int_kurs-podg_-ege_kasatkina-i_l_2012
.pdf
Физика для старшеклассников и абитуриентов
ЭДС самоиндукции s, возникающая в контуре при изменении тока в нем, прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в контуре, взятой со знаком «минус»:
s = −L I . t
I
Здесь t — скорость изменения силы тока, т.е. изменение
силы тока за единицу времени.
Если ток в контуре изменяется произвольно, то пользоваться этой формулой для определения мгновенной ЭДС самоиндукции нельзя, по ней можно определить лишь среднее значение ЭДС самоиндукции за время 't. Для определения мгновенного значения ЭДС самоиндукции в этом случае надо пользоваться формулой
s = –LIc.
Мгновенная ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна первой производной силы тока по времени, взятой со знаком «минус».
Магнитное поле, как и всякое силовое поле, обладает энергией.
Энергия магнитного поля катушки с током соленоида равна половине произведения индуктивности этого соленоида на квадрат силы тока в нем:
LI2
WМ = 2 .
Поскольку магнитное поле размыто по пространству, то, чтобы охарактеризовать его энергетические свойства, вводят величину, равную энергии магнитного поля в единице объема пространства, занятого этим полем. Эта величина называется объемной плотностью энергии магнитного поля wм.
Объемная плотность энергии магнитного поля wм равна отношению энергии магнитного поля Wм к объему V пространства, занятого им:
WM wМ = V .
Объемная плотность энергии магнитного поля прямо пропорциональна квадрату магнитной индукции этого поля и
360
Раздел III. Электромагнетизм
обратно пропорциональна относительной магнитной проницаемости окружающей среды:
B2 wМ = 2μ0μ .
ПРОБНЫЙ ЭКЗАМЕН
по разделу III. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Часть 1
А1. Радиус атома водорода 0,5 · 10–8 см. Определить силу взаимодействия его электрона с ядром. Модуль элементарного
заряда e = 1,6 · 10–19 Кл. |
|
1) 6,8 · 10–4 Н |
2) 9,2 · 10–8 Н |
3) 2,5 · 10–6 Н |
4) 3,6 · 10–7 Н |
А2. Масса электрона me = 9,11 · 10–31 кг, а масса протона mp = 1,67 · 10–27 кг. Во сколько раз сила их кулоновского притяжения больше силы гравитационного притяжения.
1) 4,8 · 1036 |
2) 3,3 · 1034 |
3) 2,3 · 1039 |
4) 9,2 · 1031 |
А3. Два положительных заряда q1 = 1,0 · 10–8 Кл и q2 = 2,0 · 10–8 Кл расположены на расстоянии 1 м друг от друга. Посередине между ними на прямой, соединяющей их, помещают третий отрицательный заряд q = –3 · 10–9 Кл, Определить модуль вектора силы, действующей на третий заряд.
1) 1,1 · 10–6 Н |
2) 4,1 · 10–4 Н |
3) 8,3 · 10–8 Н |
4) 5,5 · 10–5 Н |
А4. При трении пластмассовой расчески о шерсть расческа заряжается отрицательно. Это объясняется тем, что
1)электроны переходят с расчески на шерсть
2)протоны переходят с расчески на шерсть
3)электроны переходят с шерсти на расческу
4)протоны переходят с шерсти на расческу
А5. На какую минимальную величину может измениться заряд пылинки?
1)на величину заряда электрона
2)на заряд ядра атома
3)на сколько угодно малую величину
361
Физика для старшеклассников и абитуриентов
4) |
в зависимости от размера пылинки |
|
||
А6. Капля с зарядом –е при освещении потеряла электрон. |
||||
Ее заряд стал равен |
|
|
||
1) |
0 |
2) –2е |
3) 2е |
4) е |
А7. Как изменится сила притяжения незаряженного тела к заряженному, если заряженное тело окружить заземленной
металлической сферой? |
|
|
|
1) |
увеличится |
2) |
уменьшится |
3) |
не изменится |
4) |
станет равна нулю |
А8. Один шарик имеет заряд +4q, а другой такой же шарик имеет заряд –2q. Их привели в соприкосновение и раздвинули.
Теперь заряд каждого шарика стал равен |
|
|||
1) |
–3q |
2) –q |
3) +q |
4) +2q |
А9. В нижнем левом углу равнобедрен- |
|
|||
ного треугольника расположен положи- |
|
|||
тельный заряд, а в правом нижнем углу |
|
|||
такой же по модулю отрицательный (рис. |
|
|||
217). Куда направлена сила, действующая |
|
|||
со стороны этих зарядов на отрицатель- |
|
|||
ный заряд в вершине треугольника? |
|
|||
1) |
влево |
2) вправо |
|
Рис. 217 |
3) |
вверх |
4) вниз |
|
|
|
|
|||
А10. Заряд шарика 32 нКл. Число не скомпенсированных |
||||
элементарных зарядов на нем равно |
|
|||
1) |
1,6 · 1015 |
|
2) 8 · 1012 |
|
3) |
2 · 1011 |
|
4) 5,12 · 1025 |
|
А11. Заряд, равномерно распределенный по поверхности, равен 20 мкКл, поверхностная плотность зарядов на ней 4 нКл/см2. Площадь поверхности равна
1) |
8 м2 |
2) 0,5 м2 |
3) |
1,6 м2 |
4) 0,2 м2 |
А12. Маленькие шарики с зарядами 20 нКл и –10 нКл привели в соприкосновение и вновь раздвинули на прежнее расстояние. При этом сила их взаимодействия
1) |
увеличилась в 40 раз |
2) |
уменьшилась в 5 раз |
3) |
уменьшилась в 8 раз |
4) |
уменьшилась в 20 раз |
362
Раздел III. Электромагнетизм
А13. В двух нижних вершинах равностороннего треугольника с горизонтальным основанием расположены равные по модулю отрицательные заряды. Вектор напряженности в
третьей вершине (сверху) направлен |
|
|
1) влево |
2) вправо 3) вверх |
4) вниз |
А14. Расстояние от точки электрического поля до заряда увеличили в 3 раза. При этом напряженность поля этого за-
ряда в данной точке |
|
|
1) |
увеличилась в 3 раза |
2) уменьшилась в 6 раз |
3) |
уменьшилась в 3 раза |
4) уменьшилась в 9 раз |
А15. Величину заряда, внесенного в электростатическое поле, увеличили в 5 раз. При этом напряженность поля
1) |
увеличилась в 5 раз |
2) |
не изменилась |
3) |
уменьшилась в 5 раз |
4) |
увеличилась в 25 раз |
А16. На заряд 10 нКл, внесенный в данную точку электрического поля, подействовала со стороны этого поля сила 2 Н. Какая сила подействует на заряд 25 нКл, внесенный в ту же
точку этого поля? |
|
|
|
1) 2,5 Н 2) |
5 Н |
3) 20 Н |
4) 50 Н |
А17. В точке поля, расположенной между двумя одноименными положительными зарядами,
1)напряженность поля равна нулю, а результирующий потенциал вдвое больше потенциала поля каждого заряда
2)потенциал равен нулю, а результирующая напряженность вдвое больше напряженности поля каждого заряда
3)потенциал равен нулю, а результирующая напряженность равна напряженности поля каждого заряда
4)напряженность равна нулю, а результирующий потенциал равен потенциалу поля каждого заряда
А18. Посередине между двумя одинаковыми по модулю и разноименными зарядами
1)результирующая напряженность равна напряженности поля каждого заряда, а потенциал равен нулю
2)результирующие напряженность и потенциал вдвое больше напряженности и потенциала поля каждого заряда
3)результирующая напряженность вдвое больше напряженности поля каждого заряда, а потенциал равен нулю
363
Физика для старшеклассников и абитуриентов
4)результирующий потенциал вдвое больше потенциала поля каждого заряда, а напряженность равна нулю
А19. Верным является утверждение, что
1)напряженность и потенциал скалярные величины
2)напряженность и потенциал векторные величины
3)напряженность скалярная величина, а потенциал векторная
4)напряженность векторная величина, а потенциал скалярная
А20. График зависимости потенциала поля точечного заряда от расстояния r представляет собой
1)прямую, проходящую через начало координат под углом к осям координат
2)прямую, параллельную одной из осей координат
3)гиперболу
4)параболу
А21. Положительный заряд 20 мкКл перемещают в электрическом поле из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 400 В. Работа поля по перемещению заряда равна
1) 2 мДж 2) 5 мДж 3) –8 мДж 4) –6 мДж
А22. Заряд 10 нКл перемещают из центра равномерно заряженного шара радиусом 10 см на его поверхность, где напряженность 20 В/м. Работа перемещения заряда равна
1) |
0,2 мкДж |
2) |
50 нДж |
3) |
0,02 нДж |
4) |
0 |
А23. В однородном электрическом поле напряженностью 2 В/м переносят заряд 10 нКл на расстояние 5 см перпендикулярно силовым линиям поля. Работа перемещения равна
1) |
1 нДж 2) 4 мкДж |
3) |
–5 нДж 4) 0 |
А24. Единица потенциала, выраженная через основные |
|||
единицы СИ, это |
|
|
|
1) |
кг · м · с–2 · А–1 |
2) |
кг · м2 · с–3 · А–1 |
3) |
кг · м2 · с–2 · А–1 |
4) |
кг · м2 · с–2 · А–3 |
А25. Заряд под действием электрической силы 10 мкН переместили в электростатическом поле по замкнутой траектории
длиной 20 см. Работа перемещения равна |
|
1) 2 мкН 2) 5 мкН 3) 0 |
4) –1 нН |
364
Раздел III. Электромагнетизм
А26. Заряд 2 мкКл перемещают в однородном электрическом поле напряженностью 1 В/см на расстояние 10 см под углом 600 к силовым линиям. Работа перемещения равна
1) |
10 мкДж |
2) 5 мкДж |
3) |
2 мДж |
4) 20 мДж |
А27. Потенциал поверхности заряженного шара равен 2 В. Потенциал точки внутри шара на середине радиуса равен
1) 0 2) 1 В 3) 2 В 4) 4 В
А28. Разность потенциалов между точками однородного электростатического поля равна 20 В, расстояние между ними по силовой линии 10 см. Напряженность этого поля равна
1) 200 В 2) 0,2 В 3) 2 В 4) 10 В
А29. В центре поверхностно заряженного проводящего шара
1)напряженность и потенциал равны нулю
2)напряженность равна нулю, а потенциал такой же, как на поверхности
3)потенциал равен нулю, а напряженность такая же, как на поверхности
4)потенциал и напряженность такие же, как на его поверхности
А30. График зависимости потенциала поля точечного заряда от модуля заряда представляет собой
1)прямую, параллельную оси заряда
2)параболу
3)гиперболу
4)прямую, проходящую через начало координат под углом к осям координат
А31. Заряд проводника увеличили в 5 раз. При этом емкость
проводника |
|
|
|
1) |
увеличилась в 5 раз |
2) |
осталась прежней |
3) |
уменьшилась в 5 раз |
4) |
увеличилась на 5 пФ |
А32. Четыре конденсатора емкостью по 5 пФ каждый соединены последовательно. К ним параллельно подключен конденсатор емкостью 0,75 пФ. Общая емкость батареи кон-
денсаторов равна |
|
|
1) |
20,75 пФ |
2) 26,7 пФ |
3) |
2 пФ |
4) 0,15 пФ |
365
Физика для старшеклассников и абитуриентов
А33. Два параллельных конденсатора с емкостями 4 мкФ и 6 мкФ последовательно подключены к конденсатору емкостью 10 мкФ. Общая емкость батареи конденсаторов равна
1) |
6 пФ |
2) 4 пФ |
3) |
10 пФ |
4) 2 пФ |
|
|
|
А34. Заряженную пылинку пере- |
|
|
|
|||||
|
N |
|||||||
мещают в электрическом поле плоского |
1 |
|||||||
|
|
|||||||
конденсатора из точки М в точку N по |
|
|
|
|||||
трем разным траекториям (рис. 218). |
2 |
|
|
|||||
E |
||||||||
Наибольшее изменение ее кинетиче- |
M |
3 |
|
|||||
ской энергии произойдет при переме- |
Рис. 218 |
|||||||
щении пылинки по траектории |
||||||||
|
|
|
||||||
1) |
1 |
|
2) |
2 |
|
|
|
|
3) |
3 |
|
4) |
изменение одинаково |
|
|
||
А35. Как будет двигаться положительно заряженная пылинка, помещенная в поле плоского конденсатора, если ее
весом можно пренебречь? |
|
|
|
1) |
равномерно |
2) |
равноускоренно |
3) |
будет покоиться |
4) |
с переменным ускорением |
А36. Не отключая проводник от источника зарядов, изменяют расстояние между его обкладками. При этом
1)изменяются емкость и напряжение, а заряд сохраняется
2)изменяются емкость и заряд, а напряжение сохраняется
3)изменяются напряжение и заряд, а емкость сохраняется
4)изменяется заряд, а емкость и напряжение сохраняются
А37. Если конденсатор отключить от источника зарядов и увеличить расстояние между его обкладками, то
1)заряд не изменится, а разность потенциалов уменьшится
2)заряд уменьшится, а разность потенциалов не изменится
3)заряд увеличится, а разность потенциалов не изменится
4)заряд не изменится, а разность потенциалов увеличится
А38. Плоский воздушный конденсатор зарядили и отключили от источника тока. При уменьшении расстояния между его обкладками вдвое энергия конденсатора
1)уменьшится вдвое
2)увеличится вдвое
3)не изменится
4)уменьшится в четыре раза
366
Раздел III. Электромагнетизм
А39. График зависимости емкости конденсатора С от расстояния d между его обкладками представляет собой
1)прямую, проходящую через начало координат под углом к осям координат
2)прямую, параллельную оси расстояния
3)гиперболу
4)параболу
А40. Электроемкость плоского, квадратного, воздушного конденсатора со стороной 10 см и расстоянием между обклад-
ками 1 |
мм равна |
|
|
|
1) |
1 |
пФ |
2) |
88,5 пФ |
3) |
17,5 пФ |
4) |
20 пФ |
|
А41. Конденсатор емкостью 1 мкФ заряжен до напряжения 100 В. При коротком замыкании его обкладок после отключения от источника зарядов выделится энергия, равная
1) |
5 мДж |
2) |
0,1 мДж |
3) |
0,01 мДж |
4) |
0,05 Дж |
А42. Емкость конденсатора 10 пФ, напряжение на его обкладках 100 В. Заряд конденсатора равен
1) |
1 нКл |
2) |
10 нКл |
3) |
0,1 мкКл |
4) |
100 мкКл |
А43. Диаметр медного шара увеличили в три раза. При этом емкость шара
1)уменьшилась в шесть раз
2)увеличилась в три раза
3)не изменилась
4)увеличилась в шесть раз
А44. Емкость конденсатора 4 пФ, заряд на его обкладках 32 нКл. Разность потенциалов между его обкладками равна
1) 8 кВ 2) 16 В 3) 2 МВ 4) 28 кВ
А45. График зависимости емкости конденсатора от напряжения на его обкладках представляет собой
1)прямую, проходящую через начало координат под углом к осям
2)гиперболу
3)прямую, параллельную оси напряжений
4)параболу
367
Физика для старшеклассников и абитуриентов
А46. Емкость воздушного конденсатора 32 пФ, площадь его обкладок 4 см2. Расстояние между его обкладками при-
мерно равно |
|
1) 0,1 см 2) 0,1 мм 3) 1 мм |
3) 0,5 см |
А47. При параллельном соединении конденсаторов
1)заряд на всех конденсаторах одинаков, а общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных конденсаторах
2)напряжение на всех конденсаторах одинаково, а общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов
3)общее напряжение и общая емкость равны соответственно сумме напряжений и сумме емкостей отдельных конденсаторов
4)общее напряжение и общий заряд равны соответственно сумме напряжений и сумме зарядов на отдельных конденсаторах
А48. При последовательном соединении конденсаторов
1)напряжение на всех конденсаторах одинаково, а величина, обратная общей емкости, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов
2)общее напряжение и общая емкость равны соответственно сумме напряжений и сумме емкостей отдельных конденсаторов
3)общее напряжение и общий заряд равны соответственно сумме напряжений и сумме зарядов на отдельных конденсаторах
4)заряд на всех конденсаторах одинаков, а величина, обратная общей емкости, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов
А49. К двум последовательным конденсаторам емкостями по 10 пФ каждый подключили параллельно конденсатор емкостью 15 пФ. Общий заряд батареи этих конденсаторов 100 нКл. Найти напряжение на батарее этих конденсаторов.
1) 20 кВ 2) 3 кВ 3) 40 кВ 4) 5 мкВ
А50. Заряд батареи конденсаторов 1 нКл, общая емкость 5 пФ. Чему равно напряжение на батарее конденсаторов?
1) 50 В 2) 100 В 3) 2,5 В 4) 200 В
368
Раздел III. Электромагнетизм
А51. Зависимость энергии электрического поля конденсатора от заряда на его обкладках (рис. 219) выражает гра-
фик |
|
|
|
1) 1 |
2) 2 |
3) 3 |
4) 4 |
в) |
г) |
Рис. 219
А52. Амперметр рассчитан на силу тока не более 1 А, его сопротивление 0,2 Ом. Чтобы этим прибором измерить токи силой до 5 А, к нему нужно подключить
1)последовательно резистор сопротивлением 0,4 Ом
2)параллельно резистор сопротивлением 0, 05 Ом
3)параллельно резистор сопротивлением 1 Ом
4)последовательно резистор сопротивлением 2,5 Ом
А53. График зависимости силы тока в резисторе от напряжения на нем представляет собой прямую, наклоненную под углом 300 к оси напряжений (рис. 220). Все величины измерены в единицах СИ, цена одного деления на осях координат 1 А и 1 В. Сопротивление резистора примерно равно
1) |
1 Ом |
2) |
1,7 Ом |
3) |
1,4 Ом |
4) |
0, 58 Ом |
I |
|
|
|
I1 |
|
|
|
0 |
30° |
|
|
U1 |
U |
||
|
|||
|
Рис. 220 |
|
А54. По проводнику идет постоянный ток силой 20 мА. При этом за 50 с через поперечное сечение проводника проходит
заряд, равный |
|
|
|
|
|
|
1) 25 Кл |
2) 100 |
Кл |
3) 1 Кл |
4) 0,25 Кл |
||
А55. При повышении напряжения на резисторе в 3 раза |
||||||
его сопротивление |
|
|
|
|
||
1) |
уменьшается в 3 |
раза |
2) |
не изменяется |
||
3) |
увеличивается в 3 раза |
4) |
увеличивается в 9 раз |
|||
369