Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Методические рекомендации и задания по физике для самостоятельной работы студентов), страница 5

Зная электрохимический эквивалент водорода, определить массу атома водорода. Заряд иона водорода 1,6 10 '~ И~. 1П вариант 1, Медная и алюминиевая проволоки имеют одинаковую длину н одинаковое сопротивление. Во сколько раз медная проволока тяжелее алюминиевой. 2. Вольфрамовая нить электрической лампочки при температуре 20 С имеет сопротивление 35,8 Ом. Какова будет температура нити лампочки, если при включении в сеть напряжением 120 В по нити идет ток 0,33 А? Температурный коэффициент сопротивления вольфрама 4,6 10 'К '. 3. Считая сопротивление бесконечно : малым, определяют сопротивление Я по показаниям амперметра и вольтметра. ЛЛ к Найти относительную погрешность— Я А найденного сопротивления, если в действительности ' сопротивление Ч амперметра' равно 0,2 Ом и 28 сопротивления: а) Я = 1 Ом; б) Л = 10 Ом,.в) Я = 100 Ом .

4. ЭДС элемента 6 В. При внешнем сопротивлении 1,1 Ом ток в цепи 3 А. Найти падение потенциала У„внутри элемента и его сопротивление г. 5.. Имеется предназначенный для умеренна разности потенциалов до 30 В вольтметр с сопротивлением 2 кОм, шкала разделена на 150 делений. Какое сопротивление Я надо взять и как его включить, чтобы этим вольтметром можно было измерять разности потенциалов до 75 В? Как изменится при этом цена деления вольтметра? 6.

КПД батареи 80%, 'сопротивление Я, =-100 Ом. На сопротивлении й, выделяется мощность 16 Вт. Найти ЭДС батареи, если известно, что падении потенциала на сопротивлении Р, равно 40 В.. 7. ЭДС ь; —.:-2В, аз =-4В, а, = 6 В, сопротивления К к )с, =4Ои, Яз =60м, яз = 812 Н и оки 7; всех участках цепи. 8. При электролизе раствора серной кислоты за 2 ч 23 мин выделяется 5 л водорода при нормальных условиях. Определить сопротивление раствора, если мощность тока 32,5 Вт. 9. Какую массу воды с начальной температурой 18 С можно 0 вскипятить за 10 мин на плитке мощностью 600 Вт с КПД 82%? Определить сопротивление спирали, если плитка работает от сети с напряжением 120 В. 1О.

Сколько времени потребуется для разложения 1 г воды током 177 А? 29 МАГНИТНОЮ ПОЛЕ ТОКА Вопросы кколлоквнуму 30 1. 2. 3. 5. 7. 8. 9. Вектор магнитной индукции — силовая характеристика магнитного поля. Магнитный момент рамки с током р Действие магнитйого поля на рамку с током.

Вывести формулу для .механического момента. Силовые линии магнитного поля. Физический смысл различия векторов В и Й, связь между ними. Магнитное поле элемента тока (закон Био-Савара-Лапласа). Вычислить магнитное поле бесконечного прямого провода с током, используя принцип суперпозиции.

Магнитное поле элемента тока (закон Био-Савара-Лапласа). Использовать принцип суперпозиции для вычисления магнитного поля на оси кругового тока с магнитным моментом р . Построить график зависимости напряженности магнитного поля как функцию расстояния от данной точки до плоскости кольца Н =- ~ Ф . Вывести магнитное поле равномерно движущегося заряда. Доказать, что магнитное поле имеет вихревой характер.

Вывести теорему о циркуляции вектора напряженности магнитного поля. Вычислить поле бесконечного прямого тока с помощью теоремы о циркуляции. Построить график зависимости ХХ4 внутри и вне провода с током . Начертить картину силовых линий. Вычислить поле внутри и вне тороидальной катушки с радиусами Я, и Я с помощью теоремы о циркуляции.

Построить график зависимости Н ч . Магнитное поле бесконечно длинного соленоида — частный случай поля тор оида. Действие магнитного поля на элемент тока (закон Ампера). Закон Ампера для взаимодействия элементов тока. Вычислить силу взаимодействия двух длинных параллельных прямых тонких проводников с током. Дать определение единицы тока — 1 ампер. 10. Единицы измерения магнитных величин в системах СИ, СГСМ и гауссовой; соотношение между ними. Действие магнитного поля на движущийся заряд (сила Лоренца). Движение заряда в однородном магнитном поле. Найти период, радиус и шаг винтовой линии при заданной скорости. 12. Вычислить работу при перемещении проводника с током в единичном магнитном поле. Понятие магнитного потока и единицы его измерения.

Задачи к коллоквиуму Три параллельных Ъ прямолинейных проводника большой длины расположены в воздухе на равных расстояниях 15 см друг от друга. Токи в проводниках одинаковы по ~ + ) ь величине и направлены, как показано на рис. Найти напряженность и индукцию магнитного поля в точке О, расположенной на одинаковом расстоянии от всех трех проводников, если 1 =-12 А . (Ответ:44 А/м, 5,5 10 ~ Тл) По длинному соленоиду, намотанному плотно в два ряда из изолированного провода диаметром 0,2 мм, течет ток 0,52 А. Определить напряженность магнитного поля внутри соленоида.

(Ответ: 5,2 10'А/м) Между полюсами электромагнита ' требуется создать магнитное поле с индукцией 1,4 Тл. Длина железного сердечника 40 см, длина межполюсного пространства 1 см, диаметр сердечника 5 см. Какую ЭДС надо взять для питания обмотки электромагнита, чтобы получить требуемое магнитное поле, используя медную проволоку площадью поперечного сечения 1 мы~7 Какая будет при этом наименьшая толщина намотки„если считать, что предельно допускаемая плотность тока 3МА/м . 2 (Ответ; 31 В, 0,012 м) 31 4. Магнитный момент кругового контура с током равен 1,00 А ля~ .

Радиус контура 10 см. Найти индукцию в центре контура. (Ответ: 0,2 мТл) б. В однородном магнитном поле с индукцией 0,06 Тл находится прямоугольная рамка, имеющая ширину 5 см и длину 8 см. Рамка состоит из 200 витков и может вращаться вокруг оси,'перпендикулярной к силовым линиям поля. Когда по виткам течет ток 0,5А, рамка располагается перпендикулярно к силовым линиям поля.

Какую работу надо произвести, чтобы повернуть рамку из этого положения на: а) 1/4 оборота; б) 1/2 оборота; в) целый оборот. (Ответ: 0,024 Дж, 0,048 Дж, О) б. В однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл движется равномерно проводник длиной 10 см. По проводнику течет ток 2 А. Скорость движения проводника 20 см/с и направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля.

Найти работу перемещения проводника за время 10 с и мощность, затраченную на это перемещение. (Ответ: 0,2 Дж, 20 мВт) 7, Что произойдет с полем бесконечного соленоида при заполнении соленоида однородным изотропным магнетиком с проницаемостью,и 7 8. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 1 кВ, влетает в однородное магнитное поле, направление которого перпендикулярно к направлению его движения. Индукция магнитного поля 1,19 мТл.

Найти радиус окружности, по которой движется электрон, период обращения и момент импульса электрона. 2 (Ответ: 0,09 м, 30 10 с, 15.10--'~~' ) с О. Однозарядные ионы аргона разгоняются в электрическом поле с напряжением 800 В и затем попадают в однородное магнитное поле с индукцией 0,32 Тл, где разделяются на два пучка, движущихся в вакууме по дугам окружностей с радиусами 7,63 см н 8,05 см. Определить массовые числа изотопов аргона. (Ответ: 36 и 40) 32 Вопросы к лабораторным работам 1.

«Измерение напряисенности магнитного полл на оси соленоида» 1. Каков физический смысл векторов В н Й, Единицы измерения в системах СГСМ и СИ? 2. Как связаны между собой величины В и Й в вакууме и в различных средах? 3. Вывести формулу напряженности магнитного поля на оси соленоида пХ( 1-х х где 1 — длина соленоида, х — расстояние от начала соленоида до исследуемой точки, Я вЂ” радиус соленоида, и — число витков на единицу длины соленоида, Х вЂ” ток в соленоиде.

Построить теоретическую кривую зависимости Н от х . гк Начертить схему установки. б. От ' каких величин зависит магнитный поток через измерительную катушку? 8. Какова роль эталонной катушки? 7. От каких величин зависит разряд, который проходит через баллистическийтальванометр при включении (выключении) тока: а) в эталонной катушке, б) в исследуемом соленоиде. 8. Вывести расчетную формулу.

Задания для самостоятельного решения 1 вариант 1. Два прямолинейных длинных проводника расположены параллельно на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам текут токи Х, =- Х .= 5А в противоположных направлениях. Найти модуль и направление напряженности магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 10 см от каждого проводника. 2. По длинному прямому соленоиду (35 витков на 1 см длины) 33 течет ток 2 А. Найти напряженность магнитного поля внутри соленоида и в центре одного из его оснований.

3. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. По проводу длиной 70 см, помещенному перпендикулярно к направлению магнитного поля, течет ток 70 А. Найти силу, действующую на провод. 4. Определить магнитный момент тока в кольце диаметром 30 см, если сила тока равна 20 А. 5.

Какую работу надо затратить на перемещение проводника длиной 0,4 м с током 21 А в однородном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл на 0,25 и? Проводник движется перпендикулярно к силовым линиям поля. б, Электрон движется в однородном магнитном поле в вакууме перпендикулярно к силовым линиям по окружности радиусом 1О см. Определить скорость движения электрона, если напряженносп, поля 1,6 10 А/м. 7. Электрон влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 10 м/с.

Длина конденсатора 5 см. Напряженность электрического поля конденсатора 10 кВ/м. При вылете из конденсатора электрон попадает в магнитное поле, перпендикулярное к электрическому полю. Индукция магнитного поля 10 мТл. Найти радиус и шаг винтовой траектории электрона в магнитном поле. 8. Пучок однозарядных ионов изотопа кремния с массовым числом 28 влетает в однородное магнитное поле с индукцией 0,18 Тл и движется по дуге окружности радиусом 21 см. Определить кинетическую энергию ионов кремния, если их движение происходит в вакууме. П вариант 1.