Тема №8463 Задачи по физике для самостоятельного решения 20 тем (Часть 4)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Задачи по физике для самостоятельного решения 20 тем (Часть 4) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Задачи по физике для самостоятельного решения 20 тем (Часть 4), 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.

12.3 Сила Лоренца.
12.3.10 Действует ли сила Лоренца: а) на незаряженную частицу в магнитном поле; б) на заряженную частицу, покоящуюся в магнитном поле; в) на заряженную частицу, движущуюся
вдоль линии магнитной индукции поля?
12.3.2 Как изменится радиус окружности, по которой движется заряженная частица в однородном магнитном поле, если увеличить его индукцию в четыре раза и уменьшить скорость
частицы в два раза?
12.3.3 Протон и α-частица влетают в однороное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Сравните радиусы окружностей, которые описавают частицы,
если у них одинаковые: а) скорости; б) энергии.
12.3.4 Электрон движется в вакууме со скоростью 3 · 106 м/с в однородном магнитном поле с
магнитной индукцией 0,1 Тл. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между
направлениями скорости электрона и линиями магнитной индукции равен 90◦
?
12.3.5 В направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции, влетает в магнитное
поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найдите индукцию поля, если электрон описал в
поле окружность радиусом 1 см.
12.3.6 В однородном магнитном поле с индукцией В движется электрон по окружности радиусом R. Определить кинетическую энергию электрона.
12.3.7 лектрон начинает двигаться в электрическом поле из состояния покоя и, пройдя разность
потенциалов 220 В, попадает в однородное магнитное поле с индукцией 5 · 10−3 Тл, где он
движется по круговой траектории радиусом 1 · 10−2 м. Определите массу электрона.
12.3.8 Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600 В, влетает в однородное
магнитное поле с магнитной индукцией 0,30 Тл и движется по окружности. Найдите радиус
окружности. Будет ли изменяться энергия протона при движении в этом магнитном поле?
12.3.9 Однородные электрическое и магнитное поля расположены взаимно перпендикулярно.
Напряженность электрического поля 1 кВ/м, а индукция магнитного поля 1 мТл. Какими
должны быть направление и модуль скорости электрона, чтобы траектория движения его
оказалась прямолинейной?
12.3.10 Описать движение электрона в вакууме в параллельных электрическом и магнитном
полях. Начальная скорость электрона направлена под некоторым углом к направлению
полей.
12.3.11 Прямой постоянный магнит падает сквозь замкнутое металлическое кольцо. Будет ли
магнит падать с ускорением свободного падения?

 

12.3.12 Протон разгоняется из состояния покоя в электрическом поле с разностью потенциалов
1,5 кВ и попадает в однородное магнитное поле, двигаясь в нем по окружности радиусом
56см. Полагая, что движение протона происходит в вакууме, определить индукцию магнитного поля.
12.3.13 Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле так. что вектор его скорости образует угол 30◦
с направлением поля. Определить радиус витков траектории электрона и расстояние, пройденное им вдоль линии магнитной индукции за три витка, если
скорость электрона 2, 5 · 106м/с, а индукция магнитного поля 30 Тл.
12.3.14 Электрон, влетающий в однородное магнитное поле под углом 60◦ к направлению поля, движется по спирали радиусом 5,0 см с периодом обращения 60 мкс. Какова скорость
электрона, индукция магнитного поля и шаг спирали?
12.3.15 Однозарядные ионы неона с массовыми числами 20 и 22 и кинетической энергией
6, 2 · 10−16 Дж влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно его направлению
и, описав полуокружность, вылетают из поля двумя пучками (Рис. 86). Магнитное поле
с индукцией 240 мТл образовано в вакууме. Определить, каким будет расстояние между
пучками при выходе ионов из поля.
12.3.16 До какой скорости происходит ускорение протонов в циклотроне, радиус дуантов которого равен 0,75 м? Индукция магнитного поля равна 1,4 Тл.
12.3.17 В электрическое поле напряженностью E и магнитное поле с индукцией B, совпадающие по направлению, влетает электрон со скоростью v0, направленной под углом α к
векторам E~ и B~ . Установите закон движения электрона.
12.3.18 Электрон влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно его пластинам
со скоростью v0 = 2 · 107м/с. Длина конденсатора l = 10 см, напряженность электрического поля конденсатора E = 200 В/см. При вылете из конденсатора электрон попадает
в магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны линиям электрического поля. Индукция магнитного поля равна 2 · 10−2 Тл. Найдите радиус винтовой траектории
электрона в магнитном поле.
12.3.19 Пучок протонов влетает в область однородного магнитного поля с индукцией 0,1 Тл,
перпендикулярно направлению поля. В этом поле протоны движутся по дуге окружности
радиуса 0,2 м и попадают на заземленную мишень. Рассчитайте мощность, выделившуюся
в мишени во время попадания протонов. Сила тока в пучке 0,1 мА.

12.4 Явление электромагнитной индукции.
12.4.10 Одинаковую ли работу нужно совершить, чтобы внести магнит в катушку, когда ее
обмотка замкнута и когда разомкнута?
12.4.20 Замкнутое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно вдоль линий
магнитной индукции, перпендикулярно им. Возникнет ли в кольце индукционный ток?
12.4.30 Что произойдет в кольце, когда в него введут магнит, если кольцо сделано из: а) непроводника; б) проводника и в) сверхпроводника?
12.4.40 Будет ли возникать индукционный ток в круговом витке, находящемся в однородном
магнитном поле, если: а) перемещать виток поступательно; б) вращать виток вокруг осиЭ,
проходящей через его центр перпендикулярно плоскости витка; в) вращать виток вокруг
оси, лежащей в его плоскости?
12.4.50 Если клеммы двух демонстрационных гальванометров соединить проводами и затем
покачиванием одного из приборов вызвать колебание его стрелки, то и другого прибора
стрелка тоже начнет колебаться. Объясните опыт.
12.4.60 Почему колебания стрелки компаса быстрее затухают, если корпус прибора латунный,
и медленнее затухают, если корпус прибора пластмассовый?
12.4.70 Три одинаковых полосовых магнита падают в вертикальном положении одновременно
с одной высоты. Первый падает свободно, второй во время падения проходит через незамкнутый соленоид, третий сквозь замкнутый соленоид. Сравните время падения магнитов.
12.4.8 Определите направление тока в проводнике CD (Рис. 87) в случаях, когда: а) цепь проводника AB замыкают; б) цепь проводника AB размыкают; в) ручку реостата в замкнутой
цепи проводника AB перемещают вврех; вниз; г) прямолинейные части контуров AB и CD
сближают; удаляют.
12.4.9 Проволочная прямоугольная рамка со сторонами 15 и 6 см расположена в однородном
магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определить ЭДС индукции, возникающую в рамке, если за 0,025 с магнитная индукция поля равномерно возрастает
от 0,012 до 0,037 Тл.
12.4.10 В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равномерно возрастает со скоростью 0,12 Вб/с. Определить ЭДС индукции, возникающую в катушке.
12.4.11 В катушке, содержащей 100 витков и замкнутой на сопротивления R1 = 3 Ом и R2 = 2
Ом, поток магнтиной индукции направлен, как показано на рисунке 88, и возрастает с
постоянной скоростью 0,2 Вб/с. Определить направление тока в контуре, падение напряжения на сопротивлении R1 и тепловая мощность, выделяющуюся на сопротивлении R2.
Сопротивление катушки пренебречь.
12.4.12 Проволочная рамка, охватывающя площадь 180 см2
, расположена в однородном магнитном поле с индукцией 0,025 Тл, перпендикулярном рамке и ее оси вращения. Сколько
витков содержит рамка, если при ее повороте на четверть оборота за 120 мс в ней возникает
средняя ЭДС индукции 270 мВ?

12.4.13 В проводящем контуре CDAC (Рис. 89) при равномерном возрастании магнитного потока на 0,48 Вб проходит заряд 1,6 Кл. Определить сопротивление контура и направление
индукционного тока в нем. В каком направлении пойдет индукционный ток при убывании
магнитного потока?
12.4.14 Проводящий контур диаметром 0,4 м расположен перпендикулярно линиям магнитной
индукции однородного магнитного поля (см. рисунок к предыдущей задаче). Магнитная
индукция поля возрастает с постоянной скоростью ∆B/∆t = 0, 02 Вб/с. Определить работу
по перемещению заряда в 3 Кл из точки С в точку D, по пути 1 и по пути 2. Считать, что
|CD| = 0, 4 м.
12.4.15 Проводящее кольцо диаметром 10 см расположено перпендикулярно линиям магнитной
индукции однородного магнитного поля (Рис. 90а). Какая средняя ЭДС индукции возникнет в контуре, если за время 0,1 с его форма станет такой, как на рисунке б? Диаметр
левого кольца d1 = d/4. Какой заряд пройдет по цепи за время изменения формы контура,
если сопротивление кольца 0,2 Ом?

12.4.16 По графику зависимости Ф(t) (Рис. 91) построить график зависимости ЭДС индукции
от времени для рамки, содержащей 10 витков.
12.4.17 Поток магнитной ннлукнни в проводящем контуре изменяется по закону Ф = 5 · 10−2t.

Как зависит ЭДС индукции в контуре от времени? Какой электрический заряд пройдет в
контуре за 20с, если его сопротивление 1.25 0м? Сколько теплоты выделится в контуре?
12.4.18 Прямоугольный проводящий контур со сторонами 20 и 10см. содержащий 100 витков,
расположен перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией, изменяющейся
по закону B = (2 + 5t) · 10−2
. Определить зависимость ЭДС индукции от времени, а также
мгновенное значение ЭДС индукции в конце десятой секунды.
12.4.19 Проводящий контур площадью 400 см2 в который включен конденсатор емкостью 10
мкФ, расположен в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции (Рис.92). Магнитная индукция возрастает по закону B = (2+5t)· 10−2
. Определить
максимальный заряд конденсатора и максимальную энергию электрического поля конденсатора. Какая пластина конденсатора зарядится положительно?

12.4.20 Самолет летит горизонтально со скоростью 960 км/ч. Определить разность потенциалов на концах его крыльев, если размах крыльев 30 м, а вертикальная составляющая
индукции магнитного поля Земли равна 40 мТл.
12.4.21 В вертикальном однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл поступательно движется горизонтально расположенный проводник длиной l = 0, 5 м со скоростью v = 10м/c
так, что вектор скорости образует с вектором магнитной индукции угол α = 30◦
, а с проводником - угол β = 60◦
(Рис. 93). Определить ЭДС индукции в проводнике.
12.4.22 Проводник длиной 1,8 м движется в однородном магнитном поле со скоростью 12 м/с
так, что векторы скорости н магнитной индукции образуют угол 30◦
. Определить разность
потенциалов на концах проводника, если индукция магнитного поля равна 40 мТл н вектор
скорости перпендикулярен проводнику.
12.4.23 С какой скоростью перемещался прямолинейный проводник длиной 1.2м пол углом
60◦ к линиям индукции однородного магнитного поля, если в проводнике возбуждалась

ЭДС индукции 2,5 В? Индукция магнитного поля 0.25Тл, вектор скорости перпендикулярен
проводнику.
12.4.24 Прямолинейный проводник длиной 86 см движется со скоростью 14 м/с в однородном
магнитном поле с индукцией 0.025Тл. Определить угол между векторами индукции поля и
скорости, если в проводнике создается ЭДС, равная 0.12 В

 

12.4.25 Проволочная рамка вращается вокруг прямолинейного проводника с током I так, что
этот проводник является неподвижной осью вращения (Рис. 94). Возникает ли при этом в
рамке ток? Появится ли в рамке ток, если осью вращения будет одна из сторон рамки?
12.4.26 Прямоугольный проводящий контур ABCD перемещается равномерно и прямолинейно
со скоростью v в плоскости длинного прямолинейного проводника с током I (Рис. 95).
Определить силу тока I1, индуцированного в контуре в момент t после начала отсчета, и
его направление, если в начальный момент сторона AD находилась на расстоянии x0 от
проводника. Сопротивление контура равно R.
12.4.27 В однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 0.40 Тл по двум проводящим
горизонтальным стержням, расположенным на расстоянии 0.50 м друг от друга и замкнутым на резистор сопротивлением R = 1.5 0м. движется бел трения проводник сопротивлением r = 0.50 Ом со скоростью в v = 1.0м/c (Рис. 96). Определить силу тока в цепи;
силу, приложенную к проводнику вдоль линии движения для его равномерного перемещения с заданной скоростью, и тепловую мощность, выделяющуюся в цепи. Сопротивление
направляющих стержней не учитывать.
12.4.28 Два вертикальных проводящих стержня, замкнутых сверху резистором сопротивлением 2,0О м, расположены в плоскости, перпендикулярной направлению однородного магнитного поля с индукцией 0.50 Тл. По стержням равномерно без трения скользит вниз
проводник массой 0.010 кг. Расстояние между стержнями 0.20 м. Определить количество
теплоты, выделяющейся за 1 с, и скорость движения проводника.

12.4.29 По двум параллельным проводящим стержням, наклоненным под углом α = 30◦ к
горизонту, соскальзывает без трения горизонтальная перемычка массой m = 0.10 кг н
длиной l = 1.0 м (Рис. 97). В верхней части стержни замкнуты на резистор сопротивлением
R = 2.0 Ом. Сопротивлением остальной части цепи пренебречь. Вся система находится в
вертикальном однородном магнитном поле с индукцией = 1, 0 Тл. Определить силу тока в
цепи и скорость установившегося движения.

12.4.30 Батарея с ЭДС. равной 6.0 В и внутренним сопротивлением 0.20 Ом присоединена
гибкими проводами к проводнику длиной 80см и сопротивлением 3.8 Ом, находящемуся
в однородном магнитном поле с индукцией 0.25 Тл (Рис. 98). С какой скоростью должен
двигаться проводник перпендикулярно линиям магнитной индукции, чтобы на полюсах
батареи напряжение было равно 4,18 В? На сколько и как изменится сила тока я цепи при
остановке проводника? Сопротивлением гибких проводов пренебречь.
12.4.31 Горизонтально расположенный проводник массой m и сопротивлением R поднимается по двум гладким вертикальным направляющим, присоединенным к источнику тока с ЭДС равной ε, и внутренним сопротивлением r в горизонтальном однородном магнитном
поле с индукцией (Рис. 99). Расстояние между направляющими равно l. Какую энергию
затрачивает источник за время ∆t при подьеме проводника с установившейся скоростью
движения? Как зависит затраченная энергия от сопротивления проводника и внутреннего
сопротивления источника тока?
12.5 Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
12.5.10 В каком случае ЭДС самоиндукции больше: при замыкании цепи постоянного тока или
при ее размыкании?
12.5.20 Почему ЭДС самоиндукции при замыкании цепи постоянного тока меньше ЭДС самого
источника?
12.5.30 Какие превращения энергии происходят в электрической цепи при нарастании силы
тока после ее замыкания?
12.5.4 Определить ЭДС самоиндукции, возникающую в катушке индуктивностью 25 мГн, если
спустя 75 мс после замыкания цепи в ней устанавливается сила тока 3,75 А. Каков физический смысл знака ЭДС самоиндукции?
12.5.5 За какое время в катушке с индуктивностью 240 мГн происходит возрастание силы тока
от нуля до 11,4 А, если при этом возникает средняя ЭДС самоиндукции, равная ЗО В?
12.5.6 Определить мгновенное и среднее значения ЭДС самоиндукции в цепи индуктивностью
34 мГн, если сила тока в ней изменяется по закону i = (2 + 3t) · 10−1
. Всегда ли среднее
значение ЭДС самоиндукции совпадает с ее мгновенным значением?

12.5.7 Определить энергию магнитного поля катушки с индуктивностью 24 мГн при силе тока
в ней 2.3 А. Как изменится энергия магнитного поля при уменьшении силы тока в два раза?
12.5.8 На катушке сопротивлением 8,2 0м и с индуктивностью 25мГн поддерживается постоянное напряжение 55 В. Сколько энергии выделится при размыкании цепи катушки? Какая
средняя ЭДС самоиндукции появится при этом в катушке, если энергия будет выделяться
в течение 12 мс?

12.5.9 В катушке, содержащей 400 витков, намотанных на картонный цилиндр радиусом 2,0 см
и длиной 0,40 м, сила тока изменяется по закону i = 0, 2t. Определить энергию магнитного
поля и ЭДС самоиндукции в катушке в конце десятой секунды.
12.5.10 В катушке при силе тока I энергия магнитного поля равна W. Сопротивление ее обмотки равно R. Какой заряд пройдет по обмотке при равномерном уменьшении силы тока
n п раз? На сколько изменится при этом энергия магнитного поля?
12.5.11 Вертикальные направляющие, отстоящие друг от друга на расстоянии l, расположены
в однородном магнитном поле с индукцией и замкнуты сверху катушкой с индуктивностью
L (Рис. 100). По направляющим начинает скользить без трения горизонтальный проводник
массой m. Определить максимальную скорость, достигнутую проводником; пройденное при
этом расстояние и энергию магнитного поля катушки. Сопротивлением цепи пренебречь.

 

 

 

 

 

13 Механические колебания
13.1 Уравнение гармонических колебаний
13.1.1 Определить наименьшую разность фаз колебаний маятников, изображенных на рисунке
79. Смещение каждого маятника равно амплитуде. Сохранится ли разность смещения фаз в случае рисунка а? в случае рисунка б?
13.1.2 Записать уравнения гармонических колебаний при следующих параметрах: 1) A = 10.0
см, ϕ0 = π/4, ω = 2π; 2) A = 5.0 см, ϕ0 = π/2, T = 2 с; 3) A = 4.0 см, ϕ0 = π, ν = 2.0 Гц.
13.1.3 Записать уравнение гармонических колебаний при следующих параметрах: A = 5.0 ∗
10−2м, T = 0.01 c, ϕ0 = 0. Определить частоту колебаний; циклическую частоту; амплитуды
скорости и ускорения; полную энергию гармонических колебаний для тела массой m = 0.10
кг.
13.1.4 Гармонические колебания материальной точки описываются уравнением x = 2 sin[π(t/4+
1/2)], где смещение выражено в сантиметрах,а время - в секундах. Определить амплитуду,
начальную фазу и период колебаний.
13.1.5 Материальная точка совершает гармонические колебания с начальной фазой, равной
нулю, проходит первую половину амплитуды за 0.05 с. За какое время она пройдет вторую
половину амплитуды? Записать уравнение гармонических колебаний, амплитуда которых
равна 2 ∗ 10−2 м.
13.1.6 Сколько времени в течение одного периода материальная точка, совершающая гармонические колебания, находится в интервале со смещением от +A/2 до −A/2?
13.1.7 По графику гармонических колебаний (Рис. 80) записать уравнение движения материальной точки и определить её максимальную скорость.
13.1.8 Используя параметры гармонических колебаний, показанных на рисунке к предыдущей
задаче, записать уравнения зависимости скорости и ускорения от времени. Определить
мгновенные значения скорости и ускорения для момента времени 0,35 с.

 

13.1.9 Тело массой 50 г совершает гармонические колебания, описываемые уравнением x =
2.0 ∗ 10−2 ∗ sin(20πt + π/2). Определить максимальное смещение; начальную фазу; частоту
колебаний; максимальную возвращающую силу и максимальную кинетическую энергию
колеблющегося тела.
13.1.10 Материальная точка, совершающая гармонические колебания с частотой 10 Гц, в положении равновесия имеет скорость 6,28 м/с. Определить максимальные значения смещения
и ускорения; записать уравнение гармонических колебаний с начальной фазой, равной нулю.
13.1.11 Скорость тела при гармонических колебаниях определяется уравнением v = 0.060 sin(100t).
Записать уравнение зависимости смещения от времени. Определить максимальные значения скорости и ускорения, а также энергию гармонических колебаний для тела массой 200г.
13.1.12 Скорость материальной точки массой 100г задана уравнением v = 2π ∗ 10−1
cos(2πt).
Определить максимальное ускорение;смещение и потенциальную энергию материальной
точки через 5/12 с от начала колебаний; путь, пройденный за то же время.

 

 

13.2.6 Демонстрационная пружина имеет постоянную жесткость, равную 10 Н/м. Какой груз
следует прикрепить к этой пружине, чтобы период колебаний составлял 5 с?
13.2.7 Найдите массу груза, который на пружине жесткостью 250 Н/м делает 20 колебаний за
16 с.
13.2.8 Какую длину имеет математический маятник с периодом колебаний 2 с?
13.2.9 Математический маятник имеет длину подвеса 10 м. Амплитуда колебания 20 см. Постройте график зависимости x(t).
13.2.10 Два маятника начинают одновременно совершать колебания. За время первых 15 колебаний первого маятника второй совершил только 10 колебаний. Определите отношение
длин маятников.
13.2.11 Как относятся длины математических маятников, если за одно и то же время один из
них совершает 10, а длугой 30 колебаний?
13.2.12 Груз на пружине совершает колебания с периодом 1 с, проходя по вертикали расстояние
30 см. Какова максимальная скорость груза? максимальное ускорение?
13.2.13 Цилиндр, имеющий массу m и площадь основания S, свободно плавает в жидкости
плотностью ρ. Определить период гармонических колебаний цидиндра после того, как его
погузили глубже, а затем отпустили. Сопротивление среды не учитывать.
13.2.14 Вертикальный цилиндр высотой H и площадью основания S плавает в жидкости. Плотности материала цилиндра и жидкости соответственно равны ρ1 и ρ2. Определить период малых колебаний цилиндра, возникших после того, как его немного погрузили в жидкость,
а затем отпустили. Сопротивлением среды пренебречь.
13.2.15 В двух вертикальных сообщающихся сосудах находится жидкость массой m. Выведенная из состояния равновесия, она приходит в колебательное движение. Плотность жидкости
равна ρ, площадь поперечного сечения каждого сосуда S. Определить период колебания
жидкости.
13.2.16 По условию предыдущей задачи определить период колебаний жидкости, если площади
поперечного сечения сосудов равны S1 и S2.
13.2.17 Груз массой m совершает упругие колебания под действием пружин жесткостью k1
и k2, присоединенных, как показано на рисунке 85a. Определить период этих колебаний.
Изменится ли период, если закрепить пружины, как показано на рисунке б?

13.2.21 К упругой плите, наклоненной на угол β от вертикали, подвешен математический маятник длиной l (Рис. 87). Маятник отклонили от вертикали на малый угол α и отпустили.
Определить период колебаний маятника, считая соударения его с плитой совершенно упругими. Каким был бы период колебаний при β/α = 0.866?
13.2.22 Найти период колебаний T математического маятника длиной l, подвешенного в вагоне,
движущемся горизонтально с ускорением .
13.2.23 В неподвижном лифте висит маятник, период колебаний которого T = 1 с. С каким
ускорением движется лифт, если период колебаний этого маятника стал равным T1 = 1, 1
с? В каком направлении движется лифт?
13.2.24 На сколько отстанут часы с маятником за сутки, если их с полюса перенести на экватор?
Считать, что на полюсе часы шли правильно (gp ≈ 9.83 м/c
2
, ge ≈ 9.78 м/c
2
).
13.2.25 Часы с маятником точно идут на уровне моря. На сколько будут отставать за сутки
часы, если их поднять на высоту 4.0 км? Радиус Земли равен 6.4 ∗ 103 км.
13.2.26 На сколько отстанут за сутки часы с латунным маятником при повышении температуры на 20 К? Маятник мажно считать математическим. Температурный коэффициент
расширения латуни α = 2.0 ∗ 10−5K−1
.
13.2.27 На какую часть длины надо уменьшить длину математического маятника, чтобы период колебаний маятника на высоте 10 км был равен периоду его колебаний на поверхности
Земли? Вращение Земли не учитывать.
13.2.28 Определить, на сколько отстанут маятниковые часы за сутки, если их поднять на высоту 5 км над поверхностью Земли. Вращение Земли не учитывать.

 

13.4 Вынужденные колебания. Резонанс
13.4.1 Для каких маятников, изображенных на рисунке, возможен резонанс? Когда быстрее
наступает резонанс - при сильном или слабом затухании собственных колебаний?
13.4.20 Почему при резонансе возрастает энергия колебательной системы?
13.4.30 Что необходимо предпринять для прекращения нежелательного резонанса?

 

 

15 Механические волны
15.1 Уравнение плоской волны
15.1.1 Определить колебания между точками, синфазные колебания и лежащие на одном луче,
если скорость волны 500м/c , а частота колебаний 100 Гц.
15.1.2 Период колебаний точек среды в волне 0,01 с, а скорость распространения 340м/c .
Определить разность фаз колебаний двух точек, лежащих на одном луче, есл расстояние
между ними равно 3,4м; 1,7м; 0,85м.
15.1.3 Определить фазу колебаний точки среды в волне, распространяющейся со скоростью
3,6км/с и имеющей период колебаний 0,001с, в тот момент времени, когда фаза колебаний
источника равна нулю. Точка находится от источника на расстоянии 12 м.
15.1.4 Точки, лежащие на одном луче и удаленные от источника на растояние 12 м и 14,7 м,
колеблются с разностью фаз 3π/2 рад. Определить скорость волны, если период колебаний
частиц в волне равен 0,1 с.
15.1.5 Найти разность фаз колебаний двух точек, лежащих на луче и отстоящих на расстоянии
2 м друг от друга, если длина волны равна 1 м.
15.1.6 Найти смещение от положения равновесия точки, отстоящей от источника колебаний на
расстоянии l = λ/12, для момента t = T/6. Амплитуда колебаний xm = 0, 05м.
15.1.7 Смещение от положения равновесия точки, находящейся на расстоянии 4 см от источника колебаний, в момент t = T/6 равно половине амплитуды. Найти длину бегущей волны.
15.1.8 Уравнение незатухающих колебаний источника волны дано в виде x(t) = xm sin 600πt.
Найти смещение, скорость и ускорение точки находящейся на расстоянии 75 см от источника волны, через 0,01 с после начала колебаний источника, если скорость распространения
волны равна 300м/c .
15.1.9 По графику колебаний источника (см. Рис 89)начертите график идущей от него волны в
момент времени равный периоду после начала колебаний. Скорость распространения волны
равна 20м/c .

15.1.10 По графику волны (см. Рис 90) постройте график колебаний источника волны и точки
находящейся на расстоянии λ/4 от источника, если скорость распространения волны 1м/c
.
15.1.11 На озере в безветренную погоду с лодки бросили тяжелый якорь. От места бросания
пошли волны. Человек, стоящий на берегу, заметил, что волна дошли до него через 50с,
расстояние между горбами волн 0,5м, и за 5 с было 20 всплесков о берег. Как далеко от
берега находилась лодка?
15.2 Интерференция
15.2.10 Разность хода двух когерентных волн с одинаковыми амплитудами колебаний равна 15
см, а длина волны 10 см. Каков результат интерференции этих волн?
15.2.2 Два когерентных источника с периодом колебаний 0,1 с и нулевой разностью фаз посылают поперечные волны. Скорость распространения волны 1000м/c . В каких точках будет
наблюдаться усиление колебаний? Ослабление колебаний?
15.2.3 Имеются два когерентных источника звука. В точке, отстоящей от первого источника
на 2,3м, а от второго - на 2,48 м, звук не слышен. Минимальная частота, при которой это
возможно, равна 1 кГц. Найти скорость распространения звука.
15.2.4 Два когерентных источника звука частотой 1 кГц излучают волны, распространяющиеся
со скоростью 340м/c . В некоторой точке, расположенной на расстоянии 2,6м от одного
источника, звук не слышен. Чему равно минимальное расстояние от этой точки до второго
источника, если известно, что оно не больше 2,6м
15.2.5 Вдоль луча распространяется плоская волна
15.3 Стоячие волны. Дифракция. Отражение и преломление волн.
15.3.1 Определить длину стоячей и бегущей волны, если расстояние между первым и третьим
узлами равно 0,2 м.
15.3.2 Чему равна разность фаз в точках стоячей волны, колеблющихся между двумя соседними узлами?В каких фазах колеблются точки стоячей волны по обе стороны одно и того
же узла (не далее λ/2 от него?
15.3.3 Определить длину стоячей волны, если расстояние между соседними точками, колеблющимися с одинаковыми по величине амплитудами равны 5,0 и 15 см. Точки расположены
на одном луче.
15.3.4 Найти положение узлов и пучностей и начертить график стоячей волны для двух случаев: а)отражение происходит от более плотной среды; б) отражение происходит от менее
плотной среды. Длина бегущей волны 12 см.

15.4 Звуковые волны
15.4.1 Частотный диапазон рояля от 90 Гц до 9000 Гц. Найти диапазон длин волн звука рояля
в воздухе, если скорость звука равна 340м/c .
15.4.2 Звук выстрела и пуля одновременно достигают высоты 680м. Какова начальная скорость пули? Выстрел произведен вертикально вверх. Сопротивление воздуха не учитывать.
Скорость звука принять равной 340м/c .
15.4.3 Из пункта А в пункт Б был послан звуковой сигнал частоты 50 Гц, распространяющийся
со скорость 330м/c . При этом на расстоянии от А до Б укладывалось целое число волн. Этот
опыт повторили, когда температура была на 20 К ниже, чем в первом случае. Число волн,
укладывающихся между А и Б, уменьшилось на две. Найти расстояние между пунктами А
и Б, если известно, что при понижении температуры на 1 К скорость звука увеличивается
на 0,5м/c .
15.4.4 Какая из величини и во сколько раз изменится, при переходе звука из воздуха в воду:
частота или длина волны? Скорость звука в воде 1480м/c , в воздухе 340м/c .
15.4.5 Над цилиндрическим сосудом высотой 1 м звучит камертон имеющий собственную частоту колебаний 340 Гц. В сосуд медленно наливают воду. При каких положениях уровня
воды в сосуде звучание камертона значительно усиливается?
15.4.60 Известно, что если источник звука и человек находятся примерно на одной высоте, то
в направлении ветра звук слышен лучше, чем в противоположенном. Как объяснить это
явление?
15.4.7 Труба, длина которой 1 м, заполнена воздухом при нормальном атмосферном давлении.
Первый раз труба открыта с одного конца, второй раз - с обоих концов и в третий раз
закрыта с обоих концов. При каких наименьших частотах в трубе будут возникать стоячие
волны? Скорость звука принять равной 340м/c .
15.4.8 Звуковое ощущение сохраняется у человека примерно 0,1 с. На каком расстоянии должен находится человек от преграды, чтобы слышать раздельно основной и отраженный от
преграды звуки? Скорость звука принять равной 340м/c .

15.5 Эффект Доплера.
15.5.1 При приближении источника звука, излучающего звуковые волны с частотой ν1 = 360
Гц, к неподвижному приемнику, последний регистрирует звуковые колебания с частотой
ν2 = 400 Гц. Считая скорость звука равной 340 м/c определить: а) скорость движения
источника звука; б) частоту звуковых колебаний, возбуждаемых в неподвижном приемнике
при удалении источника с той же скоростью; в) частоту принимаемых колебаний, если
источник неподвижен, а приемник приближается к нему со скоростью, равной скорости
источника в первом случае.
15.5.2 Источник, излучающий звук частотой 600 Гц движется мимо неподвижного наблюдателя
со скоростью 40 м/c . Насколько отличаются частоты звука, воспринимаемые наблюдателем
при приближении и удалении источника? Скорость звука считать равной 340 м/c .
15.5.3 Расстояние между гребнями волн в море 5 м. При встречном движении катера волны за
1 с ударяют 4 раза о корпус, а при попутном - 2 раза. Найти скорость катера и скорость
волны.
15.5.4 Движущийся по реке теплоход дает свисток, частота которого 400 Гц. Стоящий на берегу наблюдатель воспринимает звук как колебания с частотой 395 Гц. С какой скоростью движется теплоход? Приближается или удаляется он от наблюдателя?
15.5.5 Источник звука, движущийся со скоростью 17 м/c , дает сигнал в течении 2 с. Какова продолжительность сигнала для неподвижного наблюдателя, если источник приближается к наблюдателю? удаляется от наблюдателя? Сколько времени слышит сигнал наблюдатель, движущийся вместе с источником? Скорость звука принять равной 340м/c .

 

18 Волновая оптика
18.1 Интерференция света. Бипризма Френеля.
18.1.1 В некоторую точку пространства приходят когерентные лучи с геометрической разностью хода 1,2мкм. Длина волны этих лучей в вакууме 600 нм. Определить, что произойдет
в точке в результате интерференции в трех случаях: а) свет идет в воздухе; б) свет идет в
воде; в) свет идет в стекле с показателем преломления 1,5.
18.1.2 Когерентные источники белого света, расстояние между которыми 0,32 м имеют вид
узких щелей. Экран, на котором наблюдается интерференция света от этих источников
находится на расстоянии 3,2 м от них. Найти расстояние между красной (760 нм) и фиолетеовой (400 нм) линиями второго интерференционного спектра.
18.1.3 В опыте Юнга отверстия освещались монохроматическим светом длиной волны 600нм.
Расстояние между отверстиями 1 мм, расстояние от отверстий до экран 3 м. Найти полжение первых двух светлых полос и первой темной полосы.
18.1.4 С помощью бипризмы Френеля получены два мнимых когерентных источника монохроматического зеленого света с длиной волны 560 нм на расстоянии 3,2 м от экрана. В
точке на экране на расстоянии 28 мм от центра экрана наблюдается третья темная полоса.
Определить расстояние между мнимыми источниками света.
18.1.5 При наблюдении в воздухе интерференции света от двух когерентных источников на
экране видны чередующиеся темные и светлые полосы. Что произойдет с шириной полос,
если наблюдение производить в воде, сохраняя неизменными все остальные условия?
18.1.6 Определить расстояние между двумя когерентными источниками белого света, если на
экране, расположенном на расстоянии 2,6 м от источников, крайняя красная и крайняя
фиолетовая линии первого порядка отстоят друг от друга на 5,6 мм.
18.1.7 При наблюдении интерференции света от двух когерентных источников монохроматического света с длиной волны 520 нм на экране на отрезке длиной 4 см наблюдается 8,5
полос. Определить расстояние между источниками света, если расстояние от них до экрана
равно 2,75 м.
18.1.8 Дву щели, расстояние между которыми 0,02 мм, одновременно освещаются голубыми
лучами с длиной волны 400 нм и желтыми лучами с длиной волны 600 нм. На экране,
удаленном от щелей на 2 м, образуются светлые - голубые и желтые - линии. Если центральным линиям обоих цветов присвоить нулевой номер, каковы будут номера линий в
той части спектра, где желтая и голубая линии впервые совместятся? На каком расстоянии
от центральной линии расположена эта область?
18.1.9 Интерференционный опыт Ллойда состоял в получении на экране картины от источника
S и его мнимого изображения S’ в зеркале АО (см. Рис 91). Чем будет отличаться интерефернционная картина от источников S и S’ по сравнению с тем, как если бы зеркала не было?

18.1.10 С помощью бипризмы Френеля получены два мнимых когерентных источника монохроматического зеленого света с длиной волны 560 нм на расстоянии 3,2 м от экрана (см.
Рис 92). В точке В на расстоянии 28 мм от центра экрана наблюдается тертья полоса.
Определить расстояние между мнимыми источниками света.
18.2 Цвета тонких пленок. Кольца Ньютона.
18.2.10 В каком случае кольца Ньютона видны более отчетливо: в отраженном свете или в
проходящем?
18.2.20 Почему показатель преломления пленки, покрывающей стекла, должен быть меньше
показателя преломления стекла?
18.2.3 Пучок света падает перпендикулярно к поверхности стеклянного клина. Длина волны
света 582 нм, угол клина 20◦
. Какое количество темных интерференционных полос приходится на единицу длины клина?
18.2.4 Между двумя стеклянными пластинками зажата металлическая проволочка диаметром
0,085 мм. Расстояние от проволочки до линии соприкосновения пластин, образующих воздушный клин, равно 25 см. При освещении пластинок монохроматическим светом с длиной
волны 700 нм видны интерференционные полосы, параллельные линии соприкосновения
пластинок. Определить число полос на одном сантиметре длины.
18.2.5 Для измерения толщины волоса его положили на стеклянную пластинку и сверху прикрыли другой пластинкой. Расстояние от волоса до линии соприкосновения пластинок, которой он параллелен, оказалось равным 20 см. При освещении пластинок красным светом
с длиной волны 750 нм на одном сантиметре длины оказалось восемь полос. Определить
толщину волоса.
18.2.6 При освещении клина с очень малым углом α сделанного из стекла с показателем преломления 1,5 пучком света с длиной волны 650 нм, падающим перпендикулярно к его поверхности, на нем наблюдаются чередующиеся темные и светлые полосы. Определить угол α, если расстояние между двумя соседними темными полосами на поверхности клина оказались равны 12 мм.
18.2.7 Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим по нормали к поверхности пластинки. Радиус кривизны линзы 8,6 м. Наблюдение ведется в отраженном свете. Измерениями установлено, что радиус четвертого темного
кольца (считая центральное темное пятно нулевым) 4,5 мм. Найти длину волны падающего
света.
18.2.8 Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны 600 нм, падающим по нормали к поверхности пластины. Найти толщину воздушного зазора между линзой и стеклянной пластиной в том месте, где наблюдается третье
темное кольцо в отраженном свете.
18.2.9 Определить, светлое или темное кольцо Ньютона в отраженном свете будет иметь радиус
5,3 мм, если оно получилось при освещении линзы с радиусом кривизны 18 м, светом с
длиной волны 450 нм, идущим параллельно главной оптической оси линзы. Какой радиус
получится у этого же кольца, если в зазоре между пластиной и линзой будет находится
этиловый спирт?
18.3 Дифракция света.
18.3.10 Почему нельзя увидеть атомы в оптический микроскоп?
18.3.2 При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое дифракционное изображение на расстоянии 3,6 см от центрального и на расстоянии 1,8 м от решетки.
Найдите длину световой волны.
18.3.3 Расстояние между экраном и дифракционной решеткой, имеющей 125 штрихов на 1 мм,
равно 2,5 м. При освещении решетки светом с длиной волны 420 нм на экране видны синие
линии. Определите расстояние от центральной линии до первой линии на экране.
18.3.4 Дифракционная решетка, постоянная которой равна 0,004 мм, освещается светом с длиной волны 687 нм. Под каким углом к решетке нужно проводить наблюдение, чтобы видеть
изображение спектра второго порядка?
18.3.5 Определите постоянную дифракционной решетки, если при ее освещении светом с длиной волны 656 нм второй спект виден под углом 15◦
.
18.3.6 при освещении дифракционной решетки светом с длиной волны 627 нм на экране получились полосы, расстояние между которыми оказалось равным 39,6 см. Зная, что экран
расположен на расстоянии 120 см от решетки, найти постоянную решетки.
18.3.7 На дифракционную решетку падает нормально пучок света. Для того, чтобы увидеть
красную линию с длиной волны 700 нм в спектре пятого порядка, зрительную трубу пришлось установить под углом 30◦
. Найдите постоянную решетки. Какое число штрихов нанесено на единицу длины этой решетки?

 

18.3.8 Найдите наибольший порядок спектра для желтой линии с длиной волны 589 нм, если
постоянная дифракционной решетки равна 2 мкм.
18.3.9 На дифракционную решетку, имеющую 500 штрихов на миллиметр, падает плоская монохроматическая волна. Длина волны 500 нм. Определите наибольший порядок спектра,
который можно наблюдать при нормальном падении лучей на решетку.
18.3.10 Какова ширина всего спектра первого порядка (длины волн заключены от 380 нм до
760 нм), полученного на экране, отстоящем на 3 м от дифракционной решетки с периодом
0,01 мм?
18.3.11 Спектры второго и третьего порядков в видимой области дифракционной решетки частично перекрываются друг с другом. Какой длине волны в спектре третьего порядка соответствует длина волны 700 нмв спектре второго порядка?
18.3.12 На дифракционную решетку, имеющую период 2 мкм, падает нормально свет, пропущенный сквозь светофильтр. Фильтр пропускает волны с длиной волны от 500 до 600 нм.
Будут ли спектры разных порядков перекрываться друг с другом?
18.4 Поляризация и дисперсия.
18.4.10 Свет, отраженный от поверхности воды, является частично поляризованным. Как убедится в этом, имея поляройд?
18.4.20 Естетвенный свет падает на два поляройда, ориентированные так, что свет совсем не
проходит. Будет ли свет проходить, если между этими поляройдами поместить третий?


Категория: Физика | Добавил: Админ (30.09.2016)
Просмотров: | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar