ГДЗ-Физика-задачник-10-11кл-Рымкевич-2003-www.frenglish.ru (991534), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В отсутствии электрическогополя электроны движутся хаотически, и ток в проводнике невозникает. Под действием внешнего электрического поля движение электронов становится упорядоченным, и в проводникевозникает электрический ток. Сила тока I в проводнике выражается формулой:I = envS ,где e — заряд электрона, v — скорость упорядоченного движенияэлектронов, S — площадь поперечного сечения проводника.Если измерять сопротивление металлического проводника приразличных температурах, то можно заметить, что сопротивление линейно растет с увеличением температуры. Зависимостьсопротивления R от температуры t выражается формулой:R = R0 (1 + αt ) ,где R0 — сопротивление проводника при температуре 0°C, α — температурный коэффициент.
Аналогичный вид имеет формула и дляудельного сопротивления ρ:ρ = ρ0 (1 + αt ) ,где°ρ0 — удельное сопротивление проводника при температуре 0 C.В области низких температур сопротивление металлического проводника скачком падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью.Собственная проводимость полупроводников (проводимостьчистых полупроводников) осуществляется перемещением свободных электронов (электронная проводимость) и перемещениемсвязанных электронов на вакантные места−дырки (дырочнаяпроводимость). Проводимость полупроводников сильно зависитот наличия примесей в нем.
Примеси, которые отдают лишниевалентные электроны, называются донорными. В таком полупроводнике электроны являются основными носителями тока, адырки−неосновными, а сам полупроводник называется полупроводником n-типа. Примером такой примеси служит мышьяк для251кремния.
Примеси, которым не хватает валентных электронов,называются акцепторными. В таком полупроводнике дырки являются основными носителями тока, а электроны−неосновными,а сам полупроводник называется полупроводником p-типа. Примером такой примеси служит индий.Полупроводники нашли широкое применение в радиотехнике.На основе полупроводников изготовляют диоды, транзисторы,термисторы, фоторезисторы и др.Чтобы создать ток в вакууме, необходим источник создания носителей тока.
Действие такого источника основывается на явлении термоэлектронной эмиссии, которое заключается в том,что сильно нагретые тела испускают электроны. Рассмотримсистему из двух электродов, один из которых нагрет до температуры, достаточной для термоэлектронной эмиссии. Вокруг нагретого электрода формируется так называемое электронноеоблако. Если мы подключим к отрицательному полюсу источника тока нагретый электрод (катод), а к положительному−холодный (анод), то в результате между электродами возникнет электрическое поле, напряженность E которого направлена к нагретому электроду. Под действием этого полячасть электронов из электронного облака движется к холодномуэлектроду, в результате чего в цепи возникает ток. Если же теперь поменять полюсы источника тока, то под действием созданного электрического поля электроны будут двигаться к нагретому катоду, раннее покинув его.
Ток в цепи не возникнет.Таким образом, мы имеем одностороннюю проводимость. Наоснове только что описанной системы изготавливают вакуумные диоды.Носителями тока в растворах или расплавах электролитов являются положительно и отрицательно заряженные ионы. В таком случае проводимость называется ионной. Если сосуд с раствором или расплавом электролита включить в цепь, то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные−каноду. Движение ионов в растворе или в расплаве электролитасопровождается переносом вещества и выделением его на электродах. Процесс выделения вещества на электродах называетсяэлектролизом. Масса m вещества, выделившегося на электродепри электролизе, согласно закону Фарадея, прямо пропорциональна заряду q, прошедшему через раствор или расплав электролита: m = kq = kIt , где I — сила тока в цепи, t — время прохождения тока, k — электрохимический эквивалент данного ве252щества.
Электрохимический эквивалент вещества зависиттолько от рода вещества и выражается формулой:k=1 M,eN A nгде e — заряд электрона, N A — число Авогадро, M — молярная массавещества, n — валентность вещества.При нормальных условиях газ является диэлектриком. Если жегаз начать нагревать или облучать ультрафиолетовыми, рентгеновскими или другими лучами, то некоторая часть молекулгаза распадется на положительные ионы и электроны. Это объясняется тем, что при одном из вышеописанных воздействий нагаз молекулы начинают достаточно быстро двигаться для того,чтобы при столкновениях распасться. В результате газ становится проводником с ионно-электронной проводимостью. Протекание тока через газ называется газовым разрядом. Различают самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд.
Если при прекращении действия ионизатора (нагревание, излучения) прекратится и газовый разряд, то такой разряд принятоназывать несамостоятельным. Если же при прекращении действия ионизатора я и газовый разряд не прекратится, то такойразряд принято называть самостоятельным. Самостоятельныйразряд возникает при очень больших напряжениях на электродах. Под действием созданного между электродами высокогоэлектрического поля E электроны приобретают кинетическуюэнергию, пропорциональную длине их свободного пробега L:mv 2= eEl .2Если эта энергия будет превышать работу, необходимую длятого, чтобы ионизовать атом газа, то при столкновении этогоэлектрона с атомом будет происходить ионизация, в результате которой из атома вырвется еще один электрон.
В результатечисло таких электронов возрастаетобразуется электроннаялавина. Описанный выше процесс ионизации называется ионизацией электронным ударом.253№ 859(849).Дано:I = 0,32 A,e = 1,6⋅10 – 19 Кл,t = 0,1 c.Решение.Найти N.Ответ: N = 2⋅1017.q;eqIt 0,32A ⋅ 0,1c= 2 ⋅ 1017 .I = ; q = It; N = =e 1,6 ⋅ 10−19 КлtN=№ 860(850).Дано:S = 5 мм2 = 5⋅10 – 6 м2,I = 10 A,n = 5⋅1028 м – 3,е = 1,6⋅10 – 19 Кл.Найти v.Решение.I = neSvI10 A==neS 5 ⋅ 1028 м −3 ⋅ 1,6 ⋅ 10−19 Кл ⋅ 5 ⋅ 10−6 м 2v== 2,5⋅10 – 4 м/с = 0,25 мм/с.Ответ: v = 0,25 мм/с.№ 861(851).Дано:Решение.dd2 = 1 .2I = neSv; v =S=I;neSπd 24I; v=;4neπd 22Найтиv2.v1v24Ineπd12 ⎛ d1 ⎞=⋅=⎜ ⎟ =4.v1 neπd 224I⎝ d2 ⎠vОтвет: 2 = 4.v1№ 862(852).Дано:n = 1028 м – 3,Е = 96 мВ/м ==9,6⋅10 – 2 В/м,е = 1,6⋅10 – 19 Кл.Решение.I = neSv; v =Sv=4Найти v.254IUElE===neS RneS ρ l ⋅ neS enρ−29,6 ⋅10 В/м1,6 ⋅10−19 Кл ⋅1028 м−3 ⋅12 ⋅10−8 Ом ⋅ мм/с=0,5мм/с.Ответ: v = 0,5 мм/с.=5⋅10-№ 863(853).Дано:S = 25 мм2 == 2,2⋅10 – 5 м2,I = 50 A,ρ = 8900 кг/м3,NA = 6,02⋅1023 моль– 1,М = 63,5⋅10 – 3кг/моль.Найти v.Решение.I = neSv; n = ρ=NAIIMv==; v=neS eS ρN AM50A⋅ 63,5⋅10−3кг/моль−19, ⋅1016Кл ⋅ 2,5⋅10−5м2 ⋅ 8900кг/м3 ⋅ 6,02 ⋅1023моль−1== 1,5⋅10 – 4 м/с = 0,15 мм/с.Ответ: v = 0,15 мм/с.№ 864(854).Дано:α = 0,004 К – 1,R2= 2 , t1 = 0°C.R1Решение.R 2 − R1= αt 2R1t2 =Найти t2.R2 − R1 2 R1 − R1 11== == 250°С.αR1αR1α 0 ,004 K −1Ответ: t2 = 250°C.№ 865(855).Дано:I1 = 14 мА = 0,014 А,I2 = 10 мА = 0,01 А,U1 = U2,t1 = 0°C,t2 = 100°C.R − R1= αt 2 ;Решение.
2R1α=1 1−I 2 I1t2I1Найти α.=11−0 ,01 A 0 ,014 A100°C0 ,014 AUI2−UI1UI1= αt 2= 0 ,004K −1 .Ответ: α = 0,004 К – 1.№ 866(856).В момент включения сила тока во много раз больше номинальной, так как сопротивление холодной нити мало.№ 867(857).В момент включения мощного приемника резко увеличиваетсясила тока, а, следовательно, и падение напряжения.255№ 868(858).Дано:α = 0,0093К – 1,t1 = 0°C,t2 = 30°C.Решение.Р2 − Р1=Р11 1−R2 R11R1=R1 − R2 R1=−1R2R2R2 − R1R1Р −Р= αt 2 ⇒ 1 =; 2 1 ⋅ 100% =R1Р1R2 1 + αt2⎛⎞1αt 2− 1⎟ ⋅ 100% = −⋅ 100% ≈ −11,4% .++1αt1αt 22⎝⎠= ⎜НайтиОтвет: уменьшится на 11,4%.Р2 − Р1⋅100% .Р1№ 869(859).Дано:U1 = 220 B,P1 = 100 Вт,U2 = 2 B,I2 = 54 мА ==0,054 А,α = 0,0048 К – 1.Решение.Найти t.Ответ: t = 2500°С.2R1 − R2U2U 2 ( 220 B )= αt ; P1 = 1 ; R1 = 1 == 484 ОмR1R2100 ВтP1U22B== 37 ОмI0,054 AR − R2484 Ом-37 Омt= 1=≈ 2500°С .αR20 ,0048 К −1 ⋅ 37 ОмR2 =№ 870(860).Дано:α = 0,006 К – 1,t2 = 50°C,t1 = 20°C.Решение.ρ1 = ρ0(1 + αt1); ρ2 = ρ0(1 + αt2);ρ0 =ρ2 =Найти ρ2.ρ1ρ; ρ2 = 1 (1 + αt2 )1 + αt11 + αt112 ⋅ 10−8 Ом ⋅ м1 + 0 ,006 К−1⋅ 20°С(1 + 0,006 К – 1 ⋅ 50°С) ≈≈ 1,4⋅10 – 7 Ом⋅м.Ответ: ρ2 = 1,4⋅10 – 7 Ом⋅м.№ 871(861).Дано:nэ = 3⋅1019 м – 3,ρ = 5400 кг/м3,М = 0,073кг/моль.256Решение.
n = ρNA;Mnэ nэ M3 ⋅ 1019 м −3 ⋅ 0 ,073 кг/моль==≈n ρN A 5400 кг/м 3 ⋅ 6 ,02 ⋅ 1023 моль −1≈ 6,7⋅10–10.Найтиnэ.nОтвет: 6,7⋅10 – 10.№ 872(862).Так как количества вещества индия и мышьяка равны, то образуется одинаковое количество свободных электронов и дырок. В этом случае образуется собственная электропроводимость. При увеличении концентрации индия будет дырочнаяпроводимость, мышьяка — электронная.№ 873(863).Фосфор, мышьяк, сурьму.№ 874(864).Дано:R = 1 кОм =103 Ом,U = 20 В,I1 = 5 мА =5⋅10 – 3 А,I2 = 10 мА =10 – 2 А.Решение. I1 =I2 =UU; R2 = − RR2 + RI2R1=R2НайтиR1.R2UU; R1 = − RR1 + RI1Ответ:UI1UI220 B−R−R=− 103 Ом5⋅10−3 A20 B− 103 Ом10−2 A=3.R1= 3.R2№ 875(865).При росте освещенности увеличивается проводимость фоторезистора, т.е.
сопротивление уменьшается. Таким образом, чемменьше сопротивление, тем больше освещенность.Из графика видно, что R2 < R1. Поэтому к освещенному фоторезистору относится первый график, к затемненному — второй.Закон Ома справедлив только при постоянной освещенности.Сопротивление освещенного фоторезистора в 3 раза меньшесопротивления затемненного.№ 876(866).Дано:R1 = 25 кОм ==2,5⋅104 Ом,R = 5 кОм ==-5⋅103 Ом,U1 = U2 = U,I2 = 4I1.Решение.⎧U = I1 (R1 + R)R +R; 1= 1⎨U=I(R+R)=4I(R+R)R2 + R )4(2 21 2⎩R2 =R1 − 3R 2 ,5 ⋅ 104 Ом − 3 ⋅ 5 ⋅ 103 Ом==44= 2,5⋅103 Ом = 2,5 кОм.257Найти R.Ответ: R2 = 2,5 кОм.№ 877(867).Дано: U1 = 0,5 B,I1 = 5 мА = 5⋅103 А,U2 = 10 B,I2 = 0,1 мА = 10 – 4 А.Решение.Найти R1, R2.Ответ: R1 = 100 Ом; R2 = 100 кОм.U10,5 B== 100 ОмI1 5 ⋅ 10−3 AU10 BR2 = 2 = −4 = 105 Ом = 100 кОм.I 2 10 AR1 =№ 878(868).Дано:Iэ = 12 мА = 1,2⋅10 – 2 А,Iб = 600 мкА = 6⋅10 – 4 А.Найти IК.Решение.IК=Iэ–Iб=1,2⋅10 – 2 А–6⋅10–4 А == 1,14⋅10 – 4 А = 11,4 мА.Ответ:IК = 11,4 мА.№ 879(869).Решение.Дано:Авых = 6,9⋅10 – 19 Дж,2mvmin2Авых2 ⋅ 6,9 ⋅10−19ДжАвых =; vmIn ===m = 9,1⋅10 – 31 кг.m29,1⋅10−31кг= 1,2⋅106 м/с = 1,2 Мм/м.Найти vmIn.Ответ:vmIn = 1,2 Мм/с.№ 880(870).Дано:Авых = 1,6⋅10 – 19 Дж,Решение.v2=2,v1Авых =m = 9,1⋅10 – 31 кг.v1 =Найти v1, v2.258mv 22 mv12 m(2v1 ) 2 mv12 3mv12−=−=222222 Aвых2 ⋅ 1,6 ⋅ 10−19 Дж≈=3m3 ⋅ 9,1 ⋅ 10−31 кг≈ 0,34⋅106 м/с = 0,34 Мм/сv2 = 2v1 = 0,68 Мм/с.Ответ:v1 = 0,34 Мм/с, v2 = 0,68 Мм/с.№ 881(871).Дано:v = 8 Мм/с = 8⋅106 м/с,m = 9,1⋅10 – 31 кг,е = 1,6⋅10 – 19 Кл.Решение.U=Найти U.mv 22eU =mv 2 9,1 ⋅ 10−31кг ⋅ (8 ⋅ 106м/с) 2== 182 В2e2 ⋅ 1,6 ⋅ 10−19 КлОтвет: U = 182 B.№ 882(872).Дано:U = 16 кВ ==1,6⋅104 В,L = 30 см = 0,3 м,е = 1,6⋅10 – 19 Кл,m = 9,1⋅10 – 31 кг.Решение.eU =v=mv 2;22eUlm; t = =l2eUmvt = 0,3 м ⋅Найти t.9,1 ⋅ 10−31кг2 ⋅ 1,6 ⋅ 10−19 Кл ⋅ 1,6 ⋅ 104 В=4⋅10–9 с=4 нс.Ответ: t = 4 нс.№ 883(873).Решение.Дано:L=1 см =10 – 2 м,mv22eUU m 2eUveU =; v=; еЕ = m ; e =U = 440 B,2mtltme = 1,6⋅10 – 19 Кл,−31– 312 ⋅ 9 ,1 ⋅ 10 кгm = 9,1⋅10кг.
t = ml ⋅ 2eU = l 2m = 10−2 м=−19eUmeU1,6 ⋅ 10Кл ⋅ 440 В−9= 1,6 ⋅ 10 с = 1,6 нс .Найти t.Ответ: t = 1,6 нс.№ 884(874).y+v–v0Eyx259Дано:Wк = 8 кэВ == 12,8⋅10 – 16 Дж,х = 4 см = 0,04 м,d = 2 см = 0,02 м,y = 0,8 см = 0,008 м,m = 9,1⋅10 – 31 кг,е = 1,6⋅10 – 19 Кл.Найти U.Решение.Wк =t=mv024; v0 =22Wк2Wк4; x = v0t =⋅tmmmeE eU⋅ x ; еЕ = ma; a ==m md2Wкy=at 2 eU meUx 2=⋅⋅ x2 =24dWкmd 2WкU=4dyWкex2=4 ⋅ 0 ,02 м ⋅ 0,008 м ⋅ 12,8 ⋅ 10−16 Дж1,6 ⋅ 10−19 Кл ⋅ ( 0,04 м )2== 3,2⋅103 B = 3,2 кВ.Ответ: U = 3,2 кВ.№ 885(875).Дано:U = 5 кВ = 5⋅103 В,х = 5 см = 0,05 м,Е = 40 Кв/м = 4⋅104 В/м,m = 9,1⋅10 – 31 кг,е = 1,6⋅10 – 19 Кл.Решение.mv 22eUxm; v=; x=vt; t= =⋅x2v2eUmeEeE = ma; a =;meU =y=y=Найти y.at 2 eE 2 mEx 2x ⋅==22m2eU 4U4 ⋅ 104 В / м ⋅ (0,05 м) 24 ⋅ 5 ⋅ 103 В=0,005 м=0,5 см.Ответ: y = 0,5 см.№ 886(876).При добавлении соли в раствор накал лампы увеличится, таккак сопротивление раствора соли в цепи уменьшится.№ 887(877).а), б) — не изменится; в), г), д), е), и) — увеличится; ж), з) — уменьшится.№ 888(878).При последовательном соединении в ваннах выделится одинаковое количество меди (IA = IB = I, m = kIt).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
