Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Задачи для самостоятельного решения

1. Ускоряющее напряжение в электронно-лучевой трубке равно1,5 кВ, расстояние от отклоняющих пластин до экрана – 30 см. На какое расстояние сместится пятно на экране осциллографа при подаче на отклоняющие пластины напряжения 20 В? расстояние между пластинами – 0,5 см, длина пластин – 2,5 см.

Ответ: 10^{-2 м.}

2. На обкладках плоского воздушного конденсатора находятся разноименные электрические заряды по 10^-8 Кл. Чему равно напряжение между обкладками, если площадь пластин 100 см², а расстояние между пластинами равно 0,9 мм?

Ответ: 1,25^.10⁴ В.

3. Определите напряжение на выходе источника постоянного тока с ЭДС 20 В и внутренним сопротивлением 2 Ом при подключении нагрузки с электрическим сопротивлением 8 Ом.

Ответ: 16 В.

4. С каким периодом будет обращаться протон в однородном магнитном поле с индукцией 1 Тл при значениях скорости, значительно меньших скорости света?

Ответ: 6,55^.10^-8 с.

5. Магнитный поток через замкнутый проводник сопротивлением 0,5 Ом равномерно увеличился с 2^.10^-4 Вб до 10^.10^-4 Вб. Какой заряд прошел через поперечное сечение проводника?

Ответ: 1,6^.10^-4 Кл.

6. Конденсатор емкостью 5 мкФ, заряженный до напряжения120 В, разряжается на катушку. Максимальная сила разрядного тока равна 0,4 А. Определите индуктивность катушки.

Ответ: 0,45 Гн.

7. По двум направляющим параллельным проводникам, расстояние между которыми 15 см, движется с постоянной скоростью 0,6 м/с перемычка перпендикулярно магнитному полю с индукцией 1 Тл. В замкнутую цепь включен резистор сопротивлением 2 Ом. Определите силу индукционного тока в цепи и количество теплоты, выделенной в резисторе в течение 2 с.

Ответ: 8,1^.10^-3 Дж.

8. Сколько электрической энергии расходуется на получение 1 кг алюминия, если электролиз ведется при напряжении 10 В, КПД установки 80%.

Ответ: 30 кВт^.ч.

9. Цена деления гальванометра 2^.10^-4 А/дел. Шкала прибора имеет 100 делений, его сопротивление 50 Ом. Рассчитайте добавочное сопротивление для измерения прибором напряжений до 15 В.

Ответ: 700 Ом.

10. На одной лампочке написано 40 Вт, 220 В, а на другой – 100 Вт, 220 В. Сравните мощности этих лампочек при последовательном включении.

Ответ: мощность первой лампочки в 2 раза больше.

11.Какую электроемкость должен иметь конденсатор для того, чтобы состоящий из этого конденсатора и катушки индуктивностью 10 мГн колебательный контур радиоприемника был настроен на волну 1000 м?

Ответ: 2,8^.10^-11 Ф.

12. С какой частотой должен вращаться виток провода в однородном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл, чтобы амплитуда колебаний ЭДС индукции в нем была 1 В? Площадь витка 2,5^.10^{-3 м2}.

Ответ: 0,53 с^-1.

13. Найдите резонансную частоту последовательной цепи переменного тока конденсатора емкостью 10 мкФ и катушки индуктивностью 1 Гн с активным сопротивлением 10 Ом.

Ответ: 500 Гц.

14. Какой электроемкостью должен обладать конденсатор, для того, чтобы при включении его в цепь переменного тока с частотой 1000 Гц при действующем напряжении 2 В действующее значение силы тока в цепи было равно 20 мА?

Ответ: 1,6 мкФ.

15. Резонанс в контуре наступает при частоте колебаний 400 Гц. Когда параллельно конденсатору емкостью 10^-6 Ф подключают другой конденсатор, то резонансная частота становится равной 100 Гц. Определить емкость второго конденсатора.

Ответ: 15 мкФ.

16. Индуктивность катушки колебательного контура радиоприемника 50 мкГн. Приемник надо настроить на длину волны 200 м. Найти емкость конденсатора контура.

Ответ: 0,022 мкФ.

Тестовые задания для самоконтроля к модулю 3.

Электричество и магнетизм.

Электростатика

1. Два точечных заряда будут отталкиваться друг от друга только в том случае, если заряды…

1) одинаковы по знаку, модули зарядов произвольны;

2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю;

3) различны по знаку и по модулю;

4) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю;

2. На какое расстояние по горизонтали переместится частица, имеющая массу 1 мг и заряд 2 нКл, за время 3 с в однородном горизонтальном электрическом поле напряжённостью 50 В/м, если начальная скорость песчинки равна нулю?

1) 0,91 м; 2) 8 м; 3) 0,05 м; 4) 0,25 м; 5) 0,45 м;

3. В пространство между горизонтально расположенными пластинами плоского воздушного конденсатора помещена капля жидкости массой 4^.10^{-6 кг, несущая заряд 8.}10^-11 Кл. Капля будет находиться в равновесии, если между пластинами конденсатора создана разность потенциалов…

1) 1000 В; 2) 500 В; 3) 5000 В; 4) 8000 В; 5) 800 В;

4. Потенциал поля заряженной сферы на расстоянии 10 см от ее центра равен 0,1 В. Чему равен потенциал поля двух таких сфер, находящихся на расстоянии 20 см в середине между ними?

1) 0,1 В; 2) 0,2 В; 3) 0 В; 4) 0,4 В.

5. Электрическое поле называют потенциальным, если…

1) работа по перемещению заряда из одной точки поля в другую равна нулю;

2) работа по перемещению заряда по замкнутой траектории равна нулю;

3) работа по перемещению заряда по замкнутой траектории не равна нулю;

4) линии напряжённости замкнутые;

6. При перемещении электрического заряда между точками разностью потенциалов 8 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 4 Дж. Чему равен заряд?

1) 32 Кл; 2) 3,2Kл; 3) 2 Кл; 4) 0,5 Кл.

7. Электрическое поле заряженного конденсатора является однородным в…

1) в любом; 2) в цилиндрическом; 3) в сферическом;

4) в плоском;

8. Электроемкость плоского конденсатора зависит…

а) от заряда на обкладках; б) от разности потенциалов на обкладках; в) от диэлектрической проницаемости диэлектрика между обкладками; г) от площади перекрытия пластин; д) от ширины зазора между пластинами.

1) а, б, в, д; 2) б, в, г, д; 3) в, г, д; 4) а, б, г, д; 5) а, б, в, г, д;

9. Конденсатор заряжен до разности потенциалов U и отключен от источника напряжения. Определить диэлектрическую проницаемость диэлектрика, если при его удалении из конденсатора, разность потенциалов между пластинами конденсатора возрастет в три раза.

1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4; 5) 5;

10. Поляризацией диэлектрика называется …

1) приобретение диэлектриком избыточного электрического заряда;

2) разделение молекул диэлектрика на ионы;

3)возникновение на поверхностях диэлектрика связанных разноименных зарядов;

4) возникновение на поверхностях диэлектрика свободных разноименных зарядов.

11. Диэлектрик. с помещён между пластинами плоского конденсатора. Если напряжение на конденсаторе 100В, а расстояние между обкладками 5 мм, то поверхностная плотность связанных зарядов на диэлектрике равна…

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5)

12. Модуль вектора электрического смещения равен…

1) поверхностной плотности свободных зарядов;

2) поверхностной плотности связанных зарядов;

3) алгебраической сумме поверхностной плотности свободных и связанных зарядов;

4) модулю вектора напряжённости электрического поля в данной точке;

13. Поляризованность диэлектрика это…

1) Электрический момент всего диэлектрика;

2) Электрический момент единицы объёма диэлектрика;

3) Электрический момент одной молекулы диэлектрика;

4) Энергия электрического поля наэлекризованного диэлектрика;

5) Энергия одной молекулы наэлектризованного диэлектрика;

14. Диэлектрическая проницаемость – это…

1) Величина, показывающая, во сколько раз напряжённость поля в веществе больше, чем в вакууме;

2) Величина, показывающая, во сколько раз напряжённость поля в вакууме; больше, чем в веществе;

3) Величина, показывающая во сколько раз напряжённость поля связанных зарядов больше поля в веществе;

4) Величина, показывающая во сколько раз напряжённость поля связанных зарядов меньше напряжённости поля в веществе;

15. Отсоединенный от источника тока плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов U=100 В. Если между обкладок конденсатора поместить диэлектрик с диэлектрической проницаемостью =5, то разность потенциалов между обкладками конденсатора станет равной…

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5)

16. Конвекционный ток – это …

1) Движение протона между обкладками конденсатора.

2) Движение электронов и дырок полупроводнике.

3) Движение ионов и электронов в газах.

4 ) Движение зарядов вместе с перемещающимися макроскопическими телами.

5) Движение свободных электронов в металлах.

17. Количество теплоты, выделяемое за единицу времени, в проводнике с постоянным электрическим сопротивлением при увеличении силы тока в 2 раза …

1) Уменьшится в 4 раза; 2) Увеличится в 2 раза; 3) Увеличится в 4 раза;

4) Уменьшится в 2 раза;

18. Два резистора с сопротивлениями R₁= 10 Ом и R₂= 20 Ом соединены параллельно друг с другом, подключены к источнику с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением r = 2 Ом. На первом сопротивлении R₁ выделяется мощность …

1) 0,18 Вт; 2) 0,35 Вт; 3) 0,74 Вт; 4) 2,13 Вт; 5) 3,62 Вт;

19. Выделяющаяся в резисторе тепловая мощность при уменьшении напряжения на нём в 2 раза …

1) Уменьшится в 4 раза; 2) Останется неизменной; 3) Увеличится в 2 раза;

4) Увеличится в 4 раза; 5) Уменьшится в 2 раза;

20. По медному проводу сечением 0,17 мм² течет ток 0,15 А. Удельное сопротивление меди 1,7·10⁸ Ом·м. Заряд электрона 1,6·10 Кл. Сила, действующая на электрон равна …

1) 2,4·10 Н; 2) 3·10 Н; 3) 4,2·10 Н;

4) 5,4·10 Н; 5) 6,1·10 Н.

Таблица ответов:

В
О
В
О

Магнетизм

1. В контуре индуктивностью 5 мГн создает магнитный поток 2^.10^-2 Вб ток силой …

1) 4 мА; 2) 4 А; 3) 250 А; 4) 250 мА; 5) 0,1 мА;

2. Частица с электрическим зарядом Кл движется в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл со скоростью 100000 км/с. Вектор скорости направлен под углом 30º к вектору индукции. На частицу со стороны магнитного поля действует сила …

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) ;

3. Прямолинейный проводник с током 10 А длиной 20 см помещён в магнитное поле с индукцией 4 Тл перпендикулярно вектору индукции. На проводник со стороны магнитного поля действует сила …

1) 0 Н; 2) 800 Н; 3) 8 Н; 4) 2 Н; 5) 200 Н;

4. Контур площадью 1000 см² находится в однородном магнитном поле с индукцией В=0,5 Тл. Угол между вектором индукции и нормалью к поверхности контура равен 60º. Магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром равен …

1) 25 Вб; 2) 10 Вб; 3) 0,1 Вб; 4) 25 мВб; 5) 2,5 мВб

5. Напряженность магнитного поля на расстоянии 5 см от бесконечного проводника с током силой 12,56 А равна…

1) 40 А/м; 2) 125,6 А/м; 3) 20 А/м; 4) 0,4 А/м;

6. Из приведённых ниже предложений наиболее правильно продолжает фразу:

"Магнитное поле создается..."

1) телами, обладающими переменной массой.

2) Неподвижными и движущимися электрическимизарядами.

3) неподвижными электрическими зарядами.

4) движущимися электрическими зарядами.

7. В однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл равномерно со скоростью 0,2 м/с движется проводник длиной 10 см. По проводнику течёт ток силой 2А. Направление движения проводника перпендикулярно линиям магнитной индукции. Работа по перемещению проводника за 10 секунд равна…

1) 0,2 Дж; 2) 0,8 Дж; 3) 1,2 Дж; 4) 8 Дж; 5) 8,2 Дж;

8. Магнитный поток через контур за время 5^.10^-2 с равномерно уменьшился от 10 мВб до 0 мВб. ЭДС индукции в контуре равна …

1) 0,5 мВ; 2) 0,1 В; 3) 0,2 В; 4) 0,4 В; 5) 1 В;

9. В короткозамкнутую катушку один раз быстро, другой раз медленно вдвигают магнит. Одинаковую ли работу против электромагнитных сил производит внешняя сила, вдвигающая магнит?

1) В первом случае большую.

2) Во втором случае большую.

3) Одинаковую.

4) Во всех случаях работа равнанулю.

10. Определить индуктивность катушки, если при выключении протекающего в ней тока силой 5 А в течение 0,01 с в катушке создается ЭДС равная 3 В.

1)0,6 Гн; 2) 1 Гн; 3) 150 Гн; 4) 0,006 Гн.

11. При введении постоянного магнита внутрь катушки, замкнутой на гальванометр, стрелка гальванометра отклоняется. Если скорость движения магнита уменьшится, то…

1) Показание гальванометра увеличится.

2) Показание гальванометра уменьшится.

3) Показание гальванометра не изменится.

4) Изменится направление отклонения стрелки.

12. Из приведенных ниже фраз определениемявления электромагнитной индукции является…

1) Явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд.

2) Явление взаимодействия параллельных токов.

3) Явление возникновения ЭДС в проводнике под действием магнитного поля.

4) Явление возникновенияЭДС под действием переменного магнитного поля.

13. Самолет летит со скоростью 900 км/ч. Модуль вертикальной составляющей вектора индукции магнитного поля Земли 4^.10^-5 Тл. Если размах крыльев равен 60 м, то разность потенциалов между концами крыльев самолета …

1) 1,8 В; 2) 0,8 В; 3) 0,5 В; 4) 0,25 В.

14. Найти энергию магнитного поля катушки индуктивностью 5 Гн при силе тока в ней 400 мА.

1) 2 Дж; 2) 1 Дж; 3) 0,8 Дж; 4) 0,4 Дж; 5) 1 кДж; 6) 40 кДж;

15. Определить ЭДС индукции, возникающую в контуре, площадью 0,01 м² при равномерном уменьшении индукции магнитного поля от 0,5 Тл до нуля за время 0,001 с. Плоскость контура параллельна линиям поля.

1) 0,5 В; 2) 0 В; 3) 0,005 В; 4) 5 В;

16. Магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, равномерно уменьшился с 10 мВб до 5 мВб за 2 с. При этом в контуре возникла ЭДС индукции …

1) 0,01 В; 2) 0,25 В; 3) 2,5 мВ; 4) 2,5 В;

17. В однородном магнитном поле находится контур, который подвергается деформации. Будет ли в этом случае в контуре возникать ЭДС индукции?

1) Будет всегда.

2) Не будет.

3) Будет, если меняется площадь, охватываемая контуром

18. Скорость протона, движущегося в однородном магнитном поле, перпендикулярна силовым линиям поля (). Траектория протона представляет собой…

1) параболу; 2) прямую линию; 3) окружность; 4) спираль.

19. Электрон влетел в скрещенные магнитное и электрическое поля и движется перпендикулярно векторам и . Чтобы его траектория была прямолинейной он должен двигаться со скоростью…

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) ;

20. Протон влетает в магнитное поле так, что его скорость параллельна линиям индукции магнитного поля. Траектория движения частицы в магнитном поле в этом случае представляет собой…

1) прямую линию; 2) параболу; 3) окружность; 4) винтовую линию;

21. Электрон, пройдя в электрическом поле ускоряющую разность потенциалов, попадает в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны направлению движения электрона, и начинает двигаться по окружности. Как изменится радиус этой окружности, если ускоряющая разность потенциалов увеличится в 2 раза?

1) увеличится в 2 раза; 2) увеличится в раз; 3) не изменится; 4) уменьшится в ; раз; 5)уменьшится в 2 раза.

22. Два электрона влетают в однородное магнитное поле. Первый электрон влетает перпендикулярно вектору магнитной индукции, второй – вдоль вектора индукции. Траектории электронов имеют вид…

1) траектории обоих электронов – параболы;

2) траектория первого электрона – окружность, второго – прямая линия;

3) траектория второго электрона – окружность, первого – прямая линия;

4) траектория первого электрона – прямая линия, второго – прямая линия;

23. Частица с электрическим зарядом Кл движется в однородном магнитном поле с индукцией 1 Тл со скоростью 200000 км/с. Вектор скорости направлен под углом =30º к вектору индукции. Магнитное поле действует на частицу с силой…

1) ; 2) ; 3) ; 4) ; 5) ;

24. Как изменится радиус кривизны траектории движения заряженной частицы в масс-спектрографе при увеличении в 2 раза скорости и уменьшении в 2 раза индукции магнитного поля?

1) Уменьшится в 2 раза;

2) Уменьшится в 4 раза;

3) Не изменится;

4) Увеличится в 4 раза;

5) Увеличится в 2 раза;

Таблица ответов:

Модуль 4. ОСНОВЫ ОПТИКИ И КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ

Основные формулы

Абсолютный показатель преломления

где с – скорость света в вакууме, - скорость света в среде.

Закон преломления света

где - угол падения луча, - угол преломления, - показатель преломления второй среды относительно первой.

Условие интерференционного максимума

где - геометрическая разность хода волн, - длина волны,

=1,2,3,… - натуральные числа.

Условие интерференционного минимума

Условие образования главных максимумов при нормальном падении волны на дифракционную решетку

где d – период решетки, - угол отклонения луча (угол дифракции), =1,2,3,… - натуральные числа.

Энергия фотона

где h – постоянная Планка, - частота волны.

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

где - энергия фотона, А – работа выхода электрона, m –масса электрона, - скорость электрона.

Красная граница фотоэффекта

Связь задерживающей разности потенциалов U_з с максимальной кинетической энергией фотоэлектронов

где m – масса электрона, е – заряд электрона, - максимальная скорость вырывания электронов.

Примеры решения задач

Задача 1. Какова ширина спектра первого порядка (длины волн заключены в пределах от 0,38 до 0,75 мкм), полученного на экране, отстоящем на 3 м от дифракционной решетки с периодом 0,01 мм?

Дано:

Решение

Ход лучей показан на рисунке. Спектр первого порядка занимает промежуток АВ=S. Согласно условию образования главных максимумов дифракционной решетки

(1)

В точке А на экране будет располагаться фиолетовая часть спектра, соответствующая длине волны , в точке В – красная, соответствующая .

Расстояние АВ можно найти как разность

Отрезки ВО и АО можно рассчитать из прямоугольных треугольников через функцию углов дифракции и :

Поскольку угол мал, в формуле (1) можно положить и тогда

В результате

Задача 2. Определите импульс фотона, который имеет такую же энергию, что и электрон, пролетевший разность потенциалов 4,1 В.

Дано:

Решение

Импульс фотона р определяется по формуле

где - масса фотона,

с – скорость света в вакууме.

Массу фотона можно найти из формулы связи энергии Е и массы :

Энергия фотона равна . Тогда

По условию задачи энергия фотона равна энергии , которую электрон приобретает, пройдя в ускоряющем электрическом поле разность потенциалов U (здесь е – заряд электрона). Таким образом,

тогда

Подставив это выражение в формулу импульса, получим

Задача 3. Определите красную границу фотоэффекта, если при облучении фотокатода светом с частотой 1,6^.10¹⁵ Гц фототок прекращается при запирающем напряжении 4,1 В.

Дано: