Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник задач по общему курсу физики. Учебное пособие
.pdf
71
51. Электробритва потребляет мощность 15 Вт и рассчитана на
напряжение 210 В. При напряжении в сети 220 В последовательно с
электробритвой включается лампа накаливания на 110 В. Какова должна быть
мощность лампы накаливания, чтобы электробритва работала нормально?
52. ЭДС батареи E=80 В, внутреннее сопротивление r=5 Ом. Внешняя цепь
потребляет мощность Р=100 Вт. Определить силу тока I в цепи, напряжение U,
под которым находится внешняя цепь, и ее сопротивление R.
53. ЭДС батареи Е=24 В. Наибольшая сила тока, которую может дать
батарея, I
=10 А. Определить максимальную мощность Р
max
, которая может
max
выделяться во внешней цепи.
54. 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 обмотки мотора равно R=6 Ом.
55. ЭДС батареи Е=12 В. При силе тока I=4 А КПД батареи = 0,6.
Определить внутреннее сопротивление r батареи.
56. За время t=20 с при равномерно возраставшей силе тока от нуля до
некоторого максимума в проводнике сопротивлением R=5 Ом выделилось
количество теплоты Q=4 кДж. Определить скорость нарастания силы тока.
57. В двигателе трамвайного вагона, работающего под напряжением 600 В,
течет ток 11 А. Найдите скорость трамвая на горизонтальном участке пути,
если сила тяги 300 Н, а КПД двигателя 60 %.
58. Электровоз массой 300 т спускается вниз с горы со скоростью 72 км/ч.
Уклон горы равен 0,01. Коэффициент сопротивления движению 0,02,
напряжение в линии 3 кВ, КПД электровоза 80 %. Определить сопротивление
обмотки электродвигателя.
59. При очередном замыкании источника тока на сопротивление R1=2 Ом и
R2=18 Ом во внешней цепи выделяется одинаковая мощность. Найти
внутреннее сопротивление r источника тока.
72
60. По кольцу из медной проволоки с площадью сечения 1 мм2 протекает
ток 10 А. К концам кольца приложена разность потенциалов 0,15 В. Найдите
индукцию магнитного поля в центре кольца.
61. Повышающий трансформатор имеет коэффициент трансформации 10.
Полное сопротивление первичной обмотки 100 Ом. Чему равно сопротивление
вторичной обмотки?
62. Два замкнутых круговых проводника лежат в одной плоскости. При
одинаковой скорости изменения индукции однородного магнитного поля в
первом ЭДС индукции 0,6 В, а во втором 2,4 В. Во сколько раз длина
второго проводника больше первого?
63. По катушке протекает ток, создающий магнитное поле, энергия
которого 0,5 Дж, а магнитный поток через катушку 0,1 Вб. Определить
индуктивность катушки.
64. Какой магнитный поток пронизывает плоскую поверхность площадью
2,4 м2, помещённую в однородное магнитное поле с индукцией 15 мТл?
Плоская поверхность находится в воздухе и составляет с направлением линий
индукции угол 30
0
.
65. Замкнутый проводник в виде правильного шестиугольника со стороной
10 см расположен в однородном магнитном поле с индукцией 30 мТл и
составляет угол 600 с линиями индукции. Какая средняя ЭДС возникает в
проводнике при удалении его из поля за 0,027 с?
66. Катушку с ничтожно малым сопротивлением и индуктивностью 3 Гн
присоединяют к источнику тока с ЭДС 15 В и ничтожно малым внутренним
сопротивлением. Через какой промежуток времени сила тока в катушке
достигнет 50 А?
67. Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока
I = 10 А возникает магнитный поток Ф = 0,5 Вб.
68. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов U = 600 В,
влетел в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,3 Тл и начал двигаться
по окружности. Вычислить радиус R окружности.
73
69. На прямолинейный проводник с площадью сечения 0,2 см2 в
однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл действует максимально
возможная для данного поля сила Ампера, численно равная силе тяжести.
Найти плотность материала проводника, если сила тока 5 А.
70. Протон влетел в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции и
описал дугу радиусом R = 10 см. Определить скорость v протона, если
магнитная индукция В = 1 Тл.
71. Кольцо радиусом R = 10 см находится в однородном магнитном поле
(B = 0,318 Тл). Плоскость кольца составляет с линиями индукции угол = 300.
Вычислить магнитный поток Ф, пронизывающий кольцо.
72. Проводник длиной ℓ = 1 м движется со скоростью v = 5 м/с
перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Определить
магнитную индукцию В, если на концах проводника возникает разность потенциалов U = 0,02 В.
73. По обмотке соленоида индуктивностью L = 0,2 Гн течет ток I = 10 А.
Определить энергию W магнитного поля соленоида.
74. Пылинка массой 10
-13
кг и зарядом 10
-10
Кл влетает в однородное
магнитное поле с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно силовым линиям.
Определить ускорение пылинки. Скорость пылинки равна 10 м/с.
75. Шарик массой 0,5 г и зарядом 2 мкКл движется прямолинейно в
однородном магнитном поле перпендикулярно силовым линиям со скоростью
10 км/с вдоль поверхности земли. Найти величину вектора магнитной
индукции.
76. В однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, направленном
вертикально, находится горизонтально расположенный проводник длиной
40 см. Проводник подвешен на тонких вертикальных нитях. Масса проводника
20 г. На какой угол от своего первоначального положения отклонится нить
подвеса, если по проводнику пропустить ток силой в 1 А?
74
77. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле с
индукцией 0,02 Тл, имея импульс 6,410
-23
кгм/с. Найти радиус этой
окружности.
78. По двум параллельным прямым проводам длиной ℓ = 2,5 м каждый,
находящимся на расстоянии d = 20 см друг от друга, текут одинаковые токи I =
1 кА. Вычислить силу взаимодействия токов.
79. Электрон движется в магнитном поле, индукция которого 2 мТл, по
винтовой линии радиусом 2 см и шагом винта 5 см. Определите скорость
электрона.
80. Соленоид диаметром 10 см и длиной 60 см имеет 1 000 витков. Сила
тока в нём равномерно возрастает на 0,2 А за 1 с. На соленоид надето кольцо из
медной проволоки, имеющей площадь поперечного сечения 2 мм2. Найдите
силу индукционного тока, возникающего в кольце.
81. Определить энергию магнитного поля катушки, в которой при токе
7,5 А магнитный поток равен 2,3 мВб. Число витков в катушке 120.
82. Винтовая линия, по которой движется электрон в однородном
магнитном поле, имеет диаметр d = 80 мм и шаг ℓ = 200 мм. Индукция поля В =
5 мТл. Определить скорость электрона v.
83. Две частицы с равными зарядами ускоряются одинаковой разностью
потенциалов и, попадая в однородное магнитное поле, движутся по
окружностям. Во сколько раз радиус окружности для первой частицы больше
радиуса для второй, если масса первой частицы в четыре раза больше?
84. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,03 Тл
по окружности радиусом 1 см. Найдите кинетическую энергию этого электрона
(в килоэлектрон-вольтах).
85. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл,
равномерно движется проводник длиной 10 см. Сила тока в проводнике равна
2 А. Скорость движения проводника равна 20 см/с и направлена
перпендикулярно направлению магнитного поля. Найти работу по
перемещению проводника за 10 с движения.
75
86. Частица массой 810
12
кг и зарядом 31,4 нКл движется в однородном
магнитном поле с индукцией 10 Тл. Кинетическая энергия частицы 1 мкДж.
Какой путь (в сантиметрах) пройдет частица за время, в течение которого ее
скорость изменит направление на угол 180°? Магнитное поле перпендикулярно
скорости частицы.
87. Электрон влетает в область однородного магнитного поля индукцией
В = 0,01 Тл со скоростью v = 1 000 км/с перпендикулярно линиям магнитной
индукции. Какой путь он пройдет к тому моменту, когда вектор его скорости
повернется на 1
0
?
88. Электрон, влетев в однородное магнитное поле с индукцией В=0,2 Тл,
стал двигаться по окружности радиуса R=5 см. Определить магнитный момент
р
эквивалентного кругового тока.
m
89. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В=
10 мТл по винтовой линии, радиус которой R=1 см и шаг h=6 см. Определить
период Т обращения электрона и его скорость v.
90. Альфа-частица прошла ускоряющую разность потенциалов U=104 В и
влетела в скрещенные под прямым углом электрическое (Е=10 кВ/м) и
магнитное (В=0,1 Тл) поля. Найти отношение заряда альфа-частицы к ее массе,
если, двигаясь перпендикулярно обоим полям, частица не испытывает
отклонений от прямолинейной траектории.
91. Напряженность магнитного поля Н=100 А/м. Вычислить магнитную
индукцию В этого поля в вакууме.
92. Обмотка соленоида содержит два слоя плотно прилегающих друг к
другу витков провода диаметром d=0,2 мм. Определить магнитную индукцию В
на оси соленоида, если по проводу течет ток I=0,5 А.
93. Рамка с током I=5 А содержит N=20 витков тонкого провода.
Определить магнитный момент р
рамки с током, если ее площадь S=10 см2.
m
94. Определить частоту n обращения электрона по круговой орбите в
магнитном поле с индукцией В=1 Тл.
76
95. Соленоид сечением S=10 см2 содержит N=103 витков. При силе тока
I=5 А магнитная индукция поля внутри соленоида равна В=0,05 Тл. Определить
индуктивность L соленоида.
96. Индуктивность соленоида, намотанного в один слой на немагнитный
каркас, равна L=0,5 мГн. Длина соленоида равна ℓ=0,6 м, диаметр D=2 см.
Определить отношение числа витков N соленоида к его длине ℓ.
97. По катушке индуктивностью L=8 мкГн течет ток I=6 А. Определить
среднее значение ЭДС Е
самоиндукции, возникающей в контуре, если сила
s
тока изменится практически до нуля за время Δt=5 мс.
98. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 300 витков,
включен в сеть с напряжением 220 В. Во вторичную цепь трансформатора,
имеющего 165 витков, включен безындукционный потребитель
сопротивлением 50 Ом. Какой ток течёт по вторичной обмотке, если
напряжение на ней 50 В?
99. Повышающий трансформатор имеет коэффициент трансформации 10.
Полное сопротивление первичной обмотки 100 Ом. Чему равно сопротивление
вторичной обмотки?
100. Ток в первичной обмотке трансформатора 0,5 А. Напряжение на
клеммах 220 В. Коэффициент трансформации k=22. Определите напряжение во
вторичной цепи.
101. Замкнутый контур в виде рамки с площадью S = 60 см2 равномерно
вращается с частотой ν = 20 с-1 в однородном магнитном поле с индукцией В =
20 мТл. Ось вращения и направление поля взаимно перпендикулярны.
Определить амплитудное Е
и действующее Е значения ЭДС в контуре.
m
102. Колебательный контур радиоприемника настроен на частоту 9 МГц.
Во сколько раз нужно изменить емкость переменного конденсатора, чтобы
контур был настроен на длину волны 50 м?
103. Контур состоит из индуктивности 0,2 Гн и емкости 10 мкФ.
Конденсатор зарядили до напряжения 200 В. Каким будет ток в контуре в
77
момент, когда энергия контура окажется поровну распределенной между
электрическим и магнитным полем?
104. Во сколько раз изменится частота собственных колебаний контура,
если между пластинами воздушного конденсатора, входящего в контур, внести
пластину из диэлектрика (=4), толщина которой вдвое меньше расстояния
между пластинами конденсатора?
105. Максимальный ток в колебательном контуре I0=1 мА, а максимальный
заряд на обкладках конденсатора в этом контуре q0=10 мкКл. Каков период Т
свободных электрических колебаний, происходящих в контуре?
106. В колебательном контуре к конденсатору параллельно присоединили
другой конденсатор вдвое большей емкости, после чего частота колебаний в
контуре уменьшилась на = 300 Гц. Определите первоначальную частоту
колебаний в контуре.
107. Заряженный конденсатор ёмкостью С = 0,510-6 Ф подключили к
катушке с индуктивностью L = 0,01 Гн. Определите минимальное время, через
которое энергия электрического поля конденсатора станет в n = 2 раза меньше
энергии магнитного поля катушки.
108. Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 0,01 мкФ и
катушки, индуктивность которой составляет 1/90 мГн. На какую длину волны
настроен контур? Сопротивлением контура пренебречь.
109. К конденсатору, заряд которого 2,5 нКл, подключили катушку
индуктивности. Определить максимальный ток, протекающий через катушку,
если частота свободных колебаний образовавшегося контура 40 МГц.
110. Цепь переменного тока образована последовательно включенными
активным сопротивлением R = 800 Ом, индуктивностью L = 1,27 Гн и емкостью
С = 1,59 мкФ. На зажимы цепи подано 50-периодное действующее напряжение
U = 127 В. Найти:
а) действующее значение силы тока I в цепи,
б) сдвиг по фазе между током и напряжением,
78
в) действующие значения напряжений U
, UL и UC на зажимах каждого из
R
элементов цепи,
г) мощность Р, выделяющуюся в цепи.
111. Каким будет изображение предмета в рассеивающей линзе, если он
находится между фокусом и линзой? Постройте изображение.
112. Водолазу, находящемуся под водой, солнечные лучи кажутся
падающими под углом 60
0
к поверхности воды. Какова угловая высота Солнца
над горизонтом?
113. Угол между падающим и отражённым лучами равен 20
угол отражения, если угол падения увеличится на 5
0
?
0
. Каким будет
114. Каким будет изображение предмета в собирающей линзе, если он
находится между фокусом и линзой? Постройте изображение.
115. На какой угол отклонится луч от первоначального направления,
выходя в воздух из стекла при угле падения, равном 30
0
?
116. Под каким углом должен упасть луч на стекло, чтобы преломлённый
луч оказался перпендикулярным к отражённому?
117. Свеча находится на расстоянии 12,5 см от собирающей линзы,
оптическая сила которой равна 10 диоптриям. На каком расстоянии от линзы
получится изображение и каково оно будет?
118. Оптическая сила очков соответственно равна 2,4 дптр и 1,24 дптр.
Каково фокусное расстояние каждой линзы?
119. Предмет находится на расстоянии 30 см от рассеивающей линзы, а его
мнимое изображение – на расстоянии 15 см от линзы. Определите фокусное
расстояние линзы.
120. Луч падает на поверхность воды под углом 40
0
. Под каким углом
должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления оказался
таким же?
121. На расстоянии 0,2 м от собирающей линзы расположен предмет, а его
изображение находится на расстоянии f = 10 см от линзы. Чему равно фокусное
расстояние линзы?
79
122. Угол между отражённым лучом и преломлённым 100
F
F
0
. Чему равна
сумма углов падения и преломления?
123. Расстояние от мнимого изображения предмета до собирающей линзы,
оптическая сила которой 2 дптр, равно 0,4 м. Определите расстояние от линзы
до предмета.
124. Какое увеличение даёт лупа в 10 диоптрий?
125. Расстояние от предмета до экрана 90 см. Где надо поместить между
ними собирающую линзу с фокусным расстоянием 20 см, чтобы получить на
экране отчётливое изображение предмета?
126. Постройте ход произвольного луча, падающего на
рассеивающую линзу, после преломления в ней.
Положение главной оптической оси линзы и ее фокусное
расстояние заданы.
127. Найдите предельный угол полного внутреннего отражения для
каменной соли (n = 1,54).
128. Карандаш стоит между фокусом и двойным
фокусным расстоянием рассеивающей линзы. Постройте
полученное изображение.
129. Человек стоял перед плоским зеркалом, затем
отошёл от него на расстояние 1 м. Насколько изменилось при этом расстояние
между человеком и его изображением?
130. Объектив проектора имеет фокусное расстояние 15 см и расположен
на расстоянии 6 м от экрана. Определите линейное увеличение изображения на
экране.
131. С помощью линзы на экране получили изображение предмета. Что
произойдёт с этим изображением, если 1/2 линзы закрыть непрозрачной
ширмой?
132. На какой глубине под водой находится водолаз, если он видит
отраженными от поверхности воды те части горизонтального дна, которые
80
расположены от него на расстоянии 15 м и больше? Рост водолаза 1,5 м.
Показатель преломления воды 1,33.
133. Между пламенем высотой 3 см и стеной ставят собирающую линзу,
которая даёт на стене изображение пламени высотой 6 см. Линзу можно
передвинуть так, чтобы на стене опять будет чёткое изображение пламени.
Какую высоту будет иметь это изображение?
134. Луч света падает на плоскопараллельную стеклянную пластину
толщиной d = 6 см. Угол падения = 60
0
. Найти величину х бокового смещения
луча, прошедшего через эту пластину. Показатель преломления стекла n = 1,5.
135. Расстояние между предметом и его действительным изображением,
линейные размеры которого увеличены в 1,5 раза, равно 50 см. Определить
фокусное расстояние линзы.
136. Из центра плота в воду на глубину Н = 10 м опущена электрическая
лампочка. Чему должен быть равен минимальный радиус плота, чтобы ни один
луч от лампочки не мог выйти на поверхность?
137. Постоянная дифракционной решетки в 3 раза больше длины световой
волны монохроматического света, нормально падающего на ее поверхность.
Определить угол между двумя вторыми симметричными дифракционными
максимумами.
138. Две собирающие линзы с фокусными расстояниями 8 см и 4 см
расположены на расстоянии 10 см одна от другой так, что их главные
оптические оси совпадают. На первую линзу падают лучи, параллельные
главной оптической оси. Где получится изображение?
139. На дифракционную решётку, содержащую n = 600 штрихов на
миллиметр, падает нормально белый свет. Спектр проецируется помещённой
вблизи решётки линзой на экран. Определить длину ℓ спектра первого порядка
на экране, если расстояние от линзы до экрана L = l,2 м. Границы видимого
спектра: λ
= 780 нм, λф = 400 нм.
кр
140. На дифракционную решётку падает нормально монохроматический
свет (λ = 410 нм). Угол между направлениями на максимумы первого и второго
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]