Методика выполнения контрольного задания

С целью оказания помощи студенту в его самостоятельной работе приводим методику выполнения и оформления контрольного задания на конкретном примере.

1. Запишите и поясните формулу для расчета силы Лоренца.

Сила Лоренца действует на заряд q , движущийся в магнитном поле, и определяется по формуле:

, где

В – индукция магнитного поля, V – скорость заряда , - угол между

векторами и

Задача

Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U= 400 В, влетел в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Индукция магнитного поля В = 1,5^.10^-3 Тл, радиус кривизны траектории R=0,045 м. Определить удельный заряд электрона.

Дано:

U. = 400 В

В = 1,5^.10^-3 Тл

R = 0,045 м

Решение.

Удельным зарядом частицы называется величина, равная отношению ее заряда к массе, т.е. .

На электрон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца.

(1)

где е - заряд электрона,

В - магнитная индукция,

V- скорость электрона.

- угол между векторами и , в данном случае

и (2)

Вектор силы Лоренца перпендикулярен вектору скорости и, следовательно, сообщает электрону нормальное ускорение. По второму закону Ньютона

Подставим сюда выражение (1) с учетом (2) : (3)

Кинетическую энергию электрон приобретает за счет работы А сил электрического поля : А = е U , поэтому

( 4 )

С учетом последнего выражения равенство (3) можно записать так:

, отсюда выразим скорость электрона : ( 5 )

Решая совместно уравнения (3) и (5), получим:

Подставив числовые значения находим:

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ № 1

1. Дайте определение и запишите формулы средней скорости, среднего

ускорения, мгновенных скорости и ускорения.

Движение материальной точки выражается уравнением х = 0,5t³ + 3t + 2, м.

Найти средние скорость и ускорение точки в интервале времени от до . В какой момент временя ускорение точки будет равно 6 м/с² ?

Отв. I7 м/с; 9 м/с²; 2с.

2. Запишите формулы тангенциальной и нормальной составляющих ускорения. Что характеризует каждое из этих ускорений?

Точка движется по окружности R = 2м согласно уравнению S= Аt³ , где

А=2 м/c³. В какой момент временя нормальное ускорение точки будет равно тангенциальному? Определить полное ускорение точки в этот момент.

Отв. 0,872 с; 14,8 м/с

3. Запишите формулы нормальной и тангенциальной составляющих ускорения. Что характеризует нормальное ускорение? тангенциальное ускорение?

Материальная точка движется по дуге окружности радиуса 7,2 м согласно уравнения S=10+2t³, м. Найти тангенциальное, нормальное и полное ускорения точки в момент времени t= 1с. Дать чертеж.

Отв. 12 м/с²; 5 м/с²; 13 м/ с².

4. Дайте определение и запишите формулу угловой скорости, углового ускорения. Запишите формулы, связывающие нормальное ускорение с угловой скоростью, тангенциального ускорение с угловым ускорениям.

Диск радиусом R= 0,5 м вращается согласно уравнению =2-0,2t+0,1t³. Определить тангенциальное, нормальное и полное ускорения точек на ободе диска для момента времени t = 2 с.

Отв. 0,6 м/с²; 0,5 м/с²; 0,78 м/с²

5. Дайте определения и. запишите формулы мгновенных скорости и ускорения. Сформулируйте и запишите второй закон Ньютона. В каких единицах измеряется сила в СИ?

Тело массой 2 кг движется с ускорением, изменяющимся по закону

а = (5t-10) м/с². Определить силу, действующую на тело через 5 с после начала действия, и скорость в конце пятой секунды.

Отв. 30 н; 12,5 м/с.

6. Дайте определения и запишите формулы мгновенных скорости иускорения. Сформулируйте и запишите второй закон Ньютона.

Тело массой 2 кг движется прямолинейно со скоростью, зависимость которой от времени выражается уравнением V=3t²+10t, м/c. Определить путь, пройденный телом за 5 с, и силу, действующую на тело в конце пятой секунды.

Отв. 250 м; 80 Н

7. Тело, брошенное под углом к горизонту, совершает сложное движение. В каких видах движений участвует это тело? Дайте определения равномерного и равноускоренного движений. Какое движение называется свободным падением?

Мяч бросили со скоростью V= 10 м/с под углом 45° к горизонту. Найти:

1) на какую высоту поднимется мяч, 2) на каком расстоянии от места бросания мяч упадет на землю, 3) сколько временя он будет в движении. Сопротивление воздуха не учитывать.

Отв. 2,55 м; 10,2 м; 1,44 с

8. Запишите и объясните релятивистский закон сложения скоростей. Что называется абсолютной скоростью, относительной скоростью, переносной скоростью?

Два ускорителя выбрасывают навстречу друг другу частицы со скоростями V = 0,9 с. Определить относительную скорость сближения частиц.

Отв. 0.994 с.

9. Запишите Формулу, выражающую зависимость интервала времени в релятивистской механике от скорости движения наблюдателя.

Собственное время жизни нестабильной частицы - мезо­на 2,6 • 10^-8 с. Какое расстояние пролетит - мезон до распада, если он движется со скоростью 0,99 с?

Отв. 54,7 м

10. Запишите формулу, выражающую зависимость массы тела от ско­рости движения, а также формулу для расчета кинетической энергии релятивистской частицы.

Определить скорость протона, если его релятивистская мас­са в три раза больше массы покоя, вычислить кинетическую и полную энергию протона.

Отв. 2,83 м/с; 3•10^-10Дж; 4,5•10^-1ОДж.

11. Дайте определение абсолютно упругого удара. Какие законы со­хранения выполняются при абсолютно упругом ударе тел? Сформулируйте эти законы.

Шар массой 0,2 кг, движущийся со скоростью V= 10 м/с, ударяет неподвижный шар массой 0,8 кг. Удар прямой, абсолют­но упругий. Каковы скорости шаров после удара?

Отв. 6 м/с; 4 м/с

12. Сформулируйте и запишите второй закон Ньютона для поступательного движения и основной закон динамики вращательного движения.

С наклонной плоскости скатывается без скольжения однород­ный диск. Найти ускорение диска и силу трения, если угол на­клона плоскости к горизонту = 30°; масса диска 0,5 кг.

Отв. 3,27 м/с²; 0,82 Н

13. Сформулируйте и запишите основное уравнение динамики враща­тельного движения. Дайте определение момента инерции тела. Запишите формулу для момента инерции шара.

Шар массой 10 кг и радиусом 0,2 м вращается вокруг оси, проходящей через его центр. Уравнение вращения шара имеет вид =5 + 4t² -t³. По какому закону меняется момент сил, действующий на шар? Какова величина момента сил в момент времени t= 2с?

Отв. 0,64 Н•м .

14. Что называется моментом импульса? Сформулируйте и запишите закон сохранения момента импульса.

Платформа в виде диска радиусом. R = 1 м вращается, де­лая n = 0,1 об/с. На краю платформы стоит человек, масса которого m= 60 кг. С какой частотой будет вращаться платформа, если человек перейдет в ее центр? Момент инерции платформы I= 120 кгм². Момент инерции человека рассчиты­вать, как для материальной точки. Какую работу совершает че­ловек при переходе от края платформы к ее центру?

Отв. 0,15 об/с; 17,7 Дж.

15. Тело, катящееся без скольжения, совершает сложное движение. Назовите компоненты этого движения. Запишите формулу кинети­ческой энергии тела, катящегося без скольжения.

Обруч и сплошной цилиндр, имеющие одинаковую массу m = 2 кг, катятся без скольжения с одинаковой скоростью V= 5м/с. Найти кинетические энергии этих тел.

Отв. 50 Дж; 37,5 Дж.

16. Дайте определения и выведите формулы первой и второй космических скоростей.

Вычислить первую и вторую космические скорости тела, за­пущенного с Земли.

Отв. 7,9 км/с; 11,2 км/с.

17. Дайте определение напряженности и потенциала гравитационного поля. Запишите единицы измерения этих величин.

На какой высоте над поверхностью Земля напряженность гравитационного поля равна 0,5 Н/кг? Определить потенциал поля тяготения на этой высоте.

Отв. 21,9•10⁶ м; 14,2•10⁶ Дж/кг.

18. Запашите и сформулируйте закон Гука. В чем заключается физи­ческий смысл модуля Юнга?

К вертикальной проволоке длиной l = 5 м и площадью поперечного сечения S = 2•10^-6 м² подвешен груз массой m= 5,1 кг. В результате проволока удлинилась на l=6•10^-4м.Найти модуль Юнга материала проволоки.

Отв. 20,8•10¹⁰ Па.

19. Сформулируйте закон сохранения механической энергии, закон сохранения импульса.

В баллистический маятник массой M = 5 кг попала пуля массой m= 0,01 кг и застряла в нем. Найти скорость пули, если маятник, отклонившись после удара, поднялся на высоту h= 0,1 м.

Отв. 701 м/с.

20. Дайте определение механической работы. Запишите формулу работы переменной силы.

Тело массой 1 кг под действием постоянной силы движется прямолинейно. Зависимость пути, пройденного телом, от време­ни задана уравнением

S = 2t² –5t +10. Определить рабо­ту силы за 10 с с начала ее действия.

Отв. 600 Дж .

21. Какой газ называется идеальным? Запишите уравнение состоя­ния идеального газа.

В баллоне емкостью V=0,025 м³ находится водород при температуре

Т=290 К. После того как часть водорода израс­ходовали, давление в баллоне понизилось на Р = 4•10⁵ Па. Определить массу израсходованного водорода.

Отв. 8,3-10^-3 кг.

22. Что называется плотностью газа? Сформулируйте и запишите за­кон Дальтона.

Найти плотность газовой смеси при давлении Р = 10⁵ Па и температуре Т=330 К, состоящей по массе из одной части во­дорода и восьми частей кислорода.

Отв. 0,481 кг/м³.

23. Запишите и сформулируйте основное уравнение молекулярно-ки­нетической теории газов.

Давление идеального газа Р = 2•10^-3 Па, концентрация молекул n= 2•10¹⁶ м^-3. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы и температу­ру газа.

Отв. 1,510^-19 Дж; 7246 К.

24. Что называют числом степеней свободы молекулы? Запишите формулу средней кинетической энергии, приходящейся на одну степень свободы молекулы газа.

Баллон содержит водород массой m= 0,01 кг при темпера­туре Т = 280 К. Определить кинетическую энергию поступатель­ного движения и полную кинетическую энергию всех молекул га­за.

Отв. 17,5•10³ Дж; 29,110³ Дж.

25. Сформулировать и записать распределение Больцмана (распреде­ление концентрации молекул в силовом поле).

На какой высоте над уровнем моря концентрация молекул воздуха уменьшится вдвое. Молярная масса воздуха = 29•10^-3 кг/ моль. Т = 290 К.

Отв. 5,9 км.

26. Дайте определения удельной и молярной теплоемкостей газа. Запишите формулы удельной и молярной теплоемкостей газа при постоянном объеме и постоянном давлении.

Чему равны удельные теплоемкости С_V и С_P некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м³ ?

Отв. 906 Дж/кгК; 647 Дж/кгК.

27. Что называется средней длиной свободного пробега молекулы? Запишите формулу для расчета средней длины свободного пробега молекулы газа.

Определить среднюю длину свободного пробега молекул водорода, плотность которого равна 1,55•10^-6 кг/м³.

Отв. 9,1•10^-3 м .

28. В чем заключается явление диффузия? Запишите и сформулируйте уравнение диффузии (уравнение Фика). Дайте определение и запишите формулу для расчета коэффициента диффузии газа.

Найти коэффициент диффузии водорода при нормальных усло­виях, если средняя длина свободного пробега молекул при этих условиях равна 1,6•10^-7м. Диаметр молекулы водорода принять равным 2,3•10^-10 м.

Отв. 0,91•10^-4 м²/с.

29. В чем заключается явление внутреннего трения? Запишите и сформулируйте уравнение внутреннего трения (закон Ньютона) в газах. Дайте определение и запишите формулу для расчета коэф­фициента внутреннего трения (вязкости) газа.

Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами запол­нено водородом при атмосферном давлении и температуре Т = 290 К. Радиусы цилиндров соответственно равны R₁ = 0,10 м и R₂ = 0,105 м. Внешний цилиндр приводят во вращение со ско­ростью 15 об/с. Определить силу, действующую на боковую по­верхность внутреннего цилиндра. Длина цилиндров l = 0,3 м. Эффективный диаметр молекул водорода = 2,3•10^-10 м.

Отв. 3•10^-3 Н.

30. В чем заключается явление теплопроводности? Запишите и сформулируйте уравнение теплопроводности (уравнение Фурье). Дайте определение и запишите формулу для расчета коэффициента теплопроводности газов.

Какое количество тепла теряется ежечасно через окно за счет теплопроводности воздуха, заключенного между рамами? Площадь каждой рамы 4 м², расстояние между рамами 0,3 м. Температура помещения 291 К, температура наружного простран­ства 253 К. Диаметр молекул воздуха принять равным 3•10^-10 м, температуру воздуха между рамами считать равной среднему арифметическому температур помещения и наружного пространства

Давление равно Р = 1,01•10⁵ Па.

Отв. 23.4•10³ Дж.

31. Сформулируйте и запишите I начало термодинамики. Как Вы по­нимаете выражение: "Внутренняя энергия - функция состояния".

Кислород массой 0,32 кг нагревают от Т₁ = 323 К до Т₂ = 333 К. Найти количество поглощенной теплоты и изменение внутренней энергии в случаях, когда процесс происходят:

1) при постоянном объеме; 2) при постоянном давлений.

Отв. 2,08•10³ Дж; 2,08•10³ Дж;

2,91•10³ Дж; 2,08•10³ Дж.

32. Дайте определение изобарического, изотермического, адиабатического процессов. Запишите формулы для расчета работы газа при этих процессах.

Водород, занимающий объем 0,01 м³ при давления 1,01•10⁵ Па, расширяется вдвое. Найдите работу, совершенную газом при следующих процессах:

1) изобарическом, 2) изотермическом 3) адиабатическом. Изобразите графики этих процессов в коор­динатах Р, V .

Отв. 1•10³ Дж; 7•10² Дж; 6,1•10² Дж.

33. Дайте определение адиабатического процесса. Сформулируйте и запишите уравнение Пуассона.

Воздух, занимавший объем = 0,01 м³ при давлении = 10⁵ Па, был адиабатически сжат до объема = 0,001 м³. Под каким давлением находится воздух после сжатия?

Отв. 2,5•10⁶ Па.

34. Дайте определение адиабатического процесса, напишите I начало термодинамики в применении к адиабатическому процессу.

При адиабатическом сжатии кислорода массой 1 кг совершена работа А=1•10⁵ Дж. Какова будет конечная температура Т₂ газа, если до сжатия кислород имел температуру Т₁ = 300 К ?

Отв. 454 К.

35. Из каких процессов состоит цикл Карно? Изобразите его графически в координатах Р, V .

Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя

Т = 470К, температура холодильника Т = 280 К. При изотермическом расширении газ совершает работу А = 100 Дж. Опре­делите КПД цикла, а также теплоту, которую газ отдает холодильнику при изотермическом сжатии.

Отв. 0,404; 59,6 Дж.

36. Дайте определение КПД тепловой машины. Запишите формулу для определения КПД обратимого цикла Карно.

Газ, совершающий цикл Карно, отдает холодильнику 2/3 теплоты, полученной от нагревателя. Температура холодильника Т = 300 К. Определите КПД цикла и температуру нагревателя.

Отв. 0.33; 450 К .

37. Запишите формулу, выражающую изменение энтропии. Зависит ли изменение энтропии газа при переходе из одного состояния в другое от характера процесса, при котором осуществлен этот переход?

Кислород массой 2 кг увеличил свой объем в 2 раза, один раз- изотермически, другой - адиабатически. Найдите изменение энтропии в этих двух случаях.

Отв. 360 Дж/К; 0 .

38. Зависит ли изменение энтропии газа при переходе из одного состояния в другое от характера процесса, при котором осуще­ствлен этот переход? Запишите формулу, выражающую изменение энтропии.

Найти изменение энтропии при превращении 0,01 кг льда при температуре 253 К в пар при температуре 373 К.

Отв. 87,3 Дж/К .

39. Дайте определение коэффициента поверхностного натяжения. В каких единицах он измеряется в СИ?

Масса 100 капель спирта, вытекающего из капилляра, m = 7,1•10^-4 кг. Определить коэффициент поверхностного натяжения спирта, если диаметр шейки капли в момент отрыва d= 1•10^-3м.

Отв. 0.022 Н/м

40. Дайте энергетическое толкование (определение) коэффициента поверхностного натяжения. Как зависит коэффициент поверхностного натяжения от температуры?

Какую работу нужно совершить, чтобы, выдувая мыльный пузырь, увеличить его диаметр от d₁ = 0,01 м до d₂ = 0,11 м? Процесс изотермический.

Отв. 3•10^-3 Дж.

41. Сформулируйте и запишите закон Кулона. Как рассчитать силу взаимодействия зарядов, если они не являются точечными?

Тонкий стержень длиной l = 0,1 м равномерно заряжен положительным зарядом Q= 10^-7 Кл. Найти силу, действующую на точечный заряд 2•10^-9 Кл, расположенный на продолжении стержня на расстоянии а = 0,2м от него.

Отв. 3•10^-5 Н .

42. Сформулируйте и запишите закон Кулона. В чем заключается принцип суперпозиции полей? Как найти силу, действующую на точечный заряд, если другой заряд не является точечным?

Найти силу, действующую на точечный заряд q = 2•10^-9 Кл, расположенный в центре полукольца радиуса R= 0,03 м, со стороны этого полукольца, по которому равномерно распределен заряд Q = 3•10^-7 Кл.

Отв. 3,8•10^-3 Н .

43. Сформулируйте и запишите теорему Гаусса.

Бесконечно длинная тонкостенная металлическая трубка ра­диуса R= 0,02 м равномерно заряжена с поверхностной плот­ностью заряда = 1•10^-9 Кл/м². Пользуясь теоремой Гаусса, рассчитать напряженность поля в точках, отстоящих от оси трубки на расстояниях: 1) r₁ = 0,01 м; 2) r₂ = 0,03 м. Построить график зависимости Е от r.

Отв. 0; 75,3 В/м .

44. Сформулируйте и запишите теорему Гаусса. Запишите формулу напряженности поля равномерно заряженной плоскости. В чем заключается принцип суперпозиций полей?

Электрическое поле создано двумя бесконечными параллель­ными пластинами, равномерно заряженными с поверхностной плотностью

= 1•10^-9 Кл/м². Определить напряженность поля:

1) между пластинами, 2) вне пластин. Построить график изме­нения напряженности вдоль линии, перпендикулярной пластинам.

Отв. 0; 113 В/м .

45. Что называется потенциалом электростатического поля? Запишите формулу потенциала поля точечного заряда. Как найти потен­циал поля заряда, если он не является точечным?

По тонкому кольцу радиуса R = 0,06 м равномерно распределен заряд с линейной плотностью = 1•10^-8 Кл/м. Определять потенциал в точке, лежащей на оси кольца на расстоянии а = 0,08 м от центра.

Отв. 339 В.

46. Что называется линейной плотностью заряда? Как найти потенциал поля заряда, если он не является точечным?

Тонкий стержень длиной l = 0,1 м несет равномерно распределенный заряд Q=1•10^-9 Кл. Определить потенциал элек­трического поля в точке, лежащей на оси стержня на расстоянии а = 0,2 м от ближайшего его конца.

Отв. 36,5 В.

47. Дайте определение электроемкости конденсатора. Запишите формулы емкости плоского конденсатора и электрического смещения.

Между пластинами плоского конденсатора, заряженного до разности потенциалов U= 600 В, находятся два слоя диэлек­триков: стекла толщиной d₁=0,007 м и эбонита толщиной d₂ = 0,003 м. Площадь каждой пластины конденсатора S=2•10^-2 м². Найти:

1) электроемкость конденсатора, 2) индукцию поля, напряженность поля и падение потенциала в каждом слое.

Отв. 88,5•10^-12 Ф; 2,66•10^-6 Кл/м²;

4,28•10⁴ В/м; 10⁵ В/м; 300 В; 300 В.

48. Дайте определения силовой ( Е ) и энергетической ( ) характеристик электростатического поля. Запишите, как связаны эти характеристики друг с другом.

Электрическое поле создано бесконечно длинной нитью, равномерно заряженной с линейной плотность = 2•10^-8 Кл/м. Определить разность потенциалов двух точек этого поля, нахо­дящихся на расстоянии r₁ = 5•10^-3 м и r₂ = 2•10^-2 м от нити. Отв. 499 В .

49. Запишите формулы емкости системы конденсаторов, соединенных параллельно, и энергии заряженного конденсатора.

Конденсатор емкостью С = 3•10^-6 Ф был заряжен до разно­сти потенциалов U=50 В. После отключения от источника тока конденсатор был соединен параллельно с другим незаряженным конденсатором емкостью С = 6•10^-6 Ф. Какая энергия израсхо­дуется на образование искры в момент присоединения второго конденсатора?

Отв. 2,5•10^-3 Дж .

50. Запишите формулу работы по перемещению заряда в электрическом поле.

Два шарика с зарядами q₁ = 1•10^-8 Кл и q₂ = 2•10^-8 Кл находятся в керосине ( = 2 ) на расстоянии r₁ = 0,4 м друг от друга. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния r₂ =0,25 м ?

Отв. 1,35•10^-6 Дж.

51. Что называется силой тока? Сформулируйте и запишите закон Ома для однородного участка цепи.

Определить заряд, прошедший по резистору с сопротивле­нием R=1 Ом при равномерном возрастании напряжения на кон­цах резистора от U₀=1 В до U=3 В в течение 10 с.

Отв. 20 Кл .

52. Сформулируйте и запишите закон Ома для замкнутой цепи. По какой формуле можно рассчитать мощность, развиваемую источником на нагрузке?

ЭДС батареи = 13 В, сила тока короткого замыкания 5 А. Какую наибольшую мощность может развить батарея на нагрузке?

Отв. 15 Вт .

53. Запишите формулу, выражающую зависимость сопротивления метал­лов от температуры. Объясните, почему сопротивление металлов при нагревании увеличивается.

Электрическая лампочка с вольфрамовой нитью потребляет мощность 50 Вт. Температура нити при горении лампочки 2500°С. Какую мощность будет потреблять лампочка в первый момент по­сле включения ее в сеть? Температурный коэффициент сопротив­ления вольфрама = 4,5•10^-3 град.^-1 Температура воздуха в комнате 20°С.

Отв. 600 Вт .

54. Сформулируйте и запишите закон Ома для замкнутой цепи. Что называют коэффициентом полезного действия источника тока? Запишите формулу для расчета полезной и полной мощностей тока.

К зажимам батареи, ЭДС которой = 24 В и внутреннее сопротивление r = 1 Ом, присоединен нагреватель, потребляющий мощность 80 Вт. Вычислить силу тока в цепи и КПД нагревателя.

Отв. 20 А; 0,17; 4 А; 0,83.

55. Сформулируйте и запишите закон Джоуля - Ленца.

Сила тока в проводнике сопротивлением R= 20 Ом нарастает по линейному закону от I₀ = 0 до I = 6 А. Определять теплоту, выделившуюся в этом проводнике за время от t₁ = 1 c до t₂ = 2 с.

Отв. 420 Дж.

56. Сформулируйте и запишите закон Ома для неоднородного участка цепи, для замкнутой цепи.

Какую долю ЭДС генератора составляет разность потенциалов на его концах, если сопротивление генератора в n раз меньше внешнего сопротивления. Задачу решать для: 1) n= 0,1; 2)n= 1; 3) n = 10.

Отв. 0,09; 0,50; 0,91,

57. Запишите и сформулируйте законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Что называется удельной мощностью тока?

В медном проводнике объемом V =6•10^-6 м³ при прохождении по нему постоянного тока за время t = 60 c выделилась теплота Q = 272 Дж. Вычислить напряженность электрического поля в проводнике. Удельное сопротивление меди = 1,7•10^-8 ОМ•м.

Отв. 0,11 В/м

58. Сформулируйте и запишите закон Ома для замкнутой (полной) цепи. Запишите формулы для расчета сопротивления при последовательном и параллельном соединении проводников.

При каком условии сила тока в проводнике получается одинаковой при последовательном и при параллельном соединении n одинаковых элементов?

Отв. R = r.

59. Выполняется ли закон Ома для тока в газах? Запишите формулу для расчета плотности тока в газе при отсутствии насыщения.

При ионизации воздуха образуются одновалентные ионы. Определить их концентрацию, если при напряженности поля Е = 1•10³ В/м плотность тока равна 6•10^-6 А/м². Подвижности положительных и отрицательных ионов соответственно равны 1,4•10^-4 и 1,9•10^-4 м²/В•с.

Отв. 1,1•10¹⁴ м^-3

60. В чем заключается явление термоэлектронной эмиссии? Запишите формулу для расчета плотности тока насыщения при термоэлектронной эмиссии.

Во сколько раз изменится удельная термоэлектронная эмиссия вольфрама, находящегося при температуре Т = 2400 К, если повысить температуру вольфрама на 100 К. Работа выхода электронов из вольфрама

А = 7,26•10^-19 Дж.

Отв. 2,6 .

61. Дайте определение индукции магнитного поля. В чем заключается принцип суперпозиция полей?

Расстояние между двумя длинными параллельными проводами 0,05 м. По проводам в одном направлении текут токи силой I = 30 А каждый. Найти индукцию магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии r₁ = 0,04 м от одного и r₂ = 0,03 м от другого провода. Сделать рисунок.

Отв. 2,5•10^-4 Тл .

62. Сформулируйте и запишите формулу для расчета силы Ампера. Как определить направление этой силы?

Проводник в виде тонкого полукольца радиусом 0,1 м находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,05 Т. По проводнику течет ток I = 10 А. Найти силу, действующую на проводник, если плоскость полукольца перпендикулярна линиям индукция, а подводящие провода находятся вне поля.

Отв. 0,1 Н.

63. В чем заключается явление электромагнитной индукции? Запишите выражение для ЭДС индукции.

В однородное горизонтальное магнитное поле с индукцией В = 4•10^-2 Т помещена П-образная конструкция из толстых мед­ных стержней, боковые стороны которой направлены вертикально. Плоскость конструкции перпендикулярна вектору В. По стержням свободно и без нарушения контакта скользит сверху вниз тонкая медная перемычка. Какой максимальной скорости она достигнет? Сопротивлением всех частей, кроме перемычки, пренебречь. Плотность меди Д = 8800 кг/м³, удельное сопротивление равно

p=1,75•10^-8 Ом•м.

Отв. 0,94 м/с.

64. Запишите формулу для расчета силы Лоренца. Может ли постоян­ное во времени магнитное поле изменить энергию и величину скорости частицы?

Электрон, обладающий скоростью V = 2•10⁶ м/с, влетел воднородное магнитное поле с индукцией В = 0,03 Т под углом = 30° к направлению линий поля. Определить радиус R и шаг h винтовой линии, по которой будет двигаться электрон.

Отв. 1,9•10^-4 м ; 2,07•10^-3 м.

65. В чем заключается явление электромагнитной индукция? Запишите и сформулируйте уравнение Фарадея-Максвелла.

В однородном магнитном поле о индукцией В = 0,4 Т в плоскости, перпендикулярной силовым линиям поля, вращается стержень длиной

l = 0,1 м. Ось вращения проходят через один из концов стержня. Определить разность потенциалов на концах стержня при частоте его вращения

n = 16 об/с.

Отв. 0,201 В .

66. Дайте определение магнитного потока. Запишите формулу для вычисления работы по перемещению контура с током в магнитном поле.

Виток, по которому течёт ток силой 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,016 Т. Диаметр витка d= 0,1 м. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть виток на угол относительно оси, совпа­дающей с диаметром?

Отв. 2,51•10^-3 Дж.

67. В чем заключается явление электромагнитной индукции? Сформулируйте и запишите закон Фарадея-Максвелла и закон Ленца.

В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,35 Т равномерно с частотой 8 об/с вращается рамка, содержащая 1500 витков, площадью

S = 5•10^-3 м². Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Определить максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.

Отв. 132 В

68. Запишите формулу для расчета количества электричества, протекающего в контуре при изменении магнитного потока, пронизы­вающего контур.

Проволочный виток радиусом r = 0,04 м и сопротивлением R = 0,01 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,04 Т. Плоскость витка составляет угол = 30° с линия­ми поля. Какое количество электричества протечет по витку, если магнитное поле выключить?

Отв. 0,01 Кл.

69. В чем заключается явление самоиндукции? Запишите формулу для расчета ЭДС самоиндукции.

Через катушку, индуктивность которой равна 0,021 Т, течёт ток, изменяющийся со временам по закону I =I₀sin t где I₀ = 5 А. = 314 c^-1 . Найти зависимость от времени ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке, и максимальное значение этой ЭДС.

Отв. Е = -33 сos100 ; 33 В.

70. Запишите и объясните формулы для расчета энергии магнитного поля и индуктивности соленоида. Каким соотношением связаны между собой величины индукции магнитного поля и напряженности?

Соленоид содержит 1000 витков. Сила тока в обмотке соленоида равна