Решение.

Известно, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются. Кроме того, согласно закону Кулона сила, действующая на точечный заряд +q со стороны другого точечного заряда +Q, равна

,

где k – коэффициент пропорциональности; r – расстояние между зарядами.

Аналогично для силы, действующей со стороны заряда –Q:

.

Так как расстояния до зарядов равны r, то и силы   и   равны, но направлены под углом в разные стороны (см. рисунок ниже).

И результирующая сила направлена вправо (синяя линия).

Ответ: вправо.

Задание 14. Пять одинаковых резисторов с сопротивлением 1 Ом соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I = 2 А (см. рисунок). Какое напряжение показывает идеальный вольтметр?

Решение.

Из рисунка видно, что вольтметр будет показывать падение напряжения на первом сопротивлении плюс падение напряжение на втором сопротивлении. Через первое сопротивление в 1 Ом проходит ток 2 А, тогда по закону Ома падение напряжения составит

 В.

Затем, ток разделяется пополам, так как суммарное сопротивление каждой из ветвей цепи одинаково, и на следующее сопротивление попадает ток в 1 А, а падение напряжения на нем будет равно

 В.

Таким образом, вольтметр покажет напряжение

 В.

Ответ: 3.

Задание 15. В опыте по наблюдению электромагнитной индукции квадратная рамка из одного витка тонкого провода находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. Индукция магнитного поля равномерно возрастает от 0 до максимального значения Bмакс за время T. При этом в рамке возбуждается ЭДС индукции, равная 8 мВ. Определите ЭДС индукции, возникающую в рамке, если Т увеличить в 2 раза, а Bмакс в 2 раза уменьшить.

Решение.

Для провода из одного витка, ЭДС индукции, создаваемое потоком  , проходящим перпендикулярно рамки, равна

.

Если значение   уменьшить в 2 раза, а время   увеличить в 2 раза, то ЭДС будет равен

то есть 2 мВ.

Ответ: 2.

Задание 16. На рисунке изображены графики зависимости мощности лампы накаливания Р = Р(Т) и сопротивления её спирали R = R(T) от температуры. Выберите два верных утверждения, которые можно сделать, анализируя эти графики.

 

1) Напряжение на спирали лампы при подводимой мощности Р = 200 Вт меньше 150 В.

2) Сопротивление спирали лампы при подводимой мощности Р = 100 Вт равно 80 Ом.

3) С уменьшением мощности, подводимой к лампе, напряжение на ней падает.

4) Напряжение на лампе возрастает прямо пропорционально подводимой к ней мощности.

5) Напряжение на спирали лампы при подводимой мощности Р = 100 Вт равно 100 В.

Решение.

Электрическая мощность определяется выражением

,

где U – напряжение; R – сопротивление; I – сила тока.

1) Из графика видно, что при P=200 имеем температуру T=3600 К. Найдем сопротивление спирали лампы при этой же температуре на правом графике. Наклонная линия имеет коэффициент наклона   (это видно из графика), а одно деление по вертикали равно 20, следовательно, при температуре T=3600 К имеем сопротивление, равное   Ом. И напряжение на спирали лампы равно

2) При P=100 сопротивление равно R=80 Ом и напряжение

3) Из формулы   видно, что при уменьшении мощности, напряжение также уменьшается.

4) Напряжение лампы не имеет линейную зависимость от мощности, что следует из формулы  .

5) При P=100 сопротивление равно R=100 Ом и напряжение

Ответ: 35.

Задание 17. По проволочному резистору течёт ток. Резистор заменили на другой, с проволокой из того же металла и той же длины, но имеющей вдвое меньшую площадь поперечного сечения, и пропустили через него вдвое меньший ток. Как изменятся при этом напряжение на резисторе и его сопротивление? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится