Вариант 2, страница 46 - гдз по физике 10 класс дидактические материалы Марон, Марон

ТС-27. Работа сил электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Тесты для самоконтроля - страница 46.

Условие.

Вариант 3

1. В однородном электростатическом поле положительный заряд из точки M в точку N перемещается по разным траекториям (рис. 47). В каком случае работа сил электростатического поля больше?

A. 1.

Б. 2.

В. Во всех случаях работа сил электростатического поля одинакова.

2. На рисунке 48 показаны линии напряженности электростатического поля и две эквипотенциальные поверхности. В какой точке (M или N) меньше потенциал?

A. Потенциал в точках M и N одинаков.

Б. В точке N.

В. В точке M.

3. Как меняется кинетическая энергия электрона при его удалении от положительного заряда (рис. 49)?

A. Увеличивается.

Б. Уменьшается.

В. Не изменяется.

4. На рисунке 50 представлена картина эквипотенциальных поверхностей некоторого электростатического поля. По какой траектории нужно перемещать электрический заряд из точки 1, чтобы работа электрических сил поля была наименьшей?

Рис. 50

A. По траектории 1–2.

Б. По траектории 1–3.

В. По всем траекториям одинакова.

5. Напряженность электростатического поля между двумя точками в однородном электростатическом поле равна $200 \text{ В/м}$, а расстояние между ними $4 \text{ см}$. Чему равна разность потенциалов между этими точками?

A. $8 \text{ В}$.

Б. $100 \text{ В}$.

В. $200 \text{ В}$.

Решение.

1. Электростатическое поле является потенциальным (консервативным). Это означает, что работа сил поля по перемещению заряда между двумя точками не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением заряда. Так как в задаче начальная точка М и конечная точка N одинаковы для всех траекторий, работа сил электростатического поля будет одинаковой во всех случаях.

Ответ: В.

2. Линии напряженности электростатического поля всегда направлены в сторону уменьшения потенциала. На рисунке стрелка на линии напряженности указывает направление от области с большим потенциалом к области с меньшим. Поскольку линия напряженности проходит от точки М к точке N (или в этом направлении), потенциал в точке N меньше, чем потенциал в точке M.

Ответ: Б.

3. Электрон имеет отрицательный заряд, а в условии задачи говорится о положительном заряде, который создает поле. Между разноименными зарядами действуют силы притяжения. Чтобы электрон удалился от положительного заряда, он должен двигаться против направления силы притяжения. Электростатическое поле в этом случае совершает отрицательную работу. Согласно теореме о кинетической энергии, работа поля равна изменению кинетической энергии ($A = \Delta K_{e}$). Так как работа $\text{A}$ отрицательна, то и изменение кинетической энергии $\Delta K_{e}$ отрицательно, что означает, что кинетическая энергия электрона уменьшается.

Ответ: Б.

4. Работа сил электростатического поля по перемещению заряда $\text{q}$ из точки с потенциалом $\phi_{1}$ в точку с потенциалом $\phi_{2}$ вычисляется по формуле $A = q(\phi_{1} - \phi_{2})$. В данной задаче начальная точка 1 является общей для обеих траекторий. Конечные точки 2 и 3 лежат на одной эквипотенциальной поверхности, что по определению означает, что их потенциалы равны: $\phi_{2} = \phi_{3}$. Следовательно, работа по перемещению заряда по траектории 1–2 ($A_{1-2} = q(\phi_{1} - \phi_{2})$) будет равна работе по перемещению по траектории 1–3 ($A_{1-3} = q(\phi_{1} - \phi_{3})$). Таким образом, работа электрических сил поля по всем указанным траекториям одинакова.

Ответ: В.

5. Дано:

Напряженность электростатического поля $E = 200$ В/м
Расстояние между точками $d = 4$ см

Перевод в систему СИ:
$d = 4 \text{ см} = 0.04 \text{ м}$

Найти:

Разность потенциалов $\text{U}$

Решение:

В однородном электростатическом поле связь между напряженностью поля $\text{E}$ и разностью потенциалов (напряжением) $\text{U}$ между двумя точками, расстояние между которыми вдоль силовой линии равно $\text{d}$, выражается формулой:
$U = E \cdot d$
Подставим числовые значения в систему СИ:
$U = 200 \text{ В/м} \cdot 0.04 \text{ м} = 8 \text{ В}$

Ответ: А.