КонтрольнаяВариант9

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное бюджетное учреждение

высшего образования

«ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ВолгГТУ)

Кафедра «Физика»

Контрольная работа №2

по физике

Вариант №9

Выполнил:

Sol Invictus

Проверил:

Доцент

Краткая рецензия://Работа под заказ, ошибок быть не может ……………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Оценка работы _________________ баллов

Волгоград 202*

1. На концах никелинового проводника длиной 5 м поддерживается разность потенциалов 12 В. Определить плотность тока в проводнике, если его температура 540°С.

Дано:	Решение:
м t = 540°С	По закону Ома, в дифференциальной форме плот­ность тока j в проводнике пропорциональна напряженности Е поля в проводнике , где — удельная проводимость. С другой стороны, где U — напряжение на концах проводника длиной l. Тогда
Найти:

ρ₀ = 0,42 · 10^-6 Ом · м - удельное сопротивление никелина при t = 0 °С,

α = 0,1 · 10^-3 К^-1 - температурный коэффициент сопротивления.

Вычисления:

Ответ:

2. Определить ЭДС аккумуляторной батареи, ток короткого замыкания которой 10 А, если при подключении к ней резистора сопротивлением 9 Ом сила тока в цепи рвана 1 А.

Дано:	Решение:
Iкз = 10 A R = 9 Ом I = 1 А.	Сила тока, по закону Ома для замкнутой цепи: ℇ - ЭДС, r - внутреннее сопротивление источника тока.
Найти:

При коротком замыкании цепи внешнее сопротивление R = 0 и

откуда

Подставим в ЭДС

Вычисления:

Ответ: ℇ = 10 В

3. При включении электромотора в сеть с напряжением U = 220 В он потребляет ток I = 5 А. Определить мощность, потребляемую мотором, и его КПД, если сопротивление R обмотки мотора равно 6 Ом.

Дано:	Решение:
U = 220 В I = 5 А. R = 6 Ом Найти: P- ?  = ?	Потребляемая мощность Мощность, которая выделяется на обмотке

Полезная мощность

КПД

Вычисления:

Ответ:

4 . По тонкому кольцу течет ток I = 80 А. Определить магнитную индукцию В в точке А, равноудаленной от точек кольца на расстояние r = 10 см (рис. 56). Угол α = π/6.

Дано:	Решение:
I = 80 А r = 10 см = 0,1 м α = π/6	Выделим на кольце элемент dl и от него в точку А проведем радиус-вектор . Магнитная индукция, создаваемая в точке А этим элементом тока, равна где - расстояние от кольца до точки; I – сила тока; - магнитная проницаемость среды; Гн/м – магнитная постоянная, - расстояние от центра кольца. Так как перпендикулярно r.
Найти: В

По правилу правого винта определяем направления векторов напряженности и магнитных полей, созданных в точке О элементами тока , лежащими на одном диаметре кольца.

Спроецируем и на оси х и у. , следовательно, угол  =∠САО, так как углы со взаимно перпендикулярными сторонами.

направлен под углом  к оси y (рис.).

(для двух диаметрально противоположных элементов).

Сумма проекций векторов на ось y будет равна нулю.

Сумма проекций векторов на ось x:

Подставим числа и проведем вычисления

Ответ: Тл = 377 мкТл.

5. Протон прошел некоторую ускоряющую разность потенциалов U и влетел в скрещенные под прямым углом однородные поля: магнитное (В = 5 мТл) и электрическое (Е = 20 кВ/м). Определить разность потенциалов U, если протон в скрещенных полях движется прямолинейно.

Дано:	Решение:
Е = 20 кВ/м = 2 В/м = 9,58·107 Кл/кг	Протон влетел в электрическое и магнитное поля. Со стороны электрического поля на него действует электрическая сила , со стороны магнитного поля – сила Лоренца .
Найти:

В электрическом поле направление силы для положительно заряженной частицы будет совпадать с направлением поля .

двигаясь перпендикулярно обоим полям, протон не будет испытывать отклонений от прямолинейной траектории, если силы, действующие на нее, будут скомпенсированы, т.е.:

сила Лоренца, действует со стороны магнитного поля.

сила, действующая со стороны электрического поля.

где  - угол между вектором магнитной индукции и вектором скорости .

Скорость частицы: .

Пройдя ускоряющую разность потенциалов протон приобретет кинетическую энергию:

_{Работа сил поля будет равна}

разность потенциалов, заряд. По закону сохранения энергии:

Заменим скорость (1) и найдем разность потенциалов

– удельный заряд протона.

Вычисления:

Ответ:

6. Прямой проводящий стержень длиной ℓ = 40 см находится в однородном магнитном поле (В = 0,1 Тл). Концы стержня замкнуты гибким проводом, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи R = 0,5 Ом. Какая мощность Р потребуется для равномерного перемещения стержня перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью v = 10 м/с?

Дано:	Решение:
ℓ = 40 см = 0,4 м В = 0,1 Тл 10 м/с R = 0,5 Ом Найти: Р - ?	При движении проводник будет пересекать линии индукции. За счёт этого в проводнике возникнет ЭДС индукции. ЭДС, возникающую в проводе, который движется в однородном магнитное поле, находят по формуле: индукция магнитного поля

Ток, протекающий по проводнику, можно найти по закону Ома

Прохождение индукционного тока сопровождается выделением тепла.

Энергия, выделяемая в контуре, возникает за счет работы внешней силы.

Тепловая мощность, выделяемая на внешнем сопротивлении

Эта мощность будет равна мощности, которую необходимо подводить к системе за счёт внешней силы, действующей на проводник для того, чтобы скорость движения проводника была постоянной.

Вычисления:

Ответ: 0,32 Вт

7. Установка для наблюдения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим нормально. Длина волны света 0,5 мкм. Найти радиус кривизны линзы, если диаметр пятого светлого кольца в проходящем свете равен 10 мм.

Дано:	Решение:
м м n = 1	Кольца Ньютона возникают, если направить свет на линзу, которая выпуклой стороной соприкасается с плоской поверхностью хорошо отполированной пластинки. При этом образуется воздушная прослойка между поверхностями линзы и пластинки, толщина которой постепенно увеличивается от центра к краям.
Найти:

Рисунок

При нормальном падении оптическая разность хода между этими лучами равна удвоенной толщине воздушного зазора – .

Оптическая разность хода – произведение геометрической разности хода волн на показатель преломления среды - .

Так как при отражении от границы жидкость-стекло фаза меняется на π (потеря полуволны), происходит дважды, и оптическая разность хода Δ равна:

,

где n – показатель преломления воздуха.

Для того чтобы кольцо было светлым необходимо, чтобы Δ= :

Откуда толщина воздушного зазора:

Радиус r_m m-го кольца определяется из треугольника :

, поэтому

Откуда

_{Приравняем (1) и (2) и выразим 𝑅:}

Вычисления:

_{Ответ: 𝑅 = 0,1 м}

8. На грань кристалла каменной соли падает узкий пучок рентгеновских лучей (λ = 0,15 нм). Под каким углом к поверхности кристалла должны падать лучи, чтобы наблюдался дифракционный максимум первого порядка? Расстояние между атомными плоскостями кристалла равно 0,285 нм.

Дано	Решение:
3
Найти:

Разность хода двух волн, которые отражаются от соседних атомных слоев, равна: .

Согласно теории Брэгга – Вульфа, максимумы возникают при отражении рентгеновских лучей от системы параллельных кристаллографических плоскостей, когда лучи, отражённые разными плоскостями этой системы, имеют разность хода, равную целому числу длин волн: , где - постоянная кристаллической решетки, - угол скользящего падения, n - порядок дифракционного максимума.

Приравняем и выразим 𝜗: - уравнение Вульфа – Брэгга.

Вычисления

Ответ:

9. Кварцевую пластинку толщиной 3 мм, вырезанную перпендикулярно оптической оси, поместили между двумя поляризаторами. Определить постоянную вращения кварца для красного света, если его интенсивность после прохождения этой системы максимальна, когда угол между главными плоскостями поляризаторов 45°.

Дано:	Решение:
d=3 мм	При прохождении через оптически активное вещество в твердых телах угол поворота плоскости поляризации монохроматического света: где - постоянная вращения; d - длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе.
Найти:

Максимальная интенсивность прошедшего через систему из двух поляризаторов получается, если оптические оси поляризатора и анализатора параллельны.

По условию задачи интенсивность после прохождения системы из поляризаторов и пластины максимальна, когда угол между главными плоскостями поляризаторов равен .

Для того чтобы свет полностью проходил необходимо повернуть плоскость поляризации света на угол , так как изначально поляризаторы скрещены. Поэтому

Вычисления:

Ответ.

10. Найти отношение фазовой скорости к групповой для света с длиной волны 0,589 мкм в сероуглероде, если известно, что показатель преломления для этой длины волны равен 1,629, а для волны длиной 0,656 мкм он равен 1,620.

Дано	Решение
Найти:	Зависимость групповой скорости u от показателя преломления n и длины волны  имеет вид: где с – скорость света в вакууме.

Фазовая скорость определяется как

Средняя дисперсия:

Для длины волны ₁ и средней дисперсии имеем:

Вычисления:

Ответ: .