|
|
Учебник для 10-11 классов ФИЗИКАОтветы к упражнениям 6-9Упражнение 6 1. 2. 3. 4. 5. Сопротивления внешнего и внутреннего участков цепи должны быть равны между собой. 6.
7. См. рис. 5, а, б.
Рис. 5 8. 9. При зарядке аккумулятора U1 = E + Ir = 5 В, а при разрядке U2 = E - Ir = З В. 10. Соответствующие распределения потенциала изобраясены на рисунке 6, а—г.
Рис. 6
11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. При условии, что внешнее сопротивление цепи равно внутреннему сопротивлению одного элемента. 24. Последовательно. 2б. Упражнение 7 1. 2. 3. 4. 5. 6. = 2,4 Г. 7. Определенная концентрация ионов есть результат динамического равновесия: количество ионов, возникающих вследствие электролитической диссоциации, равно убыли числа ионов вследствие обратного процесса — рекомбинации (ионы противоположных знаков, столкнувшись, могут образовать нейтральную молекулу). Вблизи электродов концентрация ионов падает, и это равновесие нарушается. Число ионов, возникших вследствие диссоциации, оказывается больше числа рекомбинировавяых ионов. Именно этот процесс поставляет ионы в раствор электролита. Процесс происходит вблизи электродов. Внутри раствора электролита динамическое равновесие не нарушается. 8. За секунду к катоду прибывает и на нем выделяется n+υ+S положительных ионов (S — площадь катода). Одновременно удаляется n-υ-S отрицательных ионов. В процессе ухода отрицательных ионов динамическое равновесие между нейтральными молекулами раствора электролита и ионами, на которые они распадаются, нарушается (см. задачу 7). Вновь возникает n-υ-S отрицательных и столько же положительных ионов. Положительные ионы также выделяются на катоде, и в результате заряд, переносимый положительными ионами, выделившимися на катоде в секунду, оказывается численно равным полному току. 9. 10. = 66. 11. 5 • 106 см-3. 12. 3 • 106 В/м; 2,3 • 106 м/с. 13. 14. При охлаждении отрицательного угля дуга погаснет, так как горение дуги обеспечивается сильной термоэлектронной эмиссией с катода, которая прекращается при его охлаждении. Охлаждение положительного угля не будет влиять на работу дуги. 15. Полная энергия электрона равна сумме кинетической и потенциальной энергий. При приближении к кольцу потенциальная энергия электрона в поле кольца уменьшается, и за счет этого растет кинетическая энергия. Пройдя сквозь кольцо, электрон удаляется от него. При этом потенциальная энергия электрона увеличивается, а скорость постепенно уменьшается до нуля. 16. Первый диод начинает проводить ток только при Ua > 0, т. е. при U > E1, второй — при U > E2 и третий — при U > E3. Поэтому график зависимости полного тока от напряжения представляет собой ломаную линию (рис. 7):
Рис. 7
I = k(U - E1) при E1 ≤ U ≤ E2; I = k(U - E1) + k(U - E2) при E2 ≤ U ≤ E3; I = k(U - E1) + k(U - E2) + k(U - E3) при U ≥ E3. 17. Анода достигают электроны с энергиями от 74 до 80 эВ. От потенциала сетки эта энергия не зависит. (1 эВ = 1,6 х 10-19 Дж — это энергия, приобретаемая электроном при п^юхождении им разности потенциалов в 1 В.) 18. 19. 20. 21. 22. Нет, так как олово также четырехвалентно. 23. Правая часть — в пропускном, а левая часть — в запирающем направлении; = 2,7 Ом; = 1,1 МОм. Упражнение 8 1. 2. 3. 4. В произвольной точке линии АВ любой малый злемент тока проводника АСВ создает магнитное поле, индукция которого перпендикулярна плоскости чертежа. Симметричный ему элемент проводника ADB создает такое же поле, но с индукцией, направленной в противоположную сторону. Суммарная индукция от двух любых симметрично расположенных элементов поэтому будет равна нулю. Следовательно, в произвольной точке на линии АВ индукция поля, созданного всем проводником, равна нулю, так как прямолинейные участки проводника также не создают поля на АВ. 5. 6. 7. а) Если токи I и i текут в одну сторону, то расстояние между шиной и проводом может быть:
(устойчивое равновесие) или
(неустойчивое равновесие). Если
провод притянется к шине. б) Если токи I и i текут в противоположных направлениях, то провод отталкивается от шины и будет в устойчивом равновесии на расстоянии
8. 9. 10. Контур притягивается к проводу с силой 11. A = 2BIab. 12. F = 2πRBI sin a 13. 14. 15. 16. Прямолинейное движение протона возможно в двух случаях: а) Вектор направлен вдоль траектории протона. Тогда вектор также должен быть направлен вдоль траектории и его модуль может быть любым, так как магнитное поле на частицу не будет действовать. б) Векторы , , и взаимно перпендикулярны, и сила, действующая на протон со стороны электрического поля, равна по модулю и противоположна по направлению силе Лоренца, действующей на протон со стороны магнитного поля (рис. 8).
Рис. 8 Так как е + L = 0, то еЕ - eυB = 0 и 17. 18. 20. На рисунке 9 изображено сечение проводника. Определим магнитную индукцию в произвольной точке А, находящейся на расстоянии г от оси проводника О. Проведем через точку А замкнутый контур в виде окружности радиусом r, центр которой лежит на оси проводника и плоскость которой перпендикулярна этой оси (см. рис. 9).
Рис. 9 Применим к этому контуру теорему о циркуляции (4.11.7)
где I — сила тока, пронизывающего этот контур. Из соображений симметрии
где В — модуль искомой магнитной индукции. Выбранный контур охватывает часть проводника в виде цилиндра, радиус сечения которого равен r. Поэтому I = jπr2. Следовательно,
Отсюда
Из полученной формулы следует, что индукция магнитного поля внутри проводника с током прямо пропорциональна расстоянию от его оси. На оси проводника магнитная индукция равна нулю, а на его поверхности она максимальна. На рисунке 10 эта зависимость представлена графически.
Рис. 10 21. . Поле однородно (рис. 11), линии индукции перпендикулярны плоскости, проходящей через оси симметрии полости и проводника.
Рис. 11 22. Магнитная индукция в произвольной точке внутри трубы равна нулю. Упражнение 9 1. 2. Во втором случае. 3. За время Δt контур переместится в положение А'В'C'D' (рис. 12) на расстояние Δх. При этом магнитный поток, пронизывающий контур, изменится на
Так как
то
Рис. 12 Ток, индуцированный в контуре, направлен по часовой стрелке. 4. 5. В контуре ABCD действует ЭДС индукции E1 = ka2, а в контуре BEFC — ЭДС индукции E2 = Простейшая эквивалентная схема с гальваническими элементами, заменяющими ЭДС индукции, для нашей цепи имеет вид, изображенный на рисунке 13.
Рис. 13 На основании второго правила Кирхгофа можно записать:
По первому правилу Кирхгофа I1 = I1 + I1. Решая полученные уравнения, находим:
Учитывая выражения для E1 и E2, окончательно имеем:
6. 7.
8. Сначала проводник будет двигаться (падать) ускоренно с уменьшающимся по модулю ускорением. Когда скорость проводника достигнет значения
она дальше изменяться не будет — проводник начнет двигаться равномерно. 9. 10. ^ 11. За счет совершения работы силой F на пути s увеличиваются кинетическая энергия проводника и электростатическая энергия конденсатора. (Так как L = 0, то энергия тока равна нулю.)
12. Так как, согласно условию, I = kt, то
ЭДС самоиндукции
Напряжение на зажимах соленоида должно быть равно:
13. Скорость нарастания магнитного потока в соленоиде (и катушке) постоянна. Следовательно, постоянна и ЭДС индукции в катушке. Если катушка включена в замкнутую цепь, то сила тока в ней будет постоянна. Ток установится не сразу. Время его установления определяется коэффициентом самоиндукции катушки и ее сопротивлением. 14. 15. Ф = πВr2. 16. Если сопротивлением кольца можно пренебречь, то полный магнитный поток через кольцо не будет изменяться (см. задачу 6 в § 5.9). А это значит, что магнитное поле, созданное индукционными токами в кольце, всегда противодействует полю электромагнита. Следовательно, кольцо будет отталкиваться. 17. Силы токов в кольцах уменьшатся в два раза, т. е. I = .
|
|
|