2020-05-21
543
«Электростатическое поле в вакууме»
1. Электрический заряд и его дискретность.
2. Закон сохранения электрического заряда.
3. Точечный заряд.
4. Линейная плотность заряда.
5. поверхностная плотность заряда.
6. объемная плотность заряда.
7. Взаимодействие заряженных частиц. Закон Кулона.
8. Теории дальнодействия и близкодействия. Электростатическое поле.
9. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда.
10. Принцип суперпозиции электрических полей.
11. Силовые линии электрического поля. Однородное электрическое поле.
12. Поток вектора напряженности электрического поля.
13. Теорема Гаусса для электростатического поля.
14. Поведение электрического заряда в электрическом поле. Работа поля при перемещении заряда.
15. Потенциал и разность потенциалов.
16. Эквипотенциальные поверхности.
17. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом.
18. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.
19. Движение заряженных частиц в электрическом поле. Принцип работы электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), линейного ускорителя заряженных частиц.
|
|
|
20. Проводники. Электрическое поле в проводниках. Электростатическая защита.
2.2. Примеры решения теоретических заданий
З а д а н и е 1. Электрический заряд – это количественная мера способности тела к
1) слабому взаимодействию; 2) гравитационному взаимодействию;
3) сильному взаимодействию; 4) электромагнитному взаимодействию;
5) ядерному взаимодействию.
Решение. Электрический заряд – это количественная мера способности тела к электромагнитному взаимодействию.
Номер правильного ответа: 4.
З а д а н и е 2. Напряженность электрического поля измеряют с помощью пробного заряда q п. Как изменится модуль напряженности, если величину пробного заряда увеличить в 2 раза:
1) уменьшится в 4 раза; 2) увеличится в 2 раза; 3) уменьшится в 2 раза;
4) увеличится в 4 раза; 5) не изменится?
Решение. Напряженность электрического поля не зависит от величины пробного заряда.
Номер правильного ответа: 5.
З а д а н и е 3. Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов
1) прямо пропорциональна расстоянию между ними;
2) обратно пропорциональна расстоянию между ними;
3) прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними;
4) обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними;
5) не зависит от расстояния между ними.
Решение. Согласно закону Кулона сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению их модулей и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Номер правильного ответа: 4.
|
|
|
З а д а н и е 4. Объемная плотность электрического заряда в системе СИ измеряется в
1) В/м. 2) Кл/м2. 3) В∙м. 4) Кл/м3. 5) Кл/м.
Решение. Объемная плотность электрического заряда 
следовательно, объемная плотность электрического заряда в системе СИ измеряется в Кл/м3.
Номер правильного ответа: 4.
З а д а н и е 5. Работа электростатического поля по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2
1) прямо пропорциональна q 2;
2) обратно пропорциональна расстоянию между точками 1 и 2;
3) прямо пропорциональна разности потенциалов между точками 1 и 2;
4) обратно пропорциональна разности потенциалов между точками 1 и 2;
5) не зависит от заряда q.
Решение. Работа электростатического поля по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2 вычисляется по формуле: 
следовательно, работа электростатического поля по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2 прямо пропорциональна разности потенциалов между точками 1 и 2.
Номер правильного ответа: 3.
2.3. Примеры решения практических заданий
З а д а н и е 1. Два одинаковых иона находятся в вакууме на расстоянии 10 нм и взаимодействуют с силой 9,2 пН. Сколько «лишних» электронов у каждого иона:
1) 1; 2) 2; 3) 4; 4) 20; 5) 40?
Дано:
 м
 Н
Найти: N –?
| Решение. Заряд каждого иона q = Nqe, где qe = 1,6∙10-19 Кл – заряд электрона, подставим в формулу закона Кулона:
 , откуда найдем
Ответ: N = 2.
Номер правильного ответа: 2.
|
З а д а н и е 2. Сила взаимодействия двух одинаковых неподвижных точечных зарядов равна F. Какой будет сила взаимодействия, если величину каждого из зарядов уменьшить в 4 раза, а расстояние между ними увеличить в 2 раза:
1) 
; 2) 
; 3) 
; 4) 
; 5) 
?
| Дано: | |
F
Найти:
F 1 –?
| Решение. Согласно закону Кулона
 ; 
Ответ: 
|
Номер правильного ответа: 5.
З а д а н и е 3. Электрическое поле образовано двумя одинаковыми точечными отрицательными зарядами по 1 нКл, расположенными в двух противоположенных вершинах квадрата со стороной 50 см, в вакууме. Найти потенциал поля в третьей вершине.
1) 0. 2) – 18 В. 3) – 36 В. 4) 36 В. 5) 72 В.
| Дано: q = -1∙10-9 Кл r = 0,50 м Найти: φ –? | Решение. Согласно принципу суперпозиции потенциал поля, создаваемого в данной точке двумя точечными зарядами  , где φ 1 и φ 2 – потенциалы полей, создаваемых каждым из зарядов в этой точке. Так как заряды одинаковые и расстояние от них до данной точки одинаковое,
 . Тогда  В.
|
Ответ: 
В.
Номер правильного ответа: 3.
З а д а н и е 4. По тонкому проволочному кольцу радиусом 6 см равномерно распределен заряд 1нКл. Найти линейную плотность заряда.
1) 2,7 нКл/м. 2) 5,4 нКл/м. 3) 27 пКл/м. 4) 54 пКл/м. 5) 8,5 нКл/м.
| Дано: q =1∙10-9 Кл R = 0,06 м Найти: φ –? | Решение. Линейная плотность заряда  Так как заряд распределен по кольцу равномерно, линейную плотность заряда можно вычислить по формуле  , где  – длина кольца. Таким образом,  Кл/м.
|
Ответ: τ = 2,7 нКл/м.
Номер правильного ответа: 1.
З а д а н и е 5. Двекапли воды с электрическими зарядами 20 мкКл и – 30 мкКл находятся на расстоянии 3 м друг от друга. Какова потенциальная энергия их взаимодействия:
1) 0. 2) -1,8 Дж. 3) -0,6 Дж. 4) 0,6 Дж. 5) 1,8 Дж?
| Дано: q 1 = 20∙10-6 Кл q 2 = ‒30∙10-6 Кл r = 3 м Найти: Wp –? | Решение. Потенциальная энергия взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов
 Дж.
Ответ: Wp = ‒1,8 Дж.
|
Номер правильного ответа: 2.
2.4. Задания для самостоятельного решения
Теоретическая часть
1. Сила электростатического взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов
1) прямо пропорциональна расстоянию между ними;
2) обратно пропорциональна расстоянию между ними;
3) прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними;
4) обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними;
5) не зависит от расстояния между ними.
|
|
|
2. Поверхностная плотность заряда для равномерно заряженной плоскости
1) численно равна заряду плоскости;
2) направлена параллельно плоскости;
3) направлена перпендикулярно плоскости;
4) численно равна заряду единицы площади;
5) численно равна заряду единицы длины плоскости.
3. На каком рисунке правильно изображена картина линий напряженнос-ти электростатического поля уединенного точечного положительного заряда?
1 2 3 4 5
4. Потенциал поля положительного точечного заряда
1) увеличивается с ростом расстояния от заряда;
2) измеряется в вольтах на метр (В/м);
3) направлен к заряду;
4) обратно пропорционален расстоянию от заряда;
5) не зависит от расстояния от заряда.
5. Закон сохранения электрического заряда справедлив для
1) изолированной системы;
2) инерциальной системы;
3) декартовой системы;
4) открытой системы;
5) гелиоцентрической системы.
Практическая часть
6. Пылинка, имевшая заряд – 2е, при освещении потеряла два электрона. Каким стал заряд пылинки:
1) 
2) 
3) 
4) 
; 5) 0?
7. Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме равен 0,18мН. Определить расстояние между зарядами, если их величины равны 10 и 20 нКл.
1) 1,0 м. 2) 0,01 м. 3) 100 м. 4) 10 м. 5) 0,1 м.
8. Модуль вектора напряженности электрического поля равномерно заряженной бесконечно длинной проволоки в вакууме с линейной плотностью заряда 2,0∙10-8 Кл/м на расстоянии 2 см от нее равен
1) 4,5 кВ/м; 2) 9 кВ/м; 3) 45 кВ/м; 4) 90 кВ/м;5) 450 кВ/м.
9. В двух вершинах равностороннего треугольника со стороной 3 м расположены одинаковые отрицательные заряды по -1 нКл каждый. Потенциал в третьей вершине равен
1) 0; 2) 6 В; 3) ‒6 В; 4) ‒2 В; 5) 2 В.
10. Заряд 6280 пКл равномерно распределен по поверхности сферы радиусом 10 мм. Поверхностная плотность заряда на сфере равна, мкКл/м2,
1) 5; 2) 20; 3) 62,8; 4) 500; 5) 2000.
3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 6
