Szkolenia zawodowe sposobem na podwyższenie umiejętności i
advertisement
Projekt „Inżynier mechanik – zawód z przyszłością” współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Zajęcia wyrównawcze z fizyki -Zestaw 8 dr M.Gzik-Szumiata Oddziaływania elektrostatyczne. Siła elektrostatyczna, natężenie pola elektrostatycznego, zasada superpozycji pól. Pole elektrostatyczne jednorodne i centralne. Potencjał elektrostatyczny. Ruch ładunków w polu elektrostatycznym. Zadanie 1. Narysuj w odpowiedniej skali wektor siły Coulomba działającej na każdy ładunek, w przykładach a,b,c. wzorzec b) a) c) c Zadanie 2. Dwa ujemnie naładowane pyłki znajdujące się w odległości 10-3 m od siebie odpychają się siłą 2·10-5 N. Ładunek elementarny ma wartość 1,6·10-19 C. Oblicz, ile dodatkowych elektronów znajduje się na każdym pyłku, jeżeli wartości ładunków zgromadzonych na obu pyłkach są jednakowe. Zadanie 3. Ziemia gromadzi na swojej powierzchni ujemny ładunek. Gdy nad powierzchnią Ziemi znajduje się chmura burzowa, to w przestrzeni między chmurą a Ziemią wytworzy się pole elektryczne. 1.Narysuj linie pola elektrycznego między chmurą a Ziemią. 2.Wyjaśnij, dlaczego pod chmurą na powierzchni Ziemi gromadzi się ładunek dodatni, pomimo, że zazwyczaj Ziemia gromadzi na swojej powierzchni ładunek ujemny. 3.Wyładowanie atmosferyczne pomiędzy chmurą a Ziemią może się pojawić, gdy wartość natężenia pola elektrycznego jest nie mniejsza niż 5·104 N/C. Oblicz najmniejszą wartość różnicy potencjałów między Ziemią a chmurą, przy której może nastąpić wyładowanie elektryczne. Zadanie 4. Na rysunku przedstawiono dwie kulki aluminiowe, naelektryzowane jednakowymi ładunkami, zawieszone na nieważkich niciach o długości l. Każda z kulek ma masę m, a odległość między kulkami wynosi x. a) Narysuj wektory wszystkich sił działających na daną kulkę. b) Oblicz wartość bezwzględną ładunku zgromadzonego na każdej z kulek. Projekt „Inżynier mechanik – zawód z przyszłością” współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Zadanie 5. W doświadczeniu Millikana w pionowym polu elektrycznym obserwowano ruch ujemnie naładowanej kropelki oleju o masie 3,8·10-9 kg. Kropelka pozostawała w spoczynku, gdy natężenie pola elektrycznego miało wartość 5·103 V/m. Zakładamy, że ruch odbywał się w próżni. 1.Oblicz ładunek kropelki. 2.Z jaką wartością prędkości poruszałaby się ta kropelka, gdyby jej ładunek ujemny zwiększono dwukrotnie, nie zmieniając natężenia pola elektrycznego? Zadanie 6. W trzech wierzchołkach kwadratu o boku a umieszczono ładunki elektryczne, każdy o takiej samej wartości bezwzględnej q. Dwa z nich są ujemne, a trzeci dodatki, przy czym ładunki jednoimienne nie znajdują się w sąsiednich wierzchołkach. a)Wykorzystując zasadę superpozycji narysuj wektor natężenia pola elektrostatycznego w czwartym, pustym wierzchołku kwadratu. Zachowaj odpowiednie proporcje długości wektorów. b)Oblicz wartość natężenia pola elektrostatycznego w czwartym, pustym wierzchołku kwadratu. c)Oblicz potencjał pola w czwartym, pustym wierzchołku kwadratu. d)Oblicz pracę wykonaną przez siłę pola elektrostatycznego podczas przenoszenia ładunku dodatniego o wartości 2q umieszczonego w czwartym wierzchołku kwadratu do jego środka. Zadanie 7. Cztery ładunki elektrostatyczne zostały umieszczone w narożnikach kwadratu o boku b w sposób następujący: ładunki dodatnie o wartości Q umieszczono w górnych narożnikach a ładunki ujemne o wartości 2Q w dolnych narożnikach kwadratu. Obliczyć siłę wypadkową działającą na punktowy ładunek dodatni o wartości q umieszczony w środku kwadratu i energię potencjalną , jaką posiada ładunek elektryczny q w polu wytwarzanym przez pozostałe ładunki. +Q +Q +q -2Q -2Q Zadanie 8. Cząstka α o początkowej energii kinetycznej 5,4·10-13 J ulega rozproszeniu na jadrze atomu złota 197 79 Au . W najmniejszej odległości od jadra cząstka α zachowała połowę swojej energii kinetycznej. Zakładamy, że początkowa energia potencjalna cząstki była równa zero. 1.Oblicz energię potencjalną tej cząstki w najmniejszej odległości od jadra atomu złota. 2.Oblicz, na jaką najmniejszą odległość zbliżyła się cząstka α do jądra atomu złota. Zadanie 9. Elektron, o początkowej energii kinetycznej wynoszącej zero, w jednorodnym polu elektrycznym w czasie 10-8 s osiągnął prędkość 1,6·107 m/s. Oblicz wartość natężenia pola elektrycznego przyspieszającego elektron. Czy proton (mp ≈ 1836·me) przyspieszony do tej samej energii kinetycznej co elektron, miałby wartość pędu równą pędowi elektronu?
