Поле и енергия

Електростатика

1. Как се изменя силата на Кулон между два точкови заряда, ако разстоянието между тях намалее 2 пъти?

   • Увеличава се 4 пъти
   • Увеличава се 2 пъти
   • Намалява 4 пъти
   • Не се изменя

   Отговор: Увеличава се 4 пъти

   F ∝ 1/r²; при r/2 силата става 2² = 4 пъти по-голяма.

2. Каква е единицата за интензитет на електричното поле в SI?

   • C/N
   • J/C
   • N/C
   • N·C

   Отговор: N/C

   Интензитетът е сила, действаща на единичен положителен заряд: E = F/q.

3. Как се нарича законът за силата на взаимодействие между два точкови заряда?

   • Законът на Ом
   • Законът на Кулон
   • Законът на Фарадей
   • Законът на Ампер

   Отговор: Законът на Кулон

   F = k·q₁q₂/r² е законът на Кулон.

4. На заряд 2 μC в електрично поле действа сила 0,01 N. Какъв е интензитетът на полето в тази точка?

   • 2·10⁻⁸ N/C
   • 200 N/C
   • 50 000 N/C
   • 5000 N/C

   Отговор: 5000 N/C

   E = F/q = 0,01/(2·10⁻⁶) = 5000 N/C.

5. Какъв е зарядът на електрона?

   • −1,6·10⁻¹⁹ C
   • +1,6·10⁻¹⁹ C
   • −9,1·10⁻³¹ C
   • −1 C

   Отговор: −1,6·10⁻¹⁹ C

   Електронът носи елементарен отрицателен заряд e ≈ 1,6·10⁻¹⁹ C.

6. Как са насочени силовите линии на полето на положителен точков заряд?

   • Към заряда
   • По окръжности около заряда
   • Радиално навън от заряда
   • Успоредно една на друга

   Отговор: Радиално навън от заряда

   Силовите линии излизат от положителните заряди и влизат в отрицателните.

7. Какъв е потенциалът на полето на точков заряд 1 nC на разстояние 10 cm от него във вакуум? (k = 9·10⁹ N·m²/C²)

   • 900 V
   • 9 V
   • 0,9 V
   • 90 V

   Отговор: 90 V

   φ = kq/r = 9·10⁹·10⁻⁹/0,1 = 90 V.

8. С каква сила си взаимодействат два точкови заряда по 1 μC на разстояние 3 cm във вакуум? (k = 9·10⁹ N·m²/C²)

   • 1 N
   • 0,3 N
   • 100 N
   • 10 N

   Отговор: 10 N

   F = kq²/r² = 9·10⁹·10⁻¹²/(9·10⁻⁴) = 10 N.

9. Две еднакви метални топчета със заряди +6 nC и −2 nC се допират и раздалечават. Какъв е зарядът на всяко?

   • +4 nC
   • +3 nC
   • −2 nC
   • +2 nC

   Отговор: +2 nC

   Общият заряд +4 nC се разпределя поравно: по +2 nC.

10. Електрон се ускорява от покой в потенциална разлика 100 V. Каква кинетична енергия придобива? (e = 1,6·10⁻¹⁹ C)

    • 1,6·10⁻²¹ J
    • 100 J
    • 6,25·10²⁰ J
    • 1,6·10⁻¹⁷ J

    Отговор: 1,6·10⁻¹⁷ J (100 eV)

    Работата на полето е eU = 1,6·10⁻¹⁹·100 = 1,6·10⁻¹⁷ J, т.е. 100 eV.

11. Каква работа извършва електростатичното поле при преместване на заряд по еквипотенциална повърхност?

    • Максимална
    • Нула
    • Равна на qE
    • Зависи от пътя

    Отговор: Нула

    A = q(φ₁ − φ₂), а по еквипотенциалната повърхност потенциалът е един и същ.

12. Полето извършва работа 6 mJ при преместване на заряд 3 μC. Какво е напрежението между двете точки?

    • 2000 V
    • 2 V
    • 18 V
    • 500 V

    Отговор: 2000 V

    U = A/q = 6·10⁻³ / 3·10⁻⁶ = 2000 V.

13. Между две успоредни плочи на разстояние 4 mm има напрежение 200 V. Какъв е интензитетът на еднородното поле между тях?

    • 800 V/m
    • 50 V/m
    • 5·10⁴ V/m
    • 0,8 V/m

    Отговор: 5·10⁴ V/m

    E = U/d = 200/0,004 = 5·10⁴ V/m (милиметрите се превръщат в метри).

14. Какъв е интензитетът на полето на точков заряд 4 nC на разстояние 20 cm от него във вакуум? (k = 9·10⁹ N·m²/C²)

    • 180 N/C
    • 900 N/C
    • 3600 N/C
    • 90 N/C

    Отговор: 900 N/C

    E = kq/r² = 9·10⁹·4·10⁻⁹/0,04 = 36/0,04 = 900 N/C.

15. Заряди +q и +4q са на разстояние 30 cm. В коя точка между тях интензитетът на полето е нула?

    • По средата, на 15 cm от всеки
    • На 10 cm от заряда +q
    • На 20 cm от заряда +q
    • На 10 cm от заряда +4q

    Отговор: На 10 cm от заряда +q

    kq/x² = 4kq/(0,3 − x)² дава 0,3 − x = 2x, x = 0,1 m от +q.

Поле във веществото

1. Какъв е интензитетът на електростатичното поле вътре в зареден метален проводник в равновесие?

   • Нула
   • Максимален
   • Равен на този на повърхността
   • Равен на kq/r²

   Отговор: Нула

   Свободните заряди се преразпределят, докато полето вътре в проводника стане нула.

2. Как се наричат веществата, които практически не провеждат електричен ток?

   • Проводници
   • Полупроводници
   • Електролити
   • Диелектрици

   Отговор: Диелектрици

   В диелектриците почти няма свободни заряди.

3. Къде се разполага зарядът на зареден метален проводник в равновесие?

   • В центъра му
   • По външната му повърхност
   • Равномерно в целия обем
   • Само в остриетата

   Отговор: По външната му повърхност

   Свободните заряди се отблъскват и се разполагат по повърхността, а полето вътре е нула.

4. Как се нарича разделянето на зарядите в незареден проводник под действие на външно електрично поле?

   • Поляризация на диелектрик
   • Електролиза
   • Термоелектронна емисия
   • Електростатична индукция

   Отговор: Електростатична индукция

   Свободните електрони се изместват и в двата края на проводника се появяват индуцирани заряди с противоположни знаци.

5. Каква е единицата за електричен капацитет в SI?

   • Фарад (F)
   • Хенри (H)
   • Кулон (C)
   • Вебер (Wb)

   Отговор: Фарад (F)

   Капацитетът C = q/U се измерва във фаради.

6. Как се нарича метална обвивка или мрежа, която екранира пространството вътре от външни електрични полета?

   • Кондензатор
   • Резистор
   • Клетка на Фарадей
   • Трансформатор

   Отговор: Клетка на Фарадей

   Вътре в затворена проводяща обвивка електростатичното поле е нула.

7. Как се изменя капацитетът на плосък кондензатор, ако разстоянието между плочите се увеличи 2 пъти?

   • Увеличава се 2 пъти
   • Намалява 4 пъти
   • Не се изменя
   • Намалява 2 пъти

   Отговор: Намалява 2 пъти

   C = εε₀S/d, т.е. капацитетът е обратно пропорционален на разстоянието d.

8. Как се нарича появата на свързани заряди по повърхността на диелектрик, внесен в електрично поле?

   • Електролиза
   • Йонизация
   • Поляризация
   • Свръхпроводимост

   Отговор: Поляризация

   Молекулите на диелектрика се ориентират или деформират в полето и по повърхността му се появяват свързани заряди.

9. При заряд 30 μC напрежението на кондензатор е 6 V. Какъв е капацитетът му?

   • 180 μF
   • 0,2 μF
   • 36 μF
   • 5 μF

   Отговор: 5 μF

   C = q/U = 30/6 = 5 μF.

10. Два кондензатора по 6 μF са свързани последователно. Какъв е общият капацитет?

    • 3 μF
    • 12 μF
    • 6 μF
    • 36 μF

    Отговор: 3 μF

    При последователно свързване 1/C = 1/6 + 1/6 = 1/3, откъдето C = 3 μF.

11. Как се изменя капацитетът на плосък кондензатор, ако площта на плочите се увеличи 3 пъти?

    • Увеличава се 3 пъти
    • Намалява 3 пъти
    • Увеличава се 9 пъти
    • Не се изменя

    Отговор: Увеличава се 3 пъти

    C = εε₀S/d е право пропорционален на площта S.

12. Каква е енергията на кондензатор с капацитет 10 μF при напрежение 200 V?

    • 0,2 J
    • 2 mJ
    • 0,4 J
    • 2 J

    Отговор: 0,2 J

    W = CU²/2 = 10⁻⁵ · 4·10⁴ / 2 = 0,2 J.

13. Кондензатор остава свързан към източник и между плочите му се внася диелектрик с ε = 3. Как се изменя зарядът на кондензатора?

    • Намалява 3 пъти
    • Не се изменя
    • Увеличава се 3 пъти
    • Увеличава се 9 пъти

    Отговор: Увеличава се 3 пъти

    Напрежението остава това на източника, а капацитетът нараства 3 пъти, затова q = CU също нараства 3 пъти.

14. Кондензатори 2 μF и 4 μF са свързани последователно към напрежение 12 V. Какво е напрежението върху кондензатора 2 μF?

    • 4 V
    • 6 V
    • 8 V
    • 12 V

    Отговор: 8 V

    C = 2·4/6 = 4/3 μF; q = 16 μC; U₁ = q/C₁ = 16/2 = 8 V.

15. Плосък кондензатор е зареден и изключен от източника. Между плочите се внася диелектрик с ε = 2. Как се изменя напрежението?

    • Увеличава се 2 пъти
    • Намалява 2 пъти
    • Не се изменя
    • Намалява 4 пъти

    Отговор: Намалява 2 пъти

    Зарядът остава същият, капацитетът се удвоява, затова U = q/C намалява 2 пъти.

Ток в различни среди

1. Как се изменя съпротивлението на метален проводник при нагряване?

   • Намалява
   • Увеличава се
   • Не се изменя
   • Става нула

   Отговор: Увеличава се

   При по-висока температура йоните в кристалната решетка трептят по-силно и пречат повече на движението на електроните.

2. Как се нарича изчезването на електричното съпротивление на някои вещества при много ниски температури?

   • Електролиза
   • Свръхпроводимост
   • Термоелектронна емисия
   • Поляризация

   Отговор: Свръхпроводимост

   Под определена критична температура съпротивлението на свръхпроводника става нула.

3. Кои са токоносителите в металите?

   • Положителните йони
   • Свободните електрони
   • Протоните
   • Дупките

   Отговор: Свободните електрони

   В металите токът е насочено движение на свободни електрони.

4. Кои са основните токоносители в полупроводник от n-тип?

   • Дупки
   • Електрони
   • Положителни йони
   • Отрицателни йони

   Отговор: Електроните

   Примесът от n-тип (напр. петвалентен фосфор в силиций) дава свободни електрони.

5. Кои са токоносителите в газовете при газов разряд?

   • Само протони
   • Само неутрони
   • Само дупки
   • Електрони и йони

   Отговор: Електрони и йони

   При йонизация на газа се образуват свободни електрони и положителни йони.

6. Кой закон свързва масата на отделеното при електролиза вещество с протеклия заряд?

   • Законът на Ом
   • Законът на Кулон
   • Законът на Фарадей за електролизата
   • Законът на Джаул-Ленц

   Отговор: Законът на Фарадей за електролизата

   m = kq = kIt е първият закон на Фарадей за електролизата.

7. През разтвор на меден сулфат протича ток 2 A в продължение на 1000 s. Колко мед се отделя на катода? (k = 3,3·10⁻⁷ kg/C)

   • 6,6 g
   • 0,66 g
   • 0,066 g
   • 66 g

   Отговор: 0,66 g

   Законът на Фарадей: m = kIt = 3,3·10⁻⁷·2·1000 = 6,6·10⁻⁴ kg = 0,66 g.

8. Кои са основните токоносители в полупроводник от p-тип?

   • Електроните
   • Положителните йони
   • Протоните
   • Дупките

   Отговор: Дупките

   Тривалентният примес създава недостиг на електрони, т.е. дупки.

9. Каква е ролята на полупроводниковия диод в изправител?

   • Усилва напрежението
   • Повишава честотата
   • Натрупва заряд
   • Пропуска ток само в едната посока

   Отговор: Пропуска ток само в едната посока

   Диодът пропуска само едната полувълна и така превръща променливия ток в еднопосочен.

10. Какво основно свойство има p-n преходът?

    • Усилва напрежението
    • Пропуска ток предимно в една посока
    • Пропуска еднакво ток в двете посоки
    • Не пропуска ток

    Отговор: Пропуска ток главно в права посока

    Затова полупроводниковият диод се използва за изправяне на променлив ток.

11. Как се изменя съпротивлението на чист полупроводник при нагряване?

    • Увеличава се
    • Намалява
    • Не се изменя
    • Става безкрайно голямо

    Отговор: Намалява

    При нагряване се освобождават повече токоносители (електрони и дупки).

12. Каква примес се добавя към силиция, за да се получи полупроводник от n-тип?

    • Петвалентна, напр. фосфор
    • Тривалентна, напр. бор
    • Двувалентна, напр. цинк
    • Благороден газ

    Отговор: Петвалентна, напр. фосфор

    Петвалентният атом дава един излишен електрон, който става свободен.

13. Какъв вид самостоятелен газов разряд е мълнията?

    • Искров
    • Тлеещ
    • Дъгов
    • Коронен

    Отговор: Искров разряд

    Мълнията е гигантски искров разряд между облак и земята или между облаци.

14. Как се изменя масата на веществото, отделено при електролиза, ако токът се удвои, а времето се намали наполовина?

    • Удвоява се
    • Намалява наполовина
    • Не се изменя
    • Увеличава се 4 пъти

    Отговор: Не се изменя

    m = kIt, а произведението It остава същото.

15. Какъв вид газов разряд свети в неоновите рекламни тръби?

    • Искров
    • Тлеещ
    • Дъгов
    • Коронен

    Отговор: Тлеещ

    Тлеещият разряд протича при ниско налягане на газа и дава характерно светене.

Магнетизъм и индукция

1. Кое правило определя посоката на силата на Ампер, действаща на проводник с ток в магнитно поле?

   • Правилото на лявата ръка
   • Правилото на десния винт
   • Правилото на Ленц
   • Правилото на Кирхоф

   Отговор: Правилото на лявата ръка

   Линиите влизат в дланта, четирите пръста сочат тока, а палецът показва силата.

2. Кой учен открива електромагнитната индукция?

   • Майкъл Фарадей
   • Ханс Кристиан Ерстед
   • Андре-Мари Ампер
   • Джеймс Максуел

   Отговор: Майкъл Фарадей

   Фарадей открива явлението през 1831 г.

3. Каква е единицата за магнитен поток в SI?

   • Тесла (T)
   • Вебер (Wb)
   • Хенри (H)
   • Фарад (F)

   Отговор: Вебер (Wb)

   Магнитният поток Φ = BS се измерва във вебери.

4. Заредена частица влита перпендикулярно на линиите на еднородно магнитно поле. Как се движи тя?

   • Равноускорено праволинейно
   • Равномерно по окръжност
   • Равномерно праволинейно
   • По парабола

   Отговор: Равномерно по окръжност

   Силата на Лоренц е перпендикулярна на скоростта и играе ролята на центростремителна сила.

5. Каква е единицата за индуктивност в SI?

   • Тесла (T)
   • Вебер (Wb)
   • Хенри (H)
   • Фарад (F)

   Отговор: Хенри (H)

   Индуктивността L се измерва в хенри: 1 H = 1 Wb/A.

6. Кое правило определя посоката на индуцирания ток?

   • Правилото на лявата ръка
   • Законът на Ом
   • Правилото на Ленц
   • Законът на Кулон

   Отговор: Правилото на Ленц

   Индуцираният ток има такава посока, че магнитното му поле противодейства на изменението на потока.

7. Рамка с площ 50 cm² е перпендикулярна на линиите на поле с индукция 0,2 T. Какъв е магнитният поток през нея?

   • 10 Wb
   • 1·10⁻² Wb
   • 1·10⁻³ Wb
   • 0,1 Wb

   Отговор: 1·10⁻³ Wb

   Φ = BS = 0,2·50·10⁻⁴ = 1·10⁻³ Wb.

8. Частица със заряд 1,6·10⁻¹⁹ C влита със скорост 10⁶ m/s перпендикулярно на поле с B = 0,5 T. Каква сила на Лоренц действа на нея?

   • 3,2·10⁻¹³ N
   • 8·10⁻²⁰ N
   • 1,6·10⁻¹³ N
   • 8·10⁻¹⁴ N

   Отговор: 8·10⁻¹⁴ N

   F = qvB = 1,6·10⁻¹⁹·10⁶·0,5 = 8·10⁻¹⁴ N.

9. Как си взаимодействат два успоредни проводника с еднопосочни токове?

   • Отблъскват се
   • Не си взаимодействат
   • Завъртат се
   • Привличат се

   Отговор: Привличат се

   Всеки проводник е в магнитното поле на другия и силата на Ампер ги привлича.

10. Магнитният поток през намотка със 100 навивки се изменя равномерно с 0,06 Wb за 0,02 s. Каква е индуцираната ЕДН?

    • 3 V
    • 300 V
    • 0,12 V
    • 30 V

    Отговор: 300 V

    ε = NΔΦ/Δt = 100·0,06/0,02 = 300 V.

11. Проводник с дължина 0,5 m се движи със скорост 4 m/s перпендикулярно на линиите на поле с B = 0,2 T. Каква ЕДН се индуцира в него?

    • 0,4 V
    • 4 V
    • 0,1 V
    • 1,6 V

    Отговор: 0,4 V

    ε = Blv = 0,2·0,5·4 = 0,4 V.

12. Заредена частица се движи по окръжност в еднородно магнитно поле. Как се изменя радиусът, ако скоростта ѝ се удвои?

    • Увеличава се 2 пъти
    • Намалява 2 пъти
    • Не се изменя
    • Увеличава се 4 пъти

    Отговор: Увеличава се 2 пъти

    r = mv/(qB), значи радиусът е пропорционален на скоростта.

13. През намотка с индуктивност 0,2 H протича ток 3 A. Каква е енергията на магнитното поле?

    • 0,6 J
    • 1,8 J
    • 0,9 J
    • 0,3 J

    Отговор: 0,9 J

    W = LI²/2 = 0,2·9/2 = 0,9 J.

14. В намотка с индуктивност 0,5 H токът намалява равномерно от 4 A до нула за 0,1 s. Каква е ЕДН на самоиндукция?

    • 2 V
    • 20 V
    • 0,2 V
    • 40 V

    Отговор: 20 V

    |ε| = L·ΔI/Δt = 0,5·4/0,1 = 20 V.

15. Рамка със 100 навивки и площ 0,02 m² се върти в поле B = 0,5 T с ъглова скорост 100 rad/s. Каква е максималната ЕДН?

    • 10 V
    • 100 V
    • 1 V
    • 1000 V

    Отговор: 100 V

    ε_max = NBSω = 100 · 0,5 · 0,02 · 100 = 100 V.

Светлина и оптика

1. Каква е скоростта на светлината във вакуум (приблизително)?

   • 3·10⁸ m/s
   • 3·10⁵ m/s
   • 340 m/s
   • 3·10⁶ m/s

   Отговор: 3·10⁸ m/s

   c ≈ 300 000 km/s = 3·10⁸ m/s.

2. Как се нарича разлагането на бялата светлина на цветове при преминаване през призма?

   • Отражение
   • Дисперсия
   • Поляризация
   • Интерференция

   Отговор: Дисперсия

   Показателят на пречупване зависи от дължината на вълната, затова цветовете се пречупват различно.

3. Как се нарича изменението на посоката на светлината при преминаване в друга среда?

   • Отражение
   • Пречупване
   • Поляризация
   • Поглъщане

   Отговор: Пречупване

   На границата между две среди скоростта на светлината се изменя и лъчът се пречупва.

4. Лъч пада на огледало под ъгъл 35° спрямо нормалата. Какъв е ъгълът между падащия и отразения лъч?

   • 70°
   • 35°
   • 55°
   • 110°

   Отговор: 70°

   Ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане: 35° + 35° = 70°.

5. Как се изменя скоростта на светлината при преминаване от въздух в стъкло?

   • Намалява
   • Увеличава се
   • Не се изменя
   • Става нула

   Отговор: Намалява

   В стъклото v = c/n, а n > 1.

6. Кое явление доказва, че светлината е напречна вълна?

   • Интерференцията
   • Дифракцията
   • Поляризацията
   • Пречупването

   Отговор: Поляризацията

   Само напречните вълни могат да се поляризират.

7. Каква е оптичната сила на събирателна леща с фокусно разстояние 25 cm?

   • 0,25 dpt
   • 25 dpt
   • 4 dpt
   • 40 dpt

   Отговор: 4 dpt

   D = 1/f = 1/0,25 m = 4 dpt.

8. В дадена среда светлината се разпространява със скорост 2·10⁸ m/s. Какъв е показателят на пречупване на средата?

   • 0,67
   • 2
   • 6
   • 1,5

   Отговор: 1,5

   n = c/v = 3·10⁸/2·10⁸ = 1,5.

9. Какъв е образът на предмет, поставен на разстояние 2f от събирателна леща?

   • Мним и увеличен
   • Действителен, обърнат и увеличен
   • Мним и умален
   • Действителен, обърнат и равен по размер

   Отговор: Действителен, обърнат и равен по размер

   При d = 2f образът е също на 2f, действителен, обърнат и със същите размери.

10. Колко е граничният ъгъл на пълно вътрешно отражение при преминаване на светлина от вещество с n = 2 във въздух?

    • 60°
    • 45°
    • 30°
    • 90°

    Отговор: 30°

    sin α_гр = 1/n = 0,5, затова α_гр = 30°.

11. Кое явление обяснява цветните ивици по сапунените мехури?

    • Дисперсията в призма
    • Пълното вътрешно отражение
    • Интерференцията на светлината
    • Фотоефектът

    Отговор: Интерференцията на светлината

    Вълните, отразени от двете повърхности на тънкия филм, се наслагват и усилват или отслабват според дължината на вълната.

12. Каква е дължината на вълната на светлина с честота 4,5·10¹⁴ Hz във вакуум?

    • ≈ 667 nm
    • ≈ 150 nm
    • ≈ 1350 nm
    • ≈ 450 nm

    Отговор: ≈ 667 nm

    λ = c/ν = 3·10⁸ / 4,5·10¹⁴ ≈ 6,67·10⁻⁷ m ≈ 667 nm (червена светлина).

13. Дифракционна решетка има период 1 μm. Под какъв ъгъл се вижда максимумът от първи порядък за светлина с λ = 500 nm?

    • 60°
    • 45°
    • 0,5°
    • 30°

    Отговор: 30°

    d·sin θ = kλ: sin θ = 500·10⁻⁹/10⁻⁶ = 0,5, θ = 30°.

14. Предмет е на 15 cm от събирателна леща с фокусно разстояние 10 cm. Какво е линейното увеличение на образа?

    • 2
    • 0,5
    • 3
    • 1,5

    Отговор: 2

    1/b = 1/10 − 1/15 = 1/30, b = 30 cm; Γ = b/a = 30/15 = 2.

15. Две тънки лещи с оптични сили +5 dpt и −2 dpt са допрени. Каква е общата оптична сила и фокусното разстояние?

    • +7 dpt, f ≈ 14 cm
    • +3 dpt, f ≈ 33 cm
    • −3 dpt, f ≈ −33 cm
    • +2,5 dpt, f = 40 cm

    Отговор: +3 dpt, f ≈ 33 cm

    Оптичните сили се събират: 5 − 2 = 3 dpt, f = 1/3 m ≈ 33 cm.

Финален въпрос