Задачи на тему Электрический ток в различных средах
из задачника Степанова 9, 10, 11 класс по предмету Физика

Название темы: Ток в металлах
№1171. Постройте вольт-амперную характеристику для металлического проводника сопротивлением 1 Ом. Как изменится угол φ наклона графика к оси U при изменении сопротивления R проводника? Какую величину характеризует tgφ?
№1172. Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за 1 нс при силе тока 32 мкА?
№1173. Найдите скорость упорядоченного движения электронов в проводе с площадью поперечного сечения 5 мм2 при силе тока 10 А, если концентрация электронов проводимости 5 ⋅ 1028 м-3.
№1174. Найдите скорость упорядоченного движения электронов в медном проводе с площадью поперечного сечения 25 мм2 при силе тока 50 А, считая, что на каждый атом приходится один электрон проводимости.
№1175. Какова скорость дрейфа электронов в медном проводе диаметром 4 мм, по которому к стартеру грузовика подводится ток 100 А?
№1176. Один полюс источника тока присоединили к электрической лампе медным проводом, а другой полюс — алюминиевым проводом такого же диаметра. Сравните скорость упорядоченного движения электронов в подводящих проводах, считая, что на каждый атом приходится один электрон проводимости.
№1177. С какой частотой следует вращать металлический диск радиусом 25 см, чтобы можно было обнаружить разность потенциалов между осью и краем диска, возникшую благодаря центробежному эффекту? Чувствительность гальванометра 10-6 В.
№1178. На рисунке 196 изображена схема электрической цепи, состоящей из электрической лампы мощностью 40 Вт, ключа К, и лампочки от карманного фонарика. Цепь включили в городскую сеть при замкнутом ключе, а затем ключ разомкнули. В этом случае лампочки горели нормально. Когда же в другом случае эту цепь включили в ту же сеть при разомкнутом ключе К, лампочка от карманного фонаря сразу перегорела. Почему?
№1179. Сопротивление длинного медного провода при температуре 20 °С равно 0,005 Ом. Каково его сопротивление при температуре 80 °С?
№1180. Температура вольфрамовой нити накаливания электрической лампы приблизительно равна 2000 °С. Каково сопротивление 60-ваттной лампы в рабочем состоянии? Лампа рассчитана на стандартное напряжение. Каково сопротивление этой нити при комнатной температуре? Какой ток потребляет лампа сразу после включения?
№1181. Определите температуру нити накала лампочки, если при включении в сеть напряжением 220 В по нити идет ток 0,68 А. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при температуре 20 °С равно 36 Ом. Тепловой коэффициент сопротивления вольфрама 4,6 • 10-3 К-1.
Название темы: Ток в жидкостях
№1182. При никелировании мелких деталей их засыпают в специальные барабаны, которые затем погружают в электролит. С какой целью барабаны приводят во вращение?
№1183. Электрическую лампочку включили в сеть последовательно с электролитической ванной, наполненной слабым раствором поваренной соли. Изменится ли накал лампочки, если добавить в раствор еще некоторое количество соли? При возможности проверьте на опыте.
№1184. Электрический ток пропускают через электролитическую ванну с двумя угольными электродами, наполненную раствором медного купороса. Как изменится количество меди, выделенное за одно и то же небольшое время, если изменить только одно из следующих условий:
№1185. Две одинаковые электролитические ванны А и В наполнены раствором медного купороса. Концентрация раствора в ванне А больше, чем в ванне В. В какой из ванн выделится больше меди, если их соединить последовательно? параллельно?
№1186. Какова скорость движения ионов в электролите, если концентрация их в растворе 1022 см-3, площадь каждого электрода 50 см2 и сила тока 1,0 А?
№1187. Определите, какая масса алюминия отложится на катоде за 10 ч при электролизе AI2(SO4)3, если сила тока равна 1 А.
№1188. Для серебрения ложек ток 1,8 А пропускался через раствор соли серебра в течение 5 ч. Катодом служит 12 ложек, каждая из которых имеет площадь поверхности 50 см2 Какой толщины слой серебра отложится на ложках?
№1189. Определите число Фарадея, если известно, что при прохождении через электролитическую ванну заряда 7348 Кл масса выделившегося на катоде золота 5 г. Химический эквивалент золота 66 г/моль.
№1190. Цинковый анод массой 5 г поставлен в электролитическую ванну, через которую проходит ток 2 А. Через какое время анод полностью израсходуется на покрытие металлических изделий?
№1191. Две электролитические ванны включены последовательно. В первой ванне находится раствор хлорида железа (II), а во второй — раствор хлорида железа (III). Определите массы выделившегося железа на анодах и хлора на катодах в каждой ванне при прохождении электрического заряда, равного 9,65 • 107 Кл.
№1192. Аэростат объемом 250 м3 заполняют водородом при температуре 27 °С и давлении 2 атм. Какой заряд надо пропустить при электролизе через слабый раствор серной кислоты, чтобы получить нужное количество водорода?
№1193. За 10 мин в гальванической ванне выделилось 0,67 г серебра. Амперметр, включенный последовательно с ванной, показывал 0,90 А. Верно ли показание амперметра?
№1194. Последовательно с электролитической ванной включен амперметр. Амперметр показывает 1,5 А. Какую поправку надо внести в показание амперметра, если за время 10 мин на катоде отложилось 0,316 г меди?
№1195. Желая проверить правильность показаний вольтметра, его подключили параллельно проводнику сопротивлением 30 Ом. Последовательно в общую цепь подключен прибор, в котором ведется электролиз серебра. За время 5 мин в этом приборе выделилось 55,6 мг серебра. Вольтметр показывал 6 В. Найдите разность между показаниями вольтметра и точным значением падения напряжения на проводнике, определенным при помощи электролиза. Током через вольтметр пренебречь.
№1196. При электролитическом способе получения никеля расходуется 10 кВт • ч электроэнергии на 1 кг никеля. При каком напряжении производится электролиз?
№1197. При электролизе раствора серной кислоты расходуется мощность 37 Вт. Определите сопротивление электролита, если за время 50 мин выделяется 0,3 г водорода.
№1198. Определите количество выделившейся меди при электролизе, если затрачено 5 кВт • ч электроэнергии. Напряжение на клеммах ванны 10 В. КПД установки 75%.
Название темы: Ток в газах
№1199. Чем ионизация газа отличается от ионизации жидких растворов?
№1200. Почему количество ионов в газе при действии постоянного ионизатора увеличивается только до определенного предела, а затем становится постоянным?
№1201. Напряжение 40—50 В поддерживает дуговой разряд в газовом промежутке. Искровой разряд в том же промежутке требует напряжения в несколько тысяч вольт. Объясните почему.
№1202. К массивной металлической детали нужно приварить тонкостенную деталь. Какую из них следует соединить с плюсом, а какую — с минусом дугового электросварочного генератора?
№1203. Что произойдет с горящей электрической дугой, если сильно охладить отрицательный уголь? Что будет при охлаждении положительного угля?
№1204. Разным участкам вольт-амперной характеристики газа (рис. 197) соответствует различное сопротивление. Почему сопротивление газа изменяется?
№1205. От чего зависит ток насыщения в газе на участке АВ (см. рис. 197): от приложенного напряжения или от действия ионизатора?
№1206. Как изменится ток насыщения, если при неизменном действии ионизатора сблизить пластины?
№1207. Плоский конденсатор зарядили до разности потенциалов, очень близкой к пробойному значению, но еще не достигающей его, и отсоединили от источника напряжения. Наступит ли пробой, если пластины начать сближать?
№1208. Плоский конденсатор подключен к источнику напряжением 6 кВ. При каком расстоянии между пластинами наступит пробой, если ударная ионизация воздуха начинается при напряженности поля 3 МВ/м?
№1209. Электрон со скоростью 1,83 • 106 м/с влетел в однородное электрическое поле в направлении, противоположном направлению напряженности поля. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы ионизовать атом водорода, если энергия ионизации 2,18 X 10-18 Дж?
№1210. Какова сила тока насыщения при несамостоятельном газовом разряде, если ионизатор образует ежесекундно 109 пар ионов в 1 см3, площадь каждого из двух плоских параллельных электродов 100 см2 и расстояние между ними 5 см?
№1211. Сколько пар ионов возникает под действием ионизатора ежесекундно в 1,0 см3 разрядной трубки, в которой течет ток насыщения 2,0 • 10-7 мА? Площадь каждого плоского электрода 1,0 дм2 и расстояние между ними 5,0 мм
№1212. При каком расстоянии между пластинами площадью по 100 см2 установится ток насыщения 1 • 10-10 А, если ионизатор образует в 1 см3 газа 12,5 ⋅ 106 пар ионов за 1 с?
№1213. При какой напряженности поля начнется самостоятельный разряд в воздухе, если энергия ионизации молекул равна 2,4 • 10-18 Дж, а длина свободного пробега 5 мкм? Какова скорость электронов при ударе о молекулы?
№1214. Расстояние между электродами в трубке, наполненной парами ртути, 10 см. Какова средняя длина свободного пробега электрона, если самостоятельный разряд наступает при напряжении 600 В? Энергия ионизации паров ртути 1,7 • 10-18 Дж. Поле считать однородным.
№1215. К источнику высокого напряжения через проводник сопротивления R = 1 кОм подключен конденсатор электроемкостью 8 нФ с расстоянием между пластинами 3 мм (рис. 198). Воздух между пластинами конденсатора ионизуется рентгеновскими лучами так, что в 1 см3 образуется 104 пар ионов за 1 с. Заряд каждого иона равен заряду электрона. Найдите падение напряжения на проводнике R, считая, что все ионы достигают пластин конденсатора, не успевая рекомбинировать.
№1216. На рисунке 199 изображен счетчик Гейгера — Мюллера элементарных частиц. Между корпусом трубки А и тонкой проволокой аб создается высокое напряжение, лишь немного меньше критического, необходимого для зажигания разряда. При попадании в счетчик заряженной частицы происходит ионизация молекул газа и начинается разряд. Прохождение по цепи тока сопровождается падением напряжения на проводнике с большим сопротивлением R. Это падение напряжения регистрируется после усиления соответствующим устройством. Для того чтобы счетчик отвечал своему назначению, необходимо быстрое гашение вызванного частицей разряда. Вследствие какой причины происходит гашение разряда в схеме?
Название темы: Ток в вакууме
№1217. На рисунке 200 показано, как при постоянном напряжении между анодом и катодом вакуумного диода ток зависит от температуры катода. Объясните качественно эту зависимость.
№1218. На рисунке 201 даны три графика зависимости тока от напряжения на электродах диода, снятые при разных температурах катода. Какая кривая принадлежит низкотемпературному катоду, а какая — высокотемпературному? Почему все три кривые совпадают при малых напряжениях?
№1219. В каком случае электроны будут достигать анода, имея большую скорость: при включении электронной лампы по схеме а или б (рис. 202)?
№1220. Зачем в электронно-лучевой трубке на пути электронного пучка помещают два плоских конденсатора, пластины которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях? Чем можно заменить эти конденсаторы?
№1221. В синхротроне электроны движутся в глубоком вакууме по приблизительно круговой орбите длиной 240 м. Во время цикла ускорения на орбите находится около 1011 электронов, их скорость примерно равна скорости света. Чему равна сила тока?
№1222. При какой наименьшей скорости электрон может вылететь из серебра, если работа выхода 6,9 ⋅ 10-19 Дж?
№1223. В диоде электроны ускоряются до энергии 100 эВ. Какова их минимальная скорость у анода лампы?
№1224. В диоде электрон подходит к аноду со скоростью 8 Мм/с. Найдите анодное напряжение.
№1225. Скорость движения электронов между электродами в диоде до 104 км/с, а в металлических проводниках анодной цепи — не более долей миллиметра в секунду. Одинакова ли сила тока в лампе и в проводниках, составляющих анодную цепь?
№1226. Максимальный анодный ток в ламповом диоде равен 50 мА. Сколько электронов вылетает из катода каждую секунду?
№1227. Какова разность потенциалов между анодом и катодом лампы (рис. 203), если напряжение на зажимах анодной батареи 50 В, а на зажимах батареи накала 6 В? Почему ток в цепи накала на участке АВ равен 1,5 А, а на участке CD равен 1,7 А? Какова сила анодного тока?
№1228. В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное напряжение равно 16 кВ, а расстояние от анода до экрана составляет 30 см. За какое время электроны проходят это расстояние?
№1229. Какое напряжение в электронно-лучевой трубке нужно подать на горизонтально отклоняющие пластины и какое — на вертикально отклоняющие пластины, чтобы получить на экране отклонения луча 50 мм по взаимно перпендикулярным направлениям? Чувствительность трубки по горизонтальному отклонению луча 0,20 мм/В, а по вертикальному 0,28 мм/В.
№1230. В электронно-лучевой трубке поток электронов с кинетической энергией EК=8 кэВ движется между пластинами плоского конденсатора длиной x = 4 см. Расстояние между пластинами l = 2 см, Какое напряжение надо подать на пластины конденсатора, чтобы смещение электронного пучка на выходе из конденсатора оказалось равным у = 0,8 см?
№1231. В электронно-лучевой трубке поток электронов ускоряется полем с разностью потенциалов U = 5 кВ и попадает в пространство между вертикально отклоняющими пластинами длиной х = 5 см, напряженность поля между которыми E = 40 кВ/м. Найдите вертикальное смещение луча у на выходе из пространства между пластинами.
Название темы: Ток в полупроводниках
№1232. Есть ли какое-нибудь различие между дыркой и положительным ионом в полупроводниках?
№1233. Почему при неизменных внешних условиях количество свободных носителей в полупроводнике остается постоянным, хотя генерация пар электрон-дырка происходит непрерывно?
№1234. Каким способом в полупроводниках создают преимущественно дырочную проводимость? электронную проводимость?
№1235. Какого типа будет проводимость германия, если к нему добавить в качестве примеси фосфор? цинк? калий?
№1236. В четырехвалентный германий вводится примесь: а) пятивалентный мышьяк; б) трехвалентный индий. Каким будет основной ток в германии в каждом случае: электронным или дырочным?
№1237. Докажите рассуждением, что соединение InAs (арсенид индия), в котором количества вещества (в молях) индия и мышьяка одинаковы, будет обладать проводимостью типа собственной проводимости элементов четвертой группы Ge, Si. Какого типа будет проводимость при увеличении концентрации индия? мышьяка?
№1238. Почему прямой ток р — n-перехода значительно больше обратного при одинаковом напряжении?
№1239. Концентрация электронов проводимости в германии при комнатной температуре n = 3⋅1019 м-3. Какую часть составляет число электронов проводимости от общего числа атомов? Плотность германия ρ = 5400 кг/м3, молярная масса германия μ = 0,073 кг/моль.
№1240. При температуре 20 °С концентрация электронов проводимости в германии 1⋅1014 см-3. Какая доля атомов его ионизована? Считайте, что при ионизации удаляется в среднем лишь один из валентных электронов атома.
№1241. Доля ионизованных атомов в кремнии составляет 2⋅10-8%. Какова в нем концентрация электронов проводимости? Считайте, что при ионизации удаляется в среднем лишь один из валентных электронов атома.
№1242. Каким должно быть удельное содержание примеси алюминия в кремнии (по массе в %), чтобы концентрация дырок в нем равнялась 5,0⋅1016 см-3? Примите, что каждый атом алюминия участвует в образовании дырки.
№1243. К концам цепи, состоящей из последовательно включенных термистора и реостата сопротивлением 1 кОм, подано напряжение 20 В. При комнатной температуре сила тока в цепи была 5 мА. Когда термистор опустили в горячую воду, сила тока стала 10 мА. Во сколько раз изменилось сопротивление термистора?
№1244. На рисунке 204 приведена температурная характеристика термистора. Определите, какими должны быть пределы измерения миллиамперметра, чтобы с его помощью можно было измерить силу тока в термисторе при напряжении на нем 18 В. Какова температура среды, в которую помещен термистор, если миллиамперметр показывает 10 мА, 5 мА, 2 мА?
№1245. Фоторезистор, который в темноте имеет сопротивление 25 кОм, включили последовательно с резистором сопротивлением 5 кОм. Когда фоторезистор осветили, сила тока в цепи (при том же напряжении) увеличилась в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось сопротивление фоторезистора?
№1246. На рисунке 205 приведены графики зависимости силы тока, идущего через фоторезистор, от приложенного напряжения. Какой график относится к освещенному фоторезистору и какой — к находящемуся в темноте? Применим ли закон Ома к данному фоторезистору и при каких условиях? Во сколько раз сопротивление освещенного фоторезистора меньше затемненного?
№1247. На рисунке 206 представлены вольт-амперные ха рактеристики освещенного (график I) и затемненного (график II) фоторезисторов. В каком случае сопротивление больше? Справедлив ли закон Ома для данного фоторезистора?

Рады приветствовать учеников всех учебных заведений всех возрастов на нашем сайте! Здесь вы найдете решебники и решения задач бесплатно, без регистрации.
Видео онлайн