Задачи по физике 10 класс: электрический ток в газах и вакууме

7 задач по физике для 10 класса по теме «Электрический ток в газах и вакууме» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.

Задачи на электрический ток в газах и вакууме

  1. В газоразрядной трубке при электрическом разряде сила тока составляет 0,25 А. Определите электрический заряд, проходящий через поперечное сечение трубки за 40 с. Ответ дайте в кулонах.

    Дано: I = 0,25 А; t = 40 с.

    Найти: q.

    Решение:

    Электрический заряд определяется по формуле:

    q = It.

    Подставим значения:

    q = 0,25 · 40 = 10 Кл.

    Ответ: 10 Кл.

  2. В газоразрядной трубке сила тока, создаваемого движением однозарядных положительных ионов, составляет 3,2 мкА. Определите количество положительных ионов, достигших катода за 5 с. Элементарный заряд e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл. Ответ выразите в единицах 10¹⁴ ионов.

    Дано: I = 3,2 · 10⁻⁶ А; t = 5 с; e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл.

    Найти: N.

    Решение:

    Сначала найдём электрический заряд:

    q = It.

    q = 3,2 · 10⁻⁶ · 5 = 1,6 · 10⁻⁵ Кл.

    Заряд одного положительного иона равен e. Количество ионов:

    N = q/e.

    N = 1,6 · 10⁻⁵ / (1,6 · 10⁻¹⁹) = 10¹⁴.

    Ответ: 1 · 10¹⁴ ионов.

  3. При ионизации газа за одну секунду образуется 3 · 10¹⁵ пар заряженных частиц. Каждая пара состоит из одного электрона и одного однозарядного положительного иона. Электроны и положительные ионы движутся в противоположных направлениях, причём оба вида частиц создают электрический ток. Определите силу тока в газе. Элементарный заряд e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл.

    Дано: N = 3 · 10¹⁵ пар/с; e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл.

    Найти: I.

    Решение:

    Одна пара частиц переносит суммарный заряд 2e, поскольку электрон и положительный ион движутся в противоположных направлениях и создают ток одного направления.

    За одну секунду проходит N пар.

    Следовательно, сила тока:

    I = 2Ne.

    Подставим значения:

    I = 2 · 3 · 10¹⁵ · 1,6 · 10⁻¹⁹ = 9,6 · 10⁻⁴ А.

    Ответ: 0,00096 А.

  4. В вакуумном диоде электрон ускоряется электрическим полем и приобретает кинетическую энергию 3,2 · 10⁻¹⁷ Дж. Определите напряжение между катодом и анодом, если начальная скорость электрона пренебрежимо мала. Модуль заряда электрона e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл.

    Дано: Wк = 3,2 · 10⁻¹⁷ Дж; e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл.

    Найти: U.

    Решение:

    При ускорении электрона электрическое поле совершает работу, равную приобретённой кинетической энергии:

    eU = Wк.

    Отсюда:

    U = Wк/e.

    Подставим значения:

    U = (3,2 · 10⁻¹⁷) / (1,6 · 10⁻¹⁹) = 200 В.

    Ответ: 200 В.

  5. Электрон в вакуумном приборе начинает движение практически из состояния покоя и ускоряется напряжением 100 В. Определите скорость электрона после прохождения электрического поля. Масса электрона m = 9,1 · 10⁻³¹ кг, модуль заряда электрона e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл. Ответ округлите до сотых миллионов метров в секунду.

    Дано: U = 100 В; m = 9,1 · 10⁻³¹ кг; e = 1,6 · 10⁻¹⁹ Кл; v₀ = 0.

    Найти: v.

    Решение:

    Работа электрического поля переходит в кинетическую энергию электрона:

    eU = mv²/2.

    Выразим скорость:

    v = √(2eU/m).

    Подставим значения:

    v = √(2 · 1,6 · 10⁻¹⁹ · 100 / (9,1 · 10⁻³¹)).

    v = √(3,52 · 10¹³) ≈ 5,93 · 10⁶ м/с.

    Ответ: 5,93 · 10⁶ м/с.

  6. В вакуумном диоде напряжение между катодом и анодом составляет 250 В, а сила электронного тока равна 12 мА. Определите электрическую мощность, потребляемую диодом. Ответ дайте в ваттах.

    Дано: U = 250 В; I = 12 мА = 0,012 А.

    Найти: P.

    Решение:

    Мощность электрического тока определяется формулой:

    P = UI.

    Подставим значения:

    P = 250 · 0,012 = 3 Вт.

    Ответ: 3 Вт.

  7. Газоразрядная лампа работает при напряжении 120 В и силе тока 0,5 А. Определите количество теплоты, выделившееся в лампе за 3 минуты, считая всю электрическую энергию преобразованной в теплоту. Ответ дайте в килоджоулях.

    Дано: U = 120 В; I = 0,5 А; t = 3 мин = 180 с.

    Найти: Q.

    Решение:

    Количество теплоты равно работе электрического тока:

    Q = A = UIt.

    Подставим значения:

    Q = 120 · 0,5 · 180 = 10800 Дж.

    Переведём в килоджоули:

    Q = 10800 / 1000 = 10,8 кДж.

    Ответ: 10,8 кДж.