Контрольная работа по теме «Электростатика. Постоянный электрический ток. Токи в различных средах». 10 класс 1-вариант. 1.В каких средах при прохождении электрического тока не происходит переноса вещества? 1) металлах и полупроводниках * 2) растворах электролитов и газах 13) полупроводниках и газах 4) растворах электролитов и металлах 2. Два одинаковых металлических шарика, имеющих заряды -6 108 Кли 15. 10-Кл, привели в соприкосновение, а затем раздвинули на расстояние 10 см. Определите силу взаимодействия между шариками 3. На заряд 30 нКл, внесенный в данную точку поля, действует сила 24 мкН. Найти напряженность поля в данной точке. 4. От какого напряжения нужно зарядить конденсатор емкостью 4 мкФ, чтобы ему сообщить заряд 0,44 мКл? 5. ЭДС батареи равна 13 В. При замыкании ее на нагрузку, напряжение на полюсах батареи становится равным 12 В. Каково сопротивление нагрузки, если внутренне сопротивление источника 0,5 Ом? 6. Сколько меди выделится на катоде при электролизе раствора медного купороса, если через раствор протечет 100 Кл электричества? (электрохимический эквивалент меди 3,29 *10-7 кг/Кл)

Задание 1. Среды, в которых ток не переносит вещество

В металлах электрический ток представляет собой упорядоченное движение свободных электронов, которые являются частью самого металла. В полупроводниках ток возникает за счет движения как электронов, так и «дырок». В растворах электролитов и газах ток — это движение ионов. Таким образом, перенос вещества происходит в растворах электролитов и газах.

Ответ: 3) полупроводниках и газах.

Задание 2. Сила взаимодействия между шариками

Дано:

• Заряд первого шарика: \( q_1 = -6 \times 10^{-8} \) Кл.
• Заряд второго шарика: \( q_2 = 15 \times 10^{-8} \) Кл.
• Расстояние между шариками: \( r = 10 \) см = \( 0.1 \) м.

Найти: силу взаимодействия \( F \).

Решение:

По закону Кулона сила взаимодействия между двумя точками зарядами определяется формулой:

\[ F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]

где \( k \) — коэффициент пропорциональности, равный \( 9 \times 10^9 \) Н·м²/Кл².

1. Сначала найдем произведение модулей зарядов:

\[ |q_1 q_2| = |-6 \times 10^{-8} \text{ Кл}| \times |15 \times 10^{-8} \text{ Кл}| = 6 \times 10^{-8} \times 15 \times 10^{-8} = 90 \times 10^{-16} \text{ Кл}^2 \]

2. Подставим значения в закон Кулона:

\[ F = (9 \times 10^9 \text{ Н} \text{·м}^2/\text{Кл}^2) \frac{90 \times 10^{-16} \text{ Кл}^2}{(0.1 \text{ м})^2} \]

\[ F = 9 \times 10^9 \times \frac{90 \times 10^{-16}}{0.01} = 9 \times 10^9 \times 90 \times 10^{-14} = 810 \times 10^{-5} = 8.1 \times 10^{-3} \] Н

Ответ: Сила взаимодействия равна \( 8.1 \times 10^{-3} \) Н.

Задание 3. Напряженность поля

Дано:

• Заряд: \( q = 30 \) нКл = \( 30 \times 10^{-9} \) Кл.
• Сила: \( F = 24 \) мкН = \( 24 \times 10^{-6} \) Н.

Найти: напряженность поля \( E \).

Решение:

Напряженность электрического поля определяется как сила, действующая на единичный заряд:

\[ E = \frac{F}{q} \]

Подставим данные:

\[ E = \frac{24 \times 10^{-6} \text{ Н}}{30 \times 10^{-9} \text{ Кл}} = \frac{24}{30} \times 10^{(-6 - (-9))} = 0.8 \times 10^3 \] Н/Кл

\[ E = 800 \] Н/Кл

Ответ: Напряженность поля равна 800 Н/Кл.

Задание 4. Напряжение на конденсаторе

Дано:

• Емкость конденсатора: \( C = 4 \) мкФ = \( 4 \times 10^{-6} \) Ф.
• Заряд: \( Q = 0.44 \) мКл = \( 0.44 \times 10^{-3} \) Кл.

Найти: напряжение \( U \).

Решение:

Связь между зарядом, емкостью и напряжением на конденсаторе выражается формулой:

\[ Q = C \times U \]

Отсюда выразим напряжение:

\[ U = \frac{Q}{C} \]

Подставим значения:

\[ U = \frac{0.44 \times 10^{-3} \text{ Кл}}{4 \times 10^{-6} \text{ Ф}} = \frac{0.44}{4} \times 10^{(-3 - (-6))} = 0.11 \times 10^3 = 110 \] В

Ответ: Напряжение равно 110 В.

Задание 5. Сопротивление нагрузки

Дано:

• ЭДС батареи: \( \text{Э} = 13 \) В.
• Напряжение на полюсах (на нагрузке): \( U = 12 \) В.
• Внутреннее сопротивление: \( r = 0.5 \) Ом.

Найти: сопротивление нагрузки \( R \).

Решение:

Для полной цепи закон Ома имеет вид:

\[ \text{Э} = I(R + r) \]

Напряжение на нагрузке равно:

\[ U = I \times R \]

Из второго уравнения выразим ток \( I = \frac{U}{R} \). Подставим это в первое уравнение:

\[ \text{Э} = \frac{U}{R}(R + r) \]

Раскроем скобки:

\[ \text{Э} = U + \frac{U r}{R} \]

Выразим \( \frac{U r}{R} \):

\[ \frac{U r}{R} = \text{Э} - U \]

\[ R = \frac{U r}{\text{Э} - U} \]

Подставим значения:

\[ R = \frac{12 \text{ В} \times 0.5 \text{ Ом}}{13 \text{ В} - 12 \text{ В}} = \frac{6}{1} = 6 \] Ом

Ответ: Сопротивление нагрузки равно 6 Ом.

Задание 6. Количество меди при электролизе

Дано:

• Заряд: \( Q = 100 \) Кл.
• Электрохимический эквивалент меди: \( k = 3.29 \times 10^{-7} \) кг/Кл.

Найти: массу меди \( m \).

Решение:

Закон Фарадея для электролиза гласит:

\[ m = k \times Q \]

где \( m \) — масса выделившегося вещества, \( k \) — электрохимический эквивалент, \( Q \) — количество электричества.

Подставим значения:

\[ m = (3.29 \times 10^{-7} \text{ кг/Кл}) \times 100 \text{ Кл} \]

\[ m = 3.29 \times 10^{-7} \times 10^2 = 3.29 \times 10^{-5} \] кг

Чтобы перевести в граммы, умножим на 1000:

\[ m = 3.29 \times 10^{-5} \times 1000 = 3.29 \times 10^{-2} = 0.0329 \] г

Ответ: На катоде выделится \( 3.29 \times 10^{-5} \) кг (или 0,0329 г) меди.