контрольная работа по физике. Решение Шарик подвешен на нити, сверху на него действует сила натяжения нити, снизу сила тяжести, а когда подносят отрицательно заряженный шарик то и Кулоновская сила. (Т. к разноименно заряженные тела притягиваются)

• Название: Решение Шарик подвешен на нити, сверху на него действует сила натяжения нити, снизу сила тяжести, а когда подносят отрицательно заряженный шарик то и Кулоновская сила. (Т. к разноименно заряженные тела притягиваются)
• Анкор: контрольная работа по физике
• Дата: 06.06.2020
• Размер: 83.29 Kb.
• Имя файла: 773768_1.docx
• Тип: Задача; #128514

Задача №1.

Тонкая шёлковая нить выдерживает максимальную силу натяжения 0,9 Н. На этой нити подвешен шарик массы 80 г, имеющий положительный заряд 200 нКл. Снизу в направлении линии подвеса к нему подносят шарик, имеющий отрицательный заряд

-400 нКл. При каком расстоянии между шариками нить разорвётся?

Дано: ;	Решение: Шарик подвешен на нити, сверху на него действует сила натяжения нити, снизу - сила тяжести, а когда подносят отрицательно заряженный шарик - то и Кулоновская сила. (Т.к. разноименно заряженные тела притягиваются). Запишем второй закон Ньютона для данной системы:
Найти:
- Кулоновская сила, определяется по формуле: - коэффициент Кулона, ; - расстояние между зарядами, м. При силе натяжения нити она порвется. Получим:
Ответ:

Задача №2.

Два положительных заряда 0,1 мкКл находятся в вакууме в вершинах равностороннего треугольника со стороной 2 м. В третьей вершине расположен заряд -0,2 мкКл. Найти силу, которая действует на заряд 0,1 мкКл, помещенный в центр треугольника.

Дано: ; ; .	Решение: Сила, действующая на заряд , помещенный в центр треугольника, будет равна сумме сил, действующей на заряд от каждого заряда в вершинах треугольника:
Найти:
Из геометрии найдем расстояние между зарядами r. Так как треугольник равно- сторонний, то: Запишем Кулоновскую силу для каждой пары зарядов: где - коэффициент Кулона, . Вектор силы совпадает по направлению с вектором силы , таким образом получим:
Ответ:

Задача №3.

В вакууме в трех вершинах квадрата со стороной 3 м последовательно расположены заряды 1, 2 и 3 мкКл. Определить напряженность электрического поля в четвертой вершине квадрата.

Дано: ; ;	Решение: Согласно принципу суперпозиции – результирующая напряженность равна векторной сумме напряженностей, создаваемых каждым зарядом в отдельности:
Найти:
Запишем значение напряженности электричес- кого поля каждого точечного заряда в четвер- той вершине квадрата: где - коэффициент Кулона, - диэлектрическая проницаемость среды, для вакуума . Таким образом получим:
Ответ:

Задача №4.

27 одинаковых шарообразных капелек ртути одноимённо заряжены до одного и того же потенциала 100 В. Каков будет потенциал большой капли ртути, получившейся в результате слияния этих капель?

Дано: ; .	Решение: По условию задачи капля имеет форму шара. Тогда потенциал заряженной капли: где - заряд капли, – диэлектрическая постоянная, – радиус капли.
Найти:
Тогда потенциал образовавшейся после слияния капли можно определить так: где - радиус получившейся большой капли. Так как в результате слияния не изменился общий объем ртути, то: Итак, получим: Подставим в получившееся выражение (*):
Ответ:

Задача №5.

Металлический шар радиусом 1 м, заряженный до потенциала 100 В, окружают концентрической проводящей сферой радиуса 2 м, которую заземляют. Чему станет равен потенциал шара?

Дано: ; .	Решение: Зная потенциал шара в начальный момент времени и его радиус, можно найти заряд на нем: где - коэффициент Кулона,
Найти:
Вследствие явления электростатической индукции на внешней оболочке должно произойти разделение заряда. Отрицательный заряд перетечет на внутреннюю поверхность оболочки, положительный — на внешнюю. После заземления положительный заряд с оболочки стечет на землю, останется лишь отрицательный q2, поскольку он притягивается к положительному заряду q1 внутренней сферы. Потенциал заземленной оболочки станет равен потенциалу земли, то есть нулю. В этой связи и в соответствии с результатом, полученным при решении первой задачи, получаем равенство: Таким образом, получим:
Ответ:

Задача №6.

Вычислить кинетическую и потенциальную энергии двух материальных точек, имеющих заряды 1 мкКл и -1 мкКл, и движущихся по окружности радиуса 2 м вокруг их неподвижного центра масс под действием только Кулоновских сил.

Дано: ; ; .	Решение: Потенциальную энергию двух точечных зарядов, находящихся на расстоянии друг от друга, определим по формуле: где - коэффициент Кулона, .
Найти:
Разноименные заряды притягиваются друг к другу с силой: Для того, чтобы заряды не столкнулись, они вращаются вокруг общего центра масс. Тогда на каждый заряд действует центробежная сила, равная: где - центростремительное ускорение, - скорость движения материальной точки. Так как система находится в равновесии, то: . Из этого выражения определим значение скорости движения материальных точек: Кинетическая энергия каждой материальной точки равна:
Ответ: .

Задача №7.

Заряженный до некоторого напряжения конденсатор неизвестной ёмкостью подключили параллельно к незаряженному конденсатору емкостью 8 мкФ. При этом напряжение на батарее конденсаторов стало равным 200 В, а энергия батареи 0,2 Дж. Найти неизвестную ёмкость конденсатора и напряжение на нём.

Дано: ; .	Решение: Емкость батареи параллельно подключенных конденсаторов: Энергия батареи конденсаторов:
Найти:
Выражая , получим:
Ответ: .

Задача №8.

На шарик радиуса 4 см помещён заряд 12 нКл. С какой скоростью подлетает к шарику электрон, начавший движение из точки с потенциалом 2500 В

Дано: ; .	Решение: Потенциал на поверхности шарика: где - коэффициент Кулона, Заряд электрона масса электрона .
Найти:
Работа электрического поля по перемещению электрона: Кинетическая энергия электрона: Таким образом, получим:
Ответ: .