамическая |
темпера- |
|||
|
|
|
|
t - |
тура |
|
b± - |
подвижность ионов |
время, температура |
|
|||
С - |
константа |
|
U - |
напряжение |
|
|
E - |
вектор |
напряженности |
u, u - |
вектор и модуль скорости на- |
||
E* - |
электрического поля |
V,v - |
правленного движения |
|||
вектор |
напряженности |
вектор и модуль скорости |
||||
e - |
поля сторонних сил |
А/Z - |
|
|
||
элементарный заряд |
химический эквивалент |
|||||
F - |
=96484 Кл/г-экв число |
α - |
температурный коэффициент |
|||
|
Фарадея |
|
|
|
сопротивления, степень диссо- |
|
I - |
сила тока |
|
|
|
циации |
|
|
|
αАВ - |
удельная термоЭДС |
|
||
j, j- |
вектор и модуль плотно- |
∆Е - |
ширина запрещенной зоны |
|||
k - |
сти тока |
|
|
|
удельное сопротивление, объ- |
|
постоянная |
Больцмана, |
ρ - |
||||
l - |
постоянное число |
|
емная плотность заряда |
|||
длина |
|
|
ρ0 - |
удельное сопротивление при |
||
m - |
|
|
|
|
температуре 0 К |
|
масса |
|
|
σ - |
электропроводность |
(проводи- |
|
n - |
|
|
|
|
мость) |
|
объемная |
|
концентрация, |
τ - |
коэффициент Томсона |
||
Q - |
постоянное число |
|
|
|
||
количество теплоты |
τ - |
коэффициентТомсона |
||||
Q - |
удельная теплота |
ϕ1-ϕ2- |
разность потенциалов |
|||
q - |
электрический заряд |
ПАВ - |
коэффициент Пельтье |
|||
R - |
сопротивление |
ЭДС - |
электродвижущая сила |
|||
r - |
внутреннее |
сопротивле- |
- |
оператор набла |
|
|
S - |
ние источника |
|
|
|
||
площадь |
|
|
|
|
|
|
44
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1.Установите соответствие между материалом проводника и его электропроводностью.
|
|
|
|
Материал |
|
|
|
Электропроводность ( |
σ |
|
–1 |
см |
–1 |
) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, Ом |
|
|||||||||||
|
|
а) металл |
|
|
|
|
|
|
|
|
1) > 10–15 – 10–10 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
б) полупроводник |
|
|
|
|
|
2) 10–10 – 103 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
в) диэлектрик |
|
|
|
|
|
|
|
|
3) 104 – 106 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
а) |
|
|
; |
|
|
|
|
|
б) ; |
|
|
в) . |
|
|
|
|
|
|
|||||||
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Проводящей среде поставьте в соответствие носители зарядов. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Среда |
|
|
|
|
|
|
Носитель заряда |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
а) металл |
|
|
|
|
|
1) |
носители зарядов отсутствуют |
||||||||||||||||||
|
б) электролит |
|
|
|
2) |
электроны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
в) полупроводник |
3) |
ионы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
г) диэлектрик |
|
|
|
4) |
ионы и электроны |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
д) плазма |
|
|
|
|
|
5) |
электроны и дырки |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
а) |
|
|
; |
б) |
|
|
; |
|
|
в) ; |
г) |
; |
|
|
|
д) . |
|
|
|||||||
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Какое из приведенных выражений есть определение плотности тока? |
||||||||||||||||||||||||||
|
a) I = dq; |
б) j = |
dI |
; |
в) I =⌠ jdS; |
г) I = q; |
д) j = e+n+u+ + e–n–u–. |
|||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
dt |
|
|
dS |
|
|
⌡ |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4.Какое из приведенных ниже выражений определяет силу тока в проводнике?
a) qvln/S, |
б) qvn, |
в) qvnS/l, |
г) qvnl, |
д) qvnS. |
5.Проводящей среде поставьте в соответствие функциональную зависимость ее удельного сопротивления от температуры.
|
|
Среда |
|
|
|
Функциональная зависимость |
|||||
а) металл |
|
|
|
1) |
ρ = ρ0 e∆E/kT |
||||||
б) полупроводник |
|
|
|
2) |
ρ = ρ0 (1 + αt) |
||||||
в) электролит |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
3) ρ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α n q (b+ + b–) |
|||||
а) ; |
б) ; |
|
|
в) . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
6.Какое из приведенных выражений определяет уравнение непрерывности для постоянного тока?
a) jdS = – dq; |
б) j = – |
∂ρ; |
в) j = 0; |
г) j = Const. |
|
S |
dt |
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
7.Интегральная форма закона Ома для неоднородного участка цепи выражается уравнением.
a) I = |
U |
; |
б) I = |
ε |
в) I = |
ϕ1 – ϕ2 |
± ε |
|
|
R |
|
; |
R |
|
; |
||||
R + r |
|
||||||||
г) j = σE; |
д) j = σ(E + E*). |
|
|
|
|
||||
8.Установите соответствие между определением ЭДС и ее математическим выражением.
Определение ЭДС
а) ЭДС - физическая величина, численно равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении положительного единичного заряда по замкнутой цепи
б) ЭДС равна сумме падений напряжения на внешнем и внутреннем участках цепи
в) ЭДС равна разности потенциалов на клеммах источника тока при разомкнутой внешней цепи
г) ЭДС есть циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил по замкнутому контуру
Математическое
выражение
1) ε = L Edl
A
2) ε = q
3) ε = I R + I r
4) ε = ϕ1 – ϕ2
а) |
|
; |
б) |
|
; |
в) |
|
; |
г) |
|
. |
9.Какое из приведенных ниже уравнений выражает дифференциальную форму закона Джоуля – Ленца?
a) |
jdS = – |
dq |
б) Q = IUt; |
в) ⌠2 |
I2Rdt; |
г) Qуд = ρj. |
|
dt |
; |
⌡ |
|
||||
L |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.Какое из приведенных ниже выражений определяет полную мощность тока в цепи?
a) IU; |
б) I (ϕ1 – ϕ2); |
в) ε I; |
г) I2R. |
46
11. Поставьте в соответствие закону его математическое выражение.
|
|
|
|
|
Закон |
|
|
|
|
|
|
Математическое |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выражение |
|||||
а) закон Ома для однородного участка цепи |
|
||||||||||||||||
1) j = σE |
|||||||||||||||||
б) закон Ома в дифференциальной форме |
|
|
|
2) |
I = ϕ1 – ϕ2 ± ε |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|||
в) закон Ома для неоднородного участка цепи |
3) |
I = |
ε |
||||||||||||||
R + r |
|
|
|
||||||||||||||
г) закон Ома для замкнутой цепи |
|
|
|
4) j = αnq(b+ + b–)E |
|||||||||||||
д) закон Ома для электролитов |
|
|
|
|
|
U |
|||||||||||
|
|
|
5) |
I = R |
|||||||||||||
а) ; |
б) ; |
в) ; |
г) ; |
|
|
д) . |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12. Поставьте в соответствие определению его математическое выражение.
Определение
а) закон Джоуля – Ленца б) закон Ома для газов
в) уравнение термоэлектронной эмиссии (формула Ричардсона – Дэшмана)
г) формула Богуславского – Ленгмюра) д) правило Кирхгофа
а) ; |
б) ; |
в) ; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Математическое
выражение
1)j = en0(u+ + u–)E
2)Ia = BUa3/2
3)±∑ Ik Rk = ±∑ εk
k |
k |
4)Q = I 2Rt
5)j = CT 2exp(– kTA )
г) ; |
д) . |
||||
|
|
|
|
|
|
13.Сравните сопротивления двух проводников, для которых приведен гра-
фик I = f(U).
I 1
2
|
O |
U |
а) R1 > R2; |
б) R1 < R2; |
в) R1 = R2; |
г) по приведенным графикам о сопротивлениях 1 и 2 сказать ничего нельзя.
47
14.На рис. 1-4 показаны четыре типа соединений трех одинаковых сопротивлений. Установите правильное соотношение общих сопротивлений этих участков.
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
1
А 
B
А |
B |
|
2 |
А |
B |
3 |
|
|
а) R1>R2<R3<R4; |
б) R1>R2<R3>R4; |
в) R1>R2>R3>R4; |
г) R1<R2<R3<R4; |
д) R1<R2<R3>R4; |
е) R1<R2>R3>R4. |
15.На сколько равных частей нужно разрезать проволоку сопротивлением 48 Ом, чтобы при параллельном соединении этих частей получить сопротивление 3 Ом?
а) 12; |
б) 4; |
в) 8; |
г) 16. |
16.На схеме, изображенной на рисунке, R1 << R2 << R3. Определить приближенное значение сопротивления участка АВ?
|
R2 |
|
R1 |
A |
B |
|
R3 |
а) R ≈ R1; б) R ≈ R2; в) R ≈ R3; г) не приведено верного ответа.
17.Имеется цепь из n равных последовательно соединенных сопротивлений. Как изменится сопротивление цепи, если их соединить параллельно?
а) увеличится в n раз; |
б) увеличится в n2 раз; |
в) уменьшится в n раз; |
г) уменьшится в n2 раз. |
18.При силе тока в цепи, равной I = kt2 (k – константа), за время t через сечение проводника переносится заряд q, равный:
а) k; б) k t; в) k t 2/2; г) k t 3/3.
19. Как изменятся показания амперметра, если в цепи, схема которой пока48
зана на рисунке, замкнуть ключ?
A
R
ε
R 
R
а) увеличится; |
б) не изменится; |
в) уменьшится; |
г) определить нельзя. |
20.Являются ли тождественными понятия: разность потенциалов и напряжение?
а) да, являются; б) нет, не являются, но они совпадают для однородного участка цепи;
в) нет, не являются и никогда не совпадают.
21.Максимальное количество независимых уравнений для электрической цепи, изображенной на рисунке, в соответствии с правилами Кирхгофа равно:
|
|
R5 |
|
ε1, r1 |
|
I5 |
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
– |
+ |
I1 |
|
ε2, r2 |
R2 |
B• |
|
• A• |
|
• |
|
– |
+ |
I2 |
|
|
|
R3 |
|
I3
R4
I4
а) 3; |
б) 5; |
в) 6; |
г) 4; |
д) 8. |
22. Укажите, в каких уравнениях, составленных по правилам Кирхгофа для
49
схемы, изображенной на рисунке, допущены ошибки?
|
|
|
ε1, r1 |
R1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
+ |
I1 |
|
|
|
|
|
|
ε2 r2 |
|
R2 |
|
||
|
A |
• |
|
|
• B |
|
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
– |
+ |
I2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I4 |
|
|
1) I1 + I2 + I3 + I4 = 0; |
|
|
|
|
2) I1R1 - I2(R2+r2) = ε1 – ε2; |
|||
3) I1(R1+r1) – I3R3 = ε1; |
|
|
|
|
4) I3R3 + I4R4 = 0. |
|
||
а) 4; |
б) 2, 3; |
|
в) 3, 4; |
г) 1, 2. |
||||
23.Верны ли следующие утверждения:
1)при соединении двух проводников из различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов, которая зависит только от их химического состава и температуры;
2)разность потенциалов между концами цепи, состоящей из последовательно соединенных металлических проводников, находящихся при одинаковой температуре, не зависит от химического состава промежуточных проводников.
а) верно, только 1; |
б) верно, только 2; |
в) верны оба суждения; |
г) оба суждения неверны. |
24.Выберите из нижеприведенных явлений то, которое называется явлением Зеебека.
а) явление возникновения тока в замкнутой цепи, составленной из двух разнородных металлов, спаи которых поддерживаются при различных температурах;
б) явление возникновения разности температур на спаях двух разнородных металлов, образующих замкнутую цепь, по которой протекает ток;
в) явление, сопровождающееся выделением (поглощением) тепла, дополнительного к Ленц-Джоулеву теплу, при прохождении тока по однородному проводнику, вдоль которого создан градиент температуры.
50
25.Изменится ли разность потенциалов двух разнородных металлов, приведенных в контакт, если между этими металлами поместить третий металл, отличный от первых двух?
а) не изменится; б) увеличится; в) уменьшится; г) а priori сказать нельзя, все зависит от природы металла.
26.Каков физический смысл коэффициентов пропорциональности в выражении термоЭДС ε = α АВ (Т1 - Т2).
а) численно равен термоЭДС, возникающей при разности температур спаев, равной (Т1 - Т2);
б) численно равен отношению разности работ выхода электрона из металла двух разнородных металлов, составляющих термопару, к величине заряда электрона;
в) численно равен величине термоЭДС, возникающей при разности температур спаев, равной одному градусу Кельвина.
27.Выберите все факторы, от которых зависит контактная разность потенциалов φ1 – φ2.
1)от химической природы контактирующих металлов;
2)от температуры контактирующих металлов;
3)от состояния поверхности;
4)от площади соприкосновения металлов.
а) 1, 2; б) 1, 2, 3; в) 2, 3, 4; г) 3, 4, д) 1, 3, 4.
28. Закону (явлению) поставьте в соответствие математическое выражение.
|
|
|
Закон (явление) |
|
|
|
|
|
Математическое |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выражение |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kT |
n01 |
|
A12 |
|
а) закон Фарадея |
|
|
|
1) |
ϕ1 – ϕ2 |
= e |
lnn02 |
+ |
e |
||||||||
б) закон Вольта |
|
|
|
2) |
Q = ПАВIt |
|
|
|
|
||||||||
в) явление Зеебека |
|
|
|
|
|
|
|
dT |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
3) dQ = τI |
dl dl |
|
|
|||||||||||
г) явление Пельтье |
|
|
|
4) |
ε = αAB(T2 – T1) |
|
|
||||||||||
д) явление Томсона |
|
|
|
|
|
|
1 A |
It |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
5) m = F Z |
|
|
|
|
||||||||||
а) ; |
б) ; |
в) ; |
г) |
; |
|
д) . |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
51
29.Функциональной зависимости поставьте в соответствие координаты и график.
Функциональная
зависимость
а) вольт-амперная характеристика газового разряда
б) анодная характеристика лампы
в) температурная зависимость термоэмиссионного тока
Координаты |
Вид зависимости |
|
lnσ |
1 |
а |
|
||
О 1/Т
j |
2 |
б |
|
О E
ρ |
3 |
в |
|
О |
|
n |
г) температурная зави- |
j |
4 |
г |
симость электропровод- |
|
|
|
ности полупроводника |
|
|
|
|
О |
|
T |
д) зависимость |
I |
5 |
д |
удельного сопротив- |
|
||
|
|
|
|
ления электролита от |
|
|
|
концентрации |
О |
|
|
|
|
U |
В ответе записывается цифра (координаты) и буква (вид зависимости).
а) ; |
б) ; |
в) ; |
г) ; |
д) . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
52
30. Функциональной зависимости поставьте в соответствие график.
Функциональная зависимость
а) температурная зависимость удельного сопротивления для металлов
б) температурная зависимость удельного сопротивления для электролитов
в) температурная зависимость удельного сопротивления для сверхпроводников
а) ; |
б) ; |
||||
|
|
|
|
|
|
Вид зависимости
1
ρ
ОТ
2
ρ
ОТ
3
ρ
ρ0
О T
в) .
31.Какие из перечисленных ниже элементов при легировании германиевого полупроводника создают преимущественно электронную проводимость?
а) B, Ga, As; б) In, P, Sb; в) P, Sb, As; г) B, In, Ga; д) Sb, As, Al.
32.Постройте схему энергетических зон (последовательность энергетических зон по мере возрастания энергии) для: а) проводников, б) полупроводников и в) диэлектриков, используя приведенные ниже структурные элементы.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
53
4 |
5 |
6 |
В ответе записывается последовательность структурных элементов (цифр).
а) ; |
б) ; |
в) . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33.Постройте схему энергетических зон (последовательность энергетических зон по мере возрастания энергии) для а) чистого полупроводника, б) полупроводника с донорной примесью и в) полупроводника с акцепторной примесью, используя приведенные ниже структурные элементы.
1 |
2 |
3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
6 |
В ответе записывается последовательность структурных элементов (цифр).
а) ; |
б) ; |
в) . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54