Вариант 14

14.1 Рабочим веществом теплового двигателя является одноатомный идеальный газ. Цикл двигателя состоит из изобарического, адиабатного и изотермического процессов. При изобарическом процессе температура газа увеличивается в два раза. Начальная температура Т₁ = 300 К. Постройте график цикла в координатах Р-V. Определите КПД теплового двигателя.

14.2. В вершинах квадрата со стороной d = 10 см находятся четыре одинаковых точечных заряда q₁ = q₂ =q₃ =q₄ = 10 нКл. Чему равен потенциал в центре квадрата?

14.3. З аряженный шарик, привязанный к изолирующей нити длины l = 10 см, равномерно движется по окружности, лежащей в горизонтальной плоскости. Масса шарика m = 0,01 г, его заряд q = –9 нКл. Угол отклонения нити от вертикали α = 30°. В точке подвеса нити находится другой шарик с зарядом q₀ = 10нКл. Найдите силу натяжения нити и частоту n обращения шарика.

1 4.4. По плоскому контуру из тонкого провода течет ток силой I = 10,0 А. Радиусы полуокружностей равны R₁ = 0,10 м и R₂ = 0,20 м (см. рисунок). Определите в точке 0 индукции магнитного поля В₁, В₂, В₃, В₄ и В_∑, создаваемые участками 1, 2, 3, 4 и всем контуром.

1 4.5. На двух горизонтальных рельсах, расположенных на расстоянии l = 50 см, лежит стержень перпендикулярный к рельсам. Масса стержня m = 200 г, коэффициент трения между рельсами и стержнем μ = 0,2. Рельсы и стержень находятся в однородном магнитном поле, линии которого образуют со стержнем угол 90⁰, а с горизонтом – угол α = 30⁰ (см. рисунок). Индукция магнитного поля В = 200 мТл. Определить силу тока в стержне, при котором стержень движется по рельсам равномерно.

Вариант 15

15.1. Азот массой m = 5,6 г при давлении P₁ = 10⁵ Па имел объем V₁=5 л, а

в конечном состоянии при давлении P₃ =3∙10⁵ Па объем V₃ = 2 л. Переход от первого состояния ко второму произведен в два этапа: сначала по изохоре, а затем по адиабате. Постройте график процесса в координатах Р – V и определите приращение внутренней энергии ΔU_1-2-3 газа за весь процесс.

1 5.2. В вакууме на расстоянии r = 10 см друг от друга расположены два точечных заряда q₁ = 8 нКл и q₂ = –6 нКл. Расстояние АВ = 5 см, ε = 1. Определить напряженность Е электрического поля и потенциал в точке В, (см. рис.), лежащей на серединном перпендикуляре

15.3. Электрон влетает в плоский воздушный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью  = 6·10⁵ м/с. Расстояние между пластинами = 1 см, разность потенциалов  = 339 В. Длина его пластин L= 5 см. Определите поверхностную плотность заряда на пластинах конденсатора (в пкКл/м²) и линейное отклонение электрона h, вызванное полем конденсатора (в мм).

15.4. Ток I = 5,0 А течет по тонкому замкнутому проводнику (см. рисунок). Радиус изогнутой части проводника R = 120 мм, угол 2 = 90°. Найти магнитную индукцию в точке 0.

1 5.5. В однородном магнитном поле (В = 0,2 Тл), линии которого направлены горизонтально и вправо, подвешен на двух невесомых проволочках горизонтальный проводник длиной l = 20см (рис 1). Когда по нему пропускают ток I₁ (ток направлен на нас), то проводник оказывается невесомым. Масса проводника равна 0,04 кг.

1) Чему равна сила тока I₁ в первом случае?

2) Если линии индукции магнитного поля В будут направлены вертикально вниз (рис 2), то при какой силе тока I₂ проводник отклонится на угол α= 30° ?