Тема №8223 Сборник олимпиадных задач по физике 585 (Часть 3)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Сборник олимпиадных задач по физике 585 (Часть 3) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Сборник олимпиадных задач по физике 585 (Часть 3), 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.

341. Определите работу А, которую совершает
идеальный газ в замкнутом цикле 1®4®3®2®1,
изображенном на рис.67, если р1
 = 105 Па,
ро = 3 • 105 Па, р2 = 4 • 105 Па, V2
–V1= 10 л и участки цикла 4 – 3 и 2 – 1 параллельны оси V.
342. Сосуд вместимостью V= 30 л разделен на
три равные части неподвижными тонкими полупроницаемыми перегородками (рис. 68). В левую часть
вводят mH2=30г водорода, в среднюю тO2 = 160 г
кислорода и в правую mN2= 70 г азота. Через левую
перегородку может диффундировать только водород, через правую – водород и азот. Какое давление будет в каждой из трех частей сосуда после установления равновесия, если он
поддерживается при постоянной температуре T = 300 К?
343. Спускаемый аппарат космического корабля приближается к поверхности планеты по
вертикали с постоянной скоростью, передавая на
борт корабля данные о наружном давлении. График зависимости давления (в условных единицах)
от времени приведен на рис. 69. Опустившись на
поверхность планеты, аппарат измерил и передал
на борт данные о температуре: T = 700 К и ускорении свободного падения: g = 10 м/с
2
. Определите:
скорость u спуска аппарата, если известно, что атмосфера планеты состоит из углекислого газа СО2
; температуру Th на высоте h = 15 км
над поверхностью планеты.
344. В вертикальном цилиндре вместимостью V под невесомым поршнем находится п молей идеального одноатомного газа. Газ под поршнем теплоизолирован. На поршень положили груз массой М, в результате чего поршень переместился на расстояние h. Определите конечную температуру установившуюся после
перемещения поршня, если площадь поршня равна S, атмосферное давление ро
.
345. В вертикальном цилиндре с площадью поперечного сечения S под
поршнем, масса которого равна М, находится 1 моль идеального одноатомного
газа. В некоторый момент времени под поршнем включается нагреватель, передающий газу за единицу времени количество теплоты q. Определите установивРис. 66
Рис. 67
Рис. 68
Рис. 69 
51
шуюся скорость u движения поршня при условии, что давление газа под поршнем
постоянно и равно ро
, газ под поршнем теплоизолирован.
346. Произведение давления газа на его объем (рV) не меняется с изменением
объема при постоянной температуре, только если предположить, что газы, с которыми мы имеем дело, являются идеальными. Определите, будет уменьшаться
или увеличиваться произведение рV при очень сильном сжатии газа, если не делать предположения об идеальности последнего.
347. Горизонтальный цилиндрический сосуд
длиной 2l разделен тонким нетеплопроводящим
поршнем на две равные части, в каждой из которых
находится по n молей идеального одноатомного газа
при температуре T. Поршень прикреплен к торцам
сосуда недеформированными пружинами жесткости
k каждая (рис. 70). Газу в правой части сообщили
количество теплоты Q, в результате чего поршень
сместился влево на расстояние х = l/2. Определите количество теплоты Q’, отданное при температуре T термостату, с которым газ в левой части все время находился в тепловом контакте.
348. Теплоизолированный сосуд разделен на две
части нетеплопроводящим поршнем, который может
перемещаться в сосуде без трения. В левой части сосуда
содержится 1 моль идеального одноатомного газа, в правой – вакуум. Поршень соединен с правой стенкой сосуда пружиной, длина которой в свободном состоянии равна длине сосуда (рис. 71). Определите теплоемкость С
системы. Теплоемкостью сосуда, поршня и пружины пренебречь.
349. Докажите, что КПД тепловой машины, использующей цикл, состоящий
из двух изотерм и двух изохор, меньше КПД идеальной тепловой машины Карно,
работающей с теми же нагревателем и холодильником.
350. Предположим, что планету массой М и радиусом r окружает атмосфера
постоянной плотности, состоящая из газа с молярной массой m. Определите температуру T атмосферы на поверхности планеты, если толщина атмосферы равна h
(h<<r).
351. В закрытом цилиндрическом сосуде с площадью основания S находится
вещество в газообразном состоянии вне поля тяготения Земли. Масса газа равна
М, давление р, причем p << pнас
, где pнас
– давление насыщенных паров вещества
при данной температуре. Сосуд начинают разгонять с ускорением а, направленным по оси цилиндра. Температура поддерживается постоянной. Определите,
какая масса жидкости mЖ
образуется в результате движения в сосуде.
352. На некоторой планете давление насыщенного водяного пара равно
р0 = 60 мм рт. ст. Определите его плотность r.
353. В холодную погоду изо рта при дыхании идет «пар». Если приоткрыть
дверь в теплую избу в морозный день, то в комнату тоже врывается «пар». Объясните эти явления.
354. Сосуд объемом V = 1 л содержит тH2 = 2 г водорода и немного воды.
Давление в сосуде равно рH= 17•105 Па. Сосуд нагревают так, что давление в нем
Рис. 70
Рис. 71 
52
увеличивается до рK = 26•105 Па, и часть воды испаряется. Молярная масса водяных паров равна m = 18•10–3 кг/моль. Определите начальную T
Н
и конечную T
К
температуры воды и ее массу Dm. Указание. Воспользуйтесь следующей температурной зависимостью давления насыщенных паров воды:
T,°С 100 120 133 152 180
pнас
, 105 Па 1 2 3 5 10
355. Нижний конец капилляра радиусом r = 0,2 мм и длиной l = 8 см погружен в воду, температура которой постоянна и равна Тн = 0°С. Температура верхнего конца капилляра равна TВ = 100°С. На какую высоту h поднимется вода в
капилляре? Считать, что теплопроводность капилляра намного превосходит теплопроводность воды в нем. Теплообменом с окружающим воздухом пренебречь.
Указание. Воспользуйтесь следующей температурной зависимостью поверхностного натяжения воды:
T,°С 0 20 50 90
s,мН/м 76 73 67 60
356. В цилиндре с подвижным поршнем находится воздух под давлением р1 и
мыльный пузырь радиусом r. Поверхностное натяжение равно s, температура T
поддерживается постоянной. Определите давление р2
, до которого нужно сжать
воздух медленным вдвиганием поршня, чтобы мыльный пузырь уменьшил свои
размеры вдвое.
357. В теплоизолированном цилиндрическом сосуде под легким поршнем
находится смесь равных масс воды и льда: m = mВ = mЛ = 1 кг. Давление на поршень медленно увеличивают от начального значения р0 = 105 Па до р1 = 2,5•106 Па.
Удельные теплоемкости воды и льда равны СВ = 4,2 кДж/(кг•К), СЛ = 2,1 кДж/(кг•К),
удельная теплота плавления льда l = 340 кДж/кг, плотность льда rЛ= 0,9 rВ
 (rВ
– плотность воды). Определите, какая масса Dm льда при этом растает и какую работу А
совершит внешняя сила. Известно, что для уменьшения температуры плавления
льда на 1 °С нужно довести давление до значения р = 14•106 Па, а для уменьшения
объема некоторой массы воды на 1 % давление нужно поднять до р’ = 20•106 Па.
1) Решите задачу, считая воду и лед несжимаемыми.
2) Оцените поправку, которую дает учет сжимаемости, считая сжимаемость
льда равной половине сжимаемости воды.
358. Известно, что если обычную воду подсолить, то температура ее кипения
станет выше. Определите, как при этом изменится плотность насыщенных водяных паров при температуре кипения.
359. Для многих веществ существует такое значение температуры Tтр и давления pтр при котором все три фазы вещества (газообразная, жидкая и твердая)
находятся в равновесии друг с другом – так называемая тройная точка вещества.
Например, для воды Tтр = + 0,0075 °С, pтр = 4,58 мм рт. ст. Удельная теплота испарения воды в тройной точке равна q= 2,48•103 кДж/кг, удельная теплота плавления льда l = 0,34•103 кДж/кг. Найдите удельную теплоту сублимации воды V
(т. е. прямого перехода из твердого в газообразное состояние) в тройной точке. 
53
360. Известно, что давление насыщенного пара над
водным раствором сахара меньше, чем над чистой водой, где оно равно рнас
, на величину Dр = 0,05рнасС, где
С – молярная концентрация раствора. Цилиндрический
сосуд, наполненный до высоты h1 = 10 см раствором
сахара с концентрацией С1 =2• 10-3
, помещают под широкий колпак. На горизонтальную поверхность под
колпаком налит тот же раствор с концентрацией С2 =
10-3
, его уровень h2<<h1 (рис.72). Определите уровень h
раствора в цилиндрическом сосуде после установления равновесия. Температура
поддерживается постоянной и равной 20 °С. Пар над поверхностью раствора содержит только молекулы воды, молярная масса водяных паров равна m = 18•10-3
кг/моль.
361. Когда летом после сухой и жаркой погоды
идет дождь и капли попадают на стену из красного
кирпича, слышится шипение. Объясните, почему?
362. Тонкая U-образная, запаянная с одного конца
трубка состоит из трех колен длиной по L = 250 мм
каждое, согнутых под прямыми углами. Вертикальные
части трубки заполнены ртутью до половины (рис. 73).
Медленно нагревая в запаянной трубке газ, отделенный от атмосферы ртутью, можно вытеснить из трубки
всю ртуть. Определите, какую работу А совершит при
этом газ в трубке, полностью вытеснив ртуть. Атмосферное давление равно p0 = 103 Па, плотность ртути rрт
 = 13,6•103 кг/м3
, поперечное сечение трубки S = 1 см2
.
363. Остаточную деформацию упругого стержня можно грубо описать в рамках следующей модели. Если растяжение стержня Dl < x0
 (где x0
– заданная для
данного стержня величина), то сила, необходимая для того, чтобы вызвать растяжение Dl , определяется законом Гука F = kDl, где k – жесткость стержня. Если Dl > x0
,
то сила перестает зависеть от растяжения (вещество
стержня начинает «течь»). Если теперь начать снимать
нагрузку, то удлинение стержня будет спадать по пути
СD, который для простоты считаем прямым и параллельным участку АВ (рис. 74). Поэтому при полном
снятии нагрузки стержень остается деформированным
(точка D на рисунке). Пусть стержень вначале растянут
на Dl = x > x0
, а затем нагрузку убирают. Определите
максимальное изменение DT температуры стержня,
если его теплоемкость равна С. Стержень теплоизолирован.
364. Тонкостенный заполненный газом цилиндр
массой т, высоты h и площадью основания S плавает в
воде (рис. 75). В результате потери герметичности в
нижней части цилиндра его глубина погружения увеРис. 72
S
L/2
L
Рис. 73
Рис. 74
Рис. 75 
54
личилась на Dh. Определите начальное давление p1
газа в цилиндре. Атмосферное давление равно p0
,
температура не меняется.
365. Ударная волна представляет собой область
повышенного давления, распространяющуюся в положительном направлении оси х с большой скоростью u. В момент прихода волны давление резко
повышается. Эта зависимость изображена на рис. 76.
Определите, какую скорость и приобретает клин сразу после прохождения через него фронта ударной
волны. Масса клина равна m, размеры указаны на
рис.77. Трением пренебречь. Считать, что приобретаемая клином скорость много меньше скорости волны (u << u).
366. Каково давление р атмосферного воздуха на
поверхность, которая поглощает половину налетающих на нее молекул газа?
367. В закрытом сосуде происходит полное сгорание кусочка угля с образованием углекислого газа. После этого сосуд охлаждают до первоначальной температуры. Сравните конечное давление в сосуде с начальным. Объем угля мал по
сравнению с объемом сосуда.
368. В закрытом сосуде при давлении р0 находится смесь из одного моля кислорода и двух молей водорода. Между газами происходит реакция с образованием водяного пара. Какое давление установится в сосуде после охлаждения до
первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит.
369. В герметично закрытом баллоне находится смесь
из т1 = 0,50 г водорода и т2 = 8,0 г кислорода при давлении
р1 = 2,35•106 Па. Между газами происходит реакция с образованием водяного пара. Какое давление р установится в
баллоне после охлаждения до первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит.
370. Каковы средние кинетические энергии <Е> поступательного движения и средние квадратичные скорости
молекул кислорода и водорода при температуре t = 27°С?
371. Герметично закрытый сосуд полностью заполнен
водой. Каким стало бы давление р внутри сосуда, если бы
силы взаимодействия между молекулами воды исчезли?
Температура в сосуде постоянна: t = 27°С.
372. Постройте графики процесса, происходящего с
идеальным газом (рис. 78), в координатах р, Т и V, Т. Масса
газа постоянна. Участки графика 1-2 и 3-4 соответствуют
изотермическим процессам.
373. Сравните объем данной массы идеального газа в
состояниях 1 и 2 (рис. 79).
374. Как менялось давление идеального газа в ходе
процесса, график которого изображен на рис. 80? Укажите
Рис. 76
Рис. 77
Рис. 78
 Рис. 79
Рис. 80 
55
точки на графике, соответствующие наибольшему и наименьшему давлению.
375. Укажите точку, в которой достигалась наибольшая
температура идеального газа в ходе процесса, график которого изображен на рис. 81 (дайте графическое решение).
376. Поршень в цилиндре с газом неплотно прилегает к
стенке и пропускает газ наружу. На рис. 82 показана зависимость объема газа от температуры при изобарном процессе. Укажите направление процесса.
377. Какова температура идеального газа в состоянии 2
(рис. 83) , если состояния 2 и 4 лежат на одной изотерме?
Температуры Т1 и Т2 в состояниях 1 и 3 считайте заданными.
378. Цикл состоит из двух изобар (Р2 = 2Р1) и двух изохор (V2 = 2V1). Определите КПД цикла, если рабочим веществом является одноатомный идеальный газ.
379. Вместимость цилиндра поршневого насоса равна
0,5 л. Насос соединен с баллоном вместимостью 3,0 л, содержащим воздух при нормальном атмосферном давлении.
Найти давление воздуха в баллоне после пяти рабочих ходов поршня в случаях режимов работы: 1) нагнетательного;
2) разрежающего.
380. Стальной снаряд, летевший со скоростью 200м/с,
ударяется в земляную насыпь и застревает в ней. На сколько повысится температура снаряда, если на его нагревание
пошло 60% кинетической энергии?
381. На электроплитке мощностью 600 Вт за 35 мин нагрели 2,0 л воды от 293 до 373 К, причем 200 г воды обратилось в пар. Определить
КПД электроплитки.
382. Некоторое количество гелия расширяется: сначала адиабатно, а затем –
изобарно. Конечная температура газа равна начальной. При адиабатном расширении газ совершил работу, равную 4,5 кДж. Чему равна работа газа за весь процесс?
383. В сосуде находится смесь азота и водорода. При начальной температуре
Т азот полностью диссоциирован на атомы, а диссоциацией водорода можно пренебречь. При нагревании до температуры 2Т оба газа полностью диссоциируют, и
давление утраивается по сравнению с начальным. Каково отношение масс азота и
водорода в смеси?
384. Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м заполнен водой доверху.
На дне его находится пузырек воздуха. Давление у дна бака р0
 = 0,15 МПа. Каким
станет давление р у дна, если пузырек всплывет? Стенки бака считайте абсолютно жесткими, воду – несжимаемой.
385. Сжимаемость воды (относительное уменьшение ее объема при увеличении
давления на 1 Па) b = 5,0•10-10 Пa
-1
. Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м
заполнен водой доверху. На дне его находится пузырек воздуха. Давление у дна
бака р0 = 0,15 МПа. Стенки бака считайте абсолютно жесткими. Какой должна
быть площадь S основания цилиндрического бака, чтобы воду действительно
можно было считать несжимаемой? Начальный объем пузырька V0 = 15 мм3
.
Рис. 81
Рис. 82
Рис. 83 
56
386. Герметически закрытый бак высотой h = 5,0 м заполнен водой доверху. На дне его находятся два одинаковых пузырька воздуха. Давление на дно
бака р0 = 0,15 МПа. Каким станет это давление, если всплывет один пузырек?
Оба пузырька? Стенки бака считайте абсолютно жесткими, воду – несжимаемой.
387. Какой радиус r должен иметь наполненный гелием воздушный шар,
чтобы он мог подняться в воздух, если масса 1 м2 оболочки шара т0
 = 50 г? Температура воздуха t = 27 °С, давление рa = 100 кПа.
388. Баллон с газом разделен на две части теплоизолирующей перегородкой с
очень малым отверстием (это означает, что молекулы проходят в отверстие только “поодиночке”, т. е. макроскопическое движение газа вблизи отверстия не может возникнуть). По разные стороны перегородки все время поддерживаются
температуры Т1 и Т2
. Каково отношение давлений р1 и р2
в различных частях баллона?
389. Поршень массы т находится в равновесии посередине герметично закрытого цилиндра (рис. 84). В каждой
половине цилиндра находится n молей газа при абсолютной
температуре Т. Найдите период t малых колебаний поршня,
считая, что температура газа при колебаниях остается неизменной. Трением можно пренебречь.
390. Вертикальный цилиндр закрыт сверху поршнем
массой m1 = 100 кг и площадью S = 100 см2
. В цилиндре под поршнем находится
m2 = 2,0 г гелия при температуре t = 200С. Определите количество теплоты, необходимое для того, чтобы поршень поднялся на высоту Dh = 16,6 см. Какая при
этом установится температура в цилиндре? Внешнее давление во время процесса
не изменялось и равнялось нормальному. Молярная масса гелия М = 4,0 г/моль.
Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль×К).
391. Определите относительную влажность воздуха, находящегося в баллоне
емкостью V = 83 л при температуре t = 1000С, если до полного насыщения пара
понадобилось бы испарить в этот объем дополнительно Dm = 18 г воды. Молярная
масса воды М = 18 г/моль. Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/моль×К.
392. Многие металлы обладают так называемой гранецентрированной решёткой: ионы расположены в вершинах кубической ячейки и в центрах её граней.
Какова плотность r металла, если его молярная масса равна М, а длина ребра его
кубической ячейки равна а?
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. ПОСТОЯННЫЙ ТОК. МАГНЕТИЗМ
393. Линия напряженности выходит из положительного точечного заряда + q1 под углом a к прямой,
соединяющей его с отрицательным точечным –q2
 (рис.
85). Под каким углом b линия напряженности войдет
в заряд –q2
?
394. Два плоских конденсатора расположены
перпендикулярно общей оси. Расстояние между конденсаторами d много больше размеров их пластин и
Рис. 84
Рис. 85
Рис. 86 
57
расстояния l между ними. Оба конденсатора заряжены. Заряд первого конденсатора q1
, а второго q2
(рис. 86). Найдите силу взаимодействия F конденсаторов.
395. Найдите силу взаимодействия F двух соприкасающихся по всей поверхности полусфер радиуса R, если одна из них равномерно заряжена с поверхностной плотностью s1
, а другая s2
.
396. Известно, что минимальная напряженность однородного электрического
поля, которое разрывает на две части проводящую незаряженную тонкостенную
сферу, равна Е0
. Определите минимальную напряженность Е1 поля, которое разорвет сферу вдвое большего радиуса, если толщина ее стенок остается постоянной.
397. Три небольших одинаковых незаряженных металлических шарика находятся в вершинах равностороннего треугольника. Шарики поочередно по одному
разу соединяют с удаленным большим заряженным проводящим шаром, центр
которого находится на перпендикуляре, восстановленном к плоскости треугольника и проходящем через центр последнего. В результате на первом шарике оказался заряд q1
, а на втором – заряд q2
. Определите заряд q3
третьего шарика.
398. Металлический шар радиусом r1
, заряженный до потенциала j1
, окружают проводящей тонкостенной сферической оболочкой радиусом r2
 (рис. 87). Определите потенциал
j2 шара после того, как шар будет на некоторое время соединен проводником с оболочкой.
399. Очень маленькая заземленная проводящая сфера
находится на расстоянии а от точечного заряда q1 и на расстоянии b от точечного заряда q2
 (а < b). В некоторый момент сфера начинает расширяться так, что ее радиус растет по закону R=u t. Определите зависимость силы тока от времени I(t) в проводнике, осуществляющем
заземление. Считать, что точечные заряды и центр сферы неподвижны и в соответствующие моменты времени исходные точечные заряды попадают внутрь
расширяющейся сферы, не касаясь ее (через небольшие отверстия).
400. Три незаряженных конденсатора, емкости которых
равны С1
, С2
, и С3
, соединены, как показано на рис. 88, и
подключены к точкам А, В и D. Потенциалы этих точек равны jA
, jB и jC
 . Распределите потенциал jO
общей точки О.
401. Толщина плоского листка металлической фольги
равна d, площадь листка S. Расстояние от некоторого заряда
q до центра листка равно l, причем d << l. Определите силу
F, с которой листок притягивается к заряду q. Считать, что
прямая, соединяющая заряд с центром листка, перпендикулярна поверхности листка.
402. Три конденсатора с емкостью С1 = 0,2 мкФ,
С2 = С3 = 0,4 мкФ соединены по схеме, изображенной на
рис. 89, и подключены к источнику постоянного напряжения U AВ
= 250 В. Найти общий электрический заряд, заряд и
разность электрических потенциалов на отдельных конден Рис. 87
Рис. 88
Рис. 89 
58
саторах. Определить электрическую энергию, запасенную всей батареей конденсаторов.
403. К какой паре точек схемы, изображенной на рис. 90, надо подключить источник тока,
чтобы зарядить все шесть конденсаторов, емкости которых равны?
404. Плоский конденсатор заполнен диэлектриком, проницаемость которого зависит от напряжения на конденсаторе по закону e = aU, где
a = 1 В-1
. Параллельно этому «нелинейному» конденсатору, который не заряжен,
подключают такой же конденсатор, но без диэлектрика, который заряжен до напряжения U0
 = 156 В. Определите напряжение U, которое установится на конденсаторах.
405. Два одинаковых проводящих шарика массой по 1,50 г подвешены на
шелковых нитях в одной точке. После того как один из шариков зарядили отрицательным электричеством и привели в соприкосновение с другим, шарики разошлись на 10,0 см, а нити образовали угол 36°. Определить электрический заряд
шарика до его соприкосновения с другим и число избыточных электронов на
каждом шарике после их соприкосновения.
406. Два небольших шарика массой т, несущие одинаковый заряд q каждый,
соединены непроводящей нитью длины 2l. В некоторый момент времени середина нити начинает двигаться с постоянной скоростью u, перпендикулярной направлению нити в начальный момент времени. Определите, на какое минимальное расстояние d сблизятся шарики.
407. Два шарика с зарядами q1 и q2 имели вначале одинаковые по модулю и
направлению скорости. После того как на некоторое время было включено однородное электрическое поле, направление скорости 1 шарика изменилось на 60°, а
модуль скорости уменьшился вдвое. Направление скорости 2 шарика повернулось на 90°. Во сколько раз изменилась скорость 2 шарика? Определите модуль
отношения заряда к массе для 2 шарика, если для первого он равен k1
. Электростатическим взаимодействием шариков пренебречь.
408. В вершинах правильного многоугольника со стороной а были закреплены небольшие одинаковые шарики с равными зарядами. В некоторый момент
времени один из шариков был освобожден, а через достаточно большой промежуток времени был освобожден шарик, соседний с первым освобожденным. Оказалось, что на достаточно большом расстоянии от многоугольника кинетические
энергии отпущенных шариков различаются на величину К. Найдите заряд q каждого шарика.
409. Почему ударную ионизацию (ионизация в результате соударения) атомов производят электроны, а не ионы, хотя и те и другие приобретают в ускоряющем поле одинаковую кинетическую энергию тu2
/2 = еDj (е – заряд частиц,
Dj– разность потенциалов ускоряющего поля)? Считать, что после соударения
ионизируемый атом и налетевшая на него частица имеют приблизительно одинаковые скорости.
C
A
B D
Рис. 90 
59
410. Начальная скорость точечного электрического заряда, помещенного в электростатическое поле, равна нулю.
Совпадает ли траектория движения заряда с силовой линией
поля? Объясните ответ.
411.Можно ли создать электростатическое поле, линии
напряженности которого имеют вид, показанный на рис. 91?
Поясните ответ.
412. На рис. 92 а, б, в показаны картины силовых линий
трех электрических полей. Как будет вести себя незаряженный шарик, помещенный в каждое из этих полей?
413. Три одинаковых положительных заряда q расположены в вершинах равностороннего треугольника со стороной а. Определите величину напряженности поля Е в точке А, лежащей на расстоянии а от каждого из зарядов.
414. В однородное электрическое поле вносят
металлический незаряженный шар. Где и какие индуцированные заряды появятся на шаре? Нарисуйте
линии напряженности поля и эквипотенциальные
поверхности.
415. Электрическое поле создается положительным точечным зарядом. Как изменятся напряженность Е и потенциал j поля в точке А (рис. 93), если
справа от нее поместить незаряженный шар?
416. Пылинка массы т = 3,0•10-11 г покоится между горизонтальными пластинами плоского конденсатора. Под действием ультрафиолетового излучения
пылинка потеряла часть заряда и начала опускаться. Чтобы восстановить равновесие, потребовалось увеличить напряжение на DU = 25 В. Какой заряд Dq потеряла пылинка? Сколько элементарных электрических зарядов он составляет?
Расстояние между пластинами конденсатора d = 5,2 мм, начальное напряжение
U0 = 480 В.
417. Два одинаковых одноименно заряженных шарика, подвешенных в одной
точке на нитях равной длины, опускают в керосин. При этом угол расхождения
нитей не изменяется. Какова плотность r материала шариков?
418. На нитях равной длины, закрепленных в одной точке, висят два одинаковых маленьких металлических шарика. Шарикам сообщили равные заряды, в
результате чего они разошлись на расстояние а = 9,5 см, которое намного меньше
длины нитей. Затем один из шариков разрядили. Что произойдет с шариками
после этого? При каком расстоянии b между шариками снова установится равновесие?
419. Три маленьких одинаково заряженных шарика массой m = 4,0 г каждый
подвешены на шелковых нитях длиной l = 1,0 м. Верхние концы нитей закреплены в одной точке. Расстояние между любыми двумя шариками а = 5,0 см. Каков
заряд q каждого шарика?
420. Два электрона, находящиеся в начальный момент далеко друг от друга,
движутся навстречу вдоль одной прямой с одинаковыми по модулю скоростями
u0 = 1000 км/с. На какое наименьшее расстояние они сблизятся?
Рис. 91
Рис. 92
Рис. 93 
60
421. Два электрона находятся на большом расстоянии друг от друга. Вначале
один электрон неподвижен, а другой приближается к нему с начальной скоростью u0 = 1000 км/с, направленной вдоль соединяющей электроны прямой. На
какое наименьшее расстояние они сблизятся? С какими скоростями разлетятся?
422. Два одноименных точечных заряда q1 и q2 массами т1 и т2
движутся навстречу друг другу. Когда расстояние между ними равно r, их скорости равны u1
и u2
. До какого минимального расстояния rmin сблизятся заряды?
423. Четыре шарика, имеющие одинаковые заряды q, расположены вдоль одной прямой так, что расстояние между соседними шариками равно а. Какую работу А нужно совершить, чтобы разместить эти шарики: а) в вершинах квадрата
со стороной а; б) в вершинах тетраэдра с ребром а?
424. Маленький заряженный шарик массой 50 г, имеющий заряд 1 мкКл, движется с высоты 0,5 м по наклонной плоскости с углом наклона 30°. В вершине
прямого угла, образованного высотой и горизонталью, находится неподвижный
заряд 7,4 мкКл. Чему равна скорость шарика у основания наклонной плоскости,
если его начальная скорость равна нулю? Трением пренебречь.
425. Альфа-частица (α-частица – двукратно ионизованный атом гелия) движется со скоростью 1,6*107 м/с в направлении к неподвижному ядру урана. На
какое наименьшее расстояние может она приблизиться к ядру урана? Заряды считать точечными. Различие в массах протона и нейтрона не учитывать.
426. Узкий пучок протонов, имеющих скорость v0 = 9,5·104 м/c, влетает в
плоский конденсатор, так что ось пучка
равноудалена от пластин конденсатора.
Скорость протонов направлена параллельно пластинам. При напряжении на
пластинах конденсатора 14 В протоны
смещаются от первоначального направления и попадают в точку экрана С. Определить смещение протонов ОС (рис. 94),
если расстояние между пластинами конденсатора равно d = 2,4 см, длина пластин
равна b = 6,2 см и расстояние от конденсатора до экрана составляет l = 45 см.
Движение протонов происходит в вакууме. Действием силы тяжести пренебречь.
427. Два одинаковых металлических шарика радиуса R = 1 мм соединены длинным тонким проводом. Один из них размещен в разреженном воздухе, а другой –
посередине большой вакуумной камеры. На расположенный в вакууме шарик падает
с большого расстояния поток электронов с начальной скоростью u0 = 3000 км/с. Какой заряд Q можно накопить таким способом на шариках? Каким будет ответ,
если увеличить начальную скорость электронов до u0
/
 = 10 000 км/с? Электрический пробой разреженного воздуха происходит при напряженности электрического поля E0 = 3•104 В/м.
428. По тонкому металлическому кольцу радиуса R, равномерно распределен
заряд q. Определите напряженность поля Е и потенциал j в точке А, расположенной на оси кольца на расстоянии Н от его центра.
429. Электрон находится на оси тонкого кольца радиуса R на расстоянии h от
его центра. Кольцо получает положительный заряд q и начинает притягивать
Рис. 94 
61
электрон. Обязательно ли электрон пролетит через центр кольца? С какой скоростью u он может пролететь вблизи этой точки?
430. Тонкое проволочное кольцо радиусом R несет на себе электрический заряд q. В центре кольца расположен одноименный с q заряд Q, причем |Q| > |q|.
Определите силу T, с которой растянуто кольцо.
431. Тонкое проволочное кольцо радиусом R имеет электрический заряд +Q.
Маленький шарик массой m, имеющий заряд -q, может двигаться без трения по
тонкой диэлектрической спице, проходящей вдоль оси кольца. Как будет двигаться шарик, если его отвести от центра кольца на расстояние x0 << R и отпустить без начальной скорости? Найдите зависимость х(t). Как изменится движение,
если убрать спицу?
432. Тонкое неподвижное проволочное кольцо радиуса R имеет заряд +Q. В
центре кольца находится маленький шарик массой т с зарядом -q. Шарику придают начальную скорость u0
, направленную вдоль оси кольца. Как зависит характер движения шарика от величины u0
?
433. Два параллельных тонких кольца, радиусы
которых одинаковы и равны 5,0 см, имеют общую ось
О1О 2 (рис. 95). Расстояние между их центрами равно
12 см. На первом кольце равномерно распределен
заряд 8,2*10-7 Кл, а на втором – заряд 6,0*10-7 Кл.
Какая работа совершается при перемещении заряда
3,0*10-9 Кл из центра одного кольца в центр другого?
Система колец находится в вакууме.
434. Точечный заряд +q находится на расстоянии h от большой плоской проводящей пластины. С какой силой F действует пластина на заряд?
435. Заряд Q равномерно распределен по объему непроводящего шара радиуса R. Чему равна напряженность поля Е на расстоянии r от центра шара? Постройте график зависимости Е(r).
436. Вернитесь к условию задачи 435 и определите потенциал поля j на расстоянии r от центра шара. Постройте график зависимости j(r).
437. Металлический шар радиусом R имеет заряд Q. Чему равны напряженность поля Е и потенциал j на расстоянии r от центра шара? Постройте графики
зависимостей Е(r) и j(r).
438. Три источника ЭДС и три конденсатора соединены так, как показано на рис. 96. Найдите напряжение U
на каждом из конденсаторов, если e1 = 300 В, e2 = 150 В,
e3 = 100 В, С1 = 15 мкФ, С2
 = 10 мкФ, С3 = 5 мкФ.
439. В цепи (рис. 97) емкость каждого конденсатора
равна С. Вначале ключ разомкнут, конденсатор 1 заряжен
до напряжения U0
, остальные конденсаторы не заряжены.
Найдите напряжение на каждом из конденсаторов после
замыкания ключа.
440. Две одинаковые металлические квадратные пластины размером а ´ а находятся на расстоянии d << a друг
от друга. Одна из пластин имеет заряд 3Q, а другая – заряд
Рис. 95
Рис. 96
Рис. 97 
62
Q. Найдите напряжение U между пластинами. Как распределятся заряды по каждой из пластин?
441. Найдите разность потенциалов U между
точками А и В (рис. 98), если U0 = 80 В. Емкости
конденсаторов C1 = 1 мкФ, С2 = 2 мкФ.
442. Пространство между обкладками плоского
конденсатора частично заполнено диэлектриком с
диэлектрической проницаемостью e. Площадь пластин конденсатора равна S. Найдите емкость конденсатора С в каждом из случаев, показанных на рис. 99 а, б, в.
443. Моток голой проволоки, состоящей из семи с
половиной витков, растянут между двумя вбитыми в
доску гвоздями, к которым прикреплены концы проволоки. Подключив к гвоздям приборы, измерили сопротивление цепи между гвоздями. Определите, во сколько
раз изменится это сопротивление, если моток размотать,
оставив концы присоединенными к гвоздям.
444. Пять одинаковых сопротивлений (спиралей для
электрических плиток) включены по схеме, указанной на
рис. 100. Как изменится накал правой верхней спирали,
если замкнуть ключ К?
445. Как изменится сопротивление цепи, состоящей
из пяти одинаковых проводников, если добавить еще два
таких же проводника, как показано штриховой линией на
рис. 101?
446. Проволочный каркас в виде тетраэдра АВСВ
подключен к источнику постоянного тока (рис. 102). Сопротивления всех ребер тетраэдра одинаковы. Определите, исключение какого из ребер каркаса приведет к наибольшему изменению тока I в цепи. Чему равно это максимальное изменение тока DImax
? Сопротивлением подводящих проводов пренебречь.
447. В схеме, изображенной на рис. 103, сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R. Напряжение
на клеммах равно U. Определите силу тока I в подводящих проводах, если их сопротивлением можно пренебречь.
Рис. 98
Рис. 100
Рис. 101
Рис. 102
Рис. 103
а б в
Рис. 99 
63
448. Определите сопротивление цепи RAB между точками А и В каркаса, составленного из девяти одинаковых проволочек сопротивлением R каждая (рис.
104).
449. Найдите сопротивление RAB между точками А и В каркаса, изготовленного из тонкой однородной проволоки (рис. 105). Число последовательно вложенных равносторонних треугольников (стороны каждого последующего уменьшаются в два раза) считать стремящимся к бесконечности. Сторону АВ принять равной а, сопротивление единицы длины проволоки r.
Рис. 104 Рис. 105 Рис. 106
450. Схема из резисторов состоит из очень большого (бесконечного) числа
звеньев (рис. 106). Сопротивления резисторов каждого последующего звена в k
раз отличаются от сопротивления резисторов в предыдущем звене. Найдите сопротивление RAB между точками А и В, если сопротивления в первом звене равны
R1
, и R2
.
451. В схеме, изображенной на рис. 107, переключатель К может находиться в положениях 1 и 2. В цепь
включены два источника постоянного тока, два резистора и амперметр. ЭДС одного источника тока равна
e1
, ЭДС другого неизвестна. Внутреннее сопротивление источников тока равно нулю. Сопротивление
резисторов также неизвестно. Сопротивление одного
резистора является переменным, и его подбирают так,
чтобы ток через амперметр при двух положениях
переключателя был одинаковым; этот ток измеряют,
и он оказывается равным I. Определите сопротивление, обозначенное на схеме через RX
.
452. Может ли сила тока, протекающего через резистор, увеличиться, если замкнуть накоротко один из
источников тока, например с ЭДС e2
, как показано на
рис. 108? Параметры элементов схемы считать заданными.
453. В схеме, изображенной на рис. 109, определите
силу протекающего через батарею тока: в первый момент времени после замыкания ключа К; спустя большой промежуток времени. Параметры элементов схемы
считать заданными.
Рис. 107
Рис. 108
 Рис. 109 
64
454. Ключ К (рис. 110) замыкают поочередно с
каждым из контактов на малые одинаковые промежутки времени, так что изменение заряда конденсатора за время каждого замыкания мало. Какой заряд qуст
установится на конденсаторе?
455. В электрическую цепь включены источник
тока с ЭДС e и внутренним сопротивлением r, конденсаторы емкостью С1 и С2 и резисторы сопротивлением
R1 и R2
 (рис. 111). Найдите напряжения U1 и U2
, на
каждом конденсаторе.
456. Между точками Е и F схемы, изображенной на рис.
112, включают сначала идеальный вольтметр, а затем идеальный амперметр; их показания соответственно равны U0 и
I
0
. Определите силу тока I, который будет течь через резистор
сопротивлением R, включенный между точками Е и Р.
457. Пластина А плоского конденсатора неподвижна,
пластина Б прикреплена к стенке пружиной и может двигаться, оставаясь параллельной пластине А (рис. 113). После
замыкания ключа К пластина Б начала двигаться и остановилась в новом положении равновесия. При этом начальное
равновесное расстояние d между пластинами конденсатора
(когда пружина не растянута) уменьшилось на 10%. На
сколько изменилось бы равновесное расстояние между пластинами, если бы ключ К замкнули на короткое время? Считать, что за это время пластина Б не успевает заметно сдвинуться.
458. Из однородной проволоки постоянного сечения составлена показанная на рисунке 114 цепь. Найдите отношение количества теплоты Q12/Q34 выделяющееся в единицу
времени на участках 1–2 и 3–4.
459. Напряжение между анодом и катодом вакуумного
диода равно U, анодный ток равен I. Найти среднее давление рср
электронов на анод площадью S.
460. На клеммы АВ (рис. 115) подается такое меняющееся во времени напряжение, что напряжение на обкладках конденсатора меняется по закону, представленному на рис. 116. Нарисуйте график зависимости напряжения от времени на клеммах СD.
461. Две батареи с ЭДС e1 и e2
, конденсатор емкостью С и резистор сопротивлением R соединены, как показано на рис. 117. Определите количество теплоты Q, выделяющееся на резисторе после переключения ключа К.
Рис. 111
Рис. 112
 Рис. 113
Рис. 114
Рис. 115 Рис. 116 Рис. 117 
65
462. Электрическая цепь составлена из источника тока с ЭДС e и внутренним
сопротивлением r и двух подключенных параллельно
к источнику тока резисторов (рис. 118). Сопротивление одного из резисторов R1 неизменно, а сопротивление другого R2 можно подобрать так, чтобы выделяемая в этом резисторе мощность была максимальной. Найдите значение R2
, соответствующее этой
максимальной мощности.
463. Конденсатор емкостью С1
разряжается через
резистор сопротивлением R. Когда сила тока разряда
достигает значения I
0
, ключ К размыкают (рис. 119).
Найдите количество теплоты Q, которое выделится
на резисторе, начиная с этого момента времени.
464. Батарея с ЭДС равной e, конденсаторы емкостями С1 и С2 и резистор сопротивлением R соединены, как показано на рис. 120. Найдите количество
теплоты Q, выделяющееся на резисторе после переключения ключа К.
465. В схеме, показанной на рис.121, перед замыканием ключа К конденсатор емкостью С не был
заряжен. Ключ замыкают на некоторое время, в течение которого конденсатор зарядился до напряжения U. Определите, какое количество теплоты Q2
выделится за это время на резисторе сопротивлением
R2
. ЭДС источника тока равна e, его внутренним сопротивлением пренебречь.
466. Найти сопротивление цепи, изображённой на рис. 122. Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.
467. По горизонтальным параллельным
рельсам, расстояние между которыми равно d,
может скользить без трения перемычка, масса
которой равна т. Рельсы соединены резистором сопротивлением R и помещены в вертикальное однородное магнитное поле, индукция
которого равна В. Перемычке сообщают скорость u0
 (рис. 123). Найдите путь s, пройденный
перемычкой до остановки. Как зависит ответ от
направления индукции В?
468. Как будут зависеть от времени показания гальванометра, включенного в
цепь расположенного горизонтально кругового контура, если вдоль оси этого
контура будет падать заряженный шарик?
469. В однородном постоянном во времени магнитном поле, индукция которого В направлена вверх, движется подвешенный на нерастяжимой нити длины l
маленький заряженный шарик. Масса шарика равна m, заряд q, период обращения
Рис. 118
Рис. 119
Рис. 120
Рис. 121
R R
A
R
B
C
D
Рис. 122
Рис. 123 
66
Т. Найдите радиус r окружности, по которой движется шарик, если нить все время натянута.
470. В однородном магнитном поле с индукцией В с постоянной скоростью u
движется металлический шарик радиусом r. Укажите точки шарика, разность
потенциалов Djmax между которыми будет максимальна, и определите эту разность потенциалов. Считать, что направление скорости составляет с направлением магнитной индукции угол a.
471. По обмотке длинного цилиндрического соленоида
радиуса R протекает постоянный ток, создающий внутри
соленоида однородное магнитное поле с индукцией В. Между витками соленоида в него влетает по радиусу (перпендикулярно оси соленоида) электрон со скоростью u (рис. 124).
Отклоняясь в магнитном поле, электрон спустя некоторое
время покинул соленоид. Определите время t движения
электрона внутри соленоида.
472. По двум параллельным металлическим направляющим, наклоненным под углом a к горизонту и
расположенным на расстоянии b друг от друга, может
скользить без трения металлическая перемычка массой
т. Направляющие замкнуты снизу на незаряженный
конденсатор емкостью С, и вся конструкция находится
в магнитном поле, индукция которого В направлена
вертикально. В начальный момент перемычку удерживают на расстоянии l от
основания «горки» (рис. 125). Определите время t, за которое перемычка достигнет основания «горки» после того, как ее отпустят. Какую скорость uк
она будет
иметь у основания? Сопротивлением направляющих и перемычки пренебречь.
473. Квадратная недеформируемая сверхпроводящая рамка массой т со стороной а расположена горизонтально и находится в неоднородном магнитном поле, индукция которого меняется в пространстве по закону Вx = – a x, Ву= 0, Вz = a z + Во
(рис. 126). Индуктивность рамки равна L. В начальный момент времени
центр рамки совпадает с началом координат О, а стороны параллельны осям х и у. Ток в рамке в этот момент
равен нулю. Рамку отпускают. Как она будет двигаться и
где окажется спустя время t после начала движения ?
474. Длинная цилиндрическая катушка, намотанная на каркас диаметром D1
,
имела индуктивность L1
. При подключении катушки к источнику тока внутри нее
создавалось магнитное поле с индукцией B1
. Потом катушку решили переделать.
Ее размотали и тот же провод намотали на каркас диаметром D2
. Индуктивность
катушки стала L2
.Определите индукцию В2 магнитного поля внутри новой катушки при подключении ее к тому же источнику тока. Считать, что длина провода
намного больше длины катушек.
475. Две длинные цилиндрические катушки с равномерной намоткой одинаковой длины и почти одинакового радиуРис. 124
Рис. 125
Рис. 126
Рис. 127
67
са имеют индуктивности L1 и L2
. Их вставили друг в друга (соосно) и присоединили к
цепи так, как показано на рис. 127. Направление тока в цепи и в витках катушек показано стрелками. Найдите индуктивность L такой составной катушки.
476. Лебедка приводится в движение электродвигателем с независимым возбуждением, питающимся от батареи с ЭДС e = 300 В. Без груза конец троса с
крюком поднимается со скоростью u1 = 4 м/с, с грузом массой m = 10 кг со скоростью u2 = 1 м/с. Определите, с какой скоростью u¢ будет двигаться груз и какова должна быть его масса т’, чтобы лебедка развивала максимальную мощность.
Массой троса с крюком пренебречь.
477. Конденсатор неизвестной емкости, катушка индуктивностью L и резистор сопротивлением R подключены к источнику переменного
напряжения e =e0
coswt (рис. 128). Сила тока в
цепи равна I =(e0
/R)соswt. Определите амплитуду
напряжения U0 между обкладками конденсатора.
478. Под действием постоянного напряжения U конденсатор емкостью С = 10-11 Ф, входящий в схему, указанную на рис. 129, заряжается до заряда q = 10-9 Кл. Индуктивность катушки равна L = 10-5 Гн, сопротивление резистора R = 100 Ом. Определите амплитуду установившихся колебаний заряда q0
конденсатора
при резонансе, если амплитуда внешнего синусоидального напряжения равна U0=U.
479. Батарея из двух последовательно соединенных
конденсаторов емкостью С каждый заряжена до напряжения U и в начальный момент времени подключена к катушке индуктивностью L так, что образовался колебательный контур (рис. 130). Спустя интервал времени t один из
конденсаторов пробивается и сопротивление между его
обкладками становится равным нулю. Найдите амплитуду
колебаний заряда q0 на непробитом конденсаторе.
480. Как можно избежать аварии, связанной с перегоранием обмотки сверхпроводящего соленоида?
481. Свинцовое кольцо радиуса r расположено горизонтально между полюсами электромагнита, создающего вертикальное однородное магнитное поле с
магнитной индукцией В. Охлаждая кольцо, его переводят в сверхпроводящее
состояние. Какой магнитный поток Ф будет пронизывать плоскость кольца после
выключения электромагнита?
482. Сверхпроводящее кольцо радиусом r поворачивают относительно горизонтальной оси, не выключая электромагнита. Какой магнитный поток Ф будет
пронизывать плоскость кольца после поворота на 90°? На 180°? В каком из этих
случаев в кольце возникает больший ток?
Рис. 128
Рис. 129
 Рис. 130 
68
483. Сверхпроводящая катушка радиусом r состоит из N витков и имеет индуктивность L. Найдите силу тока I, возникающего в катушке с замкнутыми концами при включении внешнего однородного магнитного поля с индукцией В,
направленной вдоль оси катушки.
484. По сверхпроводящему проводу, имеющему форму кольца
радиусом r, идёт ток. Индукция магнитного поля в центре кольца
равна В0
. Проводу придают форму, показанную на рис. 131. Какова
теперь индукция В магнитного поля в центре уменьшенного кольца?
485. Сверхпроводящее кольцо с током перекручивают, превращая его в «восьмерку» из двух одинаковых колец (рис.132).
Затем «восьмерку» складывают так, что получается одно «двойное» кольцо. Как изменится индукция магнитного поля в центре
кольца по сравнению с первоначальной?
486. Сверхпроводящее кольцо с током, не перекручивая, превращают в «восьмерку» из двух одинаковых колец (рис. 133). Затем «восьмерку» складывают так, что получается одно «двойное»
кольцо. Как изменится индукция магнитного поля в центре кольца
по сравнению с первоначальной?
487. Катушку радиусом r = 3,0 см с числом витков п = 1000
помещают в однородное магнитное поле (ось катушки параллельна линиям поля). Индукция поля изменяется с постоянной скоростью 10 мТл/с. Какой заряд q будет на конденсаторе, подключенном к концам катушки? Емкость конденсатора С = 20 мкф.
488. Катушка радиусом r = 3,0 см с числом витков п = 1000
замыкается накоротко. Найдите выделяющуюся в ней тепловую
мощность Р, еcли сопротивление катушки R = 16 Ом.
489. В замкнутую накоротко катушку вводят магнит: один раз
быстро, а другой – медленно. Одинаковый ли заряд проходит по цепи в обоих
случаях? Одинаковое ли количество теплоты выделяется?
490. Катушка радиусом r с числом витков п и сопротивлением R находится в
однородном магнитном поле с индукцией В. Ось катушки направлена вдоль линий поля. Концы катушки замкнуты. Какой заряд q пройдет через катушку, если
повернуть ее ось на угол a?
491. Замкнутый изолированный провод длиной l = 4,0 м расположен по периметру круглой горизонтальной площадки. Какой заряд q пройдет через провод,
если его сложить вдвое? Сопротивление провода R = 2,0 Ом, вертикальная составляющая магнитного поля Земли В = 50 мкТл.
492. Металлическое кольцо радиусом l находится в однородном магнитном поле с индукцией В, перпендикулярной
плоскости кольца. Две металлические стрелки сопротивлением К каждая имеют контакт между собой и с кольцом (рис.
134). Одна стрелка неподвижна, а другая равномерно вращается с угловой скоростью w. Найдите силу тока I, текущего
через стрелки. Сопротивлением кольца можно пренебречь.
Рис. 131
Рис. 132
Рис. 133
Рис. 134
Рис. 135 
69
493. Металлический стержень может скользить без трения по параллельным
горизонтальным рельсам, находящимся на расстоянии l друг от друга. Рельсы
соединены перемычкой, имеющей сопротивление R (рис. 135). Система находится в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией В. Как будет
двигаться стержень, если к нему приложить постоянную силу F? Электрическим
сопротивлением стержня и рельсов можно пренебречь. Явление самоиндукции не
учитывайте.
494. Металлический стержень может скользить
без трения по параллельным горизонтальным рельсам, находящимся на расстоянии l друг от друга.
Рельсы соединены перемычкой, имеющей сопротивление R. В цепь включен источник тока и идеальный диод, как показано на рис. 136. Система находится в вертикальном однородном магнитном
поле с индукцией В. Как будет двигаться стержень, если к нему приложить постоянную силу F?
495. На цилиндрический железный сердечник радиусом r надето изолированное металлическое кольцо того же радиуса, имеющее электрическое сопротивление R. В сердечнике создается однородное магнитное поле, индукция которого изменяется по закону В = аВ0
l. Как изменяется со временем сила тока i в
кольце и разность потенциалов V между диаметрально противоположными точками кольца?
496. Виток изолированного провода изогнут в виде восьмерки
(рис. 137), так что r1 = 20 мм и r2 = 60 мм. В течение промежутка
времени Dt = 0,50 мс однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости витка, равномерно возрастает от нуля до В = 5 Тл.
На какое напряжение U должна быть рассчитана изоляция между
проводами, чтобы не произошел ее пробой?
497. Катушка имеет индуктивность L и электрическое сопротивление R. В момент t = 0 катушку подключают к аккумулятору.
Как выглядит график зависимости силы тока I в катушке от времени? Оцените
характерное время t возрастания тока в катушке. ЭДС аккумулятора равна e, его
внутренним сопротивлением можно пренебречь.
498. Через катушку индуктивностью L и электрическое
сопротивление R течет постоянный ток. В момент t
0 источник тока отключают и катушку замыкают накоротко (рис.
138). Как выглядит график зависимости силы тока от времени? Каково характерное время t убывания тока в цепи?
499. На замкнутый ферромагнитный сердечник намотана катушка. Как зависит ее индуктивность L от числа витков
N? Магнитную проницаемость сердечника можно считать
неизменной.
500. Два одинаковых сверхпроводящих
кольца могут свободно перемещаться вдоль
одной прямой, причем плоскости колец остаются перпендикулярными этой прямой (рис. 139).
Рис. 136
Рис. 137
Рис. 138
Рис. 139 
70
В начальный момент расстояние между кольцами намного превышает их размеры; по кольцам текут в одном направлении одинаковые токи I
0
. Какие токи I установятся в кольцах после того, как они сблизятся вплотную? Как при этом изменится энергия магнитного поля?
501. Два одинаковых сверхпроводящих кольца могут свободно перемещаться
вдоль одной прямой, причем плоскости колец остаются перпендикулярными этой
прямой (рис. 139). В начальный момент расстояние между кольцами намного
превышает их размеры. Опишите движение сверхпроводящих колец, если в начальный момент токи в кольцах одинаково направлены, но заметно различаются
по величине.
502. В цилиндрическом сердечнике радиусом R создано однородное магнитное поле, направленное вдоль оси цилиндра. Индукция магнитного поля изменяется со временем по закону В = kt. Найдите напряженность Е вихревого электрического поля на расстоянии r от оси цилиндра.
503. Индукция однородного магнитного поля в цилиндрическом сердечнике радиусом r (рис. 140) возрастает со
временем по закону В = kt. Проволочное кольцо радиуса 2r
имеет общую с сердечником ось. Какова разность потенциалов между точками А и В? Какое напряжение покажет
вольтметр, подключенный к точкам А и В? Сопротивление
вольтметра велико по сравнению с сопротивлением кольца.
504. Половина проволочного кольца изготовлена из меди, а другая половина – из латуни. Сечение проволоки всюду одинаково, радиус кольца r = 30 мм. Кольцо надето на цилиндрический сердечник того же радиуса. В сердечнике создано однородное магнитное поле, индукция которого возрастает с постоянной скоростью 50 Тл/с. Найти напряжённость электрического поля в медной и латунной частях кольца. 


Категория: Физика | Добавил: Админ (11.09.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar