Министерство образования российской федерации

иркутский государственный технический университет

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Программированный контроль знаний теоретического материала в лабораторных работах по курсу общей физики

Методические указания по курсу общей физики

Издательство

Иркутского Государственного технического университета

2003

Электромагнетизм

Методические указания по курсу общей физики (Программированный контроль знаний теоретического материала в лабораторных работах)

Составители: Сомина Л.А., Герман Л.А., Шигорова Т.А., Басина Е.И., Павлова Т.О. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. с.

Содержат контрольные вопросы, количественные и качественные задачи для проверки знаний студентов теоретического материала лабораторных работ по электромагнетизму.

Представленные вопросы и тесты полностью отражают теоретический материал лабораторных работ по электростатике, постоянному току, магнетизму и электромагнитным колебаниям и волнам.

Предназначены для студентов 1-2 курсов инженерных специальностей технических вузов всех видов обучения при подготовке к лабораторным работам в соответствии с Государственным стандартом.

Оглавление

Введение………………………………………………………………….……...5

1. Электростатика Общие теоретические вопросы …………….……….6

1. Лабораторная работа. Изучение электростатического поля. Контрольные вопросы и тесты………………………………….…7

2. Лабораторная работа Исследование электроемкости конденсаторов.

Контрольные вопросы и тесты ………….….………………...…..8

2. Постоянный ток Общие теоретические вопросы ….……………...…10

2.1. Лабораторная работа 16-1. Исследование цепи постоянного тока. Контрольные вопросы и те…………………………………….….11

2. Лабораторная работа 16-2. Изучение правил Кирхгофа.

Контрольные вопросы и тесты ……….…………………….……12

2. Лабораторная работа 16-3. Определение ЭДС гальванического элемента.

Контрольные вопросы и тесты ………………………….…….…14

2. Лабораторная работа 16-4₁. Измерение сопротивления при помощи моста постоянного тока.

Контрольные вопросы и тесты………………………………..…..17

2. Лабораторная работа 16-4₂. Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки.

Контрольные вопросы и тесты ………………………………...…18

2. Лабораторная работа. Изучение температурной зависимости сопротивления проводников.

Контрольные вопросы и тесты ………………….………………...20

3. Магнетизм. Общие теоретические вопросы………………...….………23

1. Лабораторная работа 18-1. Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли.

Контрольные вопросы и тесты………………………………….…23

2. Лабораторная работа 18-2. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона.

Контрольные вопросы и тесты ……………………………………25

3. Лабораторная работа. Определение удельного заряда электрона методом магнитной фокусировки.

Контрольные вопросы и тесты …………………………………...28

4. Лабораторная работа 16-5. Определение индуктивности катушки с помощью моста Максвелла.

Контрольные вопросы и тесты…………………………………....31

5. Лабораторная работа. Изучение работы трансформатора переменного тока.

Контрольные вопросы и тесты …………………………..……….33

6. Лабораторная работа 17-3. Изучение явления взаимной индукции.

Контрольные вопросы и тесты …………………………………….35

4. Магнитное поле в веществе. Общие теоретические вопросы……….37

1. Лабораторная работа. Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов.

Контрольные вопросы и тесты ………………………………..….37

2. Лабораторная работа 18-3. Снятие кривой намагничивания с помощью осциллографа.

Контрольные вопросы и тесты…………………………..………..39

4. Электромагнитные колебания и волны. Общие теоретические вопросы…………………………………………………………..…41

   1. Лабораторная работа 17-1. Изучение затухающих электромагнитных колебаний.

Контрольные вопросы и тесты ………………….…………..….…41

2. Лабораторная работа 17-2. Изучение вынужденных электромагнитных колебаний.

Контрольные вопросы и тесты………….………………..………..43

3. Лабораторная работа. Определение коэффициента мощности и сдвига фаз между токами и напряжением переменного тока. Контрольные вопросы и тесты………………………………..……45

4. Лабораторная работа. Определение электромагнитной волны с помощью системы Лехера.

Контрольные вопросы и тесты………………..……………….…...47

4. Электрический ток в газах. Общие теоретические вопросы…..….……49

   1. Лабораторная работа 17-6. Определение работы выхода электронов из металла.

Контрольные вопросы и тесты …………………..……..……….….49

Введение

Данные методические указания содержат вопросы и задачи по общей физике в соответствии с действующими учебными программами по разделам: электростатика, постоянный ток, магнетизм, электромагнитные колебания и волны.

Представленный в сборнике материал служит для контроля знаний студента перед выполнением им лабораторной работы, а также при самостоятельной подготовке к коллоквиумам.

Вопросы и задачи, включенные в сборник, нацелены на выяснение физического смысла явлений, законов, основных понятий и соотношений, рассматриваемых в курсе общей физики, посредством качественного анализа.

Задачи имеют краткие решения, не требующие сложных математических вычислений, что позволяет сосредоточиться на главном: формировании у студента физического мышления, ясного и четкого понимания физических законов, понятий и представлений.

Вопросы и задачи снабжены набором альтернативных ответов, представляющих неверные и верные утверждения. Однако некоторые верные утверждения не полностью отвечают требованию вопроса задачи. Такие неполные ответы считаются ошибочными. Правильный ответ должен быть непременно полным.

Решение качественных вопросов и задач невозможно без предварительной проработки теоретического материала по учебнику и конспекту лекций, а также соответствующего методического руководства к данной лабораторной работе.

ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Общие теоретические вопросы

Вопрос 1. Какое поле является электростатическим? Почему электростатическое поле потенциально?

Вопрос 2. Что называется силовой линией электростатического поля? Перечислите свойства силовых линий. Изобразите поле точечного заряда и равномерно заряженной бесконечной плоскости?

Вопрос 3. Какая величина называется напряженностью электростатического поля? Как определяется направление вектора Е? Чему равна напряженность поля точечного заряда, бесконечной равномерно заряженной плоскости и между двумя плоскими пластинами? Когда для расчета электростатических полей применяется принцип суперпозиции?

Вопрос 4. Какой физический смысл имеют потенциал? Разность потенциалов? Как напряженность связана с потенциалом? С разностью потенциалов? В каких единицах измеряются эти величины?

Вопрос 5. Какая величина называется электроёмкостью уединенного проводника? От чего она зависит и в каких единицах измеряется?

Вопрос 6. Что называется конденсатором? Какие конденсаторы бывают и для чего они применяются? От чего зависит электроемкость плоского конденсатора?

Вопрос 7. Какую роль играет диэлектрик, помещенный между пластинами плоского конденсатора? Какой физический смысл имеет диэлектрическая проницаемость среды?

Вопрос 8. Как рассчитывается энергия поля плоского конденсатора? Что такое и чему равна объемная плотность энергии?

Лабораторная работа

Изучение электростатического поля контрольные вопросы и тесты

Вопрос 1. Что называется эквипотенциальной поверхностью? Изобразите поле точечного заряда, равномерно заряженного стержня, равномерно заряженной плоскости с помощью эквипотенциальных поверхностей. Как ориентированы силовые линии по отношению к эквипотенциальным поверхностям?

Вопрос 2. Как рассчитывается работа по перемещению заряда в электростатическом поле? Чему равна работа по перемещению заряда вдоль эквипотенциальной поверхности? По замкнутому контуру?

Вопрос 3. Как читается теорема Гаусса для расчета электростатических полей, создаваемых заряженными телами в вакууме? Выведите расчетную формулу для напряженности поля бесконечной равномерно заряженной плоскости, используя теорему Гаусса.

Т ЕСТ 1. Поле образовано точечным, положительным зарядом q₀. В каком случае работа по перемещению заряда q не равна нулю?

Варианты ответа: 1) на участке АВ; 2) на участке CD; 3) на участке MN; 4) по замкнутому контуру K.

Т ЕСТ 2. Укажите правильное соотношение между напряженностью поля в точках А, В, С, расположенных вблизи поверхности заряженного проводника.

Варианты ответа:1) Е_А = Е_В = Е_С;

2) Е_А > Е_В > Е_С; 3) Е_А > Е_В = Е_С;

4) Е_А < Е_В < Е_С; 5) Е_С > Е_А ; Е_В = 0;

Т ЕСТ 3. Укажите области на графике зависимости потенциала электростатического поля от координаты х, в которых модуль вектора напряженности электростатического поля с плоской симметрией уменьшается с ростом х.

Варианты ответа: 1) а, б; 2) б, в; 3) в, г; 4) а, в.

ТЕСТ 4. Сравнить работы по перемещению заряда q в электростатическом поле на участках О-А и А-В. Варианты ответа: 1) А_О-А > А_А-В; 2) А_О-А < А_А-В; 3) А_О-А = А_А-В; 4) нет верного ответа.

ТЕСТ 5. Укажите верное определение силовой линии электростатического поля: 1) линия, по которой движется заряд, помещенный в поле; 2) линия, показывающая направление силы, действующей на заряд, помещенный в поле; 3) линия, в каждой точке которой вектор Е направлен по касательной в ее направлении; 4) линия, показывающая направление скорости движения заряда; 5) нет верного ответа.

Т ЕСТ 6. На рисунке изображена картина силовых линий поля положительно заряженного стержня. Как меняется потенциал на поверхности стержня в направлении от середины к краю? Варианты ответа: 1) Увеличивается 2) Уменьшается. 3) Не изменяется

Т ЕСТ 7. Сравнить разности потенциалов между точками с координатами х₁ и х₂ в полях, представленными графиками 1 и 2. Направления напряженностей полей параллельны оси Ох.

Варианты ответа: 1)  _1.  2 ) ₁  ₂;

3) ₁  _2..

Т ЕСТ 8. В какой точке (1, 2, 3 или 4) электростатического поля, эквипотенциальные поверхности которого изображены на рисунке, напряженность максимальная, если ₁ = 5 В, ₂ = 4 В, ₃ = 3 В, ₄ = 2 В, ₅ = 1 В.? Как направлен вектор Е в этой точке?

Т ЕСТ 9. В какой из областей графика зависимости потенциала  от координаты х величина вектора напряженности принимает наибольшее значение?

Варианты ответа: 1) а ; 2) б ;

3) в ; 4) г; 5) д .

Лабораторная работа 15

Исследование электроёмкости конденсаторов