2004-2005 mokslo metų ŽIEMOS KETVIRČIO NAMŲ DARBAI
MOKYKLOS FIZIKOS OLIMPAS 12 laidos II kurso moksleiviams
Elektrostatikos teorinės užduotys
1 dalis
1. Trys vienodi teigiami elektros krūviai q=10-9 C išdėstyti lygiakraščio trikampio viršūnėse. Kokį neigiamą krūvį reikia patalpinti trikampio centre, kad jo traukos jėga atsvertų viršūnėse esančių krūvių atostūmio jėgas?
2. Kokia jėga trauktų vienas kitą du variniai r = 1 cm spindulio rutuliukai, esantys R=1 m atstumu vienas nuo kito, jei iš vieno rutuliuko kiekvieno atomo atimtume po vieną elektroną ir perkeltume į kitą rutuliuką? Vario molio masę µ=0,064 kg/mol, tankis ρ=8900 kg/m3.
3. Lygiakraščio trikampio, kurio kraštinė a=8 cm, viršūnėse yra trys taškiniai krūviai. Vienas jų pritvirtintas, kiti du, kurių kiekvieno masė m=3 g ir krūvis q=-80 nC, laisvi. Pritvirtintojo krūvio dydį parinkite tokį, kad kiti du judėtų su mažiausiu pagreičiu. Apskaičiuokite šio mažiausio pagreičio vertę.
4.
Ant siūlo kabantis rutuliukas, kurio masė m=0,1 g ir krūvis q=10 C,
yra E=100 V/m stiprio horizontaliame elektriniame lauke. Kokį kampą su
vertikale sudaro siūlas?
5. Keturi vienavardžiai krūviai q1, q2, q1, q2 surišti penkiais l ilgio siūlais (žr. pav.). Raskite siūlo, rišančio krūvius q2, įtempimo jėgą, jei q1=1,6 µC, q2=4,8 µC, l=16 cm.
6. Taškinis krūvis q yra tarp 2-jų laidžių tarpusavyje statmenų pusplokštumių. Jo atstumas iki kiekvienos iš jų lygus l. Rasti krūvį veikiančios jėgos modulį.
7. Dvi lygiagrečios be galo ilgos tiesės, kurių vieni galai prasideda taškuose A ir B, įelektrintos 10-7 C/m ilginio tankio krūviais. Atstumas tarp tiesių R=10 cm. Raskite elektrostatinio lauko stiprį tiesės, jungiančio taškus A ir B, viduryje esančiame taške D. Atkarpa AB statmena toms tiesėms.
8. Nedidelis rutuliukas kabo virš horizontalios begalinės plokštumos ant nelaidaus tampraus siūlo, kurio tamprumas k. Kai rutuliuką įelektrino, jis nusileido per x cm, o jo atstumas iki laidžios plokštumos tapo lygus l. Rasti rutuliuko krūvį.
9. R=11 cm spindulio apskritimas įelektrintas pastovaus τ =22 nC/m ilginio tankio krūviu. Raskite lauko jėgų stiprį taške, esančiame statmenyje, iškeltame iš to apskritimo plokštumos centro ir nutolusiame nuo to centro h=16 cm atstumu.
10. Dvi kvadrato ABCD kraštinės AB=BC=10 cm įelektrintos 10-7 C/m ilginio tankio krūviu. Raskite elektrostatinio lauko stiprį ketvirtoje kvadrato viršūnėje D.
2 dalis
11. 2 nedideli vienodai įelektrinti m masės rutuliukai pakabinti viename taške ant l ilgio šilkinių siūlų. Atstumas tarp rutuliukų x << l. Rasti kiekvieno iš rutuliukų krūvio nuotėkio greitį dq/dt, jeigu jų suartėjimo greitis kinta pagal dėsnį v = a/√x (a - pastovus dydis).
12. Kokia jėga sąveikotų 2 variniai 1 g masės rutuliukai, būdami 1 m atstumu vienas nuo kito, jeigu visų elektronų krūvis juose skirtųsi 1% nuo suminio visų branduolių krūvio.
13. Rasti paveiksluose parodytų vienodos talpos kondensatorių baterijų talpą.
a)
14. Koks šilumos kiekis išsiskirs pav. parodytoje grandinėje, jeigu jungiklį J perjungsime iš padėties 1 į 2?
15. Koks šilumos kiekis išsiskirs pav. parodytoje grandinėje jungiklį J perjungus iš 1 padėties į 2?
16. Tarp
plokščiojo kondensatoriaus plokščių ant tampraus siūlo kabo masės
m rutuliukas. Išvestas iš pusiausvyros rutuliukas svyruoja periodu T1=0,4
s, jeigu prie kondensatoriaus prijungta U=30 kV įtampa, ir periodu T2=0,8
s, pakeitus
įtampos ženklus. Rasti rutuliuko krūvį, jeigu atstumas tarp
kondensatoriaus plokščių d=10 cm.
17. Pav. parodytoje grandinėje ε1=4,5 V, ε2=1,5 V, C1=1 µF, C2=4 µF. Raskite kondensatorių C1 ir C2 krūvius.
18. C=2 µF talpos kondensatorius įelektrintas q=200 µC krūviu ir atjungtas nuo šaltinio. Prie jo n=10 kartų paeiliui prijungiamas C1=2 µF talpos neįelektrintas kondensatorius ir vėl atjungiamas. Koks po to lieka C kondensatoriaus krūvis?
19. Plokščiasis kondensatorius užpildytas dielektriku, kurio dielektrinė skvarba taip priklauso nuo kondensatoriaus įtampos ε = 1+aU (a=1 V-1). Lygiagrečiai šiam neįelektrintam kondensatoriui prijungiamas kitas toks pat kondensatorius, tik be dielektriko, įelektrintas iki U0=168 V įtampos. Kokia įtampa nusistovės tarp taip sujungtų kondensatorių?
20. Plokščiasis orinis kondensatorius, kurio plokštelių plotas S=500 cm2, prijungtas prie ε = 300 V elektrovaros baterijos. Rasti išorinių jėgų darbą, atliekamą nutolinant plokšteles nuo atstumo tarp jų lygaus 1 cm iki 3 cm dviem atvejais: kai nutolinant plokšteles kondensatorius 1) atjungiamas nuo baterijos, 2) neatjungiamas nuo baterijos.
Kitos užduotys:
1. Savarankiškai persispręskite A. Bandzaičio, R. Baubino, P Bogdanovičiaus Olimpiadinis fizikos uždavinynas Nr. 3.3.13.3.12, Nr. 3.4.13.4.7 ir Nr. 4.2.14.2.7 2. Perskaitykite L. Aslamazovo ir A. Varlamovo Nuostabioji fizika ir J. Walker The Flying Circus with Answers 3. Stebėjimui: dažnai pasitaiko, kad imant durų rankeną iš piršto į ją šoka kibirkštis.Tai ypač siejasi su tuo metu vilkimais drabužiais. Stebėkite šį reiškinį ir jį patyrinėkite.
Visi teisingi užduočių sprendimai vertinami vienodai po 10 balų.
Užduotis parengė mokyklos dėstytojas doc. Aloyzas Žindulis, n. tel. 8-5 2138686.
Iki 2005 02 05 užduočių Nr. 1-10 sprendimus , iki 2005 03 05 Nr. 11-20 išsiųskite
mokyklos adresu Pastaba: pavėluotai išsiųsti užduočių sprendimai netikrinami ir nevertinami.
|