Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра физики

 

 

ФИЗИКА 1

Методические указания и контрольные задания

для студентов всех  форм обучения специальности

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

 

 

Алматы 2010

СОСТАВИТЕЛИ: М.Ш. Карсыбаев, Т. Дауменов, Т.С. Байпакбаев, А.М. Саламатина. Физика 1. Методические указания и контрольные задания для студентов всех  форм обучения специальности 5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2010. – 46 с. 

Методические указания включают расчетно-графические задания (РГР), методические рекомендации и требования к оформлению и содержанию РГР (для заочной формы обучения – контрольные  работы), список необходимой литературы.

 

ВВЕДЕНИЕ

         Изучение профессионально направленного курса физики во втузе создаёт фундаментальную базу инженерных знаний и умений, практических навыков, формирует основу инженерно – технического мышления, другие профессионально значимые качества будущих инженеров.

         Основными целями курса согласно Государственному стандарту образования являются:

1 Формирование  представления о современной физической картине мира.

2 Формирование знаний и умений использовать:

- основные понятия, законы и модели механики, электродинамики, колебаний и волн, квантовой физики, статистической физики и термодинамики, зонной теории твёрдого тела;

- методы теоретического и экспериментального исследования физики;

- численные оценки порядков величин, характерных для различных разделов физики.

3 Формирование опыта:

- постановки и решения задач анализа и расчёта характеристик колебаний механических, электромагнитных и комбинированных систем;

- постановки и решения основных задач расчёта электрических и магнитных полей;

- экспериментальной проверки результатов решения указанных задач.

В курсе физики изучаются физические явления, понятия, законы, модели и теории в их внутренней взаимосвязи. В курсе Физика 1 изучаются разделы классической физики «Механика», «Статистическая физика и термодинамика», «Электромагнетизм».

Приобретённые знания и умения составляют ту основу, которая необходима при изучении дисциплин «Теория электрических цепей», «Теория электрической связи», «Теория передачи электромагнитных волн», «Антенно – фидерные устройства и распространение радиоволн», «Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы», «Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств» и др.        

         Весь курс Физика 1 состоит из четырех кредитов (модулей), по каждому из которых студенты очной формы обучения выполняют расчетно – графическую работу (РГР) по трем уровням сложности (А, В и С), заочной – контрольные работы.

В зависимости от уровня школьной подготовки и целей, которые он ставит перед собой в процессе учения, каждый студент выбирает уровень А, В или С и получает при распределении в группе номер варианта. Это распределение должно быть утверждено преподавателем, ведущим практическое занятие. Для студентов-заочников правила выбора варианта контрольных работ приведено ниже.  

 

1.1 Рекомендации к освоению дисциплин «Физика1»

 

При изучении данной дисциплины необходимо, прежде всего, усвоить основные понятия, законы и принципы классической и современной физики, а затем их важнейшие следствия.

В разделе «Механика» следует обратить особое внимание на:

- кинематические и динамические характеристики поступательного и вращательного движения, связь между ними. При этом необходимо использовать математический аппарат векторной алгебры и дифференциального и  интегрального исчислений;

- понятия энергии и работы с учетом особенностей консервативных и неконсервативных сил;

- законы сохранения импульса, момента импульса и механической энергии, их универсальность, отражающую фундаментальные свойства симметрии пространства и времени;

- эффективность использования законов сохранения при решении реальных физических задач;

- границы применимости классической физики.

В разделе «Статистическая физика и термодинамика» необходимо усвоить два качественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода исследования физических свойств макроскопических систем, а именно статистический и термодинамический. Особое внимание следует обратить на статистические распределения (Максвелла, Больцмана), законы термодинамики, понятие энтропии и связанное с ней статистическое толкование второго начала термодинамики.

В разделе «Электростатика и постоянный ток» прежде всего, следует акцентировать внимание на роль электрического поля во взаимодействии заряженных тел, его характеристики (напряженность, потенциал) и свойства, выражаемые основными теоремами: 1) о циркуляции электростатического поля; 2) Гаусса.

При решении задач необходимо уметь пользоваться принципом суперпозиции и теоремой Гаусса.

Особого внимания заслуживают вопросы, связанные с распределением зарядов в проводниках и поведением диэлектриков в электрическом поле.

При изучении обобщенного закона Ома необходимо знать четкое разграничение понятий: разность потенциалов, электродвижущая сила и напряжение.

В разделе «Электромагнетизм» при изучении  свойств и характеристик магнитного поля важно уяснить сходство и отличие  этого поля от электростатического (потенциальный и вихревой характер, наличие или отсутствие источников поля, действие поля на электрические заряды). 

        

1.2 Требования к оформлению и содержанию расчетно-графических (контрольных) работ.

 

Каждую расчетно-графическую (контрольную) работу выполняют в отдельной (школьной) тетради или набирают на компьютере. На обложке или титульном листе  указывают дисциплину и номер работы, вариант, кем работа выполнена, кто её проверил, дату сдачи на проверку. Работу выполняют аккуратно, рисунки – делают карандашом при помощи линейки.

 

Пример – образец титульного листа

РГР №1, М 1 (Контрольная работа №1 – для студентов заочной формы обучения) по дисциплине «Физика1»

студента  группы БРЭ – 10 –5  Ахметова К.М..

Вариант 35 (Шифр 255330).

         Условие задачи переписывают полностью, без сокращений. Затем его записывают с помощью общепринятых символических обозначений в краткой форме под заглавием «Дано». Заданные числовые значения переводят в единицы СИ. Решение каждой задачи необходимо сопроводить пояснениями, раскрывающими смысл и значение используемых обозначений, указывающими физические законы и принципы, положенные в основу решения. После того, как задача решена в общем виде, т.к. получен ответ в виде расчётной формулы, производят вычисления, руководствуясь при этом правилами приближённых вычислений. Получив численный ответ, следует оценить его правдоподобность; такая оценка позволит в ряде случаев обнаружить ошибочность полученного результата.     Для замечаний преподавателя на странице оставляются поля.

В конце работы необходимо указать, каким учебником или учебным пособием студент пользовался при изучении физики.

Если контрольная работа студентами-заочниками пересылается по электронной почте, все требования, касающиеся её оформления, пояснения решений, также должны быть выполнены. В случае, если контрольная работа при рецензировании не была зачтена, студент обязан исправить ошибки и представить работу на повторную рецен­зию. Повторная контрольная работа представляется вместе с незачтенной. Рецензент может пригласить студента для беседы по существу решения задач.

         Сроки сдачи РГР указаны в графике учебного процесса.

1.2.1 Правила выбора варианта контрольной работы для студентов-заочников.

 В каждом кредите (модуле) курса приведены две таблицы по 10 вариантов задач в каждой. Номер варианта выбирается по двум последним цифрам шифра (номера  зачетной книжки) студента следующим образом:

- если предпоследняя цифра шифра нечетная,  номера задач бе­рутся из таблицы 1, если четная или ноль – из таблицы 2;

      - последняя цифра шифра определяет номер варианта в соответствующей таблице.

        

1.2.2  Пример решения  и оформления задачи.

Задача. Какая часть от общего числа молекул азота, находящегося при температуре Т = 300 К и атмосферном давлении обладает скоростями, отличающимися от наиболее вероятной не более, чем на 2,0 м/с?

Дано:

Т=300 К

Решение. При атмосферном давлении и температуре 300 К азот можно считать идеальным газом. В отсутствие внешних сил молекулы идеального газа подчиняются закону распределения Максвелла. Согласно закону Мак­свелла число молекул , относительные скорости которых лежат в интервале от и до и + ∆и при условии, что ∆и « и, равно:

 

.

Относительная скорость   в нашем случае равна и=1, поэтому

.

Вычислим наиболее вероятную скорость vв

 

vв = ≈ 422 (м/с);

 

∆и=.

 

Таким образом, условие <<u выполняется. Следовательно:

 

 

Итак, молекулы азота, обладающие при Т=300 К скоростями, которые лежат в интервале от (vв – 2,0) м/с  до  (vв + 2,0) м/с, составляют от общего числа долю, равную

∆N/N =0,84%.

 

Т а б л и ц а  1- РГР № 1,  М 1

В

А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. Задачник по физике, 1981

Физика. Задания к практическим занятиям./Под ред.Ж.П.Лагутиной/

Приложение  А

А1

1-34;2-57;2-76;3-19(1);5-10

 

1;2

А2

1-33;2-58;2-75;3-19(2);5-32

 

3;4

А3

1-35;2-6;2-77;3-19(3);5-14

 

5;6

А4

1-55;2-59;3-20(1);3-36;5-34

 

7;8

А5

1-36;2-35;3-20(2);3-46;5-31

 

9;10

А6

1-29;2-61;2-73;3-20(3);5-18

 

11;12

А7

1-15;2-3;2-41;3-29(2);5-29

 

13;14

А8

1-54;2-7;2-79(1);3-25;5-27

 

15;16

А9

1-16;2-9;3-22;3-31;5-4

 

17;18

А10

1.10;2-5;3-8;4-54;5-33

 

19;20

А11

 

1.4;2.3;2.41;4.4;6.5

21;22

В12

1-28;3-54(1)

4.24;4.48;6.3

23;24

В13

1-48;2-88;3-54(2)

4.25;4.49

25;26

В14

1-49;2-91;3-51

4.27;4.50

27;28

В15

2-92;3-33;3-56(1)

1.43;5.35

29;30

В16

2-91;3-25;3-56(2);5-41

1.44

31;32

В17

2-87;3-56(3);5-42

1.45;4-30

33;34

В18

3-56(4);4-57;5-40

1.47;4.24

35;36

В19

1-30;2-86;3-30(1);3-53

6.12

37;38

В20

1-25;3-32

3.37;4.27;4.50

39;40

В21

1-48;3-54(3)

3.39;4.28;4.49

41;42

В22

1-49;2-87

4.29;4.37;4.48

43;44

В23

3-30(2)

1.43;3.40;4.24;6.33

45;46

В24

3-37

1.34;4.24;4.34;6.41

47;48

В25

2-79;3-30(3)

1.45;4.25;4.46

49;50

В26

3-30(4)

1.46;3-13;4.29;5.35

51;52

В27

1-30;2-91;3-43

4.30;4.50

53;54

В28

1-42;2-17;2-64;3-27;3-55

 

55;56

В29

 

1.26;2.16;3.4;4.44;6.27

57;58

 

И.В. Иродов. Задачник по общей физике, 1988

 

 

С30

1.44;1.81;1.178;1.209

6.44

59;60

С31

1.40;1.121;1.281;1.292

2.49

61;62

С32

1.85;1.128;1.156;1.268

6.45

63;64

С33

1.34;1.84;1.140;1.290

4.38

65;66

С34

1.37;1.123;1.145;1.270;1.295

 

67;68

С35

1.15;1.74;1.124;1.176;1.288

 

69;70

 

 

Контрольная работа №1 (заочное обучение)

 

Т а б л и ц а 1 – Варианты контрольных заданий (нечетные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение А

0

1-13

2-15

3-46

3-30

5-2

1; 70

1

1-22

2-3

3-48

3-32

5-12

2; 69

2

1-32

2-6

3-55

3-36

5-15

3; 68

3

1-26

2-11

3-56(1)

3-23

5-29

4; 67

4

1-29

2-18

3-45

3-31

5-31

5; 50

5

1-17

2-34

3-53

3-29

5-36

6; 55

6

1-18

2-35

3-47

3-25

5-27

7; 45

7

1-19

2-7

3-29

3-11(1)

5-24

15; 35

8

1-20

2-9

3-30

3-44

5-30

16; 36

9

1-30

2-8

3-36

3-50

5-32

17; 26

 

Т а б л и ц а 2 – Варианты контрольных заданий (четные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение А

0

1-23

2-36

3-23

3-29(1)

5-38

14; 25

1

1-24

2-39

3-25

3-39

5-42

12; 20

2

1-25

2-43

3-26

3-25

5-41

18; 40

3

1-40

2-45

3-13

3-46

5-25

19; 56

4

1-31

2-46

3-22

3-47

5-23

22; 65

5

1-41

2-50

3-20(1)

3-51

5-44

21; 66

6

1-42

2-57

3-20(3)

3-53

5-3

23; 68

7

1-46

2-67

3-19(1)

3-43

5-18

26; 59

8

1-55

2-68

3-27

3-44

5-19

27; 44

9

1-56

2-76

3-28

3-45

5-8

28; 34

 

 

Приложение  А

 

А.1 Как выражается кинетическая энергия в релятивистской механике? При каком условии релятивистская формула для кинетической энергии переходит в классическую? Докажите это.

А.2 Может ли нормальное ускорение частицы при движении по криволинейной траектории:

а) равняться нулю;

б) равняться постоянному вектору?

А.3 В северном полушарии производится выстрел вдоль меридиана на север. Как скажется на движении снаряда суточное вращение Земли?

А.4 Сформулировать уравнения движения частицы массы m в проекциях на направления касательной и нормали к траектории.

А.5 Как определяется интервал между событиями? Доказать, что он является инвариантом при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой.

А.6 Зависит ли путь, проходимый автомобилем с выключенным двигателем при движении «юзом» (колеса не прокручиваются), от массы автомобиля? Докажите ваше утверждение.

А.7 Какова логическая связь между тремя законами Ньютона? Нельзя ли рассматривать первый закон как следствие второго?

А.8 Сила F=4 mg прижимает брусок массой m к вертикальной стенкой. Коэффициент трения между бруском и стенкой к=0,5. Что происходит с бруском?

А.9 Найдите кинетическую энергию катящегося без проскальзывания однородного шара массы m, если скорость его центра масс равна .

А.10 Пусть  - радиус-вектор частицы, движущейся в плоскости ху. Что можно сказать о ее траектории, если:

а) меняется только по модулю;

б)  меняется только по направлению;

в) меняется только проекция  на ось х?

А.11 Докажите, что относительная скорость двух частиц с ненулевыми массами покоя всегда меньше скорости света в вакууме.

А.12 Что можно сказать об ускорении частицы , если при ее движении имеет место условие:

а) скорость частицы =const;

б) модуль скорости =const?

А.13 Что такое силы инерции? Чем они отличаются от сил, действующих в инерциальных системах отсчета?

А.14 Тело брошено под углом к горизонту. Сохраняется ли:

а) импульс тела;

б) проекция импульса на какое-либо направление? Сопротивлением воздуха пренебречь.

А.15 Сопоставьте основные уравнения динамики поступательного и вращательного движения, прокомментировав их аналогию.

А.16 Найдите кинетическую энергию катящегося без проскальзывания однородного цилиндра массы m, если скорость его центра масс равна .

А.17 В чем различие между понятиями энергии и работы?

А.18 На дне лифта лежит тело массы m. Чему равна сила реакции, приложенная к телу со стороны лифта:

а) при его равномерном движении вниз со скоростью ;

б) при свободном падении лифта;

в) при его подъеме вверх с ускорением ?

А.19 Удобный метод измерения коэффициента трения покоя состоит в следующем. Тело кладется на наклонную плоскость. Измеряется минимальный угол наклона плоскости a, при котором начинается скольжение. Найдите связь между углом a и коэффициентом трения.

А.20 Шар катится по горизонтальной плоскости. Какую часть составляет энергия поступательного движения шара от его общей кинетической энергии?

А.21 Почему в общем случае нельзя написать:  или ? Для какого движения эта запись справедлива?

А.22 Гладкий шар ударяется под некоторым углом о гладкую стенку. Доказать, что угол отражения равен углу падения.

А.23 Спроектировав уравнение динамики на оси х, у, z декартовой системы координат, получить три эквивалентных ему дифференциальных уравнения.

А.24 Шар массы m1 совершает центральный абсолютно упругий удар о покоящийся шар массы m2. При каком соотношении масс m1 и m2 первый шар после удара полетит в обратном направлении?

А.25 Каково содержание закона независимости действия сил? Сформулируйте принцип суперпозиции сил. Объясните задачу о лебеде, раке и щуке.

А.26 При какой скорости масса движущейся частицы вдвое больше ее массы покоя?

А.27 Введите понятие импульса силы. Объясните, почему пуля, вылетев из ружья, пробивает отверстие в стекле, не разбивая его, а надавливанием стержнем на стекло этого сделать нельзя.

А.28 Найдите относительную скорость двух частиц, движущихся навстречу друг другу со скоростью .

А.29 Частица равномерно движется по окружности. Чему равна работа результирующей всех сил, действующих на частицу:

а) за один оборот;

б) за пол-оборота;

в) за четверть оборота?

А.30 Какую продольную скорость  нужно сообщить стержню для того, чтобы его длина стала равной половине длины, которую он имеет в состоянии покоя?

А.31 Объясните связь между законами сохранения импульса, момента импульса, механической энергии и свойствами симметрии пространства и времени.

А.32 Лошадь равномерно тянет сани. Рассмотреть взаимодействие трех тел: лошади, саней и поверхности земли. Начертить векторы сил, действующих на каждое из этих тел в отдельности, и установить соотношение между ними.

А.33 Что можно сказать о скорости и ускорении точки, если ее траектория – винтовая линия.

А.34 Камень брошен вертикально вверх. В каких точках траектории камень будет иметь максимальное ускорение. Рассмотреть два случая:

1) сопротивление воздуха отсутствует;

2) сопротивление воздуха растет с увеличением скорости.

А.35 В каких случаях модуль перемещения точки равен длине пути, пройденного точкой за тот же промежуток времени?

А.36 С одного уровня наклонной плоскости одновременно начинают скатываться сплошные цилиндр и шар одинаковых радиусов. Какое тело будет иметь большую скорость у основания наклонной плоскости?

А.37 Под каким углом к течению должен плыть пловец, чтобы быстрее достичь противоположного берега?

А.38 Найти и показать на рисунке силу реакции наклонной плоскости, если тело массой m покоится на наклонной плоскости.

А.39 С точки зрения наблюдателя, находящегося в движущемся поезде, удары молнии в точке А (впереди поезда) и в точке В (позади поезда) произошли одновременно. Какая молния с позиций СТО ударила в землю раньше для наблюдателя, находящегося на Земле?

А.40 Найти и показать на рисунке силу реакции наклонной плоскости, если тело массы m соскальзывает с наклонной плоскости с постоянной скоростью.

А.41 Выразить релятивистский импульс частицы, масса которой m, через ее релятивистскую кинетическую энергию.

А.42 Прыгун в воду совершает с вышки сложный прыжок, состоящий из вращении и поворотов. Как при этом движется его центр масс?

А.43 В ходе эксперимента были определены импульс р и энергия Е частицы. Найти ее скорость  и массу m.

А.44 Чему равно отношение кинетических энергий вращательного и поступательного движения цилиндра, скатывающегося без проскальзывания с наклонной плоскости?

А.45 Каковы специфические свойства гироскопов? Приведите примеры использования гироскопов. Какое движение гироскопа называется прецессией?

А.46 Чему равно отношение скорости центра масс цилиндра, скатывающегося без проскальзывания, в нижней точке наклонной плоскости к его скорости в этой же точке в случае чистого скольжения?

А.47 Автомобиль проходит поворот, лежащий в горизонтальной плоскости. Указать направление силы, действующей на автомобиль, если модуль скорости автомобиля:

а) остается постоянным;

б) возрастает;

в) убывает. Какова природа этой силы?

А.48 На тележке, равномерно движущейся со скоростью  по горизонтальной плоскости, установлена труба. Как должна быть ориентирована на тележке эта труба, чтобы капли дождя, падающие вертикально, пролетали через нее, не задевая внутренних стенок? Движение капель считать равномерным со скоростью .

А.49 Доказать, что в однородном поле работа не зависит от формы траектории.

А.50 В какой точке траектории тела, брошенного под углом к горизонту, его нормальное к траектории ускорение будет максимальным?

А.51 Воздушный шар массы М опускается с постоянной скоростью. Какое количество балласта DМ надо выбросить, чтобы шар начал подниматься с той же скоростью? Подъемную силу F шара считать постоянной.

А.52 Чему равен импульс, системы частиц в системе отсчета, связанной с ее центром масс?

А.53 Сравнить величину релятивистского и классического импульсов электрона при скорости u=0,96 с.

А.54 Частица движется по криволинейной траектории с постоянной по модулю скоростью u. Найти радиус кривизны R траектории в той точке, в которой ускорение частицы равно а.

А.55 Имеется двое одинаковых часов. Часы 1 покоятся в системе отсчета К1, часы 2 покоятся в системе отсчета К2. Системы движутся относительно друг друга. Какие часы идут быстрее:

а) в системе К1;

б) в системе К2?

А.56 Движущаяся частица претерпевает упругое  столкновение с покоящейся частицей такой же массы. Доказать, что после столкновения, если оно не было центральным, частицы разлетятся под прямым углом друг к другу.

А.57 Движущаяся частица упруго сталкивается с покоящейся частицей такой же массы. Как будут двигаться частицы после столкновения, если удар центральный? Докажите это.

А.58 На закруглениях железнодорожного пути наружный рельс делают немного приподнятым по сравнению с внутренним. Объяснить, для чего это делается, и дать расчет необходимого угла наклона полотна.

А.59 Частица прошла за некоторое время 3/4 окружности со средним  значением модуля, скорости <u>. Найти модуль средней скорости за то же время.

А.60 Две пластинки с массами m1 и m2, соединены пружиной (см. рисунок). С какой силой нужно надавить на верхнюю пластинку, чтобы после прекращения действия этой силы верхняя пластинка, подпрыгнув, подняла и нижнюю?

 

                                              

                

 А.61 Дана функция u(S), определяющая зависимость модуля скорости частицы от пройденного частицей пути S. Написать выражение для времени t, затрачиваемого частицей на прохождение пути S.

А.62 Показать, что для произвольной системы N частиц результирующая  всех действующих на нее сил может быть вычислена по формуле

где М-масса системы, - скорость ее центра масс.

А.63 Имеется однородный прямой цилиндр. При каком отношении высоты цилиндра h к его радиусу R все три главных момента инерции будут одинаковыми?

А.64 Зависимость модуля скорости частицы u от пройденного частицей пути S определяется функцией . Найти зависимость S от времени t.

А.65 Имеются два одинаковых стержня. Стержень 1 покоится в системе отсчета К1, стержень 2 покоится в системе отсчета К2. Системы движутся друг относительно друга вдоль совпадающих осей х. Стержни параллельны этим осям. Какой стержень будет короче:

а) в системе К1;

б) в системе К2?

А.66 Зависимость модуля скорости частицы u от пройденного пути S определяется функцией . Определить зависимость u от t.

А.67 Определить периметр квадрата со стороной а, движущегося вдоль одной и своих сторон со скоростью .

А.68 К вертикальной стенке приложен брусок. С каким минимальным ускорением должна двигаться стенка, чтобы брусок не падал при наличии между ним и стенкой сухого трения с коэффициентом К?

А.69 Частица движется по окружности в поле центральной силы, обратно пропорциональной квадрату расстояния от силового центра. В каком соотношении находятся в этом случае кинетическая Т, потенциальная U и полная Е энергия частицы?

А.70 Стержень, собственная длина которого равна , покоится в системе отсчета К¢; он расположен так, что составляет с осью х¢ угол j¢. Какой угол составляет этот стержень с осью х другой системы отсчета К? Чему равна длина этого стержня в системе К? Относительная скорость систем равна u.

 

Т а б л и ц а  2-  РГР  № 2,  М 2

Вариант

А. Г. Чертов, А.А. Воробьев. Задачник по физике

Физика. Задания к практическим занятиям (Под ред. .Лагутиной)

И. В. Иродов. Задачи по общей физике 1988

Приложение  Б

1

11.4; 11.25

8.22; 8.29;9.39

 

 1, 2

2

11.7; 11.29

8.24; 8.30;9.31

 

3, 4

3

11.9; 11.28

8.3; 8.31; 9.34

 

5, 6

4

11.12; 11.27

8.4; 8.32; 9.35

 

7, 8

5

10.32; 11.56

8.6; 8,33

2.145

9, 10

6

10.33; 11.55

8.7; 8.34

2.146

11, 12

7

10.35; 11.60

8.8; 8.35

2.147

13, 14

8

10.37; 11.61

8.12; 8.36

2.27

15, 16

9

10.39; 11.62

8.14; 8.37

2.29

17, 18

10

10.17; 11.63

8.18; 8.38

2.30

19, 20

11

10.21; 11.64

8.19;  8.40

2.31

21, 22

12

10.22; 11.65; 11.1

9.1

2.32

23, 24

13

10.26; 11.66; 11.3

9.2

2.141; 2.9

25

14

10.30; 11.67; 11.8

9.3

2.140; 2.13

26

15

10.16; 11.68; 11.9

9.4

2.130; 2.15

27

16

10.18; 11.5

9.11; 9.43

2.7

28, 29

17

10.9; 11.8

9.13; 9.45

2.8

30, 31

18

10.20; 11.10

9.15; 9.41

2.10; 2.244

32

19

10.24; 11.11

9.17; 9.40

2.17; 2.245

33

20

10.34; 11.6

9.21; 9.45

2.19; 2.246

34

21

10.36; 8.3

9.23; 9.47

2.6; 2.247

35

22

10.42; 8.2

9.25; 9.44

2.2; 2.248

36

23

10.43; 8.8

9.27; 9.50

2.3; 2.252

37

24

10.45; 8.9

9.37; 9.49

2.15; 2.239

38

25

10.5; 10.62

8.14; 9,30

2.16

39, 40

26

10.6; 10.63

9.26; 9.33

2.18

41, 42

27

10.7; 10.64

8.19; 9.37

2.20

43, 44

28

10.8; 10.65

8,23; 9.38

2.11

45, 46

29

10.9; 10.67

8.11; 9.24

2.12

47, 48

30

 

8.13; 9.16

2.21; 2.93; 2.152

49, 50

31

 

8.5

2.122; 2.141;2.165; 2.29

51, 52

32

 

8.9

2.31; 2.123; 2.143;2.169

53, 54

33

 

8.10

2.33;2.125; 2.137; 2.166

55, 56

34

 

8.14

2.36; 2.128;2.153; 2.170

57, 58

35

 

8.17

2.42;2.137; 2.158; 2,168

59, 60

 

 

Контрольная работа №2 (заочное обучение)

 

Т а б л и ц а 1 – Варианты контрольных заданий (нечетные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение   Б

0

8-4

10-62

10-6

11-1

11-75

1; 31

1

8-8

10-49

10-20

11-3

11-69

2; 32

2

8-10

10-36

10-25

11-12

11-65

3; 33

3

8-19

10-34

10-13

11-16

11-61

4; 34

4

8-21

10-17

10-63

11-20

11-54

5; 35

5

8-25

10-15

10-43

11-22

11-64

7; 37

6

8-29

10-1

10-68

11-23

11-66

6; 36

7

9-32

10-5

10-56

11-10

11-60

8; 38

8

9-33

10-7

10-58

11-7

11-71

9; 39

9

9-25

10-1

10-64

11-6

11-72

10; 40

 

Т а б л и ц а 2 – Варианты контрольных заданий (четные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».  - М., 1981)

Приложение  Б

0

9-28

10-77

10-34

11-62

11-74

11; 41

1

9-29

10-74

10-28

11-68

11-70

12; 42

2

9-26

10-58

10-10

11-66

11-68

13; 43

3

9-21

10-56

10-21

11-72

11-64

14; 44

4

9-22

10-52

10-43

11-53

11-60

15; 45

5

8-29

10-40

10-30

11-60

11-53

16; 46

6

8-27

10-42

10-63

11-71

11-63

17; 47

7

8-24

10-22

10-67

11-64

11-65

18; 48

8

8-20

10-34

10-51

11-69

11-70

19; 49

9

8-23

10-41

10-31

11-54

11-54

20; 50

 

Приложение  Б

 

Б.1 Все ординаты кривой 2 в два раза больше, чем соответствующие координаты кривой 1. Чем отличаются функции распределения молекул по скоростям, изображаемые этими кривыми?

 

Б.2 На рисунке представлены адиабаты двух газов - гелия и углекислого газа. Какая кривая какому газу принадлежит? 

 

Б.3 Какая из прямых на рисунке правильно изображает в логарифмическом масштабе зависимость средней квадратичной скорости молекул от температуры?

 

Б.4 Зависит ли давление идеального газа:

а) от концентрации молекул;

б) от температуры;

в) от массы молекулы?

Б.5 В сосуде постоянного объема производится  нагревание  один раз m  граммов некоторого газа,  другой раз 2 m  граммов этого же газа. Вычертить  кривые зависимости давления от  температуры для  этих двух  случаев. Указать различие в расположении  кривых.

Б.6 Газ находится в тепловом равновесии. Отличны ли от нуля:

а) <v x>;

б) <v>;   

в) <v>?

Б.7 В теплоизолированном сосуде, разделённом на две секции подвижным и теплопроницаемым поршнем, содержатся два разных газа. Одинаковы ли в обеих секциях в состоянии равновесия:

а) средние энергии молекул;

б) плотности молекул;

в) средние квадратические скорости молекул? Трением при перемещении поршня пренебречь. 

Б.8 В равновесном процессе в газе, представленном графиком АВС , точки А и С лежат на адиабате. Отличны ли от нуля, в этом процессе:

а) количество поглощенной газом теплоты;

б) изменение энтропии?

Б.9 Какое повышение температуры идеального газа:

а) изобарическое;

б) изохорическое, требует большего количества теплоты?

Б.10 Средняя скорость молекул равновесного газа в системе отсчета, где газ как целое покоится, равна <v>. Определите среднюю скорость <vотн> движения молекул газа относительно друг друга.

Б.11 Сравнить работы идеального газа при изотермическом (А1) и адиабатическом (А2) расширениях. Начальные состояния и конечные объёмы одинаковы.

Б.12 Определить характер зависимости средней длины λ и среднего времени τ свободного пробега молекул газа от  его температуры Т и давления р. Качественно нарисовать зависимости λ и τ от Т при постоянных р1<р2<р3 <…)

Б.13 Известна зависимость внутренней энергии U(V,T) системы от объёма V и температуры Т. Вычислить изохорическую теплоёмкость Сv.

Б.14 Известны градиент температуры ÑТ и теплопроводность χ. Написать выражения для вектора плотности потока теплоты q. Указать единицы измерения q и χ в СИ.

Б.15 Поперечное эффективное сечение взаимодействия  молекул σ. Определить эффективный диаметр d молекул.

Б.16 Один моль газа нагревают в закрытом сосуде. Сравнить приращение энтропии, если газ:

а) одноатомный;

б) двухатомный. Начальные и конечные температуры газа в обоих случаях одинаковы.

Б.17 Известен градиент концентрации Ñn молекул газа и коэффициент диффузии D. Написать выражение для вектора плотности потока молекул j. Указать единицы измерения j и D в СИ.

Б. 18 Газ расширяется изотермически от объёма V1 до объёма V2 при: а) Т=Т1; б) Т=Т2 (Т1>Т2). Сравнить приращение энтропии.

Б.19 Температура газа возрастает вдоль некоторого направления е, |е|=1. Считая, что концентрация молекул газа всюду одинакова, определить направление  потока тепла в газе.

Б.20 Газ расширяется изотермически, затем сжимается адиабатно до начального объёма. Как изменилась энтропия газа?

Б.21 Градиент концентрации Ñn молекул газа известен. Считая температуру газа всюду одинаковой, определить направление диффузионного потока молекул.

Б.22 В циклическом процессе в газе, представленном на рисунке 1, ветвь II - изотерма. На каких стадиях процесса энтропия газа уменьшается? 1) I, II; 2) IV, III; 3) II, III; 4) I, II, III.                

Б.23 В потоке газа, направленном вдоль оси х, скорость газа ux растет в положительном направлении оси у, т.е. ux=ux(y). Куда направлен обусловленный неоднородностью поток импульса в газе?

Б.24 На каких стадиях циклического процесса в газе, представленного графиком на рисунке 1, энтропия газа возрастает? 1) I; 2) II; 3) III; 4) I,II; 5) II,III.    

Б.25 Определить обусловленный вязкостью вектор плотности потока импульса П и силу вязкого трения, действующую на площадку S, перпендикулярную оси у в потоке газа. Известна вязкость η. Указать единицу измерения η в СИ.

Б.26Температура Т идеального одноатомного газа убывает вдоль оси х, функция Т(х) известна. Пусть некоторая молекула пролетела без столкновений из точки х в точку х+λ, где λ - средняя длина свободного пробега. Какой «избыток» средней кинетической энергии Δ<EК> она с собой принесла?

Б.27 Сравнив уравнения теплопроводности и диффузии, указать, какой смысл можно придать температуроводности а.

Б.28 Определить характер зависимости от температуры Т и давления р газа его коэффициент диффузии D, вязкости η и теплопроводности χ.

Б.29 Может ли тепловая машина, использующая цикл Карно, быть необратимой? Сформулировать достаточные условия обратимости такой машины.

Б.30 Сравнить к.п.д. циклов I и II, изображенных на рисунке 1.

Б.31 Кратко указать  характерные  черты переноса тепла при  помощи:

а) излучения; 

б) проводимости;

в) конвекции.

Б.32 На каких стадиях процесса, график которого дан на рисунке 1, газ поглощает теплоту? 1) I, II; 2) II, III; 3) III; 4) II; 5) I;

Б.33 Сравнить количества теплоты, получаемые (отдаваемые) газом в процессах, графики которых даны на рисунке 1: а) I, II; б) III и IV.

Б.34 Сравнить работы газа в процессах АВС и АDC, представленных графиками на рисунке 1.   

Б.35 Сравнить количества теплоты, поглощенной (отданной) в процессах:

а) АD и ВС;

б) АВ и DC.

Б.36 Газ сначала расширился изотермически, затем был сжат адиабатно. Работы расширения и сжатия равны по модулю. Сравнить объём газа в начале и в конце процесса.

Б.37 В газе происходят процессы:

а) изохорное нагревание;

б) адиабатное сжатие. Начальные температуры равны. Количество теплоты, поглощаемое в случае а, равняется работе над газом в случае б. Сравнить конечные температуры.

Б. 38 Сравнить работы, производимые газом в циклах I и I на рисунке 1.             

 

Б.39 Известна зависимость n(r) концентрации молекул газа от координат. Найти распределение вероятностей dω(r) координат молекул. Объём газа V.

Б.40 Газ из состояния 1 переходит в состояние 2 в одном случае непосредственно по изобаре, а в другом - сначала по изохоре 1-3, затем по изобаре 3-4 и, наконец, по изохоре 4-2. Доказать прямым расчетом, что приращение энтропии в обоих случаях одинаково.

 

Б.41 Как зависит от давления средняя скорость молекул идеального одноатомного газа при адиабатическом сжатии или расширении?

Б.42 Тепловая машина работает по циклу, состоящему из двух изохор и двух изобар. Доказать, что при работе машины энтропия системы нагреватель - газ - холодильник увеличивается. Как при этом изменяется энтропия газа? Теплоёмкости нагревателя и холодильника считать безграничными.

Б.43 Равновесный идеальный газ находится во внешнем поле, в котором потенциальная энергия его молекулы равна u(r), температура газа Т. Концентрация молекул газа в точке с радиус-вектором r0 равна n0. Определить концентрацию молекул в точке с радиус-вектором r.

Б.44 Энтропия процесса линейно растет с температурой. Как должна зависеть от температуры теплоемкость этого процесса?

 

Б.45 Получить дифференциальное уравнение для зависимости давления р идеального газа с температурой  Т, находящегося в однородном поле тяжести, от высоты h,  для чего рассмотреть цилиндр бесконечно малой высоты dh. Решить это уравнение в предположении, что температура газа не зависит от h и р(h=0)=p0. В тех же предположениях найти зависимость от высоты концентрации молекул n.

Б.46. Два тела с начальными температурами Т1 и  Т2 (причем Т1>Т2) приведены в соприкосновение. От окружающей среды тела изолированы, массы и теплоёмкости тел одинаковы. Как изменяется суммарная энтропия этих тел в процессе выравнивания температуры?

Б.47  При каком значении температуры число молекул, скорости которых лежат в фиксированном интервале (u, u+du), максимально?

Б.48  Определить наименьшее возможное давление  идеального газа в  процессе, происходящем по  закону 

T=T0+αV2

где T0  и  α -  положительные постоянные, V – объем моля  газа.

Изобразить примерный  график  этого процесса в  параметрах  р, V.

Б.49 На функции распределения молекул по скоростям выделен участок, ограниченный скоростями v2 и v3 (рисунок задачи 59). Как на основании этого  графика определить энергию всех молекул, скорости которых заключены в данном интервале скоростей, и среднюю энергию этих молекул?

Б.50 В цилиндре, закрытом поршнем, находится газ. Сверху поршень прижат пружиной, упругие свойства которой подчиняются закону Гука. Нарисовать в координатах рV изменение состояния газа при нагревании и определить совершаемую при этом работу, если объём газа изменяется от V1 до V2 и

давление - от р1 до р2.

 

 

Б.51 Максвелловское распределение может быть представлено не только как функция скоростей, но и как функция энергий молекул. Эта функция определяет число молекул, энергия которых лежит в интервале от w до w+dw: dN=N0f(w)dw. Требуется найти выражение этой функции и определить, относится ли она только к определённому газу или пригодна для любого газа.

Б.52 По оси абсцисс на рисунке отложено количество теплоты, подведенное к идеальному газу, а по оси ординат - совершенная газом работа. Одна из прямых на рисунке - изотерма, две другие - изобары для двух газов. Начальные состояния ( давление, температура, объём) обоих газов одинаковы. Масштабы по обеим осям одинаковы. Какая прямая какому процессу соответствуют? Сколько степеней свободы у каждого газа? (Колебательные степени свободы не учитывать). Графики каких процессов совпадают с координатными осями?    

       

 

Б.53 Вследствие хаотичности движения молекул длины свободного пробега молекул имеют разнообразное значение. Если по оси ординат откладывать логарифмы числа молекул, длина свободного пробега которых больше некоторого расстояния х, а по оси абсцисс - расстояние х, то соответствующая зависимость изображается прямой линией с отрицательным наклоном согласно уравнению                lg N=lgN0-ax. Как на основании этого графика определить длину свободного пробега молекул?

 

 

Б.54 Прямые на рисунке изображают зависимость изменения температуры от количества подведенной теплоты для различных процессов изменения состояния одноатомного и двухатомного газов. Каким процессам соответствуют эти прямые? Графики каких процессов совпадают с координатными осями? Начальные состояния (температура, объём, давление) обоих газов одинаковы.

 

 

Б.55 Газ из молекул массы массы m находится в равновесном состоянии с температурой Т. Написать выражение для распределения вероятностей dw(vx)=φ(vx)dvx для компоненты vx скорости молекул газа. Нарисовать на одном чертеже графики зависимости φ(vx) для: а) v=v1, T=T1; б) m=4m1, T=T1; в) m=m1, T=4T1; г) m=αm1, T=αT1, где α - некоторое число. Чему равны площади под кривыми?

Б.56 В тонкостенном сосуде объема V, стенки которого поддерживаются при постоянной температуре, находится идеальный газ. Сосуд помещен в вакуум. Как будет меняться с течением времени концентрация n молекул газа внутри сосуда, если в его стенке сделать очень малое отверстие площади S? Определить время t1/2, по истечении которого давление газа внутри сосуда уменьшится в 2 раза. Считать, что истечение газа происходит настолько медленно, что оно  практически не нарушает равновесность состояния во всем сосуде, за исключением малой области вблизи отверстия. Температуру газа в сосуде считать постоянной и равной внешней температуре.

Б.57 Распределение Максвелла для компоненты скорости (например vx) имеет вид dw (vx)=φ(vx)dvx=A exp[-mv2x /(2kT)]dvx. Воспользовавшись значением интеграла Пуассона ∫ ехр(-αξ2)dξ=π/α, отнормировать распределение Максвелла. Что происходит с максимальным значением φ при:

а) увеличении температуры Т;

б) увеличении массы m? Вычислить <V2x>.

Б.58 Известно отношение γ=Ср/Сv для некоторого идеального газа. Получить уравнение адиабаты (d'Q=0) этого газа в переменных V,T; p,V; p,T. Почему отношение γ называют показателем адиабаты идеального газа?

Б.59 На рисунке 1 показана зависимость φ(vx). Какой физический смысл имеют заштрихованные площади?

 

 

Б.60 Откачанный тонкостенный сосуд, стенки которого поддерживаются при постоянной температуре, погружен в атмосферу идеального газа с постоянной концентрацией n0, поддерживаемого при той же температуре. Как будет меняться с течением времени концентрация  молекул газа внутри сосуда, если в его стенке сделать очень малое отверстие?

  

Т а б л и ц а  3-РГР  №3, М 3

Ва-ри-ант

А.Г. Чертов, А.А. Воробьёв «Задачник по физике»1981

Физика. Задания к практическим  занятиям/Под ред.Лагутиной 1989

И.Е.Иродов «Задачник по общей физике»

1981

Приложение  В

А1

15-15,36,53,18-2,19-14

 

 

1, 2

А2

14-3,15-16,38,17-4,19-29

 

 

3, 4

А3

14-4,15-14,47,18-4,19-12

 

 

5, 6

А4

14-5,1523,56,19-17(а),26

 

 

7(а),8(а)

А5

15-44,63,18-14,19-29,17(б)

 

 

9,10(а)

А6

15-62,27,19-18,28

12-1(а)

 

11(а),12

А7

14-3,15-48,58,18-07,19-27

 

 

13,14(а)

А8

15-16,37,55

12-1(б) ,15-12

 

10(б),4(в)

А9

15-26,45,19-16

11-25,15-14

 

15,8(б)

А10

14-7,15-63,17-10,

14-15,15-34

 

14(б),17

А11

14-1,15-19(б),64

15-23,33

 

18,7(б)

А12

14-6,15-19(а),65

15-22,35

 

19,14(б)

А13

14-12,15-17,66

15-14,36

 

20,21

А14

14-9,15-67,19-16

12-4,14-28

 

22,23

А15

15-22(1),15-50

11-39,14-6,15-35

 

24,26(а)

В16

15-43,59,19-28

14-12,12-32,

 

25,27

В17

15-14,15-54

12-35,14-12,15-14

 

26(б),28

В18

15-30,15-64,18-7

11-42,15-23,13-45

 

29,30

В19

15-39,15-65,

12-2(а),14-19,13-50,15-22

 

31,32

В20

15-49,19-17(б)

11-45,14-22(б),15-23,13-47

 

33,34

В21

14-18,15-22(1),18-10,

14-3, 15-20,13-21

 

35,36

В22

14-17,15-50,20-6

14-24,15-37,13-35

 

37,38

В23

14-23,15-19(2),19-18

14-3,15-36,13-29

 

39,40

В24

13-21,15-50,18-14

12-4,15-17,13-34

 

41,42

В25

13-18,14-23,17-10

14-26,15-21,13-40

 

43,44

В26

13-16,14-22,17-23

14-19,15-34,13-36

 

45,46

В27

13-20,15-19(2),17-18

15-9,15-36,13,33

 

47,48

В28

14-29,15-18,

11-49,14-3,13-39

3.137

49,50

В29

14-27,15-21

14-3,15-38,13-37

3.139

51,52

С30

 

11-48,14-29,13-38

3.32,3.133,3.174

53,54

С31

 

11-46,12-30,14-28

3.30,3.176,3.84

55,56

С32

 

15-21,15-40,13-47

3.32,3.124,3.206

57,58

С33

 

11-50,12-40,13-42

3.21,3.83,3.186

59,60

С34

 

11-51,12-45,13-41

3.31,3.85,3.194

61,62

С35

 

11-47,12-31,13-31

3.30,3.140,3.191

63,23

 

Контрольная работа №3 (заочное обучение)

 

Т а б л и ц а 1 – Варианты контрольных заданий (нечетные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение В

0

13-2

14-22

15-30

17-18

20-6

1; 33

1

13-4

14-24

15-27

17-6

20-4

2; 34

2

13-6

14-26

15-38

17-10

20-2

3; 35

3

13-8

14-28

15-40

17-16

19-36

4; 36

4

13-20

14-30

15-20

17-14

19-34

5; 37

5

13-22

14-50

15-12

18-19

19-26

6; 38

6

13-14

14-52

15-8

18-17

19-29

7; 39

7

14-10

14-54

15-6

18-13

19-11

8; 40

8

14-4

14-56

15-4

18-10

19-13

9; 41

9

14-17

14-47

15-2

18-8

19-6

10; 42

 

Т а б л и ц а 2 – Варианты контрольных заданий (четные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение  В

0

13-5

14-21

15-18

18-9

20-7

11; 63

1

13-9

14-23

15-28

18-6

20-5

18; 61

2

13-10

14-25

15-32

18-18

20-3

16; 62

3

13-13

14-27

15-36

18-14

19-33

17; 60

4

13-16

14-29

15-30

18-4

19-35

22; 59

5

13-18

14-51

15-22

17-11

19-28

21; 58

6

13-21

14-49

15-10

17-13

19-27

23; 57

7

14-6

14-53

15-7

17-22

19-7

25; 55

8

14-8

14-55

15-5

17-24

19-15

27; 47

9

14-18

14-46

15-3

17-25

19-10

29; 49

 

 

Приложение   В 

В.1 Почему нить электролампы сильно нагревается, а подводящие провода остаются холодными ?

В.2 Может ли электрический заряд, помещенный в электростатическое поле, находиться в состоянии устойчивого равновесия ?

В.3 Радиусы  внутренней и внешней обкладок  цилиндрического конденсатора увеличили вдвое, сахранив заряды на обкладках. Изменились ли напряженность электрического поля вблизи внутренней обкладки конденсатора ?

В.4 Имеется ли вблизи поверхности проводника, по которому течет постоянный ток, электрическое поле ?

В.5 Совпадает ли траектория движения заряженной частицы в электростатическом поле с силовой линией этого поля ?

В.6 Превышает ли полезная мощность расходуемая при зарядке аккумулятора, мощность, затрачиваемую на тепловыделение?

В.7 Дан равномерно заряженный диск. Определить:

а) является ли плоскость диска эквипотенциальный;

б) ортоганален ли градиент потенциала во всех точках плоскости диска ?

В.8 Конденсатор заполняют маслом. Как изменяется его электрическая энергия, если: а) конденсатор присоединен к источнику  постоянной э.д.с.; б) конденсатор заряжен и отключен от источника постоянной э.д.с.?

В.9 Металлический шар радиуса R помещен в однородное электрическое поле. Изобразить качественную картину эквипотенциальных поверхностей и линий поля Е.

В.10 Раздувается мыльный заряженный пузырь. Как изменяется а) электроемкость пузыря;  б) электрическая энергия ?

В.11 Начертить схему силовых линий и эквипотенциальных поверхностей для системы двух точечных зарядов  а)  и ; б)   и , находящихся на растоянии d друг от друга.  У к а з а н и е. Найти точку, в которой напряженность поля равна нулю. Найти сферу нулевого потенциала, а также точку на прямой, соединяющей заряды, в которой потенциал тот же, что и в точке, где напряженность поля равна нулю.

В.12 Радиусы  внутренней и внешней обкладок  цилиндрического конденсатора увеличили вдвое, сохранив заряды на обкладках. Изменилось ли напряжение на конденсаторе ?

В.13 Правильно ли утверждение, что  вольтметр, подключенный к клеммам разомкнутого источника, показывает э. д. с.?

В.14 Какой физический смысл имеют выражения:

а) ;       б);

в)   ;         г)

где - заряд, находящийся в точке с радиус-вектором ?

В.15 Вблизи металического шара  поместили точечный заряд. При этом оказалось, что электрическая сила , действующая на заряд, равна нулю. Найти знак заряда шара.

В.16 Является ли эквипотенциальной плоскость симметрии S в поле точечных зарядов +q и +q ?

Рисунок 1

 

В.17  Как изменится  ток  короткого замыкания, если два одинаковых источника тока пересоединить из паралельного соединения в последовательное?

В.18  Пластины плоского воздушного заряженного конденсатора притягиваются с силой F. Изменится ли эта сила, если  ввести в воздушный зазор между пластинами конденсатора пластинку из диэлектрика?

В.19  Показать, что в однородном проводнике при протекании постоянного тока объемная плотность  зарядов равна нулю. Какие заряды создают поле Е внутри проводника ?

В.20  В каком случае два последовательно соединенных гальванических элемента, замкнутых на внешнее сопротивление, дадут меньший ток, чем один из этих элементов, включенный на то же сопротивление ?

В.21 Пространство  между обкладками плоского конденсатора  заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью e, изменяющейся в направлении, перпендикулярном пластинам. Однородны ли  векторные поля и  внутри конденсатора ?

В.22 Сферический слой, ограниченный двумя  концентрическими сферами, заряжен  электричеством с постоянной объемной плотностью. Пользуясь законам Кулона, показать, что электрическое поле в полости, ограниченной таким слоем, равно нулю.

В.23 Какому условию, следующему из потенциальности электростатического поля, должна удовлетворять плотность постоянного тока  в однородном изотропном проводнике  при отсутствии сторонних сил?

В.24 Можно ли, имея два одинаковых конденсатора, получить емкость вдвое меньшую и вдвое большую, чем у одного из них? Если можно, то как это сделать?

В.25 Две лампы, рассчитанные на одинаковое напряжение, но потребляющие различные мощности, включены в сеть последовательно. Почему одна из них будет гореть ярче?

В.26 Вокруг точечного заряда в однородном изотропном полярном диэлектрике мысленно проведена сфера. Как изменится абсолютное значение связанного заряда, охватываемого сферой, если:

а) диэлектрик нагреть;

б) увеличить радиус сферы ?

В.27 Диэлектрическая пластина ширины  2а с проницаемостью 2 помещена в однородное электрическое поле напряженности , линии которого перпендикулярны пластине. Изобразить на рисунке линии полей и .

В.28 Растояние между обкладками плоского  конденсатора, присоединенного к источнику постоянной э.д.с., удвоили. Как изменилась сила взаимодействя между обкладками? Краевыми эффектами пренебречь.

В.29 Конденсатор емкостью С, заряженный до разности потенциалов U0, разряжается через сопротивление R. Ток разряда  постепенно спадает согласно графику зависимости I(t), причем по оси абсцисс отложено время, а по оси ординат  -lnI. Этому процессу соответствует прямая 1, (см.рисунок 2) затем один из параметров (U0, R, C) изменяют так,  что новая зависимость имеет вид 2. Какой из параметров и в какую сторону изменен?

        

         Рисунок  2                                                          Рисунок  3

В.30 Точечный заряд q находится в центре диэлектрического шара (см.рисунок 3). Отличны ли от  нуля интегралы:

а) ; 

б)    по замкнутой поверхности S, частично захватывающей диэлектрик ?

В.31 На рисунке а, б, и в  показаны картины  трех  электрических полей. Как будет вести незаряженный  металлический шарик, помещенный  в каждое из полей (см.рисунок 4).

 

 

 

 

         Рисунок  4                                                          Рисунок  5

 

В.32 Электромотор постоянного тока подключили к напряжению U. Сопротивление  обмотки якоря R. При каком значении тока через обмотку полезная мощность будет максимальной? Чему она равна?  Каков при этом К.П.Д. мотора?

В.33 В центре куба находится точечный заряд q. Чему равен поток  через:

а) полную  поверхность куба;

б) одну из граней куба? Изменятся  ответы, если заряд находится не в центре куба, но внутри него?

В.34 Заряженный конденсатор  разряжается  через сопротивление R. Зависимость  логарифма тока разряда от времени имеет вид для двух разрядов (см.рисунок 5). Условия опыта отличаются лишь одним из параметров: U0, С и  R. Определить каким параметром отличаются друг от друга оба разряда и в каком случае  этот параметр больше. Здесь U0- начальное напряжение  на конденсаторе.

В.35 Бесконечная плоскость заряжена с постоянной поверхностной плотностью σ =0. Найти напряженность   и потенциал φ по обе стороны от плоскости, считая потенциал плоскости,  равным нулю. Построить графики зависимостей  Ех и φ от х, ось х  перпендикулярна плоскости, точка х=0 лежит на плоскости (рисунок 6).

В.36  Для передачи электроэнергии на большие расстояние используются  очень высокие напряжения. Объяснить, почему высокие напряжения позволяют уменьшить потери в линиях передачи.

В.37 По графику φ(х) (см.рисунок 6) определить модуль и направление напряженности поля  в  каждой области графика и построить график Ех (х).

В.38 Два плоских конденсатора, один воздушный, а другой заполнен диэлектриком, имеют одинаковые геометрические размеры, соединены параллельно и заряжены  до некоторой разности потенциалов (см.рисунок 7). Определить, в каком из конденсаторов большая напряженность , а в каком - смещение , в каком плотность энергии и на обкладках   какого конденсатора больше  поверхностная плотность зарядов σ.

 

 

 

 

         Рисунок  6                                                          Рисунок  7

В.39 В какой области графика φ(х) (см.рисунок 8):

а) напряженность поля =const и направлена в положительную сторону оси ОХ;  б) плотность  энергии электрического поля достигает  наибольшего значения?

В.40 Оценить  среднюю скорость упорядоченного движение электронов  в проводнике с концентрацией  электронов n =10 29  м -3 при плотности тока j= 100 А/см 2. Сравнить эту  скорость со средней скоростью теплового движения  электронов при комнатной  температуре.

 

 

 

 

 

         Рисунок  8                                                          Рисунок  9

В.41  Два точечных заряда  -q и +q, одинаковых по модулю, но противоположных по знаку, расположены на расстоянии d друг от друга. Построить график зависимости Ех(х) (ось х проходит через оба точечных заряда).

В.42 Как изменится показание амперметра, если замкнуть ключ К (см.рисунок 9)?

В.43 Согласно формуле , мощность, рассеиваемая резистором, должна уменьшаться с ростом сопротивления, а формула  подразумевает обратное. Нет ли здесь  противоречия ? Объясните.

В.44 В однородном электрическом поле, напряженность  которого Е= 600 В/м,  взяты  три точки А, В и С как показано на  рисунке 10. Определить напряжения между точками U АВ,  U ВС и  UAC .  АС=12 см, ВС =5см. 

                                                                                                                                            

        

 

                            Рисунок  10                                              Рисунок 11

 

В.45  Внутрь  полой проводящей незаряженной сферы помещен шарик с зарядом q: 

а) заряд находится в центре сферы;

в) заряд вне центра. Как распределяются индуцированные заряды на сфере?  Нарисовать примерную картину силовых линий электрического поля внутри и вне сферы.

В.46 На рисунке дан график зависимости  силы тока от времени. Напишите формулу, выражающую эту зависимость I=f(t) (см.рисунок 11).

В.47  Металлическому шару  радиусом R1 сообщили заряд +q1, а металлическому слою, имеющему общий центр с шаром, заряд  +q2 . Внутренний радиус слоя  R2 , внешний R3. Как будет меняться напряженность поля в зависимости от расстояния r от центра системы? Построить график Е(r) (см.рисунок 12).

 


                                                                                      

         Рисунок  12                                                                 Рисунок  13

 

В.48 Диэлектрик, проницаемость которого ε, занимает область  Z < 0. Выберем контур Γ, показанный на рисунке 13.  Вектор напряженности поля  коллинеарен плоскости рисунка. Определить:

а) знаки выражений  и ; 

б) как связаны между собой  составляющие поля Е2х и Е1х ?

В.49 Длинная тонкая диэлектрическая палочка  помещена в однородное электрическое поле (см.рисунок 14). Изобразить качественную картину линий поля   и график зависимости Ех(х).

В.50  В двух цепях, содержащих каждая источник тока и внешнее сопротивление, максимальные силы тока одинаковы, а максимальная мощность во внешней  цепи в одном случае в два раза больше, чем во втором. Какими  параметрами отличаются эти цепи ?                                                                          

                                      

         Рисунок  14                                                                           Рисунок  15

 

В.51 Два последовательно  соединенных сопротивления  R1 и  R2  соединены параллельно с конденсаторами  емкостями С1 и С2 (см.рисунок 15). К цепи приложено внешнее напряжение. Каким  должно быть соотношение между R1 и  R2 и емкостями С1 и С2 , чтобы разность потенциалов между точками а и в  была равна нулю?

В.52 Диэлектрическая пластина с проницаемостью ε=2 помещена в однородное электрическое поле напряженности   (см.рисунок 16). Линии коллинеарны плоскости рисунка и образуют некоторый угол  с пластиной:

а) изобразить качественно линии полей  и  в вакууме и пластине;

б) построить качественно  графики Ех, Dх, Еу, Dу, Е и D.

 

 


 

 

         Рисунок  16                                                                           Рисунок 17

 

В.53 На рисунке 17 представлено распределение потенциала между двумя точечными зарядами, равными по модулю. Определить знаки зарядов. Получить зависимости Е  от х.

В.54 Конденсатор частично заполнен диэлектриком. В какой из его частей  больше напряженность поля  Е, в какой - смещение и в какой - плотность энергии (см.рисунок 18)?

        

 

 

         Рисунок 18                                                      Рисунок 19

 

В.55 Построить качественно графики зависимостей напряженности Е и потенциала φ на участке схемы, изображенной на рисунке 19.

В.56 Однородный шар заряжен по объему равномерно и положительно. Как изменится поток вектора  напряженности   через единицу площади сферы, концентрической с шаром, при увеличении ее радиуса, если она располагается:

а) внутри шара;

б) снаружи (вакуум).

В.57 Батарея с Э.Д.С. Є и  внутренним сопротивлением r замкнута на внешнее переменное сопротивление R. Построить графики:

а) зависимости силы тока от сопротивления R;

б) изменения напряжения U во внешней цепи в зависимость от  R.

В.58 Внутрь полой проводящей незаряженной сферы  помещен шарик  с отрицательным зарядом –q (см.рисунок 20).

1) Как распределяются индуцированные заряды?

2)  Нарисовать примерную  картину силовых линий электрического поля внутри и вне шара.

3) нарисовать эквипотенциальные поверхности.

4) Будет ли заряд –q действовать на заряженный  шарик, находящейся вне сферы?

 

 

 

 

 

 


                  Рисунок 20                                                         Рисунок 21

 

В.59 Расстояние между пластинами плоского воздушного конденсатора а значительно меньше размера пластин, поверхностная плотность зарядов s (см.рисунок 21). Найти напряженность  и потенциал j внутри и вне конденсатора. Построить графики зависимости Ех и j от х, считая j(0)=0.

В.60 Чем отличаются явления в следующих случаях - емкость  конденсатора  изменяют (изменяя  расстояние между обкладками или удаляя диэлектрик):

а) после отключения конденсатора от источника напряжения;

б)  не отключая конденсатор от источника напряжения ?

В.61 Бесконечная пластина ширины а заряжена с постоянной  объемной плотностью r  (см.рисунок 22). Найти   напряженность поля Е(х). Построить график  зависимости Ех от х и по нему восстановить   график зависимости потенциала j от х, считая  j(0)=0.

В.62 Плоский  воздушный  конденсатор  после зарядки  отключают  от источника напряжения  и погружают в керосин. Что произойдет  с энергией  конденсатора? Нет ли здесь нарушения.

В.63 Имеется непроводящая оболочка сферической формы с одинаковой  объемной плотностью  заряда r (см.рисунок 23). Изобразить на графике зависимость Е(r).

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок  22                                                                 Рисунок  23

 

 

Т а б л и ц а 4 – РГР  №4, М 4

№

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике – М., 1981

Задания к практ. занятиям /Под ред. Лагутиной Ж. П.- 1989

Иродов И.Е. Задачи по общей физике –М., 1988

Приложение Г

А1

21-19; 22-16; 23-14; 24-13;

17.48

 

1, 15

А2

21-20;  22-15; 23-21; 24-14

17.35

 

3, 16

А3

21-21; 22-25; 23-22; 24-15;

17.45

 

2, 32

А4

21-22; 22-16; 23-23; 24-17;

17.47

 

4, 31

А5

21-23; 22-26; 23-24; 25-1;

17.39

 

5, 19

А6

21-24; 22-10; 22-17; 25-2;

17.40

 

6(а), 17

А7

21-25; 22-17; 23-5; 25-2;

17.45

 

6(б), 19

А8

21-26; 22-9; 23-19; 25-3;

17.47

 

7(а), 30

А9

21-27; 22-28; 23-18; 25-4;

17.39

 

7(б), 32

А10

21-28; 22-29; 23-8; 25-5; 

17.40

 

2. 27

А11

21-29; 22-17; 24-15; 25-4;

16.43

 

10, 18

В12

 22-25; 23-35; 24-24; 

16.23; 16.50;

 

9, 20

В13

22-20; 23-15; 24-9; 24-18;

16.26

 

10, 21

В14

21-31(б); 22-21; 23-35; 24-21;

 

3.261

11, 23

В15

21-31(в); 22-22; 23-34; 24-22;

 

3.262

12, 24

В16

21-31(г); 22-4; 22-20; 24-24;

 

3.271

13, 25

В17

21-31(д); 2-5; 22-19;  24-10;

17.35

 

14, 20

В18

21-31(е); 22-20; 23-33; 24-18;

17.50

 

11, 21

В19

 21-32(а); 22-3; 22-22;

17.21

3.269

12, 23

В20

21-32(б); 22-9; 22-19;

17.43

3.290

13, 29

В21

21-32(в); 22-21;

16.44

3.270; 3.292

10, 22

В22

21-32(г); 22-22; 23-40;

16.23

3.264

9, 36

В23

21-32(д); 22-19; 23-31;

17.49

3.294

8, 33

В24

21-32(е); 22-22; 23-39;

16.40

3.261

24, 38

В25

 22-20; 23-32; 24-12; 24-23;

 

3.259(а)

26, 34

В26

22-3; 22-29; 23-33;

17.21

3.259(а)

27, 35

В27

21-31(е); 22-41;

16.27; 17.43

3.231(а)

22, 28

В28

 22-18; 22-29;

16.28; 17.49

3.259(б)

25, 30

В29

23-39; 24-10;

16.30; 17.35

3.244

8, 29

С30

23-40

16.29

3.250; 3.270; 3.402;

21, 38

С31

 

17.20

 3.259(б); 3.261; 3.271; 3.291.

23, 36

С32

 

17.50

3.231(б); 3.227; 3.248; 3.264.

25, 35

С33

 

 

3.250; 3.266; 3.289; 3.292; 3.398.

20, 40

С34

 

 

3.227; 3.249; 3.264; 3.291; 3.394.

21,39

С35

 

 

3.228; 3.244; 3.272; 3.291; 3.406.

22, 30

 

Контрольная работа №4 (заочное обучение)

 

Т а б л и ц а 1 – Варианты контрольных заданий (нечетные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение Г

0

21-4

22-24

23-2

24-24

24-23

1; 40

1

21-6

22-20

23-6

24-22

24-21

2; 39

2

21-10

22-18

23-10

24-20

24-19

3; 38

3

21-16

22-16

23-14

24-18

24-13

4; 37

4

21-18

22-14

23-16

24-16

24-17

5; 36

5

21-20

22-10

23-20

24-14

24-15

6; 35

6

21-22

22-8

23-28

24-12

24-20

7; 34

7

21-25

22-6

23-30

24-10

24-9

8; 33

8

21-29

22-4

23-22

24-8

25-4

 9; 32

9

21-31

22-2

23-34

24-7

25-2

10; 31

 

Т а б л и ц а 2 – Варианты контрольных заданий (четные)

Вариант

Номера задач (Чертов А.Г., Воробьёв А.А.  «Задачник по физике».-М., 1981)

Приложение Г

0

21-5

22-23

23-4

24-20

24-1

11; 21

1

21-7

22-19

23-8

24-21

24-3

12; 22

2

21-15

22-17

23-9

24-19

24-5

13; 23

3

21-19

22-15

23-13

24-17

24-7

14; 24

 4

21-21

22-13

23-15

24-15

24-12

15; 25

5

21-24

22-11

23-17

24-13

24-14

16; 26

6

21-26

22-9

23-21

24-11

24-18

17; 27

7

21-28

22-7

23-27

24-9

25-5

18; 28

8

21-30

22-5

23-29

24-6

25-3

19; 29

9

21-32

22-3

23-33

24-4

25-1

20; 30

 

 

 

 

 

 

 

Приложение  Г

 

Г.1 В одной плоскости лежат два взаимно перпендикулярных проводника с токами I1 и I2 . Найти геометрическое место точек, в которых индукция магнитного поля равна нулю:

а) для  случая, изображенного на рисунке 1;

б) для случая, изображенного на рисунке 2.

                              Рисунок 1                                                    Рисунок  2

 

Г.2 Электрический заряд q>0 движется со скоростью v. Указать направление и сравнить модули магнитной индукции в точках 1 и 2 с радиус-векторами r1 и r2 . Для случая, изображенного на рисунке в, найти угол a, соответствующий максимальному значению В.

Г.3 В однородном магнитном поле перпендикулярно его линиям расположен длинный прямой провод. Как изменится картина линий магнитной индукции, если по проводу пустить постоянный ток? Нарисуйте примерную конфигурацию линий магнитного поля вблизи провода для двух случаев:                                                            

а) ток в проводе направлен «на нас»;                                                             

б) ток в проводе направлен «от нас».

                                                                                                                

 

Г.4 Имеются два очень больших плоских проводящих листа, по которым текут одинаковые по величине и противоположные по направлению поверхностные токи. Направление токов перпендикулярно к плоскости рисунка и направлено «от нас» на левом листе и «на нас» на правом. Определить, опираясь на теорему о циркуляции вектора магнитной индукции и принцип суперпозиции, конфигурацию линий  магнитного поля в области между листами и по обе стороны от них.

Г.5 Имеются два очень больших плоских проводящих листа, по которым текут одинаковые по величине и направлению поверхностные токи. Направление токов перпендикулярно к плоскости рисунка и направлено «на нас». Определить, опираясь на теорему о циркуляции вектора магнитной индукции и принцип суперпозиции, конфигурацию линий  магнитного поля в области между листами и по обе стороны от них.

Г.6 Большой плоский проводящий лист расположен в однородном магнитном поле так, что линии магнитного поля параллельны его плоскости. Как изменится конфигурация магнитных линий, если по листу пустить ток в направлении:

а) «на нас» перпендикулярно плоскости рисунка;

б) «от нас» перпендикулярно плоскости рисунка? Для решения задачи применить теорему о циркуляции вектора магнитной индукции и принцип суперпозиции.

Г.7 Большой плоский проводящий лист расположен в однородном магнитном поле так, что линии магнитного поля перпендикулярны его плоскости. Как изменится конфигурация магнитных линий, если по листу пустить ток в направлении:

а) «на нас» перпендикулярно плоскости рисунка;

б) «от нас» перпендикулярно плоскости рисунка? Для решения задачи применить теорему о циркуляции вектора магнитной индукции и принцип суперпозиции.

 

Г.8 Вдоль плоской длинной металлической ленты течет постоянный ток. Плотность тока везде одинакова. Опираясь на закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции, опишите магнитное поле:

a) вблизи поверхности ленты на расстояниях r, много меньших по сравнению с шириной ленты b;

б) на больших расстояниях r>>b. Нарисуйте примерную картину линий магнитной индукции в данных условиях.

Г.9    Плоская горизонтальная граница делит пространство на две части. В нижней части индукция магнитного поля равна нулю. Докажите, что однородное поле вблизи поверхности в верхней части направлено параллельно ей.

Г.10 По обе стороны большого проводящего листа создано однородное магнитное поле, направленное параллельно его плоскости. Определите силу, действующую на единицу площади этого листа, если значения индукции по разные стороны от проводящего листа равны B1= 0,2 Тл  и B2=0,6 Тл, а их направления совпадают.

Г.11 На рисунке представлен график зависимости напряженности H(r) от расстояния для поля бесконечно длинного прямолинейного провода с током при равномерном распределении плотности тока по сечению провода. Каким будет график H(r), если радиус провода увеличить от R1 до R2, оставив прежней силу тока в проводе и сохранив распределение плотности тока равномерным?

Г.12   По бесконечно длинному цилиндрическому прямолинейному проводу течет ток с плотностью, равномерно распределенной по сечению. Как изменяется модуль циркуляции вектора напряженности магнитного поля по  круговому контуру с центром на оси провода при увеличении радиуса контура, если он располагается:

а) внутри контура;

б) снаружи? Плоскость контура перпендикулярна оси провода.

Г.13   По бесконечно длинному цилиндрическому прямолинейному проводу течет ток с плотностью, равномерно распределенной по сечению. Как изменится модуль циркуляции вектора напряженности магнитного поля по контуру, если круговой контур заменить квадратным той же длины и так же с центром на оси провода? Плоскость контура перпендикулярна оси провода.

Г.14   Во сколько раз уменьшится индукция магнитного поля в центре кольца с токов, если его согнуть по диаметру под углом α? Ток в кольце не меняется.

Г.15 Через какое время после первой встречи произойдет встреча двух заряженных частиц, движущихся перпендикулярно магнитному полю индукции B? При первой встрече частицы двигались взаимно перпендикулярно. Заряд частиц q, масса m. Взаимодействием пренебречь.

Г.16   Заряженная частица влетает в область однородного магнитного поля перпендикулярно линиям поля. По какой траектории будет двигаться эта частица, если магнитная индукция  в данной области пространства станет медленно уменьшаться?

Г.17 Заряженная частица влетает в область однородного магнитного поля перпендикулярно линиям поля. По какой траектории будет двигаться эта частица, если магнитная индукция  в данной области пространства станет медленно возрастать?

Г.18 Заряженная частица влетает в область магнитного поля под углом α<π/2 к линиям поля. По какой траектории будет  двигаться эта частица, если линии поля в направлении ее движения постепенно расходятся?

Г.19 Заряженная частица влетает в область магнитного поля под углом α<π/2 к линиям поля. По какой траектории будет  двигаться эта частица, если линии поля в направлении ее движения постепенно сходятся?

Г.20 Пространство разделено на две области плоскостью. В одной области создано магнитное поле индукции В, в другой – индукции В2, причем оба поля однородны и параллельны друг другу. С плоскости раздела перпендикулярно ей стартует электрон со скоростью υ в сторону области с индукцией В. Опишите дальнейшее движение электрона. Определите среднюю (дрейфовую) скорость перемещения электрона вдоль границы раздела магнитных полей, проницаемой для него.

Г. 21  Области однородных магнитного и электрического полей разделены границей – плоскостью. Магнитное поле индукции В параллельно плоскости раздела. Электрическое поле напряженности Е перпендикулярно плоскости раздела. В электрическое поле на расстоянии ℓ от границы помещается частица массы m с зарядом q>0. Нарисуйте траекторию этой частицы. Найдите скорость дрейфа частицы вдоль проницаемой для нее границы раздела полей.

Г.22 Пластины плоского конденсатора с шириной зазора d между ними расположены перпендикулярно магнитному полю индукции В. Около катода расположен источник медленных электронов, вылетающих в разных направлениях к пластинам. При каком напряжении на конденсаторе электроны будут фокусироваться на аноде? Чем определяется размер пятна?

Г.23  На плоские анод и катод, расстояние между которыми d, подается высокое напряжение. Система находится в магнитном поле индукции B, параллельном плоскости электродов. Определите, при каком напряжении электроны, вылетевшие под действием света из катода, достигнут анода. Найдите это напряжение, если B═0,1 Тл, d═2 см.

 

 

 

Г.24 Электрон влетает в область магнитного поля ширины ℓ. Скорость электрона v перпендикулярна как индукции поля B, так и границам области. Под каким углом к границе области электрон вылетит из магнитного поля?

Г.25   Плоский конденсатор помещен в однородное магнитное поле индукции B, параллельное пластинам. Из точки A вылетают электроны в направлении, перпендикулярном магнитному полю. Напряжение, приложенное к пластинам, равно U. При каком условии электроны будут проходить через конденсатор?

 

Г.26   В трубе прямоугольного сечения a´b находится газ плотности ρ. В одном из концов трубы зажигают разряд, после чего ток I поддерживается постоянным. Возникшая область горения разряда магнитными силами вталкивается внутрь трубы, «сгребая» перед собой газ. Определите установившуюся скорость плазменной «пробки», считая, что она все время больше скорости звука в  газе. Магнитное поле индукции B перпендикулярно вертикальным стенкам трубы.

 

Г.27   Металлическое кольцо разорвалось, когда ток в кольце был I0 . Сделали точно такое же кольцо, но из материала, предел прочности которого в десять раз больше. Какой ток разорвет новое кольцо?

Г.28 Ускоритель плазмы (рельсотрон) состоит из двух параллельных массивных проводников (рельсов), лежащих в плоскости, перпендикулярной магнитному полю индукции B. Между точками A и C в водороде поджигают электрический разряд. Ток I в разряде поддерживается постоянным. Под действием магнитного поля область разряда (плазменный сгусток) перемещается, разгоняясь к концам рельсов и срываясь с них. Чему равна скорость плазменного сгустка, если его масса m? Расстояние между рельсами  ℓ. Длина участка, на котором происходит ускорение плазмы, равна L. Вычислите скорость плазменного сгустка для случая B=1 Тл,   ℓ=0,1 м, L=1 м, I=10 А; В плазменном сгустке содержится 10¹³ ионов водорода.

Г.29   Индукция магнитного поля В, переходя через плоскую поверхность, меняет угол наклона к ней с  α  на β. Во сколько раз изменится индукция поля? Чему равна линейная плотность тока на поверхности?

Г.30 Плоскости, пересекающиеся под углом a, делят пространство четыре области. Магнитное поле в каждой области однородно. В областях 1 и 3 индукция поля параллельна плоскости симметрии АА, направлена в одну сторону и равна соответственно B1 и  B3. Определите индукцию поля в областях 2  и 4.

Г.31 Проводник с током находится в безграничной однородной и изотропной парамагнитной среде. Как изменятся величины индукции и напряженности магнитного поля, если температура среды увеличится?

Г.32   Прямой длинный тонкий проводник с током лежит в плоскости, отделяющей пространство, которое заполнено непроводящим магнетиком с проницаемостью μ>1, от вакуума. На рисунке приведена картина линий вектора магнитной индукции, которая соответствует данным условиям. Нарисуйте соответствующую картину линий напряженности магнитного поля. Ответ обоснуйте, опираясь на законы магнитостатики.

 

Г.33   Опишите, что произойдет с легкой рамкой, подвешенной на длинной нити и расположенной вблизи конца соленоида, по которому течет постоянный ток, после того, как по рамке станут пропускать постоянный ток? Раскройте механизм взаимодействия рамки с током  и магнитного поля соленоида.

 

 

Г.34   Опишите поведение небольшого, подвешенного на нити стального стерженька после внесения его в неоднородное магнитное поле. Раскройте механизм взаимодействия этого стерженька с магнитным полем, опираясь на закон Ампера и понятие магнитного момента.

Г.35   Легкий алюминиевый стержень, подвешенный на нити, внесли в неоднородное магнитное поле. Раскройте механизм взаимодействия этого стержня с магнитным полем, опираясь на закон Ампера и понятие магнитного момента. Опишите поведение указанного стержня в данных условиях.

Г.36 Очень легкий стержень из висмута, подвешенный на нити, внесли в неоднородное магнитное поле. Опишите его поведение, раскройте механизм взаимодействия указанного стержня с магнитным полем в данных условиях.

Г.37  Палочка из неизвестного вещества, помещенная между полюсами магнита в вакууме, расположилась вдоль линий магнитного поля. После заполнения пространства между полюсами магнита некоторой жидкостью ориентация палочки не изменилась. Каковы магнитные свойства вещества палочки и жидкости?

Г.38. Палочка из неизвестного вещества, помещенная между полюсами магнита в вакууме, расположилась вдоль линий магнитного поля. Когда пространство между полюсами магнита заполнили некоторой жидкостью, палочка расположилась поперек поля. Каковы магнитные свойства вещества палочки и жидкости?

Г.39 Сплошной цилиндр вырезан из намагниченного до насыщения железа так, что его ось совпадает с направлением намагничивания. Докажите эквивалентность магнитного поля этого цилиндра полю поперечного тока, текущего по его поверхности, линейная плотность которого равна магнитному моменту единицы объема железа.

Г.40 Сплошной цилиндр вырезан из намагниченного до насыщения железа так, что его ось совпадает с направлением намагничивания. Определите индукцию В магнитного поля в центре цилиндра длины ℓ и радиуса r при условии, что  r<<ℓ, если магнитный момент единицы объема железа равен   J.

 

Список литературы 

1. Савельев И.В. Курс физики. - М.: Наука, 1989. т. - 1,2.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2002.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2004.

4. Курс физики. Под ред. В.Н. Лозовского. – СПб: Издательство «Лань», 2001, т. - 1,2.

5. Савельев И.В. Курс общей физики: Кн.1: Механика. - М.: «Издательство АСТ», 2004.

6. Савельев И.В. Курс общей физики: Кн.2: Электричество и магнетизм.  - М.: «Издательство АСТ», 2004.

7. Савельев И.В. Курс общей физики: Кн.3: Молекулярная физика и термодинамика. - М.: «Издательство АСТ», 2004.

8. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. - М.: Наука, 1981.

9. Физика. Задания к практическим занятиям. Под ред. Ж.П. Лагутиной. – Мн.: Высшая школа, 1989.

10. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.

11. Чертов А.Г., Воробьёв А.А.«Задачник по физике». -М.: Изд-во Физико-математич. лит-ры,  2006.