Условия задач на тему «Электричество и магнетизм».
МАТЕРИАЛЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ОБЩЕЙ ФИЗИКЕ.
Зачетная контрольная работа № 2 и вопросы к экзамену по курсу «Общей физики».
Данная контрольная работа включает материал первой части курса общей физики для студентов – заочников (направление «Строительство»), а также для всех групп дистанционной формы обучения (ДО) направления «Строительство». Работа состоит из двух частей: «Электричество и Магнетизм» и «Колебания и волны».
Контрольная работа содержит 7 вариантов задач, которые задаются Таблицей. Каждая строчка таблицы содержит номера задач, входящих в вариант задания. Вам следует выбрать номер варианта, совпадающий с последней цифрой номера вашей зачетной книжки. Условия задач приведены ниже.
Основные правила и рекомендации по выполнению контрольных работ.
1.Контрольная работа выполняется в отдельной ученической тетради или на листах формата А4, которые следует скрепить.
2.На первом листе необходимо указать название Вуза, института, кафедры (кафедра физики), наименование работы (контрольная работа №2 по физике), номер варианта, номер группы и Ф.И.О. исполнителя.
3.Условия задач необходимо писать полностью. В ответе должны быть указаны единицы измерения найденных величин.
4.По выполненной домашней контрольной работе будет проведено собеседование, поэтому рекомендуем вернуться к решенным задачам и найти в литературе описание основных законов и физических величин, использованных при решении задач. Это крайне полезно сделать также при подготовке к экзамену.
5.Ваши проблемы, возникающие при выполнении контрольной работы Вы можете разрешить на консультации во время «дежурных суббот» или при выполнении лабораторных работ.
Рекомендуемая литература
1. Савельев, И.В. Курс общей физики. т. 2/ И.В. Савельев. – М.: Наука, 1982. – 432 с.
2. Рымкевич, П.А. Курс общей физики/ П.А. Рымкевич. – М.: Высшая школа, 1975. – 464 с.
3. Гершензон, Е.М. Курс общей физики: Электричество и магнетизм/ Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов. . – М.: Просвещение, 1980. – 223 с.
4. Лапин В.Г. Физика. Часть 3. Электричество и магнетизм. Учебное пособие ННГАСУ 2004.
5. Музычук О.В. Физика. Часть 4. Колебания и волны Учебное пособие. ННГАСУ 2003.
6. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики/ В.С. Волькенштейн. – СПб.: Книжный мир, 2003. – 328 с.
7. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики/В.С. Волькенштейн. – М.: Наука, 1990. – 400 с.
Зачетная контрольная работа № 2 по общей физике
Таблица.
| Вариант | Номера задач. Электричество и магнетизм | Номера задач. Колебания и волны | |||||
| 0 (10) | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | |||
| 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | ||||
| 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | ||||
| 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | ||||
| 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 | ||||
| 5.1 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | ||||
| 6.1 | 6.2 | 6.3 | 6.4 | ||||
| 7.1 | 7.2 | 7.3 | 7.4 | ||||
| 8.1 | 8.2 | 8.3 | 8.4 | ||||
| 9.1 | 9.2 | 9.3 | 9.4 |
Условия задач на тему «Электричество и магнетизм».
0.1Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что заряд одного из них в 5 раз больше другого. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия, если шарики были заряжены одноименно?
1.1 Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что заряд одного из них в 5 раз больше другого. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия, если шарики имели противоположные по знаку заряды?
2.1 Точечные заряды 20×10-6 Кл и -10×10-6 Кл находятся в вакууме на расстоянии 5см друг от друга. Найти напряженность электростатического поля в точке, удаленной на 3см от первого и на 4см от второго заряда. Сделать чертеж.
3.1Три отрицательных заряда величиной по 3×10-9 Кл каждый расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой заряд нужно поместить в центре треугольника, чтобы система находилась в равновесии.
4.1 Два шара, диаметр которых 10 см и 16 см, а потенциалы, соответственно, 120 В и 50 В, соединяют проводом. Найти потенциалы шаров после их соединения и заряд, перешедший с одного шара на другой.
5.1 Две параллельные заряженные плоскости, поверхностные плотности заряда которых 
и 
, находятся на расстоянии 0,6 см друг от друга. Определить разность потенциалов между плоскостями.
6.1 Четыре одинаковые капли ртути, заряженные до потенциала 10 В, сливаются в одну. Определить потенциал образовавшейся капли.
7.1Два конденсатора емкостью С1=5 мкФ и С2=8 мкФ соединены последовательно и присоединены к батарее с e = 80 В. Определить заряды конденсаторов и разности потенциалов между их обкладками.
8.1Расстояние между пластинами плоского конденсатора d=2см, разность потенциалов 600 В. Заряд каждой пластины 40 нКл. Определить энергию W поля конденсатора и силу взаимного притяжения пластин.
9.1К бесконечной равномерно заряженной вертикальной плоскости подвешен на нити одноименно заряженный шарик массой m=50 мг и зарядом Q=0,6 нКл. Сила натяжения нити на которой висит шарик F=0,7мН. Найти поверхностную плотность заряда на плоскости.
0.2Ток I в проводнике меняется со временем t по уравнению I=4+2t, где I - в амперах и t - в секундах. Какое количество электричества q проходит через поперечное сечение проводника за время от 
=2 с до 
=6 с? При каком постоянном токе 
через поперечное сечение проводника за то же время проходит такое же количество электричества?
1.2 Сколько витков нихромовой проволоки диаметром d=1 мм надо навить на фарфоровый цилиндр радиусом a=2,5 см, чтобы получить печь сопротивлением R=40 Ом?
2.2 Вольфрамовая нить электрической лампочки при 
имеет сопротивление R1=35,8 Ом. Какова будет температура нити лампочки, если при включении в сеть напряжением U=120 В по нити идет ток I=0,33 А? Температурный коэффициент сопротивления вольфрама a=4,6×10-3 К-1.
3.2Два последовательно соединенных элемента с одинаковыми ЭДС 
=2В и внутренними сопротивлениями 
=1 Ом и 
=1,5 Ом, замкнуты на внешнее сопротивление R=0,5 Ом. Найти разность потенциалов U на зажимах каждого элемента.
4.2 Имеется предназначенный для измерения токов до I=15 мA амперметр с сопротивлением 
=5 Ом. Какое сопротивление R надо взять и как его подключить, чтобы амперметром можно было измерять а) ток до 150 мA; б) разность потенциалов до 150 В?
5.2От генератора с e=110 В требуется передать энергию на расстояние 250 м. Потребляемая мощность 1кВт. Найти минимальное сечение S медных проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1%. Удельное сопротивление меди 
=0,017 мкОм × м.
6.2Элемент с ЭДС e=6 В дает максимальный ток 3 A. Найти максимальное количество теплоты, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении в единицу времени.
7.2Электрический чайник, содержащий объем V=600 см 
воды при 
, забыли выключить. Сопротивление нагревателя чайника R=16 Ом. Через какое время после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в сети U=120 В, КПД нагревателя 60%, удельная теплоемкость воды 4190Дж/(кг K), удельная теплота парообразования 2,26 М Дж/кг.
8.2 Вольтметр с внутренним сопротивлением R1=150 0м, подключенный к зажимам батареи, показывает U=30 В. Амперметр с внутренним сопротивлением R2=5 Ом, подключенный к зажимам той же батареи, показывает ток I=5 А. Найти ток короткого замыкания батареи.
9.2 ЭДС батарейки карманного фонаря 4,5 В, её внутреннее сопротивление 3 Ом. Столько таких батареек можно соединить последовательно, чтобы питать лампу, рассчитанную на напряжение 200 В и мощностью 60 Вт?
0.3ЭДС батареи e=12 В. При силе тока I=4 А, к.п.д. батареи h=0,6. Определить внутреннее сопротивление r батареи.
1.3Аккумулятор, с внутренним сопротивлением r=0,08 Ом при токе 4 А отдает во внешнюю цепь мощность 8 Вт. Какую мощность отдает аккумулятор во внешнюю цепь при токе 6 А?
2.3 Найти токи 
в отдельных ветвях мостика Уитстона при условии, что через гальванометр идет ток 
=0. Э.Д.С. элемента e=2 В, сопротивления 
=30 Ом, 
=45 Ом и 
=200 Ом.
(к задаче 2.3)
3.3 Батареи имеют Э.Д.С. 
=2 В и 
=1 В, сопротивления =1 кОм, =0,5кОм и =0,2 кОм, сопротивление амперметра =0,2 кОм. Найти показание амперметра.
(К задачам 3.3, 4.3)
4.3 Батареи имеют Э.Д.С. =2 В и =3 В, сопротивления =1,5 кОм, сопротивление амперметра =0,5 кОм. Падение напряжения на сопротивлении равно 1 В (ток через направлен сверху вниз). Найти показание амперметра.
5.3 Батареи имеют Э.Д.С. = , сопротивления = =100 Ом, сопротивление вольтметра 
=150 Ом. Показание вольтметра равно U=150 В. Найти ЭДС батарей.
6.3Батареи имеют Э.Д.С. = =110 В, сопротивления = =0,2 кОм, сопротивление вольтметра =1 кОм. Найти показание вольтметра.
(К задачам 5.3, 6.3)
7.3 Источник тока имеет сопротивление, сравнимое с сопротивлением вольтметров. Один вольтметр, подключенный к зажимам источника, показал 10 В. Другой вольтметр, присоединённый к источнику вместо первого, показал 15 В. Когда же эти вольтметры соединили последовательно и подключили к зажимам источника, то первый показал 4 В, а второй 12 В. Найти ЭДС источника.
8.3Найти внутреннее сопротивление источника тока, если известно, что мощность, выделяющаяся во внешней цепи, одинакова при внешних сопротивлениях R1=5 Ом и R2=0,2 Ом. Определить к.п.д. источника в каждом из этих случаев.
9.3 По ошибке для сети с напряжением 127 В была приобретена спираль, рассчитанная на сеть с напряжением 220 В и мощностью 550 Вт. Какова мощность этой спирали в сети с напряжением 127 В?
0.4На рисунке изображены сечения трех прямолинейных бесконечно длинных проводников с токами. Расстояния АВ=ВС=5 см, токи 
и 
. Найти точку на прямой АС, в которой индукция магнитного поля, вызванная этими токами равна нулю.
А В С
1.4Решить предыдущую задачу при условии, что токи текут в одном направлении.
2.4Ток, силой 20 А, протекая по кольцу из медной проволоки сечением S=1,0 мм2, создает в центре кольца напряженность магнитного поля Н=178 А/м. Какая разность потенциалов приложена к концам проволоки, образующей кольцо?
3.4 Бесконечный длинный провод образует круговой виток, касательный к проводу. По проводу идет ток 5 А. Найти радиус витка, если напряженность магнитного поля в центре витка Н=41 А/м.
4.4 Сколько ампер-витков потребуется для того, чтобы внутри соленоида малого диаметра и длиной 30 см объемная плотность энергии магнитного поля была равна 1,75 Дж/м .
5.4 Магнитный поток сквозь соленоид без сердечника 5 мкВб. Найти магнитный момент соленоида, если его длина 25см.
6.4Из проволоки длиной 20 см сделаны квадратный и круговой контуры. Найти вращающие моменты сил, действующие на каждый контур, помещенный в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. По контурам течет ток 2 А. Плоскость каждого контура составляет угол p/3 с направлением магнитного поля.
7.4Электрон, ускоренный разностью потенциалов 6 кВ, влетает в однородное магнитное поле под углом α=π/6 к направлению поля. Индукция магнитного поля В=13 мТл. Найти радиус и шаг винтовой траектории.
8.4В однородном магнитном поле, индукция которого В=0,8Тл, равномерно вращается рамка с угловой скоростью 
рад/с. Площадь рамки 150 см 
. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна направлению магнитного поля. Найти максимальную ЭДС индукции во вращающейся рамке.
9.4.Обмотка соленоида состоит из N витков медной проволоки, поперечное сечение которой S=1 мм . Длина соленоида 25 см; его электрическое сопротивление 0,2 Ом. Найти индуктивность L соленоида.