Семестровые задания по курсу общей физики (стр. 8 )

18.22. Для нагревания 4,5 л воды от 230С до кипения нагреватель потребляет 0,5 кВт/ч электрической энергии. Чему равен КПД нагревателя?

18.23. Cила тока в цепи изменяется по закону I = Iosinwt. Определить коли-чество теплоты, которое выделяется в проводнике сопротивлением R = 20 Ом за время, равное четверти периода. Период Т = 15 с. I0= 1А.

18.24. Найти количество теплоты, выделяющееся в единицу времени в единице объема медного провода при плотности тока j = 300 кA/м2.

18.25. Какая наибольшая полезная мощность Рmax может быть получена от источника тока с ЭДС =12 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом?

18.26. Сила тока в проводнике сопротивлением R=10 Ом равномерно убывает от I0=3А до I=0 за время t=30 с. Определить выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.

18.27. Определить внутреннее сопротивление источника тока, если во внешней цепи при силе тока I1=5А выделяется мощность P1=10 Вт, а при силе тока I2=

=8 А – мощность P2=12 Вт.

18.28. Три источника тока с э. д.с. =1,8 В, =1,4 В и =1,1 В соединены накоротко одноименными полюсами. Внутреннее сопротивление первого источника r1=0,4 Ом, второго r2=0,6 Ом. Определить внутреннее сопротивление третьего источника, если через первый источник идет ток I1=1,13 А.

18.29. Вольтметр, включенный в сеть последовательно с сопротивлением R1, показал напряжение U1=198 В, а при включении последовательно с сопротивлением R2=2R1 показал U2=180 В. Определить сопротивление и напряжение в сети, если сопротивление вольтметра r=900 Ом.

18.30. Сила тока в резисторе равномерно возрастает от нулевого значения в течение 10 с. За это время выделилось количество теплоты 500 Дж. Определить скорость возрастания тока, если сопротивление резистора 10 Ом.

18.31. Определить толщину h слоя меди, выделившейся за время t = 5 ч при электролизе медного купороса, если плотность тока j = 80 А/м2.

18.32. Сила тока, проходящего через электрическую ванну с раствором медного купороса, равномерно возрастает в течение времени Dt = 20 с от I0 = 0 до I=2А. Найти массу m меди, выделившейся за это время на катоде ванны.

18.33. Электрическая плитка мощностью 1 кВт с нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть с напряжением U = 220 В. Сколько метров проволоки радиусом 0,3 мм надо взять для изготовления спирали. Температура нити равна 7000С? (=1 мкОм · м, =0,4·10-3 К-1).

18.34. Воздух между пластинами плоского конденсатора ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока, текущего между пластинами, 10 мкА. Площадь каждой пластины конденсатора равна 200 см2, расстояние между ними 1см, разность потенциалов 100В. Подвижность положительных ионов b+=1,4см2/(В·с), отрицательных b-=1,9 см2/(В·с); заряд каждого иона равен элементарному заряду. Определить концентрацию пар ионов между пластинами, если ток далек от насыщения.

18.35. Ток насыщения при несамостоятельном разряде равен 9,6 пА. Определить число пар ионов, создаваемых в 1 с внешним ионизатором.

18.36. При электролизе раствора серной кислоты с сопротивлением 0,4 Ом за

50 мин выделилось 3,3 л водорода при нормальных условиях. Определить мощность, расходуемую на нагревание электролита.

18.37. При электролизе раствора серной кислоты за 2 ч 23 мин выделилось 5 л водорода при нормальных условиях. Определить сопротивление раствора, если мощность тока 32,5 Вт.

18.38. Какое количество атомов двухвалентного цинка можно выделить на катоде за 5 мин при электролизе раствора сернокислого цинка, если ток в ванне I=2,5 А?

18.39. Вычислить число Фарадея и заряд электрона, если известно, что при прохождении через электролит тока I = 3 А в течение 20 мин на катоде выде-лилось 1188 мг меди.

18.40. Объем газа, заключенного в ионизационной камере, V = 0,8 л. Газ ионии-зируется рентгеновским излучением. Сила тока насыщения IН = 6 нА. Сколько пар ионов образуется за время t = 1 с в объеме V = 1 см3 газа?

§ 19. Магнитное поле

 

Семестровые задания

19.1. По тонкому проводнику, изогнутому в виде правильного шестиугольника со стороной а = 10 см, течёт ток силой I = 20 А. Определить магнитную индук-цию В в центре шестиугольника.

19.2. Обмотка соленоида содержит два слоя плотно прилегающих друг к другу витков провода диаметром d = 0,2 мм. Определить магнитную индукцию В на оси соленоида, если по проводу течет ток силой I = 0,5 А.

19.3. По контуру в виде равностороннего треугольника течет ток силой I = 50А. Сторона треугольника а = 20 см. Определить магнитную индукцию В в точке пересечения высот.

19.4. Найти напряженность магнитного поля в точке, отстоящей на 2 см от бесконечно длинного проводника, по которому течет ток в 5 А.

19.5. Два прямолинейных длинных проводника расположены параллельно на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам текут токи I1 = I2 = 5 А в про-тивоположных направлениях. Найти величину и направление напряженности магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 10 см от каждого проводника.

19.6. Ток в 20 А течет по длинному проводнику, согнутому под прямым углом. Найти напряженность магнитного поля в точке, лежащей на биссектрисе этого угла и отстоящей от вершины угла на расстоянии 10 см.

19.7. Два круговых витка радиусом 4 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии 5 см друг от друга. По виткам текут токи I1 = I2 =4 А. Найти напряженность магнитного поля в центре одного из витков. Задачу решить для случаев: 1.Токи в витках текут в одном направлении; 2. Токи текут в противоположных направлениях.

19.8. По проводнику, согнутому в виде прямоугольника со сторонами a = 8 см, и b = 12 см, течет ток силой I = 50 А. Определить магнитную индукцию В магнитного поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника.

19.9. Катушка длиной 30 см состоит из 1000 витков. Найти напряженность магнитного поля внутри катушки, если ток, проходящий по катушке, равен 2 А. Диаметр катушки считать малым по сравнению с ее длиной.

19.10.По бесконечно длинному прямому проводу, согнутому под углом a=1200, проходит ток I = 50 А. Найти магнитную индукцию B поля в точках, лежащих на биссектрисе угла и удаленных от его вершины на расстояние r = 50 мм.

19.11. Протон и a - частица, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус R1 кривизны траектории протона больше радиуса R2 кривизны траектории a - частицы.

19.12. Заряженная частица с кинетической энергией Т=2 кэВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом R = 4мм. Определить силу Лоренца, действующую на частицу со стороны поля?

19.13. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,2 Тл под углом к направлению линий индукции. Определить силу Лоренца, если скорость частицы м/с.

19.14. В однородном магнитном поле с индукцией В = 1 Тл поступательно и равномерно движется проводник длиной = 4 см со скоростью = 2 м/с. Век-тор скорости направлен под углом a = 300 к вектору индукции. Проводник при своем движении остается перпендикулярным направлению поля. Найдите разность потенциалов на концах проводника.

19.15. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,01 Тл. Определить момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если траектория ее представляла дугу окружности радиусом 0,5 мм.

19.16.Электрон движется в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции. Определить силу F, действующую на электрон со стороны поля, если индукция поля В = 0,2 Тл, а радиус кривизны траектории R=0,2 см.

19.17. Электрон движется в магнитном поле с индукцией В = 0,01 Тл по окруж-ности радиусом = 0,8 см. Какова кинетическая энергия Т электрона.

19.18.В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,01 Тл помещен прямой проводник длиной = 20 см (подводящие провода находятся вне поля). Опре-делить силу F, действующую на проводник, если по нему течет ток силой I = =5А, а угол j между направлением тока и вектором магнитной индукции равен 300.

19.19. Протон, ускоренный разностью потенциалов 0,5 кВ, влетая в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,1 Тл, движется по окружности. Определить радиус этой окружности.

19.20. Циклотрон ускоряет протоны до энергии 10 МэВ. Определить радиус дуантов циклотрона при индукции магнитного поля В = 1 Тл.

19.21.Средний диаметр железного кольца 15 см. Площадь сечения кольца 7 см2. На кольцо навито 500 витков провода. Определить: а) магнитный поток в сердечнике при токе 0,6 А; б) величину тока, при которой магнитный поток в кольце равен 8,4 ×10-4 Вб.

19.22. Плоский контур площадью S = 20 см2 находится в однородном маг-нитном поле с индукцией В = 0,03 Тл. Определить магнитный поток Ф, прони-зывающий контур, если плоскость его составляет угол j = 600 с направлением линий индукции.

19.23. На длинный картонный каркас диаметром d1 = 5 см уложена однослойная обмотка (виток к витку) из проволоки диаметром d2 = 0,2 мм. Определить маг-нитный поток Ф, создаваемый таким соленоидом при силе тока I = 0,5 А.

19.24. Какой магнитный поток создает катушка из 1000 витков, имеющая ин-дуктивность L = 5 Гн, если по катушке течет ток I = 0,6 А?