Физика ИжГТУ методичка 1

В начало

1.Два шарика массой m=1 г каждый подвешены на нитях, верхние концы которых соединены вместе. Длина каждой нити l=10 см. Какие одинаковые заряды надо сообщить шарикам, чтобы нити разошлись на угол a =60°?

2. Два положительных заряда q1 и q2 расположены на расстоянии 0,5 м друг от друга. Найти напряженность и потенциал электрического поля в точке, находящейся посередине между зарядами, если q1=2 мкКл, q2=1 мкКл.

3. Электрон влетает в плоский горизонтально расположенный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью u0=107 м/с. Напряженность поля в конденсаторе Е=10 кВ/м, длина конденсатора l=5 см. Найти модуль и направление скорости электрона при вылете его из конденсатора.

 4. Точечные заряды q1=1 мкКл и q2=0,1 мкКл расположены на расстоянии r1=10 см друг от друга. Какую работу совершают силы поля, если второй заряд, отталкиваясь от первого, удаляется от него на расстояние: 1) r2=10 м; 2) r2=бесконечность.

5. Тонкий длинный стержень равномерно заряжен с линейной плотностью t =1,5 нКл/см. На продолжении оси стержня на расстоянии d=12 см от его конца находится точечный заряд Q=0,2 мкКл. Определить силу взаимодействия заряженного стержня и точечного заряда.

6. Электростатическое поле создается положительно заряженной бесконечной нитью с постоянной линейной плотностью t=1 нКл/см. Какую скорость приобретет электрон, приблизившись под действием поля к нити вдоль линии напряженности с расстояния r1=1,5 см до r2=1 см.

7. Расстояние d между зарядами Q1=100 нКл и Q2 =-50 нКл равно 10 см. Определить силу F, действующую на заряд Q3=1 мкКл, отстоящий на r1=12 см от заряда Q1 и на r2=10 см от заряда Q2.

8. Длинная прямая тонкая проволока несет равномерно распределенный заряд. Вычислить линейную плотность t заряда, если напряженность поля на расстоянии r=0,5 м от проволоки против ее середины E=2 В/см.

9. С какой силой, приходящейся на единицу площади, отталкиваются две одноименно заряженные бесконечно протяженные плоскости с одинаковой поверхностной плотностью заряда s =2 мкКл/м2?

10. Какую ускоряющую разность потенциалов U должен пройти электрон, чтобы получить скорость n=8000 км/с?

11. Заряд равномерно распределен по бесконечной плоскости с поверхностной плотностью s =10 нКл/м2. Определить разность потенциалов двух точек поля, одна из которых находится на плоскости, а другая удалена от нее на расстояние а=10 см.
 12. Электрон с начальной скоростью n0=3*106 м/с влетел в однородное электрическое поле напряженностью Е=150 В/м. Вектор начальной скорости перпендикулярен линиям напряженности электрического поля. Найти: 1) силу, действующую на электрон; 2) ускорение, приобретаемое электроном; 3) скорость электрона через t=0,1 мкс.

13. Между пластинами плоского конденсатора помещено два слоя диэлектрика – слюдяная пластина (e1=7) толщиной d1=1 мм и парафин (e2=2) толщиной d1=1 мм. Определить 1) напряженности электростатических полей в слоях диэлектрика 2) электрическое смещение, если разность потенциалов между пластинами конденсатора U=500 В.

14. К батарее с э.д.с. e=300 В подключены два плоских конденсатора емкостью С1=2 пФ и С2=3 пФ. Определить заряд Q и напряжение U на пластинах конденсаторов в двух случаях: 1) при последовательном соединении; 2) при параллельном соединении.

15. Сила тока в проводнике сопротивлением R=12 Ом равномерно убывает от I0=5 A до I=0 A в течение времени t=10 с. Какое количество теплоты выделяется в этом проводнике за указанный промежуток времени?

16.  Три источника тока с эдс e1=11 В, e2=4 В и e3=6 В и три реостата R1=5 Ом, R2=1 Ом, R3=2 Ом соединены, как показано на рисунке. Определить силу тока в реостатах, если внутренние сопротивления источников тока пренебрежимо малы.

17. Обмотка катушки из медной проволоки при температуре t1=14°C имеет сопротивление R1=10 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равным R2=12,2 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди a=0,00415 К-1.

18. Имеется лампочка напряжением 120 В, мощностью 40 Вт. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В. Сколько метров нихромовой (ρ=1100 нОм·м) проволоки диаметром 0,3 мм надо взять, чтобы получить такое сопротивление?

 19. Конденсатор емкостью С1=600 пФ зарядили до разности потенциалов U=1,5 кВ и отключили от источника напряжения. Затем к конденсатору присоединили параллельно второй, незаряженный конденсатор емкостью С2=400 см. Сколько энергии, запасенной в первом конденсаторе, было израсходовано на образование искры, проскочившей при соединении конденсаторов.

20. На концах медного провода длинной l=5 м поддерживается напряжение U=1 В. Определить плотность тока d в проводе.

21. Сопротивление r1=5 Ом, вольтметр и источник тока соединены параллельно. Вольтметр показывает напряжение U1=10 В. Если заменить сопротивление на r2=12 Ом, то вольтметр покажет напряжение U2=12 В. Определить э.д.с. и внутреннее сопротивление источника тока. Током через вольтметр пренебречь.

22. Определить заряд, прошедший по проводу с сопротивлением  r=3 Ом при равномерном нарастании напряжения на концах провода от U1=2 В до U2=4 В в течение времени t=20 с.

23. Определить 1)ЭДС 2) внутреннее сопротивление r источника тока, если во внешней цепи при силе тока 4А выделяется мощность 10 Вт, а при силе тока 2А мощность 8 Вт

24. Определить силу тока в цепи, состоящей из двух элементов с э.д.с. e1 =1,6 В и e 2=1,2 В внутренними сопротивлениями r1=0,6 Ом и r2= 0,4 Ом, соединенных одноименными полюсами.

25. Три батареи с э.д.с. e1 =8 В, e2=3 В и e3=4 В с внутренними сопротивлениями r=2 Ом каждое соединены одноименными полюсами. Пренебрегая сопротивлением соединительных проводов, определить токи, идущие через батареи.

26. Две электрические лампочки с сопротивлениями R1=350 Ом и R2=240 Ом включены в сеть параллельно. Какая из лампочек потребляет большую мощность? Во сколько раз?

27. Найти сечение медных проводов, которые используются для передачи мощности Р = 8 кВт на расстояние l=90 м при напряжении на нагрузке U= 110В. Потери мощности в двухпроводной линии не превышают 5%.

28. Источник тока, амперметр и резистор соединены последовательно. Если взять резистор из медной проволоки длиной L=100 м и поперечным сечением  S=2 мм2, то амперметр показывает ток I1=1,43 А. Если же взять резистор из алюминия длиной L=57,3 м и поперечным сечением  S=1 мм2, то амперметр показывает ток I2=1 А. Сопротивление амперметра  RА=0,05 Ом. Найти ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление r.

29. Напряженность магнитного поля H=100 А/м. Вычислить магнитную индукцию В этого поля в вакууме.

30. По двум длинным параллельным проводам текут в одинаковом направлении токи I1=10 А и I2=15 А. Расстояние между проводами а=10 см. Определить напряженность Н магнитного поля в точке, удаленной от первого провода на r1=8 см и от второго r2=6 см.

31. Решить задачу № 32 при условии, что токи текут в противоположных направлениях, точка удалена от первого проводника на r1=15 см и от второго на r2=10 см.

32. По тонкому проводнику, изогнутому в виде правильного шестиугольника со стороной а=10 см, идет ток I=20 А. Определить магнитную индукцию в центре шестиугольника.

33. По двум бесконечно длинным проводникам, расстояние между которыми d = 13 см, текут токи I1=40 А и I2=80 А. Определить магнитную индукцию В в точке, удаленной от первого проводника на r1=12 см и от второго – на r2=5 см.

34. По бесконечно длинному изогнутому проводнику (см. рис.) проходит ток I=100 А. Найти магнитную индукцию поля в т. А, если r=100мм.

35. Проволочное кольцо радиусом r=10 см лежит на столе. Какое количество электричества протечет по кольцу, если его повернуть с одной стороны на другую? Сопротивление кольца равно R=1 Ом. Вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли равна В=50 мкТл.

36. Электрон, влетев в однородное магнитное поле с индукцией В=0,1 Тл, движется по окружности. Найти величину эквивалентного кругового тока, создаваемого движением электрона. Заряд электрона q=1,6×10-19 Кл; масса электрона m=9,1×10-31 кг.

37. Обмотка соленоида содержит два слоя плотно прилегающих друг другу витков провода диаметром d=0,2 мм. Определить магнитную индукцию В на оси соленоида, если по проводу идет ток I=0,5 А.

 38. В однородное магнитное поле с индукцией B=0,01 Тл помещён прямой проводник длиной l=20 см (подводящие провода находятся вне поля). Определить силу F, действующую на проводник, если по нему течёт ток I=50 А, а угол между направлением тока и вектором магнитной индукции j =300 .

39. Рамка с током I=5 A содержит N=20 витков тонкого провода. Определить магнитный момент pм рамки с током, если её площадь S=10 см2.

40. По витку радиусом R=10 см течёт ток I=50 А. Виток помещён в однородное магнитное поле индукцией В=0,2 Т. Определить момент сил М, действующий на виток, если плоскость витка составляет угол j =60° с линиями индукции.

41. Протон влетел в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции и описал дугу радиусом R=10 см. Определить скорость протона, если магнитная индукция В=1 Т.

42. Электрон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией В= 0,2 мТс по винтовой линии. Определить скорость электрона, если радиус винтовой линии r=3 см, а шаг h = 9 см.

 43. Определить частоту n обращения электрона по круговой орбите в магнитном поле с индукцией В=1 Тл.

44. Электрон в однородном магнитном поле движется по винтовой линии радиусом R=5 см и шагом h=20 см. Определить скорость электрона, если магнитная индукция В=0,1 мТ.

45. Кольцо радиусом R=10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией В=0,318 Т. Плоскость кольца составляет угол j =300 c линиями индукции. Вычислить магнитный поток, пронизывающий кольцо.

46. По проводнику, согнутому в виде квадрата со стороной а=10 см, течёт ток I=20 А. Плоскость квадрата перпендикулярна магнитным силовым линиям поля. Определить работу А, которую необходимо совершить для того, чтобы удалить проводник за пределы поля. Магнитная индукция В=0,1 Т. Поле считать однородным.

47. Проводник длиной l=1 м движется со скоростью n =5 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Определить магнитную индукцию В, если на концах проводника возникает разность потенциалов U=0,02 B.

48. Рамка площадью S=50 см2, содержащая N=100 витков, равномерно вращается в однородном магнитном поле (В=40 мТ). Определить максимальную э.д.с. индукции, если ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции, а рамка вращается с частотой n=960 об/мин.

 49. Кольцо из проволоки сопротивлением r=1 мОм находится в однородном магнитном поле (В=0,4 Т). Плоскость кольца составляет угол j =90° с линиями индукции. Определить заряд, который протечёт по кольцу, если его выдернуть из поля. Площадь кольца S=10 см2.

50. В однородном магнитном поле с индукцией В=0,1 Тл равномерно с частотой n = 10 об/c вращается рамка, содержащая 1000 витков провода. Ось рамки перпендикулярна к направлению магнитного поля. Площадь рамки S = 150 см2. Найти мгновенное значение ЭДС индукции, соответствующее углу поворота 30°.

 51. Соленоид содержит N=4000 витков провода, по которому течёт ток I=20 A. Определить магнитный поток Ф и потокосцепление , если индуктивность L=0,7 Гн.
 

52. На картонный каркас длиной l=50 см и площадью сечения S=4 см2 намотан в один слой провод диаметром d=0,2 мм так, что витки плотно прилегают друг к другу (толщиной изоляции пренебречь). Определить индуктивность L получившегося соленоида.

53. Соленоид диаметром 3 см имеет однослойную обмотку из плотно прилегающих витков алюминиевого провода (r = 26 нОм×м), диаметром d = 0,3 мм. По соленоиду течет ток силой I = 0,5 А. Определить заряд, протекающий по соленоиду, если его концы замкнуть

54. В однородном магнитном поле с индукцией В=0,1 Тл равномерно с частотой n = 10 об/c вращается рамка, содержащая 1000 витков провода. Ось рамки перпендикулярна к направлению магнитного поля. Площадь рамки S = 150 см2. Найти мгновенное значение ЭДС индукции, соответствующее углу поворота 30°.

55. В однородном магнитном поле, индукция которого В = 0,8 Тл, равномерно вращается рамка с угловой скоростью w = 15 рад/c. Площадь рамки S = 100 см2. Ось вращения расположена в плоскости рамки и составляет угол 30° с направлением поля. Найти максимальную ЭДС индукции во вращающейся рамке.

56. Сила тока до размыкания цепи I0=50 A Определить силу тока в цепи через t=0,01 c после её размыкания. Сопротивление цепи r=20 Ом и индуктивность L=0,1 Гн.

57. По обмотке соленоида индуктивностью L=0,2 Гн течёт ток I=10 А. Определить энергию W магнитного поля соленоида

 58. Катушка имеет индуктивность L=2 Гн и сопротивление R=1,64 Ом. Во сколько раз уменьшится ток в катушке через время t=0,05 с после того, как ЭДС выключена и катушка замкнута накоротко?

59. Собственная частота колебательного контура с пренебрежимо малым активным сопротивлением n0=1 МГц. Определить индуктивность L контура , если его емкость С=8 пФ.

 60. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью c=888 пФ и катушки с индуктивностью L=2 мГн. На какую длину волны l настроен контур?
 

Автор страницы: admin