Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов - Долгова А.Н.
Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов
Автор: Долгова А.Н.Другие авторы: Протасов В.П., Соболев Б.В.
Издательство: М.: МИФИ
Год издания: 2001
Страницы: 188
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
Скачать:
Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов /
Под ред. А.Н. Долгова.
М.: МИФИ, 2001. — 188 с.
Авторы: А.Н. Долгов, В.П. Протасов, Б.В. Соболев
В третью часть сборника включены задачи по электричеству и оптике, предлагавшиеся за последние годы на вступительных экзаменах в МИФИ, в лицеи при МИФИ, а также на олимпиадах им. И.В. Курчатова и И.В. Савельева. Для основной части задач приведены решения, для задач с однотипным решением даны только ответы.
Сборник предназначен для поступающих в МИФИ и физико-математические лицеи при МИФИ, а также может быть использован студентами младших курсов и слушателями всех форм подготовительного обучения.
Рекомендован редсоветом МИФИ в качестве учебного пособия СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.......................................................................................4
Задачи Решения и ответы
1. Электростатика............................ ........................5 10 66
2. Электрический ток...................... ......................22 28 100
3. Магнитное поле........................... .....................39 41 135
4. Оптика......................................... ......................47 55 149 ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемый сборник задач по электричеству и оптике является заключительной третьей частью учебного пособия по основным разделам школьной физики. Две других части были изданы ранее МИФИ: «Механика» — в 2000 г.; «Молекулярная физика и термодинамика» — в 2001 г. Как и первые две части, третья часть данного сборника предназначена для повторения основных разделов физики, изучаемых в средней школе, и для самостоятельной подготовки к вступительному экзамену в вуз по физике.
Данный сборник, как предыдущие, построен единым образом: к каждому отдельному физическому разделу дается краткое теоретическое введение, вполне достаточное для того, чтобы учащийся смог самостоятельно решить задачи этого раздела. Чтобы учащийся мог проконтролировать себя, для многих задач даются подробные решения. Для однотипных задач приводятся только ответы.
Задачи повышенной сложности отмечены звездочкой.
4 1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА
При определенных условиях тела электризуются, т.е. приобретают свойство вступать в электромагнитные взаимодействия. Физическая величина, характеризующая это свойство тел или частиц и определяющая значение сил и энергий при таких взаимодействиях называется электрическим зарядом. Свойства электрического заряда:
электрические заряды делятся на положительные и отрицательные (одноименно заряженные тела или частицы отталкиваются, разноименно заряженные — притягиваются);
электрический заряд — величина, независящая от скорости движения носителя заряда;
электрический заряд — величина, аддитивная, т.е. заряд любой системы тел равен сумме зарядов тел, входящих в систему;
электрический заряд имеет дискретную природу, т.е. заряд любого тела кратен элементарному заряду, равному по величине заряду элементарных частиц — электрона и протона;
при всех явлениях, связанных с перераспределением электрических зарядов в изолированной системе взаимодействующих тел, алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной (закон сохранения электрического заряда).
Силы электростатического взаимодействия (неподвижных в инерциальной системе отсчета тел) зависят от формы, размеров заряженных тел и характера распределения зарядов на этих телах. В случае неподвижных точечных зарядов q^ и а также заряженных тел шарообразной формы, если их заряды q\ и ^2 распределены равномерно по объему или по поверхности этих тел, справедлив закон Кулона: силы F электростатического взаимодействия между зарядами и ?2 > находящимися в вакууме, прямо пропорциональны величинам зарядов, обратно пропорциональны квадрату расстояния г между ними (между их центрами в случае шарообраз-
5 ной формы взаимодействующих тел) и направлены по прямой, соединяющей эти заряды (центры шарообразных тел):
г
1 9 2 2 где к--= 9 10 Н-м /Кл — постоянная закона Кулона в
4яво
системе единиц СИ, Sq =8,85-10" Кл/Н м (Ф/м) — электрическая постоянная.
Сила электростатического взаимодействия точечных зарядов или равномерно заряженных шаров в однородном и бесконечном, газообразном или жидком диэлектрике
г-г
где є — относительная диэлектрическая проницаемость среды.
Для описания дальнодействия электромагнитного взаимодействия вводится понятие поля. Силовой характеристикой электрического поля является вектор напряженности поля
где F — сила, действующая на «пробный» заряд q, помещенный в данную точку поля (пространства). Для графического изображения электростатического поля используют метод силовых линий. Силовые линии (линии напряженности) представляют собой воображаемые кривые линии, касательные к которым в любой точке
совпадают с направлением вектора E в этой точке поля. Силовые линии непрерывны, они начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах или уходят в бесконечность. Силовые линии нигде не пересекаются.
