WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики(филиал)

Н.И Ильиных

ФИЗИКА

Часть 1

Учебное пособие и индивидуальные задания

по выполнению домашней контрольной работы для студентов заочной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования и среднего профессионального образования специальностей и направления 654400 "Телекоммуникации», 230105.65 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника (бакалавр техники и технологии)»

Екатеринбург

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНИХ

КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ

ОБУЧЕНИЯ

1. За время изучения курса общей физики студент-заочник должен представить в учебное заведение четыре контрольных работы.

2. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблицам вариантов.

3. Контрольные работы нужно выполнять чернилами в школьной тетради, на обложке указывается фамилия и инициалы студента, номер группы и номер варианта.

4. Условия задач в контрольной работе необходимо переписать полностью без сокращений. Для замечаний преподавателя на страницах тетради нужно оставлять поля.

5. В конце контрольной работы приводится список литературы, использованной при изучении курса физики и выполнении данной контрольной работы (название учебника, автор, год издания). Это делается для того, чтобы рецензент в случае необходимости мог указать, что следует студенту изучить для завершения контрольной работы.

6. Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан представить ее на повторную рецензию, включив в нее те задачи, при решении которых допущены ошибки.

7. При решении задач необходимо пользоваться следующей схемой:

· Внимательно прочитать условие задачи.

· Выписать столбиком все величины, входящие в условие, и выразить их в одних единицах (преимущественно в Международной системе единиц СИ).

· Если это возможно, представить условие задачи в виде четкого рисунка.

Правильно сделанный рисунок – это наполовину решенная задача.

· Уяснить физическую сущность задачи, установить основные законы и формулы, на которых базируется условие задачи.

· Если при решении задачи применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь физический закон или не являющаяся определением какой-нибудь физической величины, то ее следует вывести.

· Решить задачу сначала в общем виде, то есть, в буквенных обозначениях, заданных в условии задачи. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин · После получения расчетной формулы для проверки ее правильности следует подставить в правую часть формулы вместо символов величин их размерности, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует искомой величине. Если такого соответствия нет, то это означает, что задача решена неверно.

· Подставить в конечную формулу числовые значения, выраженные в единицах СИ. В виде исключения допускается выражать в любых, но одинаковых единицах числовые значения однородных величин, стоящих в числителе и знаменателе дроби и имеющих одинаковые степени.

· При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 3520 надо записать 3,52103, вместо 0,00129 записать 1,2910-3 и т. п.

· Вычисления по расчетной формуле надо проводить с соблюдением правил приближенных вычислений. Как правило, окончательный ответ следует записывать с тремя значащими цифрами. Это относится и к случаю, когда результат получен с применением калькулятора.

· Решение задачи должно сопровождаться краткими, но исчерпывающими пояснениями и комментариями.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММНОГО МАТЕРИАЛА

Введение Методы исследования в физике: наблюдение, гипотеза, эксперимент, теория. Методы теории: физическое явление, физическая модель, математическая модель и ее анализ. Физические величины: скалярные и векторные и их роль в описании явлений.

Физические модели: материальная точка, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Пространство и время.

1. Механика и основы специальной теории относительности Кинематика материальной точки. Кинематическое описание движения (системы отсчета, скалярные и векторные величины, перемещение, траектория). Прямолинейное равномерное движение. Прямолинейное неравномерное движение. Скорость. Ускорение. Криволинейное движение и его характеристики. Тангенциальное и нормальное ускорение.

Динамика поступательного движения. Масса и вес тел. Плотность.

Сила. Законы Ньютона. Силы и силовые поля, их виды и фундаментальные особенности. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Динамика движения по окружности. Закон всемирного тяготения. Сила тяготения.

Гравитационная и инертная масса. Законы Кеплера.

Работа и энергия. Движение частицы в однородном силовом поле. Работа силы в механике. Кинетическая энергия и ее связь с работой силы.

Потенциальные (консервативные) силовые поля. Потенциальная энергия частицы и ее связь с силой. Примеры потенциальных энергий. Закон сохранения энергии. Коэффициент полезного действия машин. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар.

Механика твердого тела. Кинематика системы частиц и твердого тела.

Поступательное движение. Вращение вокруг оси и вокруг центра.

Кинематические характеристики поступательного и вращательного движения твердого тела. Момент силы, момент импульса относительно точки и относительно оси. Момент инерции относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Теорема Штейнера.

Работа при вращательном движении. Кинетическая энергия вращательного движения.

Элементы специальной теории относительности (СТО). Элементы релятивистской кинематики материальной точки. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Инварианты преобразований. Опыт Майкельсона. Постулаты теории относительности Эйнштейна.

Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований. Относительность одновременности. Релятивистский закон сложения скоростей. Классическая кинематика как предельный случай релятивистской. Основы релятивистской динамики материальной точки. Релятивистский импульс. Зависимость массы от скорости. Полная релятивистская энергия. Релятивистская кинетическая энергия. Взаимосвязь массы и полной энергии. Эквивалентность гравитационной и инертной масс. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы. Основные черты классической механики и границы ее применимости.

Статистический и термодинамический методы исследования макроскопических систем частиц и их сравнительный анализ.

Микроскопические и макроскопические параметры. Статистический смысл макроскопических параметров. Микро- и макросостояния.

Равновесные состояния и процессы. Обратимые и необратимые процессы.

Молекулярная физика, ее задачи Основные положения молекулярнокинетической теории строения вещества. Атомы и молекулы. Тепловое движение атомов и молекул. Броуновское движение. Температура.

Термометры и температурные шкалы. Тепловое равновесие. Основное уравнение кинетической теории газов. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Законы идеального газа. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Степени свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Равновесное распределение молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения (распределение Максвелла). Принцип детального равновесия.

Барометрическая формула. Распределение Больцмана для частиц по энергиям в потенциальном силовом поле.

Элементы термодинамики макросистем. Предмет термодинамики.

Изолированные системы. Некоторые основные понятия термодинамики:

термодинамическая работа, внутренняя энергия, количество теплоты, теплоемкость системы. Различие между температурой, теплотой и внутренней энергией. Уравнение теплового баланса Первое начало термодинамики. Работа идеального газа при различных процессах. Внутренняя энергия идеального газа. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. Энтальпия. Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность. Адиабатический процесс, уравнение Пуассона.

Обратимые и необратимые процессы. Циклический процесс. Тепловые двигатели. К.п.д. тепловых двигателей. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Энтропия. Третье начало термодинамики (теорема Нернста).

Явления переноса. Диффузия. Теплопроводность. Внутреннее трение.

Электростатика. Электрический заряд и его свойства. Электрическое поле. Напряженность и потенциал поля. Поток вектора напряженности.

Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса к расчету полей.

Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью.

Уравнение Пуассона. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

Электростатическое поле в веществе. Свободные и связанные заряды.

Диполь. Поле диполя. Поведение диполя во внешнем поле. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации. Диэлектрическая восприимчивость и ее зависимость от температуры. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектриках, электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость.

Условия для векторов D и E на границе двух диэлектрических сред.

Проводники в электрическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного уединенного проводника. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.

Постоянный электрический ток, его условия существования.

Уравнение непрерывности. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Классическая электронная теория электропроводности. Вывод законов Ома, Джоуля-Ленца, Видемана- Франца из электронных представлений. Затруднения классической теории электропроводности металлов. Правила Кирхгоффа как следствие законов сохранения заряда и энергии. Применение правил Кирхгоффа к расчету электрических цепей постоянного тока.

Электромагнетизм. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био Савара - Лапласа и его применение к расчету магнитного поля токов простейших конфигураций. Магнитный поток. Теорема Гаусса для индукции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции вектора B. Применение теоремы о циркуляции к расчету магнитного поля токов. Поля соленоида и тороида.

Движение заряженной частицы в стационарном магнитном поле. Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле (сила Лоренца). Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (сила Ампера). Контур с током в однородном и неоднородном магнитных полях.

Магнитное поле в веществе. Намагничивание вещества, магнитная восприимчивость. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Поток и циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Условия для векторов B и H на границе двух магнетиков. Основные уравнения магнитостатики в интегральной и дифференциальной формах.

Природа макроскопических круговых токов. Магнитомеханические явления. Опыты Эйнштейна и де Хааса. Опыт Барнетта. Опыты Штерна и Герлаха. Орбитальные и спиновые магнитные моменты. Магнитные моменты электронов атомов. Объяснение диа- и парамагнетизма.

Ферромагнетизм. Основная кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Домены. Точка Кюри. Спиновая природа ферромагнетизма.

Антиферромагнетики.

Электромагнитное поле. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея для ЭДС индукции. Вихревое электрическое поле. Бетатрон.

Явление самоиндукции, индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля проводника с током. Плотность энергии магнитного поля.

Уравнения Максвелла. Ток смещения. Система уравнений Максвелла как обобщение экспериментальных законов Кулона, Био - Савара - Лапласа, Фарадея. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Материальные уравнения. Закон сохранения энергии электромагнитного поля. Поток энергии. Вектор Умова - Пойнтинга.

Колебания. Общие сведения о колебаниях. Характеристики колебаний:

амплитуда, фаза, частота, период. Свободные незатухающие колебания.

Энергия гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. Смещение, скорость и ускорение материальной точки при гармонических колебаниях и их графики.

Гармонический осциллятор. Математический и физический маятники, колебательный контур.

Графическое изображение гармонических колебаний. Сложение гармонических колебаний одного направления и одной частоты. Биения.

Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Уравнение траектории движущейся точки. Фигуры Лиссажу.

Затухающие механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания, добротность, время релаксации.

Энергия затухающих колебаний.

Вынужденные механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Явление резонанса. Амплитудные и фазовые резонансные кривые.

Электромагнитные колебания. Идеальный колебательный контур.

Свободные электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение и его решение для заряда и тока. Зависимость частоты и периода колебаний от параметров контура. Сдвиг фаз между колебаниями тока и напряжения.

Энергия колебательного контура. Взаимное превращение полей и энергий при колебаниях в контуре.

Затухающие электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Характеристики затухающих электромагнитных колебаний.

Открытый колебательный контур.

Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток. Цепь переменного тока. Закон Ома. Мощность переменного тока. Резонанс токов и напряжений.

Волновые процессы. Распространение колебаний в упругой среде (волновое движение). Уравнения плоской и сферической волн. Уравнение плоской волны, распространяющейся в произвольном направлении.

Волновое уравнение и его решение. Продольные и поперечные волны.

Волновая поверхность, фронт волны, скорость распространения волн, длина волны, волновой вектор. Энергия бегущих волн. Вектор Умова. Стоячие волны. Эффект Доплера.

Звуковые волны. Скорость звуковых волн в газах. Шкала уровней звука.

Интенсивность и громкость звука. Эффект Доплера в акустике. Ультразвук и его применение.

Электромагнитные волны. Генерация электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Электромагнитные волны и уравнения Максвелла.

Скорость распространения электромагнитных волн. Перенос энергии электромагнитными волнами. Вектор Умова - Пойнтинга. Давление электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Принцип суперпозиции волн. Групповая скорость. Когерентность. Интерференция и дифракция волн Волновой пакет. Дисперсия. Отражение и преломление волн.

Волновая оптика.

Интерференция света. Особенности когерентности световых волн.

Понятие временной и пространственной когерентности. Общие свойства интерференционной картины от двух точечных когерентных источников.

Опыт Юнга и другие опыты по наблюдению интерференции света.

Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона. Использование интерференции в технике.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля.

Дифракция на круглом отверстии и круглом экране. Зонная и фазовая пластинки. Ограничения возможностей оптических приборов. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Дифракционная решетка. Разрешающая способность, линейная и угловая дисперсии дифракционной решетки.

Дифракция на пространственных структурах, дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа - Брэггов. Рентгеноструктурный анализ. Понятие о голографии.

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.

Поляризаторы. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении.

Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Искусственное двойное лучепреломление.

Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Дисперсия света. Объяснение дисперсии на основе классической электронной теории.

Фазовая и групповая скорости. Связь между ними. Скорость переноса энергии. Спектральный анализ. Поглощение (адсорбция) света. Рассеяние света. Излучение Вавилова-Черенкова.

Квантовая оптика. Тепловое излучение и его характеристики.

Энергетический спектр излучения. Закон Кирхгофа. Гипотеза Планка.

Формула Планка для излучательной способности абсолютно черного тела.Законы теплового излучения как следствия формулы Планка. Закон Релея - Джинса. Закон Стефана - Больцмана. Законы Вина.

Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Тормозное рентгеновское излучение.

Эффект Комптона. Энергия и импульс фотона. Давление света.

Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.

Модели атома Томсона и Резерфрода. Линейчатый спектр атома водорода.

Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору.

Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции микрочастиц. Электронно графический анализ. Дуализм волн и частиц. Волна де Бройля. Волновая функция. Физический смысл квадрата модуля волновой функции.

Конечность, непрерывность и однозначность волновых функций. Условие нормировки. Соотношение неопределенностей. Изображение физических величин операторами. Операторы координаты и импульса, кинетической и потенциальной энергий. Оператор момента импульса. Оператор Гамильтона для полной энергии.

Принцип причинности в квантовой механике. Уравнение Шредингера.

Стационарные состояния. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Описание свободного движения частиц.

Движение квантовой частицы в глубокой потенциальной яме с вертикальными стенками. Квантование энергии. Нулевые колебания.

Вероятность нахождения частиц внутри потенциальной ямы. Квантовый гармонический осциллятор. Поведение частицы вблизи потенциальных барьеров. Туннельный эффект. Прозрачность барьера. Холодная эмиссия электронов из металла. Квантовая модель атома водорода и ее сравнение с боровской моделью. Квантование энергии, момента импульса.

Квантовые числа.

Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Тождественные частицы.

Принцип Паули. Заполнение электронных состояний в атомах.

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.

Квантовая модель атома водорода и ее сравнение с боровской моделью.

Квантование энергии, момента импульса. Квантовые числа. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Тождественные частицы. Фермионы и бозоны.

Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям.

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Рентгеновские спектры.

Молекулярные спектры. Поглощение и излучение энергии. Лазеры.

Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения.

Квантовые статистики Бозе - Эйнштейна и Ферми - Дирака. Вырожденный электронный газ в металлах. Квантовая теория теплоемкости. Фононы.

Квантовая теория электропроводности металлов. Сверхпроводимость.

Высокотемпературная сверхпроводимость.

Элементы зонной теории твердых тел. Электропроводность. Металлы, диэлектрики, полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Фотопроводимость полупроводников. Контактные явления. Контактная разность потенциалов. Контакт двух металлов. Контакт металл-полупроводник. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n переход).

Варианты заданий для контрольной работы № 1.

1. Материальная точка движется прямолинейно с ускорением a = 5 см/c2.

Определить, насколько путь, пойденный точкой в n - ю секунду, будет больше пути, пройденного в предыдущую секунду. Принять v0 = 0.

2. Точка движется по окружности радиусом R = 4 м. Закон ее движения задается уравнением: S = A + Bt2, где А = 6 м, В = -2 м/c2. Найти момент времени t, когда нормальное ускорение точки an = 9 м/c2, а также скорость v, тангенциальное ускорение at и полное ускорение точки a для этого момента времени.

3. Материальная точка движется вдоль прямой так, что ее ускорение линейно растет и за первые 10 с достигает значения 5 м/с2. Определить в конце десятой секунды: 1) скорость точки V; 2) пройденный точкой путь 4. Точка движется по окружности радиусом R = 30 см с постоянным угловым ускорением e. Определить тангенциальное ускорение at точки, если известно, что за время t = 4c она совершила 3 оборота и в конце третьего оборота ее нормальное ускорение an = 2.7 м/с2. Рассмотреть два случая: e0 и e0.

5. Зависимость пройденного пути от времени задается уравнением:

Определите :1) Через сколько времени после начала движения ускорение тела будет равно 2 м/с2. 2) Среднее ускорение за этот промежуток времени.

6. Точка движется по окружности радиусом R = 10 см с постоянным тангенциальным ускорением at. Найти нормальное ускорение an точки через t = 20 с после начала движения, если известно, что к концу пятого оборота после начала движения линейная скорость точки v = 10 см/c.

7. Камень брошен с высоты h = 28 м вертикально вверх с начальной скоростью v0 = 8 м/с. Найдите скорость падения v камня на землю.

8. Диск радиусом R = 10 см вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угла поворота диска от времени задается уравнением:

Определите для точек на ободе диска к концу второй секунды после начала движения: 1) тангенциальное ускорение at; 2) нормальное ускорение an; 3) полное ускорение а.

9. Тело 1 бросают вертикально вверх со скоростью v0 = 10 м/c с поверхности Земли, а тело 2 начинает одновременно с первым падать без начальной скорости с высоты h1 = 11 м. Найдите: 1) время t, через которое тела встретятся; 2) их относительную скорость v12 в момент встречи.

10. Колесо радиусом R = 10 см вращается с угловым ускорением e = 3. рад/с2. Найти для точек на ободе колеса к концу первой секунды: 1) угловую скорость w; 2) линейную скорость v; 3) тангенциальное at и нормальное an ускорения; 4) полное ускорение а.

11. Камень брошен в горизонтальном направлении и через t1 = 0.5 c численное значение скорости камня v1 стало в n = 1.5 раза больше начального. Чему была равна начальная скорость камня v0?

Сопротивлением воздуха пренебречь.

12. Через сколько времени снаряд, выпущенный из ствола орудия под углом a=45 к горизонту, окажется на высоте h = 40 м, если скорость снаряда при вылете из ствола v0 = 200 м/с? Сопротивлением воздуха пренебречь.

13. C вышки бросили камень в горизонтальном направлении. Через t = 2 с камень упал на Землю на расстоянии S = 40 м от основания вышки.

Определить: 1) начальную скорость камня v0; 2) конечную скорость камня v; 3) угол j, который составляет вектор скорости v с плоскостью горизонта. Сопротивлением воздуха пренебречь.

14. Пуля выпущена с начальной скоростью v0 = 200 м/с под углом a=60 к плоскости горизонта. Определить: 1) уравнение траектории пули y= y(x);

2) максимальную высоту подъема hmax; 3) дальность полета s.

Сопротивлением воздуха пренебречь.

15. Камень брошен горизонтально с начальной скоростью v0 = 15 м/с.

Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите: 1) дальность полета камня S; 2) нормальное an и тангенциальное at ускорения камня через t = 1с после начала движения.

16. Тело брошено с башни высотой H = 50 м с начальной скоростью v0=20м/с под углом a = 60 к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите: 1) на каком расстоянии s от основания башни тело упадет на Землю; 2) скорость v падения тела на Землю; 3) угол j, который составит траектория тела с горизонтом в точке падения.

17. Тело брошено горизонтально с начальной скоростью v0 = 15 м/с.

Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите: 1) уравнение траектории y=y(x); 2) радиус кривизны траектории R тела через t = 2 с после начала падения.

18. Тело брошено с начальной скоростью v0 = 30 м/с под углом a = 45 к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите для момента времени t = 1 с после начала движения: 1) тангенциальное ускорение at; 2) нормальное ускорение an; 3) радиус кривизны траектории.

19. Тело брошено горизонтально с башни высотой H = 25 м с начальной скоростью v0 = 15 м/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите: 1) на каком расстоянии s от основания башни тело упадет на Землю; 2) скорость v падения тела на Землю; 3) угол j, который составит траектория тела с горизонтом в точке падения.

20. Тело брошено под углом a к горизонту с начальной скоростью v0.

Продолжительность полета t = 2.2 c. Определите максимальную высоту, на которую поднимется это тело.

21. С каким ускорением a будет двигаться по горизонтальной поверхности тело массой m = 4 кг, если на него будет действовать сила F = 20 Н, направленная под углом a = 300 к горизонту? Коэффициент трения тела о поверхность равен m = 0.2.

22. Груз массой m = 50 кг придавливается к вертикальной стене с силой F1=100 Н. Какая необходима сила F2, чтобы равномерно тянуть груз вертикально вверх, если коэффициент трения = 0.3?

23. Тело А массой M = 2 кг (см. рис.) находится на горизонтальном столе и соединено нитями посредством блоков с телами B (m1=0.5 кг) и C(m2 = 0.3 кг). Считая нити и блоки невесомыми и пренебрегая силами трения, определить:

1) ускорение a, с которым будут двигаться эти тела;

2) разность сил натяжения нитей.

24. По наклонной плоскости с углом наклона к горизонту a = 30°, скользит тело. Определить скорость тела в конце третьей секунды после начала скольжения, если коэффициент трения между телом и плоскостью 25. Два груза массами m1 и m2 связаны нитью, перекинутой через неподвижный невесомый блок (m1 = 400 г, m2 = 600 г). Какое расстояние пройдет груз m2 после начала движения за первую секунду?

26. Тело массой m = 1 кг движется так, что зависимость пройденного расстояния S от времени задается уравнением: S = Asin(wt), где А = 5 см, w= p рад/с. Найти ускорение, силу и импульс тела через t = 1/6 с после начала движения.

27. Тело массой m = 0.5 кг движется прямолинейно, причем координата тела изменяется с течением времени по закону: x = A - Bt + Ct2 и y = Dt3, где С=1м/c2, D = 2 м/c3. Определить ускорение тела а и действующую на тело силу F в конце третьей секунды движения.

28. Тело массой m = 1 кг движется так, что его координаты x и y изменяются с течением времени следующим образом: x = A - Bt + Ct2 – Dt3, где С=5м/c2, D = 1 м/c3.

29. C вершины наклонной плоскости длина которой l = 2 м и высота h = 1 м начинает скользить небольшое тело. Коэффициент трения между телом и плоскостью m = 0.15. Определите: 1) ускорение, с которым движется тело; 2) время движения тела от вершины наклонной плоскости до ее основания; 3) скорость тела у основания наклонной плоскости.

30. Тело, брошенное вертикально вверх со скоростью v0 = 10.8 м/с, достигло высшей точки подъема через t = 1 с. Каково было среднее значение силы сопротивления воздуха, действовавшей на тело во время подъема. Масса 31. Шар массой m1 = 10 кг, движущийся со скоростью v1 = 4 м/с, сталкивается с шаром массой m2 = 4 кг, со скорость которого v2 = 12 м/с.

Cчитая удар прямым, неупругим, найти скорость u шаров после удара в двух случаях: 1) малый шар нагоняет большой шар, движущийся в том же направлении; 2) шары движутся навстречу друг другу.

32. Определите работу, совершаемую при подъеме груза массой m = 50 кг по наклонной плоскости с углом наклона a = 30° к горизону на расстояние l= 4 м, если время подъема t = 2 с, а коэффициент трения m = 0.06.

33. Шар массой m1, летящий со скоростью v1 = 5 м/с, ударяет неподвижный шар массой m2. Удар прямой, неупругий. Определить скорость u шаров после удара, а также долю кинетической энергии DЕ летящего шара, израсходованной на увеличение внутренней энергии этих шаров.

Рассмотреть два случая: 1) m1 = 2 кг, m2 = 8 кг; 2) m1 = 8 кг, m2 = 8 кг.

34. На полу стоит тележка в виде длинной доски, снабженной легкими колесами. На одном конце доски стоит человек. Масса его m1 = 60 кг, масса доски m2 = 20 кг. С какой скоростью (относительно пола) будет двигаться тележка, если человек пойдет вдоль нее со скоростью (относительно доски) v = 1 м/с? На какое расстояние передвинется тележка, если человек перейдет на другой конец доски? Массой колес и трением пренебречь.

35. Автомобиль массой m = 1.8 т спускается при выключенном двигателе с постоянной скоростью v = 54 км/ч по уклону дороги (угол к горизонту a= 3°). Определить, какой должна быть мощность автомобиля, чтобы он смог подниматься на такой же подъем с такой же скоростью.

36. Тело массой m = 1 кг бросают со скоростью v0 = 10 м/c под углом a = 30° к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить кинетическую Tк, потенциальную Еп и полную Е энергии тела: 1) через t= 0.3 с после начала движения; 2) в высшей точке траектории 37. В лодке массой m1 = 240 кг стоит человек массой m2 = 60 кг. Лодка плывет со скоростью v1= 2 м/с. Человек прыгает с лодки в горизонтальном направлении со скоростью v= 4 м/с (относительно лодки). Найти скорость u движения лодки после прыжка человека в двух случаях: 1) человек прыгает вперед по движению лодки; 2) в сторону, противоположную движению лодки 38. Шар массой m1 = 2 кг налетает на покоящийся шар массой m1 = 8 кг.

Импульс Р1 движущегося шара равен 10 кг·м/c. Удар шаров центральный, абсолютно упругий. Определить непосредственно после удара: 1) импульсы первого и второго шаров; 2) кинетические энергии шаров; 3) долю кинетической энергии, переданной первым шаром второму.

39. Пуля массой m = 12 г, летящая с горизонтальной скоростью v = 0.6 км/с, попадает в мешок с песком массой М = 10 кг, висящий на длинной нити, и застревает в нем. Определите: 1) высоту, на которую поднимется мешок, отклонившись после удара; 2) долю кинетической энергии, израсходованной на пробивание песка.

40. На железнодорожной платформе установлено орудие. Масса платформы с орудием М = 15 т. Орудие стреляет вверх под углом a = 60° к горизонту в направлении движения платформы. С какой скоростью v1 покатится платформа вследствие отдачи, если масса снаряда m = 20 кг и он вылетает со скоростью v2 = 600 м/с?

41. Колесо радиусом R = 30 см и массой m = 3 кг скатывается по наклонной плоскости длиной l = 5 м и углом наклона = 25°. Определить момент инерции J колеса, если его скорость в конце движения составляла v=4.6м/с.

42. Платформа, имеющая форму сплошного однородного диска, может вращаться по инерции вокруг неподвижной вертикальной оси. На краю платформы стоит человек, масса которого в 3 раза меньше массы платформы. Определить, как и во сколько раз изменится угловая скорость вращения платформы, если человек перейдет ближе к центру на расстояние, равное половине радиуса платформы.

43. Шар радиусом R = 10 см и массой m = 5 кг вращается вокруг оси симметрии согласно уравнению = A+Bt2+Ct3 (В = 2 рад/ c2, С = 0, рад/c3). Определить момент сил М для t = 3 с.

44. Три маленьких шарика массой m = 10 г каждый расположены в вершинах равностороннего треугольника со стороной a = 20 см и скреплены между собой. Определить момент инерции относительно оси, перпендикулярной плоскости треугольника и проходящей через центр описанной окружности. Массой стержней, соединяющих шары, пренебречь.

45. Тонкий однородный стержень длиной l = 50 см и массой m = 400 г вращается с угловым ускорением = 3 рад/c2 около оси, проходящей перпендикулярно стержню через его середину. Определить вращающий 46. На краю горизонтальной платформы, имеющей форму диска радиусом R=2 м, стоит человек массой m1 = 80 кг. Масса платформы m2 = 240 кг.

Платформа может вращаться вокруг вертикальной оси, проходящей через ее центр. Пренебрегая трением, найти, с какой угловой скоростью будет вращаться платформа, если человек будет идти вдоль ее края со скоростью v = 2 м/с относительно платформы.

47. Пуля массой m = 10 г летит со скоростью v = 800 м/с, вращаясь около продольной оси с частотой n = 3000 c-1. принимая пулю за цилиндрик диаметром d = 8 мм, определить полную кинетическую энергию пули.

48. Сплошной цилиндр массой m = 4 кг катится без скольжения по горизонтальной поверхности. Линейная скорость оси цилиндра v = 1 м/c.

Определить полную кинетическую энергию цилиндра 49. В центре скамьи Жуковского стоит человек и держит в руках стержень длиной l = 2.4 м и массой m = 8 кг, расположенный вертикально по оси вращения скамьи. Скамья с человеком вращается с частотой n1 = 1 c-1. C какой частотой n2 будет вращаться скамья с человеком, если он повернет стержень в горизонтальное положение? Суммарный момент инерции скамьи и человека равен J = 6 кг·м2.

50. Маховик начинает вращаться из состояния покоя с постоянным угловым ускорением = 0.4 рад/c2. Определите кинетическую энергию маховика через время t2 = 25 с после начала движения, если через t1 = 10 с момент импульса L1 маховика составлял 60 кг·м2/c.

51. Определите скорость, при которой релятивистский импульс частицы превышает ее ньютоновский импульс в 3 раза.

52. Во сколько раз релятивистская масса протона превышает релятивистскую массу электрона, если обе частицы имеют одинаковую кинетическую 53. Какую скорость должно иметь движущееся тело, чтобы его продольные размеры уменьшились в три раза?

54. Определите, какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы его продольные размеры уменьшились в два раза.

55. Две ракеты движутся навстречу друг другу относительно неподвижного наблюдателя с одинаковой скоростью, равной 0.5с. Определите скорость сближения ракет, исходя из закона сложения скоростей: 1) в классической механике; 2) в специальной теории относительности.

56. Во сколько раз увеличивается продолжительность жизни нестабильной частицы (по часам неподвижного наблюдателя), если она начинает двигаться со скоростью, составляющей 90% скорости света?

57. При какой скорости кинетическая энергия частицы T равна ее энергии 58. Какую ускоряющую разность потенциалов должен пройти протон, чтобы его скорость составила 99% скорости света?

59. Кинетическая энергия релятивистской частицы равна ее энергии покоя.

Во сколько раз изменится импульс частицы, если ее кинетическая энергия увеличится в n = 4 раза?

60. Космический корабль пролетает мимо Вас со скоростью v = 0.8с. По Вашим измерениям его длина равна l = 90 м. Чему равна длина корабля в состоянии покоя?

61. Предельно допустимая концентрация молекул паров ртути в воздухе равна 3·1016 м-3, а хлора – 8.5·1016 м-3. Найти, при какой массе каждого из веществ в 1 м3 воздуха возникает опасность отравления?

62. В баллоне объемом 0.2 м3 находится газ под давлением 105 Па при температуре 290 К. После подкачивания газа давление повысилось до 3·105 Па, а температура увеличилась до 320 К. Насколько увеличилось число молекул газа?

63. Во сколько раз средняя квадратичная скорость vкв молекул кислорода больше средней квадратичной скорости пылинки массой m = 10-8 г, находящейся среди молекул кислорода?

64. В баллоне емкостью 40 литров находится углекислый газ массой 1.98 кг.

Баллон выдерживает давление не более 3·106 Па. При какой температуре возникает опасность разрыва баллона?

65. Некоторый газ массой 7 г, находящийся в баллоне при температуре 27°С, создает давление 50 кПа. Водород массой 4 г в этом же баллоне при температуре 60°С создает давление 444 кПа. Какова молярная масс неизвестного газа?

66. Водород находится при температуре Т = 300 К. Найти среднюю кинетическую энергию вр вращательного движения одной молекулы, а также суммарную кинетическую энергию Ек всех молекул этого газа, если количество водорода n = 0.5 моль.

67. Найти плотность r газовой смеси, состоящей из одной части водорода и восьми частей кислорода при давлении Р = 100 кПа и температуре 68. На какой высоте давление воздуха составляет 50% от давления на уровне моря? Считайте, что температура воздуха постоянна и равна 10°С.

69. Объем, занимаемый газом, уменьшился на 45%, давление при этом повысилось на 40%. Насколько изменилась температура газа, если начальная температура была равна Т = 280 К?

70. Азот массой m = 0.1 кг был изобарно нагрет до температуры Т1 = 200 К до температуры Т2 = 400 К. Определить работу А, совершенную газом, и теплоту Q, полученную им, а также изменение внутренней энергии DU.

71. Определите удельные теплоемкости cp и cv некоторого двухатомного газа, если известно, что молярная масса этого газа равна m = 0.03 кг/моль и отношение cp/cv = 1.4.

72. При адиабатном сжатии 1 кмоль двухатомного газа была совершена работа 146 Дж. Насколько увеличилась температура при сжатии?

73. В закрытом сосуде объемом V = 2 л находится азот, плотность которого r= 1.4 кг/м3. Какое количество теплоты Q необходимо сообщить газу, чтобы нагреть его на DТ = 100 К?

74. Ванну вместимостью 100 л необходимо заполнить водой, имеющей температуру 30°С. Для этого используют воду температурой 80°С и лед, взятый при температуре -2°С. Определить массу льда, которую надо положить в ванну. Удельная теплоемкость воды св = 4.19 кДж/(кгК), льда сл = 2.1 кДж/(кгК), удельная теплота плавления льда l = 75. Газ, совершающий цикл Карно, 2/3 теплоты, полученной от нагревателя, отдает холодильнику. Температура холодильника Т2 = 280 К.

Определить: 1) термический к.п.д. h цикла; 2) температуру нагревателя 76. Работа изотермического расширения массы m = 10 г некоторого газа от объема V1 до объема V2 = 2V1 равна А = 575 Дж. Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа при этой температуре.

77. Во сколько раз необходимо увеличить объем идеального газа (n = 5 моль) при изотермическом расширении, если его энтропия увеличилась на DS=57.6 кДж/моль?

78. Многоатомный идеальный газ совершает цикл Карно. При этом в процессе адиабатного расширения объем газа увеличивается в n = 4 раза.

Определите термический к.п.д. цикла.

79. В воду массой 0.86 кг при температуре 48°С опустили оловянную деталь массой 370 г при температуре 14°С. Какая температура установится после достижения теплового равновесия? Удельная теплоемкость воды св=4.19 кДж/(кгК), олова со – 0.23 кДж/(кгК).

80. При нагревании n = 1 кмоль двухатомного газа его абсолютная температура увеличивается в 1.5 раза. Найти изменение энтропии, если нагревание происходит: 1) изохорически; 2) изобарически.

Варианты заданий для контрольной работы № 2.

1. Два маленьких проводящих шарика подвешены на очень длинных непроводящих нитях, подвешенных к одному крючку. Шарики были заряжены одинаковыми зарядами и находились в состоянии равновесия на расстоянии r0 = 8 см друг от друга. Один из шариков разрядили. Каким станет окончательное расстояние между шариками?

2. Два точечных заряда Q1= - 50 нКл и Q2=100 нКл находятся на расстоянии r = 20 см. Определить силу F, действующую на заряд Q3 = 10 нКл, удаленный от обоих зарядов на одинаковое расстояние, равное d = 30 см.

3. Шарик массой m = 40 мг с зарядом Q = 0.67 нКл подвешен на тонкой нити и помещен в электрическое поле равномерно заряженной бесконечной плоскости, которая расположена вертикально. Найдите поверхностную плотность заряда плоскости, если сила натяжения нити равна 0.49 мН.

4. В воздухе на шелковой нити подвешен заряженный шарик массой m=0.4 г.

Снизу подносят к нему на расстояние r = 2.0 см разноименный и равный по величине заряд; в результате этого сила натяжения нити увеличивается в 2 раза. Найти величину заряда q.

5. В плоском, горизонтально расположенном, конденсаторе заряженная капелька ртути находится в равновесии при напряженности поля E = В/см. Заряд капли равен q = 0,810-18 Кл. Найти радиус r капли. Плотность ртути = 13550 кг/м3.

6. Между двумя вертикальными пластинами, находящимися на расстоянии d= 1.0 см друг от друга, висит заряженный шарик массой m = 0.1 г. После того, как на пластины была подана разность потенциалов U = 1000 В, нить с шариком отклонилась на угол = 30°. Найти заряд шарика Q.

7. Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными пластинами, несущими равномерно распределенный по площади заряд с поверхностными плотностями s1 = 1 нКл/см2 и s2 = 3 нКл/см2.

Определить напряженность E поля: 1) между пластинами; 2) вне пластин.

перпендикулярной пластинам.

8. Шар радиусом R = 10 см заряжен равномерно с поверхностной плотностью r = 10 нКл/м3. Определите напряженность электростатического поля:

1) на расстоянии r1 =5 см от центра шара; 2) на расстоянии r2 =15 см от центра шара. Построить график зависимости Е = f(r).

9. Медный шар радиусом R = 0.5 см помещен в масло. Найти заряд q шара, если в однородном электрическом поле шар оказался взвешенным в масле. Электрическое поле направлено вертикально вверх и его напряженность Е = 3.6 МВ/м. Плотность масла м = 13550 кг/м3.

10. Кольцо из проволоки радиусом R = 10 см имеет отрицательный заряд q=-5 нКл. Найти напряженность Е электрического поля на оси кольца в точках, расположенных от центра кольца на расстояниях r, равных 0, 5, 8, 10 и 15 см. Построить график E = f(r).

11. Заряженный металлический шар радиусом R1 = 9 см соединяют тонким проводником с удаленным незаряженным металлическим шаром радиусом R2 = 3 см. После соединения потенциал шаров j оказался равным 300 В. Найдите потенциал j1 заряженного шара до соединения.

12. В вершинах равностороннего треугольника расположены два одинаковых положительных точечных заряда q = 1 нКл. Потенциал в третьей вершине треугольника j = 60 В. Найти напряженность электрического поля в этой вершине.

13. Металлический шар радиусом R= 5 см несет заряд q = 10 нКл.

Определите потенциал j электростатического поля: 1) на поверхности шара; 2) на расстоянии r = 2 см от его поверхности. Постройте график зависимости j= f(r).

14. Между горизонтальными обкладками воздушного конденсатора на расстоянии h = 5 см от нижней обкладки «висит» заряженная пылинка.

Найдите время, через которое пылинка упадет на нижнюю обкладку, если разность потенциалов между обкладками конденсатора мгновенно уменьшится в n = 2 раза.

15. Чтобы в воздухе при атмосферном давлении «проскочила» искра, напряженность электрического поля в нем должна быть не менее 3МВ/м.

Какова длина молнии во время грозы, если напряжение между облаком и Землей достигает 1.2·109 В? Считайте поле однородным.

16. Электрическое поле образовано положительно заряженной бесконечно длинной нитью. Двигаясь под действием этого поля от точки, находящейся на расстоянии r1 = 1 см от нити, до точки, находящейся на расстоянии r2 = 4 см, a-частица изменила свою скорость от v1 = 2105 м/с до v2 = 3106 м/с. Найти линейную плотность заряда t на нити.

17. Восемь одинаковых шарообразных капелек ртути вначале были заряжены до одного и того же потенциала j0 = 10 В. Каков потенциал большой капли ртути, получившейся в результате слияния этих капелек?

18. Кольцо радиусом R = 10 см из тонкой проволоки имеет заряд q = 5 нКл.

Определите потенциал j электростатического поля: 1) в центре кольца; 2) на оси, проходящей через центр кольца, в точке, удаленной на расстояние r = 10 см от центра кольца. Построить график j = f(r).

19. Отрицательно заряженная частица массой m = 10-29 кг, двигаясь в электрическом поле из состояния покоя, приобрела скорость v = 1. м/с, пройдя разность потенциалов U = 1 кВ. Сколько «избыточных»

электронов имеет частица?

20. Две параллельные заряженные плоскости, поверхностные плотности заряда которых s1 = 2 мкКл/м2 и s2 = - 0,8 мкКл/м2, находятся на расстоянии d = 0,6 см друг от друга. Определить разность потенциалов U между плоскостями.

21. Воздушный конденсатор, заряженный до разности потенциалов 600 В, отключили от источника и соединили параллельно с таким же конденсатором, но незаряженным и заполненным диэлектриком.

Определите диэлектрическую проницаемость диэлектрика, если разность потенциалов на конденсаторах стала равна 100 В.

22. Разность потенциалов на первом конденсаторе U1 = 300 В, а на втором U2=100 В. Конденсаторы соединили между собой одноименно заряженными обкладками. После этого разность потенциалов на них стала равной U = 250 В. Найдите отношение их емкостей (C1/C2).

23. Два плоских воздушных конденсатора одинаковой ёмкости соединены параллельно и заряжены до разности потенциалов U = 300 В. Определите разность потенциалов этой системы, если пространство между пластинами одного из конденсаторов заполнено слюдой (e = 7) 24. Начальная энергия заряженного плоского конденсатора равна 1.5 Дж. На какую величину изменится энергия, если расстояние между обкладками увеличить в n = 1.5 раза и заполнить пространство между ними диэлектриком с диэлектрической проницаемостью e = 3?

25. Два конденсатора электроемкостями C1 = 3 мкФ и C2 = 6 мкФ соединены между собой и присоединены к батарее с e = 120 В. Определить заряды Q1 и Q2 конденсаторов и разности потенциалов U1 и U2 между их обкладками, конденсаторы соединены: 1) параллельно; 2) последовательно.

26. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов U1=500 В. Площадь пластин S = 200 см2. Расстояние между ними d1 = 1.5 мм. Пластины раздвинули до расстояния d2 = 15 мм.

Найдите энергии W1 и W2 конденсатора до и после раздвижения пластин, если источник напряжения перед раздвижением: 1) не отключался; 2) отключался.

27. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено стеклом (e= 7). Расстояние между пластинами d = 5 мм, разность потенциалов U = 1 кВ. Определите: 1) напряженность E поля в стекле; 2) поверхностную плотность заряда s на пластинах конденсатора.

28. Плоский воздушный конденсатор с обкладками площадью S = 200 см каждая и расстоянием между ними d = 3 мм подключен к источнику постоянного напряжения U = 100 В. Не отключая конденсатор от источника напряжения, в него ввели диэлектрическую пластину толщиной d1 = d/3 с диэлектрической проницаемостью e = 9. Найдите: 1) изменение заряда конденсатора; 2) работу Аист, совершенную при введении пластины источником напряжения; 3) работу Авнеш, совершенную при этом внешними силами.

29.Электрон ускоряется из состояния покоя в течение t = 1 нc электростатическим полем плоского воздушного конденсатора, емкость которого С=10 мкФ, энергия W = 20 Дж, расстояние между обкладками d = 10 см. Найдите работу поля, совершенную силами поля над электроном за данное время, а также пройденный им путь.

30. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов U1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d = 1,5 мм. После отключения конденсатора от источника напряжения в пространство между пластинами внесли парафин (e = 2).

Определите: 1) разность потенциалов U2 между пластинами после внесения диэлектрика; 2) емкости конденсатора C1 и C2 до и после внесения диэлектрика.

31. Сила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в течение времени Dt =2 с по линейному закону от I0 = 0 до I = 6 А. Определить теплоту Q1, выделившуюся в этом проводнике за первую секунду, и Q2 за вторую, а также найти отношение Q2/Q 32. Вольтметр, включенный в сеть последовательно с сопротивлением R1, показал напряжение U1 = 198 В, а при включении последовательно с сопротивлением R2 = 2R1 показал U2 = 180 В. Определить сопротивление R1 и напряжение в сети, если сопротивление вольтметра R = 900 Ом.

33. В электрическом чайнике имеются две спирали, каждая из которых рассчитана на напряжение 220 В и имеет мощность 200 Вт. При параллельном и последовательном соединении спиралей друг с другом вода в чайнике закипает за одно и то же время, если его подключить к сети постоянного напряжения через некоторое сопротивление. Чему равно это сопротивление?

34. После включения внешней цепи разность потенциалов на зажимах батареи оказалась равной 12 В. Чему равно внутреннее сопротивление батареи, если ЭДС батареи равна 24 В, а сопротивление внешней цепи 35. В цепь, состоящую из батареи и резистора сопротивлением R = 8 Ом, включают вольтметр, сопротивление которого R1 = 800 Ом, один раз последовательно резистору, другой раз параллельно. Определите внутреннее сопротивление батареи, если показания вольтметра в обоих случаях одинаковы.

36. От батареи с э.д.с. = 500 В необходимо передать энергию на расстояние l = 2.5 км. Потребляемая мощность Р = 10 кВт. Найти минимальные потери мощности DР в сети, если диаметр медных подводящих проводов d=1.5 см.

37. Сила тока в проводнике изменяется по закону I = kt(t - t), где k – некоторая постоянная. Сопротивление проводника R. Определите: а) заряд, прошедший через сечение проводника за время t; б) количество теплоты, выделившееся в проводнике за это же время.

38. Определите суммарный импульс электронов в прямом проводнике длиной l = 500 м, по которому течет ток I = 20 A.

39. Батарея с э.д.с. = 240 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом замкнута на внешнее сопротивление R = 23 Ом. Найти полную мощность Р0, полезную мощность Р и к.п.д. h батареи.

40. Амперметр сопротивлением R1 = 2 Ом, подключенный к источнику тока, показывает ток I1 = 5 А. Вольтметр сопротивлением R2 = 150 Ом, подключенный отдельно к тому же источнику тока, показывает напряжение U2=12 В. Найдите ток короткого замыкания.

41. По контуру в форме кольца радиусом R = 0.5 м течет ток I = 20 A.

Определите магнитную индукцию в точке, лежащей на оси кольца, на расстоянии 0.3 м от центра.

42. Бесконечно длинный тонкий проводник с током силой I = 50 А изогнут так, как показано на рисунке. Радиус изогнутой части (петли) равен см. Определить в точке 0 магнитную индукцию В поля, создаваемого этим током.

43. По двум бесконечно длинным параллельным проводам, расположенным на расстоянии 5 см друг от друга в вакууме, текут в одном направлении токи I1 = 5 A и I2 = 10 А. Определите напряженность поля в точке, отстоящей на 2 см от первого провода и на 5 см от второго.

44. По длинному прямому соленоиду, имеющему 300 витков на 10 см длины, течет ток силой 5 А. Определите индукцию и напряженность магнитного поля в центре одного из оснований.

45. Определите магнитную индукцию ВА на оси тонкого проволочного кольца радиусом R = 10 см, в точке, расположенной на расстоянии d = см от центра кольца, если при протекании тока по кольцу индукция магнитного поля в центре кольца В0 = 50 мкТл.

46. По трем длинным прямым параллельным проводам, проходящим через вершины равностороннего треугольника со стороной а = 15 см перпендикулярно его плоскости, текут одинаковые токи силами 12 А, причем по двум проводникам токи текут в одном направлении, а по третьему – в противоположном. Определить напряженность магнитного поля в центре треугольника.

47. Ток силой I = 10 А течет по бесконечно длинному проводнику, представленному на рисунке. Радиус изогнутой части проводника R = 10 см. Определить индукцию магнитного поля в точке О. Направление тока указано стрелками.

48. По двум бесконечно длинным параллельным проводам, расположенным на расстоянии 20 см друг от друга в вакууме, в противоположных направлениях текут токи I1 = I = 10 А. Определите напряженность поля в точке, отстоящей на расстоянии d =20 см от каждого провода.

49.Ток силой I = 20 А течет по бесконечно длинному проводнику, представленному на рисунке. Радиус полуокружности равен R = 10 см.

Определить индукцию магнитного поля в точке О. Направление тока указано стрелками.

50. Вычислите индукцию и напряженность магнитного поля в точке, лежащей на перпендикуляре к проводнику, на расстоянии d =1 м от проводника. Точка пересечения перпендикуляра и проводника отстоит от центра проводника на расстоянии r = 0.5 м. Длина проводника l = 3 м, сила тока I =20 А.

51. В однородном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной его линиям, расположен прямолинейный проводник с током. Проводник сгибают посередине до угла в 60° в плоскости, перпендикулярной линиям индукции. Найдите отношение FA1/FA2, где FA1 - модуль силы Ампера, действующей на прямой проводник, FA2 - то же на согнутый проводник.

52. Проводник прямоугольного сечения длиной l = 20 см лежит на наклонной плоскости (угол наклона a = 30°) в горизонтальном положении. Сила тока в проводнике I = 50 А, масса проводника m = 1 кг. Какова должна быть индукция магнитного поля, перпендикулярного плоскости, чтобы проводник находился в равновесии? Трением пренебречь.

53. Горизонтальный проводник длиной l = 0.2 м и массой m=0.01 кг, подвешенный на двух тонких нитях, находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией B = 0.25 Тл. На какой угол a от вертикали отклонятся нити, если по проводнику пропустить ток I = 54. Круглая рамка диаметром d = 10 см, по которой течет ток силой I = 5 A, расположена в однородном магнитном поле так, что магнитный поток, пронизывающий ее, максимален. Определите работу, которую необходимо совершить, чтобы: 1) повернуть рамку на 120° вокруг диаметральной оси; 2) удалить рамку за пределы поля.

55. Проводник массой m = 0.5 кг и длиной l = 0.3 м подвешен с помощью двух невесомых нитей к пружине жесткостью к = 400 Н/м. При этом он находится в горизонтальном магнитном поле с индукцией В = 0.5 Тл перпендикулярно линиям индукции. Определите силу тока, при пропускании которого по проводнику удлинение пружины составило 56. По тонкому проволочному кольцу радиусом R = 50 см течет ток I = 1 A.

Перпендикулярно плоскости полукольца возбуждено однородное магнитное поле с индукцией В = 0.01 Тл. Найдите силу, растягивающую кольцо. Действие на полукольцо подводящих проводов и взаимодействие отдельных элементов полукольца не учитывать.

57. На прямолинейный проводник с удельным сопротивлением r = 1.010- Омм и площадью поперечного сечения S = 2.0 мм2, расположенный под углом a=30° к однородному магнитному полю, действует сила Ампера, равная FA=12 Н. Найдите: 1) индукцию магнитного поля В, если напряжение на концах проводника, создающее в проводнике ток, равно 220 В; б) работу, которую совершит сила Ампера при медленном перемещении этого проводника на расстояние d = 0.6 м в направлении, образующем угол b = 60° с силой Ампера.

58. Проводник длиной l = 0.2 м и массой m=0.1 кг, подвешенный на двух тонких нитях, находится в однородном вертикальном магнитном поле.

При прохождении по проводнику тока с силой I = 20 А он отклонился так, что нити образовали угол a = 45° с вертикалью. Определите индукцию магнитного поля.

59. На наклонных рельсах перпендикулярно к ним лежит стержень.

Расстояние между рельсами l = 50 см. Рельсы составляют с горизонтальной плоскостью угол a = 30°. Какова должна быть индукция магнитного поля, перпендикулярного плоскости рельсов, чтобы стержень начал двигаться равномерно, если по нему пропускать ток силой I = 40 A?

Коэффициент трения стержня о рельсы m = 0.6. Масса стержня m = 1 кг.

60. По трем параллельным проводам, находящимся на одинаковом расстоянии d = 10 см друг от друга, текут одинаковые токи силой I = А. В двух проводах направления тока совпадают. Вычислить силу F, действующую на отрезок длиной l= 1 м каждого провода.

61. Электрон, ускоренный разностью потенциалов U = 400 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией В = 1.5 мТл и описал дугу окружности. Найти радиус этой окружности R и частоту обращения n электрона по окружности. Масса электрона me = 9.110-31 кг, заряд электрона e=1.610-19 Кл.

62. Электрон, обладая скоростью v = 107 м/c, влетел в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите нормальное и тангенциальное ускорения электрона, если индукция магнитного поля В = 0.1 Тл.

63. Электрон, обладая скоростью v = 106 м/с, влетает в однородное магнитное поле под углом a = 60° к направлению поля и начинает двигаться по спирали. Напряженность магнитного поля H = 1.5103 А/м. Определите:

1) шаг спирали; 2) радиус витка спирали.

64. Электрон со скоростью v = 106 м/c влетает в электрическое и магнитное поля, линии которых имеют одно и то же направление. Индукция магнитного поля В = 0.8 мТл, а напряженность электрического поля Е = 600 В/м. Определите ускорение электрона в начальный момент, если его начальная скорость перпендикулярна обоим полям.

65. Заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов U=104 В и влетела в скрещенные под прямым углом электрическое и магнитное поля. Напряженность электрического поля равна Е = 100 В/см, а магнитная индукция В = 0.1 Тл. Найти удельный заряд q/m частицы, если, двигаясь перпендикулярно обоим полям, она не испытывает отклонений от прямолинейной траектории.

66. Электрон движется в однородном магнитном поле (В = 10 мТл) по винтовой линии, радиус которой равен R = 1см и шаг h = 6 см.

Определить период T обращения электрона и его скорость v.

67. Протон, ускоренный из состояния покоя разностью потенциалов U=600В, влетает в электрическое и магнитное поля, линии которых перпендикулярны друг другу. Направление движения протона перпендикулярно линиям обоих полей. Индукция магнитного поля В = мТл. Определите напряженность электрического поля, если протон движется прямолинейно.

68. Согласно классической теории, в атоме водорода электрон вращается вокруг протона по круговой орбите радиусом r0 = 5.29·10-11 м.

Определите: 1) силу эквивалентного кругового тока и индукцию магнитного поля в центре орбиты; 2) орбитальный магнитный момент электрона; 3) отношение орбитального магнитного момента к механическому моменту (моменту импульса).

69. Два иона с одинаковыми массовыми числами А1 = А2 = 20 и зарядами q1=2q2 = 3.2·10-19 Кл, разгоняются электростатическим полем с разностью потенциалов U = 4 кВ, затем влетают в однородное магнитное поле с индукцией В = 0.25 Тл перпендикулярно к линиям магнитного поля и к границе поля и, описав полуокружность, вылетают из него. Определите:

1) отношение v1/v2 скоростей ионов, с которыми они вылетают из электрического поля; 2) магнитный поток Ф, пронизывающий поверхность, ограниченную траекторией движения иона 1 в магнитном 70. В однородном магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции движется прямой проводник длиной l = 40 см. Определите силу Лоренца, действующую на свободный электрон проводника, если возникающая на его концах разность потенциалов составляет 10 мкВ.

71. Магнитная индукция однородного магнитного поля равна 0.5 Тл.

Определите поток магнитной индукции через поверхность площадью см2, расположенную перпендикулярно линиям магнитной индукции.

Чему будет равен поток вектора магнитной индукции, если поверхность повернуть на угол 60° от первоначального положения?

72. Плоская проволочная рамка площадью 200 см2 и сопротивлением 0.5 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Линии индукции перпендикулярны плоскости рамки. На какой угол надо повернуть рамку, чтобы по ней прошел заряд 400 мкКл?

73. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0.1 Тл вокруг вертикальной оси вращается стержень с угловой скоростью w = 50 с-1.

Длина стержня l = 0.4 м. Определить э.д.с. индукции, возникающей в стержне, если ось вращения проходит через конец стержня параллельно линиям магнитной индукции.

74. Энергия магнитного поля катушки индуктивностью L = 100 мГн за промежуток времени Dt = 0.5 с линейно возросла в n = 4 раза. Найдите среднее значение э.д.с. самоиндукции за это время, если начальная сила тока в катушке (в момент начала возрастания) составляла I1 = 10 A.

75. Две гладкие замкнутые металлические шины, расстояние между которыми равно 30 см, со скользящей перемычкой массой m = 5 г, которая может передвигаться без трения, находятся в однородном магнитном поле с индукцией В = 0.1 Тл, перпендикулярном плоскости контура. Перемычка скользит вниз с постоянной скоростью v = 50 см/c.

Определите сопротивление перемычки, пренебрегая самоиндукцией контура и сопротивлением остальной части контура.

76. Квадратная проволочная рамка со стороной а = 5 см и сопротивлением R=10 Ом находится в однородном магнитном поле (В = 40 мТл). Нормаль к плоскости рамки составляет угол a = 30° с линиями магнитной индукции. Определить заряд Q, который пройдет по рамке, если магнитное поле выключить.

77. Проволочный виток радиусом r = 1 см, изготовленный из медной проволоки диаметром d = 0.5 мм, находится в однородном магнитном поле, линии вектора индукции которого перпендикулярны к плоскости витка. Индукция магнитного поля изменяется со скоростью dB/dt = 0. Тл/c. Найдите количество теплоты, которое выделится в витке за время t 78. Рамка, имеющая форму равностороннего треугольника, помещена в однородное магнитное поле с индукцией В = 0.1 Тл. Перпендикуляр к плоскости рамки составляет с направлением индукции В угол a = 30°.

Определите длину стороны рамки, если известно, что среднее значение э.д.с. индукции, возникающей в рамке при включении поля в течение времени Dt = 10 с, равно 12 В.

79. Из провода длиной l = 60 см сделан квадратный контур, плоскость которого перпендикулярна линиям однородного магнитного поля с индукцией В = 4 млТл. Какой заряд Q пройдет проводу, если квадрат превратить в равносторонний треугольник? Сопротивление контура R = 80. Из двух одинаковых проводников изготовили два контура - квадратный и круговой. Оба контура помещены в одной плоскости в изменяющееся во времени магнитное поле. В круговом контуре индуцируется постоянный ток силой I1 = 0.40 А. Найти силу тока в квадратном контуре.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Курс физики: Учебное пособие для вузов е изд.,стер. – Академия, 2008.

2. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. - М.:Оникс 21 век; Мир и образование, 3. Савельев И.В. Курс общей физики (в трех томах). 7-е издание. - М: Изд.

Дом «Лань», 2007.

4. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики: Учебник для вузов: В т. Т.1-3. Изд.11. – М: Изд. Дом «Лань», 2007 г.

5. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики (в трех томах), 7-е издание, 2007. 1184 с. Издательский Дом Лань, 2007 г.

6. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике. Для инженеров и студентов вузов. Изд.8, перераб. и испр., 7. И.Л.Касаткина. Репетитор по физике. В 2-х т. – Ростов н/Дону: Феникс, 8. Багдасарян Д.А., Сабирзянов А.А. Сборник задач и вопросов по электричеству и магнетизму. 2007 г. 295 с 9. Трофимова Т.И. Физика в таблицах и формулах: Учеб. пособие для вузов и ссузов. Изд.3 2006.

10. Чертов, А.Г. Задачник по физике: Учеб.пособие / А.Г. Чертов, А.А.

Воробьев. - 5-е изд.,перераб.и доп. - М.: Высш. шк., 1988. - 526 с.

11. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С.

Волькенштейн. - СПб.: спецЛит, 2002.-327с.

Электрическая постоянная Магнитная постоянная Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных П р и м е ч а н и е: Приставки гекто, дека, деци и санти допускается применять только в наименованиях кратных и дольных единиц, уже получивших широкое распространение (гектар, декалитр, дециметр, сантиметр и др.) Единицы физических величин, имеющие собственные наименования Потенциал электрического поля, электрическое вольт В напряжение Поглощенная доза излучения (доза излучения) грэй Гр П р и м е ч а н и е: Единицы времени (минуту, час, сутки), плоского угла (градус, минуту, секунду), астрономическую единицу, световой год, диоптрию и атомную единицу массы не допускается применять с приставками.

Радиус Земли Масса Земли Радиус Солнца Масса Солнца Радиус Луны Масса Луны Расстояние от центра Земли до центра Солнца Расстояние от центра Земли до центра Луны дистиллированная при 4°С) смазочное) Удельное сопротивление некоторых материалов Материал сопротивление, Материал сопротивление, провод дистиллированна парафиновое Диэлектрическая проницаемость некоторых веществ дистиллированная трансформаторное Обозначения букв Название букв Обозначения букв Название букв Ильиных Н.И.

8(343) ninail@bk.ru

 


Похожие работы:

«Министерство образования и науки РФ Академия информатизации образования Институт информатизации образования РАО Педагогический институт Южного федерального университета Ростовское (Южное) отделение АИО ТРУДЫ II Международного научно-методического симпозиума ЭРНО – 2011 ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ В НЕПРЕРЫВНОМ ОБРАЗОВАНИИ Ростов – на – Дону 2011 г. УДК 331.363 ББК 65.240 Э 45 Редакционная коллегия: Мареев В.И. – д.п.н., проф. (председатель); Зобов Б.И. – д.т.н., проф.; Козлов О.А. – д.п.н., проф.;...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет (ГОУВПО АмГУ) УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ИиУС _ А.В. Бушманов _ _ 2007 г. Учебно-методический комплекс дисциплины БАЗЫ ДАННЫХ для специальности 230102 – автоматизированные системы обработки информации и управления Составитель: Чепак Л.В. 2007 г. Печатается по решению редакционно-издательского совета факультета математики и информатики Амурского...»

«СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Математического моделирования Согласовано Утверждено Председатель УМК факультета на заседании кафедры протокол № от 2012 г. Зав. кафедрой Учебно-методический комплекс дисциплины Вычислительные системы, сети, телекоммуникации Базовая часть профессионального цикла Б3.Б.6 Направление подготовки 080500.62 Бизнес-информатика...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.