Для заочного изучения(Мех. и Т/Д)

402.По проводнику, изогнутому в виде окружности, течет ток. Напряженность магнитного поля в центре окружности равна 200 А/м. Не изменяя силы тока в проводнике, ему придали форму квадрата. Определить напряженность магнитного поля в точке пересечения диагоналей этого квадрата.

403.Проволочный виток радиусом 20 см расположен в плоскости магнитного меридиана. В центре витка установлена небольшая магнитная стрелка, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. На какой угол отклонится стрелка, если по витку пустить ток силой 12 А. (Горизонтальную со-

ставляющую индукции земного магнитного поля принять равной 2 10–5 Тл.)

404.Магнитная стрелка помещена в центре кругового проводника, плоскость которого расположена вертикально и составляет угол 20° с плоскостью магнитного меридиана. Радиус окружности 10 см. Определить угол, на который повернется магнитная стрелка, если по проводнику пойдет ток силой 3 А. (Дать два решения.)

405.По проводнику, согнутому в виде прямоугольника со сторонами 6

и10 см, течет ток силой 20 А. Определить напряженность и индукцию магнитного поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника.

406.Длинный прямой соленоид намотан из проволоки диаметром 1 мм так, что витки плотно прилегают друг к другу (толщиной изоляции пренебречь). По соленоиду течет ток силой 10 А. Найти индукцию и напряженность магнитного поля соленоида на его оси на одинаковом расстоянии от его концов.

407.По двум параллельным проводам длиной 2,5 м каждый текут одинаковые токи силой 1000 А. Расстояние между проводами 20 см. Определить силу взаимодействия проводов.

408.Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с длинным прямым проводником так, что две ее стороны параллельны проводу. По рамке и по проводу текут одинаковые токи силой 100 А. Определить силу, действующую на рамку, если ближайшая к проводу сторона рамки находится от него на расстоянии, равном ее длине.

409.Короткая катушка площадью поперечного сечения 150 см2, содержащая 200 витков провода, по которому течет ток силой 4 А, помещена в однородное магнитное поле напряженностью 8000 А/м. Найти: 1) магнитный момент катушки; 2) вращающий момент, действующий на катушку со сторо-

ны поля, если ось катушки составляет угол π/3 с линиями поля.

101

410.Виток, диаметр которого 20 см, может вращаться около вертикальной оси, совпадающей с одним из диаметров витка. Виток установили в плоскости магнитного меридиана и пустили по нему ток 10 А. Какой вращающий момент нужно приложить к витку, чтобы удержать его в начальном положении?

411.Виток радиусом 10 см, по которому течет ток силой 20 А, свободно установился в однородном магнитном поле напряженностью 3000 А/м.

Виток повернули относительно диаметра на угол π/3 . Определить совершенную работу.

412.Прямой проводник длиною 20 см, по которому течёт ток силой 50 А, движется в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл. Какую работу совершат силы, действующие на проводник со стороны поля, переместив его на 10 см, если направление перемещения перпендикулярно линиям индукции и длине проводника?

413.Электрон движется в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции. Определить силу, действующую на электрон со стороны поля, если индукция поля 0,1 Тл, а радиус кривизны траектории

0,5 см.

414.Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле напряженностью 25 000 А/м. Определить период обращения электрона.

415.Электрон влетает в однородное магнитное поле напряженностью

1500 А/м со скоростью 720 км/с. Направление скорости составляет угол π/6 с направлением поля. Определить радиус и шаг винтовой линии, по которой будет двигаться электрон в магнитном поле.

416*. Заряженная частица с энергией 1 кэВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиуса 1 мм. Определить силу, действующую на частицу со стороны поля.

417.Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией в 0,05 Тл. Определить момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если траектория ее представляла дугу окружности радиуса 0,2 мм.

418.Протон с энергией 1 МэВ влетел в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции (В = 1 Тл). Какова должна быть минимальная протяженность поля в направлении полета протона, чтобы оно изменило направление движения протона на противоположное?

102

419.В однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл движется протон. Траектория его движения представляет собой винтовую линию с радиусом 10

ишагом 60 см. Определить кинетическую энергию протона.

420.Заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов

104 В и влетела в скрещенные под прямым углом электрическое (Е = = 100 В/см) и магнитное (В = 0,1 Тл) поля. Определить отношение заряда частицы к ее массе, если, двигаясь перпендикулярно обоим полям, частица не отклоняется от прямолинейной траектории.

421.Электрон движется по окружности радиуса 1 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Параллельно магнитному полю было возбуждено электрическое поле напряженностью 1 В/см. Определить промежуток времени, в течение которого должно действовать электрическое поле, для того чтобы кинетическая энергия электрона возросла вдвое.

422.Перпендикулярно магнитному полю напряженностью в 1000 А/м возбуждено электрическое поле напряженностью в 100 В/см. Перпендикулярно обоим полям движется, не отклоняясь от прямолинейной траектории, заряженная частица. Определите скорость частицы.

423.Однородное электрическое (Е = 1000 В/м) и магнитное (Н = =1000 А/м) поля совпадают по направлению. Определить нормальное и тангенциальное ускорения протона в момент влета его в эти поля со скоростью

8 105 м/с для двух случаев: 1) скорость протона совпадает с направлением полей; 2) скорость протона перпендикулярна полям.

424. Два однозарядных иона, пройдя одинаковую ускоряющую разность потенциалов, влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Один ион, масса которого равна 2,66 10–27 кг описал дугу окружности радиуса 4 см. Определить массу другого иона, который описал дугу окружности радиуса 4,9 см.

425.На железное кольцо намотано в один слой 500 витков провода. Длина средней линии кольца 60 см. По проводу течет ток силой 1,2 А. Какова магнитная проницаемость железа при данных условиях (см. рис. 16)?

426.Замкнутый соленоид с железным сердечником несет обмотку, содержащую 10 витков на каждый сантиметр длины. По проводу течет ток силой 2 А. Определить магнитный поток сердечника, если площадь его сечения

5 см2 (см. рис. 16).

103

427.Тороид со стальным сердечником, длина которого по средней линии 1 м, имеет вакуумный зазор длиной 4 мм. Обмотка тороида содержит

8витков на 1 см длины. При какой силе тока индукция в зазоре будет равна

1Тл (см. рис. 16)?

428.Обмотка тороида, имеющего стальной сердечник с узким вакуумным зазором, имеет 1000 витков. По обмотке течет ток в 1 А. При каком вакуумном зазоре индукция магнитного поля в нем будет равна 0,5 Тл (см. рис. 16)? (Длина тороида по средней линии равна 1 м.)

429.В железном сердечнике соленоида, содержащего 10 витков на 1 см длины, индукция равна 1,3 Тл. Железный сердечник заменили стальным. Определить, во сколько раз следует изменить силу тока в обмотке соленоида, чтобы индукция в сердечнике осталась неизменной (см. рис. 16).

430.Длина чугунного тора по средней линии равна 1,2 м. По обмотке тора течет ток, сила которого поддерживается постоянной. Магнитный поток

в узком вакуумном зазоре шириной 8 мм равен 6 10–4 Вб. Определить зазор, при котором магнитный поток в зазоре возрастает вдвое. Сечение тора

20см2 (см. рис. 16).

431.В однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл вращается стержень длиной 10 см. Ось вращения параллельна линиям индукции и проходит через один из концов стержня перпендикулярно к его длине. Определить разность потенциалов на концах стержня, если он делает 16 об/с.

432.В однородном магнитном поле напряженностью в 2000 А/м рав-

номерно с частотой 10 с–1 вращается стержень длиной 20 см так, что плоскость его вращения перпендикулярна линиям напряженности, а ось вращения проходит через один из его концов. Определить индуцируемое напряжение на концах стержня.

433. Рамка, содержащая 1500 витков площадью 50 см2, равномерно вращается в магнитном поле с напряженностью 8 10–4 А/м, делая 480 об/мин. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям напряженности. Определить максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.

434. Проволочный виток радиусом 4 см с сопротивлением 0,01 Ом находится в однородном магнитном поле напряженностью в 5000 А/м. Плос-

104

кость рамки составляет угол π/6 с линиями напряженности. Какое количество электричества протечет по витку, если магнитное поле выключить?

435*. Рамка из провода сопротивлением 0,01 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям индукции. Площадь рамки 100 см2. Определить, какое количество электричества протечет через рамку за время поворота ее на угол 30° в трех случаях: 1) от 0 до 30°, 2) от 30 до

60°, 3) от 60 до 90°.

436.Рамка площадью 200 см2 равномерно вращается с частотой 10 об/с относительно оси, лежащей в плоскости рамки и перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля (В = 0,2 Тл). Определить среднее значение ЭДС индукции за время, в течение которого магнитный поток, пронизывающий рамку, изменяется от нуля до максимального значения.

437.Индуктивность катушки равна 0,5 Гн. Определить ЭДС самоиндукции, если за время 0,1 с сила тока в катушке, равномерно изменяясь, уменьшилась с 25 до 5 А.

438.Индуктивность соленоида с немагнитным сердечником равна

0,16 мГн. Длина соленоида 1 м, сечение 2 см2. Сколько витков на каждый сантиметр длины содержит обмотка соленоида?

439. Соленоид, намотанный на немагнитный каркас, содержит 500 витков. При силе тока 2 А магнитный поток в соленоиде равен 4 10–3 Вб. Определить индуктивность соленоида.

440. Соленоид содержит 1000 витков. Сечение сердечника 10 см2. По обмотке течет ток, создающий поле с индукцией 1,5 Тл. Найти среднее значение ЭДС, которая возникнет на концах обмотки соленоида, если ток уменьшится до нуля за 5 10–4 с.

441.Обмотка соленоида с железным сердечником содержит N = 500 витков. Длина сердечника l = 50 см. Как и во сколько раз изменится индуктивность соленоида, если сила тока, протекающего по обмотке, возрастет от

I1 = 0,1 А до I2 = 1 А (см. рис. 16)?

442.Катушка, намотанная на цилиндрический каркас, имеет N = 750 витков и индуктивность L1 = 25 мГн. Чтобы увеличить индуктивность до

L2 = 36 мм, обмотку с катушки сняли и заменили обмоткой из более тонкой

105

проволоки с таким расчетом, чтобы длина катушки осталась прежней. Сколько витков оказалось в катушке после перемотки?

4.5.3. Контрольная работа № 5

Студенты специальностей 200300, 200700, 190600 должны решить две последние задачи своего варианта из таблицы вариантов № 1.

4.5.4. Контрольная работа № 6

Студенты специальностей 200300, 200700, 190600 должны решить три последние задачи своего варианта из таблицы вариантов № 4.

ЗАДАЧИ

601. Из смотрового окошка печи излучается 100 Дж в минуту. Площадь окошка равна 5 см2. Определить температуру печи.

602.Определить температуру и энергетическую светимость абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны

400 нм.

603.Поток излучения (мощность излучения) абсолютно черного тела равен 1 кВт, максимум энергии излучения приходится на длину волны 1,45 мкм. Определить площадь излучающей поверхности.

604.Максимум энергии излучения абсолютно черного тела приходится на длину волны 2 мкм. На какую длину волны он сместится, если температура тела увеличится на 620 К?

605.Вследствие изменения температуры абсолютно черного тела максимум энергии излучения переместился с 500 на 600 нм. Как и во сколько раз изменилась энергетическая светимость тела?

606.Температура абсолютно черного тела 1000 К. Определить длину волны, на которую приходится максимум энергии излучения, и спектральную плотность энергетической светимости для этой длины волны.

607.Будет ли иметь место фотоэффект, если на серебро направить ультрафиолетовые лучи с длиной волны 300 нм?

608.На слой калия в фотоэлементе падают ультрафиолетовые лучи с длиной волны 240 нм. Чтобы прекратить эмиссию электронов, нужна задер-

106

живающая разность потенциалов не менее 3 В. Определить работу выхода в электрон-вольтах.

609.Определить кинетическую энергию электронов, вылетевших из цинка, при освещении его лучами с длиной волны 220 нм.

610.Красная граница фотоэффекта для цезия равна 620 нм. Определить кинетическую энергию и скорость фотоэлектронов при освещении цезия монохроматическим светом с длиной волны 0,505 мкм.

611.На металлическую пластинку падает монохроматический пучок света с длиной волны 0,413 мкм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается разностью потенциалов в 1 В. Определить работу выхода и красную границу фотоэффекта.

612.На металлическую пластинку падают рентгеновские лучи с длиной волны 0,05 нм. Определить максимальную скорость фотоэлектронов. (Работой выхода пренебречь.)

613.Определить длину волны, соответствующую третьей линии серии Бальмера.

614.Определить энергию фотона, испускаемого атомом водорода при переходе электрона со второй орбиты на первую.

615.Определить наибольшую и наименьшую длины волн в первой инфракрасной серии водорода. (Серия Пашена.)

616.Определить длину волны, которую испускает однозарядный ион

гелия Не+ при переходе со второго энергетического уровня на первый.

617. Двухзарядный ион лития Li++ перешел со второго энергетического уровня на первый. Определить длину волны, испускаемой при этом на переходе.

107

Приложение 1:

Правила оформления лабораторных работ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ ЛЭТИ”

кафедра физики

ОТЧЕТ по лабораторно-практической работе № ___

НАЗВАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Выполнил Фамилия И.О. Факультет _________

Группа № __________

Преподаватель Фамилия И.О.

Оценка лабораторно-практического занятия

“ Выполнено” “____” ___________

Подпись преподавателя __________

108

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № ____

НАЗВАНИЕ РАБОТЫ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

ЭСКИЗ ИЛИ СХЕМА УСТАНОВКИ (с кратким описанием работы макета)

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

1.Расчетная формула для определения (указывается физическая величина)

ФОРМУЛА

Расшифровка обозначений

2.Расчетная формула для определения (указывается физическая величина)

ФОРМУЛА

Расшифровка обозначений

ВЫВОД ФОРМУЛ ПОГРЕШНОСТЕЙ

(приводится вывод и конечные формулы для расчета погрешностей физических величин, которые определяются в процессе выполнения работы)

109

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №____

НАЗВАНИЕ РАБОТЫ

Таблица 1. Измерение (указывается измеряемая величина)

При подготовке к работе составляются необходимые таблицы (или таблица), содержащие результаты всех проведенных наблюдений.

Экспериментальный макет Записываются сведения, приведенные на панели лабораторного макета. Выполнил Фамилия И.О.

Факультет _________

Группа № __________

“____” __________ _____

Преподаватель: _________________

Протокол наблюдений подписывается преподавателем в конце лабораторного занятия.

110