Prerequisiti sulle applicazioni della dinamica

Test da Olimpiadi della Fisica

Esercizi sui condensatori

JQuiz realizzato con HotPotatoes

Si prendano in considerazione elettroni e protoni accelerati in un tubo a vuoto da differenze di potenziale uguali in valore assoluto ma di segno opposto.

Se la velocità iniziale delle particelle è trascurabile, quale delle seguenti affermazioni è vera?
1. I protoni hanno minore quantità di moto.
2. Gli elettroni hanno minore velocità.
3. I protoni hanno maggiore energia cinetica.
4. I protoni e gli elettroni hanno la stessa energia cinetica.
5. I protoni e gli elettroni hanno la stessa quantità di moto.
Nel circuito mostrato in figura i condensatori sono scarichi. Dopo che è stato chiuso l'interruttore T si raggiunge una condizione stazionaria.

Quanto valgono a questo punto le differenze di potenziale V₁ e V₂?
1. 12 V, 18 V
2. 18 V, 12 V
3. 15 V, 15V
4. 30 V, 30 V
5. Dipende dalla resistenza complessiva del circuito.
Nel circuito mostrato in figura A e B rappresentano due lamine metalliche orizzontali distanziate da un supporto isolante di spessore h; nella regione di spazio compresa tra A e B è stato fatto il vuoto. Una sferetta S, di massa m e carica -e, rimane ferma in equilibrio all'interno della stessa regione.

Se, a parità di tutte le altre condizioni, al posto della sferetta S ne viene collocata una diversa, di massa M e carica +e, allora quest'ultima . . .
1. . . . rimane ferma in equilibrio come la prima.
2. . . . acquista un'accelerazione eV / (Mh) verticale verso l'alto.
3. . . . acquista un'accelerazione (Mgh-eV) / (Mh) verticale verso il basso.
4. . . . acquista un'accelerazione (m+M) / M g verticale verso il basso.
5. . . . acquista un'accelerazione M / (m+M) g verticale verso l'alto.
Gli elettroni di un tubo a raggi catodici sono accelerati dal catodo all'anodo da una differenza di potenziale di 2000 V.

Utilizzando invece una d.d.p. di 8000 V, gli elettroni giungono sull'anodo con. . .
1. . . . energia cinetica doppia e velocità quadrupla.
2. . . . energia cinetica quadrupla e velocità doppia.
3. . . . energia cinetica doppia e velocità quadrupla.
4. . . . energia cinetica quadrupla e velocità sedici volte maggiore.
5. . . . energia cinetica sedici volte maggiore e velocità quadrupla.
Un condensatore da 8 μF richiede
1. 8 C per caricarlo ad 8 μV.
2. 1 μC per caricarlo ad 8 V.
3. 8 μC per caricarlo ad 8 V.
4. 8 μC per caricarlo ad 1 V.
5. 1 C per caricarlo ad 8 μV.
Nel circuito mostrato, un condensatore di capacità 3 μF è caricato da una batteria di f.e.m. pari a 6 V quando il condensatore è collegato al punto A.

Il commutatore viene ora collegato al punto B. Questa azione fa sì che il condensatore da 3 μF carichi quello da 6 μF.

Qual è la nuova differenza di potenziale tra le armature dei condensatori?
1. 1 V
2. 2 V
3. 3 V
4. 4 V
5. 6 V
Due lastre conduttrici, di uguale forma, sono disposte parallelamente tra loro a distanza piccola rispetto alle loro dimensioni, e sono separate da un mezzo dielettrico. La d.d.p. tra le lastre è nota.

Quale o quali ulteriori informazioni sono necessarie per determinare l'intensità del campo elettrico presente tra le lastre?
1. La distanza tra le lastre.
2. La distanza e l'area delle lastre.
3. La permeabilità dielettrica del mezzo e la distanza tra le lastre.
4. La permeabilità dielettrica del mezzo e l'area delle lastre.
5. La permeabilità dielettrica del mezzo, la distanza e l'area delle lastre.
Un elettrone si sposta in un campo elettrico da un punto P a un punto Q. Nella tabella seguente si danno i valori, nei punti P e Q, dell'intensità del campo elettrico E e del potenziale V ad esso associato.

E [N/C] V [V]
P 2 x 10⁴ 8 x 10³
Q 2 x 10⁴ 2 x 10³

La carica dell'elettrone è -1.6 x 10^-19 C.

Usando soltanto i dati precedenti, quale delle seguenti grandezze è possibile determinare quando l'elettrone si trova in P?
1. La forza agente sull'elettrone.
2. La velocità dell'elettrone.
3. La quantità di moto dell'elettrone.
4. L'energia cinetica dell'elettrone.
5. L'energia totale dell'elettrone.
Con riferimento al testo del quesito precedente, quale dei valori seguenti si avvicina di più all'energia necessaria all'elettrone per spostarsi da P a Q?
1. 0
2. 8 x 10^-16 J
3. 1 x 10^-15 J
4. 1 x 10^-12 J
5. 2 x 10^-12 J
Una pallina molto piccola appesa ad un lunghissimo filo di materiale isolante si muove di moto oscillatorio nella regione compresa fra due lastre metalliche di grande estensione, molto vicine fra loro e collegate con una differenza di potenziale V

Di seguito sono riportate alcune espressioni algebriche scritte in funzione della d.d.p. V, della carica q presente sulla pallina, della distanza d fra le superfici, del tempo t impiegato dalla pallina per andare e tornare fra una lastra e l'altra, della capacità C del sistema di lastre.

Quale di tali espressioni indica la forza sulla pallina quando il pendolo è verticale e la pallina si trova nel punto centrale tra le due lastre?
1. q / t
2. V q
3. V q / d
4. C V / t
5. C V / d
Un condensatore scarico C è inserito nel circuito rappresentato in figura.

Quale dei seguenti grafici indica meglio come varia nel tempo la corrente I nel circuito dopo che è stato chiuso l'interruttore S?
La figura mostra un protone (p) posto nel punto A vicino a una sfera uniformemente carica con carica positiva.

Se per spostare il protone dal punto A al punto B è necessario fare un lavoro di 6.4 x 10^-19 J, allora la differenza di potenziale tra A e B è
1. 4.0 x 10^-19 V
2. 6.4 x 10^-19 V
3. 0.25 V
4. 4.0 V
5. 6.4 V
Una particella alfa, la cui velocità iniziale è trascurabile, viene accelerata fino alla velocità v da una differenza di potenziale di 1200 V.

Che differenza di potenziale ci vorrebbe per accelerare la stessa particella ad una velocità doppia?
1. 7200 V
2. 4800 V
3. 4100 V
4. 2400 V
5. 1700 V
Due condensatori, inizialmente scarichi, vengono connessi in serie ad una batteria di pile, come raffigurato in figura.

I condensatori si caricano e, alla fine, la carica sull'armatura di C₂ raffigurata più in alto è
1. -81 μC
2. -18 μC
3. 0
4. +18 μC
5. +81 μC
Un fascio di elettroni di energia cinetica 1.25 keV viene frenato con un campo elettrostatico opportunamente orientato.

Quanto deve essere intenso il campo elettrostatico per poter arrestare questi elettroni in 2.8 cm?
1. 1.75 x 10¹ V m^-1
2. 2.11 x 10² V m^-1
3. 1.26 x 10³ V m^-1
4. 4.46 x 10⁴ V m^-1
5. 8.93 x 10⁴ V m^-1
In una regione dello spazio c'è un campo elettrico uniforme di intensità E = 6.0 kV m^-1, come indicato in figura.

Quale è la differenza di potenziale elettrico fra i punti X e Y, ovvero V_X - V_Y?
1. -12.0 kV
2. 0
3. 1.8 kV
4. 2.4 kV
5. 3.0 kV
Una zona di spazio vuoto è occupata dal campo elettrico generato da due piastre parallele uniformemente cariche. Un protone "p" e un elettrone "e" vengono lasciati andare nello stesso istante, in prossimità delle due piastre, come si vede nella figura. Le due particelle accelerano da parti opposte, rimanendo abbastanza lontane da non risentire della presenza dell'altra.

Una volta che le particelle hanno completato il loro moto e stanno per raggiungere la piastra opposta, hanno velocità v_p e v_e ed energia cinetica E_p ed E_e.

Quali relazioni tra le grandezze sono corrette?
1. v_e < v_p; E_e < E_p
2. v_e = v_p; E_e > E_p
3. v_e > v_p; E_e > E_p
4. v_e > v_p; E_e = E_p
5. v_e < v_p; E_e < E_p
Un condensatore a facce piane parallele viene caricato adoperando una batteria da 12 V. In assenza di dielettrico tra le armature, il condensatore ha una capacità di 4.8 pF. La batteria viene staccata e lo spazio tra le armature del condensatore viene riempito di vetro Pyrex avente costante dielettrica relativa 4.7.

Di quanto varia l'energia immagazzinata nel condensatore?
1. 0 pJ
2. -272 pJ
3. -346 pJ
4. -544 pJ
5. -1280 pJ
Un condensatore da 3.0 µF è collegato in serie con uno da 6.0 µF.

Se si applica una differenza di potenziale di 300 V al blocco formato da due condensatori, qual è l'energia totale immagazzinata?
1. 0.09 J
2. 0.18 J
3. 0.27 J
4. 0.41 J
5. 0.81 J
Le cariche elettriche che si trovano alla base di una nuvola distano dal terreno 1.0 km. L'intensità del campo elettrico (supposto uniforme e diretto verticalmente) tra la base della nuvola e il terreno è di 2.0 x 10⁴ N C^-1.

Qual è la differenza di potenziale tra la base della nuvola e il terreno?
1. 5.0 x 10^-2 V
2. 2.0 x 10¹ V
3. 2.0 x 10⁴ V
4. 2.0 x 10⁷ V
5. 1.3 x 10²³ V

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Definizione di corrente

Esercizi

	E [N/C]	V [V]
P	2 x 10⁴	8 x 10³
Q	2 x 10⁴	2 x 10³