Физика в задачах для поступающих в вузы - Турчина Н.В.
ISBN 978-5-94666-452-3
Скачать (прямая ссылка):
Id\ 2 d: Id
1 d [
" +а Id 1 dj I T -
+ d 1JJ -
1 -7 +
d
4
Рис. 10.13.19
Рис. 10.13.20
Рис. 10.13.21
10.14. Конденсатор во внешнем поле
10.14.1. Плоский конденсатор находится во внешнем электрическом поле напряженностью E, перпендикулярном пластинам. Площадь пластин S. Какой заряд окажется на каждой из пластин, если конденсатор замкнуть проводником накоротко?
• 10.14.2. В однородном электрическом поле напряженностью -E0 перпендикулярно его направлению расположен заряженный плоский конденсатор, напряженность поля между обкладками которого была равна ?. Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы расположить обкладки конденсатора параллельно внешнему полю? Площадь каждой обкладки конденсатора равна S, расстояние между ними d.
246
Eo
Eo
E
Eo
Рис. 10.14.1
10.14.3. В однородном электрическом поле напряженностью E0 перпендикулярно его направлению расположен заряженный плоский конденсатор, напряженность поля между обкладками которого была равна E (рис. 10.14.1).
Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы развернуть конденсатор на 180°? Площадь каждой обкладки конденсатора равна S, расстояние между ними d.
10.14.4. Плоский воздушный конденсатор внесли в область однородного электрического поля, направленного перпендикулярно плоскости пластин конденсатора (от положительно заряженной пластины к отрицательной). При этом была совершена работа A1. Затем конденсатор повернули на угол а = 45°, совершив работу A2. Найдите отношение A2/A1.
10.14.5. В однородном электрическом поле напряженностью E0 перпендикулярно его направлению расположен заряженный плоский конденсатор, напряженность поля между обкладками которого равна E. Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы сложить обкладки конденсатора вместе? Площадь каждой обкладки конденсатора равна S, расстояние между ними d.
10.14.6. В однородном электрическом поле
напряженностью E0 перпендикулярно его на- '
правлению расположен заряженный плоский конденсатор, площадь каждой из обкладок которого равна S, а расстояние между ними d. Зазор между обкладками заполнен диэлектриком с проницаемостью є. До помещения во внешнее поле напряженность электрического поля между обкладками была равна E (рис. 10.14.2). Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы вынуть диэлектрик из конденсатора?
E
E
E
E
Рис. 10.14.2
10.15. Движение заряженных частиц
в однородном электрическом поле
10.15.1. Пылинка массой m = 10 12 кг взвешена между горизонтальными пластинами плоского конденсатора. Пылинка освещается ультрафиолетовым светом и, теряя заряд, она выходит из равновесия. Какой заряд потеряла пылинка, если первоначально между обкладками конденсатора была разность потенциалов Дф = = 200 В, а затем, чтобы опять уравновесить пылинку, ее пришлось увеличить на Дф0 = 50 В? Расстояние между пластинами конденсатора d = 1,6 см.
247
10.15.2. Две бесконечные параллельно расположенные горизонтальные пластины равномерно заряжены с поверхностными плотностями зарядов O1 и O2. Расстояние между пластинами I = = 5 см. Посередине между ними расположен точечный заряд Q. В верхней пластине, непосредственно над точечным зарядом, просверлено отверстие радиусом r = 1 мм (рис. 10.15.1). На сколько процентов должны отличаться поверхностные плотности зарядов на пластинах, чтобы точечный заряд находился в равновесии? Считать r П I. Силой тяжести пренебречь.
10.15.3. Точечный заряд q = -7 • 10-8 Кл расположен между обкладками плоского конденсатора в точке 1 (рис. 10.15.2) вблизи положительно заряженной пластины. Заряд q перемещают из точки 1 в точку 3, расположенную вблизи другой пластины, по ломаной 1—2—3. Определите минимальную работу, которую необходимо совершить при таком перемещении. Емкость конденсатора C = 10 10 Ф, заряд Q = 5 • 10-4 Кл.
10.15.4. На горизонтальной пластине вертикально установлена легкая непроводящая пружина, на верхнем конце которой закреплен шарик массой m = 10 г с зарядом q = 10-6 Кл (рис. 10.15.3). С какой поверхностной плотностью нужно зарядить пластину, чтобы энергия пружины увеличилась в n = 2 раза? Электрическое поле пластины считать однородным.
*Q
+Q
-Q-
m, q
Рис. 10.15.1
Рис. 10.15.2
Рис. 10.15.3
10.15.5. Электрон, двигавшийся со скоростью 5 • 106 м/с, влетает в параллельное его движению однородное электрическое поле напряженностью E = 103 В/м. Какое расстояние пройдет электрон до остановки? Сколько времени ему для этого потребуется? Какую долю своей первоначальной кинетической энергии он потеряет, двигаясь в этом поле, если протяженность поля I = 0,8 см?
+п • 10.15.6. Точечный заряд q = 10-7 Кл мас-
сой m = 3 • 10-6 кг удерживают в точке 1 вбли-
l зи равномерно заряженной бесконечной плос-
? ^ кости с поверхностной плотностью заряда о =
1 2 = 5 • 10 10 Кл/м2 (рис. 10.15.4). Какова будет
скорость заряда в точке 2, находящейся на расстоянии l = 1м от точки 1, если заряд освобо-Рис. 10.15.4 дить?
r
2
і
з
2
248
