Фізика 11 клас (Остапенко Т.М.)

Гельфгат, Ненашев. Задачі з фізики №№ 7.1-7.42

СЕРЕДНІЙ РІВЕНЬ

7.1.Доторкнувшись додатно зарядженою скляною паличкою до сталевої кульки, ми передаємо їй додатний заряд. Які елементарні частки і куди при цьому переміщаються?

7.2. Якщо піднести на нитці заряджену станіолеву гільзу до незарядженої, то вони спочатку притягнуться одна до одної, а після дотику будуть відштовхуватися. Поясніть явище.

7.3. Як зарядити дві металеві кульки однаковими за модулем, але різними за знаком зарядами?

7.4.З якою силою взаємодіють два точкові заряди 2 нКл і 4 нКл, що знаходяться на відстані З см?

7.5.Два однакові заряди*⁾ розташовані на відстані 9 см, відштовхуються із силами 1 мН. Які модулі зарядів?

7.6.  Дві порошини знаходяться на відстані 10 см одна від одної. Якою буде сила взаємодії між ними, якщо десять мільярдів електронівперенести з однієї порошини на іншу?

7.7.  Скільки електронів треба «перенести» з однієї порошини на іншу, щоб сила кулонівського притягання між порошинами на відстані 1см дорівнювала 10 мкН?

7.8. В якому випадку напрям діючої на частку кулонівської сили протилежний до напряму вектора напруженості електричного поля?

7.9. На заряд 1 нКл у деякій точці електричного поля діє сила 2 мкН.
Яка напруженість поля в цій точці?

7.10.Заряд 2 нКл знаходиться в електричному полі з напруженістю2  кН/Кл. З якою силою поле діє на заряд?

7.11. Який заряд повинна мати порошина масою 0,1 мг, щоб вона «висіла» в напрямленому вгору електростатичному полі напруженістю 1 кН/Кл?

7.12. З яким прискоренням рухається протон у електричному полі з напруженістю 40 кН/Кл?

7.13. У скільки разів змінюється напруженість поля точкового заряду при збільшенні відстані до заряду в З рази?

7.14. Чому дорівнює напруженість електростатичного поля точкового заряду 40 нКл на відстанях 8 см і 16 см від заряду?

ДОСТАТНІЙ РІВЕНЬ

7.15. У скільки разів сила кулонівського відштовхування між електронами в електронному пучку більша, ніж сила гравітаційногопритягання між ними? 

*Під коротким терміном "заряд" у ряді випадків мається на увазі заряджене тіло, розмірами якого можна знехтувати. 

7.16.Який заряд набула б при електризації крапелька води масою 1,8 мг, якби їй передали один «зайвий» електрон на кожну тисячумолекул?

7.17. З якою силою відштовхувалися б дві крапельки (див. попередню задачу), перебуваючи на відстані 1 м одна від одної?

7.18. Дві кулі мають маси по 10 г. Які однакові заряди необхідно надати цим кулям, щоб кулонівське відштовхування зрівноважилогравітаційне притягання? Відстань між кулями велика в порів­нянні з їхніми радіусами.

7.19. На шовковій нитці висять дві заряджені кульки масами 20 мг кожна (див. рисунок). Модулі зарядів кульок 1,2 нКл. Відстань між кульками 1 см. Чому дорівнює сила натягу нитки в точках А і В? Роз­гляньте випадки однойменних і різнойменних зарядів.

7.20. Дві однакові провідні кульки масою по 2 г підвішено на нитках довжиною 1 м у одній точці. Який сумарний заряд треба надати кулькам, щоб кут між нитками збільшився до 90°?

7.21.Від'ємний заряд q₁= -0,2мкКл і додатний q₂ = 0,8 мкКл розташовані на відстані а = 60 см один від одного. Де потрібно розмістити третій заряд Q, щоб рівнодійна кулонівських сил, які діють на кожний із трьох зарядів, дорівнювала нулю? Яким має бути третій заряд?

7.22. Два додатні заряди 0,2 мкКл і 1,8 мкКл закріплено на відстані 60 см один від одного. Де потрібно розмістити третій заряд, щоб діючі на нього кулонівські сили компенсували одна одну?

7.23.Відстань між двома зарядженими кульками а = 12 см. З якою силою F вони діють на заряд q = +2 нКл, віддалений на r = 10 см від кожної з них? Розгляньте випадки: а) заряди кульок +Q і -Q; б) заряди обох кульок +Q. Тут Q = 50 нКл.

7.24. Три кульки, що лежать на гладенькому столі, зв'язані попарно нитками довжини І. Якими стануть сили Т натягу ниток, якщо кожній кульці надати заряд q?

7.25. Чотири заряди по +20 нКл, попарно зв'язані нитками, розташо­вані у вершинах квадрата. Який заряд потрібно помістити в центрі квадрата, щоб сили натягу ниток зменшилися до нуля?

7.26. У вершинах рівностороннього трикутника знаходяться три зв'язані нитками заряди q. Яким має бути заряд Q у центрі трикутника,щоб сили натягу ниток зменшилися до нуля?

7.27. Кулька масою 0,2 г, підвішена на нитці, знаходиться в горизон­тальному електричному полі з напруженістю 8 кН/Кл. Який кут утворює нитка з вертикаллю, якщо заряд кульки 50 нКл?

7.28. У горизонтальне електричне, поле внесли підвішену на нитці кульку масою 2 г, що має заряд 0,1 мкКл. Яка напруженість поля, якщо нитка утворює з вертикаллю кут 45°?

7.29.Маленьку заряджену кульку піднесли до великого металевого листа. Покажіть приблюний вигляд силових ліній електричного поля.

7.30. В яких точках напруженість поля двох точкових зарядів з моду­лями 4 нКл і 16 нКл дорівнює нулю? Відстань між зарядами дорів­нює 12 CM. Розгляньте два випадки: а) заряди однойменні; б) за­ряди різнойменні. Зробіть рисунок.

7.31. Дві маленькі заряджені кульки розташовані на відстані 8 см одна від одної. Знайдіть напруженість електричного поля в точці, від­даленій від кожної з них на 5 см. Розгляньте випадки: а) заряди кульок +20 нКл і -20 нКл; б) заряди обох кульок +20 нКл.

7.32. В однорідне поле з напруженістю 10 кН/Кл, напрямлене вгору, внесли заряд 25 нКл. В якій точці напруженість поля дорівню­ватиме нулю?

7.33. В однорідне поле з напруженістю 12 кН/Кл внесли точковий заряд +2,5 нКл. Якою буде напруженість поля в точках А, В,С, D, що знаходяться на відстані 5 см від заряду (див. рисунок)?

7.34. У вершинах квадрата зі стороною а розташовано три додатні заряди +q і від'ємний заряд -q. Знайдіть напруженість електрич­ного поля в центрі квадрата.

7.35.Двом кулькам, підвішеним на нитках однакової довжини, на­дають додатні заряди. Нитки відхиляються від вертикалі (див. рис. а, б). Яка з кульок має більшу масу і більший заряд у випадках а, 6?

ВИСОКИЙ РІВЕНЬ

7.36. Деякий «учений» поставив мету одержати такі «атомні ядра», щоб кулонівське відштовхування між ними точно компенсувалогравітаційне притягання. Якою повинна бути частка протонів у цих «ядрах»? Яка мінімально можлива маса такого «ядра»?

7.37. Відстань між двома однаковими дробинками з різнойменними зарядами дорівнює 2 см. Сила притягання між ними 40 мкН. Дробинки торкаються одна до одної і їх знову розводять на відстань 2 см. Тепер дробинки відштовхуються з силою 22,5 мкН. Знайдіть початкові заряди дробинок.

7.38. Двом металевим кулям, що торкаються одна до одної, надають заряд Q. Після цього кулі віддаляють на відстань, що набагатоперевищує їхні радіуси. Доведіть, що виникаюча між кулями сила відштовхування буде найбільшою в тому випадку, коли радіуси куль однакові.

7.39.Бусинка може без тертя ковзати по непровідній горизон­тальній спиці. На кінцях спиці закріплені кульки з однаковими додатними зарядами. Додатний чи від'ємний заряд треба надати бусинці, щоб посередині спиці вона знаходилася в стійкій рівновазі?

7.40.Чи правильне твердження: вільні заряджені частки рухаються в електростатичному полі уздовж силових ліній цього поля?

7.41.На нитках довжиною Z = З м, закріплених у одній точці, висять дві однакові металеві кульки. Кулькам надали рівні заряди, у результаті чого вони розійшлися на відстань а = 19 см. Потім одну з кульок розрядили. Якою буде відстань Ь між кульками після встановлення рівноваги?

7.42. У найпростішій моделі атома водню вважається, що електрон ру­хається навколо нерухомого протона по колу радіусом 5 • 10^-10 м. Які в цій моделі швидкість електрона і частота його обертання?