Расчетно-графическое задание № 1
|
Группа: МОС-22
|
Студент: 5. Коленов Дмитрий.
|
1. Из проволоки диаметром 1мм**2 надо намотать соленоид, внутри которого должна быть напряжённость магнитного поля 24кА/м. По проволоке можно пропускать предельный ток 6А. Из какого числа слов будет состоять обмотка соленоида, если витки наматывать плотно друг к другу? Диаметр катушки считать малым по сравнению с её длиной.
Ответ: Из 4 слоёв. Рисунок:нет
|
2. Тонкое кольцо радиусом 10 см несет заряд 10 нКл. Кольцо равномерно вращается с частотой 10 с**(-1) относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через ее центр. Найти: 1) магнитный момент кругового тока, создаваемого кольцом; 2) отношение магнитного момента к моменту импульса, если масса кольца равна 10 г.
Ответ: 1)3,14 нА*м**2; 2) 500 нКл/кг. Рисунок: нет.
|
3. Перпендикулярно магнитному полю с индукцией 0,1 Тл возбуждено электрическое поле напряженностью 100 кВ/м. Перпендикулярно обоим полям движется, не отклоняясь от прямолинейной траектории, заряженная частица. Вычислить скорость частицы
Ответ: 1 Мм/с. Рисунок: нет.
|
4. По длинному прямому проводу течет ток. Вблизи провода расположена квадратная рамка из тонкого провода сопротивлением 0,02 Ом. Провод лежит в плоскости рамки и параллелен двум ее сторонам, расстояния до которых от провода соответственно равны 10 см и 20 см. Найти силу тока в проводе, если при его включении через рамку протекло количество электричества равное 693 мкКл.
Ответ: 1 кА. Рисунок: нет.
|
5. Две катушки намотаны на один общий сердечник. Индуктивность первой катушки L=0.2 Гн, второй - L=0.8 Гн; сопротивление второй катушки R(2)=600 Ом. Какой ток I(2) потечет во второй катушке, если ток I(1)=0.3 A, текущий в первой катушке, выключить в течение времени t=1 мс?
Ответ: I2=0.2 A. Рисунок: нет.
|
6. Колебательный контур состоит из индуктивности 10**(-2) Гн, емкости 0,405 мкФ и сопротивлением 2 Ом. Найти, во сколько раз уменьшится разность потенциалов на обкладках конденсатора за время одного периода.
Ответ: в 1,04 раза Рисунок: нет
|
7. В вогнутом сферическом зеркале, радиус кривизны которого 40 см, хотят получить действительное изображение 0,5 натуральной величины. Где нужно поставить предмет и где получится изображение?
Ответ: A1 = -0,6 м, A2 = -0,3 м Рисунок: нет
|
8. Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой стеклянной линзой налита жидкость, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Радиус восьмого темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете (700 нм) равен 2 мм. Радиус кривизны выпуклой поверхности линзы равен 1 м. Найти показатель преломления жидкости.
Ответ: 1,4. Рисунок: нет.
|
9. Какое фокусное расстояние линзы F должна иметь линза, проектирующая на экран спектр, полученный при помощи дифракционной решетки, чтобы расстояние между двумя линиями калия лямбда(1)=404.4 нм и лямбда(2)=404.7 нм в спектре первого порядка было равным l=0.1 мм? Постоянная решетки d=2 мкм.
Ответ: F=0.65 м. Рисунок: нет.
|
10. Найти угол i(Б) полной поляризации при отражении света от стекла, показатель преломления которого n=1.57.
Ответ: i(Б)=57град.30'. Рисунок: нет.
|
11. При увеличении термодинамической температуры черного тела в два раза длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, уменьшилась на 400 нм. Определить начальную и конечную температуры.
Ответ: 3,62 кК; 7,24 кК. Рисунок: нет.
|
12. Будет ли наблюдается фотоэффект, если на поверхность серебра направить ультрафиолетовое излучение с длиной волны 300 нм?
Ответ: Не будет, так как энергия фотона (4,1 эВ) меньше работы выхода (4,7 эВ). Рисунок: нет.
|
13. Рентгеновские лучи с длиной волны лямбда(о)=0,708 пм испытывают комптоновское рассеяние на парафине. Найти длину волны рентгеновских лучей, рассеянных в направлениях: 1) пи/2, 2) пи.
Ответ: 1) дельта лямбда=0,0024 нм; лямбда=0б0732 нм; 2) дельта лямбда=0,0048 нм, лямбда=0,0756 нм. Рисунок: нет.
|
14. Вычислить длину волны, которую испускает ион гелия при переходе со второго энергетического уровня на первый. Сделать такой же подсчет для иона лития.
Ответ: 30,3 нм;13,5 нм. Рисунок: нет.
|
15. Написать решение уравнений Шредингера (см. задачник) для областей 1, 2, 3, пренебрегая волнами, отражёнными от границ 1-2 и 2-3, и найти коэффициент прозрачности D барьера.
Ответ: см.задачник Рисунок:нет.
|
16. Ток I течет по тонкому проводнику, который имеет вид правильного n-угольника, вписанного в окружность радиуса R. Найти магнитную индукцию в центре данного контура. Исследовать полученное выражение при n стремится к бесконечности.
Ответ: B=n*'мю'(0)*I*tg(pi/n)/(2*pi*R).При n стремящимся к бесконечности индукция B='мю'(0)*I/2*R Рисунок: нет
|
17. Внутри длинного цилиндрического сосуда радиуса а параллельно его оси расположен проводящий стержень радиуса b с тонкой изоляцией. Расстояние между осями стержня и сосуда равно l. Сосуд заполнили электролитом и пустили вдоль оси ток I, возвращающийся обратно по стержню. Найти модуль и направление магнитной силы, действующей на единицу длины стержня.
Ответ: F1='мю'(0)*I^2*l/[2*pi*(a?-b?)] Рисунок: нет
|
18. Протоны ускоряются в циклотроне так, что максимальный радиус кривизны их траектории г =50 см. Найти: а) кинетическую энергию протонов в конце ускорения, если индукция магнитного поля в циклотроне B=1,0 Тл; б) минимальную частоту генератора циклотрона, при которой в конце ускорения протоны будут иметь кинетическую энергию T=20 МэВ.
Ответ: T=12МэВ,Vмин=20МГц. Рисунок: нет
|
19. Плоская спираль с очень большим числом витков N, плотно прилегающих друг к другу, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном к плоскости спирали. Наружный радиус витков спирали равен а. Индукция поля изменяется во времени по закону В=Вo*sin('омега'*t) где Вo и 'омега'- постоянные. Найти амплитудное значение э.д.с. индукции в спирали.
Ответ: э.д.с.='pi'*a**2*N*'омега'*Вo/3 Рисунок: нет
|
20. Небольшой цилиндрический магнит М (рис. 3.100) находится в центре тонкой катушки радиуса а, состоящей из N витков. Катушка подключена баллистическому гальванометру. Сопротивление всей цепи равно R. Найти магнитный момент магнита, если при его удалении из катушки через гальванометр прошло количество электричества q. 
Ответ: pm=2*a*R*q/(м0*N) Рисунок: 3.100
|
21. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L и конденсатора емкости С. Сопротивление катушки и соединительных проводов пренебрежимо мало. Катушка находится в постоянном магнитном поле, так что суммарный поток, пронизывающий все витки катушки, равен Ф. В момент Т=0 магнитное поле выключили. Считая время выключения очень малым по сравнению с периодом собственных колебаний контура, найти ток в контуре как функцию времени Т.
Ответ: I=(Ф/L)*cos*(t/кореньLC). Рисунок нет.
|
22. Как зависит от диаметра D тонкой собирающей линзы яркость действительного изображения, если его рассматривать: а) непосредственно; б) на белом экране, рассеивающем по закону Ламберта?
Ответ:
|
Расчетно-графическое задание № 1
|
Группа: МОС-22
|
Студент: 6. Мархотко Влад.
|
1. При какой силе тока, текущего по тонкому проводящему кольцу радиусом R = 0,2 м, магнитная индукция B в точке, равноудаленной от всех точек кольца на расстояние r = 0,3 м, станет равной 20 мкТл?
Ответ: 21,5 А. Рисунок: нет.
|
2. Магнитная стрелка, помещенная в центре кругового провода радиусом 10 см, образует угол 20 град с вертикальной плоскостью, в которой находится провод. Когда по проводу пустили ток 3 А, то стрелка повернулась в таком направлении, что угол увеличился. Определить угол поворота стрелки.
Ответ: 33,5 град. Рисунок: нет.
|
3. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 9 мТл по винтовой линии, радиус которой равен 1 см и шаг 7,8 см. Определить период обращения электрона и его скорость.
Ответ: 3,97 нс; 25мМ/с. Рисунок: нет.
|
4. Круговой контур радиусом R=2 см помещен в однородное магнитное поле, индукция которого В=0.2 Тл. Плоскость контура перпендикулярна к направлению магнитного поля. Сопротивление контура R=1 Ом. Какое количество электричества q пройдет через катушку при повороте ее на угол альфа=90 град.?
Ответ: q=0.25 мКл. Рисунок: нет. ?
|
5. Катушка имеет индуктивность L=0.2 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?
Ответ: В 1.5 раза. Рисунок: нет.
|
6. Колебательный контур имеет емкость 1,1 нФ и индуктивность 5*10**(-3) Гн. Логарифмический декремент затухания равен 0,005. За сколько времени потеряется вследствие затухания 99% энергии контура?
Ответ: t = 6,8*10**(-3) c Рисунок: нет
|
7. Показатель преломления материала призмы для некоторого монохроматического луча равен 1,6. Каков должен быть наибольший угол падения того луча на призму, чтобы при выходе луча из нее не наступило внутреннее отражение? Преломляющий угол призмы 45
Ответ: 10 8'. Рисунок:нет
|
8. Плосковыпуклая линза выпуклой стороной лежит на стеклянной пластинке. Определить толщину слоя воздуха там, где в отраженном свете с длиной волны 0,6 мкм видно первое световое кольцо Ньютона.
Ответ: 0,15 мкм. Рисунок: нет.
|
9. На дифракционную решетку падает нормально пучок света от разрядной трубки. Какова должна быть постоянная d дифракционной решетки, чтобы в направлении фи=41град. совпадали максимумы линий лямбда(1)=656.3 нм и лямбда(2)=110.2 нм?
Ответ: d=5 мкм. Рисунок: нет.
|
10. Параллельный пучок естественного света падает на сферическую каплю воды. Найти угол между отраженным и падающим пучками в точке A 
Ответ: 106 град. Рисунок: 32.5.
|
11. На какую длину волны приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости черного тела при температуре 0 град С?
Ответ: 10,6 мкм. Рисунок: нет.
|
12. Найти частоту света, вырывающего с поверхности металла электроны, которые полностью задерживаются обратным потенциалом в 3 В. Фотоэффект у этого металла начинается при частоте падающего света в 6*10**14 сек**(-1). Найти работу выхода электрона из этого металла.
Ответ: A=2,48 эВ; ню=13,2*10**14 c**(-1) . Рисунок: нет.
|
13. Какова была длина волны рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом под углом 60 град длина волны рассеянного излучения оказалась равной 25,4 пм?
Ответ: лямбда0=0,0242 нм. Рисунок: нет.
|
14. Какую наименьшую энергию Wmin (в электронвольтах) должны иметь электроны, чтобы при возбуждении атомов водорода ударами этих электронов появилось все линии всех серий спектра водорода лямда Какую наименьшую скорость Vmin должны иметь эти электроны.
Ответ: Wmin=13,6 эВ; Vmin=2,2*10*6 м/с. Рисунок: нет.
|
15. При какой ширине прямоугольного потенциального барьера коэффициент прозрачности для электронов равен 0,01? Разность энергий 10 эВ.
Ответ: 0,143 нм. Рисунок:нет.
|
16. Обмоткой длинного прямого соленоида с радиусом сечения R=2,5 см служит тонкая лента-проводник шириной h=2,0 см, намотанная в один слой практически вплотную. По ленте течет ток I=5,0 А. Найти индукцию магнитного поля внутри и вне соленоида как функцию расстояния r от его оси.
Ответ: B(rR)='мю'(0)*I/2*pi*r Рисунок: нет
|
17. Два параллельных длинных провода с током I=6,0 А в каждом (токи направлены в одну сторону) удалили друг от друга так, что расстояние между ними стало в 'эта'=2,0 раза больше первоначального. Какую работу на единицу длины проводов совершили при этом силы Ампера?
Ответ: A1=-('мю'(0)*I?/2*pi)*ln'эта'=-5.0 мкДж/м Рисунок: нет
|
18. В бетатроне магнитный поток внутри равновесной орбиты радиуса r=25 см возрастает за время ускорения практически с постоянной скоростью Ф=5,0 Вб/с. При этом электроны приобретают энергию W=25 МэВ. Найти число оборотов, совершенных электроном за время ускорения, и, соответствующее значение пройденного им пути.
Ответ: N=5*10^6, S=8*10^3 км . Рисунок: нет
|
19. Металлический диск радиуса а=25 см вращают с постоянной угловой скоростью 'омега'=130 рад/с вокруг его оси. Найти разность потенциалов между центром и ободом диска, если: а) внешнего магнитного поля нет; б) имеется перпендикулярное к диску внешнее однородное магнитное поле с индукцией В=5,0 мТл.
Ответ: а)d'фи'='омега'**2*a**2*n/2*e=3.0 нВ б)d'фи'='омега'*B*a**2/2=20 mB. Здесь m,e- масса и заряд электрона. Рисунок: нет
|
20. Вычислить взаимную индуктивность длинного прямого провода и прямоугольной рамки со сторонами a и b. Рамка и прямой провод лежат в одной плоскости, причем ближайшая к проводу сторона рамки длиной b параллельна проводу и отстоит от него на расстояние l.
Ответ: L12=(м0*b/2*п)*ln(1+a/l) Рисунок: нет
|
21. Катушку с активным сопротивлением R и индуктивностью L подключили в момент t=0 к источнику напряжения U=Um*cos*(омега)*t. Найти ток в катушке как функцию времени t.
Ответ: I=(Um/корень (R**2+w**2*L**2))[cos(wt-ф)-cos*ф*е**- t*R/L] , tg ф=w*L/R. Рисунок нет.
|
22. Имеются две оптические среды с плоской границей раздела. Пусть Q1пр - предельный угол падения луча, а q1 - угол падения, при котором преломленный луч перпендикулярен к отраженному (предполагается, что луч идет из оптически более плотной среды). Найти относительный показатель преломления этих сред, если sinQ1пр/sinQ1='ню'=l,28.
Ответ: n1/n2=1,25. Рисунок нет.
|
Расчетно-графическое задание № 1
|
Группа: МОС-22
|
Студент: 7. Омельянюк Владислав
|
1. Два бесконечно длинных прямых провода скрещены под углом (рис.). По проводам текут токи I1=80 А и I2=60 А. Расстояние d между проводами равно 10 см. Определить магнитную индукцию В в точке А, одинаково удаленной от обоих проводников. 
Ответ: 400 мкТл. Рисунок: 21.12.
|
2. По трем параллельным прямым проводам, находящимся на одинаковом расстоянии 10 см друг от друга, текут одинаковые токи 100 А.В двух проводах направления токов совпадают. Вычислить силу ,действующую на отрезок длиной 1 м каждого провода.
Ответ: F1 = F 2 =20 мН; F 3 = 34,6 мН. Рисунок: нет.
|
3. 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 будут отличаться радиусы кривизны R траектории начала и конца пути?
Ответ: sqr(2). Рисунок: нет.
|
4. Тонкий медный провод массой 1 г согнут в виде квадрата, и концы его замкнуты. Квадрат помещен в однородное магнитное поле (B = 0,1 Тл) так, что плоскость его перпендикулярна линиям индукции поля. Определить количество электричества, которое протечет по проводнику, если квадрат, потянув за противоположные вершины, вытянуть в линию.
Ответ: 41,4 мКл. Рисунок: нет.
|
5. Катушка с железным сердечником имеет площадь поперечного сечения S=20 см**2 и число витков N=500. Индуктивность катушки с сердечником L=0.28 Гн при токе через обмотку I=5А. Найти магнитную проницаемость & железного сердечника.
Ответ: Ню=1400. Рисунок: нет.
|
6. Катушка индуктивностью L=1 мГн и воздушный конденсатор, состоящий из 2 круглых пластин диаметром D=20 см каждая, соединены параллельно. Расстояние d между пластинами равно 1 см. Определить период T колебаний.
Ответ: 33,2 нс. Рисунок: нет.
|
7. Отношение k радиусов кривизны поверхностей линзы равно 2. При каком радиусе кривизны R выпуклой поверхности оптическая сила Ф линзы равна 10 дптр?
Ответ: Рисунок: нет.
|
8. Пучок монохроматических (0,6 мкм) световых волн падает под углом 30 град. на находящуюся в воздухе мыльную пленку (п=1,3). При какой наименьшей толщине пленки отраженные световые волны будут максимально ослаблены интерференцией? максимально усилены?
Ответ: 0.25 мкм; 0,125 мкм. Рисунок: нет.
|
9. Дифракционная картина наблюдается на расстоянии l=4 м от точечного источника монохроматического света (лямбда=500 нм).Посередине между экраном и источником света помещена диафрагма с круглым отверстием. При каком радиусе R отверстия центр дифракционных колец, наблюдаемых на экране, будет наиболее темным?
Ответ: R=1 мм. Рисунок: нет.
|
10. Угол поворота плоскости поляризации желтого света натрия при прохождении через трубку с раствором сахара равен 40 град. Длина трубки 15 см. Удельное вращение сахара равно 1,17*10**2 рад*м**3/(м*кг). Определить плотность раствора.
Ответ: 0,4 г/см**3. Рисунок: нет.
|
11. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 34 кВт. Найти температуру этого тела, если известно, что поверхность его равна 0,6 м**2.
Ответ: Т=1000 К. Рисунок: нет.
|
12. При фотоэффекте с платиновой поверхности величина задерживающего потенциала оказалась равной 0,8 в. Найти 1) длину волны применяемого облучения, 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фотоэффект.
Ответ: 1) 204 нм;2) 234 нм. Рисунок: нет.
|
13. Угол рассеяния фотона равен 90 град. Угол отдачи электрона равен 30 град. Определить энергию падающего электрона.
Ответ: 0,37 МэВ. Рисунок: нет.
|
14. В каких пределах должны лежать длины волн лямда монохроматического света, чтобы при возбуждении атомов водорода квантами этого света наблюдались три спектральные линии?
Ответ: 97,3 <= лямда <= 102,6 нм. Рисунок: нет.
|
15. Зная волновую функцию, описывающую состояние электрона в потенциальном ящике шириной L, и, используя граничные условия, определить коэффициент С2 и возможные значения волнового вектора k, при котором существуют нетривиальные решения.
Ответ: нет. Рисунок: нет.
|
16. Внутри однородного длинного прямого провода круглого сечения имеется круглая длинная цилиндрическая полость, ось которой параллельна оси провода и смещена относительно последней на расстояние l. По проводу течет постоянный ток плотности j. Найти индукцию магнитного поля внутри полости. Рассмотреть, в частности, случай l=0.
Ответ: B='мю'(0)*[j*l]/2 , т.е поле в полости однородное Рисунок:нет
|
17. Катушку с током I=10 мА поместили в однородное магнитное поле так, что ее ось совпала с направлением поля. Обмотка катушки однослойная из медного провода диаметром d=0,10 мм, радиус витков R=30 мм. При каком значении индукции внешнего поля обмотка катушки может быть разорвана?
Ответ: B=pi*d^2*G/4*R*I=8 кТл, где G-предел прочности меди Рисунок: нет
|
18. Найти с помощью бетатронного условия радиус круговой орбиты электрона, зная зависимость индукции магнитного поля от расстояния г до оси поля. Рассмотреть этот вопрос на примере поля В=Вo-аr**2, где Вo и а - положительные постоянные.
Ответ: ro=(2Bo/3a)^1/2 . Рисунок: нет
|
19. Квадратная рамка со стороной а и длинный прямой провод с током I находятся в одной плоскости (рис). Рамку поступательно перемещают вправо с постоянной скоростью V. Найти э.д.с. индукции в рамке как функцию расстояния х.
Ответ: эдсi=('мю'o/2*'pi')*I*a**2*v/x*(x+a) Рисунок: есть 3.88
|
20. Ток I0=1,9 A течет по длинному замкнутому сверхпроводящему соленоиду. Найти ток в соленоиде после того, как его растянули, увеличив длину на n=5%.
Ответ: I=I0*(1+n)=2A Рисунок: нет
|
21. Небольшой шарик массы м=21 г, подвешенный на нерастяжимой изолирующей нити, на высоте h=12 см от большой горизонтальной проводящей плоскости, совершает малые колебания. После того как ему сообщили некоторый заряд q, период колебаний изменился в (ню) =2,0 раза. Найти q.
Ответ: q=4h*корень (п*е0*mg*(`ню`**2-1)=2 мкКл. Рисунок нет.
|
22. Луч света, содержащий две монохроматические составляющие, проходит через трехгранную призму с преломляющим углом 'тэта'=60 град, Определить угол 'дельта альфа' между обеими составляющими луча после призмы, если показатели преломления для них равны 1,515 и 1,520 и призма ориентирована на угол наименьшего отклонения.
Ответ: дельта а=0,44 град. Рисунок нет.
| |
Скачать 2.94 Mb.