Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уральский Государственный Университет Путей Сообщения

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

физика_электродинамика (2006, кр 3,4)__11

.pdf

Скачиваний:

103

Добавлен:

17.05.2015

Размер:

383.26 Кб

Скачать

☆

1 / 21 2 > Следующая >>>

Физика

Электродинамика 2006

Вариант 11 Контрольная работа № 3

Вариант

Тесты

Задачи

Т1.11

Т1.41

Т1.71

Т2.11

Т2.41

1.11

1.31

1.41

2.11

2.41

Вопросы

13-4

82-3

Таблица ответов на тесты

Т1.11

Т1.41

Т1.71

Т2.11

Т2.41

Таблица ответов на задачи

Ответы - формулы

Ответы – числ. знач-я

Ответы - размерность

1.11

U =

2Qa2

4pe0 (a2 + R2 )3/ 2

1.31

ö2

367

В/м

E =

2pe

ç r

è 2

1.41

F =

q(s1 - | s 2 |)

2.3

мКл

2e0

U1 = IR1

200

2.11

U 2 = IR2

120

U3 = IR3

0.4

2.41

r =

U 2

121

Ом

Тесты

T1.11

Два точечных заряда по 2 ×10-8 Кл каждый находится в вершинах правильного треугольника со стороной 10

см. потенциал электрического поля в третьей вершине треугольника равен
1) 1,6 кВ	2) 1,8 кВ			3) 3,1 кВ	4) 3,6 кВ		5) 5,4 кВ
Решение					Потенциал поля в точке А равен алгебраической
					Потенциал поля в точке А равен алгебраической
					сумме полей зарядов, находящихся в двух
					вершинах треугольника
					j = j1 + j2 = 2j1
					j1	=	q
					j1	=	4pe0r
							4pe0r
					j	=	q
					j	=	2pe0r
j =	2 ×10-8		= 3.6 ×103 B
j =	×8.85 ×10-12		= 3.6 ×103 B
2 ×3.14	×8.85 ×10-12	×0.1

Ответ: 4) 3,6 кВ

T1.41

Молекула представляет собой диполь с электрическим моментом 6.24 ×10-30 Кл × м . Модуль напряженности

поля диполя на расстоянии 3×10-9 м от его середины диполя в точке, лежащей на серединном перпендикуляре к диполю, равен

1) 2,8 ×10-6 В / м

2) 3, 2 ×10-6 В / м

3) 2, 0 ×10-6 В / м

4) 4, 0 ×10-6 В / м

5) 4, 6 ×10-6 В / м

Решение

Напряженность поля точечного диполя на

перпендикуляр к оси диполя:

E =

er3

4pe

E =

6.24

×10-30

2 ×10

B / м

×8.85 ×10-12 ×

(3×10-9 )3

×3.14

Ответ: 3) 2, 0 ×10-6 В / м

T1.71

Тонкая пластина бесконечных размеров равномерно заряжена с поверхностной плотностью s . Напряжённость электрического поля на расстоянии rот пластины равна

1) 0	2) 4pkrs	3) 2pkrs			4) 4kps	5) 4pks / r
Решение
Напряженность поля, создаваемого бесконечной равномерно заряженной плоскостью:
		E =		s
Если учесть, что		E =		2e0e
				2e0e
			1
		k =	1
		k =	4pe0e

То E = 2pks

Ответ: 2pks

T2.11

Если зависимость силы тока от времени имеет вид I (t) = 5t +1 , то за 4 с от начала отсчета времени через

поперечное сечение проводника проходит заряд, равный
1) 12 Кл		2) 11 Кл				3) 44 Кл			4) 23 Кл	5) 6,7 Кл
Решение
Сила тока:							dQ
						I =	dQ	Þ dQ = Idt
						I =		Þ dQ = Idt
							dt
t	t	æ 5t2 2		ö 4	5 ×42
Q = òIdt=	ò(5t +1)dt=	ç		+ t ÷=\|0		+ 4 = 44Кл
Q = òIdt=	ò(5t +1)dt=	ç	2	+ t ÷=\|0	2	+ 4 = 44Кл
0	0	è	2	ø	2

Ответ: 3) 44 Кл

T2.41

Если батарея, замкнутая на сопротивление 5 Ом, дает ток в цепи 5 А, а замкнутая на сопротивление 2 Ом, дает ток 8 А, то ЭДС батареи ранв

1) 50 В 2) 40 В 3) 30 В 4) 20 В 5) 10 В

Решение

Закон Ома для полной цепи:

I = e R + r

I1	=		e

		R1		+ r	Þ I1 (R1	+ r) = I2 (R2	+ r)
I2	=		e


			R2	+ r

5(5 + r)= 8(2 + r) Þ r = 3Ом

e = I1 (R1 + r) = 5(5 + 3) = 40B

Ответ: 2) 40 В

Задачи

1.11

Имеются два тонких проволочных кольца с радиусом R каждое, оси которых совпадают. Заряды колец равны Q и –Q. Найти разность потенциалов между центрами колец, отстоящими друг от друга на расстояние а.

Дано:

R, a Q, –Q

Найти: U

Решение:

Выделим на кольце элемент dl. Он обладает

зарядом dQ, равным dlt . Этот заряд создает в

точке А поле с напряженностью:

dE =

4pe0r 2

Где dQ = dlt ,

r = a2 + R2

Разложим вектор dE на dE1

и dE 2 :

dE1 = dE cosa

Тогда напряженность поля равна:

dE2

= dE sin a

E = òdE = òdE1 + òdE2

òdE2 = 0 (в силу симметрии кольца)

E = òdE1 = òdE cosa

dE =

dlt

cosa

4pe0 (a2 + R2 )

Чтобы найти напряженность Е проинтегрируем dE по dl от l1=0 до l2

= 2pR

t cosa

2pR

t × 2pR cosa

E =

òdl =

4pe

0 (a

+ R

)

4pe0 (a

+ R

)

Где t =

2pR

cosa =

a2 + R

E = 4pe0 (a2 + R2 )3 / 2

Разность потенциалов равна:

U = j1 -j2 = E¢d = E¢a

Так как заряды колец разноименно, то:

E¢ = E1 + E2 = 2E

2Qa2

U = 2Ea = 4pe0 (a2 + R2 )3/ 2

2Qa2

Ответ: U = 4pe0 (a2 + R2 )3/ 2

1.31

Две бесконечно длинные параллельные нити находятся на расстоянии r = 5см друг от друга. На нитях равномерно распределены заряды с линейными плотностями l1 = -5×10-9 Кл / м , l2 =10 ×10-9 Кл / м .

Определить напряженность электрического поля в точках, удаленных от первой нити на расстояние r1 = 3см ,

от второй нити на r2 = 4см .

Дано:

r = 0.05м

l1 = -5×10-9 Кл / м l2 =10 ×10-9 Кл / м r1 = 0.03м

r2 = 0.04м

Найти: E

Решение:

Напряженность поля, создаваемого бесконечной нитью:

E = l

2pe0r

Где r - расстояние от оси.

Из рисунка следует:

r r r

E = E1 + E2

Воспользуемся теоремой косинусов:

E =

+ E 2 + 2E E

cosa

a = p -j

cosj =

2 - r 2

- r 2

- 32 - 4

= 0 Þ j = 90o Þ a = 90o

2r1r2

2 ×3 × 4

ö2

E =

+ E2

= 2pe

ç r

+ ç r

è 2

E =

5 ×10

-9

ö2

×10

-9 ö2

= 367B / м

6.28 ×8.85 ×10

-12

0.03

0.04

Ответ: E = 367B / м

1.41

За пределами двух бесконечно протяженных параллельных равномерно заряженных с поверхностными плотностями +s = 3×10-7 Кл / м2 и -s = 2 ×10-7 Кл / м2 пластинами находится заряд q = 4 ×10-7 Кл . Найти силу F, действующую на этот заряд.

Дано:

s1 = 3×10-7 Кл / м2

s2 = 2 ×10-7 Кл / м2

q = 4 ×10-7 Кл

Найти: F

Решение:

Напряженность поля за пределом пластин равна

векторной сумме напряженностей полей,

создаваемых каждой пластиной:

r r r

E = E1 + E2

Как видно из рис.

E = E1 - E2

Напряженность поля, равномерно заряженной бесконечной плоскости:

E =

Þ E =

s1 - | s 2 |

На заряд действует сила Кулона:

2e0

q(s

1 - | s 2 |)

F = Eq =

2e0

F =

4 ×10-7 ×(3×10-7 - 2 ×10-7 )

0.23×10

-2

Кл

2 ×8.85 ×10-12

Ответ:

F = 2.3мКл

2.11

В электрическую сеть последовательно включены плитка, реостат и амперметр, имеющие сопротивления R1 = 50Ом, R2 = 30Ом, R3 = 0,1Ом . Найти напряжение U1,U 2 и U3 на каждом элементе цепи, если в ней протекает ток I = 4 A .

Дано:

R1 = 50Ом

R2 = 30Ом

R3 = 0,1Ом

I = 4 A

Найти: U1 ,U 2 ,U3

Решение:

Закон Ома для участка цепи:

I = U Þ U = IR R

U1 = IR1 , U 2 = IR2 , U3 = IR3

U1 = 4 ×50 = 200B

U 2 = 4 ×30 =120B

U3 = 4 ×0.1 = 0.4B

Ответ: U1 = 200B , U 2 =120B , U3 = 0.4B .

2.41

Два чайника, каждый из которых потребляет при напряжении U = 220B мощность P = 400Bт , закипает при последовательном и параллельном включении за одно и то же время. Найти сопротивление r подводящих проводников.

Дано:

U = 220B P = 400Bт

Найти: r

Решение:

Так как чайники закипают за одно и то же время, то значит при параллельном и при последовательном включении потребляют одну и ту же мощность:

P1 = P2

При последовательном включении. По условию чайники обладают одинаковым сопротивлением

R1 = R2 = R

P = I 2		(R + R ) = I 2 2R
1	1	1	2	1
Где I1 - сила тока в цепи, I1 =				U
Где I1 - сила тока в цепи, I1 =				r + 2R
				r + 2R

U 2

P1 = (r + 2R)2 2R

При параллельном соединении.

	2	æ	R1R2		ö		2	R
P2 = I	2	ç	R1R2		÷	= I	2	R
P2 = I	2 ç		R	+ R	÷	= I	2	2
		è	1	2	ø

P = P Þ

U 2

2R =

U 2

(r + 2R)2

(r + R / 2)2

1 2

r + 2R

r +

2r + R = r + 2R Þ r = R

Мощность одного чайника:

P =

U 2

Þ R =

U 2

Þ r =

U 2

r =

2202

=121Ом

400

Ответ: 121 Ом.

Вопросы

13-4

Как изменится сила взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние между ними увеличится?

Ответ

Сила Кулона:

F	=	q1q2			Þ F	~	1	Þ сила взаимодействия уменьшиться в к2 раз, где k =	r2
							r 2		r
êë		4pe	0	er 2	êë
								1

82-3

Дайте определение эквивалентному сопротивлению и изобразите схематически эквивалентные схемы, представленным на рис. 2.5 – 2. 7 участкам цепи.

Ответ

Эквивалентным сопротивлением цепи называется величина, обратная эквивалентной проводимости.

Контрольная работа № 4

Вариант

Тесты

Задачи

Т3.11

Т3.15

Т4.11

Т4.41

Т5.11

T6.11

3.11

3.21

4.11

4.31

5.1

Вопросы

142-2

188-5

235-1

Таблица ответов на тесты

Т3.11

Т3.15

Т4.11

Т4.41

Т5.11

T6.11

Таблица ответов на задачи

Ответы – формулы

Ответы – числ. значения

Ответы – размерность

3.11

I =

19.8

pR2 m0n

3.21

S =

m0 I1I2

0.076

м2

rg2pR

4.11

L1 =

m0 N 2 S

9 ×10-4

Гн

0.36

L2 = mL1

4.31

e2 max

= L12 I0w

15.7

e2 (t) = -5p cos(100pt)

5.1

A = A12 + A22 + 2A1 A2 cosa

11.2

см

Тесты

Т3.11

Если проволочный виток, по которому течет ток с силой 2 А, имеет радиус 4 см, то индукция магнитного поля в центре витка равна

1) 0.5×10-5Тл			2) p ×10-5 Тл			3) 10-5Тл		4) 0	5) 2p ×10-5Тл
Решение
Магнитная индукция в центре кругового проводника (витка) с током:
						B =	m0 mI
						B =	2R
							2R
B =	4	×3.14 ×2 ×10-7	p ×10	-5	Тл
B =		= 2 ×0.04	p ×10		Тл

Ответ: 2) p ×10-5 Тл

Т3.15

Если в соленоиде с плотностью 100 витков на 1 см и током 2 а находится железный сердечник, то напряженность магнитного поля в центре соленоида равна

1) 25×103 A / м 2) 20 ×103 A / м 3) 20 ×104 A / м 4) 60 ×104 A / м 5) 2 ×102 A / м

Решение

Напряженность магнитного поля соленоида в средней его части:

H = nI = N I l

H= 100 ×2 =20 ×103 А / м 0.01

Ответ: 2) 20 ×103 A /

Т4.11

С каким выбором связан знак определения магнитного потока?

1)правило правой руки или левой

2)нулевого уровня потенциальной энергии

3)направление положительного обхода по контуру

4)знака зарядов, создающих электрическое поле

5)направление нормали к поверхности контура

Решение

Магнитный поток через контур площадью S:

F = Bn S

Где Bn - проекция вектора B на нормаль к поверхности контура. Ответ: 5) направление нормали к поверхности контура

Т4.41

Как время релаксации t зависит от R и индуктивности L контура при его размыкании и замыкании?

3) -

5) ln

Ответ: 1)

Т5.11

Средняя мощность переменного тока за период в цепи с конденсатором равна:

1) 0 Вт

2) 2 Вт

3) 1/ 2 Вт

4) -1/ 2 Вт

5) - 2 Вт

Ответ: 1) 0 Вт

Т6.11

Укажите неверное утверждение:

1.Процесс превращения энергии магнитного поля катушки в энергию электрического поля конденсатора

инаоборот в колебательном контуре называется электромагнитными колебаниями.

2.Время, в течении которого, изменяясь вектор напряженности электрического поля приобретает прежнее значение и направление, называется периодом.

3.Чем больше индуктивность катушки, тем быстрее разряжается конденсатор.

4.Величину, равную числу полных колебаний в единицу времени, называют частотой колебаний.

5.Частота колебаний измеряется в герцах.

Ответ: 3) - неверное утверждение

Задачи

3.11

Определить силу тока I в катушке, с плотностью витков n = 8 вит и радиусом R = 2с , если магнитный поток

см

через нее F = 2.5мкВб .

Дано:

n = 80 вит

R = 0.02 м

F 2.=5×10-6 Вб

Найти: I

Решение

Магнитный поток через катушку:

F = BS

S – площадь поперечного сечения катушки, S = pR2

F = BpR2

Магнитная индукция поля, создаваемого катушкой:

B F

B = m0nI Þ I = m0 n = pR2 m0n

2.5 ×10-6

I = =19.8A 3.14 × 0.022 × 4 ×3.14 ×10-7 ×80

Ответ: 19.8 А.

3.21

По прямому горизонтально расположенному проводу пропускают ток I1 = 10A . Под ним на расстоянии

R = 1.5см находится параллельный ему алюминиевый провод, по которому пропускают ток I2 =1.5A . Определить, какой должна быть площадь S поперечного сечения алюминиевого провода, чтобы он удержался незакрепленным.

Дано:

I1 = 10A

R = 1.5см

I2 =1.5A

r = 2700кг / м3

Найти: S

Решение

Алюминиевый провод остается в равновесии, если на него действует равнодействующая сила, равная нулю:

F = Fтяж + FA

Где FA - сила ампера

Fтяж = FA

Сила ампера:

FA = I2 Bl

Где В – магнитное поле верхнего проводника

B= m0 I1

2pR

FA = m0 I1I2l

2pR

m2 g = m0 I1I2l

2pR

Где масса нижнего и верхнего проводника:

m2 = ru = rlS

		rlSg =	m0 I1I2l	Þ S =	m0 I1I2
		rlSg =	2pR	Þ S =	rg 2pR
			2pR		rg 2pR
S =	4p ×10 ×1.5	= 0.076м2
S =	2700 ×9.8 ×2p ×1.5 ×10-2	= 0.076м2
	2700 ×9.8 ×2p ×1.5 ×10-2

Ответ: S = 0.076м2

4.11

Катушка длиной l = 20см и площадью поперечного сечения S = 9см2 состоит из N = 400 витков. Найти индуктивность катушки L1 и индуктивность L2 , если внутрь катушки ввести железный сердечник? Магнитная проницаемость материала сердечника m = 400 .

Дано:

l = 0.2м

S = 9 ×10-4 м2

1 / 21 2 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
17.05.2015362.36 Кб13Федеральный закон № 129.rtf
#
13.08.20192.66 Mб41Физ. основы механики на ж.д..doc
#
17.05.20151.09 Mб34физика, лабы.pdf
#
18.03.20166.53 Mб41Физика.docx
#
17.05.20153.51 Mб29Физика.pdf
#
17.05.2015383.26 Кб103физика_электродинамика (2006, кр 3,4)__11.pdf
#
07.07.201956.32 Кб5ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.doc
#
17.05.2015448.17 Кб11Физическая культура с рефератами.pdf
#
17.05.2015341.5 Кб35ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НИКЕЛЬ.doc
#
17.05.2015877.91 Кб135Физкультура Теория.pdf
#
17.05.201543.08 Кб99Физкультура.docx