Связь напряжённости и потенциала
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ростовский государственный строительный университет»
Утверждено
на заседании кафедры физики
23 сентября 2011 г.
ФИЗИКА В ТЕСТАХ.
ЧАСТЬ III. Электричество и магнетизм
(для бакалавриата всех профилей)
Ростов-на-Дону
УДК 531.383
Физика в тестах. Часть III. Электричество и магнетизм. (для бакалавриата всех профилей.– Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2012. – 28 с.
Содержатся тестовые задания для проверки уровня подготовки студентов по курсу физики, а также необходимый теоретический материал для самостоятельной работы студентов при подготовке к защите лабораторных работ физического практикума, к промежуточной и итоговой аттестациям студентов, к сдаче зачетов и экзаменов.
Предназначены для студентов бакалавриата всех профилей по направлениям подготовки:
270800 «Строительство»
270200 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия»
280700 «Техносферная безопасность»
190700 «Технология транспортных процессов»
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»
230400 «Информационные системы и технологии»
230700 «Прикладная информатика»
120700 «Землеустройство и кадастр»
261400 «Технология художественной обработки материалов»
221700 «Стандартизация и метрология»
100800 «Товароведение»
УДК 531.383
Составители: проф. Н.Н.Харабаев,
проф. А.Н.Павлов,
доц. Ю.И.Гольцов,
ассист. Е.И.Авакян
Рецензент: доц. Е.В.Чебанова
Редактор Н.Е.Гладких
Темплан 2012 г., поз. 71.
Подписано в печать 8.11.11.
Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,2.
Тираж 100 экз. Заказ
___________________________
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета
334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.
© Ростовский государственный
строительный университет, 2012
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.
ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ПОЛЕЙ
ЗАДАНИЕ № 1
Точечные электрические заряды 1 и 2 закреплены. Заряд 3 может перемещаться. Он перемещается…
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) равномерно влево ;
2) с ускорением влево ;
3) равномерно вправо ;
4) с ускорением вправо .
ЗАДАНИЕ № 2
Четыре заряда, равных по величине, находятся в вершинах квадрата. Если зарядам предоставить возможность свободно перемещаться, то они будут…
![]() |
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) сближаться ;
2) удаляться ;
3) находиться в устойчивом равновесии ;
4) находиться в неустойчивом равновесии .
ЗАДАНИЕ № 3
Электростатическое поле создано одинаковыми по величине точечными зарядами q1 и q2 . Если q1>0 , а q2< 0 , то вектор напряженности поля в точке С ориентирован в направлении ….
![]() |
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) 1 ; 2) 2 ; 3) 3 ; 4) 4 .
ЗАДАНИЕ № 4
Электростатическое поле создано двумя зарядами. Чему равна напряжённость поля в точке А? (а – расстояния)
![]() |
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) ; 2)
; 3)
;
4) ; 5)
.
ЗАДАНИЕ № 5
Электрическое поле создано одинаковыми по величине точечными зарядами q1 и q2 . Расстояние между зарядами и от зарядов до точки С равно а . Укажите направление вектора напряженности электрического поля в точке С ,если :
![]() |
1) q1>0 , q2>0
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1 , 2 , 3 , 4 .
2) q1>0 , q2<0
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1 , 2 , 3 , 4 .
3) q1<0 , q2>0
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1 , 2 , 3 , 4 .
4) q1<0 , q2<0
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1 , 2 , 3 , 4 .
ЗАДАНИЕ № 6
Если потенциал электростатического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 1 м равен 40 В, то потенциал поля в точке на расстоянии 0,5 м от центра сферы равен …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1) 0 В ; 2) 20 В ; 3) 40 В ; 4) 80 В .
ЗАДАНИЕ № 7
Если потенциал электростатического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 1 м равен 40 В, то потенциал поля в точке на расстоянии 2,0 м от центра сферы равен …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1) 0 В ; 2) 20 В ; 3) 40 В ; 4) 80 В .
ЗАДАНИЕ № 8
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда q из точки 1 в точку 2 равна 20 Дж, а из точки 2 в точку 3 равна 30 Дж. Чему равна работа при перемещении того же заряда из точки 3 в точку 1?
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) 10 Дж ; 2) 50 Дж ;
3) –10 Дж ; 4) – 50 Дж .
--------------------------
Указания к заданиям № 1 – 8
Закон Кулона. Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами q1 и q2 , находящимися на расстоянии r друг от друга:
(
, ε0 – электрическая постоянная).
Напряжённость электростатического поля :
, где
– сила , действующая на положительный заряд q0 , помещенный в данную точку поля.
Напряжённость электростатического поля, созданного точечным зарядом q на расстоянии r от этого заряда: .
Если поле создано системой зарядов q1 , q2 ,…, qn , то напряженность результирующего поля: где
– напряженности полей, созданных каждым из отдельных зарядов q1 , q2 ,…, qn.
Потенциал электростатического поля, созданного точечным зарядом q на расстоянии r от этого заряда: .
Потенциал электростатического поля, созданного равномерно заряженной сферой радиусом R,
на расстоянии от центра сферы r > R : ( q – заряд сферы ) ;
на расстоянии от центра сферы r ≤ R : φ = const ( ) .
Электростатическое поле является потенциальным, т. к. работа A сил электростатического поля по перемещению заряда q0 из точки 1 в точку 2 не зависит от формы пути, а определяется только разностью потенциалов φ поля в начальной (φ1) и конечной (φ2) точках траектории: A = q0 (φ1 – φ2) .
Работа сил электростатического поля по перемещению заряда по произвольному замкнутому контуру равна нулю.
СВЯЗЬ НАПРЯЖЁННОСТИ И ПОТЕНЦИАЛА
ЗАДАНИЕ № 9
На рисунке приведена картина силовых линий электростатического поля. Какое соотношение для напряженностей Е и потенциалов φ в точках 1 и 2 верно?
|
1) Е1 = E2 , φ1 > φ2 ;
2) Е1 > E2 , φ1 > φ2 ;
3) Е1 > E2 , φ1 < φ2 ;
4) Е1 < E2 , φ1 > φ2 ;
5) Е1 < E2 , φ1 < φ2 ;
6) Е1 < E2 , φ1 = φ2 .
ЗАДАНИЕ № 10
На рисунке приведена картина силовых линий электростатического поля. Какое соотношение для напряженностей Е и потенциалов φ в точках 1 и 2 верно?
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) Е1 = E2 , φ1 > φ2 ;
2) Е1 > E2 , φ1 > φ2 ;
3) Е1 > E2 , φ1 < φ2 ;
4) Е1 < E2 , φ1 > φ2 ;
5) Е1 < E2 , φ1 < φ2 ;
6) Е1 < E2 , φ1 = φ2 .
ЗАДАНИЕ № 11
Поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда +σ . Укажите направление вектора градиента потенциала в точке А.
![]() |
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) 1 ; 2) 2 ; 3) 3 ; 4 ) 4 .
ЗАДАНИЕ № 12
Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными заряженными плоскостями, с поверхностными плотностями зарядов +2σ и –σ. На рисунке показана качественная зависимость проекции Ех от координаты х вне пластин и между пластинами:
![]() |
Правильно отражает характер изменения потенциала φ этого поля график …
![]() | |||
![]() |
1) 2)
![]() | |||
![]() | |||
3) 4)
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1) 1 ; 2) 2 ; 3) 3 ; 4) 4 .
ЗАДАНИЕ № 13
Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными заряженными плоскостями, с поверхностными плотностями зарядов –2σ и +σ. На рисунке показана качественная зависимость проекции Ех от координаты х вне пластин и между пластинами:
![]() |
Правильно отражает характер изменения потенциала φ этого поля график …
![]() | |||
![]() |
1) 2)
![]() | |||
![]() | |||
3) 4)
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:1) 1 ; 2) 2 ; 3) 3 ; 4) 4 .
ЗАДАНИЕ № 14
Плоский конденсатор между обкладками содержит диэлектрик. Конденсатор подключили к источнику напряжения, а затем удалили диэлектрик. Что при этом произошло?
А) Ёмкость конденсатора уменьшилась. Б) Напряженность поля увеличилась.
В) Заряд на обкладках уменьшился.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) только A ; 2) только Б ; 3) только В ; 4) только A и В ; 5) A , Б , В .
ЗАДАНИЕ № 15
Плоский конденсатор между обкладками содержит диэлектрик. Конденсатор подключили к источнику напряжения, а после зарядки конденсатора отключили его и затем удалили диэлектрик. Что при этом произошло?
А) Ёмкость конденсатора уменьшилась. Б) Напряженность поля увеличилась.
В) Напряжение на обкладках увеличилось.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) только A ; 2) только Б ; 3) только В ; 4) только A и В ; 5) A , Б , В .
--------------------------
Указание к заданиям № 9 - 15
Напряженность электростатического поля и потенциал φ связаны между собой соотношением:
= – grad φ.
Проекция вектора напряженности на координатную ось Ох :
.
Силовые линии электростатического поля направлены в сторону уменьшения потенциала, а их густота прямо пропорциональна величине напряжённости.
Напряженность электростатического поля, созданного бесконечной равномерно заряженной плоскостью: ( σ – поверхностная плотность заряда ).
Электроёмкость С плоского конденсатора определяется величиной заряда q , необходимого для создания разности потенциалов (напряжения) U на обкладках конденсатора величиной 1 В : .
Электроёмкость С плоского конденсатора зависит от площади S обкладок конденсатора, расстояния d между ними и диэлектрической проницаемости ε диэлектрика, расположенного между обкладками конденсатора: .
Напряженность поля Е внутри конденсатора и напряжение U на его обкладках связаны соотношением: Е = U/d ( d – расстояние между обкладками конденсатора).