КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Дисциплина: Физика

0

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

Дисциплина: Физика (часть2)

Вариант 1

 

 

 

Контрольная работа № 2

 

  1. В вершинах квадрата со стороной 0,1м расположены равные одноименные заряды. Потенциал создаваемого им поля в центре квадрата равен 500В. Определить заряд.

 

                                         а

Дано:                  

а=0,1м                        r            

g=g1=g2=g3=g4                0     r

j0=500В        

¾¾¾¾¾¾¾ Потенциал это j =k , где k=9*109          в точке 0 общий

q=?                       потенциал будет равен алгебраической сумме потенциалов                             от каждого заряда j1 + j2 + j3 + j4 = j0

т.к. заряды равные и удалены на одинаковое расстояние то:

j0 = 4j

расстояние r половина диагонали квадрата

a2 + a2 = (2r)2, то есть 2a2 = 4r2, откуда r2 = r =

j0===    q=        

q = = 0.99* 10-9кл

[q] =

 

Ответ: q = 0.99* 10-9кл

 

 

  1. Заряд 1 нКл притянулся к бесконечной плоскости, равномерно заряженной с поверхностной плотностью 0,2 мкКл/м2. На каком расстоянии от плоскости находился заряд, если работа сил поля по его перемещению равно 1 мкДж?

 

Дано:                    

q = 1 нКл             q = 1*10-9 Кл

d = 0,2 мкКл/м2   d = 0,2 мкКл/м2

А= 1 мкДж         А = 10-6 Дж

¾¾¾¾¾¾¾

r = ?  

 

Работа по перемещению заряда в однородном электростатическом поле равна А = q Е r

Напряженность Е поля бесконечно равномерно заряженной плоскости                   Е = , где e - от.диэлект.прониц.среды.

e0 = 8,85*10-12 Ф/м

А = , отсюда находим r =

r =

[r] =

 

Ответ: r = 88,5*10-6 м

 

 

  1. Конденсатор с парафиновым диэлектриком заряжен до разности потенциалов 150В. Напряженность поля 6*106 В/м, площадь пластин 6см2. Определить емкость конденсатора и поверхностную плотность заряда на обкладках.

 

Дано:

U = 150В                           При зарядке конденсатора на его пластинах

Е = 6*106 В/м               образуется заряд g = С*U (1), поверхностная площадь

S = 6 см2 = 6*10-4 м2   заряда d =

eпарафина =1,9                 Электростатическое поле между пластинами

¾¾¾¾¾¾¾¾¾ конденсатора U = Е*d (2), где d- расстояние между

С =?                                                                             пластинами              

d = ?

Электроемкость определяем по формулам:

С =  

e0 = 8,85 *10-12 Ф/м из (2) d =

С = == 4,03*10-10 Ф

[С] = =Ф

Поверхностная плотность заряда

d =

d = = 100,75*10-6 Кл/м2

[d] =

 

Ответ: С = 4,03*10-10 Ф; d =100,75*10-6 Кл/м2

 

 

  1. Плотность тока в никелиновом проводнике длиной 25м равна 1 МА/м2. Определить разность потенциалов на концах проводника.

 

Дано:

l = 25м                             I = закон Ома для участка цепи

j = 1МА/м2= 106 А/м2     R = rуд - сопротивление проводника через его

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾                     линейные размеры,

j2 - j1 - ?                         где r удельное сопротивление;

                                         l – длина проводника;

                                         S – площадь поперечного сечения.

rникелин = 42*10-8 Омм                     

                            U = j rуд l ,

где напряжение U это и есть разность потенциалов

j2 - j1 = jrуд l

j2 - j1 = 42*10-8*1*106*25 = 1050*10-2=10,5В

[j2 - j1] = А/м2Ом м м = А Ом = В

 

Ответ: j2 - j1 = 10,5В

 

 

 

 

  1. Два бесконечно длинных прямолинейных проводника с токами 6 и 8 А расположены перпендикулярно друг другу. Определить индукцию и напряженность магнитного поля на середине кратчайшего расстояния между проводниками, равного 20см.
 
   

 

Дано:

I1 = 6A                               I1                                       I2          

I2 = 8A                                            В2

AB = 20см = 0,02м

¾¾¾¾¾¾¾¾¾             R

В -?                                   А                                 В  

Н - ?                                                 В1

 

 

 

 

 

m0 = 4p10-7Омс

m = 1 для воздуха Определим магнитную индукцию В по закону Био-Савара Лапласа от каждого проводника с током. Для бесконечного прямого тока В равна:

В =

В1 = = 12*10-6Тл

Для второго проводника:

В2 = = = 16*10-6 Тл

Общая В определяется по т. Пифагора:

В ==20*10-6Тл

В = mm0Н, где Н- напряженность магнитного поля

Н = =1,5*10 = 15 А/м

[В] = = Тл           [Н] =

 

Ответ: В = 20*10-6Тл; Н = 15 А/м

 

 

 

 

 

  1. Перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля индукцией 0,3 Тл движется проводник длиной 15 см со скоростью 10 м/с, перпендикулярной проводнику. Определить ЭДС, индуцируемую в проводнике.
 
   

 

Дано:

В = 0,3 Тл                     ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле

l = 15 см = 0,15 м       определяется

V = 10 м/с                                            ei = BlVSina

Ð90`                               Ða между магнитной индукцией В и скоростью

¾¾¾¾¾¾¾¾¾ движения V равен 90`

ei -?                                                   ei = BlVSin90 = BlV

                                       ei = 0,3*0,15*10=0,45В

                                       [ei ] = Тлм= В

 

Ответ: ei = 0,45В

 

 

 

  1. Расстояние между двумя когерентными источниками 0,9 мм, а расстояние от источников до экрана 1,5 м. Источники испускают монохроматический свет с длиной волны 0,6 мкм. Определить число интерференционных полос, приходящихся на 1 см экрана.

 

Дано:                       Cи

АВ = 0,9 мм       АВ = 0,9*10-3 м

l = 1,5 м              

l = 0,6 мк м         l = 0,6*10-6 м

РМ = 1 см           СД = 0,01 м

¾¾¾¾¾¾¾ Интенсивность в любой точке экрана определяется

N - ?                     оптической разностью хода D

                                                                                 C

                                                                                      Хm

                                                                                     Хm-1

                       А                                                           К

 

                      D                                                           О

                         B                         l                               N

                                                                                     Экран

DХ = Хm – Хm-1 – ширина интерференционной полосы на экране.

 

Для того что бы в т.С и т.Д наблюдать максимумы, необходимо, что бы оптическая разность хода волн, идущих от щели А и В была равна четному числу длин полуволн, или целому числу длин волн:

                              Dm = ВС – АС = ml,         где m = 0,1,2…

Из тр-ка АСК по т.Пифагора:   (АС)2 = l2 + (СО - КО)2

И тр-ка ВСN:   (ВС)2 = l + (СО + ОN)2

Где КО = ОN = АВ/2, СО – это Хm координата где находится максимум

АС2 = l2 + (Хm – АВ/2)2   (1)

ВС2 = l2 + (Хm – АВ/2)2   (2)

Вычитаем из (2) (1)

ВС2 – АС2 = l2 + (Хm – АВ/2)2 – (l2 + (Хm – АВ/2)2) =

= l2 + Хm2 + 2ХmАВ/2 + АВ2/4 - l2 - Хm2 +2ХmАВ/2 – АВ2/2 = 2ХmАВ  

(ВС - АС)(ВС + АС) = 2ХmАВ

Т.к. ОС << l, ОК << l, ОN << l, можно положить, что АС = ВС = l, тогда:

Dm2l =2ХmАВ

Хm = Dm

Хm-1 = Dm-1

DХ = Хm - Хm-1 = (Dm - Dm-1) = (ml- (m-1)l)

DХ = (ml- ml+l)

 

DХ = l = = 1*10-3 = 1 мм

Ширина интерференционной полосы 1 мм, по условию необходимо определить число полос, приходящихся на 1 см. Следовательно:

                 N = = 10

 

Ответ: Наблюдаем 10 интерференционных полос.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Параллельный пучок света от монохроматического источника (l = 0,5 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием диаметром 1 мм. Темным или светлым будет центр дифракционной картины на экране, находящемся на расстоянии 0,5 м от диафрагмы?
       
       

 

Дано:                   Си:               Определение:

l = 0,5 мкм     l = 0,5*10-6 м В центре дифракционной картины получим

d = 1мм           d = 1*10-3 м    темное пятно, если число зон Френеля,    

l = 0,5 м                                   укладывающихся в отверстие четное, т.е. min

¾¾¾¾¾¾                         Если число зон не четное, то в центре

max - ?                                     наблюдаем светлое пятно, т.е. max  

min - ?

       Получим зависимость радиуса зоны Френеля от расстояния

       К                                                 КО – радиус зоны Френеля - r

                           l +m                     СО = l по условию задачи

                                                           СК = l + m по определению

     O                   l                         C

 

По т. Пифагора

r2 = (l + m )2 – l2

r2 = l2 + 2lm + m2- l2

r2 = , т.к. l очень мала Þ пренебрегаем

r2 = lml (1), где m число зон Френеля по условию задачи отверстие имеет d=1 мм Þ радиус отверстия r1 = ½ vv = ½*10-3 м

Из (1) m = для нашего случая r = r1

m = =1

 

Ответ: Число зон Френеля, укладывающихся в отверстии равно 1 Þ в центре наблюдаем светлое пятно.

 

 

 

 

 

 

 

  1. Под каким углом к горизонту должно находиться Солнце, чтобы его лучи, отраженные от поверхности воды, были максимально поляризованы?

 

Дано:

n = 1,33     Отраженный луч максимально поляризован, если для угла i его

¾¾¾¾ падения выполняется условие Брюстера. При угле падения,

g - ?           удовлетворяющему условию tgiб = n, где n – относительный

                                               N                                              показатель

                     луч                                           отраж.             преломления.

                 падения         iб                             луч

                                   g

                              

                                                     90`

                                               b   прелом.

                                           М       луч

Отраженный луч полностью поляризован, если угол м/д отраженным лучом и преломленным составляет 90`. Солнце находится к горизонту под углом g

                                     g = - iб

Тогда iб = arctgn = arctg1,33

           iб » 53`

           g = 90` - 53` = 37`

Ответ: g = 37`

 

  1. В однородной и изотропной среде с e = 2 и m = 1 распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности электрического поля волны 50В/м найти амплитуду напряженности магнитного поля и фазовую скорость волны.

 

Дано:

e = 2                 В электромагнитной волне вектор напряженности

m = 1                 электрического поля Е и вектор напряженности магнитного

Е = 50 В/м       поля Н связаны соотношением

¾¾¾¾¾¾                           Þ

Н - ?                 Е и Н одновременно достигают максимума и одновременно

V - ?                 образуются в нуль, поэтому если Е = 50 В/м, Н = 50 А/м

Фазовая скорость определяется по формуле:

V = , где С – скорость света С =3*108 м/с

V = = 2,14*108 м/с

Ответ: Н = 50 А/м; V = 2,14*108 м/с.

 

 

 Скачать: kontrolnaya-2-chast.doc

Категория: Контрольные работы

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.