Задачи для выполнения контрольного задания

1. На расстоянии 8 см друг от друга в воздухе находятся два заряда по 10 нКл. Определите напряженность и потенциал поля в точке, находящейся на расстоянии 5 см от зарядов.

2. Электрон, летевший горизонтально со скоростью 10⁶ м/с, влетел
в однородное электрическое поле напряженностью 50 В/см, направленное вертикально вверх. Какова будет по величине и направлению скорость электрона через 10^-9с?

3. Конденсатор емкостью 16 мкФ последовательно соединен
с конденсатором неизвестной емкости, и они подключены к источнику постоянного напряжения 24 В. Найдите емкость второго конденсатора, если заряд батареи 36 мкКл.

4. К одной из обкладок плоского конденсатора прилегает стеклянная плоскопараллельная пластина (ε₁ = 7) толщиной 8 мм. После того, как конденсатор отключили от источника напряжения 220 В и вынули стеклянную пластину, между обкладками установилась разность потенциалов 850 В. Определите расстояние между обкладками и отношение начальной и конечной энергии конденсатора.

5. Со скоростью 2·10⁷ м/с электрон влетает в пространство между обкладками плоского конденсатора в середине зазора в направлении, параллельном обкладкам. При какой минимальной разности потенциалов
на обкладках электрон не вылетит из конденсатора, если длина конденсатора 10 см, а расстояние между его обкладками 1 см?

6. Конденсаторы емкостью С ₁ = 0, 5 мкФ, С ₂ = 1 мкФ, С ₃ = 1,5 мкФ включены в цепь с напряжением U = 500 В. Определите энергию каждого конденсатора в случае последовательного и параллельного их включения.

7. В медном проводнике сечением 5 мм² и длиной 4 м течет ток.
За 1 мин в проводнике выделилось 15 Дж теплоты. Определите силу
и плотность электрического тока в проводнике.

8. Две проволоки – нихромовая и стальная – имеют одинаковые массы. Длина стальной проволоки в 20 раз больше длины нихромовой. Во сколько раз отличаются их сопротивления? Удельное сопротивление нихрома в 10 раз больше удельного сопротивления стали, плотность нихрома в 10 раз больше плотности стали.

9. При замыкании источника тока на сопротивление R ₁ = 5 Ом в цепи идет ток I ₁ =1 А, а при замыкании на сопротивление R ₂ = 3 Ом идет ток I ₂ = 1,2 А. Найдите ток короткого замыкания.

10. Найдите ток, текущий через сопротивление R = 10 Ом.
Если ξ₁ = 6 В, ξ₂ = 5 В, r ₁ = 1 Ом, r ₂ = 2 Ом.

11. Определите силу тока в сопротивлении R ₃,
если ξ₁ = 4 В ξ₂ = 3 В, R ₁ = 2 Ом R ₂ = 6 Ом R ₃ = 1 Ом.

12. Батареи имеют ЭДС ξ₁ = 2 В, ξ₂ = 1 В, сопротивления, амперметра R _А = 0,2 кОм, R ₁ = 1 кОм, R ₂ = 0,5 кОм, R ₃ = 0,2 кОм. Найдите показания амперметра.

13.Батареи имеют ЭДС ξ₁ = 2 В, ξ₂ = 4 В, ξ₃ = 6 В сопротивления
R ₁ = 4 Ом, R ₂ = 6 Ом, R ₃ = 8 Ом. Найдите токи I _i во всех участках цепи.

14. Два одинаковых элемента имеют ЭДС ξ₁ = ξ₂ = 2 В и внутренние сопротивления r ₁ = r ₂ = 0,5 Ом. Найти токи I ₁ и I ₂, текущие через сопротивления R ₁ = 0,5 Ом и R ₂ = 1,5 Ом, а также ток I через элемент ЭДС ξ₁.

15. Найдите показания амперметра если 𝜀₁= 110 В, 𝜀₂ = 220 В, R ₁ = R ₂ = 100 Ом, R ₃ = 500 Ом.

16. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника 6 В. Его внутреннее сопротивление 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

17. При коротком замыкании выводов аккумулятора сила тока в цепи равна 12 А. При подключении к выводам аккумулятора электрической лампы сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 2 А. Определите ЭДС аккумулятора.

18. От источника с напряжением U = 750 В необходимо передать мощность Р = 5·10³ Вт на некоторое расстояние. Какое наибольшее напряжение должна иметь линия передачи, чтобы потери энергии в ней не превышали 10 % от передаваемой мощности?

19. На резисторе, подключенном к аккумулятору, выделяется мощность Р ₁ = 10 Вт. Когда к концам этого резистора присоединили второй такой же аккумулятор, выделяющаяся мощность стала равна Р ₂ = 20 Вт. Найдите мощность, выделяющуюся в резисторе при присоединении к нему третьего такого же аккумулятора.

20. Каково сопротивление линии электропередачи, если электростанция мощностью Р = 5 МВт при напряжении U = 60 кВ передает потребителю η = 95 % энергии?

21. Два круговых витка с током радиусами 12 см и 2 см лежат в одной плоскости и имеют общий центр. Напряженность поля в центре витков равна 50 А/м, если токи текут в одном направлении, и равна нулю, если
в противоположных. Определите силу тока в витках.

22. По проволочной рамке, имеющей форму правильного шестиугольника, идет ток I = 1 а. При этом в центре рамки образуется магнитное поле напряженностью Н = 20 А/м. Найдите длину проволоки,
из которой сделана рамка.

23. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией
В = 100 мкТл по винтовой линии. Чему равна скорость электрона, если шаг винтовой линии h = 20 см, а радиус R = 5 см?

24. Электрон, ускоренный разностью потенциалов U = 6 кВ влетает
в однородное магнитное поле с индукцией В = 13 мТл под углом α = 30⁰
к направлению поля. Найдите радиус и шаг винтовой траектории.

25. На расстоянии 4 см параллельно прямолинейному длинному проводнику движется электрон с кинетической энергией 1 кэВ. Какая сила будет действовать на электрон, если по проводнику пустить ток 0,5 А?

26. Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 90 кВ, влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции. Индукция поля 1 Тл. Найдите радиус окружности траектории протона.

27. Однослойный соленоид без сердечника длиной 10 см и диаметром 5 см имеет плотную намотку медным проводом диаметром 0,1 мм. За 0,1 с сила тока в нем равномерно убывает с 8А до 2 А. Определите ЭДС самоиндукции в соленоиде.

28. В однородном магнитном поле с индукцией В = 1 мТл находится квадратная рамка со стороной а = 5 см. Плоскость рамки перпендикулярна линиям магнитной индукции. Какой заряд протечет по ее контуру, если рамку деформировать так, чтобы она стала круглой? Сопротивление контура R = 0,5 Ом.

29. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1 Тл расположен проволочный виток так, что его плоскость перпендикулярна магнитному полю. Площадь витка равна 0,005 м². Чему равна ЭДС индукции, возникающая в витке при его повороте на угол 30⁰? Время поворота
рамки 0,5 с.

30. Горизонтальный проводник движется равноускоренно
в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл. Скорость проводника направлена горизонтально перпендикулярно проводнику. При начальной скорости проводника, равной нулю, и ускорении 8 м/с² он через некоторое время переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 6 В. Какова длина проводника?

31. Соленоид без сердечника имеет плотную однослойную намотку проводом диаметром 0,1 мм и по нему течет ток 0,2 А. Длина соленоида 10 см, диаметр 3 см. Найдите энергию магнитного поля соленоида.

32. Соленоид имеет длину 1 м, диаметр 5 см и число витков 1000. Энергия поля соленоида при силе тока 1 А равна 2 Дж. Определите магнитную проницаемость сердечника.

33. Цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсаторов емкости С = 22 мкФ и катушки с активным сопротивлением R = 20 Ом
и индуктивности L = 0.35 Гн, подключена к сети переменного напряжения
с амплитудой U _m = 180 В и частотой w = 314 с^-1. Найдите:

а) амплитуду тока в цепи;

б) разность фаз между током и внешним напряжением;

в) амплитуды напряжения на конденсаторе и катушке.

34. Конденсатор емкости C заряжается до напряжения U ₀ и замыкается на катушку с индуктивностью L. Чему равна амплитуда I _m силы тока
в контуре?

35. Цепь переменного тока образована последовательно включенными активным сопротивлением R = 800 Ом, индуктивностью L = 1,27 Гн
и емкостью С = 1,59 мкФ. На зажимы цепи подано действующее напряжение U = 127 В с частотой 50 Гц. Найдите:

а) действующее значение силы тока I в цепи;

б) сдвиг по фазе φ между током и напряжением;

в) действующие значения напряжений U_R, U_L и U_C на зажимах каждого из элементов цепи;

г) мощность P, выделяющуюся в цепи.

36. Катушка индуктивностью 1 мГн и воздушный конденсатор, состоящий из двух круглых пластин диаметром 10 см каждая, соединены параллельно. Расстояние между пластинами 1 см. Определите период колебаний.

37. Первичная обмотка понижающего трансформатора в k = 0,25 включена в сеть с напряжением U = 220 В. Сопротивление вторичной обмотки R = 2 Ом. Ток во вторичной обмотке I = 3 А. Найдите напряжение на зажимах вторичной обмотки.

38. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть напряжением U ₁ = 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки U ₂ = 20 В, ее сопротивление R₂ = 1 Ом, ток во вторичной обмотке I ₂ = 2 А. Найдите коэффициент трансформации.

39. Понижающий трансформатор с k = 0,1 включен в сеть
с напряжением 220 В. Каково напряжение на выходе трансформатора, если сопротивление вторичной обмотки 0,2 Ом, а сопротивление полезной нагрузки 2 Ом?

40. Первичная обмотка понижающего трансформатора
с коэффициентом трансформации k = 0,1 включена в сеть с напряжением U ₁ = 120 В. Сопротивление вторичной обмотки R = 1,2 Ом, ток во вторичной цепи I ₂ = 5 А. Определите сопротивление нагрузки трансформатора R ₂
и напряжение U ₂ на зажимах вторичной обмотки.

41 Мощность потерь в трансформаторе Р = 40 Вт. Напряжение на зажимах вторичной обмотки U = 50 В. Определите силу тока во вторичной обмотке, если к.п.д. трансформатора η = 0,9.

42. Сила тока в первичной обмотке трансформатора I ₁ = 2 А, напряжение на ее зажимах U ₁ = 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки U ₂ = 22 В, к.п.д. трансформатора η = 0,9. Определите ток во вторичной обмотке.

43. В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменился заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени

t,10-6,c
q, 10-9Кл		1.42		-1,42	-2	-1,42		1,42		1,42

Вычислите по этим данным максимальную силу тока в катушке.

44. Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 1 мкФ
и катушку индуктивности 10 мГн. Какова должна быть емкость конденсатора, чтобы циклическая частота колебаний энергии конденсатора
в контуре увеличилась на Δω = 2·10⁴ с^-1?

45. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника 6 В. Его внутреннее сопротивление 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

46. Напряжение на конденсаторе емкостью С = 0,1 мкФ, включенном
в колебательный контур, изменяется по закону U _c = 200соs 10³ t. Найдите индуктивность контура, максимальный заряд конденсатора и максимальную силу тока.

47. В цепь переменного тока с действующим значением напряжения U = 120 В последовательно включены резистор сопротивлением R = 15 Ом
и катушка с индуктивностью L = 50 мГн. Найдите частоту тока υ, если амплитуда силы тока I ₀ = 7 А.

48. К зажимам генератора присоединен конденсатор емкостью
С = 0,1 мкФ. Определите амплитуду напряжения на зажимах, если амплитуда тока I ₀ = 2 А, а период тока Т = 1/5000 с.

49. При подаче на катушку постоянного напряжения 15 В сила тока была 0,5 А. При подаче такого же переменного напряжения с частотой 50 Гц сила тока уменьшилась до 0,3 А. Какова индуктивность катушки?

50. В цепи приборы показывают: I = 1 A, U ₁ = 50 В, U ₂ = 120 В. Частота переменного тока составляет 50 Гц. Найдите емкость конденсатора
и напряжение U в сети.

51. Каковы показания приборов в цепи, если R = 8 Ом, L = 48 мГн,
а вольтметр V ₃ показывает 34 В? Частота переменного тока составляет 50 Гц. Найдите сдвиг фаз между током и напряжением.

52. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С = 40 пФ и катушки индуктивностью L = 57 мкФ. В тот момент, когда сила тока
в цепи равна 0,42А, на конденсаторе накапливается заряд 20 нКл. Найдите максимальную энергию магнитного поля катушки.

53. Круговой контур радиусом r = 5 см помещен в однородное магнитное поле, индукция которого В =0,5 Тл. Плоскость контура перпендикулярна направлению магнитного поля, сопротивление
контура = 0,2 Ом. Какой заряд пройдет по контуру при повороте на угол 60⁰?

54. Амплитуда колебаний напряжения в контуре 100 В, частота колебаний 5 МГц. Через какое время напряжение впервые будет 71 В?

55. В идеальном колебательном контуре амплитуда колебаний напряжения на конденсаторе U_m = 15 В, а амплитуда колебаний силы тока
в катушке индуктивности I_m = 15 мА. В момент времени t сила тока
в катушке равна I = 10 мА. Чему равно напряжение на конденсаторе
в этот момент?

56. Напряжение на конденсаторе емкостью С = 0,1 мкФ, включенном
в колебательный контур, изменяется по закону U_c = 200 cos (10³ t). Найдите индуктивность контура и максимальную силу тока в нем.

57. Конденсатор заряжен и включен в колебательный контур. Через какое время (в долях периода t/T) на конденсаторе колебательного контура впервые будет заряд, равный половине амплитудного значения?

58. В цепь переменного тока с действующим значением напряжения U = 120 В последовательно включены резистор с сопротивлением R= 15 Ом
и катушка с индуктивностью L = 50 мГн. Найдите линейную частоту тока,
если амплитуда силы тока I ₀ = 7 А.

59. Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону U = 10 cos 10⁴ t. Емкость конденсатора составляет
10 мкФ. Найти индуктивность контура и закон изменения силы тока в нем.

60. В однородном магнитном поле с напряженностью Н = 8 10⁴ А/м находится плоский виток площадью S = 10 см². Виток располагается перпендикулярно силовым линиям, сопротивление витка R = 1 Ом. Какой заряд протечет по витку, если поле выключить?

ВЫБОВ ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет вариант задания, определяемый по таблице вариантов для всех контрольных работ (стр. 27) в соответствии с последними цифрами его учебного шифра в зачетной книжке.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

При выполнении контрольной работы необходимо строго придерживаться указанных ниже правил. Работа, выполненная без соблюдения этих правил, возвращается студенту для переработки.

1. Контрольная работа должна быть выполнена в отдельной тетради
в клетку. Необходимо оставлять поля шириной 4-5 см для замечаний рецензента.

2. В заголовке работы на обложке тетради должны быть ясно написаны фамилия студента, инициалы, учебный номер (шифр), название дисциплины; здесь же следует указать название учебного заведения, дату отсылки работы в университет и адрес. В конце работы следует поставить дату ее выполнения и расписаться.

3. В работу должны быть включены все задачи, указанные в задании строго по положенному варианту.

4. Решение задач надо располагать в порядке номеров, указанных
в заданиях, сохраняя номера задач.

5. Перед решением каждой задачи надо полностью выписать
ее условие.

6. Решение задач следует излагать, подробно объясняя все действия
по ходу решения и делая необходимые чертежи.

7. В случае незачета работы и отсутствия прямого указания рецензента на то, что студент может ограничиться представлением исправленных решений отдельных задач, вся работа должна быть выполнена заново.

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Номер вар.	НОМЕРА ЗАДАЧ

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие................................................. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.................... Место учебной дисциплины в структуре ООП ВПО............... Результаты образования и компетенции студента формируемые по завершению освоения программы учебной дисциплины «Специальные разделы физики»............................... ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ НАД КУРСОМ «СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАЗДЕЛЫ ФИЗИКИ».......................... Самостоятельная работа с книгой............................... Самопроверка............................................... Решение задач............................................... Контрольная работа.......................................... Консультации................................................ Лабораторные задания........................................ Лекции..................................................... Зачет....................................................... Экзамен.................................................... ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИН «СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАЗДЕЛЫ ФИЗИКИ» ДЛЯ ВСЕХ НАПРАВЛЕНИЙ ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ........................ 1. Учебный план по дисциплине................................. 2. Самостоятельное изучение................................... 3. Содержание лекций......................................... 4. Содержание практических занятий............................ 5. Литература................................................ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА «СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАЗДЕЛЫ ФИЗИКИ».......................... ЗАДАЧИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ........ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.................................................... Таблица вариантов контрольных заданий........................ СОДЕРЖАНИЕ..............................................

Учебное издание