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Liceo Scientifico Cattaneo COMPITI ESTIVI FISICA Ripasso capitolo 12,13 e 14 Problemi svolti cap. 12, 13 e 14 Problemi pag. 577: 64,65,72,81,84 Problemi pag. 612: 4,11,15,17,20,59 Problemi pag. 668: 55,58,84,92,100 Verifiche in preparazione alla seconda prova di fisica: quesiti e problemi CLASSE 4 H – 4 I Liceo Scientifico Cattaneo CLASSE 4 H – 4 I COMPITI ESTIVI FISICA Problemi per la seconda prova di Fisica ELETTROSTATICA
PROBLEMA 1
Una superficie sferica conduttrice carica di raggio R = 10 cm, possiede una carica positiva 𝑄 = 1,6 × 10!!" 𝐶.
Un elettrone si trova inizialmente in un punto A ad una distanza d = 40 cm dalla superficie della sfera ed è dotato di una
velocità di 1,0 103 m/s diretta verso il centro della sfera.
1. Definisci, scrivi e rappresenta graficamente il campo elettrico creato dalla superficie sferica in funzione del
raggio.
2. Definisci, scrivi e rappresenta graficamente il potenziale elettrico creato dalla superficie sferica in funzione del
raggio.
3. Determina il valore del potenziale elettrico nel punto A
4. Determina la velocità dell’elettrone un attimo prima di urtare la superficie della sfera. In quanti secondi
raggiunge la sfera?
5. Competenze
Una lampadina a incandescenza contiene un filamento ad alta temperatura che emette luce visibile e trasforma solo il
5% dell’energia che assorbe. Una lampadina da 100 W viene alimentata da una fem di 230 V.
Quanto si può risparmiare all’anno sostituendo 4 lampadine a incandescenza, che rimangono accese 4 ore al giorno per
360 giorni, con lampade LED che trasformano il 50% dell’energia (considera un costo di 19 centesimi di euro al
kilowattora)
6. Circuito elettrico
Trova la corrente che circola nei diversi rami del circuito.
(f= 6 V; R1= 5 Ω; R2= 8 Ω; R3= 10 Ω)
Quanti elettroni si può ritenere abbiano
attraversato la resistenza R2?
Calcola la potenza dissipata su R3.
PROBLEMA 2
Un condensatore piano è composto da due lastre piane parallele di area S uniformemente cariche con densità
superficiale σ. Le due piastre sono poste a una distanza d=20 cm nel vuoto, la differenza di potenziale fra le due lastre è
di 1,0 kV.
1. Ricava il valore della densità superficiale
2. Definisci, scrivi e rappresenta graficamente il campo elettrico all’interno del condensatore.
3. Definisci, scrivi e rappresenta graficamente il potenziale elettrico all’interno del condensatore.
4. Determina la velocità con la quale raggiunge una delle due lastre del condensatore una carica di 40 nC di
massa 2,0 10-10 kg posta a uguale distanza fra le due armature. In quanti secondi raggiunge l’armatura?
5. Competenze
Un ferro da stiro di resistenza 50 Ω è collegato a una differenza di potenziale di 220 V.
Determina la potenza dissipata per effetto Joule e quanto calore si produce in mezz’ora.
Se il ferro da stiro assorbe 1000 W, quanto si spende al mese considerando di tenere il phon acceso per 10 ore?
(considera un costo di 19 centesimi di euro al kilowattora).
6. Circuito elettrico
Trova la corrente che circola nei diversi rami del circuito.
(f= 6 V; R1= 5 Ω; R2= 8 Ω; R3= 10 Ω)
Quanti elettroni si può ritenere abbiano
attraversato la resistenza R1?
Calcola la potenza dissipata su R2.
Liceo Scientifico Cattaneo CLASSE 4 H – 4 I COMPITI ESTIVI FISICA Quesiti per la seconda prova di Fisica ELETTROSTATICA
QUESITO 1
Una carica puntiforme +Q è sospesa a un’altezza H da terra. Subito sotto la carica c’è una pallina
con carica –q e massa m. Quando la pallina è a un’altezza h da terra, la forza risultante agente su di
essa (elettrica più gravitazionale) è nulla. La pallina è in una posizione di equilibrio stabile?
Giustifica la risposta.
Se la carica puntiforme q è pari a - 0,35 nC dove deve essere posto un protone affinché la forza che
agisce su di esso bilanci esattamente il suo peso?
Descrivi analogie e differenze fra campo elettrico e campo gravitazionale.
QUESITO 2
Quattro cariche puntiformi di uguale valore assoluto Q1, Q2, Q3 e Q4 occupano i vertici di un quadrato.
Una quinta carica puntiforme q è situata al centro del quadrato.
Rappresenta la situazione con un disegno e calcola la forza che agisce su q dovuta a ciascuna delle quattro cariche.
Se il lato del quadrato è L=4,0 cm e le cariche hanno rispettivamente valore 1,6 µC, -2,4 µC, 3,1 µC e 1,6 µC, quanto vale la forza
che agisce sulla carica q=1,8 µC?
QUESITO 3
Descrivi alcune differenze tra la carica per induzione e la carica per contatto.
Nella figura sono riportate quattro coppie di sfere conduttrici identiche e la carica elettrica iniziale di ogni sfera.
A un certo punto le sfere di ogni coppia sono messe in
contatto, consentendo alle cariche di passare da una
sfera all’altra. Ordina le coppie di sfere in funzione del
valore assoluto della carica trasferita, dal più piccolo al
più grande.
Quando estrai del nastro adesivo da un dispenser, il
nastro che hai strappato acquista una carica positiva e il resto del nastro sul dispenser una carica negativa. Se il nastro estratto dal
dispenser ha una carica di 0,14 mC/cm, quale deve essere la lunghezza del nastro estratto per poter trasferire 1,8 1013 elettroni al resto
del nastro?
QUESITO 4
a) Un sistema consiste di due cariche opposte di uguale valore assoluto, separate da una distanza d.
Essendo nulla la carica totale, possiamo concludere che anche il campo elettrico prodotto dal sistema è nullo? La risposta dipende
dalla distanza d? Spiega.
b) La forza cui è soggetta una carica q1 nel punto A è diversa, per intensità e verso, da quella cui è soggetta una carica q2 nel punto B.
Possiamo dedurre che il campo elettrico nel punto A è diverso da quello nel punto B? Spiega.
c) Date due cariche di intensità q1 = 3 µC e q2= 5 µC poste alla distanza di 18 cm, determina l’intensità del campo elettrico nel punto
medio del segmento che unisce le cariche.
d) Due cariche puntiformi, + 2q e + 5q , sono separate da una distanza d . Determina la posizione, il segno e il valore di
una terza carica puntiforme in modo che sia nulla la forza elettrostatica risultante per ognuna delle tre cariche.
QUESITO 5
Nel tentativo di comprendere meglio il comportamento degli atomi, il fisico danese Niels Bohr (1885-1962) propose un modello
semplice per descrivere l’atomo di idrogeno. Nel modello di Bohr si immagina che l’elettrone si muova su un’orbita circolare intorno
a un protone fermo.
La forza responsabile del moto circolare dell’elettrone è la forza elettrica di attrazione tra l’elettrone e il protone.
a) Sapendo che il raggio dell’orbita dell’elettrone è 5,29 · 10-11 m e la sua massa è me = 9,11 · 10-31 kg, calcola la velocità
dell’elettrone.
b) Quali sono il periodo e la frequenza del moto orbitale dell’elettrone?
c) Calcola il raggio orbitale per il quale l’energia cinetica dell’elettrone è 1,51 eV.
d) Calcola la velocità dell’elettrone per un nucleo di carica + 2e .
QUESITO 6
In un contenitore sono presenti 1,85 moli di ossigeno molecolare allo stato gassoso. Di tutte queste molecole, una su un milione ha
perso un elettrone. Qual è la carica risultante del gas?
Quando due ioni di O2- sono separati da una distanza di 6,2 10-10 m, qual è la forza elettrostatica che ognuno esercita sull’altro?
QUESITI SUL LIBRO
A partire da pag. 665: 9, 10, 31, 33, 39, 40, 82.