ФИЗИКА / МУКР-2-оч-заоч-280700.62
.pdf
Задача №6
Условие: Определите плотность тока, если за 2 с через проводник сечением 1.6 мм2 прошло 2 1019 электронов.
Дано
t = 2c
S =1.6мм2 =1.6 10−6 м2
N = 2 1019 j −?
Ответ: j =1 A мм2
Решение
Плотность тока: j = γE - закон Ома, или
j = |
J |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
∆q = |
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
J = |
e |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
∆t |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
∆t |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j = |
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
∆tS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
e =1.6 10−19 Кл- элементарный заряд |
|
||||||||||||||||
электрона |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2 1019 1.6 10 |
−19 |
|
A |
А |
|
||||||||||
j = |
|
2 1.6 10−6 |
=106 |
|
|
|
=1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
м2 |
мм2 |
|
||||||||||
Задача №7
Условие: Определите минимальную скорость электрона, необходимую для ионизации атома водорода, если потенциал ионизации атома водорода Ui = 13.6 В.
Дано |
Решение |
Ui =13.6B |
|
|
A = e U |
i |
|
|
|
|
|
|||
e =1.6 10−19 Кл |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Ek |
= mev |
2 |
|
|
|
|
|||||
me = 9.11 10 |
−31 |
кг |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
vmin −? |
|
|
A = E |
|
; e U |
|
= mev |
2 |
|
|||
|
|
|
k |
i |
|
|
||||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v = |
2e Ui |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
me |
|
|
|
|
||||
|
|
|
v = |
2 1.6 10−19 13.6 |
= 2.185 106 (мс) |
|||||||
|
|
|
|
|
9.11 10−31 |
|
||||||
Ответ: v = 2.19 106 мс = 2.19Мм/ c
Задача №8
Условие: Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В = 0.1 Тл по окружности. Определите угловую скорость вращения электрона.
Дано
B = 0.1Тл
e =1.6 10−19 Кл
me = 9.11 10−31 кг
ω −?
Решение
На электрон со стороны магнитного поля действует сила Лоренца
FЛ = e v B = e ωRB .
Благодаря которой орбита электрона – окружность
FЛ = me an = me v2 = meω2 R - уравнение
R
движения |
|
|
|
|
|
|
|
eωRB = meω2 R |
|
|
|
|
|
||
e B = meω ω |
= e B |
|
|
|
|||
|
|
|
|
me |
|
|
|
ω = |
1.6 10−19 |
0.1 |
=1.76 |
10 |
рад |
|
|
9.11 10 |
|
|
10 |
|
|
||
|
−31 |
|
|
|
с |
||
Ответ: ω =1.76 1010 радс
Задача №9
Условие: В однородное магнитное поле с индукцией В = 0.3 Тл помещена прямоугольная рамка с подвижной стороной, длина которой l = 15 см. Определите ЭДС индукции, возникающей в рамке, если ее подвижная сторона перемещается перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью v = 10 м/с.
Дано
B = 0.3Тл
l=15см = 0.15 м v =10 мс
ε −?
|
dФ |
Решение |
||||
ε = − |
|
|
||||
|
|
- закон электромагнитной индукции. |
||||
|
dt |
|||||
Ф = BS = Blx |
|
|||||
εi = − |
d(Blx) |
|
= −Bl dx = −Blv |
|
||
dt |
|
|||||
|
|
dt |
тогда по модулю |
|||
εi =10 0.15 0.3 =0.45(B) |
||||||
Ответ: ЭДС индукции, возникающая в рамке с подвижной стороной равна
εi = 0.45B
Задача №10
Условие: Докажите с помощью одного из уравнений Максвелла, что переменное во времени магнитное поле не может существовать без электрического поля.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: |
|
|
|
|
|
∂ |
|
|
|
|
|
|
|
B = B(t) |
B |
≠ 0 |
|
|
|
|||||||
∂t |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
∂B |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≠ 0 |
существует вихревое электрическое поле. |
|
∫(E,dl)= −∫ |
∂t |
,d S |
||||||||||
L |
S |
|
|
|
|
|||||||
Предположим, что поле E = 0 тогда его циркуляция или rot E = 0
rot |
|
= − |
∂ |
B |
|
= 0 |
|
|
E |
B = const, но по условию поле B переменное, т.е. |
|||||||
∂t |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
B ≠ const Получили противоречие.
Т.о. переменное во времени магнитное поле не может существовать без электрического поля, что и требовалось доказать.
Список используемой литературы:
1.Курс физики: Учебник для вузов: В 2 т. Т. 1. 2-е изд., испр./Под. ред. В. Н. Лозовского. – СПб.: Издательство «Лань», 2010 – 576 с.
2.Трофимова Т.И. Краткий курс физики. М.: Высшая школа, 2012.
3.Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для ВТУЗов. М.: Мир и образование, 2008.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1.Трофимова Т.И. Курс общей физики. М.: Высшая школа, 2010.
2.Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для ВТУЗов. М.: Мир и образование, 2008.
Дополнительная
1.Трофимова Т.И. Краткий курс физики. М.: Высшая школа, 2012.
2.Корякин Н.И., Быстров К.Н., Киреев П.С. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа, 1989.
3.Сахаров Д.И. Сборник задач по физике для ВУЗов. М.: Мир и образование, 2003.
4.Элементарный учебник физики / Под ред.Г.С. Ландсберга. М.: Наука, 1964.
5.Савельев И.В. Курс общей физики. М., 1998.
6.Сивухин Д.В. Курс физики. М.,1979.
Подписано в печать 10.2012. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 2,09. Уч.-изд. л. 1,46. Тираж 50 экз. Заказ № ___.
Редакционно-издательский отдел Камского института гуманитарных и инженерных технологий
426003, г. Ижевск, ул. Сивкова, 12А.