Сборник задач по курсу общей физики: Учеб пособие 223 для студентов пед ин-тов по спец. №2105 «Физика» /Г. А. Загуста, Г. П. Макеева, А. С. Микулич и др.; Под ред. М. С. Цедрика. М.: Просвещение, 1989. 271 с.: ил
жүктеу/скачать 3,13 Mb.
|
cedrik
| Ч
А j — А | (> = — , \ кТ 1 п| внутренняя \(ь = In—Ч е п_> где П\ и П) — концентрация электронов проводимости в контактирующих металлах. В ограниченном интервале температур термоЭДС & зависит от разности температур спаев для цепи из двух различных металлов: /=а(7\-Г,), где а — коэффициент, зависящий от природы контактирующих металлов. Термоэлектронная эмиссия Электрон со скоростью 1,3 Мм/с ударяется о пластинку из цезия. Произойдет ли вырывание нового электрона из пластинки? Если да, то какой наименьшей скоростью должен обладать электрон, чтобы произошло вырывание нового электрона с поверхности пластинки? В электронной лампе ток насыщения достигает значения 1н = 2,86 мкА при температуре вольфрамового волоска катода Т—2 кК. Найти диаметр волоска катода, если длина его 1 = 2 см. Во сколько раз изменится удельная термоэлектронная эмиссия вольфрама, находящегося при температуре 2400 К, если повысить температуру вольфрама на 100 К? На аноде электронной лампы за 1 ч работы выделилось 63 Дж энергии при силе тока в лампе 6,3 мА. Найти скорость электронов катодного пучка, считая, что выделение теплоты происходит только за счет кинетической энергии электронов. Напряженность поля между анодом и катодом телевизионной трубки, находящимися на расстоянии 10 см друг от друга, равна 100 кВ/м, Найти скорость и энергию электронов в момент удара их об экран трубки, если считать поле однородным. Анодный ток электронной лампы 10 мА. Сколько электронов вылетает ежесекундно из катода лампы? Найти крутизну характеристики трехэлектродной лампы и среднее внутреннее сопротивление ее на участке изменения анодного напряжения от 55 до 80 В, вызывающего изменение анодного тока от 40 до 70 мА, если коэффициент усиления равен 1. Трехэлектродная лампа имеет внутреннее сопротивление 117 3 кОм и крутизну характеристики 3 мА/В, Найти коэффициент усиления этой лампы. Внутреннее сопротивление трехэлектродной лампы с коэффициентом усиления 40 равно 8 кОм. Найти изменение анодного тока и крутизну характеристики, если изменение анодного напряжения составляет 120 В. Определить концентрацию электронов в пучке электроннолучевой трубки осциллографа вблизи экрана. Сечение пучка S — 1,0 мм2, сила тока /=1,6 мкА. Электроны вылетают из катода без начальной скорости и ускоряются между катодом и анодом электрическим полем с разностью потенциалов U Контактные явления Какой наибольший заряд может протечь по термопаре медь-платина при поглощении горячим спаем Q = 4,19 Дж энергии? Температура горячего спая £i = 100°C, холодного t2 = 0°C, ЭДС if =0,76 мВ. Термопара висмут-железо с постоянной а = 92 мкВ/К и сопротивлением R = 5 Ом присоединена к гальванометру внутренним сопротивлением Rr = 110 Ом. Какую силу тока покажет гальванометр, если температура одного спая термопары £i = 100°C, а другого £2 = 0°С? Для измерения температуры среды в нее погружают один спай термопары никель-хром с постоянной а = 0,5 мкВ/К, которая присоединена к гальванометру внутренним сопротивлением 2 кОм и ценой деления 10 нА/дел. Чему равна температура среды, если при температуре второго спая 15°С отклонение стрелки гальванометра составляет 25 делений? Определить ЭДС термоэлемента при разности температур спаев 500 К, если термоэлектрическая постоянная его 50 мкВ/К. Определить сопротивление гальванометра с ценой деления шкалы 15 нА/дел, если сопротивление термопары 6 Ом и ею можно измерять минимальное изменение температуры 6 мК. Термоэлектрическая постоянная термопары 50 мВ/К. Отклонение стрелки гальванометра 10 делений. Работа выхода электронов из меди 4,47 эВ, а из свинца — 3,74 эВ. Какова внешняя контактная разность потенциалов в соединении этих двух металлов? Считать концентрации электронов проводимости одинаковыми. Определить внутреннюю контактную разность потенциалов между медью и калием при температуре 27°С. Термопара константан-железо сопротивлением 0,25 Ом подключена к гальванометру сопротивлением 5,0 Ом и ценой деления шкалы 0,95 мкА/дел, который при нагревании спая показывает силу тока 85,0 мкА. На сколько нагрелся спай и на сколько делений шкалы отклонилась стрелка, если постоянная термопары 51,60 мкВ/К? 118
Скорость установившегося направленного движения ионов: V+=Ь±Е, где Е — напряженность поля, b + — подвижность ионов. Закон Ома для электролитов: «/ — ftoQ^ib + -)- b- ) Еу где а — коэффициент диссоциации, п0 — число молекул растворенного вещества в электролите объемом 1 см3; для газов при небольших плотностях тока: J = Qrin(b +. -f- b— )Е, где п0 — число пар ионов, находящихся в единице объема газа (насыщение не имеет места). Плотность тока насыщения между плоскими электродами, отстоящими на расстоянии d друг от друга: J = Ned. Первый закон Фарадея: т = kit, где к — электрохимический эквивалент, I — сила тока. Второй закон Фарадея: к = Тх’ где х~- химический эквивалент, А — атомная масса, Z — ва- Zj лентность; F — число Фарадея. Электрический ток в электролитах Определить массу меди, выделившейся на электродах из раствора сульфата меди (CuSOO в течение 2 ч при силе тока 10 А. При разряде элемента разрядным током 0,2 А был израсходован цинк массой 5,0 мг. Найти время работы элемента. При силе тока раствора 1 А на катоде выделилось 8,05 г вещества. Определить электрохимический эквивалент вещества, если ток через раствор протекал в течение 2 ч. Какой заряд прошел через раствор сульфата серебра (Ag2S04), если на катоде выделилось чистое серебро массой 16,77 г? Ток плотностью 5 мА/см2 протекает через электролитический раствор сульфата никеля (NiS04). За какое время отложится слой толщиной 50 мкм и какая мощность нужна для того, чтобы в течение 1 ч покрыть никелем поверхность пло 119 щадью 1 мм2 до указанной толщины, если напряжение 7 В? Для гальванического покрытия золотом пользуются раствором хлорида золота (АиСЬ). Через какое время можно получить слой золота толщиной 5 мкм, если плотность тока 0,2 А/дм2? Какой заряд нужно пропустить через электролитическую ванну, наполненную подкисленной водой, чтобы заполнить водородом шар-зонд диаметром d = 10 м при нормальных условиях? При электролизе воды через ванну в течение времени t = 25 мин сила тока была /=20 А. Какова температура выделившегося кислорода, если он находится в объеме V =1 л Зная атомные массы элементов, определить электрохимические эквиваленты серебра, меди, алюминия и никеля. При силе тока 2,2 А за 1 ч 12 мин в электролите, содержащем медь, на катоде выделилась медь массой 1,65 г. Определить КПД установки. Три ванны с растворами CuS04, AgNO^, NiS04 соединены последовательно. За время прохождения тока в первой ванне выделилась медь массой 10 г. Сколько никеля и серебра выделилось во второй и третьей ваннах соответственно? В цепь электрической ванны с раствором сульфата меди включен амперметр, показывающий силу тока 5 А. На катоде за 25 мин выделилась медь массой 2,1 г. Правильно ли показывает амперметр? Каково накопление заряда в аккумуляторе, содержащем пероксид свинца (РЬ02) массой 20 г? На основании законов электролиза определить массу водородного иона и заряд электрона. Через стеклянную трубку сечением 83,4 мм2, заполненную раствором поваренной соли (NaCl), проходит ток 2,7 А. Определить, сколько пар ионов образуется за 1 с в объеме 1 см1, если под влиянием электрического поля ионы хлора перемещаются в растворе со скоростью 1015 мкм/с, а ионы натрия — 675 мкм/с. Определить концентрацию ионов натрия в водном растворе поваренной соли малой концентрации, если сила тока в плоских электродах, расположенных на расстоянии d= 10,0 см, равна / = 1,8 А. Напряжение между электродами U0 = 20,0 В, а подвижности ионов: 6Na+= 0,45*10 7 м2/(с*В); 6Ci-=0,68X ХЮ-' м2/(с*В). Площадь пластин S = 10J см2. Для покрытия слоем серебра поверхности площадью S = 500 см2 понадобилось пропускать ток / = 2 А в течение t~ 5 ч через раствор соли серебра. Найти толщину слоя серебра. Элемент с ЭДС ^ = 1,5 В и внутренним сопротивлением г = 0,5 Ом замкнут на нагрузку сопротивлением /? = 3,0 Ом. 120 Найти время работы элемента, в течение которого в нем израсходовано цинка массой га = 5,0 г. Коэффициент диссоциации раствора нитрата серебра (AgNOO с концентрацией я = 30 кг/м* равен а = 45%. Найти удельную электропроводность этого раствора при t = 18°C. Сколько электроэнергии расходуется на получение алюминия массой 1 кг, если электролиз ведется при напряжении 10 В, а КПД всей установки 80%? Атомная масса алюминия 27. Найти коэффициент диссоциации раствора хлорида серебра (AgCl), если удельное сопротивление его р = 0,25 Ом*м при концентрации я = 120 кг/м* и температуре t = 18°C. Коэффициент диссоциации водного раствора хлорида калия (КС1) 77,5%. Найти концентрацию раствора, если удельное сопротивление его 74 мОм-м. Электрический ток в газах Какой относительной скоростью должны обладать молекулы неона, чтобы при соударении произошла однократная ионизация одной из них? Воздух, заключенный между пластинами плоского конденсатора, ионизуется внешним ионизатором. Найти скорость ионов в поле конденсатора емкостью 50 пФ и площадью пластин 250 см2 каждая при напряжении 400 В между ними. Найти концентрацию ионов между пластинами плоского конденсатора емкостью 6,6 пФ, если воздух ионизуется внешним ионизатором и при напряжении 450,0 В сила тока 7,0 мкА. Насыщение не имеет места. Аргон, находящийся между пластинами конденсатора площадью 300 см2 каждая с расстоянием между ними 5 см, ионизуется внешним ионизатором. Найти число пар ионов, которые образуются за 1 с в аргоне объемом 1 см3, если сила тока насыщения между пластинами 4 пА. Какой скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизовать атом аргона при ударе? Между пластинами плоского конденсатора, находящимися на расстоянии 5,0 см друг от друга, за 1 с в воздухе объемом 1 см3 образуется 6,6 -10ь пар ионов под действием внешнего ионизатора. Найти площадь пластины конденсатора, если сила тока насыщения 3,0 пА. Найти число пар ионов, образующихся в атмосфере в объеме 1 см3 при нормальных условиях за 1 с между пластинами плоского конденсатора площадью 250 см2 каждая, если при расстоянии между пластинами 5 см сила тока насыщения 1 фА. Согласно опытным данным, искровой разряд в воздухе при нормальных условиях наступает при напряженности поля 30 кВ/см. Найти длину свободного пробега электрона, обладающего энергией 15 аДж при данных условиях. При какой разности потенциалов между электродами 121 зажигается неоновая лампа, если энергия ионизации неона А = 21,5 эВ, а среднее расстояние между двумя последовательными столкновениями электрона с атомами газа равно 0,4 нм? Электроды имеют вид больших пластин, расположенных на расстоянии d —3,0 мм друг от друга. Разность потенциалов между облаком и Землей в момент разряда (молнии) достигает 10 MB, а протекший заряд 30 Кл. Найти энергию разряда и напряженность поля, если высота облаков 4 км. Электрон проходит путь 10 см в поле напряженностью 10 МВ/м. Сколько атомов кислорода может ионизовать он на своем пути? $ 21. МАГНИТНОЕ ЛОЛЕ. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЕСЯ ЗАРЯДЫ И ТОКИ Индукция магнитного поля, создаваемого элементом проводника длиной dl, по которому течет ток I (закон Био — Савара — Лапласа): ц(, I[dl\ rl dB 4т где г — радиус-вектор, проведенный от элемента проводника в точку, в которой определяется индукция dB, г — модуль этого вектора, dl — вектор, численно равный длине dl элемента проводника и направленный в ту сторону, куда течет ток, jli0 = =4л-10“7 Гн/м — магнитная постоянная. Модуль индукции В магнитного поля, создаваемого бесконечно длинным прямолинейным проводником на расстоянии R: 2 л R В случае проводника конечной длины модуль индукции магнитного поля в точке А (рис. 21.1) вычисляется по формуле: жүктеу/скачать 3,13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|