|
|
Потенциал. 7.1.3 Потенциал. Потенцильная энергия. Работа. Решение 1 Преобразуем физические величины в системные единицы си d 4 см 4 м v 12 кВ 12 В
1. Разность потенциалов между двумя параллельными заряженными пластинами, находящимися на расстоянии 4 см друг от друга, равна 12 кВ. Чему равна напряженность электрического поля между пластинами?
3 кВ/м
4,8 кВ/м
30 кВ/м
48 кВ/м
300 кВ/м
480 кВ/м
3000 кВ/м
4800 кВ/м
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
d = 4 см = 4· м
V = 12 кВ = 12· В
Напряженность электрического поля связана с разностью потенциалов формулой: Е = 
2) Е =  = 300000 В/м
Ответ: Е = 300000 В/м
2. Какой вид имеет график зависимости потенциала, создаваемого точечным зарядом, от расстояния от него? (числа в ответах приведены для примера и не имеют конкретного значения)
Решение:
1) Запишем формулу потенциала, создаваемого в точке на расстоянии r от точечного заряда:
φ = 
2) Судя по данной формуле, потенциал, создаваемый точечным зарядом в точке на расстоянии r от него, обратно пропорционален расстоянию, т.е. φ 
3) График подобной зависимости представлен на рисунке В
Ответ: В
3. Протон движется в пространстве, образованном двумя заряженными параллельными пластинами. Напряженность электрического поля между пластинами равна 80 кВ/м. Какую скорость приобретет протон, преодолев расстояние 7 см в направлении вектора напряженности, если его начальная скорость равна нулю?
44,4· м/с
31,4· м/с
1,47· м/с
1,04· м/с
0,74· м/с
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
Е = 80 кВ/м = 80· В/м
d = 7 см = 7· м
Преодолев расстояние вдоль линий напряженности электрического поля, протон уменьшит свою потенциальную энергию на величину: Δ = q·Δφ
2) Разность потенциалов между двумя точками определяется формулой: Δφ = Е·d
3) Уменьшение потенциальной энергии протона в результате перемещения из точки с высоким потенциалом в точку с низким сопровождается увеличением его кинетической энергии: Δ =  ·m· – 0
Δ = Δ
q·Е·d = ·m·
υ =  =  ≈ 1,04· м/с
Ответ: υ ≈ 1,04· м/с
4. Заряд помешен в поле, созданное двумя параллельными заряженными пластинами. Какой из графиков верно отображает зависимость силы, действующей на заряд со стороны электрического поля, от расстояния, на котором находится заряд от одной из пластин?
Е.  (сделать похожим на графики выше – убрать все единицы измерения, цифры, пунктирные линии, х заменить на d).
Решение:
1) Сила, действующая на заряд со стороны электрического поля, определяется формулой: F = q·Е
2) Напряженность электрического поля между двумя заряженными параллельными пластинами есть величина постоянная: Е = const, и не зависящая от расстояния, на котором находится заряд от одной из пластин
3) Следовательно, и сила будет величиной постоянной: F = const
Ответ: А
5. Чему равна разность потенциалов между двумя параллельными пластинами, находящими на расстоянии 4 см друг от друга, если напряженность электрического поля между ними равна 1,2 кВ/м?
30 В
48 В
300 В
480 В
3000 В
4800 В
30000 В
48000 В
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
d = 4 см = 4· м
Е = 1,2 кВ/м = 1,2· В/м
Напряженность электрического поля связана с разностью потенциалов формулой: Е =
2) V = Е·d = 1,2· В/м·4· м = 48 В
Ответ: V = 48 В
6. При перемещении заряда 2 мкКл была совершена работа 0,15 мДж. Чему равна разность потенциалов между точками, через которые передвигали заряд?
0,75 В
1,3 В
7,5 В
13 В
75 В
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
q = 2 мкКл = 2· Кл
А = 0,15 мДж = 0,15· Дж
Работа, совершаемая полем/против сил поля при перемещении заряда в поле, определяется формулой: А = q·Δφ
2) Δφ =  =  = 75 В
Ответ: Δφ = 75 В
7. Чему равна потенциальная энергия электростатического взаимодействия электрона и протона в атоме водорода, если средний радиус орбитали электрона равен 0,1 нм?
- 1,4· Дж
- 2,3· Дж
- 3,2· Дж
- 4,1· Дж
- 5,0· Дж
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
r = 0,1 нм = 0,1· м
Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов определяется формулой: = k·
2) = 9·  · ≈ - 2,3· Дж
Ответ: ≈ - 2,3· Дж
8. Два заряда, + 6 нКл и – 4 нКл, расположены так, как показано на рисунке.
Расстояние между зарядами 3 см, расстояние от положительного заряда до точки Р – 4 см. Найти потенциал, создаваемый этими зарядами в точке Р.
630 В
720 В
1035 В
1350 В
2070 В
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
 = + 6 нКл = + 6· Кл
 = - 4 нКл = - 4· Кл
 = 3 см = 3· м
 = 4 см = 4· м
Потенциал, создаваемый точечным зарядом, в точке, отстоящей на расстояние r от него, определяется формулой: φ = k·
2) Потенциал, создаваемый положительным зарядом:  = k·
Потенциал, создаваемый отрицательным зарядом:  = k· (в силу того, что расстояние от отрицательного заряда до точки Р есть гипотенуза прямоугольного треугольника, сформированного сторонами 3 см и 4 см)
3) = 9· · = 1350 В
= 9· · = - 720 В
 =  = 1350 В + (- 720 В) = 630 В
Ответ: = 630 В
9. Металлическая сфера, подвешенная на непроводящей нити, подключена к источнику тока напряжением 5 кВ. Потенциал в точке, отстоящей от центра сферы на 50 см, равен 3 кВ. Чему равен радиус сферы?
0,1 м
0,2 м
0,3 м
0,4 м
0,5 м
0,6 м
0,7 м
0,8 м
Решение:
1) Преобразуем физические величины в системные единицы СИ:
= 5 кВ = 5· В
= 3 кВ = 3· В
r = 50 см = 50· м
Потенциал проводящей сферы определяется формулой: φ = k· , где r – расстояние от центра сферы
2) Поскольку сфера подвешена к изолированной нити и подключена к источнику тока, ее заряд будет постоянным: q = const
3) q =  = const
 = 
R = r· = 50· м · = 0,3 м
Ответ: R = 0,3 м |
|
|
Скачать 90.88 Kb.