Ładunek elektryczny ćwiczenia. 1. Rysunek przedstawia dwie jednakowe naelektryzowane kulki.

Transkrypt

1 Ładunek elektryczny ćwiczenia 1. Rysunek przedstawia dwie jednakowe naelektryzowane kulki. Kulki są naładowane: a. jednoiiennie, a wartości ładunków ogą być jednakowe lub róŝne, b. jednoiiennie, a wartości ładunków są jednakowe, c. róŝnoiiennie, a wartości ładunków ogą być jednakowe lub róŝne, d. róŝnoiiennie, a wartości ładunków są jednakowe.. Ile razy zieni się siła oddziaływania poiędzy dwoa ładunkai, jeśli wartość jednego z nich została zwiększona dziesięciokrotnie, wartość drugiego zniejszyy pięciokrotnie a odległość iędzy ładunkai zwiększyy dwukrotnie. Odp. Siła zaleje dwukrotnie. 3. Ile razy naleŝy zienić odległość iędzy dwoa ładunkai, aby siła oddziaływania iędzy nii nie zieniła się, jeśli wartość jednego z nich zwiększyy 7-krotnie a drugiego zniejszyy o połowę. Odp. Odległość naleŝy zwiększyć 6-krotnie. 4. Jaki ładunek uieszczono w polu o natęŝeniu 3*10 8 N, jeśli na ten ładunek działała siła 0,3 MN. Odp W jakiej odległości od siebie uieszczono dwa ładunki punktowe o wartości 1 kaŝdy, jeśli działała poiędzy nii siła 1 kn? Odp. 3

2 6. Dipol elektryczny o ładunkach i i odległości iędzy nii 10 c znajduje się w nafcie. Oblicz natęŝenie pola na osi dipola w odległości l 4 od jednego z jego ładunków. Przenikalność elektryczna względna nafty wynosi. 5N Odp. 5,76 10

3 Praca i energia pola 7. Jaką pracę naleŝałoby wykonać przy odsuwaniu na odległość 1 etra dwóch ładunków i 3µ uieszczonych w próŝni w odległości 10 c. Odp. 486J 8. Oblicz, jaka praca jest potrzebna do rozdzielenia układu dwóch ładunków, tak, aby po rozdzieleniu pozostały w spoczynku. KaŜdy ładunek a wartość 1,4µ. Początkowo ładunki były w odległości 8. Odp. -J 9. Oblicz wartość energii potrzebną do utworzenia układu ładunków przedstawionego na rysunku. ZałóŜ, Ŝe początkowo ładunki były nieskończenie odległe od siebie. Wartości ładunków wynoszą: q 1= q =+ 4µ, q3 = 4µ Odp. -0,7 J 10. Oblicz prędkość, z jaką nieruchoa początkowo cząstka o asie uderzy w dodatnio naładowaną płytę. qed Odp. v= 11. Oblicz odległość d poiędzy płytai, dla której cząstka poruszająca się początkowo z prędkością v 0 uderzyła w ujenie naładowaną płytę z cztery razy niejszą niŝ początkowa prędkością. 15 v0 Odp. d = 3 qe

4 Potencjał pola 1. Oblicz pracę wykonaną przy przeieszczaniu ładunku q ruche jednostajny z punktu A do B, przyjując, Ŝe wartości ładunków wynoszą: q= 10, q1 = 4 10, q = 8 10 a odległości: l= 0 c, d = 30c. a. 13. Proton i cząstka alfa zostały przyspieszone tą saą róŝnicą potencjałów. Prędkość protonu v p oraz prędkość cząstki α, vα spełniają zaleŝność: a. vα = vp b. v p = vα c. v α =v p d. v p = v α 14. W akceleratorze przyspieszono wiązkę elektronów napięcie 1000V. Elektrony w wiązce uzyskają prędkość 5 razy większą, jeśli napięcie przyspieszające zwiększyy do: a. 5000V b V c V d. 5000V 15. Dwa protony oddalają się od siebie na skutek działania sił kulobowskich. Ich ruch względe siebie jest ruche: a. jednostajny, b. jednostajnie przyspieszony, c. niejednostajnie przyspieszony. d. jednostajnie opóźniony, e. niejednostajnie opóźniony. 16. Pęd, jaki uzyska cząstka o asie i ładunku q w polu elektrostatyczny, po przebyciu róŝnicy potencjałów V wyniesie: a. q V q V b. c. q V d. qe

5 17. Elektron wpadający w jednorodne pole elektryczne z prędkością v równoległą do wektora natęŝenia pola elektrycznego będzie poruszał się po: a. paraboli, b. hiperboli, c. linii prostej, d. okręgu. 18. W jednorodne pole elektrostatyczne wpada cząstka o ładunku q i asie prostopadle do wektora natęŝenia E. Prawdą jest, Ŝe: a. tore ruchu jest linia prosta, b. ruch ładunku jest jednostajny, c. na ładunek działa siłą o rosnącej wartości, d. przyspieszenie, z jaki porusza się cząstka, a stałą wartość. 19. Na wykresie przedstawiono zaleŝność prędkości protonu, poruszającego się w polu elektryczny, od czasu trwania jego ruchu. Z analizy wykresu oŝna wywnioskować, Ŝe: a. ruch protonu jest jednostajny, b. wektor prędkości protonu tworzy kąt alfa z wektore natęŝenia pola, c. na proton działa siła o rosnącej wartości, d. pole elektryczne, w który porusza się proton jest jednorodne. 0. Ładunek elektryczny uieszczony w pobliŝu powierzchni nie naładowanego przewodnika jest: a. odpychany od tej powierzchni, b. przyciągany do tej powierzchni, c. przyciągany, gdy przewodnik jest uzieiony, a odpychany w przeciwny przypadku, d. przyciągany lub odpychany zaleŝnie od kształtu przewodnika. 1. W pewny obszarze natęŝenie pola elektrostatycznego Ziei wynosi V 130 i zwrócone jest w stronę jej powierzchni. NatęŜenie pola grawitacyjnego jest N ta równe 9,8. Kuleczka o asie 1g i ładunku dodatni 10 6 puszczona kg swobodnie będzie poruszać się z przyspieszenie: a. 9,93 s b. 9,80 s c. 9,67 s d. 0,13 s

6 . JeŜeli w polu elektryczny o róŝnicy potencjałów 100V przyspieszyć proton, deuteron i cząstkę alfa, to ich pędy odpowiednio p, p, p spełniają zaleŝność: p = p = a. p D phe b. p p < pd < phe c. p p > pd > phe d. p p < phe < pd 3. Aby pole elektrostatyczne nadało cząstce o asie i ładunku Q przyspieszenie równe przyspieszeniu zieskieu, natęŝenie pola powinno ieć wartość: Q a. E = g b. E = gq g c. E = Q g d. E = Q 4. Energia kinetyczna, jaką uzyskał elektron, który pod wpływe sił pola elektrycznego przesunął się iędzy dwoa punktai o róŝnicy potencjałów 150V, wynosi: a. 150 ev 16 b ev 16 c.,4 10 ev 16 d. 0,4 10 ev 5. Przesuwając ładunek punktowy q z punktu A do B w polu o ładunku Q wykonano pracę: kqq a. r kqq b. r kqq c. r d Praca sił zewnętrznych potrzebna do przeieszczenia ruche jednostajny próbnego ładunku w polu elektrostatyczny ładunku ujenego: a. jest niezaleŝna od długości toru i od wielkości ładunku przeieszczanego, b. zaleŝy od długości toru i od wielkości ładunku przeieszczanego, c. nie zaleŝy od kierunku przeieszczania ładunku próbnego, d. jest zawsze ujena, e. jest równa zianie energii potencjalnej ładunku próbnego. p D He

7 7. Przy przesunięciu ładunku q= 10 4 na drodze 30 c w polu elektrostatyczny została wykonana praca W = 0, 6J. RóŜnica potencjałów poiędzy tyi punktai wynosi: a. 600V b. 18kV c. 6kV d. 0kV e. 0,6kV 8. Odległość, w jakiej uszą się znaleźć dwa identyczne ładunki 10 6 w próŝni, aby ich energia potencjalna elektrostatyczna była równa 3 J, wynosi: a b c d po zwiększeniu wzajenej odległości dwóch naładowanych cząstek ich potencjalna energia elektryczna: a. zaleje, bez względu na znaki ładunków cząstek, b. wzrośnie, bez względu na znaki ładunków cząstek, c. wzrośnie, gdy ładunki cząstek są jednoiienne, a zaleje gdy sa róŝnoiienne, d. wzrośnie, gdy ładunki cząstek są róŝnoiienne, a zaleje gdy są jednoiienne. 30. Nieprawda jest, Ŝe: a. dipol elektryczny to układ dwóch ładunków punktowych róŝnoiiennych odległych od siebie o l, b. oent dipolowy a zwrot od ładunku ujenego do dodatniego i leŝy na osi dipola, c. w połowie odległości iędzy ładunkai na osi dipola potencjał jest równy zero, d. pole elektrostatyczna na osi dipola jest pole jednorodny. 31. Dwie równoległe etalowe płytki ustawiono w odległości 10 c od siebie i naładowano do potencjałów: +1000V i +00V. NatęŜenie pola elektrostatycznego w punkcie leŝący dokładnie pośrodku przestrzeni poiędzy płytai wynosi: a V i zwrócone jest od wyŝszego potencjału do niŝszego potencjału, b. 100 V i zwrócone jest od wyŝszego potencjału do niŝszego potencjału, c V i zwrócone jest od niŝszego potencjału do wyŝszego potencjału, d. 100 V i zwrócone jest od niŝszego potencjału do wyŝszego potencjału.

8 3. Kulę o proieniu 6 c wykonaną z przewodnika naelektryzowano do potencjału 3000V, a kulę o proieniu 4c do potencjału 5000V. Jaka wartość a potencjał kulek po połączeniu ich długi przewodzący drute? Odp. 3,8 kv 33. Kulkę o proieniu 4 d wykonaną z przewodnika naelektryzowano do potencjału 3kV. Oblicz proień drugiej, nienaelektryzowanej kuli, wykonanej z przewodnika, jeśli po połączeniu ich długi drute wykonany z przewodnika potencjał pierwszej kuli zniejszył się o,8 kv. Odp. 5,6. Pojeność elektryczna 34. Ile razy zieni się pojeność elektryczna kuli przewodzącej o proieniu R, jeŝeli początkowo jest ona uieszczona w ośrodku o przenikalności dielektrycznej ε 1= (nafta), a następnie w ośrodku, którego przenikalność elektryczna wynosi ε =56, (gliceryna)? Odp. 8,1 35. Kondensator o pojeności 1= 0µ F naładowano do napięcia U1= 00V. Do kondensatora tego dołączono równolegle nienaładowany kondensator o pojeności = 300µ F. Jakie napięcie ustali się po połączeniu kondensatorów? U 1 1 Odp. U = =1,5V Naładowany do napięcia U1= 150V kondensator o pojeności 1= 1,5µ F połączono równolegle z kondensatore, naładowany do napięcia U = 100V. Znaleźć pojeność drugiego kondensatora, jeŝeli napięcie baterii po połączeniu kondensatorów wynosi U = 110V. Odp. 6 µ F 37. Kondensatory o pojeności 50 µ F i 500 µ F połączono równolegle i podłączono do źródła o stały napięciu 1 V. Znaleźć ładunek kaŝdego kondensatora, oraz całkowity ładunek i całkowita pojeność baterii Odp. 3 10, 6 10, 9 10, 750µ F 38. Baterię kondensatorów o pojeności = 100µ F składającą się z trzech równolegle połączonych kondensatorów, włączono do sieci o napięciu 50 V. Na okładkach jednego z kondensatorów zgroadzony został ładunek q1= 0, 01. Znaleźć pojeność i ładunek kaŝdego z dwóch pozostałych kondensatorów, zakładając, Ŝe ich pojeności są jednakowe. q Odp = 3 = = 30µ F, q = q3 = 7,5 10 U 39. Gęstość powierzchniowa ładunku na okładkach kondensatora płaskiego, 11 znajdującego się w próŝni, jest równa σ = Powierzchnia okładki c wynosi S = 100c. Pojeność kondensatora wynosi = 10pF. Wyznacz prędkość, którą uzyskuje elektron przebywając w kondensatorze drogę od

9 jednej okładki do drugiej. Stosunek ładunku elektronu do jego asy wynosi e = 1, kg e σs 7 Odp. v= = 1,03 10 s 40. Dwa kondensatory o pojeności 10 µ F i 30 µ F połączono szeregowo, a całej baterii dostarczono ładunek Znaleźć pojeność i napięcie baterii, a takŝe napięcie na okładkach kaŝdego kondensatora. Odp. 7,5µ F, 400V, 300V, 100V 41. Ile kondensatorów o pojeności 1µ F kaŝdy, przeznaczonych do pracy pod napięcie 500V, naleŝy wziąć i jak je połączyć iędzy sobą, aby otrzyać baterię o pojeności 0,5µ F na napięcie pracy 1kV? Odp Między okładkai kondensatora płaskiego, o powierzchni 90c kaŝda, znajduje się szklana płytka o grubości 1 i płytka ikowa o grubości. Znajdź pojeność takiego kondensatora. ( ε 10, ε = 6 ) sz = 1 Odp. 174µ F 184,5 10 F 43. Oblicz pojeność zastępczą układu kondensatorów: = µ F, = 10µ F, = 1000nF, 0, 003F = Odp. 5,733µ F 44. Oblicz pojeność zastępczą układu kondensatorów: 1 = 10µ F, = 0,1µ F, 3 = 1000nF, 4 = 0,01F, 5 = 0, 004F Odp.,3µ F

10 45. Oblicz pojeność zastępczą układu kondensatorów: 1 = = 3 = 4 = 10µ F, 5 = 6 = 7 = 0µ F 46. Płaski kondensator powietrzny podłączono do źródła prądu o napięciu 300V. Po odłączeniu tego źródła kondensator zanurzono w oleju o stałej dielektrycznej 3. Napięcie na kondensatorze jest równe: a. 300V b. 100V c. 900V d. 0V 47. Kondensator powietrzny połączono z akuulatore o napięciu U. Oddalając płytki tego kondensatora stwierdzay, Ŝe jego energia: a. nie zienia się, poniewaŝ praca wykonywana przy oddalaniu płytek nie wpływa na jego stan, b. nie zienia się, poniewaŝ praca wykonywana przy oddalaniu płytek kopensuje zianę energii, c. aleje, a praca wykonana przy oddalaniu płytek zuŝywana jest na ładowanie akuulatora, d. wzrasta, a praca wykonywana przy oddalaniu płytek zuŝywana jest na rozładowanie kondensatora. 48. Kondensator próŝniowy naładowano i odłączono od źródła napięcia. Następnie iędzy jego okładki wsunięto dielektryk o stałej dielektrycznej ε r. W rezultacie: a. napięcie iędzy okładkai wzrośnie εr razy, b. ładunek na okładkach wzrośnie ε r razy, c. energia kondensatora zaleje ε r razy, d. pojeność kondensatora wzrośnie 4 πεr razy 49. Kondensator płaski o pojeności naładowano ładunkie Q i odłączono od źródła prądu. Aby zwiększyć trzykrotnie odległość iędzy okładkai tego kondensatora naleŝałoby wykonać pracę: Q a. W = 3 Q b. W = Q c. W =

11 3Q d. W = 50. Płyty naładowanego i odłączonego od źródła napięcia kondensatora dzieli odległość d. Po wsunięciu do wnętrza kondensatora płytki etalowej o grubości 0,5d napięcie iędzy płytkai: a. zalało dwukrotnie, b. nie uległo zianie, c. wzrosło dwukrotnie, d. wzrosło czterokrotnie. Energia kondensatora 51. Płaski kondensator powietrzny składa się z dwóch płytek o powierzchni 00c kaŝda, znajdujących się w odległości 0,3 c jedna od drugiej. Jaką pracę naleŝy wykonać, aby zwiększyć odległość iędzy okładkai do 0,5 c? Przyjij, Ŝe: a. kondensator naładowano do 600 V i odłączono od baterii, b. kondensator cały czas pozostaje podłączony do źródła o napięciu 600V. 6 6 Odp. a) 7,1 10 J, b) 4,3 10 J 5. Do połączonych szeregowo kondensatorów o pojenościach µ F i 8µF przyłoŝono napięcie 300V. a. Oblicz energię tego układu. b. Naładowane kondensatory rozłączono i połączono równolegle jednoiiennyi okładkai, nie przykładając źródła napięcia. Oblicz energię tego układu. c. Naładowany układ z podpunktu a. rozłączono i połączono kondensatory równolegle róŝnoiiennyi okładkai. Oblicz energię tego układu. Odp. a) 7, 10 J, b) 4,6 10 J, c) 0 J 53. Określ, co stanie się z Q, E, U,, E p kondensatora próŝniowego podłączonego do źródła napięcia w trakcie oddalania od siebie jego okładek. Jak zienią się przedstawione zaleŝności w sytuacji, gdy kondensator zostanie naładowany i odłączony od źródła napięcia?