Тема №6018 Сборник заданий по физике Хатмуллина (Часть 6)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Сборник заданий по физике Хатмуллина (Часть 6) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Сборник заданий по физике Хатмуллина (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.

3.52. Чтобы размагнитить постоянный магнит, имеющий форму
цилиндрического стержня длиной l 15 см, на него намотали
N  300 витков провода и пропустили ток I  2,5 А . Коэрцитивная
сила Hc материала магнита равна … А/м.
1) 5000 2) 4500 3) 750 4) 50 5) 5
3.53. При температуре 1
t  27ºC магнитная восприимчивость
парамагнетика равна æ1. При температуре 2t 127 Cº магнитная
восприимчивость равна …
1) æ 1,33æ 2 1  2) æ 1,25æ 2 1  3) æ 0,75æ 2 1  4) æ 0,33æ 2 1 
5) æ 0,25æ 2 1 
3.54. Напряженность однородного магнитного поля в платине равна
50 А/м. Если магнитная восприимчивость пластины 4 æ 3,6 10   ,
то ее намагниченность равна … мА/м.
1) 0,36 2) 0,5 3) 1,8 4) 18 5) 36
3.55. Удельная магнитная восприимчивость и плотность платины
соответственно равны
8 3 1,68 10 м / кг   и
3   21400 кг / м . Магнитная
восприимчивость платины равна …
1) 4 3,6 10  2) 8 1,68 10  3) 13 7,85 10  4) 4 2,14 10  5) 12 1,27 10 
3.56. По круговому контуру радиусом r  40 см, погруженному
в жидкий кислород, течет ток I  1 А . Если магнитная
восприимчивость жидкого кислорода 3 æ 3,4 10   , то его
намагниченность равна … мА/м.
1) 3,4 2) 4,25 3) 4,0 4) 2,12 5) 1,7
3.57. Напряженность однородного магнитного поля H в платине
равна . 5 А / м Если удельная магнитная восприимчивость платины
163
8 3 1,68 10 м / кг   , а ее плотность равна , то магнитная
индукция поля, создаваемая молекулярными токами равна … нТл.
1) 18 2) 5 3) 3,6 4) 2,26 5) 0,23
Задачи
3.58. Бесконечно длинный прямой провод согнут под прямым углом.
По проводу течет ток I = 100 А. Вычислите магнитную индукцию В
в точке, лежащей на биссектрисе угла и удаленной от вершины угла
на расстояние а = 10 см. [ 482 B  мкТл]
3.59. Определите магнитную индукцию на оси тонкого проволочного
кольца радиусом R = 5 см, по которому течет ток I = 10 А, в т. А,
расположенной на расстоянии d = 10 см от центра кольца.
[ 11,2 B  мкТл]
3.60. Два круговых витка с током лежат в одной плоскости и имеют
общий центр. Радиус большего витка 12 см, а меньшего 2 см.
Напряженность поля в центре витков равна 50 А/м, если токи текут
в одном направлении, и равна нулю, если в противоположном.
Определите силу тока в витках I1 и I2. 1 2 [ 6 I I  А, 1  А]
3.61. Два проводника в виде полуколец лежат
в одной плоскости и имеют общей центр.
Определите напряженность магнитного поля
в т. О при следующих данных: радиус первого
полукольца R1 = 10 см, второго R2 = 20 см, силы
токов соответственно равны 1 и 4 А. Поле
от подводящих проводников не учитывать.
[ 5 H  А/м]
3.62. По двум бесконечно длинным прямым параллельным
проводникам, расстояние между которыми d 15 см, текут токи
1I  70 А в 2I  50 А в противоположных направлениях. Определите
магнитную индукцию B в точке, удаленной на 1
r  20 см от первого
и 2r  20 см от второго проводника. [ 42,8 B  мкТл]
3 21400 кг / м
3.63. Контур из провода, изогнутого в форме
квадрата со стороной a  0,5 м , расположен в
одной плоскости с бесконечным прямоугольным
проводом с током I  5 А , так что две стороны
параллельны проводу. Сила тока в контуре
1I  1 А . Определите силу, действующую
на контур, если ближайшая к проводу сторона
контура находится на расстоянии 10 b  см.
Направления токов указаны на рисунке. [ 4,17 F  мкН]
3.64. Два прямолинейных длинных параллельных проводника
находятся на расстоянии 1 d 10 см друг от друга. По проводникам
в одном направлении текут токи 1I  20 А и 2I  30 А . Какую работу
A надо совершить (на единицу длины проводников), чтобы
раздвинуть эти проводники до расстояния 2 d  20 см?
[ 83 A  мкДж/м]
3.65. В однородном магнитном поле с индукцией B  4,9 мТл
горизонтально подвешен на двух нитях прямолинейный проводник
массой m  0,6 кг и длиной 0,3 l  м, по которому течет ток силой
I  2 А . На какой угол от вертикали отклонятся нити, если линии
магнитной индукции магнитного поля направлены вертикально вниз?
[ º   26 ]
3.66. Электрон в однородном магнитном поле с индукцией B  0,1 Тл
движется по окружности. Найдите силу I эквивалентного кругового
тока, создаваемого движением электрона. 19 e 1,6 10 Кл,   
31 m 9,1 10 м    . 10 [ 4,48 10 I А]   
3.67. Электрон, влетев в однородное магнитное поле с магнитной
индукцией B  2 мТл , движется по круговой орбите радиусом
R  15 см . Определите магнитный момент mp эквивалентного
кругового тока. 2 [ 0,632 пА м ] mp  
3.68. Электрон, имеющий скорость υ = 8·106
м/с , влетает
в однородное магнитное поле с индукцией В = 3,14·10–2 Тл под углом
= 30º к ее направлению. Определите радиус R и шаг винтовой
линии h, по которой движется электрон. 4 3 [ 7,2 10 R h м, 7,8 10 м]    
3.69. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 2 мТл
по винтовой линии радиусом 1 см и шагом 7,8 см. С какой скоростью
влетел электрон в магнитное поле? [ 25 υ м/с ]
3.70. Магнитное поле напряженностью H  8 кА/м и электрическое
поле напряженностью E  8 кВ/м направлены одинаково. Электрон
влетает в электромагнитное поле со скоростью 5 υ 1 0 м/с .
Определите нормальное n a , тангенциальное a и полное ускорения
электрона. Задачу решить, если скорость электрона направлена:
1) параллельно направлению электрического поля;
2) перпендикулярно к направлению электрического поля. 14 2 14 2 [1) 0, 1,76 10 м/с ; 2) 0, 2,5 10 м/с ] n n a aa a aa        
3.71. По длинному соленоиду с немагнитным сердечником
S = 5,0 см
2
, содержащему N = 1200 витков, течет ток силой I = 2 А.
Индукция магнитного поля в центре соленоида B = 10 мТ.
Определите его индуктивность. [ 3 L  мГн]
3.72. Определите сколько витков проволоки, вплотную прилегающих
друг к другу, диаметром 0,3 мм с изоляцией ничтожно малой
толщины надо намотать на картонный цилиндр диаметром 1 см,
чтобы получить однослойную катушку с индуктивностью 1 мГн.
[ 1000] N 
3.73. Какой длины надо взять проволоку диаметром 0,1 мм, чтобы
изготовить однослойный соленоид с индуктивностью 1 мГн?
Площадь поперечного сечения соленоида 7,5 см
2
. Сердечник
отсутствует. [ 10,3 l  м]
166
3.74. Индуктивность соленоида при длине 1 м и площади
поперечного сечения 20 см
2
равна 0,4 мГн. Определите силу тока
в соленоиде, при которой объемная плотность энергии магнитного
поля внутри соленоида равна 0,1 Дж/м
3
. [ 1 I  А]
3.75. Определите, пользуясь теоремой о циркуляции вектора B
индукцию магнитного поля на оси тороида без сердечника, по
обмотке которого, содержащей 200 витков, протекает ток I  2 А .
Диаметр средней линии тороида равен 0,5 м. [ 0,32 B  мТл]
3.76. Круговой проводящий контур радиусом R  5 см и током
I  1 А находится в магнитном поле, причем плоскость контура
перпендикулярна направлению поля. Напряженность поля равна
H 10 кА/м. Определите работу, которую необходимо совершить,
чтобы повернуть контур на 90º вокруг оси, совпадающей с диаметром
контура. [ 98,7 A  мкДж]
3.77. В однородное магнитное поле вносится длинный вольфрамовый
стержень ( 1,0176)   . Определите, какая доля суммарного
магнитного поля в этомстержне определяется молекулярными токами.
[ 0,0173] B
3.78. По обмотке соленоида индуктивностью L  3 мГн ,
находящегося в диамагнитной среде, течет ток I  0,4 А . Соленоид
имеет длину l  45 см, площадь поперечного сечения
2 S 10 см
и число витков N 1000. Определите магнитную индукцию B
и намагниченность J внутри соленоида. [ 1,2 B J  мТл, 66  А/м]
3.79. Соленоид, находящийся в диамагнитной среде, имеет длину
l  30 см, площадь поперечного сечения
2 S 15 см и число витков
N  500. Индуктивность соленоида L  1,5 мГн , а сила тока,
протекающего по нему I  1 А . Определите магнитную индукцию B
внутри соленоида и намагниченность J внутри соленоида.
[ 2 B J   мТл, 75 А/м] 
167
4. Явление электромагнитной индукции.
Основы теории Максвелла
Тестовые задания
4.1. В однородном магнитном поле, индукция которого B  1 Тл ,
поступательно движется проводник длиной l  4 см со скоростью
υ  2 м/с. Вектор скорости составляет с направлениями линий
индукции магнитного поля угол 60º. Разность потенциалов на концах
проводника равна … В.
1) 0,02 2) 0,04 3) 0,06 4) 0,07 5) 0,08
4.2. Отрезок прямого провода длиной 40 l  см движется
в однородном магнитном поле со скоростью υ  5 м/с
перпендикулярно линиям индукции. Разность потенциалов между
концами провода u  0,6 В. Индукция магнитного поля равна … Тл.
1) 0,3 2) 0,6 3) 1,0 4) 1,2 5) 3,3
4.3. Амплитуда ЭДС индукции, возникающей во вращающейся
в магнитном поле проволочной рамке, при увеличении индукции
магнитного поля в 2 раза и уменьшении угловой скорости вращения
рамки в 4 раза …
1) уменьшится в 4 раза
2) уменьшится в 8 раз
3) не изменится
4) уменьшится в 2 раза
5) увеличится в 2 раза
4.4. За время Δt  4 с магнитный поток, пронизывающий
проволочную рамку, равномерно уменьшается от некоторого
значения Ф до нуля. При этом в рамке индуцируется ЭДС, равная
8 В. Начальный магнитный поток через рамку равен … Вб.
1) 0,5 2) 2 3) 6 4) 16 5) 32
4.5. Проволочное кольцо радиусом r лежит на столе. Сопротивление
кольца R, вертикальная составляющая индукции магнитного поля
168
Земли – В. Если кольцо повернуть с одной стороны на другую, то
заряд, прошедший по кольцу, равен …
1) 2 2 / Br R 2) 2 Br R/ 3) 2 BRr /  4) 2 2Br R 5) 0
4.6. Короткозамкнутая катушка, состоящая из N витков площадью
сечения S и общим сопротивлением R, помещена в постоянное
магнитное поле В, перпендикулярное площади витков. Через
катушку, если ее повернуть на 180º вокруг ее оси, протечет заряд,
равный …
1) 0 2) R
2 N B S 3) R
N B S 2 2 4) R
N B S 5) 2
NBS
R
4.7. В магнитное поле, изменяющееся по закону B   0,1 cos 4 t ,
помещена квадратная рамка со стороной а = 10 см. Нормаль к рамке
совпадает с направлением изменения поля. ЭДС индукции ε,
возникающая в рамке, изменяется по закону …
1) 3 10 sin 4 t   2) 3 10 sin 4 t    3) 3 4 10 sin 4 t   
4) 3 4 10 sin 4 t    5) 0,1sin 4  t
4.8. По двум вертикальным рельсам, верхние концы которых
замкнуты резистором сопротивлением R, начинает скользить
проводящая перемычка массой m и длиной l . Система находится
в магнитном поле. Вектор магнитной индукции перпендикулярен
плоскости, в которой расположены рельсы. Сила трения
пренебрежимо мала. Установившаяся скорость движения перемычки
равна …
4.9. Сила тока в проводящем круговом контуре
индуктивностью 0,05 Гн изменяется с течением
времени t по закону I = 2t
. Направление тока показано
на рисунке. Модуль ЭДС самоиндукции через 3 с
и равен … В. Индукционный ток направлен …
1) 0,6; против часовой стрелки
2) 0,6; по часовой стрелке
3) 0,9; против часовой стрелки
4) 0,9; по часовой стрелке
5) 6; против часовой стрелки
4.10. Сила тока в проводящем круговом контуре
индуктивностью 0,1 Гн изменяется с течением времени
по закону I  2 0,3t . Направление тока показано на
рисунке. Модуль ЭДС самоиндукции равен … В.
Индукционный ток направлен …
1) 0,03; против часовой стрелки
2) 0,03; по часовой стрелке
3) 1,7; против часовой стрелки
4) 1,7; по часовой стрелке
5) 0,3; против часовой стрелки
4.11. Через контур, индуктивность которого L  0,02 Гн , течет ток,
изменяющийся по закону I  0,5 sin500t . Амплитудное значение ЭДС
самоиндукции, возникающей в контуре, равно … В.
1) 0,5 2) 0,01 3) 5 4) 50 5) 500
4.12. На рисунке представлена
электрическая схема, составленная
из источника тока, катушки, резистора
и трех ламп. После замыкания ключа К
позже всех остальных загорится лампа,
номер которой …
1) 1 2) 2 3) 3
4.13. По длинному соленоиду с немагнитным сердечником сечением
S = 5,0 см
, содержащему N = 1200 витков, течет ток силой I = 2,0 А.
Индуктивность соленоида равна 3 мГн. Индукция магнитного поля
в центре соленоида равна … мТл.
1) 3600 2) 1800 3) 900 4) 18 5) 10
4.14. Катушка индуктивности на железном
сердечнике подключена к источнику тока
с пренебрежительно малым внутренним
сопротивлением через резистор R  40 Ом.
В момент времени t  0 ключ К замыкают.
Значения силы тока в цепи, измеренные
с точностью до 0,01 А , представлены
в таблице.
t, с 0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
I, А 0 0,12 0,19 0,23 0,26 0,28 0,29 0,30 0,30
Модуль ЭДС самоиндукции катушки в момент времени t  1,0 с
равен … В.
1) 11,6 2) 9,2 3) 7,6 4) 4,4
4.15. Цепь состоит из катушки индуктивностью L  1 Гн
и сопротивления R =10 Ом. Источник тока можно отключить, не
разрывая цепи. Время t , по истечении которого сила тока
уменьшится до 0,001 первоначального значения, равно … с.
1) 7 2) 1,4 3) 1 4) 0,7 5) 0,1
4.16. Индуктивность контура зависит от …
А) материала, из которого изготовлен контур
Б) силы тока, протекающего в контуре
В) формы и размеров контура
Г) магнитной проницаемости среды
1) А, Б 2) А, В 3) Б, В 4) В, Г 5) А, Г
4.17. В катушке индуктивностью 5 мГн создается магнитный поток,
равный 2·10–2 Вб, током силой … А.
1) 4 · 10–3 2) 0,25 3) 0,23 4) 4 5) 250
4.18. Система уравнений Максвелла:
справедлива для переменного электромагнитного поля …
А) в отсутствие токов смещения
Б) в отсутствие заряженных тел
В) при наличии переменного магнитного поля
Г) при наличии постоянного магнитного поля
Д) в отсутствие токов проводимости
1) А, Б, В 2) А, В, Г 3) Б, В, Г 4) Б, Г, Д 5) А, Б, Д
4.19. Уравнения Максвелла для пространства имеют вид:
В этом пространстве …
А) имеется переменное магнитное поле
Б) отсутствуют токи смещения
В) имеются электрические заряды
Г) имеется переменное электрическое поле
Д) имеются независимые друг от друга стационарные
электрическое и магнитное поля
1) А, Б, В 2) А, В, Д 3) Б, Г 4) Б, Д 5) Б, В, Д
4.20. Уравнения Максвелла для пространства имеют следующий
вид …
В этом пространстве …
А) отсутствуют электрические заряды
Б) имеются токи смещения
В) имеется стационарное электрическое поле
Г) имеется стационарное магнитное поле
Д) имеется переменное магнитное поле
1) А, Б 2) А, В 3) Б, В, Г 4) А, Г, Д 5) В, Г, Д
4.21. Уравнения Максвелла для пространства имеют следующий вид:
В этом пространстве …
А) отсутствуют токи смещения
Б) имеется переменное магнитное поле
В) имеются токи проводимости
Г) имеется переменное электрическое поле
Д) имеются независимые друг от друга стационарные
электрическое и магнитное поля
1) А, Б 2) В, Г 3) А, Д 4) А, В, Д 5) В, Г, Д
4.22. Следующая система уравнений Максвелла …
справедлива для электромагнитного поля …
А) при наличии заряженных тел и токов проводимости
Б) в отсутствие переменного магнитного поля
173
В) в отсутствие заряженных тел и токов проводимости
Г) при наличии стационарного магнитного поля
Д) в отсутствие стационарного магнитного поля
1) А, В 2) Б, В 3) А, Г 4) В, Г 5) В, Д
4.23. Уравнения Максвелла для пространства имеют следующий вид:
В этом пространстве …
А) присутствуют токи смещения
Б) присутствуют неподвижные электрические заряды
В) присутствует переменное магнитное поле
Г) присутствует стационарное электрическое поле
Д) присутствует переменное электрическое поле
1) А, Б 2) А, Г 3) А, В, Д 4) А, В, Г 5) В, Б, Г
4.24. Утверждение «В любой точке пространства изменяющееся
магнитное поле возбуждает вихревое электрическое поле»
раскрывает физический смысл уравнений …
1) А, Б 2) Б, В 3) А, Г 4) А, Б, Г 5) Б, В, Г
4.25. Уравнения Максвелла для пространства имеют следующий вид:
В этом пространстве …
А) отсутствуют токи смещения
Б) имеется переменное магнитное поле
В) имеются электрические заряды
Г) имеется переменное электрическое поле
Д) имеются независимые друг от друга стационарные
электрическое и магнитное поля
1) А, Б 2) В, Г 3) В, Д 4) А, В, Д 5) В, Г, Д
4.26. Вихревой характер магнитного поля выражается формулами …
1) А, Б 2) Б, В 3) А, Б, Г 4) Б, В, Г 5) Б, В, Д
Задачи
4.27 Кольцо из алюминиевого провода (ρ = 26 нОм·м) помещено
в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Диаметр кольца 20 см, диаметр провода 1 мм. Определите скорость
изменения магнитного поля, если сила тока в кольце равна 0,5 А.
Тл [ 0,0173 ]
с
B
t
  
4.28. С какой скоростью движется перпендикулярно однородному
магнитному полю напряженностью H = 500 А/м прямой проводник
длиной l = 30 см и сопротивлением R = 0,1 Ом? При замыкании
175
проводника по нему пошел ток силой I = 0,01 А. Влияние
замыкающего провода не учитывать. [ 5,3 υ м/с ]
4.29. В однородном магнитном поле с магнитной индукцией B = 4 Тл
перпендикулярно магнитному полю движется прямолинейный
проводник длиной l = 1 м со скоростью υ=25 м/с. Вектор магнитной
индукции перпендикулярен проводнику и вектору скорости. Концы
проводника соединены гибким проводом вне поля. Общее
сопротивление цепи R = 5 Ом. Определите мощность, необходимую
для движения проводника. [ 2 P  кВт]
4.30. В однородном магнитном поле индукции B  0,35 Тл
равномерно с частотой 1
n 480 мин  вращается рамка, содержащая
N  500 витков площадью 2 S  50 см . Ось вращения лежит
в плоскости рамки перпендикулярно линиям индукции. Определите
максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке. max [ 44 ε  В]
4.31. Найдите максимальный магнитный поток через прямоугольную
рамку, вращающуюся в однородном магнитном поле с частотой
10 об/с, если амплитуда, индуцируемой в рамке ЭДС, равна 3 В.
[Ф  0,04 Вб]
4.32. В однородном магнитном поле, индукция которого 0,1 Тл ,
равномерно вращается катушка, состоящая из 100 витков проволоки.
Частота вращения катушки 5 об/с, площадь поперечного сечения
катушки 2 0,01м . Ось вращения перпендикулярна к оси катушки
и направлению магнитного поля. Найдите максимальную ЭДС
во вращающейся катушке.
4.33. В магнитном поле, индукция которого B  0,1 Тл помещена
квадратная рамка из медной проволоки. Площадь поперечного
сечения проволоки 2
1S 1мм , площадь рамки 2 S  25 см . Нормаль
к плоскости рамки параллельна магнитному полю. Какое количество
электричества q пройдет по контуру рамки при исчезновении
магнитного поля? [ 73,5 q  мКл]
max [ 3,14 ε  В]
176
4.34. Проволочное кольцо радиусом r  10 см лежит на столе. Какое
количество электричества q протечет по кольцу, если его повернуть
с одной стороны на другую? Сопротивление R кольца равно 1 Ом.
Вертикальная составляющая индукции B магнитного Земли равна
50 мкТл. [ 3,14 q  мкКл]
4.35. В проволочное кольцо, присоединенное к баллистическому
гальванометру, вставили прямой магнит. По цепи протекло
количество электричества Q = 10 мкКл. Определите магнитный поток
Ф, пересеченный кольцом, если сопротивление R цепи гальванометра
равно 30 Ом. [Ф  0,3 мВб]
4.36. В однородном магнитном поле с индукцией B  0,4 Тл
в плоскости перпендикулярной линиям индукции поля, вращается
стержень длиной l 10 см. Ось вращения проходит через один
из концов стержня. Определите разность потенциалов u на концах
стержня при частоте вращения n 16 об/с. [ 201 u  мВ]
4.37. В средней части длинного соленоида находится отрезок
проводника, длиной 2 см, по которому проходит ток силой 4 А.
Проводник расположен перпендикулярно оси соленоида. На этот
отрезок проводника действует сила 10–5 Н. Определите силу тока
в обмотке соленоида при условии, что на 1 см длины соленоида
приходится 10 витков и сердечник отсутствует. [ 0,1 I  А]
4.38. В соленоиде сила тока равномерно возрастает от 0 до 100 А
в течение 2 с. При этом в нем индуцируется ЭДС ε 1В. Определите
энергию соленоида в конце возрастания силы тока. [ 100 W  Дж]
4.39. На соленоид длиной l = 20 см и площадью поперечного сечения
S = 30 см
2 надет проволочный виток. Обмотка соленоида имеет
N = 320 витков, по нему идет ток I = 3 А. Какая средняя ЭДС εср
индуцируется в надетом на соленоиде витке, когда ток в соленоиде
выключается в течение времени t = 1 мс? [ 0,018 ε  В]
4.40. Проволочный виток, имеющий площадь 100 см
2
, разрезан
в некоторой точке, в разрез включен конденсатор емкостью 10 мкФ. 
177
Виток помещен перпендикулярно в однородное магнитное поле,
индукция которого равномерно меняется со скоростью 5 мТл/с.
Определите заряд конденсатора. [ 0,5 q  нКл]
4.41. В однородном магнитном поле с индукцией B  1 Тл находится
прямой провод длиной l  20 см, концы которого замкнуты вне поля.
Сопротивление R всей цепи равно 0,1 Ом. Найдите силу F , которую
нужно приложить к проводу, чтобы перемещать его перпендикулярно
линиям индукции со скоростью υ  2,5м/с. [ 1 F  Н]
4.42. Магнитная индукция B поля между полюсами двухполюсного
генератора равна 0,8 Тл. Ротор имеет N  100 витков площадью
2 S  400 см . Определите частоту вращения якоря, если максимальное
значение ЭДС индукции εi  200 В. [ 10 n  об/c]
4.43. Соленоид содержит N  100 витков . Площадь S сечения
сердечника равна 10 см
2
. По обмотке течет ток, создающий
магнитное поле, индукция которого . Найдите среднюю
ЭДС индукции, возникающую в соленоиде, если ток уменьшится
до нуля за время .
4.44. Однослойный соленоид без сердечника длиной 20 см
и диаметром 4 см имеет плотную намотку медным проводом
8 ( 1,7 10 Ом м)     диаметром 0,1 мм. За 0,1 с сила тока в нем
равномерно убывает с 5 А до 0. Определите ЭДС самоиндукции
в соленоиде. [ 1,58 ε  В]
4.45. К источнику тока с внутренним сопротивлением r = 2 Ом
подключают катушку индуктивностью L = 0,5 Гн и сопротивлением
R = 8 Ом. Найдите время t, в течении которого ток в катушке,
нарастая достигает значения, отличающегося от максимального на
1%. [ 0,23 t  с]
4.46. Источник тока замкнули на катушку с сопротивлением
R  10 Ом и индуктивностью L  1 Гн . Через сколько времени сила
тока замыкания достигнет 0,9 предельного значения. [ 0,23 t  с]
B  1,5 Тл
t  500 мкс [ 3 кВ] i ε 
178
5. Энергия магнитного поля.
Электромагнитные колебания и волны
Тестовые задания
5.1. Напряжение на конденсаторе в колебательном контуре меняется
по закону . Период колебаний в контуре равен … с.
1) 314 2) 200 3) 2 4) 0,5 5) 0,02
5.2. Заряд на обкладках конденсатора в идеальном колебательном
контуре меняется по закону q t  50cos 200 . Период колебаний
в контуре равен … с.
1) 628 2) 200 3) 4 4) 0,1 5) 0,01
5.3. Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре
изменяется по закону (В). Емкость конденсатора
10 мкФ. Индуктивность контура равна … мГн.
1) 1,0 2) 2,75 3) 3,7 4) 5,0 5) 5,1
5.4. Колебания электрического тока в идеальном колебательном
контуре происходят по закону . Колебания
электрического заряда на обкладках конденсатора происходят по
закону …
1) q t  0,1cos300 2) q t  0,1cos300
3) q t  3sin10 4) q t  3cos10 5) q t  0,01cos3000
5.5. Катушку индуктивностью 3 L 5 10 Гн    подключили
к конденсатору, имеющему заряд 6
q 2 10 Кл    при напряжении
u  400 В. Амплитуда силы тока возникших в цепи колебаний
равна … А.
1) 0,01 2) 0,1 3) 1 4) 10 5) 100
5.6. На рисунке приведен график зависимости силы тока от времени
в идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора
и катушки, индуктивность которой равна 0,2 Гн. Максимальное
значение напряжения на конденсаторе равно … В.
u   200cos100 t
4 u 10 cos 10 t
I  30sin300t
179
1) 1570 2) 1114 3) 100 4) 1 5) 0,001
5.7. Идеальный колебательный контур состоит из катушки и двух
одинаковых конденсаторов, соединенных параллельно. Если эти
конденсаторы соединить последовательно, то частота собственных
колебаний контура изменится …
5.8. На рисунке представлена зависимость амплитуды колебания
напряжения на конденсаторе емкостью , включенного
в колебательный контур. Коэффициент затухания мал.
Индуктивность этого контура равна … мГн.
1) 10 2) 1 3) 0,1 4) 0,01 5) 0,001
5.9. В колебательном контуре происходят незатухающие колебания.
В некоторый момент времени напряжение на конденсаторе вдвое
меньше максимального значения. Отношение силы тока в этот
момент к максимальному значению тока равно …
5.10. Конденсатор, заряженный до энергии W0 , в первый
раз подключили к катушке индуктивностью L , а второй – к катушке
индуктивностью 4L . В обоих случаях в контуре возникли
незатухающие колебания. Отношение периодов колебаний энергии
конденсатора 2
5.11. Колебательный контур имеет индуктивность L = 1,6 мГн,
электроемкость С = 0,04 мкФ и максимальное напряжение
на зажимах, равное 200 В. Максимальная сила тока в контуре
равна … А.
1) 0,04 2) 0,2 3) 1,0 4) 2,0 5) 4,0
5.12. Конденсатору емкостью 0,4 мкФ сообщают заряд 10 мкКл,
после чего он замыкается на катушку с индуктивностью 1 мГн.
Максимальная сила тока в катушке равна … А.
1) 0,25 2) 0,33 3) 1,25 4) 0,5 5) 0,75
5.13. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью
L = 6 мкГн и конденсатора емкостью С = 40 пФ. Если максимальный
заряд на конденсаторе равен 3·10–9 Кл, то максимальный ток,
протекающий в схеме, равен … мА.
1) 124 2) 81 3) 194 4) 245 5) 158
5.14. Отношение энергии магнитного поля идеального контура к его
полной энергии для момента времени 8
5.15. Колебательный контур составлен из катушки с индуктивностью
L и конденсатора с электроемкостью С = 4· 10–5 Ф. Конденсатор
зарядили до напряжения u = 2 В, и он начал разряжаться. В некоторый
момент времени энергия контура оказалась поровну распределенной
181
между электрическим и магнитным полями, при этом сила тока
в катушке I = 0,02 А. Индуктивность L катушки равна … мГн.
1) 450 2) 200 3) 100 4) 50 5) 12,5
5.16. Конденсатор, заряженный до энергии W0 , в первый раз
подключили к катушке с индуктивностью L, а во второй – к катушке
с индуктивностью 4L. В обоих случаях в контуре возникли
незатухающие колебания. Отношение максимальных энергий
магнитного поля
max
2
max
1
W
W равно …
1) 4 2) 2 3) 1 4) 1
2
 5)
5.17. Если емкость контура , индуктивность ,
то активное сопротивление R, при котором невозможны
периодические электромагнитные колебания, равно … Ом.
1) 4 3,2 10  2) 400 3) 20 4) 20 5) 10
5.18. При уменьшении активного сопротивления в реальном R L C
контуре частота колебаний …
1) увеличивается
2) не изменяется
3) уменьшается
4) сначала увеличивается, затем уменьшается
5) сначала уменьшается, затем увеличивается
5.19. Уменьшение амплитуды колебаний в системе с затуханием
характеризуется временем релаксации. Если при неизменном
омическом сопротивлении в колебательном контуре увеличить
в 2 раза индуктивность катушки, то время релаксации …
1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 4 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) увеличится в 2 раза
5) не изменится
1
4
C  10 мкФ L 0,001  Гн
182
5.20. На рисунке представлена
зависимость относительной
амплитуды вынужденных
колебаний силы тока в катушке
индуктивностью 1 мГн,
включенной в колебательный
контур. Емкость конденсатора
этого контура равна … нФ.
1) 0,1 2) 1 3) 10 4) 100 5) 1000
5.21. На рисунке показана ориентация
векторов напряженности электрического
( ) E
 и магнитного ( ) H
 полей в
электромагнитной волне. Электромагнитная
волна распространяется в направлении …
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
5.22. На рисунке показана ориентация
векторов напряженности электрического ( ) E

и магнитного ( ) H
 полей в электромагнитной
волне. Вектор плотности скорости
электромагнитной волны поля ориентирован
в направлении …
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
5.23. На рисунке показана ориентация
векторов напряженности электрического ( ) E

и магнитного ( ) H
 полей в электромагнитной
волне. Вектор плотности потока энергии
электромагнитного поля ориентирован
в направлении …
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
5.24. На рисунке показана ориентация
векторов напряженности электрического ( ) E

и магнитного ( ) H
 полей в электромагнитной
волне. Вектор плотности потока энергии
электромагнитного поля ориентирован
в направлении …
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
5.25. При увеличении в 4 раза плотности потока энергии
электромагнитной волны и неизменной амплитуде колебаний вектора
напряженности магнитного поля амплитуда колебаний вектора
напряженности электрического поля …
1) увеличится в 2 раза
2) увеличится в 4 раза
3) остается неизменной
4) уменьшится в 2 раза
5) уменьшится в 4 раза
5.26. При уменьшении в 2 раза амплитуды колебаний векторов
напряженностей электрического и магнитного полей плотность
потока энергии …
1) уменьшится в 2 раза
2) уменьшится в 4 раза
3) увеличится в 2 раза
4) увеличится в 4 раза
5) останется неизменной
5.27. Электромагнитные волны обладают следующими свойствами …
А) переносят энергию
Б) являются продольными
В) являются поперечными
Г) могут распространяться в вакууме
Д) не переносят энергию
1) А, Б 2) В, Г, Д 3) А, В, Г 4) А, В, Д 5) Б, Г, Д
5.28. Условием возникновения электромагнитных волн является …
А) наличие проводников
Б) изменение во времени электрического поля
В) наличие электрического поля
Г) наличие неподвижных заряженных частиц
Д) изменение во времени магнитного поля
1) А, В 2) В, Д 3) А, Б, Г 4) В, Д 5) Б, Д
5.29. Колебательный контур индуктивностью 0,5 мГн резонирует на
длину волны 300 м, если емкость контура равна … пФ.
1) 0,2 2) 3,02 3) 20 4) 25 5) 51
5.30. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью
C  888 пФ и катушки индуктивностью L  1 мГн . Контур настроен
на длину волны … м.
1) 1775 2) 400 3) 250 4) 40 5) 25
5.31. Уравнение для вектора напряженности электрического поля
плоской электромагнитной волны, распространяющейся вдоль оси
OX , имеет вид 3 0,01sin10 В/м
500
X E t         . Длина волны равна … м.
1) 0,002 2) 0,02 3) 2 4) 3,14 5) 1000
5.32. Уравнение колебаний вектора E
 электромагнитной волны,
распространяющейся вдоль оси OX, имеет вид
3 0,01sin10 В/м
500
X E t         . Период волны равен … мс.
1) 3,14 2) 6,28 3) 10 4) 500 5) 1000
5.33. Уравнение напряженности электрического поля
электромагнитной волны, распространяющейся вдоль оси OX со
скоростью 500 м/с, имеет вид E  0,01sin( 2 )  t x В/м. Циклическая
частота этой волны равна … рад/с.
1) 1000 2) 500 3) 3,14 4) 0,02 5) 0,01 
185
Задачи
5.34. Обмотка соленоида содержит n  10 витков на каждый
сантиметр длины, сердечник немагнитный. При какой силе тока I
в обмотке плотность энергии  магнитного поля равна 3
Дж 1
м
?
[ 1,26 I  А]
5.35. На стержень из немагнитного материала длиной l  20 см
и площадью сечения
2 S  2 см намотан в один слой провода так, что
на каждый сантиметр длины стержня приходится 20 витков.
Определите энергию W магнитного поля внутри соленоида, если
сила тока I в обмотке равна 0,5 А . [ 126 W  мкДж]
5.36. В колебательном контуре с индуктивностью L  0,4 Гн
и емкостью C  20 мкФ максимальное значение силы тока равно
0,1 мА. Каким будет напряжение на конденсаторе в момент, когда
энергии электрического и магнитного полей будут равны? Колебания
считать незатухающими. [ 1 u  В]
5.37. Конденсатор электроемкостью С = 500 пФ соединен
параллельно с катушкой длиной l = 40 см и площадью S сечения,
равной 5 см2
. Катушка содержит N = 1000 витков. Сердечник
немагнитный. Найдите период Т колебаний. [ 5,57 T  мкс]
5.38. Катушка (без сердечника) длиной и площадью 1 S
сечения, равной 3 см
, имеет 1000 витков и соединена параллельно с
конденсатором. Воздушный конденсатор состоит из двух пластин
площадью каждая. Расстояние d между пластинами
равно 5 мм. Определите период колебаний контура.
5.39. Колебательный контур содержит катушку индуктивностью
и конденсатор емкостью C  1 нФ . Максимальное
напряжение на обкладках конденсатора составляет 100 В.
Определите максимальный магнитный поток, пронизывающий
катушку. [Ф  0,1 мкВб]
5.40. Найдите отношение энергии магнитного поля идеального
колебательного контура к энергии его электрического поля для
момента времени 8
5.41. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности
L  10 мГн , конденсатора емкостью C  0,1мкФ и резистора
сопротивлением R  20 Ом. Определите через сколько полных
колебаний амплитуда тока в контуре уменьшается в е раз. [ 5] N 
5.42. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью
0,2 мкФ и катушки индуктивностью 5,07 Гн. При каком
логарифмическом декременте затухания  разность потенциалов на
обкладках конденсатора за время t  1 мкс уменьшится в 3 раза?
[ 0,22]  
5.43. Определите логарифмический декремент затухания, при
котором энергия колебательного контура через N  5 полных
колебаний уменьшается в n  5 раз.
5.44. Определите добротность Q колебательного контура, состоящего
из катушки индуктивностью , конденсатора емкостью
C  0,2 мкФ и резистора сопротивлением .
5.45. Колебательный контур, состоящий из воздушного конденсатора
с двумя пластинами площадью 2 S 100 см каждая и катушки
индуктивностью L  1мкГн, резонирует на волну длиной   10 м.
Определите расстояние d между пластинами конденсатора.
[ 3 d  мм]
5.46. Катушка индуктивностью L  30 мкГн присоединена
к плоскому конденсатору с площадью пластин 2 S  0,01м
и расстоянием между ними d  0,1мм. Найдите диэлектрическую
проницаемость  среды, заполняющей пространство между
пластинами, если контур настроен на длину волны   750 м . [ 6]  
[ 0,21]  
L  2 мГн
R  1 Ом [ 100] Q 
187
5.47. Определите длину электромагнитной волны в вакууме,
на которую настроен колебательный контур, если максимальный
заряд на обкладках конденсатора qm  50 нКл, а максимальная сила
тока в контуре Im 1,5 А . Активным сопротивлением контура
пренебречь. [ ,8   62 ] м
5.48. Длина электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен
колебательный контур, равна 12 м. Пренебрегая активным
сопротивлением контура, определите максимальный заряд qm
на обкладках конденсатора, если максимальная сила тока в контуре
Im 1 А. [ 7 qm  6,3 ] нКл
5.49. Уравнение изменения со временем разности потенциалов на
обкладках конденсатора в колебательном контуре имеет вид
4 u  50 cos10 ( ) t B . Емкость конденсатора C  0,1мкФ . Найдите
период T колебаний, индуктивность контура и длину волны ,
соответствующую этому контуру.
5 [ 0,1 L T     Гн, 0,63 мс, 1,88 10 м]
5.50. В вакууме вдоль оси OX распространяется плоская
электромагнитная волна. Амплитуда напряженности магнитного поля
волны равна 1 мА/м. Определите амплитуду напряженности
электрического поля волны. [ 0,377 Em  В/м]
5.51. Плоская электромагнитная волна распространяется вдоль оси
OX. Амплитуда напряженности электрического поля Em  5 В/м ,
амплитуда напряженности поля волны Hm 1мА/м. Определите
энергию, перенесенную волной за время t  10 мин через площадку,
расположенную перпендикулярно оси ОХ, площадью
2 S 15 cм .
[ 2,25 W  мкДж]

Раздел III. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
1. Интерференция
Тестовые задания
1.1. Явление интерференции света заключается …
1) в усилении одного светового пучка другим
2) в получении спектра белого света
3) в наложении световых волн, в результате чего в одних местах
их амплитуда увеличивается, в других – уменьшается
4) в огибании светом препятствий
5) в получении когерентных источников света
1.2. Из приведенных утверждений, касающихся сложения волн,
верным является следующее утверждение …
1) при интерференции когерентных волн одинаковой
интенсивности суммарная интенсивность равна учетверенной
интенсивности каждой волны
2) суммарная интенсивность при интерференции двух
когерентных волн зависит от разности фаз интерферирующих
волн
3) при сложении когерентных волн суммарная интенсивность
равна сумме интенсивностей складываемых волн
1.3. Когерентными называются волны, которые имеют …
А) одинаковые частоты
Б) одинаковую поляризованность
В) одинаковые начальные фазы
Г) постоянную разность фаз
Д) одинаковые амплитуды
1) только А 2) А, Б 3) А, Б, Д 4) А, Б, Г
1.4. Одинаково направленные колебания с указанными периодами
будут когерентны в случае …
1) Т1 = 2 с; Т2 = 4 с;    1 2 const
2) Т1 = 2 с; Т2 = 2 с;    1 2 const
3) Т1 = 2 с; Т2 = 4 с;    1 2 const
4) Т1 = 2 с; Т2 = 2 с;    1 2 const
194
1.5. Когерентные волны с фазами φ1 и и разностью хода при
наложении усиливаются, если ( ,) k  0, 1, 2  …
1) φ φ 1 2   2π k
2) 1 2 φ φ  π( ) 2k 1
3) 1
2 (2 λ   k )
4) φφ π 1 2   k
1.6. Оптическая разность хода двух волн монохроматического света
0,4 λ. Разность фаз этих волн равна …
1) 0,4π 2) 0,6π 3) 0,8π 4) 0,15π
1.7. Разность фаз двух волн монохроматического света 0,6 π.
Оптическая разность хода этих волн равна …
1) 0,3λ 2) 0,6λ 3) 0,7λ 4) 1,0λ
1.8. При интерференции когерентных лучей максимальное
ослабление света наблюдается при выполнении условия …
(– оптическая разность хода, – разность фаз).
1) Δ   0 2)    (2 1) k 3) Δ  2 4) Δ  (2 1) k
1.9. При интерференции двух одинаково поляризованных волн
с одинаковыми амплитудами и разностью фаз, равной , амплитуда
результирующей волны равна …
1) 2А 2) 4А 3) 3А 4) 0
1.10. При интерференции двух одинаково поляризованных волн
с одинаковыми амплитудами А и разностью фаз 3
2
   амплитуда
результирующей волны равна …
1) 2А 2) A 2 3) А 4) 0

φ2 Δ
195
1.11. Геометрическая разность хода
лучей при интерференции в тонкой
пленке в отраженном свете равна …
1) AB AD 
2) CD
3) AB BC AD  
4) AB BC CD  
5) AB BC 
1.12. Свет падает на тонкую пленку
с показателем преломления n ,
большим, чем показатель
преломления окружающей среды.
Разность хода лучей на выходе из
тонкой пленки равна …
1.13. Если на пути одного из двух когерентных лучей поставить
синюю тонкую пластинку, а на пути второго – красную,
то интерференционная картина будет представлять чередование
полос …
1) красных, синих
2) черных, красных, синих
3) фиолетовых, черных
4) интерференционной картины не будет
1.14. На экране наблюдается интерференционная картина от двух
когерентных источников света   0,8мкм. Когда на пути одного
из лучей перпендикулярно ему поместили тонкую стеклянную
пластинку ( 5) n 1, , интерференционная картинка изменилась
на противоположную (максимумы сменились на минимумы).
Толщина пластинки равна … мкм.
1) 0,8 2) 1,2 3) 1,6 4) 0,6
BC CD BM  
BC CD BM  
2
BC CD BM 
 
( ) BC CD n BM  
D
C
B
A
D
C
B
A
M
196
1.15. Интерференционный минимум второго порядка для фиолетовых
лучей ( = 400 нм) возникает при разности хода … нм.
1) 1000 2) 1200 3) 800 4) 500
1.16. Интерференционный максимум третьего порядка для
фиолетовых лучей (400 нм) возникает при разности фаз … π.
1) 2π 2) 5π 3) 4π 4) 6π
1.17. На стеклянную пластинку толщины d1 и показателя
преломления n1 налит тонкий слой жидкости толщиной d2
и показателем преломления n2 1 2 ( ) n n  . На жидкость нормально
падает свет с длиной волны λ. Оптическая разность хода
интерферирующих волн в отраженном свете равна …
1) 2d n2 2 2) 2 2 2 λ
2
d n  3) 2 2 2 λ
2
d n – 4) 2d n1 1
1.18. На стеклянную пластинку толщиной d1 и с показателем
преломления n1 налит тонкий слой жидкости толщиной d2
и с показателем преломления n2, причем n n 1 2  . На жидкость
нормально падает свет с длиной волны λ. Оптическая разность хода
интерферирующих лучей в отраженном свете равна …
1) 2d n1 1 2) 2d n2 2 3) 2 – /2 dn n  1 2    4) 2 /2 d n1 1  
1.19. Тонкая пленка с показателем преломления n и толщиной d
помещена между двумя средами с показателями преломления n1 и n2
1 2 ( ) n nn   . Оптическая разность хода интерферирующих лучей
с длиной волны  в отраженном свете равна …
1) 2d n 2) 0 2
2
dn   3) 0 2
2
dn 
 4) 0 2dn  
1.20. Свет с длиной волны 600 нм падает нормально на пластинку
1 ( 5) n 1, , на которую нанесен слой жидкости 2 ( ) n 1 ,6 толщиной
1 мкм. Разность хода отраженных интерферирующих лучей
равна … мкм.
1) 1,6 2) 2,9 3) 3,5 4) 5,2 
197
1.21. Плоскопараллельная пластинка из стекла ( 5) n 1, толщиной
1,2 мкм помещена между двумя средами с показателями преломления
n1 и n2 1 2 ( ) n nn   . Если свет с длиной волны 0,6 мкм падает
нормально на пластинку, то оптическая разность хода в отраженном
свете равна … мкм.
1) 3,3 2) 3,9 3) 3,6 4) 4,2
1.22. На объектив 1 ( 5) n 1, нанесена тонкая пленка 2 ( 2) n 1,
толщиной d (просветляющая пленка). Разность хода
интерферирующих волн в отражённом свете равна …
1.23. На стеклянный объектив с показателем преломления n
наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления
n n 1  . На объектив падает нормально монохроматический свет
с длиной волны λ. Минимальная толщина пленки, при которой
интенсивность отраженных лучей минимальна, равна …
1.24. Для просветления объектива ( ) n1 1,5 на его поверхность
наносят тонкую пленку, показатель преломления которой n2 1,28.
На объектив нормально падает свет с   0,55 мкм. При какой
минимальной толщине пленки отраженные лучи максимально
ослаблены … мкм.
1) 0,2 2) 0,3 3) 0,1 4) 0,5
1.25. На поверхность тонкой прозрачной пленки n 1,2 падает под
углом 45º свет с   550 нм. При какой наименьшей толщине пленки
отраженный свет будет максимально ослаблен … нм.
1) 323 2) 623 3) 523 4) 423
1.26. Лучи белого света падают под углом 45º на очень тонкую
пластинку, которая в отраженном свете кажется желтой. При
небольшом уменьшении угла падения лучей происходит смещение
цвета пластинки … 

 


Категория: Физика | Добавил: Админ (16.04.2016)
Просмотров: | Теги: Хатмуллина | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar