Расчетно-графическое задание № 1
|
Группа: МОС-22
|
Студент: 10. Ребрунов Дмитрий
|
1. Отрезок прямолинейного проводника с током имеет длину 30см. При каком предельном расстоянии от него для точек, лежащих на перпендикуляре к его середине, магнитное поле можно рассматривать как поле бесконечно длинного прямолинейного тока? Ошибка при таком допущении не должна превышать 5%. У к а з а н и е. Допустимая ошибка d=(Н2-Н1)/Н2, где Н1 - напряженность поля от отрезка проводника с током и Н2 - напряженность поля от бесконечного прямолинейного тока.
Ответ: а<=5см. Рисунок:нет
|
2. По тонкому стержню длиной 20 см равномерно распределен заряд Q = 240 нКл. Стержень приведен во вращение с постоянной угловой скоростью 10 рад/с относительно оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его середину. Определить: 1) магнитный момент, обусловленный вращением заряженного стержня; 2)отношение магнитного момента к моменту импульса, если стержень имеет массу 12 г.
Ответ: 1) 4 нА*м**2; 2) 10 мкКл/кг. Рисунок: нет.
|
3. Вычислить скорость и кинетическую энергию альфа - частиц, выходящих из циклотрона, если, подходя к выходному окну, ионы движутся по окружности радиусом 50 см. Индукция магнитного поля циклотрона равна 1,7 Тл.
Ответ: 41 Мм/с; 34,9 МэВ. Рисунок: нет.
|
4. К источнику тока с ЭДС 0,5 В и ничтожно малым внутренним сопротивлением присоединены два металлических стержня, расположенные горизонтально и параллельно друг другу. Расстояние между стержнями равно 20 см. Стержни находятся в однородном магнитном поле, направленном вертикально. Магнитная индукция равна 1,5 Тл. По стержням под действием сил поля скользит со скоростью 1 м/с прямолинейный провод сопротивлением 0,02 Ом. Сопротивление стержней пренебрежимо мало. Определить: 1) ЭДС индукции; 2) силу, действующую на провод со стороны поля; 3)силу тока в цепи; 4)мощность, расходуемую на движение провода; 5)мощность, расходуемую на нагревание провода; 6)мощность, отдаваемую в цепь источника тока.
Ответ: 1)0,3 В; 2)3 Н; 3)10 А; 4)3 Вт; 5)2 Вт; 6)5 Вт. Рисунок: нет.
|
5. Средняя скорость изменения магнитного потока в ( Ф/ t) бетатроне, рассчитана на энергию T=60 МэВ, составляет 50 Вб/с. Определить: 1)число N оборотов электрона на орбите за время ускоренного движения; 2)путь l, пройденный электроном, если радиус r орбиты равен 20 см.
Ответ: 1)1,2*10**6 об; 2)1,51 Мм; 3)5,03 мс. Рисунок: нет.
|
6. Катушка длиной L=50 см и площадью поперечного сечения S=10 см**2 включена в цепь переменного тока частотой v=50 Гц. Число витков катушки N=3000. Найти активное сопротивление катушки, если известно, что сдвиг фаз между напряжением и током равен 60град.
Ответ: R = 4,1 Ом Рисунок: нет
|
7. Показатель преломления стекла равен 1,52. Найти предельные углы полного внутреннего отражения для поверхностей раздела: стекло-воздух.
Ответ: 41град.8' Рисунок: нет
|
8. На тонкий стеклянный клин (n = 1,55) падает нормально монохроматический свет. Двугранный угол между поверхностями клина равен 2 мин. Определить длину световой волны, если расстояние между смежными интерференционными максимумами в отраженном свете равно 0,3 мм.
Ответ: 541 нм. Рисунок: нет.
|
9. На дифракционную решетку падает нормально пучок монохроматического света. Максимум третьего порядка наблюдается под углом фи=36град.48' к нормали. Какое число максимумов k (не считая центрального) дает эта дифракционная решетка?
Ответ: k=10. Рисунок: нет.
|
10. Пучок плоскополяризованного света (лямбда=589 нм) падает на пластинку исландского шпата перпендикулярно к его оптической оси. Найти длины волн лямбда(о) и лямбда(е) обыкновенного и необыкновенного лучей в кристалле, если показатель преломления исландского шпата для обыкновенного и необыкновенного лучей равны n(о)=1.66 и n(е)=1,49.
Ответ: лямбда(о)=355 нм, лямбда(е)=395 нм. Рисунок: нет.
|
11. Температура черного тела равна 2 кК. Определить: 1)спектральную плотность энергетической светимости для длины волны 600 нм; 2) энергетическую светимость в интервале длин волн от 590 нм до 610 нм. Принять, что средняя спектральная плотность энергетической светимости тела в этом интервале равна значению, найденному для длины волны 600 нм.
Ответ: 1) 30 МВт/(м**2*мм); 2) 600 Вт/м**2. Рисунок: нет.
|
12. Для прекращения фотоэффекта, вызванного облучением ультрафиолетовым светом платиновой пластинки, нужно приложить задерживающую разность потенциалов 3,7 В. Если платиновую пластинку заменить другой пластинкой, то задерживающая разность потенциалов придется увеличить до 6 В. Определить работу выхода электронов с поверхности этой пластинки.
Ответ: 4 эВ. Рисунок: нет.
|
13. Фотон с энергией 0,25 МэВ рассеялся на свободном электроне. Энергия рассеянного фотона равна 0,2 МэВ. Определить угол рассеяния.
Ответ: 60 град 40 мин или 299 град и 20 мин. Рисунок: нет.
|
14. D- линия натрия излучается в результате такого перехода электрона с одной орбиты атома на другую, при котором энергия атома уменьшается на W=3,37*10**(-19) Дж. Найти длину волны лямда D-линии натрия.
Ответ: лямда =589 нм. Рисунок: нет.
|
15. Может ли квадрат модуля волновой функции быть больше единицы? И почему? Одномерный бесконечно глубокий потенциальный ящик
Ответ: нет. Рисунок: нет.
|
16. Найти магнитную индукцию в точке О , если проводник с током I=8,0 А имеет вид, показанный : а) на рис. 3.67, а б) на рис. 3.67, б. Радиус изогнутой части проводника R=100 мм, прямолинейные участки проводника очень длинные. 
Ответ: а) B=(4+pi?)^(1/2)*'мю'(0)*I/4*pi*R=0.3 б) B=(2+2*pi+pi?)^(1/2)*'мю'(0)*I/4*pi*R=0.34 мкТл в) B=2^(1/2)*'мю'(0)*I/4*pi*R=0.11 мкТл Рисунок: есть 3.67 а,б
|
17. Найти модуль и направление силы, действующей на единицу длины тонкого проводника с током I=8,0 А в точке О, если проводник изогнут, как показано: а) на рис. 3.72, а, и радиус закругления R=10 см; б) на рис. 3.72, б, и расстояние между длинными параллельными друг другу участками проводника l=20 см. 
Ответ: а) F1='мю'(0)*I^2/4*R=0.2 мН/м б) F1='мю'(0)*I^2/pi*l=0.13 мН/м Рисунок: 3.72 а,б
|
18. Заряженная частица с удельным зарядом q/m начинает двигаться в области, где созданы однородные взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля. Магнитное поле постоянно и имеет индукцию В, электрическое же меняется во времени как E=Em cos wf, где w=qB/m. Найти для нерелятивистского случая закон движения частицы x(f) и y(t), если в момент t=0 она находилась в точке О (см. рис. 3.109). Какой примерно вид имеет траектория частицы?
Ответ: y=(a/2w)tsinwt, x=(a/2w^2)(sinwt-wtcoswt). Рисунок: 3.109
|
19. Контур находится в однородном магнитном поле с индукцией В (рис). Верхнюю часть контура- провод в виде полуокружности радиуса а- вращают с постоянной угловой скоростью 'омега' вокруг оси ОО'. В момент t=0 магнитный поток через контур максимальный. Найти э.д.с. индукции в контуре как функцию времени t. В системе, рассмотренной в задаче 3.299 (см.рис.), сопротивление контура равно R. Пренебрегая магнитным полем индукционного тока, найти среднюю за период вращения тепловую мощность, выделяемую в контуре.
Ответ:
=('pi'*'омега'*r**2*В)**2/8*R Рисунок: есть 3.85
|
20. Вычислить постоянную времени т прямого соленоида длины l=1,0 м, имеющего однослойную обмотку из медного провода массы m=1,0 кг. Предполагается, что диаметр сечения соленоида значительно меньше его длины. Примечание: Постоянной времени т называют отношение L/R, где L- индуктивность, R- активное сопротивление.
Ответ: т=(м0/4*п)*m/(l*p*p0)=0.7 мс, где р- удельное сопротивление, р0- плотность меди. Рисунок: нет
|
21. К сети с действующим напряжением U=100 В подключили катушку, индуктивное сопротивление которой Xl=30 Ом н импеданс Z=50 Ом. Найти разность фаз между током и напряжением, а также тепловую мощность, выделяемую в катушке.
Ответ: Ток отстает по фазе от напряжения на ф=arccos*корень(1-(Xl/Z)**2)=37 град, Р=0,16 кВт. Рисунок нет.
|
22. Микроскоп имеет числовую апертуру sin`альфа`=0,12, где `альфа` - угол полураствора конуса лучей, падающих на оправу объектива. Полагая диаметр зрачка глаза d0=4,0 мм, определить увеличение микроскопа, при котором: а) диаметр светового пучка, выходящего из микроскопа, равен диаметру зрачка глаза; б) освещенность изображения на сетчатке глаза не будет зависеть от увеличения (рассмотреть случай, когда световой пучок, проходящий через систему <микроскоп - глаз>, ограничен оправой объектива).
Ответ: а) Г=15 . б)Г<=2a*l0/d0. Рисунок нет.
|
Расчетно-графическое задание № 1
|
Группа: МОС-22
|
Студент: 11. Стоколясов Алексей
|
1. Катушка длиной 20 см содержит 100 витков. По обмотке катушки идет ток 5 А. Диаметр катушки равен 20 см. Определить магнитную индукцию B в точке, лежащей на оси катушки на расстоянии 10 см от ее конца.
Ответ: 606 мкТл. Рисунок: нет.
|
2. Катушка гальванометра , состоящая из N=600 витков тонкой проволоки, подвешена на нити длиной l=10 см и диаметром d=0,1 мм в магнитном поле напряженностью Н=160 кА/м так, что ее плоскость параллельна направлению магнитного поля. Длина рамки катушки а=2,2 см и ширина b=1,9 см. Какой ток I течет по обмотке катушки, если катушка повернулась на угол 0,5град.? Модуль сдвига материала нити G=5,9 ГПа.
Ответ: I=0,1 мкА. Рисунок: Нет.
|
3. Магнитное поле напряженностью Н=8 кА/м и электрическое поле напряженностью Е=1 кВ/м направлены одинаково. Электрон влетает в электромагнитное поле со скоростью v=10**5 м/с. Найти нормальное аn, тангенциальное at и полное a ускорения электрона. Задачу решить, если скорость электрона направлена: а)параллельно направлению электрического поле; б) перпендикулярно к направлению электрического поле.
Ответ: a) an=0; a=at=eE/m=1,76*10**14 м/с**2; б) at=0; a=an=v((evB/m)**2+(eE/m)**2)=2,5*10**14 м/с**2 Рисунок: Нет.
|
4. На соленоид длиной l=20 см и площадью поперечного сечения S=30 см**2 надет проволочный виток. Обмотка соленоида имеет N=320 витков, и по нему идет ток I=3 А. Какая средняя ЭДС индуцируется в надетом на соленоид витке, когда ток в соленоиде выключается в течении времени t=1 мс?
Ответ: Eср=0.018 B. Рисунок: нет.
|
5. Определить индуктивность L двухпроводной линии на участке длинной l=1 км. Радиус R провода равен 1 мм, расстояние d между осевыми линиями равно 0,4 м.
Ответ: 2,4 мГн. Рисунок: нет.
|
6. Два параллельных провода, погруженных в глицерин, индуктивно соединены с генератором электромагнитных колебаний частотой 420 МГц. Расстояние l между пучностями стоячих волн на проводах равно 7 см. Найти диэлектрическую проницаемость глицерина. Магнитную проницаемость m принять равной 1.
Ответ: 26. Рисунок: нет.
|
7. На рисунке указаны положения главной оптической оси MN сферического зеркала, его полюса Р и главного фокуса F. Определить, вогнутым или выпуклым является это зеркало. Будет ли изображение действительным или мнимым? 
Ответ: Рисунок:28.5,a,б.
|
8. На стеклянный клин падает нормальный пучок света (582нм). Угол клина равен 20''. Какое количество темных интерференционных полос приходится на единицу длины клина? Показатель преломления стекла 1,5.
Ответ: 5 полос на 1см. Рисунок:нет
|
9. Угловая дисперсия дифракционной решетки для лямбда=668 нм в спектре первого порядка d(фи)/d(лямбда)=2.02*10**5 рад/м. Найти линейную дисперсию d дифракционной решетки, если фокусное расстояние линзы, проектирующей спектр на экран, равно F=40 см.
Ответ: D=81 мкм/нм. Рисунок: нет.
|
10. Раствор глюкозы с массовой концентрацией 280 кг/м**3,содержащийся в стеклянной трубке, поворачивает плоскость поляризации монохроматического света, проходящего через этот раствор, на угол 32 град. Определить массовую концентрацию глюкозы в другом растворе, налитом в трубку такой же длины, если он поворачивает плоскость поляризации на угол 24 град.
Ответ: 0,21 г/см**3. Рисунок: нет.
|
11. Муфельная печь потребляет мощность 1 кВт. Температура ее внутренней поверхности при открытом отверстии площадью 25 см**2. Равна 1,2 кК. Считая, что отверстие печи излучает как черное тело, определить, какая часть мощности рассеивается стенками.
Ответ: 0,71. Рисунок: нет.
|
12. Определить длину волны ультрафиолетового излучения, падающую на поверхность некоторого металла, при максимальной скорости фотоэлектронов, равной 10 Мм/с. Работой выхода электрона из металла пренебречь.
Ответ: 4.36 нм. Рисунок: нет.
|
13. Энергия падающего фотона равна энергии покоя электрона. Определить долю w1 энергии падающего фотона, которую сохранит рассеянный фотон, и долю w2 этой энергии, полученную электроном отдачи, если угол рассеяния равен 1) 60 град; 2) 90 град; 3)180 град.
Ответ: 1) w1=0,67; w2 =33; 2) w1 = w2 = 0,5; 3)w1 = 0,33; w2 =0,67. Рисунок: нет.
|
14. Определить наименьшую и наибольшую энергии фотона в ультрафиолетовой серии спектра водорода (серии Лаймана).
Ответ: 10,2 эВ;13,6 эВ. Рисунок: нет.
|
15. Электрон с энергией в 9 эВ движется в положительном направлении оси Х. При какой ширине потенциального барьера коэффициент прозрачности равен 0,1, если высота барьера равна 10 эВ? Изобразите на рисунке примерный вид волновой функции (её действительную часть) в пределах каждой области 1, 2, 3 (см. рис. 46.3).
Ответ: 0,22 нм. Рисунок:46.3.
|
16. Длинный диэлектрический цилиндр радиуса R статически поляризован так, что во всех его точках поляризованность Р=альфа*r, где альфа - положительная постоянная, r - расстояние от оси. Цилиндр привели во вращение вокруг его оси с угловой скоростью w. Найти индукцию магнитного поля в центре цилиндра.
Ответ: B='мю'(0)*'альфа'*w*R^2/2 Рисунок: нет
|
17. По двум длинным тонким параллельным проводникам, вид которых показан на рис. 3.76, текут постоянные токи I1 и I2. Расстояние между проводниками а, ширина правого проводника Ь. Имея в виду, что оба проводника лежат в одной плоскости, найти силу магнитного взаимодействия между ними в расчете на единицу их длины. 
Ответ: F1=('мю'(0)*I1*I2/2*b)*ln(1+b/a) Рисунок: 3.76
|
18. Пучок нерелятивистских заряженных частиц проходит, не отклоняясь, через область А (рис. 3.108), в которой созданы поперечные взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля с напряженностью Е и индукцией В. Если магнитное поле выключить, след пучка на экране Э смещается на deita x. Зная расстояния а и Ь, найти удельный заряд q/m частиц. 
Ответ: q/m=a(a+2b)B^2/2Ex. Рисунок: 3.108
|
19. Магнитный поток через неподвижный контур с сопротивлением R изменяется в течении времени т по закону Ф=at(т-t). Найти количество тепла, выделенное в контуре за это время. Индуктивностью контура пренебречь.
Ответ: Q=a**2*т**3/3R Рисунок: нет
|
20. Два соленоида одинаковой длины и почти одинакового сечения вставлены полностью один в другой. Найти их взаимную индуктивность, если их индуктивности равны L1 и L2.
Ответ: L12=(L1*L2)**0.5 Рисунок: нет
|
21. Колебательный контур имеет емкость С=10 мкФ, индуктивность L=25 мГн и активное сопротивление R=1,0 Ом. Через сколько колебаний амплитуда тока в этом контуре уменьшится в е раз?
Ответ: n=(1/2п)*корень(4L/CR**2-1)=16. Рисунок нет.
|
22. Тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием f=25 см проецирует изображение предмета на экран, отстоящий от линзы на расстояние l=5,0 м. Экран придвинули к линзе на `дельта`l=18 см. На сколько следует переместить предмет, чтобы опять получить четкое изображение его на экране?
Ответ: дельта х=0,5 мм. Рисунок нет.
| |
Скачать 2.94 Mb.