Физика

Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им проф. М.А.Бонч-Бруевича

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Факультет вечернего и заочного обучения
Л.М.Черных, А.В.Кочерыженков
ФИЗИКА
ускоренное обучение
методические рекомендации и контрольные задания
Часть 1
Санкт-Петербург
2001

Стоимость решения одной задачи по физике уточняйте при заказе.
Выполнены следующие задачи:

Решенные задачи по физике

Задача 1
Тело массой 2кг движется под действием силы, меняющейся по закону F=12t.
Начальная скорость тела равна 2м/с. Найти: путь, пройденный телом за 4с
движения, начиная с t = 0, работу, совершённую силой за этот промежуток времени.

Задача 2
Импульс тела массой 0,5кг меняется согласно уравнению p=0.75t^3+2t . Найти путь, пройдены телом за промежуток времени от t1=2с до t2= 4с, величину силы, действовавшей на тело в момент времени t1.

Задача 3
Зависимость координаты тела от времени задана уравнением x=t^4+2t^2 . Кинетическая энергия тела от времени t1=1с равнялась 32Дж . Найти: работу силы, приложенной к телу, за промежуток от t1=1с до t2=2c ; величину этой силы в момент времени t2.

Задача 4
Кинетическая энергия тела растёт со временем по закону W=9t^4 Дж. Масса тела 2кг. Найти: путь, пройденный телом за промежуток времени от 1с до 3с; величину силы, приложенной к телу в момент времени t2.

Задача 5
Зависимость координаты тела от времени задана уравнением x = 24t - 2t(3)м. Масса тела 3кг. Найти работу силы, приложенной к телу, за промежуток времени от 0 до момента остановки; путь, пройденный телом за этот промежуток времени; величину силы, действующей на тело в момент остановки.

Задача 6
Вагон массой 20т, двигавшийся со скоростью 2м.с, сталкивается с вагоном массой 30т, двигавшимся со скоростью 1м.с в ту же сторону. Найти величину наибольшего сжатия буферов вагонов. В столкновении участвуют по два буфера каждого вагона. Коэффициент упругости каждого буфера принять равным 10^8 Н/м.Столкновение считать абсолютно упругим.

Задача 7
Два мальчика, стоящие на льду, оттолкнулись друг от друга. После толчка первый мальчик проехал до остановки расстояние 225м. Коэффициент трения коньков об лёд равен 2∙10-2. Масса первого мальчика 48кг, масса второго – 40кг. Найти работу совершённую мальчиками в процессе толчка

Задача 8
Два шара массами 2кг и 3кг висят на нитях длиной 0,5м и соприкасаются. Шары отвели в стороны от положения равновесия во взаимно перпендикулярных плоскостях на одинаковый угол 60 и одновременно отпустили. Скорости шаров при столкновении взаимно перпендикулярны. На какую высоту поднимутся шары после столкновения?

Задача 10
Два кубика, массы которых 0,3кг и 0,5кг, связаны короткой нитью. Между кубиками поместили пружину так, что она сжалась на 10см. Жёсткость пружины 192Н/м. Нить пережигают, и кубики приходят в движение. На какую высоту поднимется первый кубик по наклонной плоскости, находящейся на его пути? Основание наклонной плоскости перпендикулярно скорости этого кубика. Трением пренебречь.

Задача 11
На рисунке показаны заряженные плоскость MN ( σ = - 10-11Кл/см2) и шар (Q = 0,02мкКл); а = 10см. Найти: напряжённость электрического поля в точках А и С; работу сил поля при перемещении точечного заряда 01,нКл из точки А в точку С

Задача 12
На рисунке показаны заряженная нить τ1 = 0,2нКл/см и цилиндр τ2 = - 0,1нКл/см; а = 20см. Найти силы, действующие на частицу, заряд которой 0,1нКл, в точках А и С со стороны электрического поля; изменение потенциальной энергии частицы в электрическом поле при перемещении её из точки А в точку С.

Задача 13
На рисунке показаны заряженные нить MN(t=1нКл/см ) и шар (q=-0,08мкКл ),a=20см. Найти: угол между прямой OC и напряженностью электрического поля в точке C; силу, действующую со стороны электрического поля на точечный заряд q=-1нКл в этой точке; работу сил электрического поля по перемещению заряда q из точки А в точку С.

Задача 14
На рисунке показаны заряженные готовая нить и плоскость, а = 30 см. Найти: силу, действующую со стороны электрического поля на точечный заряд q0 = -1 нКл в точке А; изменение потенциальной энергии этого заряда в электрическом поле при перемещении его из точки А в точку С.

Задача 15
На рисунке показаны две заряженные плоскости: горизонтальная (σ1 = 2нКл/см2) и вертикальная (σ2 = -1нКл/см2); а = 30см. Найти: угол между прямой АО и напряжённостью электрического поля в точке А; силу, действующую со стороны электрического поля в точке А на точечный заряд q0 = – 0,3нКл; работу, которую необходимо совершить против сил электрического поля, чтобы переместить этот заряд из точки А в точку С.

Задача 16
Электрон, ускоренный разностью потенциалов 1000В, влетает посередине между пластинами плоского конденсатора под углом 450 к оси параллельной пластинам. Длина пластин 10см, расстояние между ними 0,5см. Какое напряжение надо подать на пластины, чтобы при вылете из конденсатора смещение электрона поперек пластин отсутствовало?

Задача 17
Электрон, ускоренный разностью потенциалов 500В, влетает в плоский конденсатор параллельно его пластинам. Расстояние между пластинами 4мм, разность потенциалов между ними 10В. На выходе электрон смещается на 2мм в поперечном к пластинам направлении. Найти расстояние, пройденное электроном вдоль пластин; угол, на который он отклонится от первоначального направления.

Задача 18
Электрон, ускоренный разностью потенциалов U=200В , влетает в плоский конденсатор параллельно его пластинам. Длина пластин l=10см , расстояние между ними d=5см , разность потенциалов между пластинами U=100В . На каком минимальном расстоянии y от положительной пластины должен влететь электрон, чтобы он смог вылететь из конденсатора? Найти также угол а отклонения электрона от первоначального направления при вылете из конденсатора.

Задача 20
Электрон влетает между пластинами плоского конденсатора параллельно пластинам и на выходе из пластин оказывается смещённым на 2см от направления первоначального движения. Длина пластин 10см, расстояние между ними 5см, разность потенциалов между пластинами 20В. Найти скорость электрона на выходе из пластин.

Задача 21
Два параллельно соединённых плоских конденсатора, емкости которых 0,3нФ и 0,1 нФ, заряжены до разности потенциалов 100В и отключены от источника. Расстояние между обкладками первого конденсатора (ε1 = 1) увеличивают в 3 раза. Найти энергию второго конденсатора ( d2 = 1см; ε2 = 10) после этой операции; объёмную плотность этой энергии.

Задача 22
Два параллельно соединённых конденсатора, емкости которых 50пФ и 150пФ, заряжены до разности потенциалов 50В и отключены от источника. После того как первый плоский конденсатор (d1 = 1мм) заполнили диэлектриком, разность потенциалов между обкладками конденсаторов стала равной 25В. Найти: энергию первого конденсатора после заполнения диэлектриком; объёмную плотность этой энергии.

Задача 23
Первый конденсатор, емкость которого С1=1мкФ, зарядили до разности потенциалов U1=5В, а второй, емкость которого U2=20В, до разности потенциалов. После этого конденсаторы отключили от источников и соединили между собой одноименно заряженными обкладками. Найти: количество теплоты, выделившееся при соединении конденсаторов; объемную плотность энергии электрического поля во втором плоском конденсаторе ( d2=5мкм,e2=10 ) после соединения конденсаторов.

Задача 24
Два параллельно соединенных плоских конденсатора, емкости которых С1=200пФ и С2=100пФ, зарядили, после чего источник отключили. Затем из первого конденсатора вынули диэлектрик (e2=4). В результате этого напряжение на конденсаторах стало равным 80 В. Найти: энергию второго конденсатора (d2=2мм, S2=100см^2) до вынимания диэлектрика из первого конденсатора, объемную плотность этой энергии.

Задача 25
Два параллельно соединённых плоских конденсатора зарядили от источника тока, после чего источник отключили. Затем расстояние между обкладками первого конденсатора, ёмкость которого была 300пФ, уменьшили в 2 раза. В результате этого энергия второго конденсатора (d2 = 4мм, ε2 = 2) стала равной 1,6∙10-7Дж, а её объёмная плотность 8,85∙10-4Дж/м3. Найти первоначальную разность потенциалов между обкладками конденсаторов

Задача 26
Напряжение на проводнике (n = 1022см-3, ρ = 10-4Ом•см; l = 5м; S = 1мм2) изменяется согласно уравнению В. Найти: скорость упорядоченного движения электронов в проводнике в момент времени t1 = 1с; заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за промежуток времени от t1 = 1с до t2 = 3с; количество теплоты, выделившееся в проводнике за тот же промежуток времени.

Задача 27
Зависимость от времени напряжённости поля в проводе (μ = 10см2/Вс; n = 2,2∙1022см-3;S = 1мм2) имеет вид В/м. Найти: заряд, прошедший через поперечное сечение провода за промежуток времени от t1 = 2с до t2 = 4с; количество теплоты, выделившееся в 10см3 провода за это время.

Задача 28
Плотность тока в проводе (n=2.2*10^23см^(-1) ,p=2.8*10^(-6)Ом*см ) описывается уравнением j=exp(-10*t)А/мм^2 . Найти: зависимость скорости упорядоченного движения электронов от времени; количество теплоты, выделившееся в 1см^3 провода за промежуток времени от t1=0 до t2=бесконечности .

Задача 29
Сила тока в проводе ( u = 35 см2 /В∙с,l = 40м, n = 1,02∙1023см-3,S = 0,1мм2 ) растёт в соответствии с выражением I = 0,1tA. Найти : число электронов, прошедших через поперечное сечение провода за промежуток времени от 1с до 4с; количество теплоты, выделившееся в проводе за это время.

Задача 30
Скорость упорядоченного движения электронов в проводе (u = 35 см2 /В∙с; n = 1,02∙1023см-3; S = 0,1мм2) задана уравнением . Найти : заряд, прошедший через поперечное сечение провода за промежуток времени от 3с до 5с; количество теплоты, выделившееся за это время в объёме 3см3 провода.

Задача 31
Электрон, ускоренный разностью потенциалов 4550 В, влетает в однородное магнитное поле под углом 30 к линиям магнитной индукции. Со стороны поля на электрон действует сила 9,1*10(-15)Н. Найти: период обращения электрона, радиус и шаг винтовой траектории.

Задача 32
Электрон, ускоренный разностью потенциалов 100В, влетает в однородное магнитное поле под углом 300 к линиям магнитной индукции. Сделав 5 оборотов по винтовой линии, он пролетает область поля длиной 10см. Найти радиус и шаг винтовой траектории, а также индукцию магнитного поля.

Задача 33
Протон (ь=1,67*10^(-27) ,q=1.6*10^(-19) ) движется в однородном магнитном поле по винтовой линии, шаг которой равен 5мм , а радиус 1мм . Индукция поля В=0,1Тл. Найти: скорость протона и угол между скоростью протона и индукцией магнитного поля.

Задача 34
В однородном магнитном поле, индукция которого В = 0,01 Тл, движутся по окружности со скоростью 10(7) м/с один за другим 100 электронов. Найти эквивалентную силу тока и магнитный момент кругового контура, образованного этим движением.

Задача 35
Электрон влетает в однородное магнитное поле под углом 300 к линиям магнитной индукции. Сделав 10 оборотов по винтовой линии, он пролетает область поля длиной 15см за 30нс. Найти: силу, действовавшую на электрон со стороны магнитного поля, и разность потенциалов электрического поля, которой он был ускорен перед попаданием в магнитное поле.

Задача 36
Магнитное поле создаётся двумя параллельными длинными проводами, по которым текут токи 3А и 4А. а = 10см. Найти индукцию магнитного поля в точке О; угол между вектором магнитной индукции в точке О и прямой ОА.

Задача 37
Магнитное поле создаётся прямым длинным проводом с током 3А и круговым контуром радиусом 10см, имеющим 10 витков; а = 20см. Найти ток в контуре, если индукция результирующего магнитного поля в центре контура 5∙10-6Тл

Задача 38
Магнитное поле создается соленоидом с током и прямым длинным проводом с током I2=3А, а=30см. Радиус соленоида R=10см, число витков, приходящихся на единицу длины n=1000м^(-1). Найти отношение магнитных индукций в точках А и С, прилегающих к виткам соленоида, соответственно, с внутренней и внешней стороны.

Задача 39
В центре соленоида с током 50 мА находится круглый контур, по которому течет ток = 100 мА. Длина соленоида 50 см, число витков = 1000. Число витков контура = 20, его радиус = 1 см, плоскость витков контура параллельна оси соленоида. Под каким углом к оси соленоида направлена индукция магнитного поля в центре контура? Найти величину этой индукции.

Задача 40
Магнитное поле создаётся соленоидом с током 100мА и прямым длинным проводом с током 50А, находящимся на расстоянии 30см от оси соленоида и перпендикулярным этой оси. Радиус соленоида 20см, плотность намотки 5см-1. На каком расстоянии от оси соленоида находится ближайшая точка, в которой магнитная индукция равна нулю?

Задача 41
Маленькая рамка площадью 2см2, имеющая 200 витков и сопротивление 1 Ом, находится на расстоянии 1м от длинного прямого провода с переменным током А. Магнитное поле провода в пределах рамки можно считать однородным. Найти: взаимную индуктивность рамки и провода; максимальное значение тока в рамке; заряд, прошедший в рамке при изменении тока в проводе от максимального значения до нуля.

Задача 42
Внутри соленоида с током 2А и плотностью намотки 5см-1 вращается с частотой 10 об/с рамка, площадь которой 10см2, число витков 100, сопротивление 5 Ом. Ось вращения перпендикулярна линиям индукции магнитного поля соленоида. Найти: максимальную и минимальную взаимные индуктивности рамки и соленоида; зависимость от времени индукционного тока в рамке.

Задача 43
Индуктивность первого контура L=0.1Гн, его потокосцепление изменяется вследствие изменения тока этого контура согласно уравнению 0.2t^2 Вб. Взаимная индуктивность первого и второго контуров М=0,001Гн . Сопротивление второго контура R2=2 Ом. Найти: ток во втором контуре, вызванный явлением взаимной индукции, в момент времени t1=1c ; заряд, прошедший по цепи второго контура за промежуток времени от t1=1c до t2=3c.

Задача 44
Площадь квадратной рамки = 0,25 м2, число витков = 100, диаметр медного провода = 1 мм. С какой частотой надо вращать эту рамку вокруг оси, перпендикулярно линиям напряженности магнитного поля Земли, чтобы эффективное значение тока в ней было равно 1 мА?

Задача 45
Зависимость от времени индукции однородного магнитного поля имеет вид. В этом поле расположен контур так, что нормаль к его плоскости составляет угол 600с линиями магнитной индукции. Площадь контура 0,5м2, число витков 500, сопротивление 50 Ом. Найти: силу тока в контуре в момент времени 2с, заряд, прошедший по цепи контура за промежуток времени от 2с до 4с.

Задача 46
На цилиндрический деревянный сердечник длиной 0,5м и диаметром 10см плотно намотали провод диаметром 1мм. Полученный соленоид, сопротивление которого оказалось равным 7 Ом, подключили к источнику тока с ЭДС 14В. Затем на такой же сердечник на всю его длину плотно намотали провод диаметром 0,5мм с тем же удельным сопротивлением и подключили к такому же источнику тока, как и в первом случае. Найти: энергию магнитного поля и объёмную плотность этой энергии в первом и втором случаях. Сопротивления источников считать равными нулю.

Задача 47
Вдоль оси соленоида с током 0,2А проходит провод с током 12,56А. Длина соленоида 1м, число витков 1000, площадь витка 10см2. Найти энергию магнитного поля соленоида; объёмную плотность энергии результирующего магнитного поля на расстоянии 1см от провода

Задача 48
Длина соленоида l=1м, диаметр D=10см. На соленоид плотно намотан провод диаметром d=1мм . Какой ток надо пропустить по соленоиду, чтобы энергия его магнитного поля была равна энергии магнитного поля Земли, заключенной в комнате размером 8*4*2,5м^3 ? Найти отношение объемных плотностей энергии магнитного поля соленоида и Земли. Напряженность магнитного поля Земли принять равной H0=40 А/м.

Задача 49
Ток в соленоиде меняется согласно уравнению I=4*e^(-500). Длина соленоида I=0.5м, площадь одного витка S=100см^2, число витков N=1000 . Найти: время, за которое энергия магнитного поля соленоида уменьшается в 10 раз; значение этой энергии и ее объемной плотности по истечении этого промежутка времени (время отсчитывать от момента t=0 ).

Задача 50
Два соленоида имеют одинаковую плотность витков, намотанных из одинакового провода. Площади поперечного сечения соленоидов одинаковы, но первый соленоид вдвое короче второго. Соленоиды соединили параллельно друг другу и подключили к источнику тока. Во сколько раз отличаются энергии магнитного поля соленоидов и объёмные плотности энергии

Дата выполнения: 19/11/06