Л.А.КИРИК, академик Ю.И.ДИК
kirik49@list.ru

Примеры самостоятельных работ

11-й класс

Самостоятельная работа № 2

ЗАКОН КУЛОНА

Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Ещё, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет,
Там всё, что здесь, в объёме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.

           В.Брюсов

• Начальный уровень

1. Какое из приведённых ниже выражений характеризует силу взаимодействия двух точечных зарядов?

2. Точечным зарядом называется электрический заряд:

А) модуль которого во много раз меньше модуля заряда, с которым он взаимодействует;

Б) помещённый на теле, размеры которого малы по сравнению с расстоянием до другого тела, с которым оно взаимодействует;

В) который помещён на материальную точку.

3. Как изменится сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов при увеличении расстояния между ними в 2 раза?

А) Уменьшится в четыре раза;

Б) не изменится;

В) увеличится в два раза.

4. Как изменится сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов при увеличении модуля одного из них в 3 раза?

А) Увеличится в   раз;

Б) уменьшится в три раза;

В) увеличится в три раза.

5. Два точечных электрических заряда q и 2q на расстоянии r друг от друга притягиваются с силой F. С какой силой будут притягиваться заряды 2q и 2q на расстоянии 2r?

А) F; Б) (1/2)F; В) (1/4)F.

6. Два точечных заряда по 20 нКл находятся на расстоянии 5 см друг от друга. При этом:

А) сила взаимодействия одноимённых зарядов больше силы взаимодействия разноимённых зарядов;

Б) сила взаимодействия зарядов больше 50 мН;

В) сила взаимодействия зарядов меньше 10 мН.

• Средний уровень

1. С какой силой взаимодействуют два точечных заряда 2 нКл и 4 нКл, находящиеся в вакууме на расстоянии 3 см друг от друга?

2. Два одинаковых точечных заряда взаимодействуют в вакууме с силой 0,1 Н. Расстояние между зарядами равно 6 м. Найдите модуль этих зарядов.

3. С какой силой отталкиваются два электрона, находящиеся в вакууме на расстоянии 2 10^–8 см друг от друга?

4. Два положительных заряда q и 2q находятся на расстоянии 10 мм. Заряды взаимодействуют с силой 7,2  10^–4 Н. Как велик каждый заряд?

5. На каком расстоянии заряды по 1 Кл каждый взаимодействовали бы с силой 1 Н в вакууме?

6. Два точечных электрических заряда, находясь на расстоянии 3 см в вакууме, взаимодействуют с силой 1 мН. Определите модуль каждого заряда.

• Достаточный уровень

1. Два очень маленьких тела, имеющие равные отрицательные электрические заряды, отталкиваются в воздухе с силой 0,9 Н. Определите число избыточных электронов в каждом теле, если расстояние между телами 8 см.

2. Два маленьких одинаковых проводящих шарика с зарядами 2 нКл и 4 нКл расположены в вакууме на расстоянии 0,3 м между их центрами. Шарики приводят в соприкосновение и вновь удаляют на прежнее расстояние. Какова сила электрического взаимодействия до и после соприкосновения шариков?

3. Во сколько раз сила кулоновского отталкивания между электронами в электронном пучке больше, чем сила гравитационного притяжения между ними?

4. Два маленьких одинаковых проводящих шарика, заряженные один отрицательным зарядом
–5 мкКл, другой положительным +25 мкКл, приводят в соприкосновение и вновь раздвигают на расстояние 5 см. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу их взаимодействия.

5. На шёлковой нити в воздухе висит неподвижно маленький шарик массой 2 г, имеющий заряд 30 нКл. Определите силу натяжения нити, если под шариком на расстоянии 10 см от него поместили другой шарик с одноимённым зарядом 0,24 мкКл.

6. Одинаковые металлические шарики, заряженные одноимёнными зарядами q и 4q, находятся на расстоянии x друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. На какое расстояние необходимо их раздвинуть, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

7. Небольшой отрицательно заряженный шарик массой 0,9 г подвешен на тонкой шёлковой нити. На какое расстояние необходимо приблизить к нему снизу такой же положительно заряженный шарик, чтобы нить оборвалась? Модуль зарядов шариков равен 2 10^–7 Кл. Предельное натяжение нити пятикратно силе тяжести, действующей на шарик.

8. Заряды 90 нКл и 10 нКл расположены на расстоянии 4 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы силы, действующие на него со стороны двух других зарядов, были равны по модулю и противоположны по направлению?

Самостоятельная работа № 3

НАПРЯЖёННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

При изучении наук задачи полезнее правил.

И.Ньютон

• Начальный уровень

1. Какое из приведённых выражений определяет понятие напряжённости электрического поля?

А) Физическая величина, характеризующая способность тела к электрическим взаимодействиям;

Б) физическая величина, равная отношению силы, действующей на неподвижный точечный заряд, к значению электрического заряда;

В) физическая величина, характеризующая способность поля совершать работу по переносу электрического заряда в 1 Кл из одной точки поля в другую.

2. Какое из приведённых выражений характеризует напряжённость электрического поля в данной точке, удалённой на расстояние r от неподвижного точечного заряда?

3. В электрическое поле влетает протон. Как он будет двигаться?

А) По траектории 1 с увеличением скорости;

Б) по траектории 2 с уменьшением скорости;

В) по траектории 3 с увеличением скорости.

4. Электрическое поле создано двумя разноимёнными зарядами. При этом силовые линии этого поля:

А) могут касаться друг друга;

Б) могут пересекаться;

В) начинаются только на одном из этих зарядов.

5. Между двумя заряженными горизонтальными пластинками неподвижно «висит» заряженная капля воды. Значит:

А) капля заряжена положительно;

Б) капля заряжена отрицательно;

В) в более сильном электрическом поле капля двигалась бы вниз.

6. Куда направлен в точке С вектор напряжённости электрического поля, созданного двумя зарядами?

А) Вправо; Б) влево; В) вниз.

• Средний уровень

1. На заряд 30 нКл, внесённый в данную точку поля, действует сила 24 мкН. Найдите напряжённость поля в данной точке.

2. В электрическое поле напряжённостью 2 10² Н/Кл внесли заряд, равный 0,1 мКл. Какая сила действует на этот заряд?

3. Заряд 5 нКл находится в электрическом поле напряжённостью 2 кН/Кл. С какой силой поле действует на заряд?

4. В некоторой точке поля на заряд 0,1 мКл действует сила 4 мН. Найдите напряжённость поля в этой точке и определите заряд, создающий поле, если точка удалена от него на 0,3 м.

5. Электрическое поле образовано в вакууме точечным зарядом 6 мкКл. Найдите напряжённость поля в точке, удалённой от заряда на расстояние 0,3 м.

6. В некоторой среде на расстоянии 5 см от точечного заряда 0,45 мкКл напряжённость поля равна 20 кН/Кл. Определите диэлектрическую проницаемость среды.

• Достаточный уровень

1. Между двумя неподвижными точечными зарядами 4 нКл и –5 нКл расстояние равно 0,6 м. Найдите напряжённость поля в средней точке между зарядами.

2. Два одноимённых заряда 0,27 мкКл и 0,17 мкКл находятся на расстоянии 20 см друг от друга. Определите, в какой точке на прямой между зарядами напряжённость электрического поля равна нулю.

3. В однородном электрическом поле электрон движется с ускорением, равным 3,2 10¹³ м/с². Определите напряжённость поля, если масса электрона равна 9,1 10^–31 кг.

4. Между зарядами +q и +9q расстояние равно 8 см. На каком расстоянии от первого заряда находится точка, в которой напряжённость поля равна нулю?

5. Два заряда, один из которых по модулю в 4 раза больше другого, расположены на расстоянии а друг от друга. В какой точке пространства напряжённость поля равна нулю, если заряды разноимённые?

6. В однородном электрическом поле в вакууме находится пылинка массой 0,4 мг, обладающая зарядом –1,6 10^–11 Кл. Определите модуль напряжённости электрического поля, при котором пылинка остаётся в покое.

Самостоятельная работа № 4

РАБОТА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

Человека, умеющего наблюдать и анализировать,
обмануть невозможно. Его выводы будут
безошибочны, как теоремы Евклида.

Артур Конан Дойль

• Начальный уровень

Выберите правильное утверждение.

1. Положительно заряженный шарик перемещают из точки 1 в точку 2 в поле заряда Q > 0.

А) Шарик притягивается к заряду;

Б) при перемещении шарика электрическое поле совершает положительную работу;

В) потенциальная энергия взаимодействия шарика с зарядом Q остаётся неизменной.

2. Электрон перемещается в поле, силовые линии которого показаны на рисунке.

А) при перемещении электрона из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает отрицательную работу;

Б) на электрон действует сила, направленная вправо;

В) при перемещении электрона по траектории 1–2–3–1 электрическое поле совершает отрицательную работу.

3. Протон перемещается в поле, силовые линии которого показаны на рисунке.

А) На протон в точке 1 действует сила, направленная вверх;

Б) при перемещении протона из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает отрицательную работу;

В) при перемещении протона по траектории 1–2–3–1 электрическое поле совершает положительную работу.

4. Отрицательно заряженный шарик перемещают из точки 1 в точку 2 в поле заряда Q > 0.

А) Шарик притягивается к заряду Q;

Б) при перемещении шарика из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает отрицательную работу;

В) шарик перемещают в направлении, противоположном направлению вектора напряжённости поля заряда Q.

5. Протон перемещается в поле, силовые линии которого показаны на рисунке.

А) На протон со стороны электрического поля действует сила, направленная вверх;

Б) при перемещении протона из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает положительную работу;

В) при перемещении протона из точки 2 в точку 3 электрическое поле совершает положительную работу.

6. Электрон перемещается в поле, силовые линии которого показаны на рисунке.

А) На электрон в точке 1 действует сила, направленная вправо;

Б) при перемещении электрона из точки 2 в точку 3 электрическое поле совершает положительную работу;

В) при перемещении электрона по траектории 1–2–3–1 работа электрического поля равна нулю.

• Средний уровень

1. Какую работу совершает поле при перемещении заряда 4 нКл из точки с потенциалом 250 В в точку с потенциалом 50 В?

2. В точке поля с потенциалом 200 В заряженное тело имеет потенциальную энергию 0,4 мкДж. Каков его заряд?

3. Потенциальная энергия заряда 3 нКл в электрическом поле равна 12 мкДж. Чему равен потенциал поля в этой точке?

4. При переносе из точки А в точку В заряда 3 нКл электрическое поле совершило работу 15 мкДж. Какова разность потенциалов между точками А и В?

5. Электрические потенциалы двух изолированных проводников, находящихся в воздухе, равны 110 В и –110 В. Какую работу совершит электрическое поле этих двух зарядов при переносе заряда 5 10^–4 Кл с одного проводника на другой?

6. В однородном электрическом поле две точки лежат на одной силовой линии. Расстояние между точками равно 10 см. Каково напряжение между ними, если напряжённость поля 150 кВ/м?

• Достаточный уровень

1. Скорость электрона уменьшилась от 5000 км/с до нуля. Какую разность потенциалов прошёл электрон?

2. Какую скорость может сообщить электрону, находящемуся в состоянии покоя, ускоряющая разность потенциалов 500 В?

3. Между двумя плоскими пластинами, к которым приложена разность потенциалов 800 В, находится во взвешенном состоянии пылинка массой 0,5 мг. Расстояние между пластинами 4 см. Определите электрический заряд пылинки.

4. Определите разность потенциалов начальной и конечной точек пути электрона в электрическом поле, если его скорость увеличилась от 10⁶ м/с до 3 10⁶ м/с.

5. В кинескопах цветных телевизоров ускоряющая разность потенциалов 35 кВ. С какой скоростью электроны подлетают к экрану кинескопа?

6. Между двумя параллельными горизонтальными пластинами с разностью потенциалов 0,6 кВ висит капелька масла, масса которой 1,5 мг. Расстояние между пластинами 2 см. Определите электрический заряд капельки масла.

Самостоятельная работа № 19

ЯВЛЕНИЕ ФОТОЭФФЕКТА

Я слушаю и забываю,
Я вижу и запоминаю,
Я делаю и понимаю.

Мори Ван Мейтс

• Начальный уровень

1. Какое из приведённых ниже выражений наиболее точно определяет понятие фотоэффекта?

А) Испускание электронов веществом в результате его нагревания;

Б) вырывание электронов из вещества под действием света;

В) увеличение электрической проводимости вещества под действием света.

2. При фотоэффекте максимальная начальная скорость выбитых излучением с поверхности металла электронов:

А) прямо пропорциональна интенсивности излучения;

Б) определяется только частотой излучения;

В) не зависит от длины волны излучения.

3. Корпускулярные свойства света проявляются при:

А) дифракции света;

Б) разложении белого света в спектр с помощью призмы;

В) фотоэффекте.

4. Энергия фотонов:

А) красного света больше энергии фотонов зелёного света;

Б) зелёного света больше энергии фотонов фиолетового света;

В) синего света больше энергии фотонов оранжевого света.

5. Волновые свойства света проявляются при:

А) фотоэффекте; Б) дифракции света; В) поглощении света атомом.

6. Укажите вещество, для которого возможен фотоэффект под действием фотонов энергией 4,8 10^–19 Дж:

А) платина (А_вых = 8,5 10^–19 Дж);

Б) серебро (А_вых = 6,9 10^–19 Дж);

В) литий (А_вых = 3,8 10^–19 Дж).

• Средний уровень

1. Определите красную границу фотоэффекта для платины.

2. Наибольшая длина волны света, при которой наблюдается фотоэффект для калия, 6,2 10^–5 см. Найдите работу выхода электронов из калия.

3. Какой максимальной кинетической энергией обладают электроны, вырванные с поверхности меди, при облучении её светом частотой 6 10¹⁶ Гц?

4. Работа выхода электрона у закиси меди 5,15 эВ. Вызовет ли фотоэффект ультрафиолетовое излучение длиной волны 300 нм?

5. Работа выхода электронов из серебра равна 4,3 эВ. При какой наименьшей частоте излучения, падающего на поверхность серебра, будет наблюдаться фотоэффект?

6. Определите максимальную кинетическую энергию фотоэлектрона калия при его освещении светом длиной волны 400 нм, если работа выхода электронов у калия равна 3,6 10^–19 Дж.

• Достаточный уровень

1. Найдите работу выхода электрона с поверхности некоторого материала, если при облучении этого материала жёлтым светом максимальная скорость выбитых электронов равна 0,28 10⁶ м/с. Длина волны жёлтого света равна 590 нм.

2. Какова длина волны света, падающего на поверхность цезия, если максимальная скорость фотоэлектронов равна 2 Мм/с?

3. Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из цезия, при освещении его светом длиной волны 400 нм.

4. При фотоэффекте с поверхности серебра запирающее напряжение оказалось равным 1,2 В. Вычислите частоту падающего света.

5. Красная граница фотоэффекта для металла 6,2 10^–5 см. Найдите величину запирающего напряжения для фотоэлектронов при освещении металла светом длиной волны 330 нм.

6. Если поочерёдно освещать поверхность металла светом длинами волн 350 и 540 нм, то максимальные скорости фотоэлектронов будут отличаться в два раза. Определите работу выхода электрона для этого металла.

Самостоятельная работа № 22

ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА

Тот, для кого Решенье
Уже томится в голове,
И ждёт счастливого мгновенья,
Чтоб дать напутствие Судьбе.

Но Случай лишь тому пошлёт Судьбу,
Чей ум всё время начеку!

Э.Г.Братута

• Начальный уровень

1. Какая доля радиоактивных атомов распадётся через промежуток времени, равный двум периодам полураспада?

А) 25%; Б) 50%; В) 75%.

2. Какая доля радиоактивных атомов останется нераспавшейся через промежуток времени, равный двум периодам полураспада?

А) 1/4; Б) 1/3; В) 1/2.

3. Имеется 10⁵ атомов радиоактивного изотопа с периодом полураспада 1,5 ч. Сколько примерно атомов из них испытывает превращения за 3 ч?

А) 10⁵; Б) 5 10⁴; В) 7,5 10⁴.

4. Имеется 10⁵ атомов радиоактивного изотопа периодом полураспада 30 мин. Сколько примерно атомов из них не испытывает превращения за 1 ч?

А) 7,5 10⁴; Б) 5 10⁴; В) 2,5 10⁴.

5. Во сколько раз уменьшается число радиоактивных ядер за время, равное четырём периодам полураспада?

А) В 2 раза; Б) в 4 раза; В) в 16 раз.

6. Чему равен период полураспада одного из изотопов франция, если за 6 с количество ядер этого изотопа уменьшается в 8 раз?

А) 2 с; Б) 12 с; В) 18 с.

• Средний уровень

1. Сколько процентов ядер радиоактивного йода-131 с периодом полураспада 8 сут. останется через 16 сут.?

2. Сколько процентов радиоактивных ядер кобальта останется через 3 сут., если период полураспада данного изотопа составляет 18 ч?

3. Период полураспада селена-75 равен 120 сут. Сколько процентов атомов этого изотопа распадётся за 840 сут.?

4. Период полураспада кислорода-15 равен 122 с. Сколько процентов начального количества атомов кислорода-15 останется через 6 мин 3 с?

5. Период полураспада радиоактивного йода-131 равен 8 сут. Сколько процентов атомов этого изотопа распадётся за 48 сут.?

6. Сколько процентов радиоактивных ядер радона-222 останется через 14,4 г., если период полураспада данного изотопа составляет 3,6 г.?

• Достаточный уровень

1. Каков период полураспада радиоактивного изотопа, если за 12 ч в среднем распадается 7500 атомов из 8000 атомов?

2. Период полураспада цезия-134 равен двум годам. За какое время количество этого изотопа в образце уменьшается в 8000 раз?

3. Период полураспада радиоактивного изотопа равен 20 мин. Через какое время в образце массой 4 г останется 500 мг данного изотопа?

4. Период полураспада радиоактивного йода-131 равен 8 сут. За какое время количество атомов йода-131 уменьшится в 1000 раз?

5. Имелось некоторое количество радиоактивного радона. Количество радона уменьшилось в 8 раз за 11,4 сут. Каков период полураспада радона?

6. Имеются 25 10⁶ атомов радия. Сколько из них распадётся за одни сутки, если период полураспада радия 1620 лет?