Физика уроки 10-11 - Электростатика - Работа электрического поля. Потенциал. Электрическое напряжение, Свойства электрического потенциала

Задача 1689

Элек­три­че­ские по­тен­ци­а­лы двух изо­ли­ро­ван­ных про­вод­ни­ков, на­хо­дя­щих­ся в воз­ду­хе, равны 110 В и −110 В. Какую ра­бо­ту со­вер­шит элек­три­че­ское поле этих двух за­ря­дов при пе­ре­но­се за­ря­да 5 · 10−4 Кл с од­но­го про­вод­ни­ка на дру­гой?

Задача 1690

Какую ско­рость может со­об­щить элек­тро­ну, на­хо­дя­ще­му­ся в со­сто­я­нии покоя, уско­ря­ю­щая раз­ность по­тен­ци­а­лов в 1000 В? Масса элек­тро­на 9,1 · 10−31 кг.

Задача 1691

Из ядра атома радия со ско­ро­стью 2 · 107 м/с вы­ле­та­ет  альфа   — ча­сти­ца мас­сой 6,67 · 10−27 кг. Опре­де­ли­те энер­гию ча­сти­цы и раз­ность по­тен­ци­а­лов, ко­то­рая бы обес­пе­чи­ла ча­сти­це такую энер­гию. Заряд ча­сти­цы 3,2 · 10−19 Кл.

Задача 1692

Элек­трон вы­ле­та­ет из точки, по­тен­ци­ал ко­то­рой 450 В, со ско­ро­стью 190 м/с. Какую ско­рость он будет иметь в точке с по­тен­ци­а­лом 475 В?

Задача 1693

Име­ет­ся по­ло­жи­тель­ный то­чеч­ный заряд. По­строй­те си­ло­вые линии этого за­ря­да и в про­из­воль­ном мас­шта­бе изоб­ра­зи­те эк­ви­по­тен­ци­аль­ные по­верх­но­сти с та­ки­ми по­тен­ци­а­ла­ми: 25 В, 50 В, 75 В, 100 В.

Задача 1694

Ем­кость од­но­го кон­ден­са­то­ра 200 пФ, а дру­го­го  — 1 мкФ. Срав­нить за­ря­ды, на­коп­лен­ные на этих кон­ден­са­то­рах при их под­клю­че­нии к по­лю­сам од­но­го и того же ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния.

Задача 1695

Какую ра­бо­ту нужно со­вер­шить для того, чтобы пе­ре­ме­стить заряд q из точки А в точку В в поле двух то­чеч­ных за­ря­дов q1 и q2?

Задача 1696

Два элек­тро­на, на­хо­дя­щи­е­ся на бес­ко­неч­но боль­шом рас­сто­я­нии один от дру­го­го, на­чи­на­ют дви­гать­ся нав­стре­чу друг другу, при­чем ско­ро­сти их v0 в этот мо­мент оди­на­ко­вы по ве­ли­чи­не и про­ти­во­по­лож­ны по на­прав­ле­нию. Опре­де­лить наи­мень­шее рас­сто­я­ние между элек­тро­на­ми, если v_0 = 10 в сте­пе­ни 6 м/с; e = 1,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 19 пра­вая круг­лая скоб­ка Кл; m = 9 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 31 пра­вая круг­лая скоб­ка кг.

Задача 1697

Че­ты­ре за­ря­да по 40 нКл рас­по­ло­же­ны в вер­ши­нах квад­ра­та со сто­ро­ной 4 см. Каков по­тен­ци­ал поля в цен­тре квад­ра­та?

Задача 1698

Ме­тал­ли­че­ское коль­цо ра­ди­у­сом R имеет заряд q. Чему равны на­пря­жен­ность поля и по­тен­ци­ал: а) в цен­тре коль­ца; б) на рас­сто­я­нии а от цен­тра вдоль оси, пер­пен­ди­ку­ляр­ной к плос­ко­сти коль­ца?

Задача 1699

В плос­кий кон­ден­са­тор дли­ной l = 5см вле­та­ет элек­трон под углом  альфа = 15 гра­ду­сов к пла­сти­нам. Энер­гия элек­тро­на W = 1500эВ. Рас­сто­я­ние между пла­сти­на­ми d= 1см. Опре­де­лить ве­ли­чи­ну на­пря­же­ния на кон­ден­са­то­ре U, при ко­то­ром элек­трон при вы­хо­де из пла­стин будет дви­гать­ся па­рал­лель­но им.

Задача 1700

Внут­ри полой тон­ко­стен­ной сферы ра­ди­у­сом R на­хо­дит­ся сфера ра­ди­у­сом r. Сфере ра­ди­у­сом R со­об­ща­ет­ся заряд Q, а сфере ра­ди­у­сом r  — заряд q. Опре­де­лить по­тен­ци­а­лы по­верх­но­стей сфер.

Задача 1701

Ме­тал­ли­че­ский шар ра­ди­у­сом R1, за­ря­жен­ный до по­тен­ци­а­ла\varphi, окру­жа­ют сфе­ри­че­ской про­во­дя­щей обо­лоч­кой ра­ди­у­сом R2. Как из­ме­нит­ся по­тен­ци­ал шара после того, как он будет на ко­рот­кое время со­еди­нен про­вод­ни­ком с обо­лоч­кой?

Задача 1702

Ме­тал­ли­че­ский шар ра­ди­у­сом R2, за­ря­жен­ный до по­тен­ци­а­ла \varphi, окру­жа­ют кон­цен­три­че­ской сфе­ри­че­ской про­во­дя­щей обо­лоч­кой ра­ди­у­сом R2. Чему ста­нет равен по­тен­ци­ал шара, если за­зем­лить внеш­нюю обо­лоч­ку?

Задача 1703

На шарик ра­ди­у­сом R =10см па­да­ет пучок элек­тро­нов. Какой заряд можно на­ко­пить таким спо­со­бом на ша­ри­ке, если элек­три­че­ская проч­ность воз­ду­ха при нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии равна 3 · 106 В/м?

Задача 1705

Какую ра­бо­ту со­вер­ша­ет поле при пе­ре­ме­ще­нии за­ря­да 20 нКл из точки с по­тен­ци­а­лом 700 В в точку с по­тен­ци­а­лом 200 В? из точки с по­тен­ци­а­лом −100 В в точку с по­тен­ци­а­лом 400 В?

Задача 1706

В од­но­род­ном элек­три­че­ском поле на­пря­жен­но­стью 1 кВ/м пе­ре­ме­сти­ли заряд −25 нКл в на­прав­ле­нии си­ло­вой линии на 2 см. Найти ра­бо­ту поля, из­ме­не­ние по­тен­ци­аль­ной энер­гии за­ря­да и на­пря­же­ние между на­чаль­ной и ко­неч­ной точ­ка­ми пе­ре­ме­ще­ния.

Задача 1707

При пе­ре­ме­ще­нии за­ря­да между точ­ка­ми с раз­но­стью по­тен­ци­а­лов 1 кВ поле со­вер­ши­ло ра­бо­ту 40 мкДж. Чему равен заряд?

Задача 1708

В од­но­род­ном поле на­пря­жен­но­стью 60 кВ/м пе­ре­ме­сти­ли заряд 5 нКл. Пе­ре­ме­ще­ние, рав­ное по мо­ду­лю 20 см, об­ра­зу­ет угол 60° с на­прав­ле­ни­ем си­ло­вой линии. Найти ра­бо­ту поля, из­ме­не­ние по­тен­ци­аль­ной энер­гии вза­и­мо­дей­ствия за­ря­да и поля и на­пря­же­ние между на­чаль­ной и ко­неч­ной точ­ка­ми пе­ре­ме­ще­ния. Дать от­ве­ты на те же во­про­сы для cлучая пе­ре­ме­ще­ния от­ри­ца­тель­но­го за­ря­да.

Задача 1709

Элек­трон пе­ре­ме­стил­ся в уско­ря­ю­щем поле из точки с по­тен­ци­а­лом 200 В в точку с по­тен­ци­а­лом 300 В. Найти ки­не­ти­че­скую энер­гию элек­тро­на, из­ме­не­ние его по­тен­ци­аль­ной энер­гии и при­об­ре­тен­ную ско­рость. На­чаль­ную ско­рость элек­тро­на счи­тать рав­ной нулю.

Задача 1710

Какую раз­ность по­тен­ци­а­лов дол­жен прой­ти элек­трон, чтобы его ско­рость уве­ли­чи­лась от 10 до 30 Мм/с?

Задача 1711

Альфа-ча­сти­ца (m = 6,7 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 27 пра­вая круг­лая скоб­ка кг, q = 3,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 19 пра­вая круг­лая скоб­ка Кл) вы­ле­та­ет из ядра радия со ско­ро­стью v = 20Мм/с и по­па­да­ет в тор­мо­зя­щее од­но­род­ное элек­три­че­ское поле, линии на­пря­жен­но­сти ко­то­ро­го на­прав­ле­ны про­ти­во­по­лож­но на­прав­ле­нию дви­же­ния ча­сти­цы. Какую раз­ность по­тен­ци­а­лов долж­на прой­ти ча­сти­ца до оста­нов­ки?

Задача 1712

Найти на­пря­же­ние между точ­ка­ми А к В, если AB = 8см,  альфа = 30 гра­ду­сов и на­пря­жен­ность поля 50 кВ/м.

Задача 1769

Между двумя пла­сти­на­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми го­ри­зон­таль­но в ва­ку­у­ме на рас­сто­я­нии 4,8 мм друг от друга, на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ная ка­пель­ка масла мас­сой 10 нг. Сколь­ко «из­бы­точ­ных» элек­тро­нов имеет ка­пель­ка, если на пла­сти­ны по­да­но на­пря­же­ние 1 кВ?

Задача 1770

На пла­сти­нах A и B, рас­по­ло­жен­ных па­рал­лель­но на рас­сто­я­нии 8 см друг от друга, под­дер­жи­ва­ют­ся по­тен­ци­а­лы +60 и −60 В со­от­вет­ствен­но. Между ними по­ме­сти­ли за­зем­лен­ную пла­сти­ну С на рас­сто­я­нии 2 см от пла­сти­ны А. На сколь­ко из­ме­ни­лась на­пря­жен­ность поля на участ­ках АС и СВ? По­стро­ить гра­фи­ки за­ви­си­мо­стей \varphi левая круг­лая скоб­ка x пра­вая круг­лая скоб­ка и Ех(х), рас­по­ло­жив ось х от по­ло­жи­тель­ной пла­сти­ны.

Задача 1771

В од­но­род­ном элек­три­че­ском поле две точки лежат на одной си­ло­вой линии. Рас­сто­я­ние между точ­ка­ми равно 10 см. Ка­ко­во на­пря­же­ние между ними, если на­пря­жен­ность поля 150 кВ/м?

Задача 1772

Для из­ме­ре­ния энер­гии мик­ро­ча­стиц при­ме­ня­ют вне­си­стем­ную еди­ни­цу  — элекnрон­вольт (эВ). Такую энер­гию при­об­ре­та­ет элек­трон, прой­дя раз­ность по­тен­ци­а­лов 1 В. При какой ско­ро­сти элек­тро­на его ки­не­ти­че­ская энер­гия равна 1 эВ? 1 кэВ?

Задача 1773

Какую ки­не­ти­че­скую энер­гию при­об­рел элек­трон, прой­дя уско­ря­ю­щую раз­ность по­тен­ци­а­лов 2 кВ? Вы­ра­зи­те ответ в элек­трон­воль­тах и джо­у­лях.

Задача 1774

На каком рас­сто­я­нии от за­ря­да 10 нКл в ма­шин­ном масле на­пря­жен­ность поля равна 10 кВ/м?

Задача 1775

Два ма­лень­ких ша­ри­ка с оди­на­ко­вы­ми за­ря­да­ми, на­хо­дя­щи­е­ся в воде на рас­сто­я­нии 10 см один от дру­го­го, от­тал­ки­ва­ют­ся с силой 4 мкН. Най­ди­те заряд каж­до­го из ша­ри­ков.

Задача 1776

Ско­рость элек­тро­на умень­ши­лась от 10 000 км/с до нуля. Какую раз­ность по­тен­ци­а­лов про­шел элек­трон?

Задача 1777

При дви­же­нии в элек­три­че­ском поле ско­рость элек­тро­на уве­ли­чи­лась с 1000 км/с до 5000 км/с. Какую раз­ность по­тен­ци­а­лов про­шел элек­трон?

Задача 1778

В ки­не­ско­пах цвет­ных те­ле­ви­зо­ров элек­тро­ны про­хо­дят уско­ря­ю­щую раз­ность по­тен­ци­а­лов 35 кВ. С какой ско­ро­стью элек­тро­ны под­ле­та­ют к экра­ну ки­не­ско­па?

Задача 1779

В од­но­род­ное элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­стью 2 МВ/м вле­та­ет про­тон со ско­ро­стью 20 Мм/с под углом 120° к на­прав­ле­нию си­ло­вых линий. Через какое время ско­рость про­то­на будет пер­пен­ди­ку­ляр­на си­ло­вым ли­ни­ям? Ка­ко­во пе­ре­ме­ще­ние про­то­на за это время?

Задача 1780

Чему равен по­тен­ци­ал  \varphi поля то­чеч­но­го за­ря­да Q  =  20 нКл на рас­сто­я­нии r  =  5 см от за­ря­да?

Задача 1781

Ме­тал­ли­че­ско­му шару ра­ди­у­сом 2 см пе­ре­дан заряд 40 нКл. Каков по­тен­ци­ал по­верх­но­сти шара? Цен­тра шара?

Задача 1782

Раз­ность по­тен­ци­а­лов двух точек, уда­лен­ных от цен­тра за­ря­жен­ной ме­тал­ли­че­ской сферы на 20 см и 30 см, равна 2 В. Ра­ди­ус сферы 10 см. Каков заряд сферы? Ка­ко­ва раз­ность по­тен­ци­а­лов между сфе­рой и ее цен­тром?

Задача 1783

Какие оди­на­ко­вые за­ря­ды надо раз­ме­стить в вер­ши­нах рав­но­сто­рон­не­го тре­уголь­ни­ка со сто­ро­ной 10 см, чтобы по­тен­ци­ал поля в цен­тре тре­уголь­ни­ка был равен −100 В?

Задача 1784

Чему равны на­пря­жен­ность и по­тен­ци­ал поля в цен­тре рав­но­мер­но за­ря­жен­но­го про­во­лоч­но­го коль­ца? Заряд коль­ца Q, ра­ди­ус R.

Задача 1785

Два не­боль­ших ша­ри­ка с оди­на­ко­вы­ми за­ря­да­ми 40 нКл на­де­ты на вер­ти­каль­ную ди­элек­три­че­скую спицу. Ниж­ний шарик за­креп­лен, а верх­ний может без тре­ния сколь­зить по спице. Его удер­жи­ва­ют над ниж­ним ша­ри­ком на рас­сто­я­нии 8 см. На какое ми­ни­маль­ное рас­сто­я­ние при­бли­зит­ся верх­ний шарик к ниж­не­му, если его от­пу­стить? Масса верх­не­го ша­ри­ка 2 г.

Задача 3392

Пучок элек­тро­нов, разо­гнан­ных на­пря­же­ни­ем 5 кВ, вле­та­ет в плос­кий кон­ден­са­тор по­се­ре­ди­не между пла­сти­на­ми и па­рал­лель­но им. Длина кон­ден­са­то­ра 10 см, рас­сто­я­ние между пла­сти­на­ми 10 мм. При каком наи­мень­шем на­пря­же­нии на кон­ден­са­то­ре элек­тро­ны не будут вы­ле­тать из него?