Файл: Контрольная работа должна содержать.pdf

1
ФИЗИКА
2022-2023 учебный год, 2 семестр
Направление 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств»
КТЗ – 189с
Контрольная работа должна содержать:
Титульный лист, на котором указывается название образовательного учреждения, название учебного курса, номер группы, Ф.И.О. автора, Ф.И.О. преподавателя (рецензента), место и год выполнения работы; (титульный лист является первой страницей контрольной работы). Контрольная работа оформляется на листах формата А4, либо в отдельной 12-ти листовой тетради.
№
Варианта
Часть 1.
Электромагнетизм
Часть 2.
Волновая
оптика
Часть 3. Квантовая оптика.
Атомная и ядерная физика
ФИО студента
Зад.
№1
Зад.
№2
Зад.
№3
Зад.
№1
Зад.
№2
Зад.
№1
Зад.
№2
Зад.
№3
Зад.
№4
Зад.
№5
1
Адельшин
Растем
112 152 172 16 51 11 34 58 68 89 2
Балов Евгений
113 153 173 15 52 12 22 59 67 90 3
Бобров Сергей
114 154 174 14 53 13 24 48 66 91 4
Маковеев
Андрей
115 155 175 13 54 15 26 49 65 92 5
Максимов Иван
116 156 176 12 55 20 28 50 64 93 6
Матюшков
Дмитрий
117 157 177 11 56 17 30 51 63 94 7
Перевозников
Виталий
118 158 178 10 57 14 32 53 62 95 8
Семеняченко
Антон
119 159 179 9
58 18 34 54 61 96 9
Толубаев Иван
120 160 180 8
59 16 26 60 70 97 10
Харитонов
Дмитрий
121 159 181 7
60 19 25 41 64 98 11 122 158 182 6
61 15 24 42 63 99

2 12 123 157 183 5
62 16 23 43 62 100 13 124 156 184 4
63 17 22 44 79 81 14 125 155 185 3
64 18 33 45 78 83 15 126 154 186 2
65 1
32 46 77 84 16 127 153 187 1
66 2
31 47 76 85 17 101 141 161 27 40 3
30 49 75 86 18 102 142 162 26 41 4
29 48 66 95 19 103 143 163 25 42 5
28 47 65 96 20 104 144 164 24 43 14 27 46 61 97 21 105 145 165 23 44 19 21 45 80 98 22 106 146 166 22 45 20 40 44 74 99 23 107 147 167 21 46 6
39 43 73 82 24 108 148 168 20 47 7
38 52 72 100 25 109 149 169 19 48 8
37 55 71 81 26 110 150 170 18 49 9
36 56 70 87 27 111 151 171 17 50 10 35 57 69 88

3
Часть 1. Электромагнетизм
Основы магнетизма
101. По обмотке очень короткой катушки (кольца) радиусом
16
R 
см течет ток
5
I  А. Сколько витков N проволоки намотано на катушку, если напряженность магнитного поля в ее центре
800
H 
А/м?
102. Напряженность
H
магнитного поля в центре кругового витка радиусом
8
R 
см равна 30 А/м. Определить напряженность
1
H
поля на оси витка в точке, расположенной на расстоянии
6
d  см от центра витка.
103. По двум параллельным бесконечно длинным проводам текут в одинаковых направлениях токи силой
I
= 100 А. Расстояние между проводами d = 10 см.
Определить магнитную индукцию
B
в точке, отстоящей от одного проводника на расстоянии
1
R
= 5 см и от другого – на расстоянии
2
R
= 12 см.
104. Два длинных параллельных провода находятся на расстоянии d = 5 см один от другого. По проводам текут токи в противоположных направлениях
1 2
10
I
I


А.
Найти напряженность
H
магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии
1 2
R 
см от одного провода и на расстоянии
2
R
= 3 см от другого провода.
105. Расстояние между двумя длинными параллельными проводами d = 5 см. По проводам в одном направлении текут токи силой
I
= 30 А каждый. Найти напряженность
H
магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии
1 4
R 
см от одного и
2 3
R 
см от другого провода.
106. По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводам текут токи
1 50
I 
А и
2
I
= 100 А в противоположных направлениях. Расстояние между проводниками d = 20 см. Определить магнитную индукцию
B
в точке, удаленной на
1
R
= 25 см от первого и на
2
R
= 40 см от второго проводника.
107. Два бесконечно длинных прямых проводника скрещены под прямым углом. По проводникам текут токи
1
I
= 80 А и
2
I
= 60 А. Расстояние между проводниками
10
d 
см. Чему равна магнитная индукция
B
в точке, одинаково удаленной от обоих проводников?
108. По проводнику, изогнутому в виде окружности, течет ток. Напряженность магнитного поля в центре окружности
1
H
= 100 А/м. Не изменяя силы тока в проводнике, ему придали форму квадрата. Определить напряженность
2
H
магнитного поля в точке пересечения диагоналей этого квадрата.
109. По бесконечно длинному прямому проводу, течет ток
I
=
200 А. Определить расстояние до точки, в которой модуль магнитной индукции
B
будет в 3 раза больше, чем модуль магнитной индукции в центре круглого проводника радиусом
R
= 0,5 м, по которому течет вдвое больший ток.
110. Точка А удалена от бесконечного прямого тока на расстояние d = 10 см.
Определить магнитную индукцию
B
в точке А, если в ней действует дополнительное внешнее поле, направленное параллельно току в проводнике.

4
Отношение модулей магнитной индукции внешнего поля и поля от проводника равно k = 2 , ток в проводнике
I
= 25 А.
111. По двум параллельным тонким прямым бесконечным проводам текут в противоположных направлениях токи, равные
1
I
= 5 А и
2
I
= 10 А. На каком конечном расстоянии от одного из проводов находится точка, в которой магнитная индукция
B
равна нулю, если расстояние между проводами
1
d  м?
112. По бесконечно длинному проводнику, согнутому под углом

= 120
о
, течет ток
I
= 50 А. Найти магнитную индукцию
B
в точке, лежащей на биссектрисе угла и удаленной от его вершины на расстояние
r
= 5 см.
113. По контуру в виде равностороннего треугольника идет ток
I
= 40 А. Сторона треугольника a = 30 см. Определить магнитную индукцию
B
в точке пересечения высот.
114. По контуру в виде равностороннего треугольника идет ток
I
= 10 А. Сторона треугольника a = 10 см. Определить магнитную индукцию
B
в одной из вершин треугольника.
115. По проводнику, согнутому в виде прямоугольника со сторонами
10
a 
см и
20
b 
см, течет ток силой
I
= 40 А. Определить индукцию
B
магнитного поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника.
116. По тонкому проволочному кольцу течет ток. Не изменяя силы тока в проводнике, ему придали форму квадрата. Во сколько раз изменилась магнитная индукция
B
в центре контура?
117. По контуру в виде квадрата идет ток
I
= 1 А. Длина стороны квадрата a = 10 см.
Определить магнитную индукцию
B
в одной из вершин квадрата.
118. Обмотка соленоида содержит k = 2 слоя плотно прилегающих друг к другу витков провода диаметром d = 0,2 мм. Определить магнитную индукцию
B
на оси соленоида, если по проводу идет ток
I
= 0,5 А.
119. Сколько слоев плотно прилегающих друг к другу витков провода диаметром
5
d  мм содержит обмотка соленоида, если магнитная индукция на оси соленоида
B
= 1 мТл, а по проводу идет ток
I
= 1 А.
120. Круговой виток диаметром d = 0,2 м намотан из N = 100 витков тонкого провода, по которому течет ток силой
I
= 50 А. Найти индукцию магнитного поля
B
в центре витка и на расстоянии h = 100 мм от центра на оси витка.
121. По трем параллельным прямым проводам, находящимся на одинаковом расстоянии d = 20 см друг от друга, текут одинаковые токи
I
= 4 А. В двух проводах направления токов совпадают. Вычислить для каждого из проводов отношение силы, действующей на него, к его длине.
122. По двум одинаковым квадратным плоским контурам со стороной a = 20 см текут токи
I
= 10 А. Определить силу взаимодействия контуров, если расстояние между соответствующими сторонами контуров d = 2 мм.
123. По двум тонким проводникам, изогнутым в виде кольца радиусом
R
= 10 см, текут одинаковые токи по
I
= 10 А в каждом. Найти силу взаимодействия этих

5 колец, если плоскости, в которых лежат кольца, параллельны, а расстояние между центрами колец d = 1 мм.
124. В однородном магнитном поле с индукцией
B
= 0,25 Тл находится прямолинейный проводник длиной l = 1,4 м, на который действует сила
2,1
F 
Н.
Определить угол между направлением тока в проводнике и направлением магнитного поля, если сила тока в проводнике
12
I 
А.
125. На прямолинейный проводник с током
I
= 14,5 А в однородном магнитном поле с индукцией
B
= 0,34 Тл действует сила
F
= 1,65 Н. Определить длину проводника, если он расположен под углом 38
о к силовым линиям.
126. Два прямолинейных длинных параллельных проводника находятся на расстоянии d =10 см друг от друга. По проводникам текут токи в одном направлении
1
I
= 20 А и
2
I
= 30 А. Какую работу надо совершить (на единицу длины проводника), чтобы раздвинуть эти проводники до расстояния
20
r 
см?
127. По медному стержню массой m = 0,14 кг, лежащему поперек двух рельсов, расположенных друг от друга на расстоянии d = 0,3 м, проходит ток
I
= 50 А.
Коэффициент трения скольжения по рельсам k = 0,6. Определить минимальную индукцию min
B
магнитного поля, при которой проводник начнет скользить по рельсам.
128. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле с индукцией
B
= 7,910
–2
Тл. В поле помещают проводник длиной l = 70 см так, что на него действует максимальная сила. Ток в проводнике
I
= 10 А. Определите: а) максимальную силу max
F
, действующую на проводник, б) угол

, на который надо повернуть проводник, чтобы уменьшить силу в k = 2 раза.
129. Магнитное поле с напряженностью
4 3,35 10
H 

А/м уравновешивает проводник массой m = 0,0418 кг, по которому течет ток в
I
= 12,5 А. Угол между направлением проводника и направлением поля

= 90
о
. Определить длину проводника, находящегося в магнитном поле ( = 1).
130. Проводник длиной l = 1 м расположен перпендикулярно силовым линиям горизонтального магнитного поля с индукцией
B
= 8 мТл. Какой должна быть сила тока в проводнике, чтобы он находился в равновесии в магнитном поле?
Масса проводника m = 8ּ10
–3
кг.
131. По круговому витку радиусом R = 5 см течет ток I = 20 А. Виток расположен в однородном магнитном поле (B = 40 мТл) так, что нормаль к плоскости контура составляет угол  = /6 с вектором В. Определить изменение П потенциальной энергии контура при его повороте на угол
2



в направлении увеличения угла
.
132. Магнитная индукция в центре кругового витка составляет
B
= 2,510
–4
Тл.
Магнитный момент витка равен
1
m
p 
Ам
2
. Вычислить силу тока
I
и радиус витка
R

6 133. Протон движется по окружности радиусом R = 0,5 см с линейной скоростью
v = 10 6
м/с. Определить магнитный момент
m
p
, создаваемый эквивалентным круговым током.
134. Электрон в атоме водорода движется вокруг ядра (протона) по окружности радиусом R = 53 пм. Определить магнитный момент
m
p
эквивалентного кругового тока.
135. Очень короткая катушка содержит N = 1000 витков тонкого провода. Катушка имеет квадратное сечение со стороной
10
a 
см. Найти магнитный момент
m
p
катушки при силе тока I = 0,1 A.
136. Магнитный момент витка равен
0,2
m
p 
Ам
2
. Определить сопротивление витка, если его диаметр
10
d 
см, а напряжение между концами витка
1
U  мВ.
137. По кольцу радиусом
R
течет ток. На оси кольца на расстоянии d = 1 м от его плоскости магнитная индукция
B
= 10 нТл. Определить магнитный момент
m
p
кольца с током. Считать
R
много меньшим d .
138. В однородное магнитное поле с напряженностью
H
= 7,9510 3
А/м помещена квадратная рамка со стороной a = 4 см, имеющая N = 10 витков. Плоскость рамки составляет с направлением магнитного поля угол

= 30
о
. Определите: а) магнитный поток, пронизывающий рамку; б) работу, совершенную магнитным полем при повороте рамки к положению равновесия, если по витку пустить ток
5
I  А.
139. Виток, по которому течет ток
I
= 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией
B
= 0,016 Тл. Диаметр витка
D
= 10 см. Какую работу
A
надо совершить для поворота витка на угол /2 и 2 относительно оси, совпадающей с диаметром?
140. Плоский контур, площадь которого S = 300 см
2
, находится в однородном магнитном поле, индукция которого
B
= 0,01 Тл. Плоскость контура перпендикулярна линиям поля. В контуре поддерживается неизменный ток
10
I 
А. Определить работу внешних сил по перемещению контура с током в область пространства, магнитное поле в которой отсутствует.
Движение частиц в магнитном поле
141. Ион, несущий элементарный заряд, движется в однородном магнитном поле с индукцией
B
= 0,015 Тл по окружности радиусом
R
= 10 см. Чему равен импульс электрона?
142. Двукратно ионизированный атом гелия (-частица) движется в однородном магнитном поле напряженностью
H
= 10 5
А/м по окружности радиусом
10
R 
см.
Найти скорость -частицы.
143. Вычислить радиус дуги окружности, которую описывает протон в магнитном поле с индукцией
0, 015
B 
Тл, если скорость протона
v
= 210 6
м/с.

7 144. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией
B
= 0,5 Тл. Определить момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если ее траектория представляла дугу окружности радиусом
R
= 0,2 см.
145. Электрон движется в магнитном поле с индукцией
B
= 0,02 Тл по окружности радиусом
R
= 1 см. Какова кинетическая энергия
T
электрона?
146. Заряженная частица влетела перпендикулярно линиям индукции в однородное магнитное поле, созданное в среде. В результате взаимодействия с веществом частица, находясь в поле, потеряла половину своей первоначальной энергии. Во сколько раз будет отличаться радиус кривизны траектории начала и конца пути?
147. Заряженная частица, двигаясь в магнитном поле по дуге окружности радиусом
2
R 
см, прошла через свинцовую пластину, расположенную на пути частицы.
Вследствие потери энергии частицей радиус кривизны траектории изменился и стал равным
r
= 1 см. Определить относительное изменение энергии частицы.
148. Заряженная частица, обладающая скоростью
v
= 210 6
м/с, влетела в однородное магнитное поле с индукцией
B
= 0,52 Тл. Найти отношение заряда частицы к его массе, если частица в поле описала дугу окружности радиусом
R
=
4 см. Определить по этому отношению, какая это частица.
149. Заряженная частица, прошедшая ускоряющую разность потенциалов U = 2 кВ, движется в однородном магнитном поле с индукцией
0,0151
B 
Тл по окружности радиусом
R
= 1 см. Чему равно отношение заряда к ее массе и какова скорость частицы?
150. Заряженная частица с энергией
T
= 1 кэВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом
R
= 1 мм. Какова сила, действующая на частицу со стороны поля?
151. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией
B
= 0,1 Тл перпендикулярно линиям поля. Определить силу, действующую на электрон со стороны поля, если радиус кривизны траектории
R
= 0,5 см.
152. Электрон движется в однородном магнитном поле напряженностью
4
H 
кА/м со скоростью
v
= 10000 км/с, направленной перпендикулярно к линиям напряженности. Найти силу, с которой поле действует на электрон и радиус окружности, по которой он движется.
153. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле напряженностью
H
= 10 4
А/м. Вычислить период
T
обращения электрона.
154. Электрон в однородном магнитном поле с индукцией
B
= 0,1 Тл движется по окружности. Найти величину эквивалентного кругового тока, создаваемого движением электрона.
155. Электрон, влетев в однородное магнитное поле с индукцией
B
= 0,2 Тл, стал двигаться по окружности радиусом
R
= 5 см. Чему равна величина магнитного момента
m
p
эквивалентного кругового тока?