физика Му к контрольным 2016. Методические указания к контрольным работам для студентов направления подготовки 21. 05. 04 Горное дело
 Скачать 453.28 Kb.
|
 Рисунок 3 Таблица 5
Электрон, пройдя в плоском конденсаторе путь от одной пластины до другой, приобрел скорость  = 105 м/с. Расстояние, между пластинами d = 8 мм. Найти разность потенциалов между пластинами и поверхностную плотность заряда на пластинах.Электрон, имеющий в бесконечности кинетическую энергию  = 400 эВ, движется вдоль силовой линии по направлению к поверхности металлической заряженной сферы радиусом R = 10 см. Определить минимальное расстояние, на которое приблизится электрон к поверхности сферы, если заряд сферы Q = – 10 нКл.Шарик с массой m = 1 г и зарядом Q = 10 нКл перемещается из точки 1, потенциал которой 1 = 600 В в точку 2, потенциал которой 2 = 0. Найти его скорость  в точке 1, еслив точке 2 она стала равной  = 25 см/с.Какая работа совершается при перенесении точечного заряда Q = 20 нКл из бесконечности в точку, находящуюся на расстоянии r = 1 см от поверхности шара радиусом R = 1 см, с поверхностной плотностью заряда = 10 мкКл/м2? Найти потенциал  точки поля, находящейся на расстоянии r = 10 см от центра заряженного шара радиусом R = 1 см. Задачу решить, если: а) задана поверхностная плотность заряда на шаре = 0,1 мкКл/м2; б) задан потенциал шара 0 = 300 В.К источнику напряжения U = З00 В подключены два плоских конденсатора емкостью С1 = 2 пФ и С2 = 3 пФ. Определить заряд Q и разность потенциалов  на пластинах каждого конденсатора при последовательном и параллельном их соединении.Определить энергию W и силу Fпритяжения обкладок плоского конденсатора при условии, что разность потенциалов между обкладками  , заряд каждой обкладки  , а расстояние d между обкладками 1 см.К воздушному конденсатору, заряженному до разности потенциалов 1 = 600 В и отключенному от источника напряжения, присоединили параллельно второй незаряженный конденсатор таких же размеров и формы, но с диэлектриком (фарфор). Определить диэлектрическую проницаемость  фарфора, если после присоединения второго конденсатора разность потенциалов уменьшилась до 2 = 100 В.Плоский конденсатор, расстояние d между обкладками которого 2 см, а площадь каждой обкладки S= 200 см2, зарядили до разности потенциалов = 220 В и отключили от источника напряжения. Какую работу нужно совершить, чтобы увеличить расстояние между обкладками до 6 см?Плоский конденсатор с площадью пластины S= 200 см2 каждая заряжен до разности потенциалов = 2 кВ. Расстояние между пластинами d = 2 см, диэлектрик – стекло. Определить энергию W электрического поля конденсатора и объемную плотность w энергии поля. Катушка и амперметр соединены последовательно и подключены к источнику тока. К клеммам катушки присоединен вольтметр с сопротивлением RВ = 4 кОм. Амперметр показывает силу тока IА = 0,3 А, вольтметр – напряжение UВ = 120 В. Определить сопротивление R катушки. Элемент с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением r= 1,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 8,5 Ом. Найти силу тока в цепи, падение напряжения на внешнем и внутреннем участках цепи, а также КПД элемента. В цепь с напряжением U = 100 В включили катушку с сопротивлением R1 = 2 кОм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра U1 = 80 В. Когда катушку заменили другой, вольтметр показал U2 = 60 В. Определить сопротивление R2 другой катушки. При внешнем сопротивлении R1 = 8 Ом сила тока в цепи I1 = 0,8 А, при сопротивлении R2 = 15 Ом сила тока I2 = 0,5 А. Определить силу тока Iк.з. короткого замыкания источника ЭДС. Внутреннее сопротивление гальванометра Rг = 680 Ом. Как и какое сопротивление нужно подключить к нему, чтобы можно было измерить ток силой I = 2,5 А? Шкала гальванометра рассчитана на 300 мкА. Внутреннее сопротивление гальванометра Rг = 720 Ом, шкала его рассчитана на 500 мкА. Как и какое добавочное сопротивление нужно подключить, чтобы можно было измерить им напряжение, равное 300 В? Источник постоянного тока один раз подсоединяют к катушке сопротивлением  , другой раз к катушке сопротивлением R2 = 16 Ом. Количество теплоты, выделяющеесяна катушках за одно и то же время, в обоих случаях одинаково. Определить внутреннее сопротивление источника тока. Сила тока в проводнике сопротивлением R = 10 Ом равномерно убывает от значения I0 = 20 А до I = 5 А в течение времени t = 10 с. Определить теплоту Q, выделившуюся в этом проводнике за указанный промежуток времени. Сила тока в проводнике равномерно увеличивается от нуля до некоторого максимального значения в течение времени t = 20 с. За это время в проводнике выделилась теплота Q = 4 кДж. Определить скорость  нарастания тока в проводнике, если его сопротивление R = 5 Ом.Ток в проводнике сопротивлением R = 10 Ом за время t = 50 с равномерно нарастает от I1 = 5 А до I2 = 10 А. 0пределить теплоту Q, выделившуюся за это время в проводнике. Два круговых витка расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях так, что центры этих витков совпадают. Радиус каждого витка 2 см, токи в витках I1 = I2 = 5 A. Найти индукцию  магнитного поля в центре витков. Решение пояснить рисунком.Из проволоки длиной = 1 м сделана квадратная рамка. По рамке течёт ток I = 10 А. Найти индукцию магнитного поля в центре рамки. Решение пояснить рисунком.Два круговых витка радиусом R = 4 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии d = 5 см друг от друга. По виткам текут токи I1 = I2 = 4 A. Найти напряжённость  магнитного поля в центре одного из витков. Задачу решить для случаев, если: а) токи в витках текут в одном направлении; б) токи в витках текут в противоположных направлениях. Решение пояснить рисунком.Два круговых витка радиусом R = 4 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии d = 10 см друг от друга. По виткам текут токи I1 = I2 = 2 A. Найти напряжённость магнитного поля на оси витков в точке, находящейся на равном расстоянии от них. Задачу решить для случая, если: а) токи в витках текут в одном направлении; б) токи в витках текут в противоположных направлениях. Решение пояснить рисунком.Напряжённость магнитного поля в центре кругового витка Н0 = 64 А/м. Радиус витка R = 11 см. Найти напряжённость магнитного поля на оси витка на расстоянии d = 10 см от его плоскости. Решение пояснить рисунком.По двум длинным параллельным проводам текут в одинаковом направлении токи I1 = 10 A и I2 = 25 А. Расстояние между проводами d = 10 см. Определить индукцию магнитного поляв точке, удаленной от первого проводника на расстояние r1 = 15 см и от второго на расстояние r2 = 6 см. Решение пояснить рисунком. Ток I = 20 А течет по длинному проводнику, согнутому под прямым углом. Определить напряженность магнитного поля в точке, лежащей на биссектрисе прямого угла и отстоящейот вершины угла на расстоянии 10 см. Решение пояснить рисунком. По двум бесконечно длинным прямолинейным проводникам, расположенным параллельно друг другу на расстоянии 10 см, текут токи силой 0,5 А и 10 А. Определить магнитную индукцию поля в точке, удаленной на расстояние 10 см, от каждого проводника. Ток в проводниках имеет одно направление. Решение пояснить рисунком.По контуру в виде равностороннего треугольника течет ток I = 40 A. Сторона треугольника  = 30 см. Определить магнитную индукцию в точке пересечения высот. Решение пояснить рисунком.По тонкому проводнику, изогнутому в виде правильного шестиугольника со стороной = 10 см, течет ток силой I= 20 A. Определить магнитную индукцию в центре шестиугольника. Решение пояснить рисунком.Внутри длинного соленоида перпендикулярно его оси расположен проводник длиной  5 см с током I1 = 10 А. Какая сила действует на проводник, если соленоид имеет 25 витковна сантиметр длины и по его обмотке течет ток I2 = 5 А? Как нужно расположить прямолинейный алюминиевый проводник в однородном горизонтальном магнитном поле с индукцией B = 0,04 Тл и какой ток пропустить по нему, чтобы проводник находился в равновесии. Радиус проводника r =1 мм. Проводник в виде 1/3 кольца расположен в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл перпендикулярно силовым линиям поля. По проводнику течёт ток 5 А. Длина проводника  = 20 см. Определить силу, действующую на проводник.По трем параллельным прямым проводам, находящимся на одинаковом расстоянии d = 20 см друг от друга, текут токи I = 400 А. Направления токов совпадают в двух проводах. Вычислить силу  , действующую на единицу длины каждого провода.Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с длинным прямым проводом так, что две её стороны параллельны проводу. По рамке и проводу текут одинаковые токи силой I = 200 А. Определить силу F, действующую на рамку, если ближайшая к проводу сторона рамки находится от него на расстоянии, равном её длине. Два прямолинейных длинных параллельных проводника находятся на расстоянии d1 = 5 см друг от друга. По проводникам в одном направлении текут токи I1 = 20 А и I2 = 30 А. Какую работу  на единицу длины проводника надо совершить, чтобы раздвинуть их до расстояния d2 = 15 см?Протон и электрон, двигаясь с одинаковой скоростью , влетают в однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус кривизны Rр траектории протона больше радиуса кривизны Re траектории электрона?Электрон, обладающий кинетической энергией  , пролетает в вакууме сквозь однородное магнитное поле напряженностью Н =1 кА/м перпендикулярно полю. Определить скорость электрона, силу  Лоренца и радиус R траектории его движения.Найти кинетическую энергию (в электрон-вольтах) протона, движущегося по дуге окружности радиусом R = 6 смв магнитном поле с индукцией В = 1 Тл. Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности радиуса  со скоростью  106 м/с. Индукция магнитного поля В = 0,3 Тл. Найти заряд Q частицы, если известно, что ее кинетическая энергия Wк = 12 кэВ.В однородном магнитном поле напряженностью Н = 80 кА/м помещена квадратная рамка, плоскость которой составляет с направлением магнитного поля угол = 30. Сторона рамки а = 4 см. Найти магнитный поток Ф, пронизывающий рамку. В средней части соленоида, содержащего 10 витков на каждый сантиметр длины, помещён круговой виток диаметром d = 1 см. Плоскость витка расположена под углом = 30 к оси соленоида. Определить магнитный поток Ф, пронизывающий виток, если по обмотке соленоида течет ток I = 10 А. Плоский контур площадью S = 16 см2 находится в однородном магнитном поле индукцией В = 25 мТл. Определить магнитный поток Ф, пронизывающий контур, если плоскость его составляет угол = 60 с направлением линий индукции. На длинный картонный каркас диаметром D = 2 см плотно уложена однослойная обмотка из проволоки диаметром d = 0,5 мм. Определить магнитный поток Ф, создаваемый таким соленоидом при силе тока I = 4 А. Кольцо радиусом R = 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 300 мТл. Плоскость кольца составляет угол = 30 с линиями индукции магнитного поля. Вычислить магнитный поток Ф, пронизывающий кольцо. Виток, в котором поддерживается постоянная сила тока I = 50 А, свободно установился в однородном магнитном поле индукцией В = 0,025 Тл. Диаметр витка d = 20 см. Какую работу А нужно совершить для того, чтобы повернуть виток относительно оси, совпадающей с диаметром, на угол = 120? Виток радиусом R = 10 см, по которому течет ток силою I = 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле напряженностью H = 103 А/м. Виток повернули относительно диаметра на угол = 60. Определить совершенную работу. По проводнику, согнутому в виде квадрата со стороной а = 10 см, течет 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 = 0,15 Тл. Поле считать однородным. Виток радиусом R = 5 см с током I = 2 А помещен в однородное магнитное поле напряженностью Н = 5·103 А/м так, что нормаль к витку составляет угол α = 60 с направлением силовых линий магнитного поля. Какую работу А совершат силы поля при повороте рамки в устойчивое положение? Квадратная рамка со стороной а = 4 см, содержащая N= 100 витков, помещена в однородное магнитное поле напряженностью Н = 100 А/м. Направление силовых линий магнитного поля составляет угол α= 30 с нормалью к плоскости рамки. Определить работу, совершаемую при повороте рамки в положение, при котором ее плоскость совпадает с направлением силовых линий. Соленоид содержит N = 600 витков. Сердечник из немагнитного материала имеет сечение S = 8 см2. По обмотке течет ток, создающий поле с индукцией В = 5 мТл. Определить среднее значение ЭДС самоиндукции, которая возникает в соленоиде, если ток уменьшается до нуля за время t = 0,4 мс. Рамка площадью S = 50 см2, содержащая N = 1500 витков, равномерно вращается в магнитном поле напряженностью Н= 105 А/м, делая n = 960 об/мин. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям напряженности. Определить максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке. В электрической цепи, содержащей сопротивление R = 10 Ом и индуктивность L = 5 мГн, течет ток I0 = 6 А. Определить силу тока I в этой цепи через  = 0,36 мс после отключения источника тока.Источник тока замкнули на катушку с сопротивлением R = 20 Ом и индуктивностью L = 0,4 Гн. Через сколько времени сила тока в цепи достигнет 95% предельного значения?Сила тока в соленоиде равномерно возрастает от I1= 1 А до I2= 10 А за = 1мин, при этом соленоид накапливает энергию W = 20 Дж. Какая ЭДС индуцируется в соленоиде?Однослойный соленоид без сердечника длиной  и диаметром D = 4 см имеет плотную обмотку медным проводом диаметром d = 0,1 мм. За время = 0,1 с сила токав нем равномерно убывает I0 = 5 А до I1= 0. Определить ЭДС самоиндукции в соленоиде. Обмотка соленоида имеет сопротивление R = 10 Ом. Какова его индуктивность, если при прохождении тока за время = 0,05 с в нем выделяется количество теплоты, эквивалентное энергии магнитного поля соленоида?В плоскости, перпендикулярной силовым линиям магнитного поля напряженностью Н= 2·105 А/м, относительно оси, проходящей через его середину, вращается стержень  .В стержне индуцируется ЭДС, равная 0,2 В. Определить угловую скорость вращения стержня. На концах крыльев самолета с размахом  , летящего со скоростью  , возникает ЭДС индукции, равная 0,06 В. Определить вертикальную составляющую напряженности магнитного поля Земли.По обмотке соленоида с параметрами: число витков N = 1000, диаметр D = 0,04 м, течет ток I = 0,5 A. Определить потокосцепление и объемную плотность энергии соленоида. 2.71-2.80. Система (табл. 6) совершает гармонические колебания с амплитудой А. Определить период Т и циклическую частоту ω колебаний, записать уравнение гармонических колебаний, если начальная фаза  , определить полную энергию Wсистемы.Таблица 6
|
, нКл
, нКл
, нКл
, нКл
, нКл
, нКл
= 2 см
5°
= 100 г
= 50 г
