Летучки и кр по физике

291

всех точках площадки равна 1,5 Тл, а вектор магнитной индукции образует с нормалью к этой площадке угол 30о.

Задание 7. В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равен 4,8.10- 3Вб. За сколько времени должно исчезнуть магнитное поле, чтобы в катушке возникла средняя ЭДС, равная 0,74 В?

Задание 8. Электрон движется в однородном магнитном поле. Чему равна работа силы, действующей на электрон?

Задание 9. Какой вращающий момент действует на молекулу белка, обладающую дипольным моментом 16∙10-28 Кл∙м, в электрическом поле напряженностью 2 кВ∙м -1? Угол между электрической осью молекулы и направлением поля равен 45º.

Задание 10. На катушке с сопротивлением 8 Ом поддерживается постоянное напряжение, равное 40 В. Индуктивность катушки 25 мГн. Сколько энергии выделится при размыкании цепи катушки?

Задание 11. Вещество помещено в магнитное поле, напряженность которого 103А·м-1. Суммарный магнитный момент вещества равен 0,005А·м2. К какому типу магнетиков относится это вещество? Объем вещества 5 см3.

292

Вариант 9

Задание 1. Определить напряженность поля в точке, лежащей посередине между точечными зарядами +1,66.10-6 Кл и -2,34.10-6 Кл, расположенными в воде (ε = 81) на расстоянии 0,2 м друг от друга.

Задание 2. Как изменилась работа по перемещению заряда в электрическом поле, если: а)напряженность увеличилась в 4 раза; б) разность потенциалов уменьшилась в 2 раза?

Задание 3. На пластины плоского конденсатора, расстояние между которыми 3 см. Подано напряжение 1 кВ. Пространство между пластинами заполнено кровью (εкрови ≈ 85). Найти поверхностную плотность связанных зарядов. Задание 4. При заболевании маститом корове необходимо ввести в вымя методом лечебного электрофореза 20 мг йода. Для этого гидрофильная прокладка под катодом была смочена раствором йодистого калия. Через прокладку площади 100 см2 пропускали ток плотностью 0,15 мА·см-2. Сколько времени необходимо пропускать ток для введения необходимого количества йода?

Задание 5. Почему из двух конденсаторов одинаковой емкости и с одинаковыми диэлектриками и фольгой бóльшие размеры имеет тот, который рассчитан на более высокое напряжение?

Задание 6. Частица, заряд которой 10-10 Кл, движется по окружности радиусом 40 мкм. Магнитный момент частицы 2∙10-9 А∙м2. Найти скорость частицы.

Задание 7. Металлическое кольцо радиусом 5 см расположено в магнитном

поле с В = 0,01 Тл. (В S) Его удалили из поля за 0,02 с. Найти среднюю ЭДС, которая возникнет в кольце.

Задание 8. Что произойдет, если к экрану работающего телевизора поднести магнит?

Задание 9. Относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика равна 30. Диэлектрик помещен в электрическое поле с напряженностью 100 В∙м -1. Найти максимальное собственное электрическое поле диэлектрика, образовавшееся в результате поляризации.

Задание 10. Напряженность магнитного поля в меди 106А·м-1. Удельная магнитная восприимчивость равна 1,1∙10 -9 м3∙кг -1. Плотность меди 8,9∙103кг∙м-3. Определить вектор намагниченности меди и вектор магнитной индукции.

Задание 11. По длинному прямому проводу течет ток 2 А. Определить магнитную индукцию на расстоянии 0,4 см от оси провода.

Вариант 10

Задание 1. На заряд 0,3·10-8 Кл, внесенный в некоторую точку электрического поля, действует сила 2·10-6 Н. Найти напряженность поля в данной точке.

Задание 2. При переносе заряда с земли в точку поля с потенциалом 1500 В была произведена работа 2·10-4 Дж. Найти величину заряда.

293

Задание 3. Для изучения структуры и функций биологических мембран используют модели - искусственные фосфолипидные мембраны, состоящие из бимолекулярного слоя фосфолипидов. Толщина искусственной мембраны около 6 нм. Найти электроемкость 1 см2 такой мембраны, считая ее относительную диэлектрическую проницаемость равной 3. Сравнить полученную электроемкость с аналогичной характеристикой конденсатора, расстояние между пластинками которого 1 мм.

Задание 4. При гальванизации через участок тела лошади за время лечебной процедуры (t = 20 мин) проходит электрический заряд q = 90 Кл. Определить среднюю плотность тока, если площадь электродов S = 350 см2.

Задание 5. Изменится ли емкость плоского конденсатора, если в воздушный зазор между пластинами вдвинуть незаряженную тонкую металлическую пластину?

Задание 6. В сеть включаются два амперметра, показывающие одну и ту же величину току 10 мА. В каком амперметре поглощается большая мощность, если сопротивления у них разные 1 кОм и 5 кОм?

Задание 7. Проволочная квадратная рамка со стороной 10 см расположена в магнитном поле (площадь рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции). Найти величину вектора магнитной индукции поля, если поле исчезает за 0,025 сек, а в рамке наводится ЭДС, равная 5.10-4 В.

Задание 8. Зависят ли сопротивление и электропроводность проводника от напряженности собственного поля, возникшего при поляризации? Задание 9. В короткозамкнутую катушку один раз быстро, другой раз медленно вдвигают магнит. Одинаковый ли заряд переносится при этом индукционным током?

Задание 10. Магнитная восприимчивость вещества 0,1. Вещество находится во внешнем магнитном поле с вектором магнитной индукции 0,2 Тл. Найти вектор магнитной индукции собственного поля магнетика.

Задание 11. Суммарный магнитный момент бруска, помещенного в магнитное поле напряженностью 20·103А·м-1, равен 0,003А·м2, причем магнитный момент направлен параллельно полю. К какому типу магнетиков относится вещество бруска?

Вариант 11

Задание 1. Заряд 5·10-8 Кл помещен в точку поля напряженностью 4·105 Н·Кл-1. Какова сила, действующая на заряд?

Задание 2. Металлический шар радиусом 2 см заряжен до потенциала 100 В. Найти потенциал и напряженность в точке, удаленной от поверхности шара на 18 см.

Задание 3. Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого равно 6 мм, заряжен до 300 В и отключен от источника. Каким будет напряжение на конденсаторе, если расстояние между пластинами сделать равным 2 мм? Какая при этом будет совершаться работа, если площадь пластин конденсатора равна 400 см2?

294

Задание 4. При заболевании маститом корове необходимо ввести в вымя методом лечебного электрофореза 20 мг йода. Для этого гидрофильная прокладка под катодом была смочена раствором йодистого калия. Через прокладку площади 100 см2 пропускали ток плотностью 0,15 мА∙см-2. Сколько времени необходимо пропускать ток для введения необходимого количества йода?

Задание 5. Какой электроемкостью обладает миелиновая оболочка участка цилиндрического нервного волокна длины l = 5 мм, если его радиус R = 8 мкм и толщина миелинового слоя ∆R = 1,5 мкм? Диэлектрическая проницаемость мембраны ε = 45. Расчет провести по формуле емкости плоского конденсатора.

Задание 6. В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл находится квадратная рамка с силой тока 0,4 А. Плоскость рамки составляет с направлением поля угол 60о. Определите вращающий момент, действующий на рамку, если длина ее сторон 2 см.

Задание 7. За сколько времени в катушке с индуктивностью 0,2 Гн происходит нарастание тока от 0 до 11,4 А, если при этом возникает ЭДС, равная 40 В?

Задание 8. Мимо сидящего в комнате человека лаборант проносит заряженный проводник. Для кого из них существует магнитное поле? Электрическое поле?

Задание 9. Диэлектрик массой 500 г и плотность 2200 кг∙м--3 помещен в электрическое поле напряженностью 8,8 кВ∙м--1. При этом суммарный дипольный момент всех молекул диэлектрика равен 3∙10-11Кл∙м. Какова диэлектрическая проницаемость данного диэлектрика?

Задание 10. Удельная магнитная восприимчивость жидкого кислорода 7,9∙10- 6 м3∙кг-1, плотность 430 кг∙м-3. Найти магнитную проницаемость кислорода. Задание 11. В катушке, длина которой 50 см, идет ток 200 мА, число витков катушки 100, помещено некоторое вещество. Вектор намагничения в веществе 0,1А·м-1. К какому типу магнетиков относится это вещество?

Вариант 12

Задание 1. С какой силой отталкиваются две капельки воды, находящейся в керосине на расстоянии 3 мм, если заряды капель –3·10-10 и –5·10-10 Кл? Относительная диэлектрическая проницаемость керосина 2,1.

Задание 2. В сеть параллельно включены две лампы. Сопротивление одной из ламп больше другой. В которой из ламп выделится большее количество теплоты за равное время?

Задание 3. Средняя мощность разряда электрического сома Р = 8 Вт при напряжении в электрических органах U = 360 В. Время разряда t = 0,13 мс. Определить электроемкость электрических органов сома.

Задание 4. Сопротивление цилиндрического медного провода диаметром 1,5

мм равно 3 Ом. Найдите его длину. Удельное сопротивление меди 2,8·10- 8Ом·м.

295

Задание 5. Возможно ли увеличить энергию заряженного раздвижного конденсатора, не изменяя его заряда?

Задание 6. Определите максимальный вращающий момент, действующий на квадратную рамку со стороной 5 см, помещенную в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл. По рамке течет ток 1 А.

Задание 7. Найдите значение ЭДС индукции в проволочной рамке при равномерном увеличении магнитного потока на 8 мВб за 0,5 с.

Задание 8. Повысится или понизится чувствительность пьезодатчика, если его нагреть?

Задание 9. Между двумя металлическими пластинами налита дистиллированная вода (ее диэлектрическая проницаемость составляет 81). Площадь каждой пластины 1000 см2. Суммарный дипольный момент воды равен 8∙10-8 Кл∙м. какое напряжение приложено к пластинам?

Задание 10. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе 5,5 А магнитный поток равен 3,2.10-3 Вб. Число витков в катушке 90. Задание 11. По круговому контуру радиусом 1 м идет ток 2 А. Контур опущен в жидкий кислород, плотность которого 430 кг∙м-3. Удельная магнитная восприимчивость жидкого кислорода 8∙10 -6 м3∙кг -1. Определить вектор намагничения в центре витка.

Вариант 13

Задание 1. Что нужно сделать, чтобы изменить величину напряженности в данной точке электрического поля в 3 раза?

Задание 2. Напряженность электрического поля между двумя большими пластинами равна 103 В/м. Найти разность потенциалов между пластинами, если расстояние между ними 4 см?

Задание 3. Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого равно 5 мм, заряжен до 150 В и отключен от источника. Каким будет напряжение на конденсаторе, если расстояние между пластинами сделать равным 2 мм? Какая при этом будет совершаться работа, если площадь пластин конденсатора равна 60 см2?

Задание 4. Каково удельное сопротивление провода, если его длина 9 км, площадь поперечного сечения 60 мм2, и сопротивление 3,5 Ом?

Задание 5. Два проводника одинаковой длины из одного и того же материала, но разного сечения включены последовательно в цепь. В каком из них выделяется большее количество теплоты за одно и то же время? Почему? Задание 6. Квадратная рамка со стороной 8 см находится в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Плоскость рамки параллельна вектору магнитной индукции. Сила тока в рамке равна 3 А. Чему равен вращающий момент сил, действующий на рамку?

Задание 7. Магнитный поток изменяется в первом случае согласно графику 1, а во втором случае согласно графику 2. Во сколько раз отличаются ЭДС индукции в этих случаях?

296

Ф

5

4

3

2

1

2 4 6 8 10 t

Задание 8. Почему гальванометр показывает наличие тока, если к его зажимам присоединить стальную и алюминиевую проволоки, концы которых воткнуты в лимон или свежее яблоко?

Задание 9. Заряд конденсатора, площадь пластин которого составляет 100 см2, равен 2∙10-6 Кл. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика, находящегося между пластинами, равна 5. Вычислите вектор поляризации. Чему равна толщина диэлектрика, если суммарный дипольный момент составляет 1,2∙10-8 Кл∙м?

Задание 10. Определить индуктивность катушки, если при токе 6,2 А магнитное поле имеет энергию 0,32 Дж.

Задание 11. В магнитном поле с напряженностью 2∙104 А∙м -1 помещен брусок размерами 20×20×30см. При этом суммарный магнитный момент бруска оказался равен 2,4∙10-3 А∙м2, причем этот момент направлен параллельно полю. Найти значение магнитной проницаемости вещества, из которого сделан брусок. К какому классу (по магнитным свойствам) относится это вещество?

Вариант 14

Задание 1. Два одинаковых по величине точечных заряда, находящихся в воде на расстоянии 50 мм, притягиваются с силой 7·10-4 Н. Вычислить величину зарядов.

Задание 2. Вычислить кинетическую энергию электрона, прошедшего путь между двумя точками электрического поля, если разность потенциалов между точками 20 кВ. Начальную скорость электрона принять равной нулю. Задание 3. Определить электроемкость плоского конденсатора, если площадь каждой обкладки 40 см2, расстояние между ними 0,5 см и диэлектрическая проницаемость диэлектрика 65.

Задание 4. Электрический обогреватель, имеющий сопротивление 50 Ом, включен в сеть с напряжением 220 В. Найдите силу тока, протекающего через обогреватель.

Задание 5. Две металлические пластины площадью 100 см2 каждая опущены в силикон. Напряженность электрического поля между пластинками 40 кВ∙м -

297

1, при этом заряд пластинки 8,5∙10-9 Кл. К какому типу диэлектриков относится силикон?

Задание 6. Найти магнитный поток, проходящий через поверхность площадью 150 см2, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции в однородном магнитном поле в воздухе. Напряженность магнитного поля равна 200 А/м.

Задание 7. Проволочная рамка площадью 40 см2 расположена перпендикулярно индукции магнитного поля, которая изменяется по закону В = 1 + е-2t. Определите ЭДС, индуцируемую в контуре в момент времени = 0,5 с.

Задание 8. Как изменится магнитная восприимчивость ферромагнетика, если его нагреть?

Задание 9. Между двумя металлическими пластинами налита дистиллированная вода (ее диэлектрическая проницаемость составляет 81). Площадь каждой пластины 2000см2. Суммарный дипольный момент воды равен 16∙10-8 Кл∙м. Какое напряжение приложено к пластинам?

Задание 10. Какие из частиц катодных лучей отклоняются на больший угол одним и тем же магнитным полем: более быстрые или медленные? Задание 11. Удельная магнитная восприимчивость вещества 10 -4 м3∙кг-1, магнитная проницаемость 1,05. Найти плотность вещества.

Вариант 15

Задание 1. Для подогрева воды, подающейся в автоматическую поилку животноводческой фермы, в зимнее время используется водонагреватель, потребляющий мощность W = 8 кВт. Сколько времени требуется для нагревания 500 л воды от t1 = 8°С до t2 = 22°С?

Задание 2. Расстояние между двумя точками однородного электрического поля по силовой линии равно 0,5 м. Разность потенциалов в этих точках 220 В. Найти напряженность поля.

Задание 3. При лечении животного методом гальванизации через него в течение 0,5 мин пропускали ток плотностью 0,2 мА·см-2. Площадь электрода 120 см2. Какое количество положительных и отрицательных ионов прошло через тем животного, если считать ионы одновалентными?

Задание 4. Построить график изменения тока на участке цепи, если: сопротивление участка цепи равно 10, 30, 60, 80, 120 Ом, а приложенное к нему напряжение 180 В.

Задание 5. Почему несъемные протезы зубов нельзя изготавливать из разных металлов, например, коронки или передние зубы из золота, а задние из нержавеющей стали?

Задание 6. Прямоугольная рамка имеет размеры 5 х 9 см. Определить силу тока в рамке, если его магнитный момент равен 0,5 А.м2. Найти максимальный вращающий момент, действующий на рамку в магнитного поля с В = 0,05 Тл.

298

Задание 7. Квадратная рамка со стороной 10 см расположена в магнитном поле так, что плоскость рамки образует угол 30о с направлением индукции магнитного поля, изменяющейся по закону В = 0,1 sin π t. Определите закон, по которому изменяется ЭДС в рамке, и найдите ЭДС в момент времени = 4 с.

Задание 8. Относительная диэлектрическая проницаемость первого диэлектрика равна 30, второго 1,3. Какой диэлектрик имеет полярные молекулы?

Задание 9. Заряд конденсатора, площадь пластин которого составляет 500 см2, равен 10-7 Кл. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика, находящегося между пластинами, равна 7. Вычислите вектор поляризации. Чему равна толщина диэлектрика, если суммарный дипольный момент составляет 3∙10-7 Кл∙м?

Задание 10. Магнитное поле в катушке с индуктивностью 0,09 Гн имеет энергию 0,19 Дж. Найти силу тока в катушке.

Задание 11. Напряженность магнитного поля в меди 2·106А·м-1. Удельная магнитная восприимчивость равна 1,1∙10 -9 м3∙кг -1. Плотность меди 8,9∙103кг∙м-3. Определить вектор намагниченности меди и вектор магнитной индукции.

Вариант 16

Задание 1. На тонких шелковых нитях подвешены два одинаковых шарика из сердцевины подсолнечника: один – заряженный, а другой – нет. Чтобы определить, какой из них заряжен, девочка сначала к одному, а затем к другому поднесла палец. Могла ли она таким способом определить, какой из шариков заряжен? Почему?

Задание 2. Две никелиновые проволоки одной и той же длины, но разного сечения соединены между собой и включены в цепь электрического тока. В какой из них будет выделяться большее количество теплоты?

Задание 3. Антенна нередко электризуется под действием ветра с пылью или сухим снегом. Определить потенциал, до которого зарядилась антенна, если ее электроемкость 2·10-4 мкФ, а заряд 3·10-8 Кл.

Задание 4. При некоторых заболеваниях крупного рогатого скота применяют электрофорез ионов кальция. Какая масса кальция будет введена через t = 7 мин процедуры лечебного электрофореза, если плотность тока через

активный электрод площади S = 300 см2 равна J = 0,3 мА·см-2? k = 0,21 мг·Кл-1.

Задание 5. Конденсатор емкостью 4 мкФ заряжен до разности потенциалов 200 В. После отключения от источника ЭДС конденсатор был подключен к другому незаряженному конденсатору емкостью 4 мкФ. На сколько изменилась энергия системы двух конденсаторов?

Задание 6. Из проволоки длиной 30 см сделана квадратная рамка, по которой течет ток 12 А. Найдите индукцию магнитного поля в центре этой рамки. Относительная магнитная проницаемость среды равна 2.

299

Задание 7. В катушке, состоящей из 65 витков, магнитный поток равен 3,8.10- 3 Вб. За сколько времени должно исчезнуть магнитное поле, чтобы в катушке возникла средняя ЭДС, равная 0,64 В?

Задание 8. Как защитить работников лаборатории, в которой экспериментируют с большими электростатическими зарядами, от действия этих зарядов?

Задание 9. В пустой кювете находятся два плоских металлических электрода, которым сообщили разность потенциалов U1 = 10 В и отключили источник тока. Затем в кювету залили сыворотку крови. При этом разность потенциалов между электродами уменьшилась до U2 = 2 В. Определить диэлектрическую проницаемость сыворотки.

Задание 10. Определите энергию магнитного поля в катушке, если длина ее 50 см, площадь поперечного сечения 20 см2, число витков 900. По катушке течет ток 2 А. Магнитная проницаемость железного сердечника 160.

Задание 11. При размещении газовой горелки между полюсами магнита ее пламя отклонилось внутрь магнита. Какой класс веществ (диамагнетики или парамагнетики) преобладает в продуктах горения? Ответ обосновать.

Вариант 17

Задание 1. Среднее расстояние между тучами 8 км. Электрические заряды их соответственно равны 10 и 15 Кл. С какой электрической силой взаимодействуют тучи?

Задание 2. Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить толстую проволоку или пучок медных проволок («жучок»)? Почему? Задание 3. Сообщив проводнику заряд 3·10-8 Кл, его зарядили до потенциала 120 В. Определить электроемкость проводника в фарадах, микрофарадах, пикофарадах.

Задание 4. Аппарат для гальванизации АГН-5 создает плотность тока J = 0,12 мА·см-2. Какое количество электричества проходит через тело коровы, если наложенные на тело электроды имеют площадь S = 1,5 дм2 и процедура гальванизации длится t = 20 мин? Найти сопротивление участка тела коровы, если к электродам приложено напряжение V = 45 В.

Задание 5. Расстояние между пластинами плоского конденсатора площадью 50 см2 изменяется от 2 см до 10 см. Конденсатор был заряжен до напряжения 220 В и отключен от источника тока. Найдите изменение энергии поля конденсатора.

Задание 6. Прямой проводник длиной 13 см помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,4 Тл, направленной перпендикулярно направлению тока. Сила тока, протекающего по проводнику, равна 5 А. Найдите силу Ампера, действующую на проводник.

Задание 7. Катушка радиуса 4 см, имеющая 80 витков, находится в магнитном поле. Чему равно среднее значение ЭДС индукции в этой катушке, если индукция магнитного поля увеличивается в течение 0,3 с от 0 до 1,4 Тл?

300

Задание 8. Зачем научно-исследовательские суда для изучения магнитного поля Земли строят не стальные, а деревянные и для скрепления деталей применяют винты из бронзы, латуни и других немагнитных материалов? Задание 9. В воде 3% молекул ориентированы упорядоченно вдоль линий напряженности приложенного электрического поля, остальные молекулы ориентированы хаотически. Найдите поляризованность воды. Электрический момент диполя воды 1,86 Д. (1 Д = 3,33·10-30 Кл·м).

Задание 10. В катушке, длина которой 20 см и число витков 60, помещено некоторое вещество. По катушке идет ток 100 мА. Вектор намагничения в веществе 5·10 -2А·м-1. К какому типу магнетиков относится это вещество? Задание 11. Внутри катушки, имеющей 5000 витков, помещен образец вещества с магнитной проницаемостью 1,0082. При какой силе тока в катушке значение вектора намагничения в веществе будет 16,4А·м-1? Длина катушки 0,2 м.

Вариант 18

Задание 1. Известно, что вблизи поверхности Земли напряженность электрического поля Е = 100 В·м-1. Оценить величину и знак заряда Земли, если R = 6400 км, а силовые линии поля направлены к центру планеты. Задание 2. При сепарировании молока на каждые 1000 л расходуется Q = 1,5 кВт·ч электроэнергии. Сколько потребуется времени для обработки такого количества молока, если мощность двигателя, вращающего сепаратора Р =

0,25 кВт?

Задание 3. Для подогрева воды, подающейся в автоматическую поилку животноводческой фермы, в зимнее время используется водонагреватель, потребляющий мощность Р = 10 кВт. Сколько времени требуется для нагревания 600 л воды от t1 = 12 °С до t2 = 22 °С?

Задание 4. Для лечения гальваническим током ревматизма на тазобедренную область коровы накладывают электроды с гидрофильной прокладкой, площадь каждого из которых равна 150 см2. Необходимая для лечения плотность тока должна быть 0,3 мА·см-2. Какой ток пройдет при этом через животное? Какое количество электричества пройдет через него, если время процедуры 30 мин.

Задание 5. Плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого 0,5 см, заряжен до разности потенциалов 700 В, Диэлектрик – кровь. Определите объемную плотность энергии поля конденсатора (εкрови ≈ 85).

Задание 6. Через лампочку карманного фонаря и через лампу, включаемую в электросеть для освещения, проходит ток приблизительно одной и той же величины. Почему же эти лампочки выделяют разные количества теплоты при прохождении через них тока в течение одного и того же времени? Задание 7. Проволочная прямоугольная рамка со сторонами 20 см и 5 см расположена в магнитном поле (площадь рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции). Найти величину вектора магнитной индукции поля, если поле исчезает за 0,015 сек, а в рамке наводится ЭДС, равная 4,5.10-3 В.