Физика

Физика

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Задачи к контрольной работе № 2

201. В вертикально направленном однородном электрическом поле находится пылинка массой 10-9 г и зарядом 3,2⋅10-17 Кл. Найти напряженность электрического поля, если сила тяжести пылинки уравновешена силой электрического поля.

202. Постоянные потенциалы двух проводников относительно земли соответственно равны 24 В и –8 В. Какую работу нужно совершить, чтобы перенести заряд 8⋅10-7 Кл со второго проводника на первый?

203. С какой скоростью достигают анода электронной лампы электроны, испускаемые катодом, если напряжение между анодом и катодом равно 200 В? Начальной скоростью электронов пренебречь.

204. Определить напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами q1 = 2⋅10-7 Кл и q2 = –4⋅10-7 Кл, находящихся в скипидаре на расстоянии 10 см друг от друга. Диэлектрическая проницаемость скипидара 2,2.

205. Площадь пластины слюдяного конденсатора 36 см2, толщина слоя диэлектрика 0,14 см. Вычислить емкость, заряд и энергию конденсатора, если разность потенциалов на его обкладках 300 В, εслюды = 2,1.

206. На сколько изменится потенциал земного шара, если сообщить ему заряд 7 Кл? Радиус земного шара 6400 км.

207. Три одинаковых точечных заряда Q1 = Q2 = Q3 = 2 нКл находятся в вершинах равностороннего треугольника со сторонами а = 10 см. Определить модуль и направление силы F, действующей на один из зарядов со стороны двух других.

208. Два одинаково заряженных шарика подвешены в одной точке на нитях одинаковой длины. При этом нити разошлись на угол a. Шарики погружают в масло. Какова плотность r масла, если угол расхождения нитей при погружении в масло остается неизменным? Плотность материала шариков r = 7,5⋅103 кг/м3, диэлектрическая проницаемость масла e = 2,2.

209. Четыре одинаковых заряда Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = 40 нКл закреплены в вершинах квадрата со стороной а = 10 см. Найти силу, действующую на один их этих зарядов со стороны трех остальных.

210. Два положительных заряда Q и 9Q закреплены на расстоянии 100 см друг от друга. Определить, в какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует поместить третий заряд так, чтобы он находился в равновесии. Указать, какой знак должен иметь этот заряд для того, чтобы он находился в равновесии. Указать, какой знак должен иметь этот заряд для того, чтобы равновесие было устойчивым, если перемещения зарядов возможны только вдоль прямой, проходящей через закрепленные заряды.

211. Четыре лампы, рассчитанные на напряжение 3 В и силу тока 0,3 А, надо подключить параллельно и питать от источника напряжения 5,4 В. Резистор какого сопротивления надо включить последовательно лампам?

212. К источнику тока, внутреннее сопротивление которого 2 Ом, параллельно подключены две лампочки сопротивлением по 8 Ом каждая. Амперметр в неразветвленной части цепи показывает 2 А. Что покажет амперметр, если одна из ламп перегорит?

213. Какой длины нужно взять кусок стальной проволоки сечением 0,2 мм2, чтобы присоединив его к полюсам элемента с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 7,2 Ом, получить в цепи ток 250 мА? Удельное сопротивление стали 0,12⋅10-6 Ом×м.

214. Генератор с ЭДС 150 В и внутренним сопротивлением 0,4 Ом питает 200 ламп сопротивлением по 320 Ом каждая, включенных параллельно. Каково напряжение на зажимах генератора? Сопротивлением проводящих проводов пренебречь.

215. Амперметр имеет сопротивление 0,02 Ом. Его шкала рассчитана на 1,2 А. Шунт какого сопротивления надо поставить к амперметру, чтобы можно было измерять токи силой до 6 А?

216. ЭДС батареи 6 В, ее внутреннее сопротивление 0,5 Ом, сопротивление внешней цепи 11,5 Ом. Найти силу тока в цепи, напряжение на зажимах батареи и падение напряжения внутри батареи.

217. К полюсам источника тока присоединили поочередно резисторы сопротивлением 4,5 и 10 Ом. При этом сила тока в цепи оказалась равной 0,2 и 0,7 А соответственно. Найти ЭДС источника и его внутреннее сопротивление.

218. Медная и железная проволоки одинаковой длины включены параллельно в цепь, причем железная проволока имеет вдвое больший диаметр. По медной проволоке протекает ток 60 мА. Какова сила тока в железной проволоке?

219. К источнику тока с электродвижущей силой 7,5 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом подключили внешнее сопротивление 7 Ом. Определить падение напряжения на внешнем сопротивлении.

220. К полюсам источника с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом присоединили кусок никелиновой проволоки длиной 2,7 м и сечением 0,21 мм2. Каково напряжение на зажимах источника?

221. Сколько времени потребуется лифту, чтобы подняться на высоту 50 м, если масса его кабины 1,2 т, сила тока в двигателе 8 А, а напряжение на нем 380 В? Считайте КПД превращения электроэнергии в полезную работу равным 80 %.

222. Чему равна сила тока в двигателе насоса, если при КПД 85 % насос ежеминутно подает 200 л воды на высоту 40 м? Напряжение питания двигателя 220 В.

223. Верно ли, что кипятильник с сопротивлением 97 Ом должен работать 15 минут, чтобы выделить 900 кДж теплоты?

224. В спирали электроплитки мощностью 500 Вт выделилось 690 кДж теплоты. Сколько времени была включена плитка?

225. За 2 часа работы электрокамина через его спирали прошел заряд 33 кКл. Какое количество теплоты камин передал комнате, если сопротивление его спирали составляет 50 Ом?

226. Сопротивление спирали электроплитки составляет 70 Ом. За полтора часа ее работы по ней прошел заряд 17 кКл. Какое количество теплоты плитка передала окружающим телам?

227. В электрочайнике (11 кВт, КПД 75 %) закипела вода. Какая масса воды выкипит, если еще 2,5 минуты не выключать чайник?

228. Определите мощность электрического чайника, если в нем за 20 мин 1,4 кг воды нагревается от 20 °С до 100 °С при КПД 60 %.

229. Определить КПД нагревателя, который, обладая мощностью 3,4 кВт, нагревает 2 кг воды от 10 °С до кипения за 5 мин.

230. Сколько времени потребуется для нагревания 2 кг воды от 20 до 100 °С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80 %?

231. На проводник длиной 50 см с током 2 А однородное магнитное поле с магнитной индукцией 0,7 Тл действует с силой 0,05 Н. Определить угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

232. На провод обмотки электродвигателя при силе тока 20 А действует сила 1 Н. Определите магнитную индукцию в месте расположения провода, если его длина 20 см.

233. По горизонтально расположенному проводнику длиной 20 см и массой 4 г течет ток 10 А. Найдите индукцию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

234. На провод обмотки якоря электродвигателя при силе тока 20 А действует сила 7 Н. Определите магнитную индукцию поля в месте расположения провода, если длина провода 0,2 м.

235. С какой силой действует магнитное поле с индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Поле и ток взаимно перпендикулярны.

236. Однородное магнитное поле с индукцией 200 мТл действует на помещенный в него проводник длиной 50 см с силой 0,7 мН. Определите силу тока в проводнике, если угол между направлением тока и индукцией магнитного поля равен 45º.

237. На прямолинейный проводник, расположенный в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл под углом 30° к полю, действует сила 0,5 Н при пропускании по нему тока 20 А. Какова длина проводника?

238. Проводник длиной 0,15 м с током 8 А перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного поля, модуль которого 0,4 Тл. Определить работу поля по перемещению проводника на 2,5 мм.

239. С какой средней силой действовало магнитное поле с индукцией 0,2 Тл на проводник длиной 0,3 м, если в проводнике ток равномерно возрастал от нуля до 10 А?

240. По круговому витку радиусом 10 см циркулирует ток 4 А. Определить напряженность и индукцию магнитного поля в центре витка.

241. Квадратная рамка помещена в однородное магнитное поле. Нормаль к плоскости рамки составляет с направлением магнитного поля угол 60°. Сторона рамки 19 см. Определите индукцию магнитного поля, если известно, что среднее значение ЭДС индукции, возникающей в рамке при выключении поля в течение 0,01 с, равно 50 мВ.

242. Проволочный виток диаметром 5 см и сопротивлением 0,02 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,3 Тл. Плоскость витка составляет угол 40° с линиями индукции. Какой заряд протечет по витку при равномерном уменьшении магнитного поля до нуля?

243. Кольцо из проволоки сопротивлением 10-3 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Определить заряд, который потечет по кольцу, если его выдернуть из поля. Площадь кольца 10 см2, а плоскость составляет угол 90° с линиями магнитной индукции.

244. Проволочный виток радиусом 4 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Плоскость витка составляет с линиями индукции угол 30°. Определить поток магнитной индукции, пронизывающий виток.

245. При равномерном изменении магнитного потока, пронизывающего контур проводника на 6,6 Вб, ЭДС индукции в контуре была равна 7,2 В. Найти время изменения магнитного потока.

246. С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м под углом 60° к линиям индукции магнитного поля, чтобы в проводнике возбуждалась ЭДС индукции в 7 В? Индукция магнитного поля 0,2 Тл.

247. Самолет, имеющий размах крыльев 31,7 м, летит горизонтально со скоростью 400 км/ч. Определить разность потенциалов на концах крыльев, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли 5×10-5 Тл.

248. Магнитный поток, пронизывающий замкнутый проволочный контур с сопротивлением 0,5 Ом, равномерно увеличился с 0,2 мВб до 7 мВб. Какой заряд прошел за это время через поперечное сечение проводника при равномерном изменении потока. Сила тока, ЭДС – постоянны.

249. Горизонтальный стержень длиной 1 м вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через один из его концов. Ось вращения параллельна магнитному полю с индукцией 50 мкТл. При какой частоте вращения стержня разность потенциалов на его концах U = 7 мВ?

250. Автомобиль движется со скоростью 120 км/ч. Определить разность потенциалов на концах передней оси машины, если длина оси 180 см, а вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля земли равна 5×10-5 Тл.

251. Какой электроемкости надо взять конденсатор, чтобы его сопротивление было таким же, как у реостата сопротивлением 500 Ом, если частота тока равна 50 Гц?

252. В катушке с омическим сопротивлением 10 Ом при частоте 50 Гц получается сдвиг фазы между напряжением и током, равный 60°. Определите индуктивность катушки.

253. К сети переменного тока (120 В; 50 Гц) присоединены параллельно конденсатор (20 мкФ) и катушка (100 Ом; 0,5 Гн). Определите силы тока в конденсаторе, в катушке и общую силу тока.

254. Определите потери мощности в проводке от магистрали к потребителю при следующих данных: передаваемая мощность 100 кВт; напряжение на станции 220 В; сопротивление проводки 0,01 Ом, сдвиг фазы 37°.

255. Напряжение на концах участка цепи изменяется по закону u = U0sin (wt+p/6) В. В момент времени t = Т/12 с мгновенное значение напряжения 10 В. Определить амплитудное значение напряжения и циклическую частоту колебаний, если период колебаний 0,01 с.

256. Напряжение на обкладках конденсатора изменяется с течением времени по закону u = 100sin(104pt) В. Емкость конденсатора 10-8 Ф. Найти период колебаний и индуктивность контура.

257. Колебательный контур состоит из индуктивности в 10-2 Гн, емкости 0,405 мкФ и сопротивления 2 Ом. Во сколько раз уменьшится разность потенциалов на обкладках за один период?

258. Чему равно отношение энергии магнитного поля колебательного контура к энергии его электрического поля для момента времени t = Т/8 с?

259. Батарея, состоящая из двух конденсаторов электроемкостью по 2 мкФ каждый, разряжается через катушку индуктивностью 1 мГн и сопротивлением 50 Ом. Возникнут ли при этом колебания, если конденсаторы соединены: а) параллельно; б) последовательно?

260. Максимальное напряжение в колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивностью 5 мкГн и конденсатора емкостью 0,013 мкФ, равно 1,2 В. Определить эффективную силу тока в контуре, максимальное значение магнитного потока, если число витков равно 28.