Файл: Сборник контрольных заданий для студентов специалистов.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.02.2024

Просмотров: 487

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Вариант 1

Вариант 4

Вариант 5

Вариант 6

Вариант 2

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

Вариант 9

Вариант 10

2.2. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ И ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

Контрольное задание №4

Вариант 1

Вариант 9 По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводам в противоположные стороны идут токи силой 10 А. Расстояние между проводами равно 5 см. Определить магнитную индукцию в точке, удаленной на 2 см от одного и на 3 см от другого провода. Найти величину магнитного потока между полюсами электромагнита, если площадь каждого полюса 10-2м2, а плоские поверхности их параллельны друг другу. Напряженность поля 36104А/м. Поле однородно. Прямой проводник длиной 20 см, по которому идет ток силой 10 А, помещен в магнитное поле под углом 30 к его направлению. Индукция магнитного поля равна 5 Тл. Найти напряженность поля и силу, действующую на проводник. В однородном магнитном поле, индукция которого 1,5 Тл, равномерно движется прямой проводник длиной 25 см. Сила тока в проводнике 2,5 А. Скорость движения проводника 20 см/с, направлена перпендикулярно вектору индукции. Найти работу, затрачиваемую на перемещение проводника в течение 5 с. Виток диаметром 8 см находится в однородном магнитном поле с напряженностью 6103 А/м. Плоскость витка перпендикулярна линиям индукции поля. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть виток относительно его диаметра на угол 45o при силе тока в 4 А? Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл по винтовой линии, радиус которой 1,5 см, а шаг 10 см. Определить период обращения электрона и его скорость. Соленоид сечением 5 см2 содержит 1200 витков. Индукция магнитного поля внутри соленоида при силе тока 2 А равна 0,01 Тл. Определить индуктивность соленоида. Напряженность магнитного поля соленоида 1,6103 А/м; длина соленоида 100 см; площадь сечения 5 см2. Соленоид не имеет сердечника. Определить энергию и плотность энергии поля. Какое сечение должен иметь соленоид длиной 30 см с железным сердечником, чтобы при силе тока 0,3 А энергия магнитного поля в нем была равна 0,4 Дж, если в обмотке соленоида – 3500 витков (воспользоваться графиком В=f (Н), см. прил. 2)? Соленоид содержит 800 витков. Площадь сечения сердечника 10 см2. По обмотке идет ток, создающий поле с индукцией 8 мТл. Определить среднее значение ЭДС самоиндукции, которая возникает на зажимах соленоида, если сила тока уменьшится до нуля за время 0,8 мс. Рамка, содержащая 200 витков, может вращаться относительно оси, лежащей в её плоскости. Площадь рамки 5 см2. Ось рамки перпендикулярна линиям индукции однородного магнитного поля, величина которого равна 0,05 Тл. Определить максимальную ЭДС, которая индуцируется в рамке при ее вращении с частотой 40 с-1. Вычислить циркуляцию вектора индукции вдоль контура, охватывающего токи силой 10 А и 15 А, идущие в одном направлении, и ток силой 20 А, направленный в противоположную сторону. Вариант 10 По проводнику, согнутому в виде прямоугольника с длиной сторон 8 и 12 см, идет ток силой 5 А. Определить индукцию магнитного поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл, а направление горизонтальное, вертикально вверх движется прямой проводник массой 2 кг, по которому идет ток силой 4 А. Через 3 с после начала движения проводник имеет скорость 10 м/с. Определить его длину. Магнитный поток сквозь сечение соленоида равен 50 мкВб. Длина соленоида 50 см. Найти магнитный момент соленоида, если его витки плотно прилегают друг к другу. Виток, по которому течет ток силой 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 0,016 Тл. Диаметр витка равен 10 см. определить работу, которую нужно совершить, чтобы повернут виток на угол /2 относительно оси, совпадающей с диаметром. Заряженная частица с энергией 103 эВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом 1 мм. Определить силу, действующую на частицу со стороны поля. По соленоиду идет ток силой 2 А. Магнитный поток, пронизывающий поперечное сечение соленоида, равен 410-6 Вб. Определить индуктивность соленоида, если он имеет 800 витков. Индуктивность соленоида с немагнитным сердечником равна 0,16 мГн. Длина соленоида 1 м, площадь сечения 1 см2. Сколько витков на каждый сантиметр длины содержит обмотка соленоида? Определить индуктивность соленоида с железным сердечником и энергию магнитного поля в нем при силе тока 0,6 А, если площадь сечения соленоида 10 см2, число витков 103, а его длина 20 см, (воспользоваться графиком В=f(Н), см. прил. 2). Ток в соленоиде изменяется по закону I=Аt–Вt2, где А=10 А/с; В=1 А/с2. Определить ЭДС самоиндукции в соленоиде через 2 с. Длина соленоида 50 см, площадь сечения – 2 см2. Диаметр провода однослойной обмотки – 2 мм. Квадратная рамка с длиной стороны 15 см, содержащая 150 витков, вращается в однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной полю. Определить индукцию магнитного поля, если рамка делает 10 оборотов в секунду, а максимальная ЭДС индукции в рамке равна 10 В. Обмотка тороида с немагнитным сердечником содержит 10 витков на каждый сантиметр длины. Определить силу тока, если плотность энергии магнитного поля равна 0,8 Дж/м3. Вычислить циркуляцию вектора индукции вдоль контура, охватывающего токи силой 10 А; 14 А; 20 А, идущие в одном направлении, и ток силой 44 А, направленный в противоположную сторону. ЧАСТЬ 3. ОПТИКА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКАЗадачи, приведенные в контрольных работах, соответствуют программе общего курса физики в техническом вузе и охватывают разделы «Волновая оптика», «Тепловое излучение», «Атомная физика» и «Ядерная физика».В работе отсутствуют сведения, которые при необходимости могут быть найдены в учебных пособиях по курсу общей физики (см. библиографический список). Поэтому вначале помещен краткий перечень формул и законов, необходимых для решения задач.В приложении приведены основные справочные данные, дополняющие условия задач. Номера вариантов, которые должен выполнить студент, указывает преподаватель.3.1. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ И ЗАКОНЫ ОПТИКИ3.1.1. Волновая оптикаАбсолютный показатель преломления среды: ,где и - скорости электромагнитных волн (света) в вакууме и среде. Закон преломления света на границе раздела двух сред с абсолютными показателями преломления и : ,где - угол падения, - угол преломления луча света; - относительный показатель преломления двух сред.Полное отражение наблюдается при падении света из среды оптически более плотной ( ) в среду оптически менее плотную ( ), т.е. при > . В этом случае угол преломления и :и ,где - предельный угол полного отражения света; при угле падения > свет полностью отражается от границы раздела сред. Формула тонкой собирающей линзы: ,где - фокусное расстояние линзы; - расстояние от предмета до оптического центра линзы; - расстояние от оптического центра линзы до изображения предмета. Для тонкой рассеивающей линзы расстояния и считаются отрицательными. Оптическая сила линзы: . Оптическая длина пути световой волны: ,где - геометрический путь световой волны; - абсолютный показатель преломления среды.Оптическая разность хода двух когерентных световых волн: ,где и - оптические пути световых волн в первой и во второй средах. Разность фаз колебаний векторов напряженностей электрического поля (световых векторов) двух когерентных световых волн: ,где - длина этих волн в вакууме. Условия максимумов интенсивности света при интерференции:и , где Условия минимумов интенсивности света при интерференции: и , где Координаты максимумов и минимумов интенсивностей света в интерференционной картине, полученной от двух когерентных источников: и ,где - расстояние от источников света до экрана; - расстояние между источниками света; Ширина интерференционной полосы: . Оптическая разность хода двух световых волн, отраженных от верхней и нижней поверхностей плоскопараллельной тонкой пленки, находящейся в воздухе с абсолютным показателем преломления :,где - толщина пленки; - абсолютный показатель преломления пленки; - длина световых волн в воздухе (вакууме); и - углы, соответственно, падения и преломления света. Второе слагаемое в этих формулах учитывает увеличение оптической длины пути световой волны на при отражении ее от среды оптически более плотной ( > ). Радиусы светлых колец Ньютона в отраженном свете (темных колец в проходящем свете):при и радиусы темных колец Ньютона в отраженном свете (светлых колец в проходящем свете):при где - радиус кривизны линзы; - длина световой волны в воздухе (вакууме), находящемся между линзой и стеклянной пластинкой. Радиусы зон Френеля, построенных на сферической волновой поверхности:при , где - радиус сферической волновой поверхности точечного источника света; - расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения; - длина световой волны в данной среде.Дифракция Фраунгофера на одной щели: а) условие максимумов интенсивности света ; б) условие минимумов интенсивности света ,где - ширина щели; - угол дифракции, определяющий направление максимума или минимума интенсивности света; - длина световой волны в данной среде; При падении параллельного пучка света на щель под углом условие дифракционных максимумов имеет вид: .Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке:а) условие главных минимумов интенсивности света при ;б) условие дополнительных минимумов интенсивности света при ( );в) условие главных максимумов интенсивности света при ,где - ширина одной щели; - постоянная решетки; - общее число щелей; - угол дифракции, определяющий направление максимума или минимума интенсивности света; - длина световой волны в данной среде; - порядок спектра.При падении параллельного пучка света на дифракционную решетку под углом условие главных максимумов имеет вид: .Разрешающая способность дифракционной решетки: ,где и - длины двух световых волн, еще разрешаемых решеткой по критерию Рэлея; - общее число щелей; - порядок спектра.При дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке направления максимальных интенсивностей этих лучей определяются по формуле Вульфа-Брэггов: при ,где - расстояние между параллельными кристаллографическими плоскостями; - длина волн рентгеновских лучей; - угол скольжения рентгеновских лучей. 3.1.2. Поляризация светаИнтенсивность света численно равна энергии, переносимой электро-магнитными волнами за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения этих волн. Интенсивность электромагнитной волны пропорциональна квадрату амплитуды вектора напряженности электрического поля (амплитуды светового вектора): .Интенсивность света, являющегося совокупностью электромагнитных волн: ,где и - интенсивность и амплитуда вектора напряженности электрического поля - той электромагнитной волны; и - проекции вектора напряженности электрического поля - той электромагнитной волны на взаимно перпендикулярные оси координат и ; - количество электромагнитных волн. В естественном свете:




Вариант 2


  1. Два шарика радиусом 0,4 см и массой 0,2 г подвешены на нитях длиной 10 см так, что в незаряженном состоянии они соприкасаются. До какого потенциала были заряжены шарики, если они разошлись на угол 600?

  2. По тонкому кольцу радиусом 6 см равномерно распределен заряд в 24 нКл. Какова напряженность поля в точке, находящейся на оси кольца на расстоянии 18 см от центра кольца? Найти также силу, действующую в этой точке на точечный заряд в 510-10 Кл.

  3. Десять шаровых капель ртути радиусом 0,8 мм заряжены до одинакового потенциала 12 В. Все капли сливаются в одну большую. Определить ее потенциал и изменение энергии поля.

  4. Электростатическое поле создается положительно заряженной и бесконечной нитью с постоянной линейной плотностью 1 нКл/см. Какую скорость приобретет электрон, приблизившись под действием поля к нити вдоль линии напряженности с расстояния 1,5 см до 1 см ?

  5. Площадь пластины плоского воздушного конденсатора S = 0,01 м2, расстояние между ними d1 = 2 см. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов U = 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния d2 = 4 см между ними. Найти энергию конденсатора до и после раздвижения пластин.

  6. Определить поверхностную плотность связанных зарядов на слюдяной пластинке толщиной 1 мм, служащей изолятором плоского конденсатора, если разность потенциалов между пластинами конденсатора 300 В.

  7. На концах медного провода длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,4 мм2 поддерживается напряжение 1 В. Определить число электронов, проходящих за 1 с через поперечное сечение этого проводника, и напряженность электрического поля.

  8. Электродвижущая сила элемента и его внутреннее сопротивление равны соответственно 1,6 В и 0,5 Ом. Каков коэффициент полезного действия элемента, если напряжение на внешнем участке цепи равно 0,4 В?

  9. Две группы из трех последовательно соединенных элементов включены параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2 В, внутреннее сопротивление составляет 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление 1,5 Ом. Найти силу тока во внешней цепи.

  10. Ток в проводнике сопротивлением 100 Ом меняется по закону , где a=10 А/с2. Определить количество теплоты, выделившейся в проводнике.

  11. Электродвижущая сила батареи равна  = 80 В, внутреннее сопротивление r = 5 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность PR = 100 Вт. Определить силу тока в цепи, напряжение, под которым она находится, и ее сопротивление.

  12. По медному проводнику длиной l = 2 м и площадью поперечного сечения S = 0,4 мм2 идет ток. Мощность, выделяющаяся в проводнике, равна P = 0,35 Вт. Определить число электронов Ne, проходящих за t = 1 с через его поперечное сечение, и напряженность E электрического поля.



Вариант 3


  1. К бесконечной вертикальной плоскости на нити подвешен заряженный шарик массой m = 5 г и зарядом q = 12 нКл. Нить образует с плоскостью угол  = 45о. Определить поверхностную плотность заряда  на плоскости.

  2. Определить напряженность электрического поля в центре равномерно заряженной полуокружности радиусом 20 см, если заряд ее 10 нКл.

  3. Поле образовано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 10-8 Кл/м2. Определить разность потенциалов двух точек поля, находящихся на расстоянии 5 и 10 см от плоскости.

  4. Какой скоростью сближения должны обладать два протона, находящихся друг от друга на расстоянии 5 см, чтобы они могли сблизиться до расстояния 10-4 см ?

  5. Емкость батареи конденсаторов, образованной двумя последовательно соединенными конденсаторами, равна 100 пФ, а заряд 20 нКл. Определить емкость второго конденсатора, а также разности потенциалов на обкладках каждого прибора, если емкость первого из них 200 пФ.

  6. Диполь с электрическим моментом 2 нКлм находится в однородном электрическом поле напряженностью 20 кВ/м. Вектор составляет с направлением силовых линий поля угол =600. Определить произведенную внешними силами работу при повороте диполя на угол в 300.

  7. К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов 500 В и отключенному от источника напряжения, присоединен параллельно второй конденсатор таких же размеров и формы, но с диэлектриком (стекло). Определить диэлектрическую проницаемость стекла, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до 70 В.

  8. Сила тока в проводнике меняется со временем по уравнению I=А+Вt (А - в амперах; В - в А/с). Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от 1 до 5 с ?

  9. По медному проводнику сечением 0,4 мм2 идет ток силой 0,2 А. Какова напряженность электрического поля в проводнике?

  10. К аккумулятору, внутреннее сопротивление которого 1 Ом, подключили электролампочку. Затем параллельно включили еще такую же лампочку. При этом фактическая электрическая мощность каждой лампочки уменьшилась в 1,44 раза. Во сколько раз снизится фактическая мощность каждой лампочки, если параллельно первым двум включить третью такую же лампочку? Зависимостью сопротивления ламп от накала пренебречь.

  11. Электродвижущая сила батареи 60 В, внутреннее сопротивление 4 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность в 125 Вт. Определить силу тока в цепи, напряжение, под которым она находится, и сопротивление.

  12. Электрический чайник, содержащий 600 см3 воды при температуре 90С, забыли выключить. Сопротивление нагревателя 16 Ом. Через какое время после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в цепи 120 В, коэффициент полезного действия нагревателя 60%.



Вариант 4


  1. В вершинах правильного шестиугольника расположены три положительных и три отрицательных заряда. Найти напряженность электрического поля в центре шестиугольника при различных комбинациях в расположении этих зарядов. Каждый заряд несет 1,5 нКл, длина стороны шестиугольника – 3 см.

  2. С какой силой на единицу площади отталкиваются две одноименно заряженные и бесконечные плоскости? Поверхностная плотность заряда  = 0,3 мКл/м2.

  3. Шарик массой 40 мг, имеющий положительный заряд в 1 нКл, движется со скоростью 10 см/с. На какое расстояние может приблизиться шарик к положительному точечному заряду, равному 1,33 нКл ?

  4. Восемь заряженных водяных капель радиусом 1 мм и зарядом 0,1 нКл каждая сливаются в одну большую каплю. Найти ее потенциал.

  5. Со скоростью 9106 м/с электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно его пластинам. Разность потенциалов между пластинами 100 В, расстояние между ними 1 см. Найти полное, нормальное и тангенциальное ускорения электрона через 10 с после начала его движения в конденсаторе.

  6. Площадь пластины плоского воздушного конденсатора 0,01 м2, расстояние между ними 2 см. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов в 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния 4 см между ними. Найти энергию конденсатора до и после этого момента.

  7. Обмотка катушки из медной проволоки при температуре 140 С имеет сопротивление 12 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равным 13,2 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди =4,510-3 K-1 .

  8. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 90 В. Площадь каждой пластины 60 см2, ее заряд равен 1 нКл. На каком расстоянии друг от друга находятся пластины?

  9. Площадь пластины плоского воздушного конденсатора 0,01 м2, расстояние между ними 2 см. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов в 3 кВ. Какова будет напряженность поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния 4 см между ними. Найти энергию конденсатора до и после этого момента.

  10. Элемент, сопротивление и амперметр которого соединены последовательно, имеет ЭДС в 2 В и внутреннее сопротивление в 0,4 Ом. Амперметр показывает силу тока 1 А. С каким коэффициентом полезного действия работает элемент?

  11. Имеется 120-вольтовая электрическая лампочка мощностью 40 Вт. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Какой длины нихромовую проволоку диаметром 0,3 мм надо взять, чтобы получить такое сопротивление?

  12. Найти количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема медного провода при плотности тока 300 кА/м2?



Смотрите также файлы