Вариант 3

Вариант 3

Задача 1.  Вычислить отношение электростатической и гравитационной сил взаимодействия   между двумя протонами (масса протона равна mр ? 1,67·10-27 кг  ·  == е=-1,6·10-19 Кл,  k ?9·109 Н·м2/Кл2

?6,67· 10-11Н·м2/кг2)

Дано:	Решение:
m1=m2=mр= 1,67·10-27кг	Запишем формулы для вычисления сил  электростатического  и гравитационного взаимодействия соответственно: Fэл=·(1), Fг=G·(2). По условию задачи необходимо найти  ,
== е = -1,6·10-19Кл
k ?9·109 Н·м2/Кл2 ?6,67· 10-11Н·м2/кг2
–  ?

Следовательно можно записать:

(3).

== 1.

Подставляем числовые данные в формулу (3) и получаем:

Ответ:

Вариант 3

Задача 2

C какой силой F будут притягиваться два одинаковых медных шарика радиусом r = 0,1 см, расположенные на расстоянии R = 1,5 м друг от друга в вакууме, если у каждого атома первого шарика отнять по одному электрону и все эти электроны перенести на второй шарик? Молярная масса меди M = 63,5?10?3 кг/моль, плотность ? = 8940 кг/м3 (k=9?109 Н?м2 / Кл2 , e=1,6 ?10-19 Kл,  NA = 6,02?1023 моль-1 )

                                СИ

r = 0,1 см	0,001 м	После того как электроны у одного шарика отняты и перенесены на другой, шарики приобретают равные и противоположные по знаку заряды, поэтому  сила притяжения будет находиться по закону Кулона:
R = 1,5 м
M = 63,5 ?10?3 кг/моль
? = 8940 кг/м3
k=9?109 Н?м2/ Кл2
F-?

F=  q1=q2 =q    (1)

Заряд шариков определяется следующим соотношением:

(2) q=eN, где  е-элементарный электрический заряд, N - число заряженных частиц. В свою очередь N=NA?  (3)  , где  ?-количествo вещества, выразим по формуле    (4)  . В свою очередь:  (5)    (6)

Подставляем формулы (3), (4), (5), (6) в формулу (2):

q=  (7)

проведем расчет значения заряда шариков:

[q] = =Кл

(8)  q== (Кл)

Подставляем значение заряда шарика (8) в формулу (1)

[F] =

F= = (Н)

Ответ: F= (Н)

Вариант 3

Задача 3 .

Электрический чайник с V=6·10-4 м3 воды при t1 =100 С включили и забыли выключить. Через сколько времени ? после включения вся вода в чайнике выкипит?  Сопротивление обмотки чайника R =14,4 Ом, напряжение в сети
U =120 В, КПД чайника ?= 60%.  Удельные теплоемкость и теплота парообразования воды равны соответственно: с =4,2 кДж/(кг·К) и r =2,26·103 кДж/кг, плотность воды ? = 1000 кг/м3.Считайте, что сопротивление обмотки не зависит от температуры.

ДАНО:	СИ	Решение
V=6·10-4 м3	Если спираль электропечи имеет сопротивление R и включается в сеть с напряжением U, то за время ? по закону Джоуля-Ленца выделяется количество теплоты: Q полн =I2 ·R· Силу тока находим по закону Ома для участка цепи: I=U/R Подставим в формулу и получим Q полн.=
R=14,4 Ом
t1=10 0C	283 К
t2=100 0C	373 К
U = 120 В
?= 60%	0,6
? = 1·103 Кг/м3
с =4,2 кДж/(кг·К)	4,2·103Дж/(кг·К)
r =2,26·103 кДж/кг	2,26·106 Дж/кг
? -?

Часть тепловой  энергии (? = 60% =0,6) идет на нагревание воды:

Q =

Для нагревания воды от t1  до t2 а затем для её испарения необходимо затратить количество теплоты равное Q = с·m·?T+ r·m  (2)  где

?T=Т2 –Т1  ,

Приравняем правые части равенств (1) и (2):

с·m·?T+ r·m, отсюда

  тогда:

  = (3).

[]= = = =с.

Подставляем числовые данные в формулу (3):

=2638(с) ?44 (мин.)

Ответ: ? 44 мин

Вариант 3

Задача 4.

Найдите напряженность электрического поля плоского воздушного конденсатора, если его емкость равна С = 350 пФ, расстояние между пластинами d=5 мм, электрический заряд на пластинах конденсатора равен q=3·10-9 Кл  (?=1, ?0 =8,85·10-12  Кл2/Н  м2)

Дано	Си	Решение
С = 350 пФ	350·10-12 Ф	Напряженность поля плоского воздушного конденсатора находим по формуле Е=  (1) , где q-заряд пластин конденсатора, S-площадь пластин конденсатора, ?0 –электрическая постоянная.
d=5 мм	5·10-3 м
q=3·10-9 Кл
?=1
Е-?

Площадь пластин конденсатора выразим из формулы емкости конденсатора

,  S =  (2)  Подставим формулу (2) в формулу (1)

Е=

[Е]= ==[в/м]

Подставляем данные и считаем:

Е=  =0,0017·106 (в/м)=17·102 (в/м)

Ответ: Е=17·102 (в/м)