Экзаменационные задачи II семестр (1175240)
Текст из файла
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИпо курсу «Физика», II семестрВ условиях задач приняты стандартные обозначения величин: E - напряжённостьэлектрического поля; D - электрическое смещение; P - поляризованность; φ - потенциал; B - магнитная индукция; J - намагниченность; H - напряжённость магнитного поля.1. По тонкому диску радиуса 6,0 см равномерно распределён заряд 5,0·10–6 Кл.Найти напряжённость электрического поля в точке, расположенной на осидиска на расстоянии 8,0 см от его центра.2. Тонкий стержень длиной l заряжен с линейнойплотностью τ = τ0x/l, где координата x отсчитывается от одного из концов стержня, а τ0 – постоянная.
Найти напряжённость и потенциал электрического поля в точке A на продолжении стержня(РИС. 1). Расстояние OA = a. Принять потенциалравным нулю в бесконечно удалённой точке.AaOlxРис. 13. Найти силу, с которой электрическое поле действует на равномерно заряженный стержень длиной 5,0 см, расположенный вдоль радиуса равномерно заряженной сферы радиуса 4,0 см. Заряд сферы равен 1,0·10–8 Кл; линейнаяплотность заряда стержня равна 1,0·10–8 Кл/м. Ближний конец стержня удалён от поверхности сферы на расстояние 1,0 см.4.
На расстоянии 4,0 см от бесконечно длинной заряженной нити находится точечный заряд 0,6·10–9 Кл. Линейная плотность заряда нити равна6,0·10–9 Кл/м. Под действием электрического поля заряд переместился по силовой линии до расстояния 6,0 см. Найти работу поля.5. Две металлические пластины площадью 200 см2 каждая имеют заряды2,0·10–9 Кл и –3,0·10–9 Кл.
Найти поверхностные плотности заряда на каждойстороне каждой из пластин и силу взаимодействия между пластинами. Расстояние между пластинами намного меньше их линейных размеров.6. Металлический шар радиуса 2,0 см окружён концентрической металлическойоболочкой радиуса 4,0 см. На шаре находится заряд 1,0·10–8 Кл, на оболочке2·10–8 Кл. Найти потенциал шара, принимая потенциал равным нулю в бесконечно удалённой точке. Построить графики Er(r) и φ(r), где r – расстояние отцентра шара. Как изменятся потенциал и напряжённость электрического поляна поверхности внутреннего шара, если заземлить оболочку?7.
Найти напряжённость электрического поля и электрическое смещение в каждом слое плоского конденсатора с двухслойным диэлектриком при следующих данных: толщина слоёв d1 = 1,0 мм; d2 = 2,0 мм; относительная диэлектрическая проницаемость ε1 = 2,0; ε2 = 6,0. Разность потенциалов между обкладками U = 120 В.
Построить графики Dx(x), Ex(x), Px(x) и φ(x). Ось x перпендикулярна пластинам конденсатора.28. Две параллельные металлические пластины площадью 3,0·10–2 м2, находящиеся в воздухе на расстоянии 1,0 см друг от друга, заряжены одноимённо с поверхностными плотностями 3,0·10–10 Кл/м2 и 6,0·10–10 Кл/м2. Пространствомежду пластинами заполнено парафином (относительная диэлектрическаяпроницаемость 2,0). Найти разность потенциалов между пластинами и энергию электрического поля в пространстве между ними. Построить графикиDx(x), Ex(x), Px(x) и φ(x).
Ось x перпендикулярна пластинам.9. Плоский слой диэлектрика (относительная диэлектрическая проницаемость2,0) толщиной 4,0 см равномерно заряжен по объёму с плотностью2,0·10–10 Кл/м3. Найти разность потенциалов между точками, лежащими нарасстояниях 1,0 см и 5,0 см от середины слоя. Построить графики Dx(x), Ex(x),φ(x). Ось x перпендикулярна поверхностям слоя.10.
Шар из диэлектрика (относительная диэлектрическая проницаемость 3,0) радиуса 10 см равномерно заряжен с объёмной плотностью 2,0·10–3 Кл/м3 иокружён концентричной ему проводящей сферой радиуса 12 см с зарядом3,0·10–6 Кл. Найти поверхностную плотность связанных зарядов на поверхности шара. Построить графики Dr(r), Er(r), Pr(r) и φ(r), где r – расстояние от центра шара.11. Заряд металлического цилиндра, радиус основания которого равен 4,0 см, адлина – 2,0 м, равен 1,0·10–5 Кл.
Поверхность цилиндра покрыта равномернымслоем парафина (относительная диэлектрическая проницаемость 2,0) толщиной 2,0 см. Найти плотность энергии электрического поля на внутренней ивнешней поверхностях парафинового слоя. Построить графики Dr(r), Er(r),Pr(r) и φ(r), где r – расстояние от оси цилиндра.12. Цилиндрический конденсатор, радиусы обкладок которого равны 5,0 см и10,0 см, заряжен до разности потенциалов 300 В. Пространство между обкладками заполнено диэлектриком (относительная диэлектрическая проницаемость 2,0). Найти линейную плотность заряда каждой из обкладок. Построитьграфики Dr(r), Er(r), Pr(r) и φ(r), где r – расстояние от оси цилиндра.13.
Найти ёмкость плоского конденсатора. Обкладки конденсатора имеют формуквадрата со стороной 10 см, расстояние между обкладками равно 5,0 мм. Конденсатор заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью, изменяющейся по закону ε = 1 + αx, где x – расстояние, отсчитываемое внутрь конденсатора от одной из обкладок в направлении, перпендикулярном обкладкам, α = 0,5 мм–1. Построить графики Dx(x), Ex(x), Px(x) и φ(x) длязаряженного конденсатора, где x – расстояние от положительно заряженнойобкладки.14. Найти ёмкость плоского конденсатора. Обкладки конденсатора имеют формуквадрата со стороной 10 см, расстояние между обкладками равно 5,0 мм. Конденсатор заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической проницаемостью, изменяющейся по закону ε = 1 + αx, где x – расстояние, отсчитываемое внутрь конденсатора от одной из обкладок в направлении, перпендикулярном обкладкам, α = 0,5 мм–1.
Построить графики Dx(x), Ex(x), Px(x) и φ(x) длязаряженного конденсатора, где x – расстояние от положительно заряженнойобкладки.315. В конденсаторе, ёмкость которого равна 1,0 мкФ, между обкладками помещена слюда (относительная диэлектрическая проницаемость 7,0). Конденсаторзаряжают до напряжения 120 В и отключают от источника. После отключенияслюда удаляется из конденсатора. Как изменится напряжение на обкладкахконденсатора и какая работа будет совершена внешними силами при удалении диэлектрика? Как изменятся ответы, если конденсатор не будет отключён от источника?16. Пластины воздушного конденсатора имеют площадь 300 см2 и отдалены другот друга на расстояние 3,0 мм.
Между ними находится изолированная металлическая пластинка такой же площади и толщиной 1,0 мм. Конденсатор заряжен до разности потенциалов 600 В и отсоединён от источника напряжения.Какую работу надо совершить, чтобы вытащить пластинку?17. Сферический конденсатор, радиусы обкладок которого равны 8,0 см и 10,0 см,подключён к источнику, напряжение на клеммах которого равно 1000 В.Найти изменение энергии конденсатора и работу источника тока при заполнении конденсатора жидким диэлектриком (относительная диэлектрическаяпроницаемость 2,0).18.
Вычислить энергию электрического поля, создаваемого длинным тонкимпрямым проводом, заряженным с линейной плотностью 1,0·10–7 Кл/м в цилиндрическом слое, коаксиальном с проводом. Радиусы слоя равны 10 см и20 см, длина слоя – 0,50 м.19. Пучок электронов, разогнанных электростатическим полем с разностью потенциалов 50 кВ, влетает посередине между обкладками конденсатора параллельно пластинам. Длина пластин 0,10 м; расстояние между пластинами8,0 мм; разность потенциалов между пластинами 400 В. Найти смещениеэлектронов относительно начального положения при вылете их из конденсатора.20.
Пучок электронов вылетает из электронного ускорителя. Скорость электронов на выходе из ускорителя равна v, концентрация электронов спадает помере удаления от оси электронного пучка по закону n r n0er2r02, где n0 – кон-центрация электронов на оси пучка, r – расстояние от оси пучка, r0 – т. н. эффективный радиус пучка. Найти зависимость плотности тока от расстоянияот оси пучка и силу тока.21.
Три источника с одинаковыми ЭДС 1,5 В и внутренними сопротивлениями4,0 Ом включены параллельно и замкнуты на нагрузку сопротивлением20 Ом. Найти мощность, выделяющуюся на нагрузке.22. Металлический стержень длиной 20 см вращается вокруг оси, проходящей через один из концов стержня перпендикулярно ему, с частотой 100 об/с. Найтиразность потенциалов между концами стержня.23.
Два провода – алюминиевый и медный – одинаковой длины 20 см и сечения5,0 мм2 подключены параллельно к блоку питания с выходным напряжением14 В. Найти плотность тока и напряжённость электрического поля в каждомиз проводов. Удельное сопротивление алюминия равно 2,5∙10–8 Ом∙м, меди –1,7∙10–8 Ом∙м. Считать плотность тока постоянной по сечению провода.424. По замкнутой цепи идёт постоянный ток I. Цепь включает в себя прямолинейный участок (тонкий провод) длины 2a. Точка A лежит на расстоянии b отэтого участка на перпендикуляре, проходящем через его середину.
Найти индукцию магнитного в точке A, которое создаётся данным участком. Исследовать предельные случаи.25. Ток 1,0 А идёт по длинному прямому проводу, согнутому под углом 60°. Найтииндукцию магнитного поля в точке, находящейся на биссектрисе угла на расстоянии 5,0 см от его вершины.26. Длинный провод из парамагнитного металла (относительная магнитная проницаемость равна μ) имеет форму цилиндра радиуса R. По проводу идёт ток,плотность которого зависит от расстояния r от оси провода по законуj(r) = j0r/R, где j0 – заданная константа. Найти зависимости B(r), J(r), H(r) и построить соответствующие графики.27. По длинному цилиндрическому проводу радиуса 5,0 мм идёт ток 40 А.
Провод:а) медный (диамагнетик); б) алюминиевый (парамагнетик). Найти напряжённость магнитного поля и магнитную индукцию на расстояниях 2,0 мм и 8,0 ммот оси провода. Построить графики зависимостей H(r) и B(r), где r – расстояние от оси провода. Плотность тока считать постоянной по сечению провода.28. В одной плоскости с длинным прямым проводом с током 10 А расположенперпендикулярно проводу другой прямой проводник с током 0,50 А. Длинаэтого проводника равна 20 см. Ближайший его конец находится на расстоянии5,0 см от длинного провода. Найти силу, с которой магнитное поле действуетна короткий проводник.29. Рядом с длинным проводом, по которому идёт ток 30,0 А, расположена квадратная рамка с током 2,0 А.
Сторона рамки равна 20 мм. Рамка и провод лежатв одной плоскости. Проходящая через середины противолежащих сторон осьрамки параллельна проводу и отстоит от него на расстояние 30 мм. Найти работу, которую нужно совершить, чтобы повернуть рамку вокруг её оси на180°.30. Небольшая квадратная проволочная рамка со стороной a находится в торцеполубесконечного соленоида. По соленоиду идёт постоянный ток I1, а по рамке – ток I2.
Плотность намотки соленоида равна n. Как должна быть ориентирована рамка относительно соленоида, для того чтобы вращающий момент, скоторым на неё действует магнитное поле соленоида, был максимальным?Чему равен этот момент и энергия рамки в этом положении?31.
Электрон, ускоренный разностью потенциалов 1,0 кВ, движется в однородноммагнитном поле под углом 30° к вектору магнитной индукции, модуль которого равен 29 мТл. Найти шаг винтовой линии – траектории электрона.32. В однородном магнитном поле с индукцией 0,20 Тл вокруг оси, параллельнойлиниям индукции, вращается металлический диск радиуса 1,0 м.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
