Физика

Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики
Институт холода и биотехнологий
Н.В.Нименский, С.С. Прошкин, В.А. Самолетов
Физика
Контрольная работа №2
Санкт-Петербург 2012

Стоимость решения одной задачи по физике от ... руб.
Выполнены следующие задачи:

201

На двух одинаковых капельках воды находится по одному лишнему электрону. Каков радиус капелек, если сила электростатического отталкивания уравновешивает силу гравитационного притяжения.
Ответ: R=7,16·10^-2 м

Шарик массой 100мг с зарядом 16,7нКл подвешен на нити. На какое расстояние нужно поднести к нему снизу одноимённый и равный ему заряд, чтобы сила натяжения нити уменьшилась в два раза

В вершинах квадрата находятся одинаковые заряды по 2,00нКл каждый. В центр квадрата помещён отрицательный заряд. Найти величину этого заряда, если результирующая сила, действующая на каждый заряд в углах квадрата, равна нулю.
Ответ: Q=-1,91·10^-9 Кл

204

Четыре одинаковых заряда по 40нКл закреплены в вершинах квадрата со стороной 10см. Найти силу действующую на один из этих зарядов со стороны трех остальных.

Два шарика одинакового радиуса и веса подвешены на нитях так, что их поверхности соприкасаются. После сообщения шарикам заряда 400нКл они оттолкнулись друг от друга и разошлись на угол 60. Найти массы шариков, если расстояние от точки подвеса до центра шарика равно 400мм
Ответ: m=5,48·10^-5 кг

В вершинах правильного шестиугольника со стороной 10 см расположены одинаковые заряды по 1 нКл каждый. Найти силу, действующую на один из этих зарядов со стороны остальных.
Ответ: F=1,64·10^-6 H

207

Два положительных заряда 1,67нКл и 3,33нКл закреплены на расстоянии 100см друг от друга. Определить, в какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует поместить третий заряд так, чтобы он находился в равновесии. Массой тел пренебречь.
Ответ: x=0,414i от меньшего ряда

208

На расстоянии 20,0см находятся два точечных заряда: 100нКл и -50нКл. Определить силу, действующую на заряд -10,0нКл, если он расположен на перпендикуляре, восстановленном от середины линии, соединяющей заряды, на расстоянии 300мм от нее.
Ответ: F= 6,04 ·10^-5 H

На шелковых нитях длиной 15см каждая, прикрепленных в одной точке, подвешены два шарика по 100мг. При сообщении им одинаковых зарядов нити разошлись так, что каждая из них составила с вертикалью угол 30. Определить величину зарядов и силу взаимодействия между ними. Массой нитей пренебречь.
Ответ: q= 37,7 нКл, F_k= 0,57 мН

Расстояние между двумя точечными зарядами 1 мкКл и – 1 мкКл, равно 10 см. Определить силу, действующую на точечный заряд 10нКл, удаленный на 60мм от первого и 80мм от второго зарядов.
Ответ: F₃=2,87·10^-2H

211

Расстояние между точечными зарядами 32мкКл и минус 32мкКл равно 12см . Определить напряженность поля в точке, удаленной на 80мм как от первого, так и от второго заряда.

В двух противоположных вершинах квадрата расположены положительные заряды, а в третьей вершине – отрицательный заряд. Величина каждого заряда 100нКл, а сторона квадрата 10,0см. Найти напряженность электрического поля в четвертой вершине квадрата.
Ответ: E₄= 8,23·10⁴В/м

Электрическое поле создано двумя бесконечно длинными параллельными прямыми тонкими проволоками, расстояние между которыми 120мм. Линейная плотность заряда на первой проволоке 60нКл/м, а на второй - 80нКл/м. Определить напряжённость поля в точке удалённой на 70мм от первой и на 100мм от второй проволоки
Ответ: E= 2,08·10⁴ В/м

214

Имеются две металлические концентрические сферы , радиусы которых 5,00см и 10,0 см и заряды 20,0 нКл и -10,0нКл. Определить напряженность электрического поля, созданного этими сферами в точках, отстоящих от центра сфер на расстоянии 30,0 мм; 80,0мм; 140мм
Ответ: E₁=0, E₂= 2,81·10⁴, E₃=4,49·10³

215

Имеются две металлические концентрические сферы, радиусы которых 150 и 250мм, а заряды 120 и 240нКл. Определить напряжённость поля, созданного этими сферами в точках, отстоящих от центров сфер на расстоянии 100; 200; 300мм

216

Электрическое поле создано двумя бесконечно длинными параллельными плоскостями с поверхностной плотностью заряда 20 нКл/м2 и – 40нКл/м2. Определить напряжённость поля между плоскостями и вне плоскостей.

217

Электрическое поле создано двумя бесконечно большими параллельными плоскостями с поверхностной плотностью заряда 60,0 нКл/м2 и 100 нКл/м2. Определить напряженность поля между плоскостями и вне плоскостей

218

В вершинах равностороннего треугольника расположены точечные заряды по 20нКл каждый. Найти напряжённость поля в середине одной из сторон треугольника, если длина этой стороны 300мм.

219

Поле создано бесконечной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 45н Кл/м2, к которой подвешен на нити шарик массой 10 г и зарядом 10н Кл. Определить угол, образованный нитью и плоскостью.

221

Два параллельные заряженные плоскости, поверхностная плоскость заряда которых 20 и минус 80 мкКл/м2, находятся на расстоянии 60 мм друг от друга. определить разность потенциалов между плоскостями.

223

Электрическое поле образовано бесконечно длинной заряженной нитью, линейная плотность заряда которой 200пКл. Определить разность потенциалов двух точек поля, отстоящих от нити на расстоянии 80,0мм и 120мм

224

Заряд равномерно распределен на бесконечной плоскости с поверхностной плотностью заряда 10 нКл/м2. Определить разность потенциалов двух точек поля, одна из которых находится на плоскости, а другая удалена от нее на расстояние 10 см

225

В вершинах квадрата расположены точечные заряды 10,3нКл, - 0,66нКл, 0,99нКл, - 1,32нКл. Определить потенциал поля в центре квадрата, если его диагональ равна 200мм

226

Определить потенциал точки поля, созданного металлическим шаром с поверхностной плотностью заряда 100пКл/м2 и радиусом 10,0мм, если расстояние от этой точки до поверхности шара равно 90,0мм.

227

Две концентрические металлические заряженные сферы радиусами 50,0 и 100мм несут на себе заряды 20нКл и – 10нКл. Найти потенциал поля в точках, отстоящих от центра сфер на расстоянии: 30мм, 80мм и 140мм

228

Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора равна 90В. Площадь каждой пластины 60см2. а заряд пластин 10нКл и -20нКл. На каком расстоянии друг от друга находятся пластины.

229

Имеются две металлические концентрические сферы, радиусы которых 150 и 250мм, а заряды 120 и 240нКл. Определить потенциал поля, созданного этими сферами в точках отстоящих от центров сфер на расстоянии : 100мм; 200мм; 300мм.

230

Шарик радиусом 20,0мм заряжается отрицательно до потенциала 2000В. Найти массу всех электронов, составляющих заряд, сообщенный шарику при зарядке.

231

Какова будет разность потенциалов плоского воздушного конденсатора, заряженного до 200 В и отключенного от источника электрической энергии, если расстояние между пластинами изменить от 5,00 до 30,0 мм?

232

Конденсатор емкостью 3000 мкФ был заряжен до разности потенциалов 40,0 В. После отключения от источника напряжения конденсатор был соединен параллельно с другим, незаряженным конденсатором емкостью 5000мкФ. Какова разность потенциалов на обкладках такой батареи?

233

Три конденсатора емкостью 2, 6 и 8 пФ соединены последовательно. Как распределяется напряжение между отдельными конденсаторами, если к ним приложено в общей сложности 200 кВ?

234

К плоскому воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов 500В и отключённому от источника напряжения, присоединили параллельно второй незаряженный конденсатор таких же размеров и формы, но с диэлектриком (стекло). Определить диэлектрическую проницаемость стекла, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до 70,0В.

235

Радиус внутренней сферы воздушного конденсатора равен 10мм, радиус внешней сферы равен 40мм. Между сферами приложена разность потенциалов 300В. На сколько изменится разность потенциалов и ёмкость конденсатора, если его заполнить маслом?

236

При увеличении напряжения, поданного на конденсатор ёмкостью 20мкФ, в 2 раза энергия конденсатора возросла на 0,3 Дж. Найти начальные значения напряжения и энергии конденсатора.

237

Какое количество теплоты выделится при разрядке плоского конденсатора, если разность потенциалов между пластинами 15,0 кВ, расстояние - 1,00 мм, площадь каждой пластины - 300 см2, а диэлектрическая проницаемость диэлектрика - 7,00.

238

Плоский воздушный конденсатор емкостью 10,0 пФ заряжен до разности потенциалов 400В и отключен от источника электрической энергии. Определить работу по раздвижению пластин конденсатора, если расстояние между ними было увеличено с 1 до 3мм. Какой будет разность потенциалов после раздвижения пластин?

239

Емкость плоского конденсатора равна 100 мкФ. Конденсатор заполнен фарфором (ε = 5). Конденсатор зарядили до разности потенциалов 600В и отключили от источника напряжения. Какую работу нужно совершить, чтобы вынуть диэлектрик из конденсатора?

240

Конденсатор ёмкостью 670пФ зарядили до разности потенциалов 1500В и отключили от источника электрической энергии. Затем к конденсатору параллельно присоединили незаряженный конденсатор ёмкостью 445пФ. Какое количество энергии запасённой в первом конденсаторе, было израсходовано на образование искры, проскочившей при соединении конденсаторов?

241

Батарея с ЭДС 6,00В и внутренним сопротивлением 1,40 Ом питает внешнюю цепь, состоящую из двух параллельных сопротивлений 2,00 Ом и 8,00 Ом. Определить разность потенциалов на зажимах батареи, силу тока в сопротивлениях и КПД этой цепи.

242

При подключении к источнику с внутренним сопротивлением 2 Ом сопротивления 4 Ом напряжение на зажимах падает до 6В. Какова полная мощность, развиваемая источником?

243

Какой ток пойдет по проводам при коротком замыкании, если на плитках с сопротивлением 200 Ом и 500 Ом при поочередном их включении выделяется одинаковая мощность 200Вт?

244

Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R1=5 Ом и R2=0, 2 Ом. Найти КПД генератора в каждом из этих случаев.

245

Определить ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора, если при нагрузке в 5,00 Ом он отдает во внешнюю цепь 9,00 Вт, а при сопротивлении внешней цепи 0,225 Ом - 14,4 Вт.

246

В цепь последовательно включены медная и стальная проволоки равной длины и диаметра. Найти теплоту, выделяющуюся в медной проволоке, если в стальной выделилась теплота 0,1Дж. Удельное сопротивление меди и стали считать равно 1,7•10-8Ом•м и 10-7Ом•м.

247

Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника электрической энергии, если при силе тока 30,0А мощность во внешней цепи равна 180Вт, а при силе тока 10,0А эта мощность равна 100Вт

248

Лампочки, сопротивления которых 3,00 Ом и 12,0 Ом, поочередно подключаемые к некоторому источнику электрической энергии, потребляют одинаковую мощность. Найти внутреннее сопротивление источника и КПД цепи в каждом случае.

249

ЭДС батарейки карманного фонаря 4,5В, её внутреннее сопротивление 3 Ом. Сколько таких батареек надо соединить последовательно, чтобы питать лампу, рассчитанную на напряжение 220В и мощность 60Вт?

250

Обмотка электрического чайника имеет две секции. Если включить одну секцию, то вода закипит через 30,0 минут, если вторую, то через 45,0 минут. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить параллельно?

252

Если к клеммам батареи подключить вольтметр, сопротивление которого 100 Ом, то он показывает разность потенциалов 2,00 В. А если к клеммам этой же батареи подключить сопротивление 15,0 Ом, то включенный в цепь амперметр показывает силу тока 0,10А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление батареи, если сопротивление амперметра 1,00 Ом.

253

Вольтметр с внутренним сопротивлением 2500 Ом, включённый в сеть, показал напряжение 125В. Определить добавочное сопротивление, при подключении которого вольтметр, подключённый в ту же сеть, покажет 100 В.

254

Миллиамперметр предназначен для измерения силы тока не более 10мА. Какой шунт надо включить в схему, чтобы миллиамперметр можно было применять для измерения силы тока до 1А, если его внутреннее сопротивление 9,9Ом?

255

Амперметр, обладающий сопротивлением 50,0 мОм, рассчитан на измерение тока 1,50 А. Каким сопротивлением надо зашунтировать амперметр, чтобы можно было измерить ток до 10,0 А?

257

Миллиамперметр со шкалой от 0 до 15мА имеет сопротивление, равное 5 Ом. Каким должно быть сопротивление и как подключить его к прибору для измерения силы тока от 0 до 150мА

258

Имеется вольтметр с внутренним сопротивлением 2,00кОм , предназначенный для измерения разности потенциалов до 30,0В. Какое сопротивление надо взять и как его подключить, чтобы этим вольтметром можно было измерять разность потенциалов до 75,0В?

259

Имеется амперметр сопротивлением 0,18 Ом, предназначенный для измерения токов до 10,0А. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим амперметром можно было измерить силу тока до 100А?

260

Зашунтированный амперметр измеряет ток силой до 10А. Какую наибольшую силу тока может измерить этот амперметр без шунта, если сопротивление амперметра 20 мОм, а сопротивление шунта 5 мОм?

261

В однородном магнитном поле В=100 мТл равномерно с круговой частотой w=40 рад/с вращается металлический стержень длиной l=500 мм так, что ось вращения, проходящая через один из концов стержня, составляет угол а=30 с линиями магнитной индукции. Определить разность потенциалов, возникающую на концах стержня.

262

В однородном магнитном поле с индукцией 200мТл равномерно с частотой 5с-1 на непроводящей нити вращается металлический стержень, привязанный к нити за один из своих концов. Длина нити 500мм, длина стержня 300мм. Найти разность потенциалов, возникающую на концах стержня, если линии магнитной индукции перпендикулярны плоскости вращения стержня и нити

263

В однородном магнитном поле, меняющемся со временем по закону B = kt , где k = 100мТл/с, равномерно с круговой частотой 30,0 рад/с вращается металлический стержень с длиной 300мм так, что ось вращения, перпендикулярная стержню и проходящая через один из его концов, составляет угол 60,00 с линиями магнитной индукции. Найти разность потенциалов на концах стержня через 2,00с после включения магнитного поля.

264

В однородном магнитном поле 300мТл начинает вращаться проводящий стержень длиной 600мм с угловым ускорением 40,0 рад/с2. Ось вращения, перпендикулярна стержню и проходящая через один из его концов, составляет угол α = 30,00 , с линиями магнитной индукции. Найти разность потенциалов на концах стержня через 5,00 секунд после начала вращения.

265

Стержень длиной 2,50 м движется с ускорением 1,25м/с2 в однородном магнитном поле индукцией 130мТл. Начальная скорость стержня равна нулю. Магнитное поле перпендикулярно стержню и направлено под углом 30,00 к скорости. Определить разность потенциалов между концами стержня через 15,0с после начала движения.

266

В горизонтально направленном однородном магнитном поле 300мТл расположены две вертикальные параллельные длинные медные шины, замкнутые наверху на сопротивление 200 мОм. По шина падает вниз, скользя без трения, медная перемычка массой 4г. Определить установившуюся скорость падения, если расстояние между шинами ( длина перемычки) 100мм, а плоскость шин перпендикулярна линиям магнитной индукции.

267

Две параллельные медные шины, расположенные в горизонтальной плоскости, помещены в вертикальное однородное магнитное поле В=200 мТл. Шины с одного конца замкнуты на сопротивление R=300 мОм. По шинам начинает скользить с постоянным ускорением а=2 м/с^2 медная перемычка, перпендикулярная шинам. Найти индукционный ток в контуре через 3 секунды после начала движения, если расстояние между шинами(длина перемычки) l=500мм

268

Рамка из провода сопротивлением 100мОм равномерно вращается с частотой 5,00с-1 в однородном магнитном поле, меняющемся по закону B = kt, где k = 500мТл/с. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям магнитной индукции. Найти величину индукционного тока в рамке через 400мс после включения поля, если в начальный момент времени плоскость рамки была перпендикулярна линиям магнитной индукции, а площадь рамки 200см2

269

Вблизи бесконечно прямого провода с током лежит прямоугольная проволочная рамка сопротивлением R = 200мОм со сторонами а = 200мм и b = 400мм. Рамка и провод находятся в одной плоскости, причём стороны длиной b параллельны проводу и ближайшая из них отстоит от провода на расстояние ℓ = 10мм. Ток в проводе меняется по закону I = kt , где k = 10А/с. Найти индукционный ток в рамке.

270

В одной плоскости с прямым бесконечным проводником с током 30А лежит квадратная проволочная рамка со стороной 200мм. Две стороны рамки параллельны току, причём ближняя из них отстоит от проводника на расстоянии 10мм. За время 100мс рамку проворачивают на угол 900 вокруг оси, перпендикулярной току и проходящей через середины двух сторон рамки. Найти среднее значение тока индукции в рамке за время поворота, если сопротивление рамки 500мОм.