Постоянный ток. Магнетизм. Контрольная работа. 11 класс

ВАРИАНТ 1
Средний уровень
1. Два одноименных заряда Q1 = 0,7 нКл и Q2 = 1,3 нКл находятся в воздухе на
расстоянии r = 6 см друг от друга. На каком расстоянии между ними нужно
поместить третий заряд, чтобы результирующая сила, действующая на каждый
заряд, была равна нулю?
2. Конденсаторы соединены так, как показано на рис.1. Электроемкости
конденсаторов: C1 = 0,2 мкФ; C2 = 0,1 мкФ; C3 = 0,3 мкФ; С 4  0,4 мкФ.
Определить электроемкость C батареи конденсаторов.
3. Является ли молния электрическим
током?
4. Параллельно
амперметру
сопротивлением 0,021 Ом включен
медный проводник длиной 0.21 м и
сечением 3,4мм2. Найти силу тока в
цепи, если амперметр показывает
0.31 А.
5. Через поверхность, ограниченную
Рис. 1.
проводником, магнитный поток за
0,1 с изменился на 0,06 Вб. Найти ЭДС
индукции и ток в проводнике, если его сопротивление 2 Ом.
Высокий уровень
1. Медный шарик подвешен на шелковой нити в воздухе и находится в
однородном электрическом поле. Во сколько раз надо изменить напряженность
поля, чтобы при помещении этой системы в трансформаторное масло угол нити
с вертикалью был таким же?
2. Электрон, летящий из бесконечности со скоростью 106 м/с, остановился на
расстоянии 0,8 м от поверхности отрицательно заряженного металлического
шара радиусом 4 см. Определить потенциал шара.
3. На сколько равных частей надо разрезать проводник, чтобы при параллельном
соединении этих частей получить сопротивление в n раз меньше?
4. Трамвайный вагон от остановки движется с постоянным ускорением 1м/с2 в
течении 8 с при силе тяги 28 кН и КПД 88%. Какова сила тока в момент
окончания спуска, если напряжение в линии 550В?
5. Электрон движется в магнитном поле, индукция которого 2мТл, по винтовой
линии радиуса 2 см и шагом винта 5см. Найти скорость электрона.
ВАРИАНТ 2
Средний уровень
1. Даны два шарика m = 1 г каждый. Какой заряд Q нужно сообщить каждому
шарику, чтобы сила взаимного отталкивания зарядов уравновесила силу
взаимного притяжения шариков по закону тяготения Ньютона? Рассматривать
шарики как материальные точки.
2. Электрон вылетает из точки с потенциалом 615 В со скоростью 12·10 6м/с.
Определить потенциал точки, в которой: 1) электрон остановится;2) скорость
электрона увеличится в 2 раза.
3. Определить общее сопротивление цепи, изображенной на рис.1, если
R1=R2=R5=1 Ом; R3=10 Ом; R4=8 Ом.
4. В чем причина короткого замыкания? К чему оно
может привести в электрической цепи?
5. Электрон и протон, ускоренные одинаковой
разностью потенциалов, влетают в однородное
магнитное поле перпендикулярно к линиям
магнитной
индукции.
Сравнить
радиусы
описываемых частицами окружностей (во сколько
раз они отличаются).
Рис. 1
Высокий уровень
1. В вершинах и в центре правильного треугольника со стороной
5 см
расположены положительные одинаковые заряды 0,5 мКл каждый. Какая сила
действует на отрицательный заряд 0,7 мКл, находящийся на продолжении
высоты, на расстоянии 7 см от вершины?
2. Конденсатор электроемкостью C1 = 0,2 мкФ был заряжен до напряжения U1 =
320 В. После того, как его соединили параллельно со вторым конденсатором,
заряженным до напряжения U2 = 450 В, напряжение U на нем изменилось до
400 В. Вычислить емкость C2 второго конденсатора.
3. Из 400 одинаковых элементов составлена батарея так, что образовалось n
последовательно соединенных групп. В каждой группе m элементов соединены
параллельно. При каких значениях n и m батарея, замкнутая на сопротивление
1000 Ом, даст максимальную силу тока, если внутреннее сопротивление одного
элемента 10 Ом?
4. От источника напряжением 100 кВ требуется передать мощность 500кВт
потребителю, находящемуся на расстоянии 5 км. Допустимые потери мощности
1%. Рассчитать минимальное сечение медного провода.
5. Металлический диск радиусом r=10см, расположенный перпендикулярно
магнитному полю с индукцией В=1 Тл, вращается вокруг оси, проходящей через
центр, делая n=100 оборотов в секунду. Два скользящих контакта (один – на оси
диска, другой – на окружности) соединяют диск с реостатом сопротивлением R
=5 Ом. Чему равна тепловая мощность, выделяемая на реостате?
ВАРИАНТ 3
Средний уровень
1. Расстояние
между
двумя
положительными
точечными
зарядами
Q1 = 9Q и Q2 = Q равно d = 8 см. На каком расстоянии r от первого заряда
находится точка, в которой напряженность поля зарядов равна нулю? Где
находилась бы эта точка, если бы второй заряд был отрицательным?
2. Плоский воздушный конденсатор емкостью 20 пФ заряжен до разности
потенциалов 100 В и отключен от источника. Какую работу нужно совершить,
чтобы вдвое увеличить расстояние между обкладками?
3. Почему силы, вызывающие перемещение зарядов в источнике тока, называют
сторонними? Приведите примеры сторонних сил.
4. При силе тока 1 А во внешней цепи за 2 мин выделяется 600 Дж тепла.
Определить, сколько элементов питают внешнюю цепь, если они соединены
параллельно, ЭДС и внутреннее сопротивление каждого 5 в и 15 Ом
соответственно.
5. Никелирование металлического изделия площадью 120 см2 продолжается 5 ч
при силе тока 0,9А. Определить толщину слоя никеля на изделии.
Высокий уровень
1. Два одинаковых заряженных шарика, подвешенные на нитях одной длины,
опускают в жидкий диэлектрик. Какова должна быть диэлектрическая
проницаемость диэлектрика, чтобы угол между нитями был такой же, как в
воздухе. Плотность диэлектрика и шариков ρ0 и ρ.
2. N заряженных одинаковых шаровых капель слились в одну большую, потенциал
которой φ0. Определить потенциал каждой капли до слияния.
3. Угольный стержень соединен последовательно с железным такой же толщины.
При каком соотношении их длин сопротивление данной комбинации не зависит
от температуры? Температурные коэффициенты угля и железа соответственно:
α1=-0,8·10-3К-1 и α2=6·10-3К-1. Удельные сопротивления:ρ1= 4·10-5Ом·м и ρ2=
1,2·10-7Ом·м.
4. В электрическую цепь включены четыре сопротивления по
100 Ом каждое и два источника тока с ЭДС 1,5 и
1,8 В (рис.1). Определить силы токов, проходящих
через
сопротивления,
если
внутренним
сопротивлением
источников
можно
пренебречь.(Воспользоваться
правилами
Кирхгофа).
5. Горизонтальные рельсы находятся на расстоянии
l=0,3м друг от друга. На них лежит стержень,
перпендикулярный рельсам. Какой должна быть
Рис.1
индукция магнитного поля для того, чтобы
стержень начал двигаться, если по нему пропустить ток I0 =50 А? Коэффициент
трения стержня о рельсы µ=0,2. Масса стержня 0,5 кг.
Вариант 4
Средний уровень
1. Два положительных точечных заряда Q и 4Q закреплены на расстоянии  = 60 см
друг от друга. В какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует
поместить третий заряд Q1, чтобы он находился в равновесии.
2. Конденсаторы электроемкостью C1 = 1 мкФ, C2 = 2 мкФ, C3 = 3 мкФ включены в
цепь с напряжением U = 1,1 кВ. Определить энергию каждого конденсатора в
случае: а) последовательного их включения; б) параллельного их включения.
3. К алюминиевой проволоке массой 5,4 кг подведено напряжение 5,6 В.
Какого поперечное сечение проволоки, если плотность тока
0,2 А/мм2?
4.
Зачем и как подключают шунт к амперметру? Что
покажет амперметр (рис.1), если сопротивление амперметра
9 Ом, а сопротивление шунта Rш = 1 Ом? Определите
Рис. 1
падение напряжения на шунте.
5.
С какой скоростью следует перемещать проводник
длиной 0,5 м в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл под углом 300 к
вектору магнитной индукции, чтобы в нем возникла ЭДС 1 В? В каком случае ЭДС
будет максимальна?
Высокий уровень
1. Электрон влетел в однородное поле напряженности 104 Н/Кл со скоростью 106 м/с
под углом 300 к силовым линиям. Через какое время скорость электрона будет
перпендикулярна к силовым линиям? Найти перемещение частицы за это время.
2. Два проводящих шарика радиусами 5 и 4 см имеют потенциалы 30 и -40 В.
Определить потенциалы шариков после соединения их проволокой, считая, что
расстояние между шариками во много раз больше их радиусов.
3. Какова должна быть ЭДС батареи в схеме, приведенной на рис. 2, чтобы
напряженность поля в плоском конденсаторе С была 2 кВ/м, если расстояние
между пластинами конденсатора 5мм, а R1 = R2 = r.
4.
Электрический чайник вместимостью 1,5 дм3 имеет
сопротивление нагревательного элемента 80 Ом, КПД 80 % и
работает при напряжении 220 В. Начальная температура воды
20 С. Определить мощность тока, потребляемую чайником, силу
тока в нагревательном элементе, время, в течение которого вода в
чайнике закипит.
5.
По двум длинным параллельным проводам , расстояние
Рис. 2
между которыми 16 см, текут в противоположных направлениях
токи 30А каждый. Определить индукцию магнитного поля в точке, расстояние
которой от обоих проводов одинаково и равно 10см.
Вариант 5
Средний уровень
1. Как разделить на две равные части заряд, находящийся на проводящем шарике?
2. Никелевый шар диаметром 1 см и зарядом 10-8 Кл помещен в масло. Определить
напряженность поля, в котором находится система, если шар неподвижно висит в
масле.
3. Для измерения напряжения на участке цепи последовательно включены два
вольтметра (рис.1).Первый вольтметр дал показание 20В, второй – 80В. Найти
сопротивление второго вольтметра, если сопротивление первого 5 кОм.
4. Однородный железный проводник длиной 100м
подключают к источнику постоянного напряжения 100В на
10с. Как изменится при этом температура проводника?
Изменением сопротивления проводника при его нагревании
Рис. 1
пренебречь.
5. Циклотрон предназначен для ускорения протонов до
энергии 5МэВ. Определить наибольший радиус орбиты, по которой движется протон,
если индукция магнитного поля 104Тл.
Высокий уровень
1. В вершинах шестиугольника помещены положительные одинаковые заряды 10
нКл каждый. Какой отрицательный заряд надо поместить в центре шестиугольника,
чтобы результирующая сила, действующая на каждый заряд, была равна нулю?
2. Конденсатор электроемкостью C1 = 666 пФ зарядили до напряжения U1 = 1,5 кВ
и отключили от источника тока. Затем к конденсатору присоединили параллельно
второй,
незаряженный
конденсатор
электроемкостью
C2 = 444 пФ. Определить энергию, израсходованную на образование искры,
проскочившей при соединении конденсаторов.
3. На каком из сопротивлений R1=3 Ом; R2=5 Ом; R3=3 Ом; R4=1 Ом, соединенных
как показано на рис.2, выделится наибольшая мощность, если схема подключена к
источнику.
4. Электровоз массой 2·104 кг движется вверх по
склону горы со скоростью 54 км/ч. Найти силу тока в
электромоторе, если напряжение в сети 3000 В, КПД
электровоза 90%, уклон горы 0,05 (sinα=0,05), а
коэффициент трения 0,02.
5. Металлический
диск
радиусом
10см,
Рис. 2
расположенный перпендикулярно магнитному полю с
индукцией 1 Тл, вращается вокруг оси, проходящий через центр, делая 100 оборотов
в секунду. Два скользящих контакта (один на оси диска, другой – на окружности)
соединяют диск с реостатом сопротивлением 5 Ом. Чему равна тепловая мощность,
выделяемая на реостате.
Вариант 6
Средний уровень
1. Два шарика массой m = 0,1 г каждый подвешены в одной точке на нитях длиной
 = 20 см каждая. Получив одинаковый заряд, шарики разошлись так, что нити
образовали угол между собой  = 60. Найти заряд каждого шарика.
2. Определить работу по перемещению точечного заряда 2,2·10-8Кл из бесконечности
в точку, расположенную на расстоянии 0,2 м от поверхности шара радиусом 2 см,
заряженного до потенциала 100 В.
3. Вследствие испарения и распыления материала с поверхности нити накала лампы
нить с течением времени становится тоньше. Как это влияет на мощность,
потребляемую лампой.
4. ЭДС источника тока 3В (рис.1), его внутреннее
сопротивление 1 Ом, сопротивление резисторов R1= R2=1,75
Ом; R2=2 Ом; R4=6 Ом. Какова сила тока в резисторе R4 ?
5. Найти ЭДС самоиндукции в неподвижной катушке, если за
0,2с энергия магнитного поля равномерно уменьшилась в 4
раза. Индуктивность катушки 0,16Гн, первоначальная сила
тока 8А.
Рис. 1
Высокий уровень
1. Небольшое тело массой m и зарядом +q скользит с высоты H по наклонной
плоскости, образующей с горизонтом угол α. Определить скорость тела у
основания наклонной плоскости, если в вершине прямого угла, образованного
высотойH и горизонтом, находится неподвижный точечный заряд +q0.
2. Пространство между обкладками плоского конденсатора заполнено без зазора
двумя слоями диэлектриков, параллельными пластинам. Первый слой – фарфор
толщиной d1 = 2 мм, второй – эбонит толщиной d2 = 1,5 мм. Определить емкость C
такого конденсатора, если площадь пластин S = 100 см2.
3. Определить заряд конденсатора, включенного в схему, представленную на рис.2.
Емкость конденсатора 1пФ, ЭДС источника 6В, внутреннее
сопротивление 5 Ом, а внешние сопротивления равны друг другу
и составляют 20 Ом.
4. Определить сопротивление подводящих проводов от источника
напряжением 120 В, если при коротком замыкании
предохранитель из свинцовой проволоки с площадью поперечного
сечения 1 мм2 и длиной 2 см плавится за 0,03с. Начальная
температура предохранителя 270С.
Рис. 2
5. Протон
влетает
в
область
пространства,
занятую
сонаправленными электрическим и магнитным однородными полями,
перпендикулярно силовым линиям этих полей со скоростью 10 5м/с. Напряженность
электрического поля 210В/м, индукция магнитного поля 3,3мТл. Определить
ускорение протона в начальный момент времени.
Вариант 7
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
5.
Средний уровень
Два маленьких одинаковых проводящих шарика имели заряды 4q и -6q. Их
привели в соприкосновение, а затем развели на то же расстояние, что и раньше. Во
сколько раз изменилась сила взаимодействия между шариками?
Каким прибором измеряют силу тока? Как его
включают в цепь? Необходимо измерить силу тока, а)
проходящего через резистор R1. В каком из
случаев, приведенных на рис.1, а – г, амперметр
б)
включен правильно?
На сколько изменилась температура медного
проводника, если его сопротивление возросло в 2
раза, а начальная температура составляла 200С.
в)
Две электрические лампочки сопротивлениями 360
и 240 Ом соединены один раз последовательно,
другой раз параллельно. Какая из лампочек
поглощает большую мощность и во сколько раз?
Электрон и протон с одинаковыми скоростями г)
влетают
в
однородное
магнитное
поле
перпендикулярно к линиям магнитной индукции.
Сравнить радиусы описываемых ими окружностей.
Рис. 1
Высокий уровень
Электрическое поле создано двумя точечными
зарядами Q1 = 10 нКл и Q2 = –20 нКл, находящимися на расстоянии d = 20 см друг
от друга. Определить напряженность E поля в точке, удаленной от первого заряда
на r1 = 30 см и от второго на r2 = 50 см.
Два плоских конденсатора одинаковой электроемкости (C1 = C2) соединены в
батарею последовательно и подключены к источнику тока с электродвижущей
силой  . Как изменится разность потенциалов U1 на пластинах первого
конденсатора, если пространство между пластинами второго конденсатора, не
отключая источника тока, заполнить диэлектриком с диэлектрической
проницаемостью  = 7?
Три одинаковых источника с ЭДС 1,2 В и внутренним сопротивлением 2,1 Ом
соединены так, как на рис.2. Определить показания вольтметра, если
сопротивление резистора 1,1 Ом.
Трамвай m=22,5 т идет сначала по горизонтальному
пути, а затем в гору (уклон 0,03, т.е. sinα=0,03). В
первом случае ток в двигателе I1=60 A, а во втором
I2=118 A. Найти скорость v1 и v2 трамвая, если
Рис. 2
коэффициент сопротивления движению k=0,01;
напряжение в линии U=500 B; кпд двигателя и передачи равен 0,75.
5.В горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл
перпендикулярно к полю расположен горизонтальный проводник, масса единицы
длины которого 0,01 кг/м. Какой силы ток должен проходить по проводнику, чтобы
он находился в состоянии равновесия? Двигался с постоянной скоростью
вертикально вверх? Приобрел за 3 с скорость 6 м/с вертикально вниз?
Вариант 8
Средний уровень
1. Определить скорость вращения электрона в атоме водорода, считая, радиус его
круговой орбиты 5·10-9м.
2. Между пластинами плоского конденсатора находится прилегающая стеклянная
пластинка. Конденсатор заряжен до напряжения U1 = 100 В. Каково будет
напряжение U2 , если вытащить стеклянную пластинку из конденсатора?
3. Почему нить электролампы сильно нагревается, а подводящие провода остаются
холодными?
4. Вольтметр, включенный последовательно с сопротивлением 70 Ом, показывает
напряжение 100В при напряжении в сети 240В. Что покажет этот вольтметр, если
его включить последовательно с сопротивлением 10 Ом в ту же сеть?
5. В катушке с индуктивностью 8,0 мГн сила тока 2 А. Определить время убывания
тока при замыкании цепи, если ЭДС источника 16 В. На сколько изменилась
энергия магнитного поля за время размыкания?
Высокий уровень
1. Два одинаковых проводящих шара находятся на расстоянии r  30 см. Сила
притяжения шаров F1 = 90 мкН. После того, как шары были приведены в
соприкосновение и удалены друг от друга на прежнее расстояние, сила
отталкивания стала равной F2 = 160 мкН. Вычислить заряды Q1 и Q2, которые были
на шарах до их соприкосновений. Диаметр шаров считать много меньше
расстояния между ними.
2. Найти общее сопротивление цепи, изображенной
на рис.1. Сделать численный расчет при
следующих значениях сопротивлений: R1=1/2Ом;
R2=3/2Ом; R3= R4= R6=1Ом; R5=2/3Ом
3. Какое наименьшее число N одинаковых
Рис. 1
источников питания с ЭДС 1В и внутренним
сопротивлением 1Ом необходимо взять, чтобы на внешнем сопротивлении 10 Ом
выделялась максимальная мощность? Максимальная
сила тока 2А.
4. По
двум
бесконечно
длинным
проводникам,
расположенным параллельно друг другу на расстоянии
20см, проходят токи силой 2А и 10А в одном
направлении. Определить индукцию магнитного поля в
точке, удаленной на 12см от первого проводника и 16см
от второго.
Рис. 2
5. Определить направление индукционного тока в
прямоугольном контуре, удаляемом от прямого проводника с током (рис.2).
Вариант 9
Средний уровень
1.
Какое ускорение получит пылинка массой 0,001мг, потерявшая 1000 электронов,
если ее поместить на расстояние 10 см от заряда 1·10-8Кл?
2.
Как зависит удельное сопротивление металлов и полупроводников от
температуры? Построить графики этих зависимостей.
3.
В сеть с напряжением 120В включают два сопротивления. При их
последовательном соединении ток в цепи равен 3А, при параллельном – 16А.
Определить модуль разности этих сопротивлений.
4.
Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 360В и
потребляет ток 20А. Определить КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает
равномерно на высоту 19м за 50с.
5.
Во сколько раз уменьшится энергия магнитного поля соленоида, если силу тока
в нем уменьшить на 50%?
Высокий уровень
1. Одинаковые заряженные шарики, подвешенные на длинных нитях к одному
крючку, перенесли из воздуха в жидкость, диэлектрическая проницаемость которой
2, а плотность вдвое меньше плотности материала шариков. Во сколько раз
изменился угол между нитями?
2. В двух противоположных вершинах квадрата со стороной a положительные заряды
q, а в двух других вершинах два таких же по модулю отрицательных заряда.
Определить напряженность и потенциал поля в каждой вершине.
3. Определить силу тока, проходящего через амперметр, если напряжение U = 15 B,
R1 = R4 = 5 Ом, R2 = R3 = 10 Ом (рис. 1). Сопротивление амперметра можно
пренебречь.
4. Две электрические ванны с растворами AgNO3 и AuCI3
сопротивлениями 12 Ом и 18 Ом соответственно
соединены параллельно и подключены к батарее,
состоящей из 12 соединенных последовательно
элементов. Сколько золота и серебра выделится за 4 часа
на катодах, если ЭДС одного элемента 1,8 В, внутреннее
сопротивление 0,3Ом? ЭДС поляризации пренебречь.
Рис. 1
5. Заряженная частица влетает в однородное магнитное
поле под углом 450 к линиям индукции и движется по спирали. Определить радиус
спирали, если за один оборот частица смещается вдоль линий индукции поля на
6,28см.
Вариант 10
Средний уровень
1. Расстояние между двумя точечными зарядами Q1 = 1 мкКл и Q2 = –Q1 равно 10 см.
Определите силу F, действующую на точечный заряд Q  0,1 мкКл, удаленный на
r1 = 6 см от первого и на r2 = 8 см от второго зарядов.
2. Миллиамперметр предназначен для измерения тока не более 10мА. Что нужно
сделать для того, чтобы миллиамперметр можно было применять для измерения
силы тока до 1А, если его внутреннее сопротивление 9,9 Ом.
3. В медном проводнике длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм 2 идет
ток, при этом ежесекундно выделяется 0,35 Дж теплоты. Сколько электронов
проходит за одну секунду через поперечное сечение этого проводника?
4. Неразведенную серную кислоту хранят в железной таре, а разведенную – в
стеклянной. Почему?
5. Соленоид длиной 12,5см, расположенный в воздухе, имеет радиус витков 2,5см.
При возрастании силы тока в соленоиде от 5 до10 А за 0,1с возникла ЭДС
самоиндукции 10В. Определить число витков соленоида.
Высокий уровень
1. В двух вершинах равностороннего треугольника находятся два положительных
точечных заряда q , а в третьей такой же отрицательный
заряд. Определить напряженность и потенциал поля в
центре треугольника, если его сторона d.
2. Конденсаторы с электроемкостями C1=0,2 мкФ, C2 = 0,6
мкФ,C3 = 0,3 мкФ, C4 = 0,5 мкФ соединены, как показано
на рис. 1. Напряжение U между точками А и В равно 320
В. Определить напряжение и заряд на обкладках
каждого конденсатора.
Рис. 1
3. Когда сопротивление внешней части источника тока
уменьшили на 30%, ток увеличился на 30%. На сколько процентов увеличится ток,
если сопротивление внешней части цепи уменьшится на 50%?
4. Два элемента, ЭДС которых 1,9 и 1,1 В, внутренние
сопротивления 0,8 и 0,1 Ом, соответственно замкнуты
параллельно на внешнее сопротивление 10 Ом (Рис.2).
Определить силу тока во внешней цепи. (Воспользоваться
правилами Кирхгофа).
5. Электрон со скоростью 6,28·105м/с влетает под углом 300 к
силовым линиям параллельных однородных магнитного и
электрического полей. Сколько оборотов сделает частица до
Рис. 2
момента начала движения в обратном направлении, если
напряженность электрического поля 500 В/м, а индукция магнитного поля 0,1Тл?