Задачи для самостоятельного решения

301. Найти суммарный импульс электронов в прямом проводе длиной , по которому течет ток.

302. Найти среднюю скорость упорядоченного движения электронов по медному проводу при плотности тока . Считать, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон.

303. По прямому медному проводу длиной и сечениемтечет ток. Считая, что на каждый атом меди приходится один свободный электрон, найти время, за которое электрон переместится от одного конца провода до другого.

304. Зазор между обкладками плоского конденсатора заполнен стеклом с удельным сопротивлением . Емкость кон-денсатораНайти ток утечки через конденсатор при подаче на него напряжения.

305. Даны 12 элементов с э. д. с. и внутренним сопротивлениемкаждый. Как нужно соединить эти элементы, чтобы получить максимальную силу токаво внешней цепи, имеющей сопротивление? Найти этот ток.

306. Найти разность потенциалов между точками1и2схемы (см. рис. 11), если,,и. Внутренние сопротивления источников тока не учитывать.

307. В схеме (рис. 12) ,,. Внутренне сопротивление источника тока. Найти токи, текущие через сопротивленияи .

308. Найти величину и направление тока, текущего через сопротивление в схеме (см. рис. 13), если,,R₁=10 Ом,,. Внутренние сопротивления источников тока пренебрежимо малы.

309. При замыкании источника тока на резистор напряжение на нем U₁=5,0 В. Если сопротивление резистора увеличить вn=6 раз, то напряжение на немU₂=10 В. Найти э. д. с. источника тока.

310. При сопротивлении внешней цепи R₁=1 Ом напряжение на зажимах источника токаU₁=1,5 В, а при сопротивлении R₂=2.Ом напряжениеU₂=2 В. Найти э. д. с. и внутреннее сопротивление источника.

311. Источник тока с э. д. c. ℰ=2,1 В находится на расстоянииl=20 м от потребителя электрической энергии. Найти внутреннее сопротивление источника тока и напряжение на его зажимах, если при сопротивлении потребителяR=2,0 Ом ток в цепиI=0,70 А. Провода медные и имеют диаметрd=1,2 мм.

312. Определить длину и площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, необходимой для изготовления электрического кипятильника мощностью Р=480 Вт, рассчитанного на напряжение U=120 В. Допустимая плотность тока в проволокеj=10.А/мм².

313. Сколько витков никелиновой проволоки диаметром d=0,20 мм необходимо намотать на керамический цилиндр диаметромD=1,5 см, чтобы изготовить кипятильник на напряжениеU=120 В, в котором за время=10 мин закипает вода массой m=240 г, имеющая начальную температуруt=10С? К. п. д. кипятильника=0,60.

314. Определить внутреннее сопротивление и э. д. с. источника тока, если при силе тока I₁=30 А мощность, выделяемая во внешней цепи,Р₁=180 Вт, а при силе токаI₂=10 А мощность Р₂=100.Вт.

315. Резистор сопротивлением R, подключенный к источнику тока, потребляет мощностьР. Если к нему подключить параллельно еще такой же резистор, то вместе они потребляют такую же мощность. Найти внутреннее сопротивление и э. д. с. источника?

316. Источник тока с э. д. с., равной и внутренним сопротивлением, замыкается на резистор. При какой силе тока тепловая мощность, выделяемая на резисторе, будет максимальной? Найти эту мощность.

317. К источнику тока с внутренним сопротивлением подключены три одинаковых резистора сопротивлением Rкаждый. Резисторы соединены между собой перемычками, сопротивлением которых можно пренебречь (см. рис. 14). При каком значениимощность, выделяемая на внешнем участке цепи, будет максимальной?

318. Электрический утюг, рассчитанный на напряжение U₀=120 В, имеет мощность. При включении утюга напряжение в розетке падает сU₁=127 В доU₂= 115 В. Найти сопротивление подводящих проводов.

319. Источник тока был замкнут сначала на резистор сопротивлением, а затем на резистор сопротивлением. При этом на резисторах выделяется одинаковая тепловая мощность. Найти внутреннее сопротивлениеrисточника тока.

320. От источника тока нужно передать на расстояние мощность. Напряжение на зажимах источника. Допустимая потеря напряжения в медных проводахот напряжения. Найти минимальное сечение проводов. Во сколько раз следует повысить напряжение на зажимах источника тока, чтобы снизить потери мощности в 100 раз в той же линии при передаче той же мощности?

321 Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода в чайнике закипает через , при включении другойчерез. Черезсколько времени закипит вода, если включить обе обмотки последовательно? параллельно?

322. Электрический чайник объемом V=1,5 л имеет нагревательный элемент сопротивлениемR= 80 Ом, к. п. д. η=80 % и работает при напряженииU=220 В. Начальная температура воды t₁=20⁰C. Найти мощность, потребляемую чайником, силу тока в нагревательном элементе и время, в течении которого вода в чайнике закипит.

323. Ток величиной Iтечет по тонкому проводнику, который имеет вид правильногоn–угольника, вписанного в окружность радиусомR. Найти магнитную индукцию в центре данного контура. Исследовать полученное выражение приn→ ∞.

324. Найти индукцию магнитного поля в центре контура, имею- щего вид прямоугольника, если его диагональ d=16 см, угол междудиагоналями α=30^ои ток в контуреI=5,0 А.

325. Электрон движется в магнитном поле с индукцией В=1,0.мТл по окружности радиусомR=0,50 см. Определить кинетическую энергию электрона.

326. Электрон начинает двигаться в электрическом поле из точки с потенциалом₁=100 В в точку с потенциалом₂=600 В и далее влетает в магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям. Определить радиус окружности, по которой двигается электрон, если магнитная индукцияВ=0,12 Тл.

327. Одновалентный положительный ион начинает двигаться в электрическом поле из состояния покоя и, пройдя ускоряющую разность потенциалов U, влетает в магнитное поле с индукциейВ. Ион описывает в магнитном поле окружность радиусомR. Найти импульс иона, его скорость и массу.

328. Протон движется по окружности радиусом R=10 см в магнитном поле с индукциейВ=10 мТл. После вылета из магнитного поля протон полностью тормозится электрическим полем. Чему равна тормозящая разность потенциалов (₁ –₂)?

329. Магнитное поле с индукцией Вобразовано в полосе ширинойd(рис. 15). Пучок электронов летит перпендикулярно полосе и индукцииВ. При какой скорости электроны не пролетят на другую сторону полосы (отразятся от «магнитной стенки»)?

330. Одновалентные ионы, массовые числа которых А₁=20 иА₂=22, разгоняются в электрическом поле при разности потенциаловU=4,0 кВ, а затем влетают в магнитное поле с индукциейВ=0,25 Тл перпендикулярно силовым линиям. Описав полуокружность, ионы вылетают двумя пучками. Определить расстояние между пучками.

331. Пучок протонов влетает в магнитное поле с индукцией В =0,10 Тл перпендикулярно силовым линиям. Протоны движутся по окружности радиусомR=20 см и попадают на заземленную мишень. Найти количество теплоты, выделенной в мишени за единицу времени, если ток в пучкеI=0,10 мА.

332. Электрон, ускоренный разностью потенциалов U=1,0 кВ, влетает в однородное магнитное поле под углом α=30^ок магнитной индукцииВ, модуль которойВ=29 мТл. Найти шаг винтовой траектории электрона.

333. В магнитное поле индукции Ввлетает под угломк полю со скоростьюvчастица массойmи зарядомq. Найти радиусRи шагhвинтовой линии, по которой двигается частица.

334. Заряженная частица влетает в магнитное поле под углом=45^к его силовым линиям и движется по винтовой линии с шагом h=2,0 см. Магнитная индукцияВ=10 мТл, заряд частицы q=1,610^–19Кл. Найти импульс частицы.

335. Электрон влетает в магнитное поле со скоростью v=400.км/с под углом=60^к вектору магнитной индукции, модуль которойВ =1,00 мТл. Сколько витков опишет электрон вдоль силовой линии магнитного поля на расстоянииs=2,00 м?

336. В магнитном поле находится плоский виток площадью S=10,0 см²перпендикулярно силовым линиям поля. Сопротивление виткаR=1,00 Ом. Какой заряд проходит по витку, если поле с постоянной скоростью уменьшается отВ₁=100 мТл доВ₂=0?

337. Рамка, содержащая N=10 витков площадьюS=5,0 см², присоединена к гальванометру и находится в магнитном поле, перпендикулярном плоскости рамки. При повороте рамки на 180^вокруг оси, лежащей в плоскости рамки, по цепи протекает заряд q=30 мкKл. Найти магнитную индукцию, если сопротивление цепи R= 60 Ом.

338. Прямолинейный проводник длиной l=1,0 м равномерно вращается в горизонтальной плоскости с частотой=10 Гц. Ось вращения проходит через конец проводника. Вертикальная составляющая магнитного поля ЗемлиВ=50 мкТл. Найти разность потенциалов на концах проводника.

339. Какой ток идет через гальванометр сопротивлением R=100 Ом, присоединенный к железнодорожным рельсам, когда к нему приближается поезд со скоростьюv=20 м/с? Вертикальная составляющая магнитного поля ЗемлиВ=50 мкТл. Расстояние между рельсамиl =1,5 м. Сопротивление рельс, колес, осей и соединительных проводов не учитывать.

340. Из двух одинаковых проводников равной длины изготовлены два контура: круговой и квадратный. Оба контура помещаются в одной плоскости в изменяющееся во времени магнитное поле. В круговом контуре индуцируется постоянный ток I₁=0,40 А. Найти силу токаI₂в квадратном контуре.

341. Сила тока в катушке уменьшается от I₁=12 А доI₂=8,0 А. При этом энергия магнитного поля уменьшилась наW=2,0 Дж. Найти индуктивность катушки и энергию ее магнитного поля при заданных токах.

342. При увеличении силы тока, проходящего через катушку, в n=2 раза энергия магнитного поля возросла наW=3 Дж. Найти начальные значения силы тока и энергии поля, если индуктивность катушкиL=0,5 Гн.

343. Между полюсами электромагнита находится небольшая катушка, ось которой совпадает с направлением магнитного поля. Площадь поперечного сечения катушки S=3,0 мм², число витков N=60. При повороте катушки на 180^овокруг ее диаметра через подключенный к ней гальванометр протекает зарядq=4,5 мкКл. Найти модуль индукции магнитного поля между полюсами, если сопротивление катушкиR=40 Ом.

344. Квадратная проволочная рамка со стороной аи прямой проводник с постоянным токомIлежат в одной плоскости (рис. 16). Сопротивление рамкиR. Ее повернули на 180^овокруг осиОО^ʹ, отстоящей от проводника с током на расстояниеb. Найти количество электричества, протекшее в рамке.

345.Катушка индуктивностьюL=0,30 Гн соединяется параллельно с резистором и подключается к источнику тока с. э. д. с.ℰ =4,0 В и внутренним сопротивлениемr=2,0 Ом. Какое количество теплоты выделится в катушке и резисторе после отключения их от источника тока? Активным сопротивлением катушки и рассеянием магнитного поля пренебречь.

346. На тонкую пленку с показателем преломленияn=1,33 падает параллельный пучок белого света. Угол паденияα=52^о. При какой толщине пленки зеркально отраженный свет будет наиболее сильно окрашен в желтый цвет с длиной волны λ=0,60 мкм?

347. Найти минимальную толщину тонкой пленки с показателем преломления n=1,5, если при освещении белым светом при углах падения α₁=45^ои α₂=60^опленка будет красной.

348. Расстояние между пятым и двадцать пятым светлыми кольцами Ньютона l=8,60 мм. Радиус кривизны линзыR=15,0 м. Найти длину волны монохроматического света. Наблюдение ведется в отраженном свете.

349. Диаметры десятого и пятнадцатого темных колец Ньютона в отраженном свете равны d₁=1,00 мм иd₂=1,50 мм. Радиус кривизны линзыR =12,5 см. Найти длину волны света.

350. Найти расстояние между третьим и шестнадцатым темными кольцами Ньютона, если расстояние между вторым и двадцатым темными кольцами l=5,4 мм. Наблюдение ведется в отраженном свете.

351. Дифракционная решетка содержит 100 штрихов на 1 мм ее длины. Определить длину волны монохроматического света, падающего на решетку нормально, если угол между направлениями на симметричные максимумы первого порядка α =8^о.

352. На дифракционную решетку нормально падает пучок света.

На какую линию в спектре третьего порядка накладывается красная линия (λ₁=6,7^.10^{– 8}м) в спектре второго порядка?

353. При нормальном падении света на дифракционную решетку угол дифракции для линии λ₁=0.65 мкм во втором порядке φ₁=45^о. Определить угол дифракции φ₂для линии λ₂=0,50 мкм в третьем порядке.

354. Найти длину волны монохроматического света, падающего нормально на дифракционную решетку с периодом d=2,2 мкм, если угол между направлениями на дифракционные максимумы первого и второго порядков Δφ=15^о.

355. Для линии λ₁=5,89^.10^–7м в спектре первого порядка угол дифракции φ₁=17^о 8^'. Найти длину волны λ₂для линии в спектре второго порядка, которой соответствует угол дифракции φ₂=24^о12^'. Свет падает на дифракционную решетку нормально.

356. Найти угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если интенсивность света, прошедшего через них, уменьшилась в n=3. Поглощением и отражением света пренебречь.

357. Естественный свет проходит через поляризатор и анализатор, каждый из которых поглощает и отражает η₁=10 %, падающего на них света. Интенсивность света, вышедшего из анализатора, составляет η₂=12 % интенсивности естественного света, падающего на поляризатор. Найти угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.

358. Угол между главными плоскостями поляризатора и анали-затора φ₁=45^о. Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора увеличить до φ₂=60^о?

359. Во сколько раз уменьшается интенсивность естественного света, проходящего через два поляризатора, главные плоскости которых образуют между собой угол φ =63^о. В каждом поляризаторе теряется η=10 % падающего на него света.

360. Свет падает на поверхность раствора. Найти показатель преломления раствора, если отраженный свет полностью поляризован при угле преломления β =35^о.