Физика (стр. 9 )

29. Два плоских воздушных конденсатора емкостью  C1 = 2,0 мкФ  и  C2 = 1,0 мкФ  соединены параллельно, заряжены до разности потенциалов Δφ0 = 600 В  и отключены от источника ЭДС. Затем расстояние между
обкладками конденсатора  C1  увеличили в  n = 2 раз.  Определить установившееся напряжение  U.

30. Конденсатор емкостью 6 мкФ последовательно соединен с конденсатором неизвестной емкости и они подключены к источнику постоянного напряжения 12 В. Определить емкость второго конденсатора и напряжения на каждом конденсаторе, если заряд батареи 24 мкКл.

31. Плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В. Площадь пластин 1 см2, напряженность поля в зазоре между ними 300 кВ/м. Определить поверхностную плотность заряда на пластинах, емкость и энергию конденсатора.

32. Площадь пластин плоского слюдяного конденсатора 1,1 см2, зазор между ними 3 мм. При разряде конденсатора выделилась энергия 1 мкДж. До какой разности потенциалов был заряжен конденсатор?

33. Энергия плоского воздушного конденсатора 0,4 нДж, разность потенциалов на обкладках 600 В, площадь пластин 1 см2. Определить расстояние между обкладками, напряженность и объемную плотность энергии поля конденсатора.

34. В вершинах квадрата со стороной 0,1 м расположены равные одноименные заряды. Потенциал создаваемого ими поля в центре квадрата равен 500 В. Определить заряд.

35. В вершинах квадрата со стороной 0,5 м расположены заряды одинаковой величины. В случае, когда два соседних заряда положительны, а два других – отрицательные, напряженность поля в центре квадрата равна 144 В/м. Определить заряд.

36. В вершинах квадрата со стороной 0,1 м помещены заряды по 0,1 нКл. Определить напряженность и потенциал поля в центре квадрата, если один из зарядов отличается по знаку от остальных.

37. На расстоянии 8 см друг от друга в воздухе находятся два заряда по 1 нКл. Определить напряженность и потенциал поля в точке, находящейся на расстоянии 5 см от зарядов.

38. Со скоростью 2⋅107 м/с электрон влетает в пространство между обкладками плоского конденсатора в середине зазора в направлении, параллельном обкладкам. При какой минимальной разности потенциалов на обкладке электрон не вылетит из конденсатора, если длина конденсатора 10 см, а расстояние между его обкладками 1 см?

39. Заряд – 1 нКл переместился в поле заряда + 1,5 нКл из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 600 В. Определить работу сил поля и расстояние между этими точками.

40. Две бесконечные параллельные плоскости находятся на расстоянии d = 0,5 см друг от друга. На плоскостях равномерно распределены
заряды с поверхностными плотностями σ1 = 0,2 мкКл/м2 и  σ2 = - 0,3 мкКл/м2.  Определить разность потенциалов  Δφ  между плоскостями.

Постоянный электрический ток

41. Определить плотность тока в железном проводе длиной м, если провод находится под напряжением  U = 12 В.  Удельное сопротивление железа  ρ = 9,8⋅10 – 8 Ом⋅м.

42. Напряжение на концах медного проводника длиной 1 м и сечением 1 мм2 меняется по закону  U = U0 + k t, где U0 = 10 В, k = 0,1 с – 1. Определить, сколько электронов пройдет через сечение проводника за 1 мин.

43. Определить число электронов, проходящих за время  t = 1 с 
через поперечное сечение площадью  S = 1 мм2  железной проволоки с удельным сопротивлением  ρ = 9,8⋅10 – 8 Ом⋅м,  длиной  м  при напряжении на ее концах  U = 16 В.

44. Какое напряжение можно дать на катушку, имеющую 1000 витков медного провода со средним диаметром витка  d = 10 см,  если допустимая плотность тока  j = 2 А/мм2?

45. По медному проводнику сечением 1 мм2 течет ток 0,1 А. Найти среднюю скорость упорядоченного движения электронов, считая, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон.

46. Участок электрической цепи составлен из трех кусков провода одинаковой длины, изготовленных из одного и того же материала, соединенных последовательно. Сечения кусков провода равны  S1 = 2 мм2,  S2 = 1 мм2  и  S3 = 3 мм2.  Разность потенциалов на концах участка  U = 12 В.  Найти разность потенциалов на каждом куске провода.

47. ЭДС батареи  ε = 12 В.  Наибольшая сила тока, которую может дать батарея,  Imax = 6 А.  Определить максимальную мощность, которая может выделиться во внешней цепи.

48. ЭДС батареи  ε = 16 В,  внутреннее сопротивление  r = 3 Ом.  Найти сопротивление внешней цепи, если известно, что в ней выделяется мощность  N = 16 Вт.  Определить КПД батареи.

49. При включении электромотора в сеть с напряжением  U = 220 В  он потребляет ток  I = 5 А.  Определить мощность, потребляемую мотором, и его КПД, если сопротивление  R  обмотки мотора равно 6 Ом.

50. Батарея из двух параллельно соединенных источников с ЭДС  2 и 1,8 В и внутренним сопротивлением 50 мОм каждый замкнута на сопротивление 2 Ом. Найти величину тока, проходящего через сопротивление и через источники.

51. Вольтметр, включенный в сеть последовательно с сопротивлением  R1,  показал напряжение  U1 = 198 В,  а при включении последовательно с сопротивлением  R2 = 2R1 – напряжение  U1 = 180 В.  Определить сопротивление  R1  и напряжение в сети, если сопротивление вольтметра r = 900 Ом.

52. Сколько ламп мощностью по 300 Вт, предназначенных для напряжения 110 В, можно соединить параллельно, если проводка к ним от магистрали сделана медным проводом длиной 100 м и сечением 9 мм2, а напряжение в магистрали равно 220 В?

53. Трамвайный вагон потребляет ток 100 А при напряжении 600 В и развивает силу тяги 3000 Н. Определить скорость движения трамвая на горизонтальном участке пути, если КПД электродвигателя трамвая 80 %.

54. Элемент с ЭДС 2,1 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом соединен с реостатом. Определить силу тока в цепи, если напряжение на зажимах элемента 2 В. Какой длины надо взять для изготовления реостата железную проволоку сечением 1 мм2?

55. Сила тока в проводнике сопротивлением  R = 10 Ом  за время t = 50 с  равномерно возрастает от  I1 = 5 А  до  I2 = 10 А.  Определить количество теплоты  Q,  выделившееся за это время в проводнике.

56. В проводнике за время  t = 10 с  при равномерном возрастании силы тока от  I1 = 1 А  до  I2 = 2 А  выделилось количество теплоты Q = 5 кДж.  Найти сопротивление  R  проводника.

57. Три сопротивления  R1 = 20 Ом, R2 = 50 Ом  и  R3 = 10 Ом  соединены параллельно. Определить общий ток в цепи  I,  если через второе сопротивление проходит ток  I2 = 0,2 A.

58. Какова сила тяги тепловоза при скорости движения  υ = 36 км/ч, если его двигатель, имеющий КПД η = 0,6, работает при напряжении U = 1 кВ  и силе тока  I = 500 A?

59. Электрический нагреватель работает от сети с напряжением U = 220 B  при силе тока  I = 5 A  и за  τ = 20 мин  нагревает воду от t1 = 10 °С до t2 = 100 °С. Найти КПД нагревателя.

Рис. 3

60. В электрическую цепь включена лампочка (рис. 3), сопротивление которой  Rл = 100 Ом.  Найти мощность лампочки, если ЭДС источника тока  ε = 120 B,  его внутреннее сопротивление  r = 2 Ом.  Внешнее сопротивление  R1 = 50 Ом.

61. Электрический фонарь состоит из трех (n = 3) последовательно соединенных элементов (каждый из которых имеет ЭДС ε = 1,5 В и внутреннее сопротивление r = 0,2 Ом). Какую максимальную полезную мощность может сформировать батарея фонаря?

62. Найти общее сопротивление участка цепи между точками  А  и  В  на рис. 4.

63. В цепи (рис. 5) найти силу тока в каждой ветви, если ЭДС источников тока имеют значения  ξ1 = 1 В, ξ2 = 3 В, ξ3 = 5 В,  а сопротивления – R1 = 2 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 2 Ом.  Внутренним сопротивлением источников пренебречь.

Рис. 4	Рис. 5
Рис. 6	Рис. 7

64. Найти силу тока в цепи (рис. 6), если у каждого элемента ЭДС ξ = 2,2 В  и внутреннее сопротивление 20 Ом, а  R1 = R2 = 2 Ом,  R3 = 6 Ом,  R4 = 4 Ом,  R5 = 0,9 Ом.

65. Найти силу тока гальванометра, включенного в цепь (рис. 7), если  ξ1 = ξ2 = 1,5,  r1 = r2 = 0,5 Ом,  R1 = R2 = 2 Ом,  R3 = 1 Ом,  Rg = 3 Ом.

66. Найти силы тока во всех участках цепи (рис. 8), если  ξ1 = 24 В, ξ2 = 18 В,  R1 = 20 Ом,  R2 = R3 = 2 Ом.  Внутренним сопротивлением источников пренебречь.

67. Три источника с ЭДС  ξ1 = 10 В,  ξ2 = 5 В,  ξ3 = 6 В  и внутренними сопротивлениями  r1 = 0,1 Ом,  r2 = 0,2 Ом,  r3 = 0,1 Ом  соединены, как показано на рис. 9. Определить напряжения на резисторах сопротивлениями  R1 = 5 Ом,  R2 = 1 Ом,  R3 = 3 Ом.

Рис. 8	Рис. 9

68. Найти силы тока во всех участках цепи (рис. 10), если  ξ1 = 20 В, ξ2 = 33 В,  r1 = 0,2 Ом,  r2 = 0,5 Ом,  R1 = 0,8 Ом,  R2 = 2 Ом.