задачи. 101. Электроны влетают в плоский конденсатор длиной под углом к поверхности пластин, а вылетают под углом к пластинам. Определить первоначальную энергию электронов, если напряженность поля внутри конденсатора. Дано

• Название: 101. Электроны влетают в плоский конденсатор длиной под углом к поверхности пластин, а вылетают под углом к пластинам. Определить первоначальную энергию электронов, если напряженность поля внутри конденсатора. Дано
• Анкор: задачи
• Дата: 03.12.2022
• Размер: 0.74 Mb.
• Имя файла: 9317.doc
• Тип: Документы; #825957

101. Электроны влетают в плоский конденсатор длиной под углом к поверхности пластин, а вылетают под углом к пластинам. Определить первоначальную энергию электронов, если напряженность поля внутри конденсатора .

Дано:

Решение.



Напряженность электрического поля направлена вдоль оси , значит, силы, действующие вдоль оси , отсутствуют и составляющая скорости постоянна. Составляющая скорости определяется из соотношения: .

Ускорение находим из уравнения движения , где - заряд электрона, -масса электрона.

Из рисунка видно, что , , где и - составляющие скорости при влете электрона в конденсатор, а и - скорости при вылете из конденсатора ( ).

Время движения электрона в конденсаторе: .

Значит, , тогда .

Видно, что и тогда .

Учитывая, что , найдем энергию электронов:

.

Получаем, .

Ответ. .

102. Определить емкость шара радиуса , окруженного концентрическим шаром радиуса . Каков будет потенциал первого шара, если на него поместить заряд , а поверхность большого шара заземлить? Пространство между шарами заполнено парафином.

Дано:

Решение. Емкость шара равна: .

Разность потенциалов равна: .

Тогда, .

Потенциал на поверхности первого шара будет равен при заземлении большого шара: .

Получаем, ,

.

Ответ. , .
103. В электронной лампе ток идет от металлического цилиндра анода к нити накала, расположенной по его оси. Определить плотность тока у поверхности анода и нити, если сила тока равна , длина нити и анода , диаметры нити , анода .

Дано:

Решение. Плотность тока равна: , где .

Значит, .

Тогда, , .

Получаем, ,

.

Ответ. , .

104. Если амперметр включить последовательно с сопротивлением , амперметр показывает ток . Если амперметр подключить параллельно к измеряемому сопротивлению, он показывает ток . Чему равно сопротивление , если внутреннее сопротивление амперметра равно . Падением напряжения на сопротивление источника пренебречь.

Дано:

Решение.



По закону Ома для полной цепи .

Так как внутренним сопротивлением источника пренебрегаем, то имеем:

(последовательно), (параллельно).

Значит, .

Тогда, .

Решая квадратное уравнение, получаем,

Ответ. .
105. В цепь, состоящую из аккумулятора и сопротивления , включают вольтметр сначала последовательно, а затем параллельно. Внутреннее сопротивление аккумулятора . Определить внутреннее сопротивление вольтметра, если его показания в обоих случаях оказались одинаковы.

Дано:

Решение. По закону для полной цепи при последовательном подключении: . Тогда, .

При параллельном подключении: .

Тогда, .

Так как по условию, , то .

Отсюда, .

Получаем, .

Ответ. .
106. Какой ток пойдет по подводящим проводам при коротком замыкании, если на плитках с сопротивлением в и выделяется при поочередном их включении одинаковая мощность ?

Дано:

Решение. Ток при коротком замыкании .

Мощность на первом резисторе , на втором .

Значит, .

Тогда, .

Тогда, .

Значит, .

Получаем, .

Ответ. .

107. Электрический чайник, содержащий воды, подключен к генератору с э.д.с. и внутренним сопротивлением . На сколько градусов нагреется вода за , если вольтметр, подключенный к зажимам генератора, показывает напряжение ? К.п.д. чайника , током через вольтметр пренебречь.

Дано:

Решение. Количество энергии, затрачиваемое на нагревание воды, равно: , где - масса воды, - теплоемкость воды, - плотность воды.

Значит, .

Мощность чайника: .

По закону Ома для полной цепи: . Так как , то . Тогда, .

Количество энергии выделяемое при нагревании: .

Так как , то .

Получаем, .

Ответ. .
108. В цепь батареи с э.д.с. включен электромотор. Сопротивление подводящих проводов равно . Напряжение на клеммах мотора при нагрузке падает на по сравнению с напряжением на них при холостом ходе. Во сколько раз мощность, потребляемая мотором при нагрузке, больше мощности, потребляемой мотором вхолостую, если ток в цепи мри нагрузке равен ?

Дано:

Решение. Разность потенциалов на клеммах мотора равна разности ЭДС батареи и падения напряжения на подводящих проводах: .

Также эта разность потенциалов равна сумме ЭДС индукции возникающей при вращении якоря мотора и потери напряжения на сопротивлении обмотки якоря.

Таким образом: , .

Найдем : .

Значит, .

Тогда, .

Значит, .

Ответ.
109. Сколько времени нужно производить электролиз подкисленной воды, чтобы полученным водородом наполнить при нормальных условиях воздушный шар с подъемной силой ? Ток при электролизе равен . Средний молекулярный вес воздуха принять равным .

Дано:

Решение. Подъемная сила равна разности между архимедовой силой и весом водорода в шаре : , где - масса воздуха в объеме шара .

Массу воздуха найдем из уравнения газового состояния:

, откуда .

Аналогично получаем вес водорода: , где и - молекулярные веса воздуха и водорода.

Значит, , откуда .

Водород, который заполнил шар объема , получен электролизом подкисленной воды, значит масса водорода: , где , - атомный вес водорода, - валентность водорода.

Применив уравнение газового состояния, получим: , откуда .

Приравнивая объемы, получаем: .

Получаем, .

Ответ. .


110. При каком напряжении зажигается неоновая лампа, если энергия ионизации атома , а средняя длина свободного пробега электронов в газе ? Расстояние между электродами лампы .

Дано:

Решение. Поле над электронами совершает работу: , где - длина свободного пробега.

Сила поля равна: , где - заряд электрона.

Напряженность поля равна: .

Чтобы лампа зажглась, работа должна быть равна энергии ионизации.

Значит,

Получаем, .

Ответ. .
111. Электровоз движется со скоростью и развивает в среднем силу тяги . Найти ток, проходящий через двигатель электровоза (без учета тепловых потерь), если напряжение на нем .

Дано:

Решение. Так как джоулевыми (тепловыми) потерями можно пренебречь, то механическая мощность электровоза равна: .

С другой стороны: .

Значит, .

Тогда, .

Получаем,

Ответ. .