Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина ІІ ПРИЙОМИ РОЗВЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

1. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОСТАТИКИ

1.1. Задачі на застосування закону збереження електричного заряду, закону Кулона та напруженість електричного поля (див. п. 1.1, 1.2, с. 85-88)

1.1.1. Дві однакові кульки масою по 1,2 г кожна підвішені в повітрі в одній точці на нитках завдовжки 0,5 м. Після того як одній із кульок надали негативного заряду, кульки розійшлися на відстань 60 см. Скільки електронів було передано кульці? Елементарний електричний заряд дорівнює 1,6 ∙ 10-19 Кл. Вважайте, що g = 10 м/с2.

A

Б

В

Г

1,54 ∙ 1012

2,5 ∙ 1012

4,5 ∙ 1012

7,5 ∙ 1012

Розв'язання

Кількість електронів можна знайти, якщо модуль заряду кульки розділити на модуль заряду електрона:

N = .

Кульки однакові, тому під час взаємодії заряд, який набула одна з кульок, ділиться порівну, отже,

Q1 = Q2 = .

Під час розв'язування цієї задачі звернемо увагу на три основні моменти, що можуть бути корисними.

Якщо під час взаємодії тіло отримує електричний заряд, то воно віддає або одержує певну кількість електронів. Модуль заряду, якого набуває тіло, у будь-якому разі розраховується за формулою

|q| = N|e|,

де N — кількість електронів;

|е| — модуль заряду електрона (елементарний заряд).

На кульку 1 діють три сили: сила тяжіння m сила натягу нитки і сила Кулона к (див. рисунок).

Запишемо векторне рівняння та знайдемо проекції сил на осі координат:

к + + m = 0;

Поділимо почленно перше рівняння системи на друге:

= = tga = .

У замкненій системі виконується закон збереження електричного заряду: під час взаємодії повний заряд системи залишається незмінним.

• Якщо взаємодіють два (або декілька) однакові за розміром тіла, то після взаємодії їх заряди також будуть однакові (за модулем і знаком).

• Якщо взаємодіють різні за розміром тіла, то найбільше тіло набуває більшого за модулем заряду.

tga = = = = ;

діелектрична проникність повітря наближається до 1, тому Fк = k .

Врахуємо, що q1 = q2 = : Fк = k = .

Отже, маємо:

= q2 = |q| = = 1,2 ∙ 10-6 (Кл).

Розрахуємо кількість електронів, яку передано кульці:

N = 7,5 . 1012.

Відповідь: Г.

Якщо заряджене тіло перебуває в рівновазі під дією кількох сил, однією з яких є сила Кулона, то розв'язання таких задач слід починати з виконання рисунка, на якому слід зобразити сили, що діють на заряджене тіло.

Модуль сили Кулопа розраховується за формулою

Однакові за знаком заряди відштовхуються, а різні за знаком — притягуються.

1.1.2. Дві невеликі заряджені кульки (див. рисунок) перебувають у повітрі на відстані 0,9 м одна від одної. Модулі зарядів кульок відповідно дорівнюють 2 і 5 мкКл. Точка А розташована на відстані 0,3 м від кульки із зарядом q1. Встановіть відповідність між знаками зарядів кульок і напруженістю поля у точці А.

1 Обидва заряди позитивні

2 Обидва заряди негативні

3 Заряд q1 — позитивний,

заряд q2 — негативний

4 Заряд q1 — негативний,

заряд q2 — позитивний

А 0

Б 7,5 ∙ 104 (), ліворуч

В 3,25 ∙ 105 (), ліворуч

Г 7,5 ∙ 104 (), праворуч

Д 3,25 ∙ 105 (), праворуч

Під час розв'язування подібних задач слід пам'ятати, що модуль напруженості електричного поля, створеного точковим зарядом q, розраховується за формулою

Е = k.

Напрямок напруженості поля у деякій точці збігається з напрямком кулонівської сили, що діяла б на пробний позитивний заряд, якщо його помістили у цю точку поля.

Розв'язання

Кульки невеликі, тому заряди можна вважати точковими.

Визначимо модулі напруженості полів, створених зарядами q1 і q2, врахуємо, що кульки перебувають у повітрі, отже, = 1.

Кулька із зарядом q1 : |q1| = 2 ∙ 10-6Кл, r1 = 0,3 м;

= 2 ∙ 105 () .

Кулька із зарядом q2:

|q1| = 5 ∙ 10-6 Кл, r2 = 0,9 - 0,3 = 0,6 (м);

= 1,25 ∙ 105 ().

Скориставшись принципом суперпозиції, знайдемо напруженість поля у точці А для кожного випадку. Для визначення напрямку вектора напруженості подумки помістимо у точку А позитивний заряд.

1) , тому

E = E1 - E2 = 2 ∙ 105 - 1,25 ∙ 105 = 7,5 ∙ 104 ().

Відповідність: 1 Г.

2) , тому

E = E1 - E2 = 2 ∙ 105 - 1,25 ∙ 105 = 7,5 ∙ 104 ().

Відповідність: 2 Б.

3) , тому

E = E1 - E2 = 2 ∙ 105 - 1,25 ∙ 105 = 3,25 ∙ 105 ().

Відповідність: 3 — Д.

4) , тому

E = E1 - E2 = 2 ∙ 105 - 1,25 ∙ 105 = 3,25 ∙ 105 ().

Відповідність: 4 — В.

Bідповідь: 1 — Г, 2 — Б, 3 — Д, 4 — В.

Якщо електричне поле створено кількома зарядами, то напруженість поля у точці дорівнює геометричній сумі напружностей полів, створених окремими зарядами (принцип суперпозиції полів):

= .

Зверніть увагу: оскільки додаємо вектори, то потрібно скористатися правилами додавання векторів.

Задачі для самостійного розв'язання

1.1.3.* Визначте, як зміниться сила кулонівської взаємодії двох точкових тіл, заряджених однаковими зарядами, якщо відстані між ними зменшити у 2 рази, а заряд кожного тіла збільшити у 2 рази.

А

Б

B

Г

Не зміниться

Збільшиться у 2 рази

Збільшиться у 4 рази

Збільшиться у 16 разів

1.1.4. Невелика крапля, що втратила 5 ∙ 109 електронів, перебуває в рівновазі в однорідному вертикальному електричному полі у вакуумі. Визначте (у міліграмах) масу краплі, якщо напруженість поля дорівнює 500 В/м. Вважайте, що g = 10 м/с2. Елементарний електричний заряд дорівнює 1,6 ∙ 10-19 Кл.

Рекомендації до розв'язання. Сила, з якою однорідне електричне поле діє на заряд q, однакова в будь-якій точці однорідного електричного поля і розраховується за формулою

= q.

1.1.5. В однорідному електричному полі, утвореному двома вертикальними пластинами (див. рисунок), на тонкій шовковій нитці підвішена кулька масою 1 г. Після того як кульці передали заряд 2 мкКл, вона відхилилася на кут 45° від вертикалі. Визначте (у кілоньютонах на кулон) напруженість поля між пластинами. Вважайте, що g = 10 м/с2.

1.1.6. Два однакові точкові заряди по 50 нКл кожний розташовані на відстані 1,2 м один від одного. Визначте напруженість поля у точці, що розташована на відстані 1 м від кожного із зарядів.

А

Б

В

Г

180 Н/Кл

360 Н/Кл

450 Н/Кл

720 Н/Кл

1.1.7. У ході переміщення в електричному полі заряду 20 нКл на 10 см у напрямку, який утворює кут 60° із напрямком силових ліній поля, електричне поле виконало роботу 0,8 мкДж. Знайдіть (у ньютонах на кулон) напруженість електричного поля.

Зверніть увагу: якщо поле однорідне, то сила, яка діє на заряджену частинку з боку електричного поля, постійна, тому роботу поля можна розрахувати за формулою A = Fscosa.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.