Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Сборник индивидуальных заданий по физике. Часть 1. Методические указания к самостоятельной работе студентов по курсу физики

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Рисунок 6.9

3 1 2

а/2

3 Рисунок 6.8

М 1 2

а/2

электрическим полем данной системы при перемещении заряда 0,3 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Два заряженных конденсатора С1 = 1мкФ, U1 = 200 В, С2 = 3 мкФ,

U2 = 100 В соединяют в замкнутую цепь. Найти заряды и напряжения на емкостях

после соединения в цепь и энергию, затраченную на образование искры.

3. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена

только первая секция, то вода закипает через 15 мин, а если вторая, то через 10 минут. Через сколько минут закипит вода, если обе секции соединить: последовательно? параллельно?

ВАРИАНТ 8

1. В вершинах квадрата со стороной 8 см располо-

жены три точечных заряда 5 нКл, 6 нКл, 5 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую электрическим полем данной системы при перемещении заряда - 0,2 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Электрон влетает в плоский воздушный конденсатор со скоростью 1 Мм/с параллельно пластинам и на равном

расстоянии от них. Расстояние между пластинами 1 см, разность потенциалов между ними 100 В. Найти расстояние от начала пластины до места падения, электрона на пластину.

3.При силе тока 3 А во внешней цепи выделяется мощность 18 Вт, а при силе тока 1 А соответственно 10 Вт. Определите эдс и внутреннее сопротивление батареи.

ВАРИАНТ 9

1. В вершинах квадрата со стороной 9 см расположены три точечных заряда 5 нКл, 5 нКл, - 6 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,1 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Плоский конденсатор с площадью пластин 100 см заряжен до разности потенциалов 200 В. Вычислить работу, которую нужно совершить при раздвижении пластин от

2 мм до 1 см, при постоянном заряде пластин.

3. Ток в проводнике сопротивлением 120 Ом равномерно нарастает от 3 А до

3 М

Рисунок 6.10

1 2

Рисунок 6.11

1 2

а/2

10 А в течение 30 с. Какое количество теплоты выделилось в проводнике за это время?

ВАРИАНТ 10

1. В вершинах квадрата со стороной 10 см расположе-

ны три точечных заряда 5 нКл, -6 нКл, -6 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда - 0,2 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Два конденсатора емкостью 300 пФ и 150 пФ присо-

единены к источнику ЭДС 100 В. Определите емкость

системы, заряд и разность потенциалов на обкладках каждого конденсатора.

3. По проводнику сопротивлением 3 Ом течет равномерно возрастающий ток.

Количество теплоты, выделившееся в проводнике за 8 с, равно 240 Дж. Определите количество электричества, протекшее за это время по проводнику. При включении ток в проводнике был равен нулю.

ВАРИАНТ 11

1. В вершинах квадрата со стороной 11 см расположе-

ны три точечных заряда 6 нКл, 6 нКл, -6 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,3 нКл из точки М в центр квадрата.

2. К равномерно заряженной вертикальной плоскости

прикреплен на нити маленький шарик массой 1 мкг и зарядом 1 нКл. Нить образует с плоскостью угол, причем

сила натяжения нити равна 0,1 мкН. Найти поверхностную плотность заряда плоскости.

3. Ток в проводнике сопротивлением 15 Ом равномерно возрастает от нуля до

некоторого значения в течение 5 с. За это время в проводнике выделилось 12 Дж тепла. Найдите среднее значение силы тока в проводнике за данный промежуток времени.

ВАРИАНТ 12

1 М

Рисунок 6.12

а/2

Рисунок 6.13

2 1

а/2

Рисунок 6.14

3 1

а/2

1. В вершинах квадрата со стороной 12 см расположе-

ны три точечных заряда -6 нКл, -6 нКл, 6 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда - 0,4 нКл из точки М в центр квадрата.

2.Два плоских конденсатора одинаковой емкости со-

единили последовательно и подключили к источнику ЭДС. Во сколько раз изменится разность потенциалов на пластинах первого конденсатора, если пространство

между пластинами второго заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью равной семи, не отключая конденсаторы от источника ЭДС?

3. Какое наибольшее напряжение можно подавать на катушку, имеющую 1300

витков медного провода диаметром 0,6 мм, если допустима плотность тока

3 А/мм.

ВАРИАНТ 13

1. В вершинах квадрата со стороной 13 см располо-

жены три точечных заряда 6 нКл, 6 нКл, 5 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда -0,5 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Электрон со скоростью 1 Мм/с влетает в электри-

ческое поле отклоняющих пластин осциллографа, представляющих собой плоский конденсатор, параллельно

пластинам. Напряженность поля 1 кВ/м, длина пластины 2 см. Найти отклонение электрона от прямолинейного движения при вылете из электрического поля.

3. Если вольтметр соединить последовательно с сопротивлением 10 кОм, то

при напряжении в сети 120 В он показывает 50 В. Если соединить его последовательно с неизвестным сопротивлением, то он при том же напряжении сети показывает 10 В. Определите это сопротивление.

жены три точечных заряда 5 нКл, -6 нКл, -6 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую

ВАРИАНТ 14

1. В вершинах квадрата со стороной 14 см располо-

полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,6 нКл из точки

3 2

Рисунок 6.15

1 М

Рисунок 6.16

2 1

а/2

М в центр квадрата.

2. Расстояние между пластинами плоского конденсатора 4 см. Протон начинает двигаться от положительной пластины в тот момент, когда от отрицательной пластины начинает двигаться электрон. На каком расстоянии от положительной пластины они встретятся?

3. Две квадратные пластины со стороной 350 мм, закрепленные на расстоянии 1,8 мм друг от друга, образуют плоский конденсатор, подключенный к источнику постоянного напряжения 250 В. Пластины расположили вертикально и погружают в сосуд с керосином со скоростью 5,2 мм/с. Найдите силу тока, текущего при этом по проводам.

ВАРИАНТ 15

1. В вершинах квадрата со стороной 15 см расположе-

ны три точечных заряда 6 нКл, 6 нКл, -4 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,7 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Пространство между пластинами плоского конденса-

тора заполнено двумя слоями диэлектрика: слоем стекла толщиной 0,2 мм и слоем парафина 0,3 мм. Разность потенциалов между обкладками 100 В. Определите напря-

женность поля и разность потенциалов в каждом из слоев.

3. Конденсатор образован параллельными плоскими квадратными поверхностями площадью 24 см2, расположенными на расстоянии 2,1 мм одна от другой, и подсоединен к источнику ЭДС 120 В. В пространство между поверхностями вдвигается с постоянной скоростью 5,2 мм/с стеклянная пластинка, плотно прилегающая к поверхностям конденсатора. Найдите силу тока в подводящих проводах к концу третьей секунды.

ВАРИАНТ 16

1. В вершинах квадрата со стороной 16 см распо-

ложены три точечных заряда 8 нКл, 8 нКл, 8 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,8 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Два электрона движутся издалека по прямой

навстречу друг другу. Скорость каждого электрона

0,1 Мм/с. Найти минимальное расстояние, на которое могут сблизиться электро-

1 М

Рисунок 6.12

а/2

Рисунок 6.18

3 1

а/2

ны.

3. Напряжение на шинах электростанции 6,6 кВ. Потребитель находится на расстоянии 10 км от электростанции. Какого сечения нужно взять медный провод для устройства двухпроводной линии передачи, чтобы при мощности нагрузки 130 кВт потери напряжения в проводах не превышали 3%.

ВАРИАНТ 17

1. В вершинах квадрата со стороной 17 см располо-

жены три точечных заряда 8 нКл, 8 нКл, 8 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда -0,9 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Имеются два конденсатора емкостью 200 пФ и 100

пФ. Первый конденсатор заряжен до разности потенциалов 100 В, второй – незаряженный. Конденсаторы со-

единили между собой, образовав замкнутую цепь. Найти заряд и разность потенциалов каждого конденсатора в цепи и энергию, израсходованную на образование искры.

3. ЭДС батареи 20 В. При сопротивлении внешней цепи Ом сила тока 4 А. Какую наибольшую мощность можно получить от этой батареи?

ВАРИАНТ 18

1. В вершинах квадрата со стороной 18 см располо-

жены три точечных заряда 8 нКл, 8 нКл, -8 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,8 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Электрон влетает в плоский конденсатор со ско-

ростью 1 Мм/с параллельно пластинам и на равном расстоянии от них. Длина каждой пластины 1 см, расстоя-

ние между ними 2 мм. Какую минимальную разность потенциалов нужно приложить к пластинам, чтобы электрон не вылетел из конденсатора?

3. Батарея состоит из пяти последовательно соединенных одинаковых элемен-

Рисунок 6.19

3 1

а/2

2 3

Рисунок 6.20

1 М

Рисунок 6.21

2 1 3

а/2

тов с ЭДС 1,4 В и внутренним сопротивлением 0,3 Ом каждый. При каком токе полезная мощность батареи равна 8 Вт?

1. В вершинах квадрата со стороной 19 см располо-

жены три точечных заряда 8 нКл, -8 нКл, 8 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда -0,7 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Плоский заряженный конденсатор емкостью 200 пФ обладает плотностью энергии равной 5 Дж/м-3. Найти заряд на пластинах конденсатора, если площадь пластины 100 см, а расстояние между ними 1 мм.

3. Электрическая линия от электростанции к потребителю сделана из медного провода сечением 2,5 мм2. Потребитель находится на расстоянии 720 м от электростанции и намеревается изготовить электрическую печь мощностью 2,5 кВт. Каково должно быть сопротивление печи?

ВАРИАНТ 20

1. В вершинах квадрата со стороной 20 см расположе-

ны три точечных заряда 8 нКл, -4 нКл, 8 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,6 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Электрон, прошедший ускоряющую разность потен-

циалов 100 В, движется по направлению к заряженной сфере радиусом 0,1 м и имеющий заряд -10 нКл. Найти минимальное расстояние от сферы, на которое приблизится электрон.

3. Напряжение на шинах электростанции 240 В. Какое количество меди потребуется для устройства линии электропередачи, чтобы при длине линии 5,6 км и потребляемой нагрузке 60 кВт потери напряжения в линии не превышали 5%.

1. В вершинах квадрата со стороной 21 см распо-

ложены три точечных заряда 4 нКл, 4 нКл, 7 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М.

ВАРИАНТ 19

ВАРИАНТ 21

Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем элек-

1 М 3

Рисунок 6.22

а/2

Рисунок 6.23

1 3

а/2

трическим данной системы при перемещении заряда -0,5 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Восемь одинаковых сферических капель ртути, радиусом 1 мм и потенциалом 10 В каждая, сливаются в одну. Найти потенциал получившейся капли.

3. К батареи с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1,5 Ом подключили поочередно два потребителя с различным сопротивлением. В обоих случаях полезная мощность оказалась равной 18 Вт? Найдите сопротивление этих потребителей.

ВАРИАНТ 22

1. В вершинах квадрата со стороной 22 см располо-

жены три точечных заряда 4 нКл, 7 нКл, -4 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,4 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Во сколько раз изменяется энергия плоского воз-

душного заряженного конденсатора, если расстояние между пластинами уменьшить в 3 раза? Рассмотреть 2

случая: конденсатор подключен к источнику напряжения и отключен от него.

3. При токе 0,5 А напряжение на участке некоторой цепи равно 8 В. При токе 1,5 А напряжение на том же участке цепи равен 20 В. Каково будет напряжение, если ток уменьшится до 0,1 А?

ВАРИАНТ 23

1. В вершинах квадрата со стороной 23 см расположены три точечных заряда -

4 нКл, -4 нКл, 7 нКл. Найдите напряженность и потен-

циал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда -0,3 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Сила притяжения между пластинами плоского

конденсатора 10 мН, площадь каждой пластины 100

см

. Найти объемную плотность энергии поля конден-

сатора.

3. Вольтметром с внутренним сопротивлением 600 Ом измерили напряжение

на зажимах батареи гальванических элементов и приняли его равным ЭДС. Какая ошибка при этом была допущена, если внутреннее сопротивление батареи равно

3 Ом?

ВАРИАНТ 24

Рисунок 6.24

2 1 3

а/2

2 М

Рисунок 6.25

1 3

1. В вершинах квадрата со стороной 10 см расположе-

ны три точечных заряда -6 нКл, 5 нКл, -6 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда -0,2 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Определите ускоряющую разность потенциалов,

которую должен пройти в электрическом поле электрон, обладающий скоростью 1 Мм/с, чтобы скорость его возросла в 5 раз.

3. Катушка и амперметр соединены последовательно и присоединены к источнику тока. К зажимам катушки присоединен вольтметр с внутренним сопротивлением 1,2 кОм. Амперметр показывает 0,5 А, а вольтметр 130 В. Найдите сопротивление катушки и относительную ошибку, которая будет допущена, если не учитывать сопротивление вольтметра.

ВАРИАНТ 25

1. В вершинах квадрата со стороной 25 см расположе-

ны три точечных заряда 7 нКл, -4 нКл, -4 нКл. Найдите напряженность и потенциал электрического поля, создаваемого системой этих зарядов в точке М. Вычислите энергию этой системы зарядов и работу, совершаемую полем электрическим данной системы при перемещении заряда 0,1 нКл из точки М в центр квадрата.

2. Два металлических шара радиусом 2 см и 6 см со-

единены проводником, емкостью которого можно пренебречь. Полный заряд на шарах равен 1 нКл. Чему равна поверхностная плотность заряда на каждом шаре?

3. Какую наибольшую полезную мощность можно получить от батареи эле-

ментов, если ее ЭДС равна 28 В и при внешнем сопротивлении 10 Ом в цепи течет ток 2 А?

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ»

7.1. При выполнении задания по теме «Электромагнетизм» необходимо руко-

водствоваться общими требованиями к оформлению индивидуального задания.

7.2 Магнитное поле. Характеристики магнитного поля. Движущийся заряд создает в окружающем его пространстве магнитное поле,

которое действует на любой другой движущийся заряд. Так как электрический

ток – направленное движение электрических зарядов, то вокруг электрического









 

2 xR









2 r











тока возникает магнитное поле.

Для характеристики магнитного поля вводится векторная величина – магнит-

ная индукция

. Единица измерения магнитной индукции в СИ тесла (Тл).

Наглядное изображение магнитных полей дают силовые линии поля. Вектор

магнитной индукции направлен по касательной к силовой линии.

Силовые линии магнитного поля замкнуты, охватывают проводники с элек-

трическим током, расположены в плоскости перпендикулярной той, в которой лежит проводник с током, создающий поле.

Направление вектора магнитной индукции, направление силовой линии определяется следующим правилом. Если смотреть вдоль проводника по направлению тока, т.е. по направлению движения положительных зарядов, то вектор магнитной индукции направлен по ходу часовой стрелки. Если ток направлен наблюдателю, то вектор магнитной индукции направлен против хода часовой стрелки.

Рисунок 8.1 Рисунок 8.2

Для расчета вектора магнитной индукции или напряженности магнитного поля, создаваемого несколькими проводниками с током, нужно использовать принцип суперпозиции полей.

Величина и направление вектора магнитной индукции проводника с током зависит от формы проводника, величины тока в проводнике и от точки наблюдения.

1) Магнитная индукция в центре кругового тока:

; (7.1)

2) Магнитная индукция на оси кругового тока:

. (7.2)

3) Магнитная индукция прямого проводника с током, если расстояние от про-

водника до точки наблюдения мало по сравнению с длиной проводника (бесконечно длинный проводник):

(7.3)

Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовой линии поля, а направление силовой линии определяется правилом правого буравчика. Обозначения:

- вектор направлен к «нам»,

 

coscos













InB 





 

BIF







sin BIF



F





210



ISPm

 IA



 

BqF 





sinBqF 





- вектор направлен от «нас». Силовые линии прямолинейного проводника имеют вид концентрических окружностей, с центром, где находится проводник (см. рисунки 8.1 и 8.2)

4) Магнитная индукция поля, создаваемого отрезком провода с током (про-

водник конечной длины):

(7.4)

5) Магнитная индукция поля соленоида (длинного):

где n –отношение числа витков соленоида к его длине.

8.3. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера.

На проводник, по которому течет ток силой I, в магнитном поле с индукцией

действует сила:

, где ℓ - длина проводника, она называется силой

Ампера.

В скалярной форме: Направление силы

определяется по правилу левой руки: если левую руку рас-

положить так, чтобы вектор магнитной индукции

, α – угол между

входил в ладонь, а четыре

и направлением тока.

вытянутых пальца совпадали с направлением тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Два параллельных проводника с токами взаимодействуют друг с другом.

Сила взаимодействия:

– магнитная постоянная, значение СИ μ0 = 4∙10-7 Гн/м, I1, I2 – сила электриче-

, где μ - магнитная проницаемость среды,

ского тока в первом и втором проводнике соответственно, ℓ - длина проводника,

а – расстояние между проводниками.

7.4. Магнитный момент тока. Работа в магнитном поле.

Магнитный момент плоского контура с током:

, где I – сила тока в

контуре, S – площадь контура. Работа по перемещению замкнутого контура в магнитном поле:

7.5. Действие магнитного поля на движущиеся заряды. Сила Лоренца.

Сила, действующая со стороны магнитного поля с индукцией В на частицу с зарядом q, которая движется со скоростью υ под углом α к направлению вектора

, равна:

В скалярной форме: Направление

, она называется силой Лоренца.

, где  - угол между векторами

определяется правилом левой руки для положительно заряжен-

ной частицы. Когда используется правило левой руки для определения силы Ампера, то за направление тока нужно брать направление вектора скорости положи-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]