МОГУТ БЫТЬ РАЗЛИЧИЯ(в символах) С ФОРМАТОМ ПДФ !!!

Расчетно-графическая работа по физике

по разделу «Электричество и магнетизм»

К выполнению работы рекомендуется приступать после изучения материала, соот-

ветствующего данному разделу программы, внимательного ознакомления с примерами

решения задач по соответствующему разделу.

Задания и контрольные работы выполняются в обычной школьной тетради.

Для замечаний преподавателя в тетради оставляются поля. Каждая следующая зада-

ча должна начинаться с новой страницы. Условия задач переписываются полностью, без

сокращений.

В решении необходимо указать основные законы и формулы, на которых базируется

решение задачи, дать словесную формулировку этих законов, разъяснить смысл симво-

лов, употребляемых в записи формул. Если при решении задачи применяется форму-

ла, справедливая для частного случая, не выражающая какой-либо физический закон

или не являющаяся определением физической величины, то ее следует вывести.

Во всех случаях, когда это возможно, должен быть представлен чертеж, поясняю-

щий задачу. Решение задачи должно сопровождаться краткими, но исчерпывающи-

ми пояснениями.

Результат должен быть получен в общем виде, сделана проверка, дает ли рабо-

чая формула правильную размерность искомой величины, подставлены числовые

данные и получен окончательный числовой результат.

Все величины, входящие в условие задачи, выразить в единицах одной системы

(преимущественно СИ) и для наглядности выписать столбиком.

Варианты берутся по списку в журнале. Если номер в журнале превышает макси-

мальный номер варианта, отсчет начинается сначала (то есть, 21 студент по списку берет

1 вариант, 22 по списку – 2 вариант и так далее).

Вариант 1.

1. Два разноименных заряда 50 и –15 нКл расположены на расстоянии 20 см друг от дру-

га. Какой надо взять по величине третий заряд и в какой точке его нужно поместить, что-

бы равнодействующая сил, действующих на него со стороны указанных зарядов, была

равна нулю.

2. С какой скоростью достигают анода электронной лампы электроны, испускаемые ка-

тодом, если напряжение между катодом и анодом равно 200 В? Считать, что начальная

скорость электронов пренебрежимо мала.

3. Сила тока в проводнике сопротивлением 25 Ом увеличивается с течением времени 2 с

по линейному закону от 0 до 6 А. Определить количество теплоты, которое выделится в

указанном проводнике за первую секунду. Определить количество теплоты, выделив-

шееся за вторую секунду, а также отношение найденных количеств теплоты.

4. Диэлектриком в плоском конденсаторе является парафин (ε=2). Пластины конденсато-

ра находятся на расстоянии 10 мм. Какое напряжение необходимо подать на конденса-

тор, чтобы поверхностная плотность связанных зарядов на парафине составляла 0,2

нКл/см2?

5. Двум концентрическим проводящим сферам радиусами 15 см и R2 = 35 см сообщены

одинаковые заряды 300 нКл. Найдите энергию электростатического поля, заключенного

между этими сферами.

6. Лампа накаливания потребляет ток, равный 0,8 А. Температура вольфрамовой нити

диаметром 0,15 мм равна 2200 °С. Ток подводится медным проводом сечением 5 мм2.

Определить напряженность электрического поля в вольфраме (удельное сопротивление

при 0° С ρ0 = 55 нОм·м, температурный коэффициент сопротивления α = 0,0045° С-1) и в

меди (ρ = 17 нОм·м).

7. В металлическом проводнике сила тока равна 1,2 А. Площадь сечения проводника 6

мм2. Полагая, что в 1 см2 металла находится 2,5・1022 свободных электронов, оценить

среднюю скорость их упорядоченного движения.

8. По тонкому проволочному кольцу течет ток. Не изменяя силы тока в проводнике, ему

придали форму квадрата. Во сколько раз изменилась магнитная индукция в центре кон-

тура?

9. Определите __________скорость и кинетическую энергию альфа-частиц, выходящих из циклотро-

на, если на выходе ионы движутся по окружности радиусом 40 см. Индукция магнитного

поля циклотрона равна 1,5 Тл.

10. В пространстве расположен длинный прямолинейный проводник с током 5 А. На

расстоянии 2 см от проводника параллельно ему движется электрон, предвари-тельно ус-

коренный разностью потенциалов 1,5 кВ. Чему равна сила, действующая на электрон?

11. Кусок провода длиной 4 м складывается вдвое и его концы замыкаются. Затем провод

растягивается в квадрат так, что плоскость квадрата перпендикулярна горизонтальной

составляющей индукции магнитного поля Земли 2·10-5 Тл. Какое количество электриче-

ства пройдет через контур, если его сопротивление 15 Ом?

12. Колебательный контур содержит соленоид с длиной 10 см, площадью поперечного

сечения 1,5 см2 и числом витков 1000 и плоский конденсатор с расстоянием между пла-

стинами 1 мм и площадью пластин 200 см2. Определить частоту собственных колебаний

контура.

Вариант 2.

1. Имеются две одинаковые капли воды, расположенные на некотором расстоянии друг

от друга. На каплях находится по одному лишнему электрону. Найти радиусы капель,

если сила электрического взаимодействия капель уравновесила силу их взаимного тяго-

тения.

2. Найти ускорение, с которым электрон будет двигаться, если его поместить в поле на-

пряженностью 10 кВ/м.

3. Если к гальваническому элементу присоединить внешнее сопротивление 0,5 Ом, то

сила тока в цепи будет 0,2 А. Если внешнее сопротивление заменить на 0,8 Ом, то сила

тока в цеп станет 0,15 А. Определить силу тока короткого замыкания.

4. Тонкая пластинка из слюды вложена между пластинами плоского конденсатора. Какое

давление испытывает эта пластинка, если напряженность электрического поля внутри

конденсатора 1 МВ/м?

5. Найти потенциальную энергию системы, состоящей из четырех одинаковой точечных

зарядов величиной 25 нКл, которые расположены в вершинах квадрата со стороной 15

см.

6. Чайник стоит на плитке, мощность которой 1 кВт. В чайник налили один литр воды,

имеющей температуру 100С. Через полчаса после того, как плитку включили, вода в чай-

нике начала кипеть. Определите, сколько тепла было потеряно на нагревание самого

чайника, на нагревание окружающего воздуха, на излучение и т.д.

7. Отношение работ выхода электронов из платины и цезия равно 1,58. Определите, чему

равно отношение минимальных скоростей теплового движения электронов, вылетающих

из этих металлов.

8. Бесконечно длинный прямой проводник согнули под прямым углом и начали пропус-

кать по нему ток 50 А. Рассчитать магнитную индукцию в точках, лежащих на биссек-

трисе угла и удаленных от вершины угла на расстоянии 20 см.

9. В камеру Вильсона влетел электрон и оставил в ней след в виде дуги окружности ра-

диусом 12 см. Считая, что камера находится в однородном магнитном поле с индукцией

12 Тл определите кинетическую энергию частицы.

10. Прямой проводник длиной 20 см расположен в однородном магнитном поле с ин-

дукцией 0,4 Тл. По проводнику течет ток 10 А и на него действует сила 0,7 Н. Най-дите

угол между направлениями тока и вектором магнитной индукции.

11. В однородное магнитное поле с индукцией 0,4 Тл помещена прямоугольная рамка с

подвижной стороной, длина которой 20 см. Определить ЭДС индукции, возникающей в

рамке, если ее подвижная сторона перемещается перпендикулярно линиям магнитной

индукции со скоростью 12 м/с.

12. Колебательный __________контур состоит из конденсатора (площадь пластин 155 см2, расстоя-

ние между ними 1,5 мм) и катушки индуктивности 0,2 мГн. Известно, что данный контур

резонирует на длину волны 630 м. Определите диэлектрическую проницаемость среды,

которая заполняет пространство между пластинами.

Вариант 3.

1. Два заряда величиной 12 и 19 нКл расположены на расстоянии 9 мм друг от друга.

Найти силу, которая будет действовать на заряд 3 нКл, помещенный в точку, располо-

женную на расстоянии 4 мм от меньшего заряда и на 5 мм от большего?

2. Электрическое поле создается шаром радиусом 8 см, равномерно заряженным с объ-

емной плотностью 10 нКл/м3. Определите разность потенциалов между двумя точками

этого поля, лежащими на расстояниях 10 см и 15 см от центра шара.

3. ЭДС батареи 80 В, внутреннее сопротивление 5 Ом. Внешняя цепь потребляет мощ-

ность 100 Вт. Определите силу тока в цепи, напряжение на внешней цепи и сопротивле-

ние внешней цепи.

4. Определите электроемкость коаксиального кабеля длиной 12 м, если радиус его цен-

тральной жилы 1,5 см, радиус оболочки 2,5 см, а в качестве изолятора используется ре-

зина с ε=2,5.

5. Рассчитать энергию кулоновского взаимодействия двух протонов, находящихся друг

от друга на расстоянии 17 мм.

6. Электрическая цепь состоит из батареи и резистора (сопротивление резистора 100 Ом).

В эту цепь включают вольтметр с внутренним сопротивлением 1,2 кОм сначала последо-

вательно с резистором, а затем параллельно. Показания вольтметра в обоих случаях ока-

зались одинаковыми. Чему равно внутреннее сопротивление батареи?

7. Сопротивление термоэлемента равно 27 Ом. Он замкнут на микроамперметр с внут-

ренним сопротивлением 350 Ом. При разности температур спаев 100 К микроамперметр

показывает 50 мкА. Найдите постоянную термоэлемента.

8. Дан тороид без сердечника, внешний диаметр которого 76 см, внутренний – 34 см. То-

роид содержит 400 витков. Магнитная индукция на оси описанного тороида составляет

0,16 мТл. Определите, какова сила тока в обмотке тороида. Для решения задачи исполь-

зуйте теорему о циркуляции вектора магнитной индукции.

9. Определите радиус окружности, по которому будет двигаться протон, ускоренный

разностью потенциалов 1,5 кВ и влетевший в однородное магнитное поле с магнитной

индукцией 3 мТл.

10. Два прямых параллельных проводника расположены на расстоянии 10 см друг от

друга. По проводникам текут токи 30 А и 50 А в одном направлении. Найти величину и

направление магнитной индукции в точке на расстоянии 12 см от первого проводника и

15 см от второго.

11. В однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл вращается с постоянной угловой

скоростью 40 с-1 вокруг вертикальной оси стержень длиной 0,5 м. Определить ЭДС ин-

дукции, возникающей в стержне, если ось вращения проходит через конец стержня па-

раллельно линиям магнитной индукции.

12. Колебательный контур содержит катушку индуктивностью L = 6 мкГн и конденсатор

емкостью С = 1,2 нФ. Для поддержания в колебательном контуре незатухающих гармо-

нических колебаний с амплитудным значением напряжения на конденсаторе Um = 2 В

необходимо подводить среднюю мощность P = 0,2 мВт. Считая затухание колебаний в

контуре достаточно малым, определить добротность данного контура.