Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Курс физики с примерами решения задач
Посмотреть оригинал

Задачи для самостоятельного решения

  • 1. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускают в керосин, плотность которого рк = = 0,8 г/см3, а диэлектрическая проницаемость — ек = 2. Какой должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и керосине был одинаковым?
  • 2. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными плоскостями, равномерно заряженными разноименными зарядами с поверхностной плотностью Gj = 1 нКл/м2и а2 = 2 нКл/м2. Определите напряженность электростатического поля: 1) между плоскостями; 2) вне плоскостей.
  • 3. В трех вершинах квадрата со стороной 30 см находятся одинаковые положительные заряды по 3 нКл каждый. Определите напряженность электростатического поля в четвертой вершине.

Рис. 150

  • 4. Определите напряженность электростатического поля в точке А, расположенной на прямой, соединяющей заряды Ql = 10 нКл и Q2 = -8 нКл и находящейся на расстоянии г = 8 см от отрицательного заряда (рис. 356). Расстояние между зарядами 1 = 20 см.
  • 5. Определите силу, которая действует на заряд Q = 2 нКл, находящийся в поле равномерно заряженной плоскости с поверхностной плотностью заряда а = 1 мкКл/м2, если диэлектрическая проницаемость среды ? = 2.
  • 6. Стальной шарик (р = 7,8 г/см3) радиусом 0,4 см, погруженный в керосин (р = 0,8 г/см3), находится в однородном электростатическом поле напряженностью 4 кВ/см. Определите заряд шарика, если он находится во взвешенном состоянии. Вектор напряженности электростатического поля направлен вертикально вверх.
  • 7. Какая ускоряющая разность потенциалов требуется для того, чтобы электрону, находящемуся в состоянии покоя, сообщить скорость 20 Мм/с? Масса электрона 9,11 • 10~31 кг, а заряд 1,6 10~19 Кл.
  • 8. Частица, заряд которой Q = 1 нКл, двигаясь в электростатическом поле, приобретает кинетическую энергию Wk2 = 2 пДж. Определите разность потенциалов между начальной и конечной точками пути частицы в поле, если ее начальная кинетическая энергия WkJ = 0.
  • 9. Определите электроемкость С батареи конденсаторов (рис. 357). Емкость каждого конденсатора равна 1 мкФ.
  • 10. Определите расстояние между пластинами плоского конденсатора, если к ним приложено напряжение U = 150 В, площадь каждой пластины S = 100 см2, а заряд на ней Q = 10 нКл. Диэлектриком служит слюда (? =7).
  • 11. Конденсаторы электроемкостью С1 = 1 мкФ и С0 = 4 мкФ соединены последовательно и подключены к источнику напряжения U = 220 В. Определите разность потенциалов на каждом конденсаторе и заряд каждого конденсатора.
  • 12. Плоский воздушный конденсатор электроемкостью С2 = 10 пФ заряжен до разности потенциалов Ui = 500 В. После отключения конденсатора от источника напряжения расстояние между его пластинами было увеличено в 3 раза. Определите разность потенциалов U2 пластин конденсатора после этого.
  • 13. Две параллельные пластины площадью 120 см2 каждая, находящиеся в воздухе, заряжены разноименными зарядами по 100 нКл. Определите, на сколько увеличилось расстояние между пластинами, если при этом была совершена работа 10 мкДж.
  • 14. Определите энергию W электрического поля уединенной сферы радиусом R = 5 см и заряженной до потенциала ф = 1 кВ.

Рис.357

Рис. 358

  • 15. Определите площадь поперечного сечения проводника, если при плотности тока j = 1 А/мм2 за время t = 5 с через проводник прошло N = 5 • 1019 электронов.
  • 16. Четыре одинаковых резистора сопротивлением R = 5 Ом каждый соединены, как показано на рисунке 358. Определите общее сопротивление, если напряжение подведено к точкам Л и В.
  • 17. Параллельно соединенные электрические лампочки (п = 120) сопротивлением R = 1,2 кОм каждая подключены к генератору с ЭДС Ж = 0,33 кВ и внутренним сопротивлением /• = 5 Ом. Определите напряжение на лампочках.
  • 18. Гальванический элемент, ЭДС которого 1,5 В, а внутреннее сопротивление 0,5 Ом, замкнут на внешнее сопротивление 2 Ом. Определите: 1) силу тока в цепи; 2) падение напряжения на внутреннем участке цепи; 3) напряжение на зажимах элемента.
  • 19. КПД источника тока равен 80%. Определите внутреннее сопротивление источника тока, если сопротивление внешнего участка цепи равно 24 Ом.

Рис. 359

Рис. 360

  • 20. ЭДС элемента равна 1,6 В, а его внутреннее сопротивление — 0,5 Ом. Определите КПД элемента при силе тока в 2,4 А.
  • 21. Два элемента, с ЭДС ^ = 2,5 В и = 2 В и внутренним сопротивлением соответственно RL = 0,5 Ом и = 0,2 Ом, замкнуты параллельно на внешнее сопротивление R = 7 Ом. Определите силу тока во внешней цепи.
  • 22. В схеме на рисунке 153 &1=ё?2 = Ю0 В, = 20 Ом,

= 10 Ом, R3 = 40 Ом, R4 = 30 Ом. Пренебрегая сопротивлением источников и амперметра, определите показание амперметра.

  • 23. Пять одинаковых элементов питания с внутренним сопротивлением г = 0,5 Ом каждый замыкают, соединив их первый раз последовательно, а второй — параллельно, на некоторое сопротивление. Определите сопротивление внешней цепи, если сила тока в обоих случаях одинакова.
  • 24. Батарея элементов с ЭДС = 12 В и внутренним сопротивлением г = 1,5 Ом создает в цепи ток I = 2 А (рис. 360). Определите сопротивление R; напряженность поля Е в плоском конденсаторе, если расстояние между его пластинами d = 3 мм.
  • 25. Определите показания амперметра и вольтметра в схеме, приведенной на рисунке 361. Сопротивление вольтметра Ry = 1000 Ом; Rг = 400 Ом, R2 = 600 Ом. Напряжение U = 110 В. Сопротивлением амперметра пренебречь.
  • 26. Два проводника сопротивлением Rx = 4 Ом и Л, = 8 Ом соединены параллельно. При прохождении через них тока в первом проводнике выделяется количество теплоты Qг = 30 кДж. Определите: количество теплоты Q2, выделяемое за это же время во втором проводнике; количество теплоты Q3, выделяемое за это же время, если оба проводника при том же напряжении соединены последовательно.
  • 27. В схеме на рисунке 362 R{ = R2 = 10 Ом, R3 = R4 = R. = 20 Ом, амперметр показывает силу тока I = 1 А. Определите количество теплоты, выделяющееся на рассматриваемом участке за время t = 10 мин.

Рис.361

Рис. 362

Рис. 363

  • 28. При замыкании аккумулятора на внешнюю цепь с сопротивлением Rг = 4,5 Ом, а затем на внешнюю цепь с сопротивлением R2 = 8 Ом, мощность, выделяемая в обеих внешних цепях, оказалась одинаковой. Определите внутреннее сопротивление аккумулятора.
  • 29. На рисунке 363 = Г3, R1 = 48 Ом, Я2 = 24 Ом,

падение напряжения на сопротивлении R2 U2 = 12 В. Пренебрегая внутренним сопротивлением элементов, определите силу тока во всех участках цепи; сопротивление Я3.

  • 30. Два источника тока с ЭДС = 2В и %2 = 1,5 Ви внутренними сопротивлениями =0,5 Ом и гг = 0,4 Ом включены параллельно сопротивлению R = 2 Ом (рис. 364). Определите силу тока через это сопротивление.
  • 31. По прямому бесконечно длинному проводнику течет ток. Определите магнитную индукцию В в точке, удаленной на расстоянии г = 10 см от проводника, если сила тока в проводнике I = 10 А.

Рис. 364

32. Плоская квадратная катушка из N = 100 витков со стороной а = 10 см находится в однородном магнитном поле. Определите индукцию магнитного поля, если максимальный вращающий момент, действующий на катушку, Мтах = 0,15 Н • м, а сила тока в катушке I = 5 А.

  • 33. По двум прямым параллельным проводникам, находящимся на расстоянии 16 см, текут токи в противоположных направлениях. Определите индукцию магнитного поля в точке А, отстоящей от обоих проводов на одинаковое расстояние, равное 10 см, если сила тока в каждом проводнике 30 А.
  • 34. По двум прямым параллельным проводникам, находящимся на расстоянии 5 см друг от друга, текут токи 10 А и 20 А в противоположных направлениях. Определите индукцию магнитного поля в точке, отстоящей на расстояние 4 см от первого проводника и 3 см от второго.
  • 35. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,2 Тл находится проводник I = 15 см, по которому течет ток I = 5 А. На проводник действует сила F = 0,13 Н. Определите угол а между направлением тока и вектором магнитной индукции.
  • 36. По горизонтальному проводнику длиной I = 15 см и массой т = 3 г пропускают ток I = 2 А. Определите магнитную индукцию В магнитного поля, в которое надо поместить проводник, чтобы он висел не падая.
  • 37. Два параллельных проводника находятся в вакууме. Определите расстояние между проводниками, если на отрезок проводника длиной 50 см действует сила 2,5 • 10~2Н, сила тока в каждом проводнике 70 А.
  • 38. Соленоид без сердечника длиной I = 1м содержит N = 1000 витков. Индукция магнитного поля внутри соленоида равна В = 3,14 мТл. Определите сопротивление обмотки соленоида, если напряжение на ее концах U = 100 В. [1]
  • 40. Двухпроводная линия состоит из длинных параллельных прямых проводов, находящихся на расстоянии I = 4 мм друг от друга. Сила тока в проводах одинакова, I = 50 А. Определите силу взаимодействия токов, приходящуюся на единицу длины провода.
  • 41. Протон, ускоренный разностью потенциалов U = 1 кВ, влетая в однородное магнитное поле, движется по окружности радиусом г = 16 см. Определите индукцию магнитного поля. Масса протона равна т = 1,67 • 10-27 кг, его заряд е = 1,67 10L9 Кл.
  • 42. Определите силу, действующую на электрон, движущийся со скоростью 1 Мм/с в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции.
  • 43. В однородном магнитном поле электрон движется по окружности. Определите индукцию магнитного поля, если угловая скорость вращения электрона со = 1,76 1010 с-1. Масса электрона т = 9,11 • 10"31 кг, его заряд е = 1,6 • 10"19 Кл.
  • 44. Кинетическая энергия электрона, движущегося в однородном магнитном поле по окружности радиусом г = 10 см, равна Еу = 3 пДж. Определите радиус окружности, если индукция магнитного поля В = 0,15 Тл. Масса электрона т = 9,11 • 10-31 кг, его заряд е = 1,6 • 10~19 Кл.
  • 45. В однородном магнитном поле с индукцией В = 1 Тл по винтовой линии движется протон. Определите кинетическую энергию протона, если шаг винтовой линии h = 60 см, а радиус г = 10 см. Масса протона т = 1,67 • 10“27 кг, его заряд 19Кл.
  • 46. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 1 мТл со скоростью v = 3,8 Мм/с под углом (X = 60 к вектору индукции. Определите радиус витка и шаг спирали, по которой будет двигаться электрон.
  • 47. Магнитный поток, пронизывающий катушку из 100 витков, равен 4 мВб. Определите время, в течение которого при уменьшении потока до нуля в катушке возникает средняя ЭДС индукции 1 В.
  • 48. В однородном магнитном поле находится плоский виток площадью 15 см2, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции. Сила тока в витке равна 15 мА. Определите сопротивление витка, если индукция магнитного поля убывает с постоянной скоростью 0,05 Тл/с.
  • 49. Соленоид без сердечника радиусом г = 3 см имеет на каждом сантиметре длины N = 10 витков. Определите силу тока в соленоиде, если магнитный поток сквозь поперечное сечение катушки Ф = 10 мкВб.
  • 50. В однородное магнитное поле помещена прямоугольная рамка с подвижной стороной длиной I = 10 см. ЭДС индукции, возникающей в рамке, при перемещении ее подвижной стороны перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью v = 5 м/с составляет 0,05 В. Определите индукцию магнитного поля.
  • 51. Какая разность потенциалов возникает между концами проводника длиной 0,8 м, если он движется со скоростью 6 м/с под углом 30 к линиям индукции магнитного поля? Индукция магнитного поля 0,5 Тл.
  • 52. Виток провода площадью S = 100 см2 замкнут на конденсатор емкостью С = 10 мкФ. Определите заряд на конденсаторе, если скорость изменения индукции однород-

АВ мТл

ного магнитного поля -= 5-, а плоскость витка перпен-

Д t с

дикулярна вектору В поля.

  • 53. В однородном магнитном поле, индукция которого 0,5 Тл, равномерно с частотой 300 мин-1 вращается катушка, содержащая 200 витков, плотно прилегающих друг к другу. Площадь поперечного сечения катушки 100 см2. Ось вращения перпендикулярна оси катушки и вектору магнитной индукции. Определите максимальную ЭДС, индуцируемую в катушке.
  • 54. Индукция магнитного поля между полюсами двухполюсного генератора равна 1 Тл. Ротор имеет 140 витков (площадь каждого витка 500 см2). Определите частоту вращения якоря, если максимальное значение ЭДС индукции 220 В.
  • 55. Катушка длиной I = 50 см и диаметром d = 5 см содержит N = 200 витков. Определите индуктивность катушки и магнитный поток, пронизывающий ее поперечное сечение, если сила тока в катушке I = 1 А.
  • 56. Длинный соленоид индуктивностью L = 4 мГн содержит N = 600 витков. Площадь поперечного сечения соленоида S = 20 см2. Определите магнитную индукцию поля внутри соленоида, если сила тока, протекающего по его обмотке, I = 6 А.
  • 57. Соленоид, имеющий N = 500 витков, находится в магнитном поле, индукция которого изменяется со скорос-

АВ л_мТл _

тью —— = 10-. Ось соленоида составляет с вектором ин-

At с

дукции магнитного поля угол а = 60°. Определите ЭДС, возникающую в соленоиде, если диаметр соленоида d = 4 см.

  • 58. Определите время, за которое в катушке с индуктивностью 20 мГн происходит нарастание тока от нуля до 10 А, если при этом возникает ЭДС самоиндукции 10 В.
  • 59. Определите энергию магнитного поля соленоида, содержащего N = 500 витков, если при токе I = 1 А в нем возникает магнитный поток Ф = 10 мВб.
  • 60. Сила тока в обмотке катушки без сердечника, содержащей N = 500 витков, равна I = 0,5 А. Определите энергию магнитного поля катушки, если ее длина I = 0,5 м, а диаметр витков d = 4 см.
  • 61. Сопротивление обмотки электромагнита, находящегося под постоянным напряжением, R = 20 Ом. Определите индуктивность обмотки, если за время t = 10 мс в ней выделилось количество теплоты, равное энергии магнитного поля в сердечнике.
  • 62. Определите объемную плотность энергии магнитного поля соленоида индуктивностью L = 0,2 мГн, если длина соленоида I = 0,5 м, а площадь его поперечного сечения S = 20 см2. Сила тока в соленоиде I = 1 А.

Ответы

  • [1] В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1Тл равномерно движется проводник длиной I = 25 см, силатока в котором I = 5 А. За время t = 20 с на перемещениепроводника была затрачена работа А = 0,25 Дж. Определитескорость движения проводника, если она направлена перпендикулярно линиям магнитной индукции.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы