КейсФ1-2013 / Экзамен физика1 / 3

3.Электричество и магнетизм

3.1. Электростатика

1. Что такое электрическое поле?

2. Закон сохранения электрического заряда.

3. Закон Кулона.

4. Что называется напряженностью электрического поля?

5. Напряженность поля точечного заряда.

6. Принцип суперпозиции полей.

7. Что называют силовыми линиями электрического поля? Нарисуйте силовые линии поля точечного заряда.

8. Поток вектора напряженности.

9. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме.

10. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости.

11. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля двух разноименно заряженных плоскостей.

12. Линейная плотность заряда. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной нити.

13. Какое поле называется однородным?

14. Чему равна работа сил электростатического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую?

15. Что называется потенциалом?

16. Потенциал поля точечного заряда.

17. Что называют эквипотенциальной поверхностью? Какой угол составляет эквипотенциальная поверхность с силовой линией?

18. Что называют эквипотенциальной поверхностью? Нарисуйте эквипотенциальные поверхности поля точечного заряда.

19. Что называется разностью потенциалов?

20. Связь между напряженностью и потенциалом.

21. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

22. Чему равна циркуляция вектора напряженности электростатического поля?

23. Что является силовой и энергетической характеристикой электростатического поля?

24. Что такое электрический диполь?

25. Что называется дипольным моментом (электрическим моментом диполя)?

26. Какие молекулы называются неполярными?

27. Какие молекулы называются полярными?

28. Что называется электронной поляризацией диэлектрика?

29. Что называется ориентационной поляризацией диэлектрика?

30. Что называют поляризацией диэлектрика?

31. Что называется поляризованностью?

32. Зависимость поляризованности диэлектрика от напряженности электрического поля для изотропных диэлектриков.

33. Какие заряды называются связанными? Свободными?

34. Пластина из диэлектрика помещена в конденсатор. Чему равна напряженность результирующего поля в диэлектрике?

35. Что показывает диэлектрическая проницаемость вещества?

36. Взаимосвязь между диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью вещества.

37. Вектор электрического смещения.

38. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

39. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

40. Условия на границе раздела проводник-диэлектрик.

41. Что такое сегнетоэлектрик? Чем отличается сегнетоэлектрик от всех остальных диэлектриков?

42. Проводнику сообщен некоторый заряд. Чему равна напряженность поля внутри проводника? Потенциал?

43. Незаряженный проводник помещен в однородное электрическое поле с напряженностью . Какова напряженность поля внутри проводника?

44. Что называют электроемкостью проводников? От чего зависит электроемкость? В каких единицах измеряется?

45. Емкость конденсатора. От чего зависит емкость конденсатора?

46. Емкость плоского конденсатора.

47. Параллельное соединение конденсаторов. Чему равна общая емкость?

48. Последовательное соединение конденсаторов. Чему равна общая емкость?

49. Энергия заряженного конденсатора.

50. Объемная плотность энергии электростатического поля.

51. Два одинаковых заряда по 10 Кл в вакууме взаимодействуют с силой 10 Н. На каком расстоянии друг от друга они находятся?

52. Чему равна сила взаимодействия двух зарядов по 1 Кл каждый, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме?

53. Во сколько раз надо изменить расстояние между зарядами при увеличении одного из них в 4 раза, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

54. В некоторой точке поля на заряд 10^-7 Кл действует сила 4·10^-3 Н. Чему равна напряженность поля в этой точке?

55. Модуль напряженности электрического поля в точке, где находится заряд 0,1 мкКл равен 5 В/м. Найти силу, действующую на заряд.

56. Частица массой 2·10^-10 г и зарядом 2·10^-16 Кл движется в электрическом поле с напряженностью 10 кВ/м. Найти ее ускорение.

57. Электрон, находящийся в однородном электрическом поле, получает ускорение, равное 10¹² см/с². Найти напряженность электрического поля.

58. Чему равна напряженность электрического поля в точке, лежащей посередине отрезка длиной d, соединяющего два заряда q₁ = q₂ = q в вакууме?

59. На стержне длиной 10 cм находится заряд 1 мкКл. Чему равна линейная плотность заряда на стержне?

60. Металлическому шару радиусом 1 см сообщили заряд 6,3 мкКл. Какова поверхностная плотность заряда на шаре?

61. Чему равен поток вектора напряженности электрического поля через сферическую поверхность в вакууме, внутри которой содержатся два тела с зарядами + q₁ и (– q₂)?

62. Точечный заряд 10 нКл, находясь в некоторой точке поля , обладает потенциальной энергией 10 мкДж. Найти потенциал этой точки поля.

63. Определите потенциал в точке, если при переносе заряда из бесконечности в эту точку совершена работа .

64. Два одноименных равных точечных заряда Q расположены на расстоянии 10 см друг от друга. Найти потенциал в точке, удаленной на расстоянии 10 см от каждого заряда.

65. Два разноименных равных точечных заряда Q расположены на расстоянии 10 см друг от друга. Найти потенциал в точке, удаленной на расстоянии 10 см от каждого заряда.

66. При перемещении электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 8 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 4 Дж. Чему равен заряд q ?

67. Какую работу совершает поле при перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В?

68. Какую работу совершает поле при перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом –100 В в точку с потенциалом 400 В?

69. Какую кинетическую энергию приобретёт электрон при перемещении между точками с разностью потенциалов 10 кВ?

70. Разность потенциалов между точками, лежащими на одной силовой линии на расстоянии 4 см друг от друга, равна120 В. Чему равна напряженность этого электрического поля ?

71. В однородном поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 60º с направлением силовой линии. Найти работу поля.

72. Напряжённость электрического поля в пространстве между пластинами плоского конденсатора в вакууме равна 40 В/м, расстояние между пластинами 2 см. Чему равно напряжение между пластинами конденсатора?

73. Чему равна плотность энергии электрического поля в точке с напряжённостью в среде с электрической проницаемостью ?

74. В сосуде с этиловым спиртом находятся два точечных заряда. Как изме­нится сила кулоновского взаимодействия между ними после полного ис­парения спирта ()?

75. Два заряда в вакууме взаимодействуют с такой же силой на расстоянии 27 см, как в диэлектрике на расстоянии 3 см. Найти диэлектрическую проницаемость диэлектрика.

76. Какой заряд находится на каждой из обкладок плоского конденсатора, если U = 500 В, С = 5 пФ?

77. Во сколько раз изменится электроемкость плоского воздушного конденсатора, если площадь его пластин увеличить в 5 раз и сообщить ему заряд в 5 раз меньший?

78. Как изменится электроемкость плоского конденсатора при двукратном увеличении площади пластин и шестикратном уменьшении расстояния между ними?

79. Чему равна емкость 2-х конденсаторов при их параллельном соединении, если емкость каждого конденсатора ?

80. Электроёмкость батареи конденсаторов равна:

81. Расстояние между пластинами плоского конденсатора увеличили в 3 раза. Во сколько раз изменится напряженность поля, если конденсатор отключили от источника напряжения?

82. Как изменится электроемкость воздушного конденсатора, если пространство между обкладками заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ?

83. Найти энергию конденсатора емкостью C = 5 пФ, если напряжение на обкладках 300 В.

84. Конденсатору емкостью 10 пФ сообщили заряд 4 мкКл. Какова энергия заряженного конденсатора?

85. Каково соотношение между напряженностями в точках А и С поля точечного заряда +q ,если ОА = АС?

86. Каково соотношение между потенциалами в точках А и С поля точечного заряда +q ,если ОА = АС?

87. Два одинаковых металлических шарика зарядили так, что заряд одного из них в 3 раза больше другого. Заряды одноименные. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз по модулю изменится сила их взаимодействия F₂/F₁ ?

88. Два одинаковых металлических шарика зарядили так, что заряд одного из них в 3 раза больше другого. Заряды разноименные. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз по модулю изменится сила их взаимодействия F₂/F₁ ?

89. Чему равен поток вектора напряженности электрического поля через поверхность однородно заряженного куба с объемной плотностью заряда ρ и длиной ребра куба a в вакууме?

90. Напряженность электрического поля вдоль оси Х при известной зависимости потенциала поля φ = φ₀ · x², равна:

91. Шарик массой m, заряженный положительным зарядом q, движется со скоростью v. На какое расстояние может приблизиться шарик к положительному точечному заряду Q?

92. Положительные заряды и находятся в вакууме на расстоянии друг от друга. Чему равна работа, которую надо совершить, чтобы сблизить заряды до расстояния ?

93. Электрон с начальной скоростью входит по силовой линии в однородное электрическое поле с напряженностью и тормозится в нем. Как далеко проникает электрон в это поле? Удельный заряд элек­трона .

94. Проводящему шару радиусом R сообщен заряд. Напряженность поля в точке, удаленной от поверхности шара на расстоянии , равна . Найдите напряженность поля на поверхности шара.

95. Два точечных заряда и взаимодействуют силой . Чему будет равна сила после того, как заряды соединили и развели на прежнее расстояние?

96. Во сколько раз изменится сила кулоновского отталкивания двух маленьких бусинок с одинаковыми зарядами, если, не изменяя расстояния между ними, перенести две трети заряда с первой бусинки на вторую?

97. В однородном поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 60º с направлением силовой линии. Найти разность потенциалов между начальной и конечной точками перемещения.

98. Пылинка массой m, несущая на себе заряд Q, влетела в электрическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов U пылинка имела скорость u. Найти скорость пылинки u₀ до того, как она влетела в поле.

99. Электрон, находящийся в однородном электрическом поле, получает ускорение, равное 10¹² см/с². Найти скорость, которую получит электрон за 10^-4 с своего движения, если начальная скорость электрона равна 0.

100. Электрон летит от одной пластины плоского конденсатора до другой . Разность потенциалов между пластинами равна 4 кВ. Расстояние между пластинами 8 мм. Найти ускорение электрона.

101. Между пластинами горизонтально расположенного плоского конденсатора находится в равновесии заряженная частица с зарядом 9,8·10^-18 Кл. Напряженность поля конденсатора 2·10⁴ В/м. Найти массу частицы.

102. Электрон находится в однородном электрическом поле напряженностью 200 кВ/м. Какой путь пройдет электрон за время 1 нс, если его начальная скорость была равна 0?

103. Найти потенциал точки поля, находящейся на расстоянии 10 см от центра заряженного шара радиусом 1 см. Поверхностная плотность заряда на шаре равна 10^-11 Кл/см².

104. Плоский конденсатор емкостью соединили с источником тока, в результате чего он приобрел заряд . Найти значение напряженности поля между пластинами конденсатора, если расстояние между ними .

105. Заряды , , находятся внутри замкнутой поверхности площадью . Чему равен поток вектора электрической индукции через эту поверхность?

106. В однородном электрическом поле с Е=12 кВ/м перпендикулярно к силовым линиям расположена плоскопараллельная пластинка из диэлектрика (e = 3). Определите в этих условиях численное значение поляризованности диэлектрика Р.

107. Плоский воздушный конденсатор (ε = 1) зарядили и отключили от источника напряжения. Как изменится энергия, запасённая в конденсаторе, если между обкладками поместить слюду (ε = 6)?

108. Найти емкость батареи конденсаторов, если емкость каждого конденсатора 3 мкФ.

109. Энергия двух одинаковых параллельно включенных конденсаторов W₀ = 1 Дж. Напряжение на них U = 1 кВ. Определить емкость каждого конденсатора.

110. Конденсатор с расстоянием между пластинами d подключен к источнику с постоянным напряжением U. Не отключая от источника пластины конденсатора раздвинули на расстояние 3d. Как изменится заряд на пластинах?

111. Площадь каждой пластины плоского конденсатора S. Заряд пластин Q. Найти напряженность поля между пластинами.

112. Плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов 500 В, расстояние между его пластинами 5 мм. Определить объёмную плотность энергии поля конденсатора.

113. В однородное электрическое поле напряженностью Е = 1 кВ/м влетает вдоль силовой линии электрон со скоростью v₀ = 1 Мм/с. Определить расстояние l, пройденное электроном до точки, в которой его скорость v₁ будет равна половине начальной.

114. Заряды 90 и 10 нКл расположены на расстоянии 4 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы силы, действующие на него со стороны двух других зарядов, были равны по модулю и противоположны по направлению?

115. Электрон, находящийся в однородном электрическом поле, получает ускорение, равное 10¹² см/с². Найти работу сил электрического поля за время 10^-4 с.

116. Разность потенциалов между катодом и анодом электронной лампы равна 90 В, расстояние 1 мм. За какое время электрон пролетает расстояние от катода до анода?

117. Два точечных заряда Q₁ = 2 Q и Q₂ = -Q находятся на расстоянии d друг от друга. Найти положение точки на прямой, проходящей через эти заряды, напряженность Е поля в которой равна нулю.

118. На двух одинаковых капельках масла находится по 100 лишних электронов. Сила электрического отталкивания уравновешивается силой их взаимного тяготения. Найти объем каждой капельки, если плотность масла 0,9·10³ кг/м³.

119. Пространство, где создано однородное электрическое поле напряженности Е₀, заполняется однородным изотропным диэлектриком с диэлектрической проницаемостью . Определите напряженность поля в диэлектрике и его поляризованность .

120. В однородное электрическое поле напряженностью Е₀= 700 В/м перпендикулярно полю поместили стеклянную пластинку (=7) толщиной d = 1см и площадью S = 200 см². Определите энергию электрического поля, сосредоточенную в пластинке.

121. Напряженность электрического поля в плоском конденсаторе Е = 210⁴ В/см, площадь пластин S = 200 cм², расстояние между ними d = 1 см, . Определить заряд конденсатора

122. На пластинах плоского воздушного конденсатора с площадью пластин 150 см² находится заряд 5·10^-8 Кл. Какова сила взаимного притяжения между пластинами?

123. Воздушный конденсатор емкостью 20 пФ заряжен до разности потенциалов 150 В. Напряженность поля внутри конденсатора 6·10² В/м. Определить площадь пластин конденсатора.