Тема №6446 Ответы к задачам по физике Сахаров (Часть 6)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Сахаров (Часть 6) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Сахаров (Часть 6), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

О 27—1. На рисунках 27— 1 и 27—2 показаны два способа
включения ваттметра. Показать, что в первом случае показание
ваттметра больше измеряемой величины на величину мощности,
поглощаемой в толстой обмотке, а во втором — на величину мощ­
ности, поглощаемой в тонкой обмотке.
О 27— 2. Сколько ламп мощностью Р = 300 вт каждая, пред­
назначенных для напряжения U — 110 в, можно установить в
здании, если проводка от магистрали сделана медным проводом
общей длиной I — 100 .ад и сечением S — 9 мм2 и если напряже­
ние в магистрали поддерживается равным U0 — 122 в?
О 27—3. Определить количество меди от, потребное для
устройства проводки с общей длиной I = 5 км. Напряжение на
шинах станции U0 = 240 в. Передаваемая потребителю мощ­
ность Р = 60 кет. Допускается в проводке потеря напряжения
р = 8%.
О 27—4. Как изменится температура медного стержня, если
по нему в течение 0,5 сек пройдет ток, плотность которого равна
9 -^ -? При расчете принять, что передача теплоты окружающим
мм2
телам отсутствует,.
© 27—5. а) Батарея состоит из п = 5 последовательно со-
ёдиненных элементов с э.д.с. Е = 1,4 в каждый и с внутренним
сопротивлением по г = 0,3 ом каждый. При каком токе полезная
мощность батареи равна 8 вот?
б) Какова наибольшая полезная мощность батареи?
© 27—6. Ток от магистрали к потребителю подводится по
медной проводке общей длиной 49 м и площадью сечения 2,5 мм2.
Напряжение в магистрали равно 120 в.
Потребитель намеревается сделать электрическую печь мощ­
ностью 600 вот. Каково должно быть сопротивление у печи?
© 27—7. Определить работу тока на участке, не содержа­
щем источников э.д.с. и имеющем сопротивление R = 12 ом, если
ток в течение т = 5 сек равномерно увеличивался от / 1 =
= 2 а до / 2 = 10 а.
О 27—8. Определить работу электрических сил и количество
теплоты, выделяемое в течение 1 сек (и то и другое выразить в
джоулях) в следующих случаях:
а) в проводе, по которому идет ток 1 а; напряжение между
концами провода равно 2 в;
б) в аккумуляторе, который заряжается током в 1 а; напря­
жение между полюсами аккумулятора равно 2 в; э.д.с. аккуму­
лятора равна 1,3 в;
в) в батарее аккумуляторов, которая дает ток 1 а на внешнее
сопротивление; напряжение между полюсами аккумулятора рав­
но 2 в; э.д.с. батареи равно 2,6 в.
© 27—9. Батарея аккумуляторов, э.д.с. которой Е = 12 в,
заряжается при напряжении U = 12,5 в током 1Х — 3 а. Прини­
мая, что внутреннее сопротивление при заряде и при разряде
одинаково и что аккумулятор отдает т]0 = 70% прошедшего че­
рез него при заряде электричества, определить к.п.д. г] аккуму­
лятора: а) при разряде током / 2 = 3 а; б) при разряде током
13 = 0,3 а.
© 27— 10. По проводу, сопротивление которого R = 6 ом,
протекло количество электричества q = 30 к. Определить коли­
чество теплоты, выделенное в проводе в следующих случаях:
125
Рис. 27—3.
а) по проводу в течение х — 24 сек
протекал постоянный ток;
б) ток в проводе равномерно убы­
вал до нуля в течение т = 24 сек\
в) ток в проводе убывал до нуля
таким образом, что за каждые т =
= 24 сек он убывал вдвое.
О 27— И . Сопротивление обмотки
электрочайника 16 ом. Определить промежуток времени, за кото­
рый закипит в нем 600 г воды, имеющей начальную температу­
ру ti = 10° С, если к.п.д. 60% и если напряжение в се­
ти 120 в.
О 27— 12. Сколько витков никелиновой проволоки надо на­
вить на фарфоровый цилиндр диаметром 1,5 см, чтобы устроить
кипятильник, которым в течение 10 мин можно вскипятить 120 г
воды при начальной температуре 10° С; к.п.д. принять 60%. Ди­
аметр проволоки 0,2 мм. Напряжение 100 в.
О 27— 13. Электрический чайник имеет две секции нагрева­
тельной проволоки. При включении одной он закипает через
10 мин\ при включении другой он закипает через 20 мин. Через
сколько времени он закипит, если включить обе секции: а) по­
следовательно? б) параллельно? Напряжение, к.п.д. чайника,
количество воды и начальную температуру считать во всех слу­
чаях одинаковыми. (
® 27— 14. Если напряжение в сети равно Ui = 120 в, то
вода в электрическом чайнике закипает через = 20 мин. Если
же напряжение в сети равно U2 = ПО в, то при таком же коли­
честве воды и при той же начальной температуре вода закипает
через % 2 = 28 мин. Предполагая для упрощения, что потери
теплоты от чайника в окружающее пространство пропорци­
ональны времени нагревания, рассчитать, через сколько време­
ни т3 закипит вода в чайнике при напряжении в сети, равном
U3 = 100 в.
© 27— 15. Гальванический элемент с внутренним сопротивле­
нием г замыкают поочередно двумя проволочками с различными
сопротивлениями R j и R 2. В каком соотношении должны нахо­
диться R I, R 2 и г при следующих условиях:
а) в сопротивлениях Ri и R2 должно за определенное вре­
мя выделяться одно и то же количество теплоты;
б) в меньшем сопротивлении должно выделяться больше
теплоты?
© 27— 16. Ток идет от медной трубки радиусом г =
— 2 мм к медной трубке радиусом R — 4 см по плоской алю­
миниевой фольге толщиной d = 0,1 мм (рис. 27—3). Какое ко­
личество тепла выделяется в алюминиевой фольге за т = 0,5 сек,
если ток равен / = 5 й?
© 27— 17. а) К концам свинцовой проволоки длиной I = 5 см
и диаметром d — 0,2 мм прилагается напряжение U = 100 в. Ка-
126
кой промежуток времени т пройдет до того момента, как провоз
лочка начнет плавиться? Точка плавления свинца ^=327°С.
Пренебречь потерей теплоты во внешнее пространство. Принять
начальную температуру проволочки равной 0°С. Пренебречь из­
менением теплоемкости свинца при нагревании.
б) Какой промежуток'времени пройдет до начала плавления
проволочки, если по ней идет ток / = 50 а?
ф 27— 18. Свинцовая проволочка диаметром di = l мм в
плавком предохранителе расплавляется при длительном токе не
меньше 1\ = 8 а. Определить, при каком токе 12 расплавится
проволочка диаметром d2 — 2 мм. Считать проволочку доста­
точно длинрой (для того чтобы можно было пренебречь охла­
ждением у ее зажимов). Считать, что потеря теплоты проволоч­
кой в окружающее пространство прямо пропорциональна по­
верхности проволочки.
® 27— 19. Электрическая пустотная лампочка мощностью
Рi = 50 вт, предназначенная для напряжения Uх = 120 в, имеет
волосок диаметром поперечного сечения d{— 0,044 мм и длиной
/i = 612 мм. Определить, какой диаметр d2 и какую длину 12 дол­
жен иметь волосок лампочки мощностью Р2=\Ъ вт, предназна­
ченной для напряжения U2 = 220 в. При расчете пренебречь по­
терями теплоты по крючкам, поддерживающим волосок; считать
температуру накала в обоих случаях одинаковой; волосок рас­
сматривать как круглый цилиндр.
® 27—20. Для накала нити одного из типов электронной
лампы требуется напряжение 3,8 в, причем идет ток 0,65 а.
Вследствие испарения материала нити диаметр ее уменьшился
на 10%, Какое требуется напряжение, чтобы поддержать темпе­
ратуру накала прежней? Какой идет при этом ток?
© 27—21. Принимая: 1) что охлаждение накаливаемой про­
волоки в воздухе прямо пропорционально разности тем­
ператур проволоки и воздуха (закон охлаждения Ньютона);
2) что изменение сопротивления ее с температурой незначительно,
показать, что удлинение
проволоки, накаливаемой то­
ком, прямо пропорциональ­
но квадрату величины тока.
© 27—22. На рисунке
27—4 изображена схема
теплового ваттметра. Тон­
кая проволока АВ, накали­
ваемая током, перекинута
через блок С, оттягиваемый
кверху пружинкой (не пока­
занной на рисунке). Пока­
зать, что поворот стрелки __
D прямо пропорционален
мощности тока Р. 

© 28— 1. Определить количество движения электронов (р), со­
ответствующее току /= 4 0 0 а в прямом проводе длиной / = 10 Им.
® 28—2. Принимая, что на каждый атом меди приходится
один свободный электрон, сделать следующие расчеты относи­
тельно медного провода длиной 15 км, сечением 1 мм2, по кото­
рому идет ток при напряжении 7 в:
а) Определить, сколько времени потребуется для перемещения
свободного электрона от одного конца провода до другого.
6) Найти сумму электрических сил, действующих на все сво­
бодные электроны в проводе.
© 28—3. Предполагая, что свободные электроны внутри вра­
щающегося тела перемещаются от оси вращения к периферии до
тех пор, пока центробежная сила инерции не уравновесится элек­
трической силой, определить разность потенциалов между цен­
тром и окружностью вращающегося металлического диска. Д иа­
метр диска 5 см, частота оборотов равна 1200 мин~1.
0 28—4. Катушка содержит 590 витков - медного провода
§ 28. Электронные явления в металлах
128
диаметром 0,3 мм. Диаметр б и т к о в ра­
вен 14 см. Катушка может вращаться
вокруг своей оси, причем ее концы со­
единены с баллистическим гальвано­
метром. Когда вращающаяся катушка
резко тормозится, гальванометр дает от­
брос. Какое количество электричества
пройдет по цепи при торможении ка­
тушки при следующих условиях: сопро­
тивление гальванометра вместе с сопро­
тивлением контактов и проводов равно
130 ом. Частота оборотов катушки равна 33 сект1.
© 28—5. Каково наибольшее (теоретически) количество
электричества, которое протечет по цепи, состоящей из термо­
пары медь — платина и некоторого сопротивления, при погло­
щении горячим контактом 1 калории? Температура горячего
контакта 100° С, холодного 0° С; э.д.с. равна 0,76 мв.
О 28—6. Наэлектризованная пылинка может быть уравно­
вешена в электрическом поле; между тем сила тяжести дей­
ствует на все частицы пылинки, а электрическое поле — лишь
на имеющиеся на ней избыточные электроны. Каким образом
уравновешиваются эти силы?
© 28— 7. При приближении отрицательно заряженной па­
лочки к накаленному волоску электрической лампочки во­
лосок притягивается (рис. 28— 1). Если же приблизить положи­
тельно заряженную палочку, то волосок остается без движения
и притягивается лишь в момент удаления положительного за­
ряда. Если накал ламйы очень слабый, то волосок притягивается
одинаково и к положительному и к отрицательному зарядам.
Если накал лампы очень силен, то волосок остается в покое при
приближении любого заряда.
Объяснить эти явления, принимая во внимание явление тер­
моионной эмиссии, а также то обстоятельство, что в колбе лампы
имеется незначительное количество газа.
© 28— 8. Какова работа выхода из металла, если повыше­
ние температуры нити накала, сделанной из этого металла, от
2000° К до 2001° К увеличивает ток насыщения в электронной
лампе на 1%?
© 28—9. Определить ток насыщения в электронной лампе с
вольфрамовым катодом при таких данных: длина и диаметр нити
накала 3 см и 0,1 мм\ температура накала 2700° К; постоянная А
для вольфрама равна 6 0 ,2 -----------.
см2 • град2
© 28— 10. Вольфрамовая нить, служащая катодом в элек­
тронной лампе, накаливается током 1,9 а до некоторой темпера­
туры. На сколько вольт надо повысить напряжение на этой нити,
чтобы при анодном токе 0,1 а температура нити осталась такой
же, как и при отсутствии анодного тока?

О 29— 1. При какой относительной скорости молекул кисло­
рода может произойти при соударении однократная ионизация-
одной из них?

© 29—2. а) Молекула кислорода ионизируется ударом элек­
трона. Какова разность потенциалов, которую прошел электрон,
вызвавший ионизацию, если его начальная скорость мала? Счи­
тать также малой скорость ионизируемой молекулы перед
ударом.
б) Тот же вопрос относительно иона, масса которого вместе
с «прилипшими» молекулами в п = 4 раза больше массы моле­
кулы кислорода.
130
О 29—3. На рисунке 29— 1 изо
К источнику высокого
напряжения
Рис. 29—1.
бражен опыт по стенанию зарядов с к земле
острия. Против заряженного острия
находится узкая полоска папиросной
бумаги, верхний конец которой при­
креплен к штативу, отведенному к
земле. При медленном повышении на-
пряжения между острием и землей
полоска сначала притягивается к
острию, затем при некотором опреде­
ленном для данного острия напря­
жении резко отталкивается. Объяс­
нить явления.
© 29—4. Предположим, что два
иона движутся в газе вокруг их общего центра инерции, при­
чем общая кинетическая энергия их движения равна средней
энергии поступательного движения молекул окружающего га­
за. Чему равно расстояние Ь между ними при 0° С?
О 29—5. Воздух, заключенный между двумя пластинками
с площадью 300 см2, находящимися на расстоянии 2 см друг от
друга, ионизируется рентгеновскими лучами. При напряже­
нии 150 в, значительно меньшем, чем напряжение, дающее ток
насыщения, между пластинами идет ток 4 • Ю76 а. Определить
концентрацию ионов между пластинами.
О 29—6. Концентрация ионов, обусловливающих проводи­
мость атмосферного воздуха, в среднем равна 700 см~3. Средняя
величина напряженности земного электрического поля равна
130 —. Вычислить плотность тока проводимости в атмосфере.
м
О 29—7. Воздух между двумя пластинками конденсатора
ионизируется. Ток насыщения между ними равен 2 • 10-JO а. Пло­
щадь пластинок 100 см2; расстояние между ними 0,5 см. Опреде­
лить число пар ионов, образующихся за 1 сек в 1 см3.
© 29—8. Можно считать, что столкнувшиеся ионы рекомби­
нируются. Во сколько раз увеличивается число столкновений
ионов воздуха вследствие их взаимодействия по сравнению с не­
заряженными молекулами при температуре 17° С? Диаметр мо­
лекул воздуха принять равным о = 3 • IO78 см. Коэффициент ре­
комбинации а = 1,6- 10~6 см3 ■ сект1.
© 29—9. Число пар ионов, образующихся в 1 м 3 воздуха
за 1 сек, принимают равным над океанами вдали от суши око­
ло 1 (действие космического излучения), над сушей в среднем око­
ло 8 (действие космических лучей и радиоактивных веществ
в воздухе и в почве). Воздух над океаном можно считать свобод­
ным от пыли; а = 1,6 • 10~6 см3 • сект1. Воздух над сушей загряз­
нен пылью; р = 0,01 сект1.
а) Вычислить концентрацию ионов над океаном и над су­
шей.
5! 131
% Л "
Рис. 29—2.
б) На сколько переместятся в вертикальном на­
правлении положительные и отрицательные ионы в
воздухе над океаном и над сушей, если напряжен­
ность электрического поля Земли в обоих случаях
равна 130 — ?
м
© 29— 10. Число пар ионов в 1 см3 воздуха при
ионизации рентгеновскими лучами равно п0 =
— 10s смг3. Через сколько времени от момента пре­
кращения действия ионизатора число пар ионов умень­
шится до п = 104 см~3:
а) если воздух чистый (а = 1,6 ■ 10-8 см3 ■ сект])?
б) если воздух загрязнен пылью (Р = 10~2 сект1)?
Наличием других ионизаторов пренебречь.
Ф 29— 11. Газ между двумя плоскими электродами ионизи­
руется. Вблизи электродов рекомбинации не происходит, так как
все образующиеся там ионы достигают электродов раньше, чем
успеют рекомбинироваться. Исходя из этого:
а) показать, что формула j = еп (fe4 kj) — переходит в фор- d
мулу для плотности тока насыщения / = eqd, как только бу­
дет достигнута такая скорость ионов, что рекомбинация не бу­
дет иметь места нигде в пространстве между электродами;
б) вычислить, при каком напряжении должен получиться
ток насыщения, если расстояние между электродами d = 3 см
и если q = 107 сект1 • слг3. Воздух свободен от пыли
(а = 1,6 • 10~3 см3 -.сект1).
© 29— 12. В изогнутой трубке с высоким вакуумом (рис. 29—2)
электроны летят от катода к аноду по траекториям, изогну­
тым по форме трубки. Как это объяснить?
О 29— 13. На рисунке 29—3 представлено распределение
потенциала в трубке, в которой происходит тлеющий разряд
(схематически). В какой области между электродами напряжен­
ность поля наиболее велика? Где она равна нулю? Указать об­
ласти, где имеются пространственные заряды.
© 29— 14. По пустотной трубке идет ток, и поток электронов
ударяет в анод, передавая ему некоторое ко­
личество движения. Значит ли это, что резуль­
тирующая *сила, действующая на анод, отлич- у
на от нуля?
© 29— 15. При движении электронов в
вакуумной трубке они не встречают на своем
пути атомов и молекул; следовательно, нель- /
зя говорить о тепловом действии тока внутри L-----------—— -U-
трубки. Почему же не равно нулю напряжение к
между электродами трубки? 

О 30—1. Движутся ли ионы в электролитах по силовым ли­
ниям электрического поля? Что имеют в виду, когда говорят,
что линии тока в электролитах совпадают с силовыми линиями
поля?
О 30— 2. Никелирование металлического изделия с поверх­
ностью 120 см3 продолжалось 5 ч током 0,3 а. Валентность нике­
ля равна 2. Определить толщину слоя никеля.
О 30—3. Сколько цинка расходуется в элементе Даниеля за
20 мин работы при токе 0,5 а? Валентность цинка равна 2. При­
нять, что выход тока равен 100%.
О 30—4. Какое количество воды разложится при электро­
лизе раствора серной кислоты в течение t = 10 мин, если ток ра­
вен / = 0,8 а?
О 30—5. Определить коэффициент диссоциации водного рас­
твора хлористого калия (КС1) с концентрацией с = 0,1 —
см3
Удельное сопротивление такого раствора при 18° С равно
7,36 ом ■ см.
О 30—6. Коэффициент диссоциации водного раствора, со­
держащего 0,064 г азотной кислоты в 1 см3, равен 0,824. Какова
удельная электропроводность этого раствора при 18° С?
© 30—7. Определить диаметр шарика, который, имея тот
же заряд, что и ион серебра, движется в слабом водном растворе
соли серебра при наличии электрического поля с той же скоростью,
что и ион серебра. Принять, что сопротивление среды при движе-
133
нии шарика определяется формулой Стокса (см. § 9) и что вязкость
раствора такова же, как вязкость воды при 18° С.
0 30—8. В воде растворенЬ 1,5 г кристаллов медного купо­
роса (CuS04 • 5НаО), причем получившийся1 раствор имеет объем
100 см3. В раствор опущены два медных электрода в виде пря­
моугольных пластин со сторонами 8 см и 10 см. Напряжение меж­
ду электродами равно 0,5 в, ток равен 0,56 а.
а) Какова общая сумма электрических сил, действующих на
ионы Си", находящиеся между электродами?
б) Какова арифметическая сумма скоростей упорядоченного
движения ионов Си" и SO'i ? При расчете принять, что диссоциа­
ция растворенного вещества является полной.
О 30— 9. Определить молярную теплоту перехода в раствор
ионов таллия. Разность потенциалов между таллием и раство­
ром, содержащим моль ионов таллия (ТГ) в 1 л при температу­
ре 25° С, равна Е = — 0,0576 в, а изменение этой разности потен­
циалов при изменении температуры равно —0,00121 — -— .

О 31—1. Ось прямой катушки,
имеющей 400 витков по 4 см диамет­
ром, расположена горизонтально в
плоскости магнитного меридиана.
Рис 31—4. По катушке идет ток 6 а. Опреде­
лить действующий на нее вращаю­
щий момент, если напряженность
земного магнитного поля (выраженная в рационализированных
единицах) равна 40—, а наклонение равно 70°
О 31—2. На рисунках 31—4, а, б, в, г соленоиды различ­
ной формы, у которых общее число витков, их площадь, длина,
а также величина тока одинаковый равны: w = 3000; S = 10 см2;
I = 2а. Определить магнитные моменты соленоидов, пренебрегая
магнитными потоками, перпендикулярными к плоскости
чертежа.
© 31—3. На рисунке 31—5 изображена двойная спираль,
служащая в некоторых типах ламп накальным телом. Общее
число больших витков wlt малых w2. Площадь
больших витков Sj, малых S2. По спирали идет
ток /. Определить магнитный момент двойной
спирали.
© 31—4. Период небольших колебаний ма­
ленькой магнитной стрелки около вертикальной
оси в земном магнитном поле равен 0,7 сек.
Период колебаний той же стрелки, помещенной
внутри соленоида, по которому идет ток, ра­
вен 0,1 сек. Затухание колебаний в обоих слу­
чаях невелико. Горизонтальная составляющая
земного поля в системе СИ равна 14,3 — . Опре-
м
делить напряженность поля внутри соленоида.
Рис. 31^ 5.
138
G 31—5. Намагниченная спица подвеше­
на на нити в горизонтальном положе­
нии и колеблется под действием земного
магнитного поля. Крутильный момент нити
ничтожно мал. Как изменится период ко­
лебания, если спицу разломать пополам и
подвесить половинку?
© 31—6. а) До замыкания ключа К в
цепи '(рис. 31—6) момент количества дви­
жения электронов в проводниках, составляю­
щих депь, равен нулю. После замыкания ключа К по цепи идет
ток и момент количества движения электронов отличен от нуля.
Нарушается ли этим закон сохранения момента количества дви­
жения?
б) Каков момент количества движения у электронов в этой
цепи, если магнитный момент равен р = 5 ед. СГСМ
Q 31 — 7. Железные опилки, насыпанные на горизонтально рас­
положенный картон, сквозь который проходит вертикально про­
тянутый провод, несущий ток, при простукивании по картону
стягиваются по направлению к проводу; при этом они дви­
гаются в направлении, перпендикулярном к силовым линиям маг­
нитного поля тока. Почему это происходит?
© 31—8. По трем длинным прямым проводам, расположен­
ным в одной плоскости параллельно друг другу на расстоянии
3 см, текут токи / 4 = / 2 и 13 = — ( /4 + / 2). Определить положе­
ние прямой, в которой напряженность поля,^создаваемого токами,
равна нулю.
О 31—9. По длинному вертикальному проводу сверху вниз
течет ток 4 а. Указать точку вблизи середины провода, в которой
поле, получающееся от сложения земного поля и поля тока,
имеет вертикальное направление. Горизонтальную составляю­
щую земного магнитного поля принять равной (в рационализи­
рованных единицах) 16 —м
О 31— 10. По длинному проводу, протянутому перпендику­
лярно к плоскости магнитного меридиана в направлении на за­
пад, идет ток 15 а. Напряженность земного магнитного поля в
данном месте равна 0,5 э, а угол наклонения 70° .
а) Указать точку вблизи середины провода, в которой напря­
женность результирующего поля равна нулю.
б) Какова напряженность результирующего поля на 5 см вы­
ше и ниже провода?
© 31— И , По двум длинным проводам, расположенным па­
раллельно друг другу на расстоянии 5 см, идут в одном направле­
нии токи 5 а и 10 а. Определить напряженность поля в точке, от­
стоящей на 2 см от первого из проводов и на 5 см от второго.
© 31— 12. По длинному проводу, согнутому под прямым
углом, идет ток 20 а. Определить напряженность магнитного
139
магнитного поля,
воду, согнутому

I
/
поля в точке, лежащей на продолжении од­
ной из сторон угла на расстоянии 2 см от
вершины.
© 31— 13. Ток / = 30 а идет по длин­
ному проводу, согнутому под углом а = 56°
(рис. 31— 7). Определить напряженность
поля в точке А, находящейся на биссектри­
се угла на расстоянии а — 5 см от верши­
ны угла.
© 31— 14. Определить напряженность
создаваемого током 1 —6 а, текущим по про-
в виде прямоугольника со сторонами а =
= 16 см и Ъ — 30 см, в его центре.
© 31— 15. Определить напряженность поля, создаваемого
током / = 5 а, текущим по проводу, согнутому в виде правиль­
ного треугольника со стороной а = 30 см, в вершине пра­
вильного тетраэдра, для которого этот треугольник служит
основанием.
© 31— 16. По проводу, согнутому в виде ко­
льца радиусом R — И см, течет ток / = 14 а.
Найти напряженность поля: а) в центре коль­
ца; б) в точке, лежащей на перпендикуляре к
плоскости кольца, восставленном из его центра,
на расстоянии а — 10 см от центра.
О 31— 17. К двум точкам проволочного коль­
ца подведены идущие радиально провода,
соединенные с весьма удаленным источником тока (рис. 31—8).
Чему равна напряженность поля в центре кольца3
© 31— 18. По длинному прямому соленоиду, имеющему 35
витков на 1 см длины, течет ток 2 а. Определить напряженность
поля- а) внутри соленоида близ его середины, б) в центре одного
из его оснований.
© 31— 19. Диаметр витков соленоида в п = 4 раза больше
длины его оси. Густота витков равна ал = 200 слг1. По виткам
соленоида идет ток / = 0,1 а. Определить напряженность маг­
нитного поля: а) в середине оси соленоида; б) в центре одно­
го из его оснований.
О 31— 20. Определить напряженность
, поля, создаваемого в воздухе соленоидом с
магнитным моментом р = 60 ед. СГСМ в
точке на оси соленоида, отстоящей от соле­
ноида на расстоянии а = 50 см, которое яв­
ляется значительным по сравнению с диа­
метром соленоида и его длиной.
© 31— 21. Кольцевой соленоид с дере­
вянным сердечником в виде кольца с пря­
моугольным сечением, размеры которого
показаны на рисунке 31—9, имеет w — 500
Рис. 31—8.
140
витков. Определить магнитный поток при
токе / = 2,5 а в обмотке.
О 31—22. Циркуляция напряженнос­
ти по замкнутым кривым на поверхности
Земли (например, по широтным кругам)
отлична от нуля. Какой вывод следует
сделать из этого наблюдения для обла­
сти, для которой" циркуляция по ее
контуру по стрелке часов положительна?
О 31—23. Определить циркуляцию* напряженности в слу­
чаях, изображенных на рисунке 31— 10, если в обоих проводах
идут токи 8 а.
© 31—24. Ток идет по полой металлической трубе. Пока­
зать, что: а) напряженность поля внутри трубы равна нулю;
б) напряженность поля вне трубы такова же, как напряженность
поля, созданного током, текущим по тонкому проводу, сов­
падающему с осью трубы.
® 31—25. Какова структура магнитного поля: а) в случае,
описанном в задаче 27— 16, б) в случае, описанном в задаче
25—6.
© 31—26. Ток / = 20 а идет по полой тонкостенной трубе
радиусом /?а = 5 см и обратно по сплошному проводнику радиусом
/?! = 1 мм, проложенному по оси трубы. Длина трубы / = 20 л*.
Чему равен магнитный поток такой системы? Магнитным полем
внутри металла пренебречь.
© 31— 27. По медному проводу, сечение которого является
кругом (R = 2 см), течет ток / = 500 а.
а) Определить напряженность магнитного поля внутри про­
вода в точке, отстоящей на расстоянии г — 0,5 см от оси провода.
б) Определить магнитный поток внутри провода, если длина
его равна 3 м. (Имеется в виду поток, пронизывающий одну из
половин осевого сечения провода.)
© 31—28. Внутри длинного круглого металлического ци­
линдра, вдоль которого идет ток плотностью /, имеется цилин­
дрическая полость, ось которой отстоит от оси цилиндра на рас­
стоянии d (рис. 31— 11). Определить напряженность маг­
нитного поля внутри полости.
© 31—29. Длинный прямой солено­
ид с густотой витков 10 слг1 располо­
жен вертикально. По виткам его идет
ток 5 а Определить: а) напряженность
поля внутри соленоида вблизи его се­
редины; б) горизонтальную составляю­
щую поля тока вне соленоида на рас­
стоянии 4 см от оси соленоида; в) как
идут силовые линии внутри и вне со­
леноида; являются ли- они замкну­
тыми.
UflM
Рис. 31— 11.
141
.0 © 31—30. Медный провод сечени­
ем S = 2 м м 2, согнутый в виде трех
сторон квадрата, может вращаться,
как показано на рисунке 31— 12, око­
ло горизонтальной оси. Провод нахо­
дится в однородном магнитном поле,
направленном вертикально. Когда по
проводу идет ток / = 10 а, провод от­
клоняется от положения равновесия
на угол а — 15°. Определить индук­
цию поля.
© 31—31. По кольцу диаметром d = 10 с м из свинцовой
проволоки площадью сечения S — 0,7 м м 2 идет ток / = 7 а ,
отчего температура проволоки повышается до температуры,
близкой к плавлению. Прочность свинца на разрыв при этой
температуре равна р0 — 2 —^ Разорвется ли такое кольцо,
если поместить его в магнитное поле, индукция которого В **
= 1 — (плоскость кольца перпендикулярна к полю)?
м2
О 31—32. Шины электространции представляют собой
параллельные медные полосы длиной 3 м , находящиеся на
расстоянии 50 см . При коротком замыкании по ним может пойти
ток 10 000 а.
С какой силой взаимодействуют при этом шины?
© 31—33. По двум круг­
лым проводам, оси которых
параллельны, а радиусы
сечений сравнимы с рас­
стоянием между осями, те­
кут токи, плотности кото­
рых по всему сечению неиз­
менны. Показать, что сила
взаимодействия таких про­
водов выражается по фор­
муле пункта 15) введения,
причем b означает расстоя­
ние между осями проводов.
© 31—34. В приложе­
нии к Государственному
стандарту 8033-56 дано оп­
ределение единицы тока —
ампера: «Ампер есть сила
неизменяющегося тока, ко­
торый, будучи поддержива­
ем в двух параллельных
прямолинейных проводни­
ках бесконечной длины и
CD
N
5
Рис 31—14.
ничтожно малого кругового сечения, ____
расположенных на расстоянии
1 метр один от другого в пустоте, N
вызвал бы между этими проводни­
ками силу, равную 2 • 10~7 единиц
силы системы МКС на 1 метр длины». О
Зачем в стандарт внесено ука­
зание, что проводники должны
быть «бесконечной длины и нич­
тожно малого кругового сечения'? СЕНЕ
0 31—35. Две катушки, магнит­
ные моменты которых равны р, =
- 80 С ГСМ и р2 = 120 С ГСМ,
расположены так, что их оси на­
ходятся на одной прямой. Расстоя­
ние между ними R — 100 см велико
по сравнению с диаметром и дли­
ной катушки. Определить силу их
взаимодеГ ствия.
© 31—36. На рисунке 31— 13 изображен демонстрационный
опыт по взаимодействию токов. Если по катушкам текут попут­
ные токи и направления магнитных полей внутри катушек совпа­
дают, то катушка большего диаметра надевается на катушку,
имеющую меньший диаметр. Для опыта берутся катушки, диа­
метры которых разнятся лишь немного, а катушка с меньшим
диаметром значительно длиннее другой
Как будет проходить опыт, если диаметр подвижной катушки
в несколько раз больше диаметра неподвижной катушки?
О 31—37. На рисунке 31— 14, а изображен известный из
курса школьной физики опыт Эрстеда. Как изменится угол, на
который отклоняется при включении тока магнитная стрелка,
если, не меняя величины тока и расстояния провода от
стрелки, сделать следующие
изменения опыта- а) взять
стрелку такого же размера, но
намагниченную более сильно?
В(гс)
143
Рис. 31 — 17. Рис. 31—18.
б) взять стрелку более длинную? в) окружить провод же­
лезной трубой (рис. 31— 14, б)?
О 31— 3 8 . Кривая намагничения железа асимптотически при­
ближается к прямой (рис. 31— 15). Что означает величина ОБ0?
О 31—39. Как определить по графику (рис. 31— 16) значе­
ния В и Н, соответствующие максимуму р?
О 31—40. Определить коэрцитивную напряженность в мате­
риале постоянного магнита длиной 15 см, если поле вне магнита
исчезает при наличии тока 2 а в обмотке в 300 витков, навитой
на магнит.
© 31— 41. На железном кольце (тороиде) имеется обмотка,
содержащая 1000 витков. По обмотке идет ток 1 а. Определить
напряженность и индукцию магнитного поля внутри тороида на
расстоянии: а) 10 см от центра тороида; б) 12,5 см.
© 31—42. Средний диаметр железного кольца равен 15 см.
Площадь сечения кольца 7 см%. На кольцо навито 500 витков про­
вода. Принимая, что поле внутри кольца, имеющее место при на­
личии тока в обмотке, является однородным, определить:
а) магнитный поток в сердечнике при токе 0,6 а;
б) при каком токе магнитный поток в кольце равен 8,4-10-4 вб.
© 3 1 — 43. Средняя длина окружности железного кольца I =
= 61 см. В нем сделан прорез lt = 1 см (рис. 31— 17). На кольце
имеется обмотка с w — 1000 витками. Конда по обмотке идет ток
/ = 1,5 а, индукция поля в прорезе равна В = 1800 гс. Опреде­
лить р железа при этих условиях, приняв, что площадь сечения
магнитного потока в прорезе в k = 1,1 раза больше площади се­
чения кольца.
© 31—44. Два одинаковых железных кольца (d = 10 см)
имеют обмотки по w — 100 витков каждая. В одном из колец
имеется поперечный прорез = 1 мм. По обмотке сплошного
кольца идет ток / ( = 2 й . Какой ток / 2 надо пустить по обмотке
второго кольца, чтобы создать в нем ту же индукцию? Считать
Рис. 31—19.
И4
площади сечения потока индукции в воздухе и в R
и езезе одинаковыми.
© 31—45. Общая длина'силовых линий в элек­
тромагните равна 36 см, а толщина каждого из
воздушных зазоров 0,2 мм (рис. 31— 1$). Площадь
сечения магнитного потока всюду равна 2 см2. Об­
мотка электромагнита имеет 294 витка. При то­
ке 3 а подъемная сила магнита равна 160 н. Опре­
делить, каковы при этих условиях: а) индукция;
б) магнитная проницаемость железа.
I О 31—46. Какой из электромагнитов, изобра- Рис 3i _ 2o.
женных на рисунке 31— 19, имеет большую подъ­
емную силу, если используемый магнитный поток
в обоих случаях одинаков?
О 31—47. Объяснить следующий опыт. Имеется намагни­
ченная стальная спица, у концов которой удерживаются прило­
женные к ним небольшие одинаковые гвозди. Если один из кон­
цов спицы накалить добела (примерно до середины) и затем ох­
ладить, то подвергшийся нагреванию конец не удерживает гвоз­
дика, в то время как другой конец удерживает.
О 31—48. Траектория пучка электронов, движущихся в ва­
кууме в магнитном поле (В = 70 гс), — дуга окружности радиу­
сом 3 см. Определить скорость и энергию электронов.
© 31—49. Электрон движется в магнитном поле, индукция
которого В = 20 гс, по винтовой линии радиусом R = 2 см и
шагом h = 5 см (рис. 31—20). Определить скорость электрона.
ъ \ © 31—50. Однородное электрическое (Е = 3 — и магнит-
си /
ное (В = 1 гс) поля направлены взаимно перпендикулярно.
Каковы должны быть направление и величина скорости элек­
трона, чтобы его траектория была .прямолинейна?
© 31—51. Каковы нормальное и тангенциальное ускорения
электрона, движущегося в совпадающих по направлению элек­
трическом и магнитном полях? а) Скорость электрона v направ-
б) Скорость электрона направлена
перпендикулярно к ним.
© 31—52. Одним из типов прибо­
ров, служащих для получения быстро
движущихся заряженных частиц, яв­
ляется циклотрон, представляющий
собой низкую цилиндрическую метал­
лическую коробку (рис. 31—21), раз­
резанную на две половины (дуанты).
Дуанты помещены в вакуум. Между
ними создается электрическое поле,
причем через ' некоторые промежутки
времени направление этого поля ме­
няется. Вблизи центра одного из
лена
I 1
вдоль
В
I I I
полей.
1 I 1
145
дуантов имеется источник ионов К. Дуанты находятся в однородном
магнитном поле, направление которого показано на рисунке
стрелками.
Ион, попавший в разрез между дуантами, вследствие дей­
ствия электрического поля движется с ускорением. Затем внутри
дуанта он движется под действием магнитного поля по дуге
окружности и вновь подлетает к разрезу между дуантами. Про­
межуток времени, по истечении которого напряжение между
дуантами меняет свой знак, подбирается так, чтобы ион успел
описать внутри дуанта полуокружность. Таким образом, при
каждом переходе иона из одного дуанта в другой скорость его
увеличивается, и ион описывает внутри дуантов полуокружности
все большего диаметра.
а) Доказать, что промежутки времени, через которые надо
менять направление электрического поля между дуантами, не
зависят от радиуса полуокружности, по которой движется ион,
а потому должны оставаться неизменными во все время движе­
ния иона.
б) Определить индукцию магнитного поля, которая требуется
для сообщения протону энергии 3 = 4 Мэе, если максимальный
радиус полуокружности внутри дуанта равен R — 60 см .
в) Определить промежуток времени, в течение которого про­
тон достигает указанной энергии. Его начальная скорость мала.
В моменты перехода протона из одного дуанта в другой напряже­
ние между ними равно 11 = 20 000 в. Промежуток между дуан­
тами d = 1 см. Принять, что поле между дуантами однородно.

© 38— 1. Небольшой предмет расположен между двумя
плоскими зеркалами, поставленными под углом а — 32°, на рас­
стоянии г = 10 см от линии пересечения зеркал ближе к одному
из зеркал.
а) На каком расстоянии х друг от друга находятся первые
мнимые изображения предмета в зеркалах?
б) Как сместится середина отрезка прямой, соединяющей два
изображения предмета, если предмет сдвинуть на I — 2 см так,
чтобы его расстояние от линии пересечения зеркал осталось
неизменным?
© 38—2. Луч света падает на одно из зеркал, составляющих
двугранный угол 20°, параллельно плоскости, делящей угол по­
полам, под прямым углом к линии пересечения зеркал. Как он
идет дальше? Какова будет сила света но выходе луча из дву­
гранного угла, если начальная сила света равна» 10 св и если при
каждом отражении сила света уменьшается в два раза?
© 38—3. Три плоских зеркала расположены взаимно пер­
пендикулярно. Показать, что луч, упавший под произвольным
углом на одно из зеркал и отразившийся на второе, а затем на
третье зеркало, после трех отражений идет антипараллельно
прежнему направлению.
О 38—4. Волосок маленькой электрической лампочки нахо­
дится на расстоянии 24 см от вершины вогнутого зеркала с фо­
кусным расстоянием 20 см. а) Где надо поставить экран, покры­
тый белой бумагой, чтобы получить на нам четкое изображение
накаленного волоска? б) Какова яркость этого изображения при
следующих условиях: лампочка дает Световой поток 10 лм, на
зеркало падает 0,2 этого потока, коэффициент отражения бума­
ги равен 0,8, волосок имеет длину 2 с.и и диаметр 0,1 мм?
© 38—5. Луч света падает на вогнутое сферическое зеркало
с радиусом R параллельно оптической оси ОО' на расстоянии а
180
д
Рис 38—2.
от нее (рис. 38—2) и после отражения
пересекает оптическую ось 00' в точке В.
Найти отношение между а и R, при кото­
ром относительная ошибка, которую мы
делаем, принимая ОВ — 0,5 R, равна 1%.
О 38—6. Вогнутое сферическое зерка­
ло, радиус отверстия которого величина
того же порядка, как радиус сферы, дает
иа экране размытое действительное изображение. Почему же
при рассматривании этого изображения в зеркале мы видим его
четким (хотя и искаженным)?
О 38— 7. Наблюдатель глядит сквозь тонкую стеклянную
пластинку на свое изображение в выпуклом зеркале и, переме­
щая пластинку, добивается, что изображения его глаза, види­
мые в зеркале и в стеклянной пластинке, налагаются друг на
друга и не смещаются при покачивании головы (отсутствует
параллакс).
На каком расстоянии от глаза наблюдателя помещена пла­
стинка, если фокусное расстояние зеркала равно — 10 см и глаз
отдален от его вершины на 40 см?
О 38—8. На рисунке 38—3, а и Ь показаны положения оси
сферического зеркала ММ, светящей точки S и ее изображения
S'. Найти построением положения вершины зеркала и его
центра для обоих случаев.
О 38—9. Высота Солнца над горизонтом равна 20°. Поль­
зуясь плоским зеркалом, пускают зайчик в воду в пруде.
Как надо расположить зеркало, чтобы отраженный от него
луч шел в воде под углом 60° к горизонту?
О 38— 10. Каков предельный угол при падении луча на гра­
ницу стекло — вода?

Ответы к задачам по физике Сахаров from zoner

Категория: Физика | Добавил: Админ (17.07.2016)
Просмотров: | Теги: сахаров | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar