Задачи для самостоятельного решения и контрольных заданий. 1.В вершинах квадрата со стороной a = 5 см находятся одинаковые положительные заряды q = 2 нКл
1.В вершинах квадрата со стороной a = 5 см находятся одинаковые положительные заряды q = 2 нКл. Определить напряженность и потенциал поля в середине одной из сторон квадрата.
Ответ: ; .
2. Заряды по 1нКл помещены в вершинах равностороннего треугольника со стороной 0,2м. Равнодействующая сил, действующих на четвертый заряд, помещенный на середине одной из сторон треугольника, равна 0,6мкН. Определить этот заряд, напряженность и потенциал поля в точке его расположения.
Ответ: 2.10-9 Кл, 300 В/м, 232 В.
3. Поле создано двумя равномерно заряженными концентрическими сферами радиусами R1 = 5 см и R2 = 8 см. Заряды сфер соответственно равны Q1 = 2 нКл и Q2 = -1 нКл. Определите напряженность и потенциал электростатического поля в точках, лежащих от центра сфер на расстояниях: 1) r1 = 5 см; 2) r2 = 6 см; 3) r3 = 10 см.
Ответ: 7,2 кВ/м, 5кВ/м, 0,9 кВ/м, 0,25 кВ, 0,19 кВ, 90 В.
4. Полный шар несет на себе равномерно распределенный заряд. Определите радиус шара, если потенциал в центре шара равен φ1 = 200 В, а в точке, лежащей от его центра на расстоянии r = 50 см, φ2 = 40 В.
Ответ: 10 см.
5. Тонкий стержень длиной =10см заряжен с линейной плотностью = Кл/м. Найти напряженность электрического поля в точке, расположенной на перпендикуляре к стержню, проведенному через один из его концов, на расстоянии = 8 см от этого конца.
Ответ: 35,6 кВ/м.
6. Найти силу, действующую на точечный заряд , расположенный в центре полукольца радиусом , по которому равномерно распределен заряд .
Ответ: .
7. Тонкий стержень длиной L = 10 см равномерно заряжен с линейной плотностью τ = 1 мкКл/м. На продолжении оси стержня на расстоянии d = 20 см от ближайшего его конца находится точечный заряд Q = 100 нКл. Определите силу взаимодействия стержня и точечного заряда.
Ответ: 1,5 мН.
8. Тонкое полукольцо радиусом R = 20 см заряжено равномерно зарядом Q = 0,7 нКл. Найдите модуль вектора напряженности электрического поля в центре кривизны этого полукольца.
Ответ: 20 В/м.
9. Тонкий провод длиной 20 см согнут посередине под прямым углом и равномерно заряжен с линейной плотностью τ = 10 нКл/м. Определите потенциал электрического поля в точке, удаленной от концов стержня на расстояние а = 10 см.
Ответ: 61,8 В.
10. Тонкая нить изогнута по дуге окружности радиусом R = 10 см и несет отрицательный заряд с линейной плотностью τ = -10 нКл/м. Определите потенциал электрического поля в центре окружности.
Ответ: -282,6 В.
11. Полубесконечная прямая равномерно заряжена с линейной плотностью . Найти модуль и направление напряженности поля в точке, которая отстоит от нити на расстоянии и находится на перпендикуляре к нити, проходящем через ее конец.
Ответ: , = .
12. Найти напряженность и потенциал поля в центре полусферы радиусом , заряженной с постоянной поверхностной плотностью .
Ответ: , .
13. Бесконечная тонкая прямая нить заряжена с линейной плотностью = 2,0 мкКл/м. Найти и как функции расстояния от нити. Потенциал на расстоянии = 1м положить равным нулю.
Ответ: , .
14. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными с поверхностной плотностью =1нКл/м2 и =-2 нКл/м2. Определить напряженность электростатического поля:
1)между плоскостями;
2)за пределами плоскостей. Построить график ,
Ответ: = 169 В/м; = 56,5 В/м.
15. Пространство заполнено зарядом, плотность которого изменяется по закону ,где - константа, - расстояние от начала координат. Найти зависимость .
Ответ: .
16. Длинный цилиндр радиусом R = 2 см несет заряд, равномерно распределенный по его объему с плотностью ρ = 10 нКл/м3. Определите разность потенциалов между точками, отстоящими от оси цилиндра на расстояниях r1 = 1 см и r2 = 3 см. Постройте график зависимости напряженности от расстояния до оси цилиндра.
Ответ: 0,175 В.
17. Электростатическое поле создается в вакууме шаром радиусом R = 10 см, равномерно заряженным с объемной плотностью ρ = 20 нКл/м3. Определите разность потенциалов между точками, лежащими внутри шара на расстояниях r1 = 2 см и r2 = 8 см от его центра.
Ответ: 2,26 B.
18. Шар, имеющий радиус R = 10 см, заряжен так, что объемная плотность электрического заряда изменяется по закону ρ = βr, где β = 1 мкКл/м4. Определите разность потенциалов между поверхностью и центром шара. Постройте график зависимости напряженности от расстояния до центра шара.
Ответ: 9,4 В.
19. Внутри длинного цилиндра радиусом R = 10 см находится электрический заряд, объемная плотность которого зависит от расстояния r до оси по закону , где ρ=10нКл/м3. Определите разность потенциалов между осью и поверхностью цилиндра. Постройте график зависимости напряженности поля от r.
Ответ: 11,3 В.
20. Пространство между двумя коаксиальными длинными цилиндрами заполнено электрическим зарядом с объемной плотностью, изменяющейся по закону , где b = 10 нКл/м. Радиусы цилиндров R1 = 1 см, R2 = 2 см. Определите разность потенциалов между цилиндрами.
Ответ: 54 В.
21. По кольцу радиусом равномерно распределен заряд . Какую работу надо совершить, чтобы перенести заряд из центра кольца в точку, расположенную на оси кольца на расстоянии от его центра.
Ответ: .
22. Бесконечная плоскость заряжена отрицательно с поверхностной плотностью σ = -35,4 нКл/м2. По направлению силовой линии поля, созданного плоскостью, летит электрон. Определите минимальное расстояние, на которое может приблизиться к плоскости электрон, если на расстоянии s = 5 см он имел кинетическую энергию Т = 80 эВ.
Ответ: 2 см.
23. Вдоль линии напряженности однородного электрического поля движется протон. В точке поля с потенциалом φ1 = 445 В протон имел скорость υ = 100 км/с. Определите потенциал φ2 точки поля, в которой скорость протона возрастает в два раза. Отношение заряда протона к его массе равно 95,8 МКл/кг.
Ответ: 288,5 В.
24. От поверхности отрицательно заряженного шара отделяется без начальной скорости электрон. Какой будет его скорость на большом расстоянии от шара, если радиус шара R =1 см, заряд шара Q = -1 нКл?
Ответ: 1,78∙107 м/с.
25. Кольцо радиусом R = 1 см имеет равномерно распределенный отрицательный заряд Q = -1 нКл. Какую скорость приобретет электрон, удаляясь без начальной скорости из центра кольца в бесконечность?
Ответ: 1,78∙107 м/с.
26.Заряд 1 нКл переносится из точки, находящейся на расстоянии 1 м от бесконечно длинной, равномерно заряженной нити, в точку на расстоянии 10 см от нее. Определить работу, совершаемую против сил поля, если линейная плотность заряда нити 1 мкКл/м. Какая работа совершается на последних 20 см пути?
Ответ: 4,1.10-5Дж; 1,24.10-5Дж.
Дата добавления: 2016-03-22; просмотров: 3706;