Задачник по физике для поступающих в вузы: электричество, колебания, оптика - Борисов С.Н.
Скачать (прямая ссылка):
а) <?=(<?2/2С)(1-1/е); б) QHq1!2С)(1-е). Указание. В случае а) заряд на конденсаторе остается постоянным, равным q, а в случае б) неизменно напряжение, равное qfC. Тепло Q- - Д W, где Д W - изменение энергии конденсатора. В случае
Рис. 1.14
44
a) Q>О, тепло выделяется. В случае б) Q<0, тепло поглощается.
Программа С.
С.1. С/=(4/3)С. Указание. При подключении схемы к любому ис-
точнику постоянного напряжения разность потенциалов на среднем конденсаторе С равна нулю, поэтому его обкладки можно замкнуть накоротко, не изменяя емкости системы.
С.2. С=2ле0Я(1+е). Указание.Рассмотрите систему как параллельное соединение двух полусфер: с диэлектриком и без диэлектрика.
С.З.- W=2q2lC- qi = -q7=2q . Указание. Энергии конденсатора есть энергия электрического поля в объеме V конденсатора: W=e0E1VI2.
С.4. Ток потечет от правой пластины к леяол.
С.5. q,-QI(2+4r,e0RIC). Указание. Используйте закон сохранения
заряда и тот факт, что разность потенциалов между шарами должна стать равной напряжению из конденсаторе.
С.6. Емкость увеличится. Указание. Рассмотрите влияние индуцированных па поверхностях коробки зарядов на разность потенциалов между обкладками конденсатора.
1.4. Постоянный ток
Программа А.
А.1. Сопротивление проводника R=UII=l2J2-6 Ом.
А.2. При последовательном соединении #=2+4=6 Ом, при параллельном соединении Я=2х4/(4+2)=4/3 Ом.
А.З. Ток через резисторы одинаковый, поэтому UJU,=IRJIRX=RJRX= 5.
А.4. U2JUl=RJ(R/2)=2 (ем.задачи А.2 и А.З).
А.5. A^qg, откуда &=AJq=2 В.
А.6. Направление тока - по часовой стрелке. Источники соединены последовательно.
А.7. Если этот участок цепи представляет собой активное сопротивление.
45
А.8. КПД источника тока равен отношению мощности, выделяющейся во внешней цепи, к полной мощности:
Л =I2RII2(R+r) =RJ(R+r)=1/(1 +г/Я).
Отсюда R]r=r\/(l-i\)=4.
A.9. Можно. .Для точных измерений амперметр должен иметь малое сопротивление. Так как вольтметр обладает большим внутренним сопротивлением RB, необходимо параллельно вольтметру подключить резистор с небольшим сопротивлением R. Сопротивление амперметра будет равно RA=RBRJ(RB+R)~R, если R<RB.
А.10. Можно. Для точных измерений вольтметр должен обладать большим сопротивлением. Так как амперметр обладает малым сопротивлением RA, необходимо последовательно с амперметром включить резистор с большим сопротивлением R. Сопротивление вольтметра будет равно RB=RA+R~R.
I, А 4
Программа В.
В.1. См.рис. 1.15.
В.2. Проводник надо разрезать на л=у/КЮ=10 частей.
В.З. R=Xa(a+2b)/2(a+b).
В.4. Последовательно с вольтметром необходимо включить резистор с сопротивлением Дд=(л-1)Да.
В.5. Параллельно с амперметром необходимо включить резистор с сопротивлением
В.6. Амперметр покажет ноль. Указание. Воспользуйтесь законом Ома для неоднородного участка цепи.
В.7. a) U=Z-Ir; б) U=Z4r.
В.8. Увеличится. Указание. Количество теплоты Q=U2IR, где R=plJS.
В.9. При параллельном:
В.10. См.рис. 1.16. Р=1?-12г, Рт=ЯгЦг.
1 1 1, с
Рис. 1.15
Рис. 1.16
46
Рис. 1.17
B.11. См.рис. 1.17.
Программа С.
C.1. <2=3 Ка. Указание. Заряд численно равен площади под графйком 7(f).
С.2. Необходимо собрать две схемы (рис.
1.18) и по показаниям амперметра и вольтметра в каждой из Лих определить иеизвестноесопротивление:fl=t///,-(t/j-t/,)//j.Здесь I/, и/,,1/2 и 1г - показания вольтметра и амперметра в схемах а) и б), соответственно.
С.З. Если дуга АВ - половина окружности длины I. См.рис. 1.19. а) г-о—
e-J-O—(S).
б)
0 I в * (А/-
Рис. 1.18
Рис. 1.19
С.4. Ток течет от В к А. Указание. Воспользуйтесь законом Ома для неоднородного участка цепи.
C.S. См.рис. 1.20.
а) в) г)
36/1 6/1 36/1 2,8/1
¦+---------------f
б)
36/1 S6/2
ь-
т
е/2
4-1
7Stt
Рис. 1.20
С.6. В медной проволоке, т.к. ее удельное сопротивление меньше.
47
С.7. Нет: Q=C&2/2, A W= -ЗС&2р..Указание. Работа сторонних сил в источнике равна приращению энергии конденсатора и количеству выделившегося тепла: =Q+Д W.
С.8. См.рис. 1.21. Сопротивление резистора R=7 Ом.
6, г
1.5. Электромагнетизм
Программа А.
АД. а) Вертикально вниз; б) сила Ампера *>ис‘ равна нулю; в) "на нас". Указание. Воспользуйтесь правилом левой руки.
А.2. Вправо. Указание. Если ток течет по параллельным проводам в одном направлении, то они притягиваются.
