Решение задач по физике. Вариант 2

2 вариант 1. В природе существуют два рода электрических зарядов: положительные и отрицательные. Одноименные заряды (оба положительные или оба отрицательные) отталкиваются друг от друга, а разноименные (положительный и отрицательный) — притягиваются. 2. К диэлектрикам (изоляторам) относятся вещества, которые практически не проводят электрический ток, так как в них отсутствуют свободные носители заряда. Примеры: резина, пластмасса, стекло, сухое дерево, воздух, дистиллированная вода. 3. Атом — это наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из положительно заряженного ядра (протоны и нейтроны) и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. В обычном состоянии атом электрически нейтрален. 4. Закон Кулона: сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула: \[ F = k \frac{|q_1| \cdot |q_2|}{r^2} \] где \( k \approx 9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \). 5. Решение: Дано: \( q = -8 \cdot 10^{-10} \, \text{Кл} \) \( e = -1,6 \cdot 10^{-19} \, \text{Кл} \) (заряд одного электрона) Найти: \( N \) — ? \[ N = \frac{q}{e} = \frac{-8 \cdot 10^{-10}}{-1,6 \cdot 10^{-19}} = 5 \cdot 10^9 \] Ответ: \( 5 \cdot 10^9 \) электронов. 6. Решение: Дано: \( q_1 = 2 \, \text{мкКл} = 2 \cdot 10^{-6} \, \text{Кл} \) \( q_2 = 5 \, \text{нКл} = 5 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл} \) \( F = 9 \, \text{мН} = 9 \cdot 10^{-3} \, \text{Н} \) \( k = 9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \) Найти: \( r \) — ? Из закона Кулона: \[ r = \sqrt{\frac{k \cdot q_1 \cdot q_2}{F}} \] \[ r = \sqrt{\frac{9 \cdot 10^9 \cdot 2 \cdot 10^{-6} \cdot 5 \cdot 10^{-9}}{9 \cdot 10^{-3}}} = \sqrt{\frac{90 \cdot 10^{-6}}{9 \cdot 10^{-3}}} = \sqrt{10 \cdot 10^{-3}} = \sqrt{0,01} = 0,1 \, \text{м} \] Ответ: 0,1 м (или 10 см). 7. Решение: Дано: \( E = 200 \, \text{Н/Кл} \) \( q = 10^{-7} \, \text{Кл} \) Найти: \( F \) — ? \[ F = E \cdot q = 200 \cdot 10^{-7} \, \text{Н} \] Ответ: вариант 1) \( 200 \cdot 10^{-7} \, \text{Н} \). 8. Решение: Дано: \( q_1 = 6,7 \, \text{нКл} = 6,7 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл} \) \( q_2 = 13,3 \, \text{нКл} = 13,3 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл} \) \( r_1 = 40 \, \text{см} = 0,4 \, \text{м} \) \( r_2 = 25 \, \text{см} = 0,25 \, \text{м} \) Найти: \( A \) — ? Работа равна изменению потенциальной энергии (с обратным знаком) или разности энергий: \[ A = k \cdot q_1 \cdot q_2 \cdot \left( \frac{1}{r_2} - \frac{1}{r_1} \right) \] \[ A = 9 \cdot 10^9 \cdot 6,7 \cdot 10^{-9} \cdot 13,3 \cdot 10^{-9} \cdot \left( \frac{1}{0,25} - \frac{1}{0,4} \right) \] \[ A \approx 802 \cdot 10^{-9} \cdot (4 - 2,5) = 802 \cdot 10^{-9} \cdot 1,5 \approx 1203 \cdot 10^{-9} \, \text{Дж} \approx 1,2 \, \text{мкДж} \] 9. Решение: Дано: \( C = 6 \, \text{мкФ} = 6 \cdot 10^{-6} \, \text{Ф} \) \( q = 3 \cdot 10^{-4} \, \text{Кл} \) Найти: \( W \) — ? \[ W = \frac{q^2}{2C} = \frac{(3 \cdot 10^{-4})^2}{2 \cdot 6 \cdot 10^{-6}} = \frac{9 \cdot 10^{-8}}{12 \cdot 10^{-6}} = 0,75 \cdot 10^{-2} = 7,5 \cdot 10^{-3} \, \text{Дж} = 7,5 \, \text{мДж} \] Ответ: А) 7,5 мДж.