1. Не изменится; 2) увеличится; 3) уменьшится.

Решение

По теореме Гаусса в вакууме поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри поверхности, делённой на электрическую постоянную. Поэтому, если добавить заряд за пределами сферы, то поток вектора напряженности электрического поля через поверхность сферы не изменится.

Ответ: вариант 1.

Тест 2 – 3

Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если внутрь сферы добавить заряд - q, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность сферы...

Варианты ответов:

1) Не изменится; 2) увеличится; 3) уменьшится.

Решение

По теореме Гаусса в вакууме поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри поверхности, делённой на электрическую постоянную. Если добавить внутрь сферы к положительному заряду q такой же отрицательный заряд, то заряд, заключенный внутри поверхности сферы, станет равным нулю. Поэтому поток вектора напряженности электрического поля станет равным нулю, так как алгебраическая сумма зарядов, заключенных внутри сферы будет равна нулю. Следовательно, поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность сферы уменьшится.

Ответ: вариант 3.

Тест 2 – 4

Дана система точечных зарядов в вакууме и замкнутые поверхности S₁, S₂ и S₃. Поток вектора напряженности электростатического поля равен нулю через...

Варианты ответов:

1) поверхность S₂;

2) поверхность S₃;

3) поверхности S₂ и S₃;

4) поверхности S₁, S₂ и S₃.

Решение.

По теореме Гаусса в вакууме поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри поверхности, делённой на электрическую постоянную. Поэтому поток вектора напряженности электрического поля равен нулю через поверхности S₂ и S₃ т.к. алгебраическая сумма зарядов, заключенных внутри этих поверхностей, равна нулю.

Ответ: вариант 3.

Тест 2 – 5

Относительно статических электрических полей справедливы утверждения:

1. Электростатическое поле совершает работу над электрическим зарядом.

2) Силовые линии поля разомкнуты.

3) Электростатическое поле является вихревым.

Решение.

Проанализируем правильность утверждений.

1. Электростатическое поле является потенциальным. Работа в потенциальном поле сил может быть представлена как разность потенциальных энергий или как произведение заряда на разность потенциалов: А = W₁ – W₂ = q(φ₁ – φ₂ ). Поэтому первое утверждение является верным, т.е. электрическое поле совершает работу над электрическим зарядом.

2. Линии напряженности электрического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах или уходят в бесконечность, то есть силовые линии разомкнуты. Поэтому второе утверждение также является верным.

3. Третье утверждение является неверным. Вихревое поле имеет замкнутые линии, но оно создается только переменным полем, а не статическим.

Ответ: справедливы утверждения 1 и 2.

Тест 2 – 6

На рисунке показаны эквипотенциальные линии системы зарядов и значения потенциала на них. Вектор напряженности электрического поля в точке А ориентирован в направлении...

Варианты ответов: 1) в направлении 1; 3) в направлении 3;

2) в направлении 2; 4) в направлении 4.

Решение.

Потенциал поля, созданного электрическим зарядом, зависит от знака этого заряда. Если значения потенциала эквипотенциальных линий являются отрицательными, то это означает, что поле создано отрицательным зарядом и наоборот, если эти значения положительные, то поле создано положительным зарядом. Линии напряженности электрического поля начинаются на положительном заряде, заканчиваются на отрицательном заряде или уходят в бесконечность. Вектор напряженности электрического поля направлен по касательной к линии напряженности.

На рисунке в решении изображена линия напряженности, проходящая через заданную точку А. Вектор напряженности электрического поля ориентирован по касательной к этой линии, т.е. в направлении 1.

Ответ: направление 1.

.

Тест 2 – 7

В электрическом поле плоского конденсатора перемещается заряд + q в направлении, указанном стрелкой. Тогда работа сил поля на участке АВ...

Варианты ответов:

1. 1) отрицательна;

2. 2) равна нулю;

3. 3) положительна.

Решение.

В плоском конденсаторе линии напряженности электрического поля представляют собой прямые, параллельные участку АВ, которые начинаются на положительной и заканчиваются на отрицательной обкладке конденсатора. Сила, действующая на электрический заряд, равна: = q . Работа постоянной силы равна: A = F·∆S· cos α = q E ·∆S· cos α, где ∆S – модуль перемещения, α – угол между направлением силы и направлением перемещения. В данном случае α = 0, cos 0˚= 1 и работа сил поля на участке АВ больше нуля (A> 0).

Ответ: вариант 3.

Тест 2 – 8

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности поля Е. Укажите зависимость, соответствующую неполярным диэлектрикам.

Варианты ответов:

1. 1) График 2;

2. 2) График 3;

3. 3) График 4;

4. 4) График 1.

Решение.

Для большого класса диэлектриков (за исключением сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков) зависимость поляризованности Р от напряженности электрического поля Е имеет вид: Р = χ ·ε₀ ·Е, где χ – диэлектрическая восприимчивость, характеризующая свойства диэлектрика, ε ₀ – электрическая постоянная. Для диэлектриков, построенных из неполярных молекул, диэлектрическая восприимчивость χ постоянна при любых значениях Е и мала по абсолютной величине. Для диэлектриков, построенных из полярных молекул, при небольших значениях напряженности электрического поля зависимость Р(Е) линейная, а при больших значениях Е наблюдается насыщение и χ становится равным единице. Поэтому зависимость поляризованности Р от напряжённости электрического поля Е, соответствующая неполярным диэлектрикам, является линейной, что на рисунке соответствует прямой 4.

Ответ: вариант3.

Тест 2 – 9

На рисунке представлена зависимость плотности тока , протекающего в проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля . Отношение удельных проводимостей

этих элементов σ ₁ /σ ₂ равно ...

Варианты ответов:

1) 4;

1. 2) 1/4;

3. 3) 1/2;

4) 2.

Решение.

Зависимость плотности тока от напряженности электрического поля подчиняется закону Ома в дифференциальной форме: ј = σ·E, где σ – удельная проводимость. Заметим, что удельной проводимостью называется величина, обратная удельному сопротивлению: σ = 1/ρ. При постоянном значении напряженности электрического поля, т.е. при Е = const, отношение плотностей токов равно отношению удельных проводимостей: ј₁ / ј₂=σ₁/σ₂.

Используя график, найдем отношение удельных проводимостей элементов. Например, при Е = 8 усл. ед. отношение удельных проводимостей равно: σ₁/σ ₂=20 /10 =2.

Ответ: вариант 4.

Тест 2 – 10

Вольтамперная характеристика активных элементов цепи 1 и 2 представлена на рисунке. На элементе 1 при токе 15 mА выделяется мощность...

Варианты ответов:

1) 450 Вт; 2) 0,30 Вт; 3) 0,45 Вт; 4) 15 Вт.

Решение.

Мощность тока равна произведению силы тока на напряжение: N = I·U. Определим по графику, представляющему собой вольт – амперную характеристику, напряжение на элементе 1. При силе тока I = 15 mA напряжение равно U = 30 В. Подставим в формулу численные значения в системе СИ: N = 0.015·30 = 0.45 Вт. Ответ: вариант 3.

Задание С2-7 для самостоятельного решения.

Воспользовавшись тем же графиком теста 2 - 10, определите мощность, выделяющуюся на элементе 2, при напряжении 20 В.

Варианты ответов:

1) 0,5 Вт; 2) 100 Вт; 3) 20 Вт; 4) 0, 1 Вт.

Тест 2 – 11

Поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда - σ. Укажите направление вектора градиента потенциала в точке А.

Варианты ответов:

1. На 1) направление А – 1.

2. На 2) направление А – 3.

3. На 3) направление А – 4.

4. На 4) направление А – 2.

Решение.

Напряженность электрического поля равна градиенту потенциала, взятому с обратным знаком: = - grad φ. Так как электрическое поле создано бесконечной отрицательно заряженной плоскостью, то линии напряженности электрического поля перпендикулярно входят в отрицательно заряженную плоскость. Следовательно, вектор напряженности электрического поля имеет направление А – 4, при этом градиент потенциала направлен в противоположную сторону, т.е. имеет направление А – 2.

Ответ: вариант 4.