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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.