Министерство образования и науки Российской федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
гОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Ростовский государственный строительный университет»
Утверждено
на заседании кафедры физики
29 февраля 2008 г.
ИНФОРМАЦИОННО-методическИЕ УКАЗАНИЯ
К КОМПЬЮТЕРНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ ПО ФИЗИКЕ.
ЧАСТЬ IX. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
Ростов-на-Дону
2008
УДК 531.383
Информационно-методические указания к компьютерному тестированию по физике. Часть VII. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла. Электромагнитные колебания и волны. – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2008. – 10 с.
Содержатся тестовые задания для проверки уровня подготовки студентов по курсу физики, а также необходимый теоретический материал для самостоятельной работы студентов при подготовке к защите лабораторных работ физического практикума, к промежуточной и итоговой аттестациям студентов, к сдаче зачетов и экзаменов.
Предназначены для студентов всех специальностей РГСУ, предусматривающих изучение курса физики.
Составители: проф. Н.Н.Харабаев,
проф. А.Н.Павлов
Рецензент: доц. И.Н.Мощенко
Редактор Н.Е.Гладких
Темплан 2008 г., поз. 194
Подписано в печать 6.06.08
Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 0,7
Тираж 100 экз. Заказ
___________________________________________________________
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета
334022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.
© Ростовский государственный
строительный университет, 2008
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА
ЗАДАНИЕ № 1
Система уравнений Максвелла имеет вид:
Для
какого случая эта система справедлива?
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) Электромагнитное поле при наличии только статического распределения свободных зарядов.
2) Только постоянное магнитное поле.
3) Переменное электромагнитное поле.
4) Электромагнитное поле в отсутствие свободных зарядов и токов проводимости.
5) Стационарное электрическое и магнитное поле.
ЗАДАНИЕ № 2
Уравнения Максвелла для некоторого пространства имеют следующий вид:
В этом пространстве:
А. Отсутствуют токи смещения.
В. Отсутствует переменное магнитное поле.
С. Существуют независимые друг от друга стационарные электрическое и магнитное поля.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) Только С. 2) Только А и В. 3) Только А. 4) Только В.
5) Справедливы все утверждения.
ЗАДАНИЕ № 3
Система уравнений Максвелла имеет вид:
Для какого случая эта система справедлива?
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) Стационарное электрическое и магнитное поля.
2) Электромагнитное поле в отсутствие заряженных тел и токов проводимости.
3) Электромагнитное поле при наличии только статического распределения свободных зарядов.
4) Электромагнитное поле при наличии только постоянных токов проводимости.
5) Переменное электромагнитное поле при наличии заряженных тел и токов проводимости.
ЗАДАНИЕ № 4
Система уравнений Максвелла имеет вид:
Для какого случая эта система справедлива?
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) Стационарное электрическое и магнитное поля.
2) Электромагнитное поле в отсутствие заряженных тел и токов проводимости.
3) Электромагнитное поле при наличии только статического распределения свободных зарядов.
4) Электромагнитное поле при наличии только постоянных токов проводимости.
5) Переменное электромагнитное поле при наличии заряженных тел и токов проводимости.
ЗАДАНИЕ № 5
Дана система уравнений Максвелла:
Какие из этих уравнений ИЗМЕНЯТСЯ при рассмотрении электромагнитного поля в вакууме?
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) I и III ; 2) только II ; 3) только III ;
4) III и IV ; 5) II и III .
---------------------------
Указания к заданиям № 1 – 5
Система
уравнений Максвелла для электромагнитного
поля:
-
;
циркуляция
вектора напряженности электрического
поля
по произвольному замкнутому контуру L.
,
где
проекция вектора
на
направление
вектора элемента
контура
.
скорость изменения
вектора индукции магнитного поля
.
вектор по величине
равен площади элементарной площадки
,
а по направлению
совпадает с вектором нормали
к площадке
.
В случае стационарных (т.е. неизменяющихся во времени) полей
и, следовательно,
.
-
;
поток вектора
электрического смещения
через
произвольную
замкнутую поверхность
.
,
где
проекция вектора
на направление
нормали
к площадке
.
суммарный
электрический заряд q,
заключенный в объеме V,
ограниченном замкнутой поверхностью S.
- объемная плотность заряда.
-
;
циркуляция вектора
напряженности магнитного поля
по произвольному замкнутому контуру L.
,
где
проекция
вектора
на
направление вектора элемента
контура
.
полный ток,
пронизывающий поверхность S
и
охватываемый контуром L.
ток проводимости;
ток смещения.
В случае
стационарных
полей
и, следовательно,
.
-
;
поток вектора
индукции магнитного поля
через
произвольную замкнутую поверхность S.
,
где
проекция вектора
на
направление нормали
к площадке
.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
ЗАДАНИЕ № 6
На рисунке представлен график зависимости относительной амплитуды колебаний силы тока в катушке индуктивностью 1 мГн, включенной в колебательный контур. Емкость конденсатора этого контура равна ...
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
-
0,1 нФ ; 2) 1 нФ ; 3) 10 нФ ; 4) 100 нФ .
ЗАДАНИЕ № 7
На рисунке представлен график зависимости относительной амплитуды колебаний напряжения на конденсаторе ёмкостью 1 нФ, включенном в колебательный контур. Индуктивность катушки этого контура равна ...
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
-
0,1 мГн ; 2) 1 мГн ; 3) 10 мГн ; 4) 100 мГн .
ЗАДАНИЕ № 8
Колебательный контур состоит из последовательно соединённых катушки индуктивностью L, конденсатора электроемкостью С и резистора сопротивлением R. При увеличении индуктивности колебательного контура в два раза время релаксации колебаний в колебательном контуре …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
-
увеличится в 2 раза;
2) увеличится в 4 раза;
3) уменьшится в 2 раза;
4) уменьшится в 4 раза.
---------------------------
Указания к заданиям № 6 – 8
Циклическая частота 0 колебаний силы тока I в катушке индуктивности и напряжения U на обкладках конденсатора в идеальном колебательном контуре, состоящем только из последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора,
,
где L – индуктивность катушки,
С – электроемкость конденсатора.
Время релаксации колебаний это время, в течение которого амплитуда колебаний уменьшается в e - раз (e основание натурального логарифма).
Время релаксации колебаний в колебательном контуре, состоящем из последовательно включенных катушки индуктивностью L, конденсатора электроемкостью С и резистора сопротивлением R ,
,
где
коэффициент затухания колебаний (
)
.
ЗАДАНИЕ № 9
Колебательный контур состоит из последовательно соединённых катушки индуктивностью L, конденсатора электроемкостью С и резистора сопротивлением R. К контуру подключено переменное напряжение U.
При некоторой частоте внешнего напряжения, амплитуды падений напряжений на элементах цепи соответственно равны:
UR = 4 B, UL = 4 B, UC = 1 B .
При этом амплитуда приложенного напряжения равна …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
-
1 В; 2) 3 В; 3) 5 В; 4) 9 В.
---------------------------
Указание к заданию № 9
В цепи переменного тока, содержащей последовательно включенные резистор сопротивлением R , катушку индуктивностью L и конденсатор электроемкостью С, амплитуда падения напряжения на отдельных элементах цепи, соответственно,
,
где I0 – амплитуда силы тока,
(RL
реактивное индуктивное сопротивление),
(RС
реактивное емкостное сопротивление),
циклическая частота внешнего напряжения.
Амплитуда внешнего напряжения U0 :
,
где Z
– полное
сопротивление цепи;
.
ЗАДАНИЕ № 10
На
рисунке показана ориентация векторов
напряженности электрического (
) и
магнитного (
) полей в электромагнитной волне. Вектор
плотности потока энергии электромагнитного
поля ориентирован в направлении …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
-
1 ; 2) 2 ; 3) 3 ; 4) 4 ; 5) 5 ; 6) 6 .
---------------------------
Указание к заданию № 10
Вектор плотности потока энергии электромагнитного поля (вектор Умова-Пойнтинга):
,
где
напряженность электрического поля,
напряженность
магнитного поля,
векторное
произведение векторов
и
.
Вектор
перпендикулярен векторам
и
и направлен, как результат векторного
произведения векторов
и
в соответствии с правилом правого
винта.