Методическая разработка для аудиторной работы №20-11 по теме

Движение зарядов в поле, проводники

1.  Электрон без начальной скорости прошёл разность потенциалов U0 = 10 кВ и влетел в пространство между пластинами плоского конденсатора, заряженного до разности потенциалов U1 = 100 В, по линии АВ, параллельной пластинам. Расстояние между пластинами равно d = 2 см. Длина пластин конденсатора равна l1 = 20 см. Определить смещение электрона ВС на экране Р, отстоящем от конденсатора на расстояние l2 = 1 м. Силой тяжести пренебречь.

2.  Протон и a - частица, двигаясь с одинаковой скоростью, влетают в плоский конденсатор параллельно пластинам. Во сколько раз отклонение протона полем конденсатора будет больше отклонения a - частицы? ma = 4mp, qa = 2qp.

3.  Система состоит из двух одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов Q1 =½Q2 ½ = 1 мкКл и заряда q = 20 нКл, расположенного в точке 1 посередине между двумя другими зарядами системы. Определить работу поля по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2. Эти точки удалены от отрицательного заряда Q2 на расстояние а = 0,2 м.

4.  Найти минимальное расстояние между частицами, которые в начальный момент времени находились на расстояние L и имели равные по величине скорость v0. Частицы имеют заряды q и массы m. (Частицы одинаковые).

5.  Частица массы m1, имеющая заряд q1, движется по оси заряженного кольца, приближаясь к нему. Какую наименьшую скорость должна иметь частица на очень большом расстоянии от кольца, чтобы пролететь сквозь него? Масса кольца равна m2, его радиус r, а заряд кольца равен q2. Кольцо не закреплено.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

6.  Два небольших тела, связанных нитью длиной L, лежат на горизонтальной плоскости. Заряд каждого тела равен q, масса равна m. Нить пережигают и тела начинают скользить по плоскости. Какую максимальную скорость разовьют тела, если коэффициент их трения о плоскость равен m.

7.  Шарик массой m = 6 г, несущий заряд q = 1мкКл, подвешен в поле силы тяжести на невесомой нити длиной L = 0,4 м. Над точкой подвеса на расстоянии h = 0,3 м от неё помещён заряд Q = 2 мкКл. Шарик с нитью отклоняют от положения равновесия на угол a = 900 и отпускают. Найти скорость шарика в момент прохождения положения равновесия.

8.  В пространство между двумя одинаковыми пластинами в вакууме, имеющие заряды Q1 и Q2, помещают незаряженную металлическую пластину такого же размера. Какой заряд будет индуцирован на левой и правой поверхностях пластины.

9.  Расстояние между обкладками плоского конденсатора, закороченного проводником, равно d. Между обкладками помещают металлическую плоскопараллельную пластинку толщиной b и зарядом q на расстоянии а от одной из обкладок. Определить заряды на каждой из сторон пластинки.

10. Металлическая сфера, имеющая небольшое отверстие, заряжена положительным зарядом Q. Металлические шарики соединены проволокой. Радиус сферы равен R, радиусы шариков равны r. Расстояние АВ >> R. Найти заряды, индуцированные на шариках.

Домашнее задание №20-11 по теме

Движение зарядов в поле, проводники

1.  (Л-С) Электрон влетает в плоский воздушный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью v0 = 6×107 м/с. Расстояние между пластинами d = 1 см, разность потенциалов U = 600 В. Найти отклонение электрона вызванное полем конденсатора, если длина его пластин L = 5 см.

2.  (С) В плоский конденсатор длиной L = 5 см влетает электрон по углом a = 150 к пластинам. Энергия электрона W = 1500 эВ. Расстояние между пластинами d = 1 см. Определите величину напряжения на конденсаторе U, при котором электрон при выходе из пластин будет двигаться параллельно им.

3.  (С) Электрическое поле создано точечным зарядом Q1 = 50 нКл. Вычислить работу А внешних сил по перемещению точечного заряда Q2 = -2 нКл из точки С в точку В. если r1 = 10 см, r2 = 20 см.

4.  (Л) Два одинаковых шарика, имеющие одинаковый заряд q, соединены пружиной. Шарики колеблются так, что расстояние между ними меняется от L до 4L. Найти жёсткость пружины, если её длина в свободном состоянии равна 2L.

5.  (С) По тонкому кольцу равномерно распределён заряд q, радиус кольца R. Найти скорость отрицательного заряда –q в момент прохождения через центр кольца, если заряд –q первоначально находился в покое в достаточно удалённой точке А на оси. Масса точечного заряда –q равна m. Кольцо неподвижно.

6.  (С) Три маленьких одинаковых шарика массы m, имеющие одинаковый заряд q, могут скользить без трения по очень длинному стержню. Какую скорость будут иметь шарики на очень большом расстоянии друг от друга, если в начальный момент времени они покоились и расстояние между ними было равно L?

7.  (С-Т) Тело массой m = 10 г, имеющее заряд q = 5 мкКл, подвешено на невесомой нити. Тело отклоняют на угол 900 от вертикали и отпускают. Чему равно натяжение нити в тот момент, когда нить составляет a = 300 с вертикалью, если тело находится в однородном вертикально направленном электрическом поле с напряженностью Е = 2 кВ/м?

8.  (С) В однородное электрическое поле в вакууме с напряжённостью внесли металлическую пластинку. Какой заряд индуцируется на каждой её стороне. Площадь пластины S.

9.  (Т) Три одинаковые параллельные друг другу пластинки находятся друг от друга на расстоянии, малом по сравнению с их собственными размерами. Крайние пластины закорочены проводником, и на среднюю пластину В помещён некоторый заряд q. Чему равна разность потенциалов между пластинами А и В? Расстояния a, d известны, площадь пластин равна S.

10.  (С) Какую работу надо совершить, чтобы перенести точечный заряд q = 6,7×10-9 Кл из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии L = 10 см от поверхности металлического шарика? Потенциал шарика равен j0 = 200 В, радиус шарика R = 2 см. Шарик находится в воздухе.

Основные понятия, формулы.

1.Потенциалом j в данной точке электростатического поля называется скалярная величина, численно равная отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда: .

2. Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов

3.Потенциал точечного заряда или сферы где r – расстояние от заряда или от центра сферы до точки поля при радиусе сферы R<r. Внутри и на поверхности сферы при Rr потенциал .

4.Принцип суперпозиции для потенциала – потенциал в данной точке поля равен алгебраической сумме потенциалов полей, образованных в данной точке каждым зарядом отдельно:

5.Работа поля по перемещению заряда между точками с потенциалами j1 и j2: , где - напряжение.

6. Связь между напряженностью и разностью потенциалов для однородного поля - где d – расстояние между двумя точками поля (между пластинами конденсатора).

7.Проводники в электростатическом поле:

а)На поверхности проводника появляются индуцированные заряды, сумма которых равна нулю.

б)Напряженность поля внутри проводника равна нулю.

в)Потенциал во всех точках внутри проводника одинаков. Поверхность проводника является эквипотенциальной.

г)Потенциал заземленного проводника равен нулю.

д)Потенциал двух проводников, соединенных проводом, одинаков.

8.Диэлектрики в электростатическом поле. Поле внутри диэлектрика ослаблено в e раз: .

Ответы.

1.м.

2.В.

3. мкДж

4.

5.

6.

7. Н.

8.

9.

10. Дж