Подготовил преподаватель

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ..

По специальностям: 503050901 - бухгалтерский учет.503060101 - организация производства.505010301 - разработка программного обеспечения.505050204 - эксплуатация и ремонт подъемно - транспортных строительных и дорожных машин 506010101 - строительство и эксплуатация зданий и сооружений.507010602 - обслуживание и ремонт автомобилей и двигателей.

(Учебное пособие для студентов 1 – курса)

Часть

 

Подготовил преподаватель

физики

Шумилина И.А.

 

Макеевка, 2009.

 

 

Методическое пособие сборник задач по физике.

Подготовила Шумилина И.А. – преподаватель Макеевского политехнического колледжа.

2009г.

 

Пособие предназначено для студентов 1 – го курса, а также может быть полезно среди студентов старших курсов.

 

 

Рецензенты:

Солодовник Ю.В. – преподаватель физики М.П.К

Коваленко Л.Н. – преподаватель электротехники и микроэлектроники МПК.

 

Рассмотрено и утверждено на заседании цикловой комиссии природных дисциплин

(протокол №10 от 6.05.2009г.)

 

 

СОДЕРЖАНИЕ.

 

Предисловие…………………………………………………………………….4.

Общие правила решения задач…………………………………………………5

1.Механические колебания и волны. Звук…………………………………….7.

2.Э.д.с. индукции. Индукционный ток.Закон Ленца…………………………9.

3.Самоидукция. Энергия магнитного поля. Напряженность магнитного поля……………………………………………………………………………….11

4.Зависимость э.д.с. индукции от времени. Переменный электрический ток.

Трансформатор………………………………………………………………...12

5.Электромагнитные колебания и волны. Формула Томсона………………..14

6.Скорость света. Природа света.. Отражение и преломление света……….16

7.Геометрическая оптика……………………………………………………….17

8.Явления, объясняемые волновыми свойствами света. Интерференция. Дифракция………………………………………………………………………..19

9.Фотометрия…………………………………………………………………….21

10.Излучение и спектры. Давление света, фотоэффект……………………….22

11.Основы специальной теории относительности…………………………………………………………………24

12.Строение атома.Ядерная физика……………………………………………26

13.Приложение…………………………………………………………………..30

 

Предисловие.

Настоящее пособие составлено с целью помочь студентам изучить курс физики за второй семестр. Дидактический материал предназначен для организации дифференцированной работы студентов на занятиях по физики.

Данное учебное пособие составлено в полном соответствии с ныне действующей учебной рабочей программой по физике для студентов первого курса.

Задачи расположены в порядке возрастания сложности: задачи 1с. простые, без преобразования формул; 1д. задачи с преобразованием формул изучаемого материала; 1в. задачи на применение ранее изученного материала.

Задачи 1с.- 4с.; 1д. – 4д; 1в – 4в; предназначены для самостоятельных работ на занятии. Задачи 5с; 5д; 5в; предназначены для домашнего выполнения. Задачи 6с; 6д; 6в; решают в аудитории. Задачи предназначаются для индивидуальной работы студентов, как в аудитории, так и дома.

Сборник задач позволяет проводить самостоятельные работы в четырёх вариантах: 1- 1с; 1д; 1в; 2 – 2с; 2д; 2в. и т. д. по всем разделам и темам изучаемыми студентами во втором семестре.

В пособии содержатся расчетные задачи по всем разделам курса физики. Расположение задач соответствует структуре программы. Задачи отобраны из сборника задач и вопросов для средних учебных заведений под общей редакцией Р.А.Гладковой. номера соответствующих задач по сборнику указаны в скобках. Поэтому, ознакомившись с задачами, стоит начинать решения более простых для Вас задач, постепенно переходя к более трудным.

Задача считается правильно решенной в том случае, если приведено полное решение, из которого следует правильный ответ. Решение должно быть завершено числовым ответом. Числовой ответ без решения не засчитывается в качестве правильного решения задачи. Решение задачи только в общем виде при наличии числовых данных также не считается достаточным.

 

Общие правила решения задач по физике

 

 

Для должной подготовки к решению задач на государственной аттестации необходимо знать все формулы и законы, но этого явно мало. Требуется определенный опыт, который может быть накоплен лишь в процессе решения задач.

Решение задач расчетного характера можно разделить на насколько этапов.

1) Внимательно прочитайте условие задачи, определите раздел физики, к которому относится данная задача, попытайтесь оценить её трудность.

2) Запишите решение задачи в сокращенном виде, используя общепринятые обозначения физических величин. Полное условие задачи переписывать не следует.

3) Переведите единицы измерения данных физических величин в систему СИ. В редких случаях можно решать задачу, используя внесистемные единицы измерения, а в систему СИ перевести окончательный результат.

4) Проанализируйте условие задачи и дайте пояснительный рисунок, схему или график зависимости между переменными величинами, если это необходимо. Определите какие соотношения и физические законы необходимо использовать при решении данной задачи, письменно обоснуйте их применения, дайте пояснение к вводимым обозначениям, составьте в соответствие с ними нужное количество уравнений, связывающих физические величины между собой. При этом число уравнений не должно быть больше числа неизвестных в задаче.

5) При записи уравнений следует обратить особое внимание на характер величин, входящих в это уравнение. Если величины скалярные, то уравнение нужно решать алгебраически. Если величины векторные, то уравнение можно решать алгебраически, предварительно взяв проекции векторов на выбранные оси, или использовать геометрические построения, полученное по законам сложение и вычитание векторов.

6) Решите задачу в общем виде, используя буквенные обозначения физических величин. Полученная в результате формула должна содержать только физические величины, заданные в условии задачи, необходимые табличные данные и физические постоянные.

7) Произведите проверку полученной формулы с помощью размерностей величин, входящих в эту формулу. Если размерность правильная, только тогда стоит переходить к производству вычислений. Если полученная размерность не соответствует искомой величине, это значит, что полученная формула неверна и тратить время на вычисления не нужно. Следует проверить составленные уравнения и решения, полученной системы.

Если формула простая, то можно в рабочую формулу подставлять числовые значения величин вместе с их наименованиями.

При решение квадратного уравнения, когда буквенные коэффициенты громоздки, можно использовать их числовые значения, не указывая их наименований, при условии, что все физические величины были выражены в системе СИ.

8) Подставьте в полученную формулу числовые значения данных в задаче величин и, используя при необходимости значения физических постоянных и табличные величины, определите числовое значение искомой величины.

При производстве вычислений, когда числовые значения очень большие или очень маленькие, удобно записывать числа в стандартной форме, используя порядок величин. Например, масса тела равна 150 т. При переводе в систему СИ масса будет равна 150000 кг. Это значение массы удобно для дальнейших вычислений записать в виде 1,5 ∙ 10 ^{5 кг и т. д.}

9) Запишите ответ в соответствии с требованиями, сформулированными в условии задачи, выделив его на отдельной строчке.

 

1. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ.

 

1.Механические колебания и волны. Звук.

1.с (19.1). Материальная точка за 1 мин совершила 300 колебаний. Определить период и частоту колебаний.

Ответ: 0.2 с.; 5 Гц.

2.с.(19.2) Материальная точка колеблется с частотой ν =10кГц.Определить период и число колебаний в минуту.

Ответ: 0.0001 с; 600000 минˉ¹.

3.с.(19.7) Записать уравнения гармонических колебаний при следующих параметрах:

1) А = 10 см, φо = π\4, ω = 2π;

2) А = 5 см, φо = π\2, Т = 2 с;

3) А = 4 см, φо =π, ν = 2 Гц.

Ответ: 1) х = 0.1 sin (2πt + 1\4π); 2) x = 0,05sin (πt + 1\2π); 3) x = 0,04sin(4πt +π)/

4.с.(19.8.). Материальная точка совершает гармонические колебания по закону

х = 2sin[(π\4)t + π\2], где х выражено в сантиметрах,t- в секундах. Определить амплитуду колебаний, начальную фазу, период колебаний.

Ответ: 0.02 м; 1\2π; 8 с.

5.с. (19.66). Определить длину волны при частоте 200 Гц, если скорость распространения волн равна 340 м\с.

Ответ:1.7 м.

6.с.(19.67). Определить скорость распространения волны, если источник, колеблющийся с периодом 2 мс, возбуждает в воде волны длиной 2,9 м.

Ответ:1450 м\с.

1.д.(19.9.) Записать уравнение гармонических колебаний при следующих параметрах:

А = 0,05 м, φо = 0, Т =0,01с. Определить частоту колебаний, угловую скорость, амплитуды скорости и ускорения, полную энергию гармонических колебаний для тела массой m = 0,1 кг.

Ответ: х = 0,05sin200πt; 100Гц; 200π сˉ¹; 10π м\с; -2· 10³π² м\с²; 5π² Дж = 49 Дж.

2.д.(19.11). Материальная точка, совершающая гармонические колебания с частотой

10 Гц, проходит положение равновесие со скоростью 6,28 м\с. Определить максимальное смещение и ускорение; записать уравнение гармонических колебаний с начальной фазой, равной нулю.

Ответ:0,1м, - 394 м\с²; х = 0,1sin 62,8t

3.д.(19.12). Скорость тела, совершающего гармонические колебания, изменяется по закону v = 0,06sin 100t. Записать уравнение гармонических колебаний. Определить максимальное значение скорости и ускорения колеблющегося тела, энергию гармонических колебаний для тела массой 0,2 кг.

Ответ: х = -0,0006cos100t; 0,06м\с, - 6 м\с²; 0,00036 Дж.

4.д. (19.25). Математический маятник длиной 99,5 см за 1 мин совершает 30 полных колебаний. Определить период колебания маятника и ускорение свободного падения в том месте, где находится маятник.

Ответ: 2 с; 9,82м\с².

5.д. (19.26). Определить период гармонических колебаний математического маятника длиной 1 м, если ускорение свободного падения равно 9,81 м\с². Во сколько раз и как надо изменить длину маятника, чтобы период колебаний увеличился в два раза?

Ответ:2 с; увеличить в четыре раза.

6.д.(19.27). Определить длину математического маятника, совершающего одно полное колебание за 2 с, если ускорение свободного падения равно 9,81 м\с². Во сколько раз нужно изменить длину маятника, чтобы частота его колебаний увеличилась в два раза?

Ответ:0,99м, уменьшить в четыре раза.

1.в.(19.28). Как относятся длины двух математических маятников, если за одно и то же время первый маятник совершил 10 колебаний, а второй – 20 колебаний?

Ответ: l\4.

2.в.(19.30). К потолку подвешены два математических маятника. За одинаковый промежуток времени один маятник совершил 5 колебаний, а другой – 3 колебания. Какова длина каждого маятника, если разность их длин равна 48 см?

Ответ: 0,27 м; 0,75 м.

3.в.(19.74) Уравнение колебаний вибратора х = 3sin20πt, где выражено в сантиметрах. Считая волну плоской, определить смещение точки, расположенной на расстоянии 5 м, от источника колебаний, через 0,1 с после начала колебаний при скорости распространения волны 200 м\с.

Ответ: х = А sin[2π\Т (t – l\v)]. А = -3 ·10ˉ²м.

4.в.(19.84.) Наблюдатель, находящийся на расстоянии 4 км от орудия, услышал звук выстрела через 12 с после того, как увидел вспышку. Определить скорость звука в воздухе.

Ответ:333 м\с.

5.в.(19.85).Человек воспринимает звуки с частотой от 16 до 20 ·10³ Гц. Определить интервал длин волн, воспринимаемых человеком. Скорость звука в воздухе равна 340 м\с.

Ответ: От 21,5 до0,017 м.

6.в.(19.87). Определить длину звуковой волны в воде, если её длина в воздухе о,797м. Скорость звука в воздухе принять равной 343 м\с, в воде – равной 1483 м\с.

Ответ: 3,44 м.

 

2. Э.Д.С. ИНДУКЦИИ. ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК. ЗАКОН ЛЕНЦА.

 

1.с.(18.10.) Металлическое кольцо радиусом 4,8 см расположено в магнитном поле с индукцией 0.012 Тл перпендикулярно к линиям магнитной индукции. На его удаление из поля затрачивается 0,025 с. Какая средняя э.д.с. при этом возникает в кольце?

Ответ: 3,5 мВ.

2.с. (18.11) Проволочная прямоугольная рамка со сторонами 18 и 5 см расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Определить индукцию этого поля, если при этом исчезновении за 0,015 с в рамке наводится средняя э.д.с 4,5 ·10 ˉ³ В.

Ответ:7,5·10ˉ³ Тл.

3.с.(18.12) Рамка,содержащая 25 витков, находится в магнитном поле. Определить э.д.с индукции, возникающую в рамке при изменении магнитного потока в ней от 0,098 до 0,013 Вб за 0,16 с.

Ответ: 13В.

4.с.(18.13) В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равен 4,3·10ˉ ³Вб. За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла средняя э.д.с индукции, равная 0,74 В.

Ответ: За 0,49 с.

5.с.(18.14). Сколько витков должна иметь катушка, чтобы при изменении магнитного потока внутри неё от 0,024 до 0,056 Вб за 0,32 с в ней создавалась средняя э.д.с индукции, равная 10 В?

Ответ: 100 витков.

6.с.(18.59).Какая э.д.с. самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 68 мГн, если ток силой 3,8 А в ней уменьшится до нуля за 0,012 с?

Ответ: 22 В.

1.д.(18.60.).Определить индуктивность катушки, если при уменьшении силы тока на 2,8 А за 62мс в катушке появляется средняя э.д.с. самоиндукции, равная 14 В. Ответ: 0,31 Гн.

2.д.(18.19). Поток магнитной индукции в проводящем контуре, содержащем N = 100 витков изменяется по закону Ф = (2 + 5t)·10ˉ ². Как зависит э.д.с индукции в контуре от времени? Какова сила тока в контуре, если его сопротивление R = 2,5 Ом? Какой физический смысл имеет знак ответа?

Ответ: э.д.с = - 5В. I = 2 А.

3.д.(18.20). Магнитная индукция однородного магнитного поля изменяется по закону

В = (2 + 5t ²)·10ˉ ². Определить зависимость магнитного потока и э.д.с. индукции от времени, если контур площадью S = 0,01 м² расположен перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Определить мгновенное значение магнитного потока и э.д.с индукции в конце пятой секунды.

Ответ: Ф = (2 + 5t²)·0,0001; Ф(5) =1,27·10ˉ ²Вб; э.д.с. = - 0,001t; э.д.с.(5) = -5·10ˉ ³ В.

4.д.(18.29.).Прямолинейный проводник движется со скоростью 25 м\с в однородном магнитном поле с индукцией 0,0038 Тл перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Чему равна длина проводника, если на его концах имеется разность потенциалов 25 мВ?

Ответ: 29 см.

5.д.(18.30).Прямолинейный проводник длиной 120 см движется в однородном магнитном поле под углом 17º к линиям магнитной индукции со скоростью 15 м\с. Определить индукцию магнитного поля, если в проводнике создается э.д.с. индукции, равная 0,12 В.

Ответ:0,0012 Тл.

6.д.(18.31). Прямолинейный проводник длиной 86 см движется со скоростью 14 м\с в однородном магнитном поле с индукцией 0,025 Тл. Определить угол между индукцией поля и скоростью проводника, если в проводнике создается э.д.с, равная 0,12 В.

Ответ: 23º30´

1.в.(18.32). Прямолинейный проводник длиной 20 см движется в однородном магнитном поле, напряженность которого равна 79,6 ·10 ³А\м, со скоростью 2 м\с так, что ось проводника и скорость лежат в плоскости, перпендикулярной к линиям напряженности. Скорость проводника составляет с его осью угол β = 30º. Определить разность потенциалов на концах проводника.

Ответ: 2·10ˉ ²В.

2.в.(18.61.). За какое время в катушке с индуктивностью 240 мГн происходит нарастание силы тока от нуля до 11.4 А, если при этом возникает средняя э.д.с самоиндукции, равная 30 В?

Ответ: за 91 мс.

3.в.(18.64). Определить энергию магнитного поля катушке, содержащей 120 витков, если при силе тока 7,5 А магнитный поток в ней равен 2,3 мВб.

Ответ: 1 Дж.

4.в.(18.65). Определить индуктивность катушки, если при силе тока 6,2 А её магнитное поле обладает энергией 0,32 Дж.

Ответ:17 мГн.

5.в.(18.60). Определить индуктивность катушки, если при уменьшении силы тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя э.д.с. самоиндукции,равная 14 В.

Ответ: 0,31 Гн.

 

·

 

 

3.САМОИНДУКЦИЯ. ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

1.с(17.32).Найти напряженность и магнитную индукцию поля в точке, находящейся в воздухе на расстоянии 9.2 см от прямолинейного проводника, по которому течет ток силой 13.2 А.

Ответ: 23 А\м.2.9·10 Тл.

2.с.(17. 33). Индукция магнитного поля в точке, которая находится на расстоянии 4.5 см от прямолинейного проводника с током, равна 2.8·10 Тл. Определить напряженность поля в этой точке и силу тока в проводнике.

Ответ: 2.2.·10²А\м. 63 А.

3.с.(17. 34). Прямолинейный проводник, по которому течет ток силой 12А, в некоторой точке создает магнитное поле напряженностью 12.7 А\м. Определить расстояние от этой точки до проводника и индукцию магнитного поля в ней..

Ответ:0.15 м.;0,16.·10 .Тл

4.с.(17.46). В центре кругового витка с током индукция магнитного поля равна 130 мкТл.Определить напряженность магнитного поля в центре и силу тока в проводнике, если радиус витка равен 5.8 см.

Ответ: 10²А\м;12А.

5.с.(911.р) За 5 мс магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 до 4 мВб. Найти э.д.с. индукции в контуре.

Ответ: 1В.

6.с.(912 Р.) Найти скорость изменения магнитного потока в соленоиде из 2000витков при возбуждении в нем э.д.с. индукции 120 В.

Ответ:60 мВб\с

1.д. (17.66) В катушке возникает магнитный поток 0,015 Вб при силе тока в витках 5А Сколько витков содержит катушка, если ее индуктивность равна 60 мГн?

Ответ: 20 витков.

2.д.(18.66). Магнитное поле катушки с индуктивностью 95 мГн обладает энергией 0.19Дж. Чему равна сила тока в катушке?

Ответ: 2 А.

3.д.(18.67) На катушке с сопротивлением 8.2 Ом и индуктивностью 25 мГн поддерживается постоянное напряжение 55В. Сколько энергии выделится при размыкании цепи катушки? Какая средняя э.д.с. самоиндукции появится при этом в катушке. если энергия будет выделятся в течении 12 мс?

Ответ:0.56 Дж; 14В.

4.д.(18.70). Определить индуктивность катушки, в которой при равномерном увеличении силы тока на 2 А энергия магнитного поля увеличивается на 10 мДж. Средняя сила тока в цепи равна 5 А.

Ответ:10 Гн.

5.д.(913 р.) Сколько витков должна содержать катушка с площадью поперечного сечения 50 см , чтобы при изменении магнитной индукции от 0,2 до 0.3 Тл в течении 4 мс в ней возбуждалась э.д.с. 10 В?

Ответ: 80.

6.д.(914р.). Внутри витка радиусом 5 см магнитный поток изменился на 18.6 мВб за 5,9мс.

Найти напряженность вихревого электрического поля в витке.

Ответ: 10 В\м.

1.в.(17.68).Определить магнитный поток и потокосцепление в соленоиде в соленоиде без сердечника, сила тока в котором равна 6.3А. Соленоид имеет 1400 витков, длину 1.6 м и радиус 4.8 см.Какова индуктивность соленоида?

Ответ:5·10 Вб;7·10 Вб; 1.1·10¯² Гн.

2.в.(18.62). Определить мгновенное значение э.д.с. самоиндукции, возникающей в цепи с индуктивностью 25 мГн при изменении в ней силы тока по закону i=(3+4t)·0,1.Ответ:0,01В

3.в.(18.63). Определить индуктивность цепи, если при изменении силы тока по закону

і=(1 – 0,2t) в ней возникает э.д.с. самоиндукции, равная 0,02 В

Ответ:0,1Гн.

4.в.(917 р.) В витке, выполненном из алюминиевого провода длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1.4 мм², скорость изменения магнитного потока 10 мВб\с. Найти силу индукционного тока.

Ответ: 5А.

5.в.(918 р.)Найти э.д.с индукции в проводнике с длиной активной части 0.25 м, перемещающемся в однородном магнитном поле индукцией 8 мТл со скоростью5 м\с под углом 30º к вектору магнитной индукции.

Ответ:5мВ.

6.в.(927 Р.) В катушке индуктивностью0.6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое?

Ответ:120Дж; уменьшится в 4 раза.

 

4.ЗАВИСИМОСТЬ Э.Д.С. ИНУКЦИИ ОТ ВРЕМЕНИ. ПЕРЕМЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ТРАНСФОРМАТОР.

 

1.с.(20.16) Катушка с индуктивностью 35 мГн включается в сеть переменного тока. Определить индуктивное сопротивление катушки при частоте 60. 240 и 480 Гц.

Ответ:13.2 Ом; 52.8 Ом;. 106 Ом

2.с.(20.20) Конденсатор ёмкостью 250 мкФ включается в сеть переменного тока. Определить его сопротивление при частоте 50,200 и 400 Гц.

Ответ: 12.7Ом; 3.2 Ом; 1.6Ом.

3.с.(20.19) Действующие значение напряжения и силы тока в катушке индуктивности соответственно равны 127 В и 0.5 А. Определить индуктивность катушки, если частот

Переменного тока равна 50 Гц.

Ответ: 0.8 Гн.

4.с.(961). Написать уравнение, выражающее зависимость напряжения и силы тока от времени для электроплитки сопротивлением 50 Ом, включенной в сеть переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 220В.

Ответ: i = 6.2 cos 100πt;u=310 cos100πt

5.с.(966)Конденсатор включен в цепь переменного тока стандартной частоты. Напряжение в сети 220 В. Сила тока в цепи этого конденсатора 2.5А. Какова ёмкость конденсатора?

Ответ:36 мкФ.

6.с.(969)Катушка с ничтожно малым активным сопротивлением включена в цепь переменного тока с частотой 50Гц. При напряжении 125 В сила тока равна 2.5 А. Какова индуктивность катушки?

Ответ: 0.16 Гн.

1.д.(20.18).Сила тока в катушке с индуктивностью 0.5 Гн изменяется по закону

i =0.1sin 628t.определить зависимость от времени напряжение на катушке и ее индуктивное сопротивление.

Ответ: u =31.4 sin(628t + π\2); 314 Ом.

2.д.(976). Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 840 витков, повышает напряжение с 220 до 660 В. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков содержится во вторичной обмотке? В какой обмотке провод имеет большую площадь поперечного сечения?

Ответ: 1\3; 2520; в первичной.

3.д.(978р.)Понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации, равным 10, включен в сеть напряжением 220 В. Каково напряжение на выходе трансформатора, если сопротивление вторичной обмотки 0.2 Ом, а сопротивление полезной нагрузки 2 Ом?

Ответ: 20 В.

4.д.(20.4) В рамке, содержащей 100 витков и равномерно вращающейся в однородном магнитном поле, магнитный поток изменяется по закону Ф = 0.0001cos 628t. Определить частоту изменения э.д.с. индукции, её максимальное и действующее значения.

Ответ:100Гц.; 6.28 В; 4.44В.

5.д.(20.5). Зависимость э.д.с. от времени в цепи переменного тока выражается формулой

e = 120 sin 628t.Определить действующее значение э.д.с и период ее изменения.

Ответ: 84.9 В; 10¯² с.

6.д.(20.3). Магнитный поток в рамке, равномерно вращающейся в магнитном поле, изменяется по закону Ф = 0.02cos314t. Найти зависимость от времени э.д.с. индукции, возникающей в рамке. Определить максимальное и действующее значение э.д.с. индукции.

Ответ: e= 6.28 sin314t; 6.28В; 4.44В

1.в.(20.21) Сила тока в цепи изменяется по закону і = 0.2sin314t. На какое напряжение должен быть рассчитан конденсатор емкостью 2 мк Ф, включенный в эту цепь, чтобы не произошло его пробоя?

Ответ: не менее 319 В.

2.в.(20.24) В неразветвленной цепи переменного тока r = 3Ом,X = 6Ом, X = 2Ом. Определить полное сопротивление цепи и коэффициент мощности.

Ответ: 5Ом.; Cosψ =0.6.

3.в.(20.29) В цепи переменного тока активное сопротивление r = 2 Ом, индуктивность катушки L = 50 мГн и ёмкость конденсатора С = 25 мкФ. Определить полное сопротивление цепи при частоте переменного тока 50 Гц.

Ответ:1.12 ·10 ² Ом

4.в.(20.31)Катушка с активным сопротивлением15 Ом и индуктивностью 52 мГн включена в цепь переменного тока с частотой 50 Гц последовательно с конденсатором ёмкостью

120 мкФ. Напряжение в сети равно 220В. Определить силу тока в цепи, полную, активную и реактивную мощность тока.

Ответ:12.1 А.;2.7 кВ·А; 2.2 кВт.

5.в.(20.45) Определить коэффициент мощности генератора переменного тока, если при амплитудных значениях напряжения и силы тока U =200В и І =100А активная мощность, отдаваемая генератором, Р = 9кВт.

Ответ: 0.9.

6.в.(20.49) Повышающий трансформатор работает от сети с напряжением U = 120В. Число витков в первичной обмотке 90. Определить коэффициент трансформации и число витков во вторичной обмотке, если при холостом ходе трансформатора напряжение на её зажимах U =3000В.

Ответ:0.04; 2250.

 

 

5.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ.ФОРМУЛА ТОМСОНА.

 

1.с.(22.11) Что произойдет с собственными колебаниями в колебательном контуре, активным сопротивлением которого можно пренебречь, если его емкость в три раза увеличить, а индуктивность в три раза уменьшить?

Ответ: Собственные колебания в контуре не изменятся.

2.с.(22. 12) Как изменятся период и частота свободных колебаний в контуре с активным сопротивлением, равным нулю, если индуктивность контура увеличить в два раза, а емкость – в четыре раза?

Ответ: Период колебаний увеличится в√8 раз.

3.с.(22.13) Определить период и частоту собственных колебаний в контуре, ёмкость которого составляет 2.2 мкФ и индуктивность равна 0.65 мГн.

Ответ:0.24 мс; 4.2 кГц.

4.с.(972) В цепь переменного тока с частотой 400Гц включена катушка индуктивностью 0.1 Гн. Конденсатор какой ёмкости надо включить в эту цепь, чтобы осуществился резонанс?

Ответ:1.6 мкФ.

5.с.(22.14).Вычислить частоту собственных колебаний в контуре с активным сопротивлением равным нулю, если индуктивность этого контура равна 12 мГн, а его емкость составляет 0.88 мкФ

Ответ: 1.55кГц.

1.д.(22.15) Чему равен период собственных колебаний в контуре, индуктивность которого равна 2, 5 мГн, а емкость равна 1, 5 мкФ? Как изменится период колебаний, если параллельно к конденсатору присоединить еще три таких же конденсатора?

Ответ:0.38 мс; увеличится в2 раза.

2.д.(22.16) Резонанс в колебательном контуре наступает при частоте 4,2 кГц. Определить индуктивность катушки, если емкость конденсатора равна 2,2 мкФ. Активным сопротивлением пренебречь.Ответ:0.00065Гн

3.д.(22.14).Как изменится частота колебаний, если в контур включить последовательно ещё три таких же конденсаторов. Индуктивность этого контура 12 мГн, а его ёмкость составляет 0,88 мкФ.

Ответ: увеличится в два раза.

4.д.(22.19) Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 1 мГн и конденсатора емкостью10мкФ. Конденсатор заряжен до максимального напряжения 100В. Определить максимальный заряд конденсатора и максимальную силу тока в контуре.

Ответ:0.001Кл. 10А

5.д.(22.24).Чему равна длина волны, излучаемой радиостанцией, работающей на частоте 1.5 МГц?

Ответ: 200 м.

6.д.(22.25). Какой длины электромагнитные волны излучает в вакууме колебательный контур ёмкостью 2.6 пФ и с индуктивностью0.012 мГн, когда в нём происходят колебания с собственной частотой?

Ответ:10.5 м.

1.в.(22.26)Колебательный контур излучает в воздухе электромагнитные волны длиной 150м. Какая ёмкость включена в контур, если его индуктивность равна 0.25 мГн? Активным сопротивлением пренебречь.

Ответ: 25.4 пФ.

2.в.(22.27) Колебательный контур радиоприемника имеет индуктивность 0.32 мГн и переменную ёмкость. Радиоприёмник может принимать волны длиной от 188 до 545 м. В каких пределах изменяется емкость контура в приёмнике? Активным сопротивлением пренебречь.

Ответ: От31 до 260 пФ.

3.в.(22.28) На какой диапазон длин волн рассчитан приёмник, если индуктивность приёмного контура 1.5 мГн, а его ёмкость может изменятся от 75 до 650 пФ? Активным сопротивлением контура пренебречь.

Ответ: От 630 до 1900м.

4.в.(22.29) Входной контур радиоприёмника состоит из катушки, индуктивность которой равна 2 мГн. и плоского конденсатора с площадью пластин 10 см² и расстоянием между ними 2 мм. Пространство между пластинами заполнено слюдой с диэлектрической проницаемостью 7.5. На какую длину волны настроен радиоприёмник?

Ответ: 485 м.

5.в.(992) Сколько колебаний происходит в электромагнитной волне с длиной волны 300 м за время, равное периоду звуковых колебаний с частотой 2000 Гц?

Ответ:500

6.в.(22.17) Электрический заряд на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону Q =0.01cos(2πt + π). Определить круговую частоту, частоту, период и начальную фазу колебаний заряда и максимальную силу тока.

Ответ:6.28 Гц, 1 Гц, 1с,ψ = π;І = 0.02π А

 

6.СКОРОСТЬ СВЕТА. ПРИРОДА СВЕТА. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ

СВЕТА.

1.с.(23.1) Чему равна скорость распространения света, если расстояние от Земли до Луны, равно 3,84 ·10⁵ км, световой сигнал проходит за 1,28 с?

Ответ: 3·10 м/с.

2.с.(23.2.) Сколько времени понадобится световому излучению, чтобы дойти от Солнца до Земли, если расстояние между ними равно 150 · 10⁶ км?

Ответ: 8 мин.

3.с.(23.3.) Определить радиус земного шара, если световой сигнал проходит в вакууме расстояние, равное длине экватора Земли, за 0,139 с. Ответ: 6640 км.

4.с.(23.5) Длина волны желтого света в вакууме равна 0,589 мкм. Какова частота колебаний в такой волне?

Ответ: 5,1·10 Гц.

5.с(23.6). Воспримет ли человеческий глаз излучение с частотой 9,5 ·10¹⁴ Гц как видимое? Какова длина волны этого излучения в вакууме?

Ответ: Нет.

1.д.(23.13) Чему равна энергия фотона красного света с длиной в вакууме 0,72 мкм?

Ответ: 2,76·10 Дж.

2.д.(23.12) Фотон электромагнитного излучения имеет энергию 6,4 ·10^-19 Дж. Определить частоту колебаний и длину волны в вакууме для этого излучения. Является ли это излучение видимым?

Ответ: 9,7·10 Гц.

3.д.(23.14) На сколько энергия фотона фиолетового света с частотой 7,5· 10 Гц больше энергии фотона красного света с частотой 4 ·10 Гц?

Ответ: На 2,3·10 Дж.

4.д.(24.16) Луч света падает на поверхность раздела двух прозрачных сред под углом35 и преломляется под углом 25º. Чему будет равен угол преломления, если луч будет падать под углом 50º?

Ответ: 34º.

5.д.(24.14) Скорость распространения света в некоторой жидкости равна 240·10 км/с. На поверхности этой жидкости под углом 25º из воздуха падает световой луч. Определить угол перелома луча.

Ответ: 20º.

6.д.(24.17) Луч света падает из воздуха на поверхность жидкости под углом 40º и преломляется под углом 24º. При каком угле падает падения луча угол преломления будет равен 20º? Ответ: 33º.

1.в.(24.30) Определить, на какой угол отклонится луч света от своего первоначального направления при переходе из воздуха в стекло с показателем преломления 1,5, если угол падения равен 25º, 65º.

Ответ: На 9º; на 28º.

2.в.(24.35) Луч света переходит из воды в воздух. Угол падения луча равен 52º. Определить угол преломления луча в воздухе.

Ответ: В воздух луч не выйдет, так как произойдет полное внутреннее отражение.

3.в(24.46) Наблюдатель находится в воде на глубине 40 см. и видит, что над ним висит лампа, расстояние которой, по его наблюдением, составляет 2,4 м. Определить истинное расстояние от лампы до поверхности водою.

Ответ: 1,5 м.

4.в.(24.47) Расстояние в воздухе от лампы до поверхности воды равно 1,2 м. На глубине 60 см. в воде под лампой находится наблюдатель. На каком расстоянии от себя он будет видеть эту лампу?

Ответ: 2,2 м.

7. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА.

1.с.(24.69) Тонкая двояковыпуклая линза имеет фокусное расстояние 75 см. Чему равна её оптическая сила?

Ответ: 1,33 дптр.

2.с.(24.70) Тонкая двояковогнутая линза имеет фокусное расстояние -50 см. Чему равна её оптическая сила?

Ответ: -2,0дптр.

3с..(24.79) Оптическая сила тонкой линзы равна 5,0 дптр. Предмет поместили на расстоянии 60 см от линзы. Где и какое изображение этого предмета?

Ответ: 30 см; изображение действительное, перевернутое и уменьшенное.

1.д.(24.81) Главное фокусное расстояние двояковыпуклой линзы равно 50 см. Предмет высотой1,2 см, помещён на расстоянии 60 см от линзы. Где и какой высоты получится изображение этого предмета?

Ответ: 300 см; 6 см.

2.д.(24.82) Рисунок на диапозитиве имеет высоту 2,0 см, а на экране -80 см. Определить оптическую силу объектива, если расстояние от объектива до диапозитива равно 20,5 см.

Ответ: 5,0 дптр.

3.д.(24.83) Главное фокусное расстояние объектива проекционного аппарата равно 15 см. Диапозитив находится на расстоянии 15,6 см от объектива. Какое линейное увеличение даёт аппарат?

Ответ: 25-кратное.

4.д.(24.84) Главное фокусное расстояние рассеивающей линзы 12 см. Изображение предмета находится на расстоянии 9,0 см от линзы. Чему равно расстояние от предмета до линзы?

Ответ: 36 см.

5.д.(24.85) Расстояние между свечой и стеной составляет 200 см. когда между ними поместили собирающую линзу на расстоянии 40 см от свечи, то на стене получилось отчётливое изображение свечи. Определить главное фокусное расстояние линзы. Какое изображение получилось на стене?

Ответ: 32 см; изображение действительное, перевёрнутое и увеличенное.

1.в.(24.86) Какое увеличение даёт фонарь, если его объектив с главным фокусным расстоянием 18 см расположили на расстоянии 6,0 м от экрана?

Ответ: 32 кратное.

2.в.(24.88) Найти фокусное расстояние линзы, если известно, что действительное изображение предмета, находящегося на расстоянии 30 см от линзы, получается на таком расстоянии от неё.

Ответ: 15 см.

3.в.(24.89) Светящийся предмет расположен на расстоянии 12,5 м от линзы, а его действительное изображение- на расстоянии 85 см от неё. Где получится изображение, если предмет придвинуть к линзе на 2,5?

Ответ: 86 см.

4.в.(24.94) На каком расстоянии от линзы с оптической силой-4,5 дптр надо поместить предмет, чтобы его изображение получилось уменьшенным в шесть раз?

Ответ: 110 см.

5.в.(24.110) Предмет высотой 16 см находится на расстоянии 80 см от линзы с оптической силой -2,5 дптр. Как изменяется высота изображения, если предмет подвинуть к линзе на 40 см?

Ответ: Увеличится в 1,5 раз.

6.в.(24.117) Чему будет равна оптическая сила система из двух тонких линз, сложенных вплотную друг к другу, если оптические силы линз составляют 4,8 и 12,0 дптр? 3,5 и -8,2 дптр? -5,0 и -2,6 дптр?

Ответ:16,8 дптр;--4,7 дптр.

8. ЯВЛЕНИЯ ОБЪЯСНЯЕМЫЕ ВОЛНОВЫМИ СВОЙСТВАМИ СВЕТА.

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ И ДИФРАКЦИЯ.

 

1.с.(25.1) В некоторую точку пространства приходят два пучка когерентного излучения с оптической разностью хода 2,0 мкм. Определить, произойдет усиление или ослабление в этой точке света с длиной волны 760 нм; 600нм; 400нм.

Ответ: ослабление(число полос 5.3); ослабление (6.7); максимальное усиление (10).

2.с.(25.2) В некоторую точку пространства приходят две когерентные волны светового излучения с геометрической разностью хода 1.2 мкм, длина которых в вакууме составляет 600 нм. Определить, что произойдет в этой точке вследствие интерференции в воздухе; в воде; в стекле с показателем преломления 1,5.

Ответ: максимальное усиление (4), ослабление (5,3), максимальное усиление (6).

3.с.(25.33). Определить длину волны для линии в дифракционном спектре третьего порядка, совпадающей с линией в спектре четвертого порядка с длиной волны 490 нм.

Ответ: 653 нм.

4.с(25.34). Какой наибольший порядок спектра можно видеть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на 1мм, при освещении её светом с длиной волны 720 нм?

Ответ: второй порядок.

5.с.(25.30).Дифракционная решетка, постоянная которой равна 0,004 мм, освещается светом с длинной волны 687 нм. Под каким углом к решетке нужно производить наблюдение, чтобы видеть изображение спектра второго порядка?

Ответ: 20º

1.д.(25.31). Определить постоянную дифракционной решетки, если при ее освещении светом с длиной волны 656 нм спектр второго порядка виден под углом 15º.

Ответ: 0,005 мм.

2.д.(25.32). При освещении дифракционной решетки светом с длиной волны 590 нм спектр третьего порядка виден под углом 10º12´. Определить длину волны, дл