уровень в - pedportal.net

РИС. гз1
Палочк и мог ут вращаться без трения вокруг осей А и В, цроходящих через
их нижние концы. Верхние концы палочек сходятся под прямым углом 90°
так, что конец одной палочки лежит на конце другой палочки. Палочка, вра щающаяся вокруг оси А, образует с опорой угол а, равный 30°. Каким дол жен быть минимальный коэффициент трения между палочками, чтобы палоч к а, вращаю щаяся вокруг оси В, не упала? ( >0,29.)
СЮ. Однородный стержень АВ массой 40 кг, расположенный под углом 30°
к горизонту (рис. 51), концом А опирается на подшипник, а концом В при
вязан к нити, закрепленной в точке С. Груз массой 90 кг подвешен к точке,
которая делит стержень в отношении 2 : 1 от конца А. Чему равна сила натя
жения нити, если треугольник АВС равносторонний? Трением в подшипни ке
можно пренебречь. (784 Н.)
10.11. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ.
ТЕМПЕРАТУРА. ЭНЕРГИЯ ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ
УРОВЕНЬ А
-26
А1. Чему равна масса одной молекулы воды? (3- 10
кг.) А2. Сколько
26
молекул находится в водороде массой 1 кг? (3- 10 .)
АЗ. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 10,8 кг?
(400 моль.)
А4. Чему равна масса молекулы кислорода? (5,3 • 10 -26 кг.)
А5. Сколько атомов содержится в гелии массой 1 кг? (1,1 • 10 26 .)
А6. В газе объемом 1 м 3 при давлении 1,5 • 10 5 Па содержится 2*1025 молекул. Чему равна
средняя кинетическая энергия поступательного движения этих молекул? (1,1 • 10 -20 Дж.)
А7. Чему равно давление водорода, если средняя квадратичная скорость его молекул равна
600 м/с, а их концентрация составляет 3 • 10 25 м -3 ? (12 кПа.)
А8. Как изменится давление газа, если концентрация его молекул увеличится в 6 раз, а
средняя скорость молекул уменьшится в 2 раза? (Увеличится
в 1,5 раза.)
А9. В сосуде, 5имеющем объем 2,4 л, содержится 6 • 10 22 атомов гелия. Давление газа в со
суде равно 2 • 1020 Па. Чему равна средняя кинетическая энергия поступательного движения этих
атомов? ( 1, 2 - 10' Дж.)
А10. Чему равно давление кислорода, если средняя квадратичная скорость его молекул рав на 500 м/с, а их концентрация составляет 6 • 10 25 м" 3 ? (270 кПа.)
УРОВЕНЬ В
B1. Сколько молекул содержится в углекислом газе (СО 2 ) массой 1 г? (1,4- 1022 .)
B2. За 10 сут. из стакана полностью испарилось 100 г воды. Сколько в среднем вылетало
молекул с поверхности воды за время, равное 1 с? (3,8 • 10 18 .)
B3. Чему равна плотность углерода, если в его объеме, равном 0,036 м 3 , содержится
количество вещества 1 кмоль? (1700 кг/м 2 .)
B4. Сколько молекул содержится в воде, объем которой равен 1 см 3? (3,33 • 10 22 .)
B5. Какое количество вещества содержится в водороде, объем которого равен 2 м 3, если плотность
водорода равна 1 кг/м 3 ? (1 кмоль.)
B6. Чему равна средняя квадратичная скорость движения молекул газа, если при давлении
250 кПа газ массой 8 кг занимает
объем 15 м 2 ? (1200 м/с.)
B7. В колбе объемом 100 см 3 содержится некоторый газ при температуре 27 °С. На сколько
изменится давление газа в колбе, если вследствие его утечки из колбы вылетит 10 20 молекул? (На 4140 Па.)
B8. Чему равен объем, который занимает газ при давлении 2 • 10 5 Па, 3если его масса равна
1 кг, а средняя квадратичная
скорость молекул равна 600 м/с? (0,6 м .)
B9. Газ нагревается в 7 открытом сосуде при давлении 10 5 Па от температуры 273 до 127 °С. 26
На сколько при этом изменяется число молекул, находящихся в газе объемом 1 м ? (0,72 • 10 .)
В10. Чему
равна температура газа, если давление равно 100 кПа, а концентрация молекул
равна 1025 м 3? (725 К.)
УРОВЕНЬ С
С1. Радоновые ванны, применяемые для лечения, содержат 1,8 • 10 9 атомов радона в воде,
взятой объемом 1 м 3 . На сколько молекул воды приходится один атом радона в лечебной ван не? (18 10 18.)
С2. Предельно допустимая концентрация молекул для паров ртути (Н g) в воздухе равна
3 • 1016 м-3, а для ядовитого газа хлора (С1 2 ) эта (концентрация равна 8,5 • 10 18 м-3. При какой массе
каждого вещества, попадающего в воздух объемом 1 м3, появляется опасность отравления? (0,01 мг;
1 мг.)
СЗ. П комнате объемом 60 м 3 испарили капельку духов, в которой масса ароматического вещества равна 10 4 г. Сколько молекул итого вещества попадает в легкие человека при каждом
вдохе, если объем вдыхаемого воздуха равен 1 дм 3, а молярная масса ароматического вещест ва
равна 1 кг/моль? (10 12.)
С4. В озеро средней глубиной 100 м и площадью 10 км 2 бросили кристаллик поваренной соли
(МаС1) массой 0,01 г. Сколько молекул этой соли оказалось бы в наперстке воды объемом 2
см3, зачерпнутой из этого озера, если считать, что соль, растворившись, равномерно распределилась в озере? (2 • 10 5.)
С5. Плотность смеси, состоящей из газов гелия и водорода, равна 3 кг/м 3 , а молярная масса
— 3 г/моль. Чему равно количество вещества водорода, содержащегося в смеси объемом 2
м 3 , если масса гелия в смеси такого же объема равна 4 кг? (1 кмоль.)
С6. Чему равна концентрация молекул кислорода, если его давление равно 0,2 МПа, а сред няя квадратичная скорость его молекул составляет 700 м/с? (2,3 • 10 25 м -3 )
С7. Чему равно давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул равна
500 м/с, а плотность равна 1,25 кг/м 3 ? (104 кПа.)
С8. В баллоне радиолампы объемом 10 ' м' ! находится 4,1 • 10 й молекул воздуха. Чему равна
средняя квадратичная скорость молекул газа, если давление в лампе равно 13,3 • 10 3 Па? (450
м/с.)
С9. Чему равна средняя квадратичная скорость движения молекул газа, который при дав лении 2 * 1 0 - 5 Па занимает объем 5 м 3 и имеет массу 6 кг? (700 м/с.)
СЮ. При какой температуре молекулы гелия имеют такую же среднюю квадратичную скорость, как и молекулы водорода при 27 0 С? (327 0 С.)
10.12. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
УРОВЕНЬ А
А1. Чему равен объем, который занимает водород массой 1 кг при температуре 27 °С и дав лении 100 кПа? (12,45 м 3 .)
А2. Чему равно давление идеального газа, количество вещества которого 2 моль и который
занимает объем 8,3 м 3 при температуре 250 К? (500 Па.)
АЗ. Чему равна масса углекислого газа, находящегося в баллоне объемом 40 л при
температуре 15 °С и давлении 50 • 10 5 Па? (3,7 кг.)
А4. Чему равна универсальная газовая постоянная, полученная из опыта, в котором водо род массой 1 кг занимал объем 12 м 3 при давлении 100 кПа и температуре 300 К?
А5. При изотермическом сжатии давление газа возросло в 8 раз. Чему равен начал ьный объем газа, если в конце газ занимает объем, равный 0,24 м 3 ? (1,92 м 3 .)
А6. Во сколько раз следует увеличить, температуру газа, чтобы его давление возросло от
500 до 800 Па, если объем и масса газа постоянны? (В 1,6 раза.)
А7. При изотермическом расширении газа его объем увеличился в 7 раз. Чему равно на чальное давление, если после расширения оно стало равно 210 Па? (1470 Па.)
А8. Во сколько раз увеличится температура газа, если объем газа изменится от 0,3 до
2,1 м 3 при постоянных давлении и массе газа? (В 7 раз.)
А9. Чему равна плотность азота при температуре 27 С и давлении 100 кПа? (1,1 кг/м 3 .)
А10. При давлении 10" Па и температуре 15 'С воздух занимает сосуд объемом 2 л. При
каком давлении воздух той же массы займет объем 4 л, если его температура станет
равной
20 °С? (0,5 • 105 Па.)
/
УРОВЕНЬ В
10 5
B1. При давлении
Па и температуре 27 0 С плотность газа равна 0,162 кг/м 3 . Определи
те, какой это газ. (Гелий.)
B2. Чему равно отношение конечного объема газа к его начальному объему, если при
постоянной температуре давление газа возросло в 5 раз, а масса уменьшилась в 2 раза? (1 :
10.)
B3. Во сколько раз увеличится объем газа, если его температура возрастет в 3 раза, а
давление уменьшится в 2 раза при постоянной массе газа? (В 6 раз.)
B4. Чему равно количество вещества газа, которое следует добавить к количеству вещества
1 моль идеального газа, чтобы его давление увеличилось в 9,1 раза при постоянном объеме и
постоянной температуре? (8,1 моль.)
B5. В открытом сосуде газ нагрели так, что его температура увеличилась в 3 раза. Чему была
равна масса газа в сосуде, если в конце нагревания в нем осталась масса, равная 0,24 кг?
(0,72 кг.)
B6. Идеальный газ в горизонтально расположенном цилиндре разделен скользящей без трения
перегородкой на две части. Во сколько раз масса газа в правой части цилиндра больше
массы газа в левой части цилиндра, если объем газа в правой части в 2 раза больше объема
газа в левой части при одинаковой температуре по обе стороны
перегородки? (В 2 раз а.)
B7. Чему равна масса воздуха в пузырьке объемом 0,83 см 3 на глубине 8000 м, если
температура воды постоянна и равна 290 К, а атмосферное давление равно 100 кПа? (0,8 г.)
B8. Во сколько раз. уменьшилась плотность газа, если давление газа при изотермическом
процессе уменьшилось на 20% при постоянной массе газа? (В 1,25 раза.)
B9. До какой
максимальной температуры можно нагреть баллон, рассчитанный на давление
1,5 • 107 Па, если при температуре 300 К давление в баллоне равно 1,25 • 10 7 Па? (360 К.)
В10. В баллоне объемом 200 л находился гелий под давлением 100 кПа при температуре 17
°С. После подкачивания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а температура
увеличилась до 47 °С. На сколько увеличилась масса гелия? (На 58 г.)
УРОВЕНЬ С
С1. Объем пузырька газа, всплывшего со дна озера на его поверхность, увеличился в 2 раза.
Чему равна глубина озера, если атмосферное давление нормальное и температура воды озера
постоянная? (10 м.)
С2. В открытом цилиндре находится газ массой 90 г. Температуру газа увеличили от 300 до
450 К при постоянном давлении. Чему будет равна масса газа, который выйдет из цилиндра?
(0,03 кг.)
СЗ. Чему равно количество вещества газа, который выходит из баллона объемом 8,3 л, ес ли
давление уменьшается от 1500 до 1000 кПа, а температура остается равной 250 К? (2 моль.)
С4. В сосуде объемом 2 л находится газ при температуре 23 °С. Часть газа выпустили из сосуда при неизменной температуре. На сколько изменилось
число молекул газа в сосуде, если
давление газа понизилось на 180 мм рт. ст.? (На 21,2-1022.)
С5. Поршень массой 3 кг и площадью 0,1 см вертикально давит на газ в цилиндре. Чему
равна сила, с которой надо подействовать на поршень, чтобы объем газа уменьшился в 2 раза,
если атмосферное давление равно 1000 гПа, а температура газа постоянна? (31 Н.)
С6. Цилиндрический сосуд заполнен газом при температуре 27 °С и давлении 100 кПа. Сосуд разделен пополам подвижной перегородкой. Чему будет равно давление, если газ в одной
половине нагреть до температуры 57 °С, а в другой оставить без изменения? (105 кПа.)
С7. Закрытый цилиндр длиной 50 см разделен на две .равные части теплонепроницаемым
поршнем. В обеих частях находится один и тот же газ при температуре 200 К. Массы газа в
обеих частях равны. На какое расстояние сместится поршень, если в одной из частей цилиндра температуру газа повысить до
300 К? (На 5 см.)
С8. В баллоне объемом 0,2 м3 находится газ под давлением 105 Па при температуре 290 К.
После добавления газа давление повысилось в 3 раза, а температура
увеличилась до 320 К. На
сколько увеличилось число молекул газа в сосуде? (На 8,6 • 10 24.)
С9. Два сосуда наполнены
одним и тем же газом под давлением 4 • 10 5 Па в одном сосуде
5
и под давлением 9 • 10 Па в другом сосуде. Масса газа в одном сосуде равна 0,2 кг, а в другом
сосуде равна 0,3 кг. Сосуды соединяют трубкой, объемом которой можно пренебречь по
сравнению с объемами сосудов. Чему равно давление в сосудах, если температура5 газа в них
одинакова и после установления искомого давления увеличилась
на 20 К? (7,2 • 10 Па.)
С10. Открытую стеклянную колбу объемом 250 см 3 нагрели до 127 °С, после чего ее горлышко опустили в воду. Чему равна масса воды, которая войдет в колбу, если колба охладит ся до 7 °С при постоянном давлении? (75 г.)
10.13. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН
ТЕРМОДИНАМИКИ
УРОВЕНЬ А
А1. Чему равна внутренняя энергия одноатомного газа, количество вещества которого
10 моль при температуре 27 °С? (37,4 кДж.)
А2. В процессе изобарного расширения газа была совершена работа, равная 400 Дж. При
каком давлении совершался этот процесс, если объем газа увеличился от 0,3 до 0,6 м 3 ?
(1,33 кПа.)
АЗ. При изобарном расширении газа была совершена работа, равная 600 Дж. На сколько
изменился объем таза, если давление газа было равно 4 • 10 5 Па? (На 0,0015 м 3 .)
А4. Азот массой 280 г был нагрет при постоянном давлении на 100 К. Чему была равна работа, которую совершил газ при расширении? (8310 Дж.)
А5. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты,
равное 300 Дж, а внешние силы совершили над ним работу, равную 500 Дж? (800 Дж.)
А6. Объем идеального одноатомного газа при изобарном расширении увеличился на
0,001 м3. Чему равно количество теплоты, которое получил газ при расширении, если его давление равно 100 кПа? (250 Дж.)
А7. Внешние силы, действуя на газ, совершили работу, равную 380 Дж. Одновременно газу
было передано количество теплоты, равное 400 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии
газа? (780 Дж.)
А8. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему было передано количество теплоты, равное 500 Дж, и при расширении газ совершил работу, равную 300 Дж? (200 Дж.)
А9. Чему равно количество теплоты, которое потребуется для изохорного нагревания идеального одноатомного газа на 60 К, если его количество вещества равно 2 моль? (1500 Дж.)
А10. Для приготовления ванны вместимостью 200 л смешали холодную воду при температуре 10 °С с горячей водой при температуре 60 °С. Чему должен быть равен объем каждой порции воды, чтобы конечная температура воды установилась 40 ° С? (80 л; 120 л.)
УРОВЕНЬ В
B1. Чему равна внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объемом 60 м 3 при
давлении 100 кПа? (9 МДж.)
B2. Газ, изобарно расширяясь при давлении 2 • 10 5 Па, совершает работу 200 Дж. Чему равен
первоначальный объем газа, если его конечный объем оказался равным 2,5 л? (0,0015 м 3.)
B3. Чему равна концентрация молекул идеального одноатомного газа в сосуде объемом 2 л
при температуре 27 °С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж? (2,4 • 10 25 м~3.)
B4. Чему
равна работа, которую совершает воздух, изобарно расширяясь при давлении3
2 • 105 Па, когда его нагревают
на 17 °С? Первоначальный объем воздуха был равен 15 м , а
температура — О °С. (1,9- 105 Дж.)
B5. Чему равна внутренняя энергия одноатомного газа, занимающего
при температуре
400 К объем 2,5 л, если концентрация его молекул равна 10 20 см"3 ? (2,1 кДж.)
B6. Воздух массой 15 кг нагрели от температуры 100 °С до температуры 250 °С при
постоянном давлении. Чему равна работа при расширении воздуха и изменение его внутренней
энергии? (2,3- 106 Дж; 6,4- 105 Дж.)
B7. При изобарном нагревании газа, количество вещества которого 800 моль, газу сообщи
ли количество теплоты, равное 9,4 МДж. Чему равна работа газа и пр иращение его
внутренней энергии, если его нагрели на 500 К? (3,3 МДж; 6,1 МДж.)
B8. Чему равно давление идеального одноатомного газа, занимающего объем 2 л, если его
внутренняя энергия равна 300 Дж? (0,1 МПа.)
B9. При адиабатном сжатии одного моля идеального одноатомного газа совершена работа
75 Дж. Чему равно изменение температуры газа? (6 К.)
В10. Чему равна работа, совершенная идеальным одноатомным газом, и как при этом изменилась
его внутренняя энергия, если газ изобарно нагрели на 50 К? Чему р авно количество теплоты,
которое получил газ в процессе теплообмена, если его количество вещества было равно 2 моль?
(830 Дж; 1245 Дж; 2075 Дж.)
УРОВЕНЬ С
С1. При изобарном нагревании идеального газа его объем увеличился в 3 раза при давлении
3 • 105 Па. Чему был равен первоначальный объем газа, если для его увеличения
потребовалось совершить работу, равную 12,9 кДж? (0,0215 м 3.)
С2. Идеальный газ нагрели на 20 К при постоянном давлении, и он совершил работу, рав ную 249 Дж. Чему равно количество вещества газа, который нагрели? (1,5 моль.)
СЗ. При изобарном нагревании гелия массой 12 г он совершил работу, равную 1 кДж.
На сколько изменилась температура газа и какое количество теплоты ему было передано?
(На 40 К; 2,5 кДж.)
С4. Газ, находящийся под давлением 160 кПа, был изобарно нагрет от температуры 320 К
до температуры 450 К. Начальный объем газа был равен 10 л. Чему равна работа газа при расширении? (650 Дж.)
С5. Идеальный одноатомный газ нагревают на 1 К сначала изохорно, а затем изобарно. Че му равно отношение количества теплоты, полученного газом при изохорном процессе, к количеству теплоты, полученному газом при изобарном процессе? (3/5.)
С6. В колбе находится вода массой 600 г при температуре 80 °С. Чему должна быть равна
масса льда при температуре -15 °С, который нужно добавить в воду, чтобы окончательная температура смеси стала равна 50 °С? (0,13 кг.)
С7. В углубление, сделанное во льду, вливают свинец. Чему равна масса свинца, если он остыл до температуры О °С и при этом растопил лед массой 270 г? Начальная температура свинца была равна 400 °С, а льда — О °С. (1,2 кг.)
С8. Вода падает с высоты 60 м. На сколько градусов температура воды внизу водопада вы ше, чем вверху, если на нагревание воды идет 60% работы, совершаемой при падении воды?
(На 0,09 К.)
С9. Алюминиевый чайник массой 400 г, в котором находится вода массой 2 кг при темпе ратуре 100 °С, помещают на газовую горелку с КПД, равным 40%. Чему равна мощность горелки, если через 10 мин вода закипает, а часть ее массой 20 г испаряется? (3,5 кВт.)
С10. Стальной лом пневматического отбойного молотка массой 1,8 кг, обладая энергией
37,5 Дж, делает 1000 ударов в 1 мин. На сколько градусов повысится температура лома после
3 мин работы, если на его нагревание затрачивается 15% всей энергии? (На 19 К.)
10.14. ЭЛЕКТРОСТАТИКА
УРОВЕНЬ А
А1. Два одинаковых металлических шарика приводят в соприкосновение и разводят. Электрический заряд одного из них первоначально равен -5 мкКл. Чему равен заряд другого
шарика до соприкосновения, если после разведения заряд одного из них равен 3 мкКл?
(11 мкКл.)
А2. Заряды, равные 10 и 16 нКл, расположены на расстоянии 7 мм друг от друга. Какая
сила будет действовать на заряд, равный 2 нКл, помещенный в точку, удаленную на расстоя ние 3 мм от меньшего заряда и на расстояние 4 мм от большего заряда? (2 мН.)
АЗ. Два одинаковых точечных электрических заряда, равные по 1 мкКл, находятся на расстоянии 4 м друг от друга. Чему равна напряженность электрического поля в точке, находя щейся посередине между этими зарядами? (0.)
А4. В двух противоположных вершинах квадрата, длина стороны которого равна 30 см, находятся одинаковые отрицательные заряды, равные по -5 • 10-9 Кл. Чему равна напряженность
поля в двух других вершинах квадрата? (707 Н/Кл.)
А5. Пылинка массой 8 мг покоится в однородном вертикальном электрическом поле. Чему
равна напряженность поля, если заряд пылинки равен 2 мкКл? (40 Н/Кл.)
А6. Какой скоростью обладает электрон, пролетевший ускоряющую разность потенциалов
200 В? (8,4 • 106 м/с.)
А7. Разность потенциалов между точками, лежащими на одной линии напряженности однородного электрического поля, равна 2 кВ. Расстояние между этими точками равно 10 см. Чему равна напряженность поля? (20 кВ/м.)
А8. Пылинка массой 10 -11 г имеет заряд, равный двадцати элементарным зарядам, и находится в равновесии между двумя параллельными пластинами, разность потенциалов между
которыми равна 153 В. Чему равно расстояние между пластинами? (0,5 см.)
А9. В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до разности потенциалов 300 В. Чему равна энергия вспышки? (36 Дж.)
А10. Пылинка, заряд которой равен 9,8 • 10~ 16 Кл, висит между пластинами плоского воздушного конденсатора, к которому приложено напряжение 5000 В. Расстояние между пласти нами равно 5 см. Чему равна масса пылинки? (10~ п кг.)
УРОВЕНЬ В
B1. Имеются два шарика. Какой заряд необходимо сообщить каждому из них, чтобы сила
взаимного отталкивания этих зарядов уравновесила гравитационную силу их взаимного
притяжения, если масса каждого шарика равна 1 г? (8,6 • 10 -14 Кл.)
B2. Два одинаковых металлических шарика с зарядами 1 и 3 мкКл привели в
соприкосновение, а затем развели на расстояние, которое больше начального в 2 раза. Чему
равно отношение начальной силы кулоновского взаимодействия шариков к конечной? (3 : 1.)
B3. Два точечных одноименных заряда, равные по 2 • 10 -10 Кл, находятся на расстоянии
15 см друг от друга. Чему равна напряженность поля в точке, находящейся на расстоянии
12 см от первого заряда и 9 см от второго заряда? (255 Н/Кл.)
B4. Два заряда, равные по 10 -7 Кл, расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Чему
равна напряженность поля в точке, удаленной на расстояние 5 см от каждого заряда, если за
ряды разноименные? (432 Н/Кл.)
B5. В трех вершинах квадрата,
длина стороны которого равна 25 см, находятся одинаковые
заряды, равные по 4 • 10 -8 Кл. Чему равна напряженность поля в четвертой вершине?
(11 кН/Кл.)
B6. Два одинаковых заряженных шарика подвешены к одной точке на нитях равной длины
и погружены
в жидкость. Плотность шариков равна 1,6 г/см 3 , плотность жидкости равна
3
0,8 г/см . Чему равна диэлектрическая проницаемость жидкости, если угол расхождения
нитей в ней и в воздухе одинаков, а заряды шариков равны? (2.)
B7. Шарик массой 0,1 г перемещается в электрическом поле из точки А, где потенциал равен
1000 В, в точку В, где потенциал равен нулю. Чему
равна скорость шарика в точке А, если в
точке В она равна 20 м/с, а заряд его равен 10 -5 Кл? (14 м/с.) -6
B8. Какое число электронов содержит заряд пылинки массой 10 мг, если пылинка находится
в состоянии равновесия в плоском конденсаторе, заряженном до напряжения 500 В, а
расстояние между пластинами равно 5 мм? (625.)
B9. Какую работу нужно совершить, чтобы удалить диэлектрик из плоского конденсатора,
у которого пространство между обкладками заполнено парафином с диэлектрической
проницаемостью, равной 2, не отключая его от источника напряжением 150 В? Емкость
конденсатора с диэлектриком равна 2 мкФ. (0,01 Дж.)
В10. Между двумя горизонтальными
разноименно заряженными пластинами конденсатора
находится капелька масла массой 10-8 г и зарядом 10-14 Кл. Разность потенциалов между пластинами равна 240 В, а расстояние между ними равно 2,5 см. Чему равно время, в течение которого капелька масла достигнет одну из пластин, если вначале она находилась на равном расстоянии между ними? (0,25 с или 0,035 с.)
УРОВЕНЬ С
С1. Два одинаковых шарика зарядами, равными по 4 мкКл, висят на одной высоте на некотором расстоянии друг от друга. Какой заряд следует поместить на одинаковом расстоянии
между ними, чтобы нити висели вертикально? (-1 мкКл.)
С2. Два одинаковых небольших шарика, массой 0,1 г каждый, подвешены на нитях длиной
25 см. После того как шарикам сообщили одинаковые
заряды, они разошлись на расстояние
5 см. Чему равен заряд каждого шарика? (5,2 • 10 -9 Кл.)
СЗ. В однородном электрическом поле, где вектор напряженности направлен вертикально
вниз и равен 10 кВ/м, висит на нити шарик массой 10 г и зарядом 1 мкКл. Шарику сообщи ли скорость, направленную перпендикулярно вектору напряженности и равную 1 м/с. Чему
равна сила натяжения нити в момент максимального отклонения от вертикали, если ее длина
равна 1 м? (115 мН.)
С4. В двух вершинах равностороннего треугольника помещены электрические заряды, равные по 4 мкКл. Какой точечный заряд надо поместить в середину стороны, соединяющей эти
заряды, чтобы напряженность поля в третьей вершине треугольника стала равна нулю? (5,19 мкКл.)
С5. На какой угол от вертикали отклонится маленький шарик зарядом 4 • 10 -7 Кл и массой 4
мг, подвешенный на шелковой нити, если его поместить в горизонтальное однородное поле
напряженностью 100 В/м? (45°.)
С6. Капелька масла радиусом 1 мкм, несущая на себе заряд двадцати электронов, находится в равновесии в поле плоского горизонтально расположенного конденсатора, если к нему приложено напряжение 82 В. Расстояние между
пластинами равно 8 мм. Чему равен заряд элек трона, если плотность масла равна 800 кг/м 3? (1,6- 10-19 Кл.)
С7. Протон влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно его пластинам
со скоростью 120 км/с. Напряженность поля внутри конденсатора равна 30 В/см, а длина
каждой его пластины равна 10 см. С какой скоростью протон вылетает из конденсатора?
(270 км/с.)
С8. Конденсатор емкостью 8 мкФ подключен к источнику тока напряжением 100 В. Чему
равна работа, совершаемая при введении в конденсатор пластины с диэлектрической проницаемостью, равной 4, если пластина заполняет весь объем конденсатора? (0,12 Дж.)
С9. Между двумя пластинами конденсатора, расположенными горизонтально в вакууме на
расстоянии 4,8 мм друг -5от друга, движется отрицательно
заряженная шарообразная капелька
масла радиусом 1,4 • 10 м c ускорением 5,8 м/с2, направленным
вниз. Сколько избыточных
электронов имеет капелька, если плотность масла равна 800 кг/м 3, а разность потенциалов между
пластинами равна 1000 В? (1100.)
С10. Электрон влетает в плоский конденсатор параллельно его обкладкам и на пути, равном
4 см, по горизонтали отклоняется и проходит путь, равный 2 мм, по вертикали. Напряженность электрического поля конденсатора равна 20 В/м. Чему
равна кинетическая энергия
электрона в момент, когда он попадает в конденсатор? (6,4 • 10 -19 Дж.)
.