Разработка многоуровневой системы задач по теме Закон Кулона

Разработка многоуровневой системы задач по теме: «Закон Кулона»

Предлагается разработка многоуровневой системы задач, позволяющая ученикам успешно освоить учебную программу как на базовом, так и на углублённом уровнях, эффективно подготовиться к итоговой аттестации в форме единого государственного экзамена. Разработка выполнена по теме школьного курса физики «Закон Кулона». Построена многоуровневая система учебных физических задач с охватом общеобразовательного и углубленного уровней.

Уровень

Условие задачи

Ответ

1 уровень

(определений и понятий)

1. Продолжите предложение.

Электрический заряд - это…

физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия.

2. Единица электрического заряда

а) Джоуль

б) Ампер

в) Кулон

В)

3. Найдите соответствие:

1) Электризация - это….

2) Закон сохранения заряда…

А) Алгебраическая сумма зарядов электрически изолированной системы постоянна.

Б) Процесс получения электрически зараженных макроскопических тел из электронейтральных.

4. Точечный заряд - это…

заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного действия на другие тела.

5. Закон Кулона

1)

2)

1)

6. Найдите силу взаимодействия между положительным и отрицательным точечными зарядами 1 мкКл, находящимися на расстоянии 10 см.

Решение:

По закону Кулона

Ответ: F=0.9 (H)

2 уровень

(базовый)

1. На каком расстоянии находятся друг от друга точечные заряды 2нКл и 5 нКл, если они взаимодействуют друг с другом с силой 9 мН?

Решение:

Ответ: r= 3.16*10ˉ³ (cм)

2. Найдите силу взаимодействия двух точечных электрических зарядов 1 нКл и 4 нКл в пустоте и керосине, если расстояние между ними 2 см.

Решение:

3.Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют друг с другом с силой 0,4 мН, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Чему равен каждый заряд?

Решение:

Ответ: q=10.5 (нКл)

4 . К стержню электроскопа, стоящего на изолирующей подставке, поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку. Листочки электроскопа разошлись. Затем к стержню прикоснулись пальцем другой руки. Что произойдет? Можно ли утверждать, что стержень электроскопа приобрел заряд? Какого знака? Что произойдет, если палочку теперь удалить?

Ответ: Когда к стержню электроскопа поднесли положительно заряженную палочку, электроны индуцируются на ближайшем к палочке конце; отрицательный заряд, на другом конце стержня индуцируется положительный заряд. Если прикоснуться пальцем руки к стержню, то часть отрицательного заряда перейдет на человека и стержень в целом уже станет положительно заряженным (внизу стержня положительный заряд по величине больше отрицательного вверху). Если палочку удалить, то электроны из верхней части стержня перейдут в нижнюю, а на верхнюю часть стержня будут переходить электроны с пальца руки до тех пор, пока стержень электрометра снова не станет электрически нейтральным)

5.. Положительно заряженное тело притягивает подвешенный на шелковой нити легкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен отрицательно?

Ответ: (Если шарик неметаллический (значит, в нем нет свободных электронов), то можно. Если же металлический, то нельзя, т.к. он может не иметь заряда, и притяжение в этом случае происходит за счет электризации на расстоянии.)

3 уровень (Повышенный базовый уровень)

1.Два одинаковых шарика, заряженные один отрицательным зарядом-1,5 мкКл, другой положительным 25 мкКл, приводят в соприкосновение и вновь раздвигают на расстояние 5 см. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу их взаимодействия.

Решение:

Так как шарики одинаковые, то по закону сохранения заряда их заряды после соприкосновения будут равны:

Ответ: F= 4.97*10² (Н)

2. Два одинаковых металлических маленьких шарика заряжены так, что заряд одного из них в 5 раз больше заряда другого. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась по модулю сила их взаимодействия, если: а) шарики заряжены одноименно; б) шарики заряжены разноименно?

Решение: а) По условию задачи

т.к. шарики одинаковые и одноименно заряженные, то после соприкосновения их заряды будут равны

Следовательно

т.е. сила взаимодействия увеличится в 1,8 раза.

Б)

Так как шарики одинаковые и разноименно заряженные, то их заряды после соприкосновения будут равны (считаем, что q₁ < 0, q₂ > 0, например)

,то есть сила взаимодействия уменьшиться в 1,25 раза.

3. Одинаковые металлические шарики, заряженные одноименно зарядами q и 4q, находятся на расстоянии х друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. На какое расстояние надо их раздвинуть, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

Решение:

Т.к. шарики одинаковы, после соприкосновения их заряды будут равны

4.С какой силой взаимодействовали бы две капли воды на расстоянии 1 км, если бы удалось передать одной из капель 1 % всех электронов, содержащихся в другой капле массой 0,03 г.

4 уровень

(углубленный)

1. На каком расстоянии от шарика А погруженного в керосин, должна быть расположена стальная пылинка В объемом 9 мм³, чтобы она находилась в равновесии? Заряд шарика равен 7 нКл, а заряд пылинки равен - 2,1 нКл.

Решение:

Условия равновесия

где

Закон Кулона

- сила Архимеда

- масса пылинки.

Тогда условие равновесия будет:

Ответ: r= 0.01 (м)

2. Два крошечных металлических шарика массой по 10 мг, имеющие заряды, подвешены в одной точке на нитях длиной 30 см. Каждая нить образует угол 15° с вертикалью. Каково значение зарядов шариков?

Решение: По условию задачи

В проекциях

Ответ: q=8,47 нКл

Качественные задачи.

1. Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на нити легкий шарик, а положительно заряженное тело отталкивает. Можно ли утверждать, что шарик заряжен? Каков знак заряда?

Ответ: (Шарик заряжен положительно, т.к. если бы он был не заряжен, его бы притягивало и положительно, и отрицательно заряженное тело из-за электростатической индукции).

2. Положительно заряженное тело притягивает подвешенный на шелковой нити легкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен отрицательно?

Ответ: (Если шарик неметаллический (значит, в нем нет свободных электронов), то можно. Если же металлический, то нельзя, т.к. он может не иметь заряда, и притяжение в этом случае происходит за счет электризации на расстоянии. )

3.Увеличивает или уменьшает молниеотвод вероятность удара молнии в здание? Ответ объясните.

(Уменьшает. Без молниеотвода молния может попасть с большей вероятностью в другие части здания, притягивающие электрический заряд.)

Список литературы:

1. Физика-10 ,Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский.

2. Сборник задач по физике 10 класс, составитель Г.Н.Степанова М:. «Просвещение» 2004

3. Ресурсы интернета.