Домашние задания преподаватель выбирает

из списка вопросов и задач для семинаров

Семинары 1-2. Электростатика

1.  Два одинаковых заряда 1=2 = находятся на расстоянии L друг от друга. Какой заряд и в какую точку необходимо поместить, чтобы система зарядов находилась в равновесии?

2.  Два одинаковых по величине разноименных заряда q+ и q - находятся на расстоянии d друг от друга. Какова величина и направление напряженности электрического поля в точке, находящейся посередине между зарядами? Какова величина электрического потенциала в этой точке?

3.  Два одинаковых по величине разноименных заряда q+ и q - находятся на расстоянии d друг от друга. Какова величина и направление напряженности электрического поля в точке, равноудаленной от этих зарядов на расстояние d? Какова величина электрического потенциала в этой точке?

4.  Задача на связь между потенциалом и напряженностью электрического поля. Например, задана зависимость потенциала от координаты, а надо найти напряженность электрического поля, или, наоборот, задана зависимость напряженность электрического поля от координаты, а надо найти зависимость потенциала от координаты (с точностью до константы).

5.  Три одинаковых положительных заряда находятся в вершинах равностороннего треугольника. Какой заряд и в какую точку необходимо поместить, чтобы система зарядов находилась в равновесии? не давать

6.  Двум шарикам, подвешенным в одной точке на нитях одинаковой длины сообшили заряд, после чего они разошлись на угол . Когда эти заряды поместили в масло, угол не изменился. Какова диэлектрическая проницаемость масла? Плотности материала, из которого сделаны шарики, и масла - и соответственно.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

7.  Определить напряженность поля диполя в произвольной точке. не давать

8.  Используя теорему Гаусса определить напряженность электрического поля:

а) равномерно заряженной плоскости;

б) точечного заряда;

в) бесконечной заряженной нити;

г) равномерно заряженного шара; не давать

д) равномерно заряженного цилиндра. не давать

9.  Заряды и mK находятся на расстоянии . Определить работу, которую надо совершить, чтобы сблизить эти заряды до 1м.

10. Определить начальную скорость сближения протонов, находящихся на большом расстоянии друг от друга, если минимальное расстояние, на которое они могут сблизиться .

11. Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов 300В. Определить работу внешних сил по раздвижению пластин от до .

12. Плоский конденсатор с заряжен до разности потенциалов 1 кВ. Определить объемную плотность энергии электрического поля конденсатора.

Качественные и дополнительные задачи по электростатике

Если стеклянную палочку потереть шелком (или янтарную – шерстью) то она заряжается и притягивает мелкие предметы, например кусочки бумаги. Но как же так? Ведь бумага – диэлектрик. Значит закон Кулона не работает? Объясните, в чем дело. Заряд q– находится в центре металлической сферы, которая имеет заряд 2q+ . Изобразите с помощью силовых линий результирующее электрическое поле. Электрон, двигаюсь параллельно пластинам плоского воздушного конденсатора, влетает по оси конденсатора, а вылетает у края пластины. Как изменится энергия электрона, если разность потенциалов между пластинами равна U? Пластины заряженного плоского конденсатора притягиваются с силой F. Как изменится эта сила если в конденсатор внести металлическую плоскопараллельную пластину? Как изменится эта сила если в конденсатор внести плоскопараллельную пластину из диэлектрика? Расстояние между двумя одноименными точечными зарядами q и 9q равно l . Определить точку, в которой напряженность электрического поля равна нулю. В однородное электрическое поле внесли металлическую пластину конечной толщины под некоторым углом к вектору напряженности электрического поля. Как изменится направление силовых линий напряженности электрического поля? Нарисовать. В однородное электрическое поле внесли металлическую сферу. Как изменится направление силовых линий напряженности электрического поля? В однородное электрическое поле внесли пластину диэлектрика конечной толщины. Как изменится направление силовых линий напряженности электрического поля? Металлический шар радиусом R, имеющий заряд q, внесли в однородное электрическое поле. Каково распределение плотности заряда шара до внесения в однородное электрическое поле и после внесения шара в однородное электрическое поле? В заряженный плоский конденсатор внесли плотно прилегающую пластинку с e=3, заполнив половину объема конденсатора по вертикали. Как изменится его емкость? Напряженность электрического поля в некоторой области меняется по линейному закону. Как меняется потенциал? Металлической шайбе сообщили заряд q. Опишите качественно, как распределится заряд по шайбе. Каково распределение потенциала? Два одинаковых металлических шара, один из которых заряжен, находятся на близком расстоянии друг от друга. Нарисуйте распределение силовых линий электрического поля. Как изменится сила взаимодействия двух точечных зарядов, если посередине между ними внести толстую пластину: а) сделанную из металла; б) сделанную из диэлектрика.

Семинар 3.

1. Потенциометр с подключен к батарее с =150B, . Определить показания вольтметра с , соединенным с одной из клемм и подвижным контактом, установленным посередине потенциометра.

2. По проводнику с течет равномерно возрастающий ток. За время t = 8 сек в проводнике выделяется количество теплоты . Определить заряд, прошедший через сечение проводника.

3. Обмотка электрокипятильника имеет 2 секции. Если включена только первая, то вода закипает через , а если только вторая, то через . Через сколько времени закипит вода, если обе секции включены: а) последовательно; б) параллельно?

4. При силе тока во внешней цепи выделяется мощность 18Вт, при силе тока выделяемая во внешней цепи мощность равна 10Вт. Определить и .

5. Определить заряд, прошедший по проводнику с сопротивлением , при равномерном нарастании напряжения на концах проводника от 2В до 4В в течение 20 сек.

Качественные задачи по постоянному току

1.  В каком направлениии течет ток через сопротивление R. См. рисунок.

2.  Что произойдет, если по ошибке поменять местами амперметр и вольтметр?

3.  Где больше скорость упорядоченного движения электронов, в нити лампы накаливания или в соединительных проводах?

4.  Почему необходимо обеспечивать хороший контакт между соединительными проводами и электроприборами (например в розетке)?

5.  По медному и алюминиевому проводникам одинакового сечения, соединенным последовательно течет ток. Будут ли отличаться скорости упорядоченного движения электронов в этих проводниках?

6.  Почему давление газа в лампах дневного света гораздо ниже атмосферного?

Семинар 4. Контрольная работа №1 (Электростатика и постоянный ток)

Семинар 5. Электромагнетизм

1.  Два длинных параллельных проводника, по которым текут в противоположных направлениях токи и , находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Определить точку, в которой напряженность магнитного поля будет равна нулю.

2.  По двум бесконечным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии 5 см друг от друга текут токи по 10 А в каждом. Определить индукцию магнитного поля в точке, лежащей посередине между проводниками. Проводники расположены перпендикулярно друг другу.

3.  По трем параллельным проводникам, находящимся на одинаковом расстоянии a=10 см друг от друга, текут одинаковые токи по 100 А. В двух поводах направления токов совпадают. Вычислить силу, действующую на единицу длины каждого проводника.

4.  Определить индукцию магнитного поля, создаваемого отрезком длиной l=60 см, в точке равноудаленной от концов отрезка и находящейся на расстоянии 20 см от него. Ток, протекающий в проводнике I=30 A.

5.  Вычислить радиус окружности, которую описывает протон в магнитном поле, если скорость протона м/c, а величина магнитной индукции B=1.5T.

6.  Определить частоту обращения электрона по круговой орбите в магнитном поле, магнитная индукция которого В=0.2Т.

7.  Электрон движется в магнитном поле с индукцией B=0.02 Т по окружности с радиусом r=1 см. Определить кинетическую энергию электрона.

8.  Два иона, имеющие одинаковый заряд, но различные массы, влетели в однородное магнитное поле. Первый ион стал двигаться по окружности с радиусом r=5 см, второй – по окружности радиусом r=2,5 см. Найти отношение масс ионов, если они прошли одинаковую разность потенциалов.

Семинар 6. Электромагнетизм

1.  В однородном магнитном поле B равномерно вращается рамка площадью с частотой 10 оборотов в секунду. Определить мгновенное значение ЭДС, соответствующее углу поворота рамки 30 градусов к направлению магнитных силовых линий.

2.  Прямой проводник длиной 10 см помещен в однородном магнитном поле с индукцией B = 1 Т. Концы проводника замкнуты гибким проводом, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи 0.4 Ом. Какая мощность потребуется для того, чтобы двигать проводник перпендикулярно линиям индукции со скоростью 20 м/с?

3.  Проволочное кольцо радиусом 10 см лежит на столе. Какое количество электричества q протечет через сечение кольца, если повернуть его с одной стороны на другую? Сопротивление кольца 1 Ом, вертикальная составляющая магнитного поля Земли 50 мкТ.

4.  Прямой проводник длиной 40 см движется в однородном магнитном поле со скоростью 5 м/с под углом 30 градусов к направлению магнитного поля. Возникшая разность потенциалов между концами проводника 0.6 В. Вычислить индукцию магнитного поля.

5.  Тонкий проводник согнут в виде квадрата со стороной а=10 см. Квадрат помещен в однородное магнитное поле (B = 0,1 Т) так, что плоскость его перпендикулярна силовым линиям поля. Определить заряд, прошедший через сечение проводника, если квадрату, потянув за противоположные вершины, придать форму ромба с углом 30 градусов.

6.  В однородном магнитном поле B равномерно вращается рамка площадью с частотой 10 оборотов в секунду. Определить мгновенное значение ЭДС, соответствующее углу поворота рамки 30 градусов к направлению магнитных силовых линий.

7.  Прямой проводник длиной 10 см помещен в однородном магнитном поле с индукцией B = 1 Т. Концы проводника замкнуты гибким проводом, находящимся вне поля. Сопротивление всей цепи 0.4 Ом. Какая мощность потребуется для того, чтобы двигать проводник перпендикулярно линиям индукции со скоростью 20 м/с?

8.  Проволочное кольцо радиусом 10 см лежит на столе. Какое количество электричества q протечет через сечение кольца, если повернуть его с одной стороны на другую? Сопротивление кольца 1 Ом, вертикальная составляющая магнитного поля Земли 50 мкТ.

9.  Прямой проводник длиной 40 см движется в однородном магнитном поле со скоростью 5 м/с под углом 30 градусов к направлению магнитного поля. Возникшая разность потенциалов между концами проводника 0.6 В. Вычислить индукцию магнитного поля.

10. Средняя скорость изменения магнитного потока в бетатроне, рассчитанном на энергию 60 МэВ, составляет 50 Вб/с. Определить: а) число оборотов электрона на орбите за время ускорения; б) путь, пройденный электроном, если радиус орбиты r=20 см; в) время ускорения электрона.

11. Индуктивность колебательного контура L=0,5 мГ. Какова должна быть емкость контура, чтобы он резонировал на длину волны l=300 м.

12. Колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности L=0,8 Гн. Чему равно омическое сопротивление контура, если амплитуда колебаний в нем за время t=0,05 с уменьшается в e раз.

Качественные задачи по электромагнитной индукции

Однородное магнитное поле направлено перпендикулярно плоскости кольца (витка). Будет ли возникать индукционный ток при поступательном движении витка: а) параллельно магнитным силовым линиям? б) перпендикулярно силовым линиям магнитного поля? с) под углом 30 градусов к направлению силовых линий магнитного поля?

а) возникнет в случае (а), в случаях (б) и (в) не возникнет.

б) возникнет в любом случае.

в) возникнет только в случае (б).

г) не возникнет ни каком случае.

д) возникнет только в случае (а).

Рамка вращается с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле. Ось вращения перпендикулярна вектору магнитной индукции. При каком положении рамки ЭДС индукции будет максимальной.

а) нормаль к плоскости рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции.

б) нормаль к плоскости рамки параллельна вектору магнитной индукции.

в) нормаль к плоскости рамки составляет угол 90 градусов по отношению к вектору магнитной индукции.

г) величина ЭДС индукции не зависит от угла.

д) ЭДС индукции возникать не будет.

Квадратная рамка вращается с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле. Ось вращения перпендикулярна вектору магнитной индукции. При каком положении оси ЭДС индукции будет максимальной?

а) ось является диагональю квадрата.

б) ось проходит через одну из сторон квадрата.

в) ось делит квадрат на два равных прямоугольника.

г) ось проходит через одну из вершин квадрата, перпендикулярно диагонали, проведенной из этой вершины.

д) величина максимальной ЭДС индукции не зависит от положения оси.

Магнитный поток Ф = 10 мВб пронизывает замкнутый контур. Определить среднее значение ЭДС индукции, если магнитный поток падает до нуля за время t = 1 мс.

а) e=5 В.

б) e=10 В.

в) e=100 В.

г) e=1 В.

д) e=0.1 В.

По витку, имеющему форму кольца, течет постоянный ток. Как изменится сила тока, если деформировать виток, придавая ему форму эллипса?

а) сила тока останется неизменной.

б) сила тока возрастет.

в) сила тока уменьшится.

г) сила тока останется неизменной, но изменится его направление.

Однородное магнитное поле В направлено перпендикулярно плоскости кольца, радиусом r , имеющего сопротивление R. Какой заряд пройдет через сечение кольца, если повернуть его на 180 градусов. Ось вращения проходит через диаметр кольца.

а) Q=pr2B/R.

б) Q=2pr2B/R.

в) Q=2prB/R.

г) Q=prB/R.

д) правильного ответа нет.

По спирали из гибкой проволоки, имеющей форму соленоида, течет постоянный ток. Как изменится магнитное поле на оси соленоида, если растянуть спираль, увеличив ее длину вдвое?

а) не изменится.

б) увеличится вдвое.

в) уменьшится вдвое.

г) увеличится в 4 раза.

д) уменьшится в 4 раза.

Свободно подвешенное кольцо находится в однородном магнитном поле, вектор индукции которого параллелен плоскости кольца. Что произойдет с кольцом, если через него пропустить постоянный ток.

а) по кольцу потечет индукционный ток, ориентация кольца не изменится.

б) по кольцу потечет индукционный ток, кольцо повернется таким образом, что его плоскость будет перпендикулярна вектору магнитной индукции.

в) кольцо повернется таким образом, что его плоскость будет перпендикулярна вектору магнитной индукции.

г) кольцо начнет вращаться с постоянной угловой скоростью.

д) ориентация кольца не изменится.

Имеется кусок проволоки длиной l. Какой формы виток нужно сделать из этой проволоки (квадратный, прямоугольный, в форме кольца, в форме «восьмерки»), чтобы амплитуда ЭДС индукции при вращении этой рамки с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле была максимальной?

а) квадратный.

б) прямоугольный.

в) в форме кольца.

г) в форме «восьмерки».

д) амплитуда ЭДС будет одинакова при любой форме рамки.

Постоянный магнит вносят внутрь замкнутой катушки. Будет ли на магнит действовать сила?

а) нет.

б) да, по направлению движения магнита.

в) да, против направления движения магнита.

г) да, в направлении северного полюса магнита.

д) да, в направлении южного полюса магнита.

Магнит пролетает с постоянной скоростью через проволочную рамку. Опишите качественно, как изменяется индукционный ток в рамке. Магнит, свободно падая, пролетает через проволочную рамку. Опишите качественно, как изменяется индукционный ток в рамке. В чем различие по сравнению с предыдущей задачей? Замкнутая катушка из n витков с площадью сечения S помещена в магнитное поле B, перпендикулярное плоскости витков. Какой заряд протечет через катушку, если индукция магнитного поля уменьшится вдвое?

а) Q=nBS/(2R).

б) Q=nBS/R.

в) Q=2nBS/R.

г) Q=2n2BS/R.

д) Q=n2BS/R.

На первичную обмотку трансформатора подается переменное напряжение амплитудой U1=50 В. Какова амплитуда напряжения на вторичной обмотке если число витков в первичной обмотке – n1=100, а во вторичной n2=500? Потерями в трансформаторе пренебречь.

а) U2=100 В;

б) U2=50 В;

в) U2=200 В;

г) U2=250 В.

Как изменятся токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора, при уменьшении активного сопротивления, подключенного к вторичной обмотке трансформатора.

а) токи в обеих обмотках уменьшатся;

б) токи в обеих обмотках увеличатся;

в) ток в первичной обмотке уменьшится, во вторичной - увеличится;

г) ток во вторичной обмотке уменьшится, в первичной – увеличится.

Семинар7. Волновая оптика

1.  На каком минимальном расстоянии друг от друга должны быть расположены две радиомачты, работающие синфазно на частоте f=1.5 МГц, чтобы вдоль прямой, проходящей через мачты мощность принимаемого сигнала была: а) максимальной, в) минимальной?

2.  Найти расстояние между третьим и шестнадцатым темными кольцами Ньютона, если расстояние между вторым и двадцатым кольцами равно 4,8мм. Наблюдение ведется в отраженном свете.

3.  Пучок света с длиной волны в вакууме 0.5 мкм падает нормально на стеклянную пластинку толщиной 0.2 мм с показателем преломления n=1.5. Определить длину, частоту, и скорость этих волн в пластине. Сколько длин волн укладывается на толщине пластины?

4.  На мыльную пленку (n=1.33) падает нормально пучок лучей белого света. Какова наименьшая толщина пленки, если в отраженном свете она кажется зеленой? Длина волны зеленого света в вакууме 530 нм.

5.  На круглое отверстие радиусом 1 мм в непрозрачном экране падает нормально пучок света с длиной волны 0,5 мкм На пути лучей, прошедших отверстие, помещают экран. Определить максимальное расстояние от отверстия до экрана, при котором в центре дифракционной картины будет наблюдаться темное пятно.

6.  Луч белого света падает на поверхность воды под углом . Чему равен угол между направлениями крайних красных (n =1.329) и крайних фиолетовых (n =1.344) лучей в воде?

7.  Волны красного света в воде имеют показатель преломления 1.30, а фиолетового - 1.34. На сколько по времени и по расстоянию запаздывает фронт фиолетового света в воде, если расстояние от источника до приемника 300 км?

8.  На диафрагму с круглым отверстием радиусом 1 мм падает нормально параллельный пучок света длиной волны 0,5 мкм. На расстоянии 1 м от отверстия ставят эран. Какое пятно бубет наблюдаться в центре экрана?

9.  Угол максимальной поляризации при отражении света от кристалла каменной соли равен . Определить скорость распространения света в этом кристалле.

10. Естественный свет с интенсивностью I0 падает на вход устройств, состоящего из двух скрещенных поляроидов. Между поляроидами поместили третий, ось которого составляет с осью первого угол a. Найти отношение интенсивности света, прошедшего через систему к интенсивности падающего.

11. Угол между плоскостями анализатора и поляризатора равен . Во сколько раз уменьшится интенсивность света, выходящего из анализатора, если угол увеличить до ? При падении света из воздуха на диэлектрик отраженный луч полностью поляризован.

12. Луч естественного света падает на границу раздела 2-ух сред. Отраженный луч максимально поляризован. Угол преломления равен 30 градусов. Определить показатель преломления диэлектрика.

13. Дифракционная решетка содержит n=200 штрихов/мм. На решетку падает нормально монохроматический свет (=0.6 мкм). Максимум какого наибольшего порядка дает эта решетка?

14. Сколько штрихов на каждый миллиметр содержит дифракционная решетка, если при наблюдении в монохроматическом свете (=0.6 мкм) максимум пятого порядка отклонен на угол ?

15. На столе лежит лист бумаги. Луч света, падающий на лист под углом , дает на ней светлое пятно. На сколько сместится это пятно, если на бумагу положить плоскопараллельную стеклянную пластинку толщиной d = 5 см?

Семинар 8. Тепловое излучение, фотоэффект, фотоны, волны Де Бройля

1.  При изучении фотоэффекта увеличили освещенность катода. Это привело к: изменению работы выхода электронов? Увеличению тока насыщения? Увеличению значения задерживающего напряжения?

2.  При уменьшении температуры площадь фигуры под графиком спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела уменьшилась в 16 раз. Во сколько раз изменилась температура?

3.  На черную пластинку падает поток света. Если число фотонов падающих на пластинку в единицу времени увеличить в 2 раза, а пластинку заменить на зеркальную, то во сколько раз изменится световое давление?

4.  Определить максимальную скорость электронов выбиваемых с поверхности серебра ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 0,155 мкм (гамма лучами с длиной волны 0,0247 А). Работа выхода для серебра 4,7 эВ.

5.  Определить красную границу фотоэффекта для для цезия, если при его облучении фиолетовыми лучами с длиной волны 0,400 мкм максимальная скорость электронов равна 6,5*105 м/с. (означает, что скорость равна нулю, то есть e=А, работу выхода определим с помощью А=e-mv2/2).

6.  Определить энергию массу и импульс фотона, которому соответствует длина волны 0.380 мкм (фиолетовая граница видимого спектра).

7.  Определить длину волны, массу и импульс фотона с энергией 1 МэВ. Сравнить массу этого фотона с массой покоящегося электрона.

8.  Определить длину волны фотона: масса которого равна массе покоящегося электрона.

9.  В явлении Комптона энергия падающего фотона распределяется поровну между рассеянным фотоном и электроном отдачи. Угол рассеяния равен p/2 . Комптоновская длина волны электрона h/mc=2.4e-12 м. Какова длина волны рассенного фотона в фемтометрах (1.0е-15 м)?

10. Найти длину волны Де Бройля для электрона, прошедшего разность потенциалов 51В.

11. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Если координаты пылики массой X может быть найдена с неопределенностью Y, то ее импульс может быть найден с неопределенностью Z. Постоянная Планка равна 6.62х10-34 Дж. с

Семинар 9. Контрольная работа №2

Дополнительные задачи по оптике

1.  Диаметры двух светлых колец Ньютона 4мм и 4.8мм. Порядковые номера колец не определялись, но известно, что между двумя измеренными кольцами расположено три светлых кольца. Кольца наблюдались в отраженном свете (). Определить радиус кривизны линзы.

2.  На дифракционную решетку нормально к ее поверхности падает параллельный пучок лучей с длиной волны . Помещенная вблизи решетки линза проектирует дифракционную картину на на плоский экран, удаленный от линзы на 1 м. Расстояние между двумя максимумами первого порядка, наблюдаемыми на экране 20,2см. Определить: а) постоянную решетки, б) число штрихов на 1 см, в) сколько максимумов дает решетка. Замечание: считать, что расстояние между максимумами первого порядка много меньше расстояния от линзы до экрана.

3.  Два николя расположены так, что угол между плоскостями колебаний состовляет 60 градусов. Во сколько раз уменьшится интенсивность света при прохождении через один николь? Во сколько раз уменьшится интенсивность света при прохождении через оба николя? При прохождении каждого из николей потери на отражение и поглощение света состовляют 5 процентов. Падаюший свет - естественный.

4.  На толстую стеклянную пластинку (n=1.5), покрытую очень тонкой пленкой, коэффициент преломления которой n=1.4 падает нормально параллельный пучок света (). Отраженный свет максимально ослаблен вследствие интеференции. Определить толщину пленки.