ЭП 1. Электрическое поле точечного заряда q. Найдите значения определяемых параметров электрического поля на расстоянии r от заряда q: 1) Е – модуля напряженности электрического поля (В/м); 2) φ – потенциала электрического поля (В); 3) F – модуля силы (Н), действующей на пробный точечный заряд q0 в электрическом поле; 4) W – потенциальной энергии (Дж) заряда q в электрическом поле; 5) А – работы (Дж) электрического поля по удалению заряда q0 от заряда q на расстояние от r до 2r, если на расстоянии 0,5r от заряда q напряженность электрического поля Е1 = 4 ∙ 105 В/м. Принять ε0 ~10–11 Ф/м, ~10–10 Ф/м, r = 0,1 м, q0 = 1,0 нКл.
Ответы: Е = 100 кВ/м; φ = 10 кВ; F = 0,1 мН; W = 10 мкДж; А = 5 мкДж.
Задаваемые параметры: E1, φ1, F1, W1, Ф1Eε.
ЭП 2. Наложение электрических полей. В узлах правильного треугольника (четырехугольника, шестиугольника) находятся точечные заряды, расположенные по часовой стрелке, в последовательности: +2q, +2q, +q. Точка k находится в центре фигуры на равном расстоянии r от зарядов и в одной плоскости с ними. В точке k помещен пробный заряд q0. Найдите значения определяемых параметров в точке k: 1) Е – модуля напряженности (В/м); 2) φ – потенциала (В); 3) W – потенциальной энергии (Дж) заряда q0; 4) F – модуля силы (Н), действующей на пробный заряд q0; 5) A – работы (Дж) по перемещению пробного заряда из точки k в точку, где потенциал равен φ – 2. Принять: ~10–10 Ф/м, q0 = 1,0 нКл, r = 0,1 м.
Ответы: Е = 100 кВ/м; φ = 1 МВ; W = 1 мкДж; F = 10 мН; А = 0,5 мДж.
Задаваемые параметры: заряды~q в узлах равностороннего треугольника, четырехугольника, шестиугольника.
ЭП 3. Взаимодействие протона с ядром атома. Протон p, ускоренный разностью потенциалов U, влетает в металлическую пластинку c атомным номером Z. Взаимодействием протона с электронами атома пренебречь. Соударение центральное, абсолютно упругое. Проводили два опыта. Во сколько раз (r2/r1) изменятся параметры ЭП в атоме на минимальном расстоянии r от ядра q: 1) r − минимальное расстояние, на которое приблизится протон к ядру атома; 2) Е – напряженность электрического поля; 3) φ – потенциал электрического поля, создаваемый ядром; 4) F – сила взаимодействия зарядов; 5) W – потенциальная энергия взаимодействия зарядов p и q, если во втором опыте U ↑ 8, Z ↓ 2?
Ответы: r ↓ 16, Е ↑ 128, φ ↑ 8, F ↑ 128, W ↑ 8.
Задаваемые параметры: U, Z, в пушке Е, Km, pm.
ЭП 4. Электрическое поле плоского конденсатора. Электрон пролетел (v0 = 0) расстояние d между пластинами плоского заряженного конденсатора. Параметры конденсатора S,ε= 1 не меняются. Во сколько раз (q2/q1) изменятся параметры ЭП в конденсаторе: 1) q – заряд, 2) Е – напряженность поля конденсатора, 3) ω – объемная плотность энергии поля, 4) W – энергия электрического поля, 5) U – разность потенциалов между пластинами, если во втором опыте кинетическая энергия электрона Km ↑ 8, d ↑ 2, S =, ε = ?
Ответы: q ↑ 4, Е ↑ 4, ω ↑ 16, W ↑ 512, U ↑ 8.
Задаваемыепараметры: d, σ, D, U, электрона: Km, pm, α, Fе, Fпл, t.
ЭП 5. Движение электрона в конденсаторе.Электронный пучок, ускоренный разностью потенциалов φ, влетал параллельно пластинам плоского заряженного конденсатора на равном расстоянии d/2 от пластин и не вылетал из него. Поле в конденсаторе однородно. Напряжение между пластинами U, площадь пластин S. Конденсатор заряжен и не отключен от источника (U < φ; S = соnst).Во сколько раз изменятся параметры ЭП в конденсаторе: 1) q – электрический заряд, 2) F2 – сила взаимодействия между пластинами, 3) Δp – изменение модуля импульса электрона, 4) t – время движения электрона, 5) Lx – расстояние, пройденное электроном по горизонтали до точки падения на пластину, если во втором опыте: U ↑ 36, ω ↓ 16, S = , d = , ε = ?
