Тема 4. Электрический ток в разных средах
4.1.Источник с ЭДС 10 В может создать максимальный ток 5 А. Какую максимальную полезную мощность можно получить от этого источника?
4.2. 
Сила тока в проводнике сопротивлением 50 Ом изменяется по закону I = 2t2, где t – время в секундах. Найти количество электричества, которое протекает через поперечное сечение проводника за первые три секунды, и количество тепла, выделившееся в проводнике за это время.
4.3.Что покажет амперметр, включенный в цепь на приведенной схеме, если R1=20 Ом;
R2= R3=10 Ом; ε = 260 В. Внутреннее сопротивление источника тока 1 Ом. Чему равно падение напряжения на сопротивлении R1 Сопротивлением амперметра пренебречь.
4.4. 
Определить плотность тока в алюминиевом проводе длиной 5 м, если провод находится под напряжением 2 В. Удельное сопротивление алюминия равно 2,6 мкОмּм.
4.5.На приведенной схеме ε = 10 В, R1=20 Ом, R2=15 Ом, R3=25 Ом. Найти мощность тока, выделяющуюся на сопротивлении R2.
4.6.Найти внутреннее сопротивление генератора, если известно, что мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова при двух значениях внешнего сопротивления R1= 5 Ом и R2= 0,2 Ом. Найти КПД генератора в каждом из этих двух случаев.
4.7. 
Амперметр, сопротивление которого 0,16 Ом, зашунтирован сопротивлением R = 0,04 Ом. Амперметр показывает силу тока 8 А. Чему равна сила тока в основной магистрали.
4.8.На приведенной схеме ЭДС батареи ε равна 120 В, R3= 20 Ом, R4= 25 Ом. Падение напряжения на сопротивлении R1 равно
40 В. Найти сопротивление R2, если сопротивлениями батареи и амперметра можно пренебречь.
|
|
|
4.9.Элемент, ЭДС которого равна 6 В, дает максимальную силу тока 2 А. Найти наибольшее количество тепла, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении за 2 минуты.
4.10.Найти падение потенциала и плотность тока в медном проводе с удельным сопротивлением 170 мкОмּм, длиной 400 м и диаметром 2 мм, если сила тока в нем 1 А.
4.11.К зажимам аккумулятора подсоединили никелиновую проволоку с удельным сопротивлением 1,04 мОмּм и длиной 5 м. Определить плотность тока в проволоке, если напряжение на зажимах равно 1,3 В.
4.12.Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампы 360 Ом, а второй – 240 Ом. Какая из ламп поглощает большую мощность? Во сколько раз отличаются мощности ламп?
4.13.Имеются три электрические лампочки, рассчитанные на напряжение 110 В каждая, мощности которых равны 40 Вт, 40 Вт и 80 Вт. Как надо включить эти три лампочки, чтобы они давали нормальный накал в сети с напряжением 220 В? Найти силу тока, текущего через лампочки, при нормальном накале. Начертить схему.
4.14.Какая мощность выделяется в единице объема проводника длиной l = 0,2 м, если на его концах поддерживается разность потенциалов U = 4 В ? Удельное сопротивление провода r = 10-6 Ом×м.
|
|
|
4.15.Какую долю от ЭДС генератора составляет разность потенциалов на его концах, если внутреннее сопротивление генератора в 5 раз меньше внешнего сопротивления? Найти КПД генератора.
4.16.Элемент с ЭДС 2 В имеет внутреннее сопротивление 0,5 Ом. Определить падение напряжения внутри элемента при силе тока в цепи 0,25 А. Найти внешнее сопротивление цепи и КПД элемента при этих условиях.
Ответ: Ur = 0.125 В; R = 7,5 Ом; η = 93,75%
4.17. 
Определить силу тока, показываемую амперметром в приведенной схеме. Напряжение на зажимах элемента в замкнутой цепи равно 2,1 В; R1= 5 Ом; R2= 6 Ом R3= 3 Ом. Сопротивлением амперметра пренебречь.
Ответ: I = 0,2 А
4.18.Элемент, ЭДС которого равна 6 В, дает максимальную силу тока 3 А. Найти наибольшее количество тепла, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении за 1 минуту.
Ответ: Q = 1080 Дж
4.19.От генератора, ЭДС которого равна 110 В, требуется передать энергию на расстояние 2,5 км. Потребляемая мощность 1 кВт. Найти минимальный диаметр медных (ρ = 170 мкОмּм) подводящих проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1%.
Ответ: d = 10 мм
|
|
|
4.20.Имеется 120-вольтовая лампочка мощностью 40 Вт. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Сколько метров нихромовой проволоки (ρ = 1 мкОмּм) диаметром 0,3 мм нужно взять, чтобы получить такое сопротивление?
Ответ: R = 300 Ом; l = 21,2 м
Тема 5. Магнитное поле
5.1.Плоскости двух круговых токов перпендикулярны друг другу и центры совпадают. Силы токов в проводниках: I1 = 10А, I2= 20А. Радиусы колец R1 = R2 = 10 см. Найти напряженность магнитного поля в центре колец.
5.2.По двум прямолинейным бесконечно длинным проводникам текут в противоположных направлениях токи 5 А и 10 А. Расстояние между токами 10 см. Найти напряженность и индукцию магнитного поля в точке посередине между проводниками и в точке на расстоянии 12 см от первого и 2 см от второго.
5.3.Соленоид индуктивностью 1 мГн, имеющий диаметр 4 см, изготовлен из проволоки диаметром 0,6 мм. Витки плотно прилегают друг к другу и расположены в один слой. Найти число витков соленоида.
5.4.По двум длинным параллельным проводникам текут в противоположных направлениях токи, причем I2 = 2I1. Расстояние между токами 5 см. Определить положение точек, в которых напряженность магнитного поля равна нулю.
|
|
|
5.5.Сколько витков содержит однослойная катушка длиной 20 см и диаметром
3 см, если при силе тока в катушке 2 А магнитный поток, пронизывающий площадь его поперечного сечения, равен 3,5 мкВб.
5.6.Вычислить напряженность магнитного поля, созданного отрезком проводника длиной 8 см, в точке, лежащей на перпендикуляре к его середине, на расстоянии 3 см от проводника. Сила тока в проводнике равна 20 А.
5.7.Соленоид длиной 40 см и диаметром 1 см имеет 800 витков. По катушке идет ток силой 2 А. Найти индуктивность катушки и магнитный поток, проходящий через ее поперечное сечение.
5.8.Два круговых витка радиусом 5 см расположены в параллельных плоскостях на одной оси на расстоянии 5 см друг от друга. По виткам текут токи, равные 4 А. Найти напряженность магнитного поля в центре одного из витков, если токи текут в одном направлении.
5.9.По тонкой катушке течет ток силой 7 А, радиус витков катушки 10 см. При каком числе витков напряженность магнитного поля в центре катушки будет 245 А/м? Катушку считать плоской.
5.10.Ток силой 5 А протекает по бесконечно длинному проводу, согнутому под углом 60о. Определить напряженность магнитного поля в точке, находящейся на биссектрисе угла на расстоянии 20 см от его вершины.
5.11.Магнитная индукция в центре кругового контура с током равна 0,03 Тл, радиус контура 5 см. Найти магнитный момент кругового контура.
5.12.Бесконечно длинный прямой провод образует касательную к нему круговую петлю радиусом 10 см. Определить индукцию магнитного поля в центре петли, если сила тока в проводе 2 А.
5.13.По проводу, согнутому в виде правильного шестиугольника с длиной стороны 8 см, течет ток силой 5 А. Найти напряженность магнитного поля в центре шестиугольника.
5.14.По двум длинным параллельным проводникам текут в одном направлении токи, причем I2 = 3I1. Расстояние между токами 10 см. Определить положение точек, в которых напряженность магнитного поля равна нулю.
5.15.Два параллельных длинных проводника находятся на некотором расстоянии друг от друга. По проводникам в одном направлении текут одинаковые токи силой 10 А. Какую работу на единицу длины проводников надо совершить, чтобы раздвинуть проводники до расстояния втрое больше начального?
5.16.Из проволоки длиной 1 м сделана квадратная рамка, по которой течет ток силой 10 А. Найти напряженность и индукцию магнитного поля в центре рамки.
Ответ: Н =35,8 А/м; В = 45 мкТл
5.17.Бесконечно длинный прямой провод образует касательную к нему круговую петлю. По проводу протекает ток силой 5 А. Определить радиус петли, если известно, что напряженность магнитного поля в центре петли равна 41 А/м.
Ответ: r = 0,08 м
5.18.Поток магнитной индукции сквозь соленоид без сердечника равен 5 мкВб. Найти магнитный момент этого соленоида, если его длина равна 25 см.
Ответ: рм = 1Аּм2
5.19.Замкнутый железный сердечник длиной 50 см имеет обмотку 1000 витков. По обмотке течет ток силой 1 А. Какой силы ток надо пропустить через обмотку, чтобы при удалении сердечника индукция осталась прежней?
Ответ: I = 620 А
5.20.Два параллельных длинных проводника находятся на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам в одном направлении текут токи силой 20 А в первом и 30 А во втором. Какую работу на единицу длины проводников надо совершить, чтобы раздвинуть проводники до расстояния 20 см?
Ответ: А/l = 83 мДж/м
5.21.В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл находится квадратная рамка с током силой 1 А. Плоскость рамки составляет с направлением магнитного поля угол 30о. Определить вращающий момент силы, действующий на рамку, если длина ее стороны 4 см.
5.22.Электрон, пройдя разность потенциалов 300 В, влетает в однородное магнитное поле с напряженностью 8000 А/м перпендикулярно силовым линиям поля. Определить радиус его траектории.
5.23.Электрон влетает в магнитное поле бесконечно длинного прямого тока силой 10 А параллельно проводнику на расстоянии 40 см от него. Определить величину и направление силы действующей на электрон, если его кинетическая энергия равна 5×10-20 Дж.
5.24.Определить работу, совершенную при перемещении на 50 см проводника длиной 30 см, по которому течет ток силой 10 А, в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. Вектор индукции поля и направление перемещения проводника составляют угол 60о.
5.25.Протон, пройдя разность потенциалов 3000 В, влетает в однородное магнитное поле с напряженностью 8000 А/м под углом 30о силовым линиям поля. Определить радиус его траектории и шаг винтовой линии.
5.26.Найти кинетическую энергию протона, движущегося по дуге окружности радиусом 30 см в магнитном поле, индукция которого равна 0,2 Тл.
5.27.Круговой контур помещен в однородное магнитное поле так, что плоскость контура образует угол 30о с направлением магнитного поля. Напряженность магнитного поля 200 кА/м. По контуру течет ток силой 3 А; радиус контура
5 см. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть контур на 180о вокруг оси, совпадающей с диаметром контура?
5.28.Протон влетает в однородное магнитное поле под углом 45о к направлению поля и движется по винтовой линии радиусом 2 см. Индукция магнитного поля равна 2 Тл. Найти кинетическую энергию протона.
5.29.Протон и электрон, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле под одним углом. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона больше радиуса кривизны траектории электрона?
5.30.Магнитное поле напряженностью 10 кА/м и электрическое поле напряженностью 20 В/м направлены одинаково. Электрон влетает в такое электромагнитное поле со скоростью 120 км/с. Найти нормальное и тангенциальное ускорения электрона, если скорость электрона направлена перпендикулярно силовым линиям полей.
5.31.Из двух проволок длиной по 60 см сделаны два контура: квадратный и круговой. Найти момент силы, действующий на каждый из контуров, если они помещены в однородное магнитное поле, индукция которого равна 0,4 Тл. Сила тока в каждом из контуров 3 А. Плоскость каждого контура образует с направлением магнитного поля угол 60о.
5.32.Протон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно силовым линиям. Скорость протона равна 300 км/с. Индукция магнитного поля 0,1 Тл. Найти тангенциальное и полное ускорение протона в магнитном поле.
5.33.В однородном магнитном поле траектория электрона представляет собой дугу окружности радиусом 5 см. Индукция магнитного поля равна 0,2 Тл. Найти энергию электрона в электронвольтах.
5.34.Протон и электрон влетают в однородное магнитное поле. Скорость частиц направлена под углом 30о к направлению поля. Во сколько раз период обращения протона в магнитном поле отличается от периода обращения электрона?
5.35.Протон влетает в однородное магнитное поле под углом 60о к направлению поля и движется по винтовой линии радиусом 2 см. Индукция магнитного поля равна 0,8 Тл. Найти импульс протона.
5.36.Катушка гальванометра состоит из 400 витков тонкой проволоки, намотанной на прямоугольный каркас длиной 3 см и шириной 2 см. По катушке течет ток силой 0,1 мкА. Найти вращающий момент силы, действующий на катушку, если она подвешена на нити в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость катушки образует угол 60о с направлением магнитного поля.
Ответ: 1,2 ּ10-9 Нּм
5.37.Электрон влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно силовым линиям Скорость электрона равна 4000 км/с. Индукция магнитного поля 0,001 Тл. Найти тангенциальное и нормальное ускорения электрона в магнитном поле.
Ответ: аt = 0; at = 7ּ1015 м/с2
5.38.Магнитное поле напряженностью 8 кА/м и электрическое поле напряженностью 10 В/м направлены одинаково. Электрон влетает в такое электромагнитное поле со скоростью 100 км/с. Найти нормальное, тангенциальное и полное ускорение электрона, если скорость электрона направлена параллельно силовым линиям полей.
Ответ: аn = 0; a = at = 1,76ּ1014 м/с2
5.39.Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности со скоростью 106 м/с. Индукция магнитного поля 0,3 Тл. Радиус окружности 4 см. Найти заряд частицы, если известно, что ее энергия равна 12 кэВ.
Ответ: q = 3,2ּ10-19 Кл
5.40.Круговой контур помещен в однородное магнитное поле так, что плоскость контур перпендикулярна направлению магнитного поля. Напряженность магнитного поля 25120 кА/м. По контуру течет ток силой 2 А; радиус контура 2 см. Какую работу надо совершить, чтобы повернуть контур на 90о вокруг оси совпадающей с диаметром контура?
Ответ: А = 0,5 мДж
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1371; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!