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: 719

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 6


  1. Два бесконечно длинных прямых проводника скрещены под прямым углом. По ним идут токи силой 100 А и 50 А. Расстояние между проводниками 20 см. Определить индукцию магнитного поля в точке, лежащей в середине общего перпендикуляра к проводникам.

  2. Проволочный виток радиусом 20 см расположен в плоскости магнитного меридиана; горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли равна 5,92 А/м. В центре витка установлен компас. Какой силы ток идет по витку, если магнитная стрелка компаса отклонена на угол 9o от плоскости магнитного меридиана?

  3. Рамка площадью 6 см2, содержащая 400 витков проволоки, находится в магнитном поле с напряженностью 1,6105 А/м. По рамке идет ток силой 10-7 А. Определить магнитный момент рамки и вращающий момент, действующий на нее со стороны поля, если плоскость рамки составляет с направлением магнитного поля угол 60.

  4. В однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл движется равномерно проводник длиной 10 см. По проводнику идет ток силой 2 А. Скорость движения проводника 20 см/с и направлена перпендикулярно магнитному полю. Найти работу при перемещении проводника за время 10 с.

  5. В средней части соленоида, содержащего 8 витков на каждый сантиметр, помещен круговой виток диаметром 4 см. Плоскость витка расположена под углом 60o к оси соленоида. Определить магнитный поток, пронизывающий виток, если по обмотке соленоида идет ток силой 1 А.

  6. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600 В, влетел в однородное магнитное поле напряженностью 2,4105 А/м и начал двигаться по окружности. Определить радиус окружности.

  7. 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?

  8. Определить относительную магнитную проницаемость железного сердечника катушки при токе силой 4 А. Индуктивность катушки 0,4 Гн, площадь поперечного сечения 10 см2, число витков 1000 (воспользоваться графиком В= f(Н), см. прил. 2).

  9. Скорость самолета с реактивным двигателем 950 км/ч. Найти ЭДС индукции, возникающую на концах крыльев такого самолета, если вертикальная составляющая напряженности земного магнитного поля 39,8 А/м; размах крыльев 12,5 м.

  10. Электродвижущая сила самоиндукции, возникшая в цепи с индуктивностью 0,4 Гн, изменяется с течением времени по закону =(А+Вt), где А=20 В; В=8 В/с. Определить, по какому закону изменяется сила тока в цепи.

  11. Обмотка соленоида содержит 20 витков на каждый сантиметр длины. При какой силе тока объемная плотность энергии магнитного поля будет равна 0,1 Дж/м3 ? Сердечник выполнен из немагнитного материала, и магнитное поле во всем объеме однородно.

  1. Вычислить циркуляцию вектора индукции вдоль контуров L1 и L2, если I1=20 А; I2=10 А; I3=5 А; I4=10 А.




Вариант 7


  1. По длинному прямому проводнику идет ток силой 60 А. Определить индукцию и напряженность магнитного поля в точке, удаленной от проводника на 5 см.

  2. Напряженность магнитного поля в центре кругового витка радиусом 8 см равна 30 А/м. Определить напряженность поля на оси витка в точке, расположенной на расстоянии 6 см от центра витка.

  3. Виток диаметром 20 см может вращаться вокруг вертикальной оси, совпадающей с одним из диаметров витка. Виток установили в плоскости магнитного меридиана и пустили по нему ток силой 10 А. Какой вращающий момент сил нужно приложить к витку, чтобы удержать его в начальном положении?

  4. Квадратный контур с длиной стороны 10 см, по которому идет ток силой 6 А, находится в магнитном поле с индукцией 0,8 Тл. Какую работу нужно совершить, чтобы при неизменной силе тока в контуре повернуть его на 40o?

  5. При силе тока в 50 А на прямой проводник длиной 2 м, расположенный в однородном магнитном поле под углом 30o к линиям магнитного поля, действует сила 5 Н. Найти индукцию магнитного поля и его напряженность.

  6. В однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 10-3 Тл находится свободно подвешенный горизонтально прямолинейный медный проводник длиной 100 см. С каким ускорением проводник начнет выталкиваться из поля, если к нему приложить напряжение 1,710-2 В?

  7. Электрон влетает со скоростью 720 км/с в однородное магнитное поле напряженностью 1500 А/м. Направление скорости составляет угол 30o с направлением поля. Определить радиус и шаг винтовой линии, по которой будет двигаться электрон в магнитном поле.

  8. Определить относительную магнитную проницаемость железного сердечника объемом 500 см3 и энергию поля в нем, если напряженность магнитного поля равна 1,6103А/м (воспользоваться графиком В=f (Н), прил. 2).

  9. Магнитная индукция однородного магнитного поля равна 0,5 Тл. Найти магнитный поток через площадку в 25 см2, расположенную под углом 30 к линиям магнитного поля. Определить напряженность поля.

  10. Индуктивность соленоида, намотанного в один слой на немагнитный каркас, 0,5 нГн. Длина соленоида 0,6 м; диаметр 2 см. Определить отношение числа витков соленоида к его длине.

  11. Соленоид, состоящий из 80-ти витков и имеющий диаметр 8 см, находится в однородном магнитном поле, индукция которого 6,0310-2Тл. Соленоид поворачивается на угол 180o в течение 0,2 с. Найти среднее значение ЭДС, возникающей в соленоиде, если его ось до и после поворота направлена вдоль поля.

  12. Квадратная рамка с длиной стороны 1 м вращается в магнитном поле с частотой 5 об/с. Ось вращения рамки перпендикулярна линиям индукции поля. Магнитное поле изменяется по закону В= Тл. Какая ЭДС индукции возникнет в рамке через 10 с после начала ее вращения, если в начальный момент времени нормаль к плоскости рамки и вектор индукции составляли угол, равный нулю?


Вариант 8

  1. Определить индукцию магнитного поля в центре проволочной квадратной рамки с длиной стороны 15 см, если по ней идет ток силой 5 А ?

  2. Магнитная стрелка помещена в центр кругового проводника, плоскость которого расположена вертикально и составляет угол 20o с плоскостью магнитного меридиана. Радиус окружности 10 см. Определить угол, на который повернется магнитная стрелка, если по проводнику пойдет ток силой 3 А.

  3. В однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 10-3 Тл находится свободно подвешенный горизонтально прямолинейный медный проводник длиной 100 см. С каким ускорением проводник начнет выталкиваться из поля, если к нему приложить напряжение 1,710-2 В?

  4. Прямой провод длиной 40 см, по которому идет ток силой 100 А, движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. Какую работу совершат силы, действующие на провод со стороны поля, при перемещении его на расстояние 40 см, если направление перемещения перпендикулярно линиям индукции и проводу?

  5. Рамка площадью 6см2, содержащая 400 витков проволоки, находится в магнитном поле с напряженностью 1,6105А/м. По рамке течет ток силой 10-7А. Определить магнитный момент рамки и вращающий момент, действующий на неё со стороны поля, если плоскость рамки составляет с направлением магнитного поля угол 600.

  6. Виток радиусом 5 см находится в однородном магнитном поле напряженностью 8103 А/м. Плоскость витка перпендикулярна линиям индукции поля. Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть виток вокруг его диаметра на угол 60o при силе тока в 5 А?

  7. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 В, движется параллельно прямолинейному проводнику на расстоянии 4 мм от него. Какая сила будет действовать на электрон, если по проводнику пустить ток силой 5 А ?

  8. Соленоид индуктивностью 4 мГн содержит 600 витков. Каков магнитный поток, если сила тока, идущего по обмотке, 12 А?

  9. Катушка радиусом 5см, имеющая 100 витков, находится в магнитном поле. Определить среднее значение Э.Д.С. индукции в этой катушке, если индукция магнитного поля увеличивается в течение 0,5с. от 0 до 1,5Тл.

  10. Виток из проволоки площадью 1 м2 расположен перпендикулярно магнитному полю, индукция которого изменяется со временем t по закону В=А(1+e-t), где А=5 Тл. Определить ЭДС индукции в витке как функцию времени.

  11. По катушке длиной 50 см и диаметром 2 см, имеющей 103 витков, идет ток силой 2 мА. Определить энергию и плотность энергии магнитного поля. Сердечник немагнитный.

  12. 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.



Смотрите также файлы