Вопросы и некоторые типовые задачи по физике 2005

.doc

Скачиваний:

Добавлен:

26.04.2015

Размер:

109.57 Кб

Скачать

☆

Вопросы и некоторые типовые задачи по физике (ФОП 2005 г.)

Напряжённость электростатического поля бесконечной однородно заряженной плоскости (вывод).
Напряжённость электростатического поля снаружи однородно заряженных сферы или шара (вывод).
Напряжённость электростатического поля внутри однородно заряженного по объёму шара (вывод).
Напряженность электростатического поля бесконечной однородно заряженной нити (вывод).
Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов (вывод).
Напряжённость электростатического поля внутри однородно заряженной сферы (вывод).
Напряжённость электростатического поля внутри однородно заряженного полого цилиндра (вывод).
Напряжённость электростатического поля внутри сплошного однородно заряженного по объёму цилиндра (вывод).
Разность потенциалов в однородном электрическом поле. Энергия диполя в электрическом поле (вывод).
Момент сил, действующий на диполь в электрическом поле (вывод).
Связь между вектором поляризованности и поверхностной плотностью связанных зарядов (вывод).
Отношение напряжённости внешнего однородного электрического поля и напряжённости электрического поля внутри бесконечной пластины однородного изотропного диэлектрика в случае её перпендикулярности к линиям напряжённости (вывод).
Переход от интегральной формы теоремы Гаусса для электрического смещения к дифференциальной.
Связь напряжённости и потенциала (вывод).
Энергия системы зарядов (вывод).
Доказать перпендикулярность силовых линий и эквипотенциальных поверхностей.
Ёмкость плоского конденсатора (вывод).
Энергия заряженного конденсатора (вывод).
Объёмная плотность энергии электрического поля (вывод).
Связь плотности тока со скоростью движения зарядов (вывод).
Закон Ома в дифференциальной (локальной) форме (вывод).
Закон Ома для неоднородного участка цепи (вывод).
Сформулируйте теорему о циркуляции вектора напряжённости электростатического поля.
Дайте определение дипольного момента электрически нейтральной системы зарядов.
Дайте определение вектора поляризованности.
Дайте определение электрического смещения. Сформулируйте теорему Гаусса для электрического смещения в интегральной форме.
Дайте определение электрического смещения. Сформулируйте теорему Гаусса для электрического смещения в дифференциальной форме.
Дайте определение диэлектрической восприимчивости и относительной диэлектрической проницаемости вещества. Типы молекул диэлектрика.
Опишите электростатическое поле внутри и снаружи проводника.
Дайте определение ёмкости проводника и конденсатора.
Дайте определение плотности тока.
Дайте определение силы тока. Закон Ома для однородного участка цепи.
Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.
Дайте определение ЭДС.
Определите направление вектора напряжённости электрического поля, создаваемого точечными зарядами, равными по модулю и расположенными в вершинах правильного шестиугольника, в точке А.
Определите направление вектора напряжённости электрического поля, создаваемого точечными зарядами в точке А, если q₂q₃.
Электрическое поле создаётся бесконечным цилиндром радиусом 10 см, равномерно заряженным с поверхностной плотностью =10^-12 Кл/см². Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =2 см и r₂=14 см от поверхности этого цилиндра.
Электрическое поле создаётся бесконечным цилиндром радиусом 6 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью =3,5410^-10 Кл/см³. Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =2 см и r₂=3 см от оси этого цилиндра.
Электрическое поле создаётся бесконечным цилиндром радиусом 6 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью =3,5410^-10 Кл/см³. Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =9 см и r₂=27 см от оси этого цилиндра.
Электрическое поле создаётся шаром радиусом 6 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью =5,310^-10 Кл/см³. Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =1 см и r₂=2 см от центра шара.
Электрическое поле создаётся шаром радиусом 3 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью =710^-5 Кл/см³. Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =4 см и r₂=8 см от центра шара.
Найти разность потенциалов между двумя большими пластинами, имеющими поверхностную плотность заряда 4 нКл/см² и -6 нКл/см². Расстояние между пластинами 5 см.
Электрическое поле создаётся бесконечной заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 5 нКл/см². Найти разность потенциалов между двумя точками, находящимися на расстоянии 5 см и 15 см от плоскости.
Электрическое поле создаётся заряженной сферой радиуса R=10 см с поверхностной плотностью заряда 5 нКл/см². Найти потенциал точки, находящейся на расстоянии 5 см от поверхности сферы.
Потенциал точки, находящейся на расстоянии 9 см от центра заряженной сферы радиусом 5 см, равен 100 В. Чему равна поверхностная плотность заряда на сфере.
Разность потенциалов между двумя пластинами 20х20 см², расположенными на расстоянии 5 мм, равна 100 В. Чему равны заряды на этих пластинах, если они равны по величине и противоположны по знаку?
Электрическое поле создаётся сферой радиусом 10 см, равномерно заряженной с поверхностной плотностью =10^-12 Кл/см². Определите разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =2 см и r₂=14 см от центра этой сферы.
Электрическое поле создаётся бесконечным цилиндром радиусом 6 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью. Разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =2 см и r₂=3 см от оси этого цилиндра равна 10 В. Определите объёмную плотность заряда цилиндра.
Электрическое поле создаётся бесконечным цилиндром радиусом 6 см, равномерно заряженным с объёмной плотностью. Разность потенциалов между двумя точками этого поля, лежащими на расстоянии r₁ =10 см и r₂=17 см от оси этого цилиндра равна 40 В. Определите объёмную плотность заряда цилиндра.
Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено двумя слоями диэлектриков: ₁=7 и d₁ = 0,3 см и₂=3 и d₂ = 0,5 см. Разность потенциалов между обкладками равна 100 В. Определить напряжённость поля в каждом из слоёв диэлектриков.
Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено двумя слоями диэлектриков: ₁=7 и d₁ = 0,3 см и₂=3 и d₂ = 0,5 см. Разность потенциалов между обкладками равна 100 В. Определить разность потенциалов в каждом из слоёв диэлектриков.
В плоскопараллельной пластине из однородного изотропного диэлектрика с проницаемостью =2 создано электрическое поле, вектор напряжённости которого равен 200 В/м и направлен под углом 45° к её поверхности. Определить поверхностную плотность связанных зарядов на пластине.
Имеются две бесконечные параллельные плоскости, заряженные с поверхностной плотностью + и -. Пространство между ними заполнено диэлектриком с проницаемостью . Найти поверхностную плотность связанных зарядов.
Имеются две бесконечные параллельные плоскости, заряженные с поверхностной плотностью + и -. Пространство между ними заполнено двумя слоями диэлектриков с проницаемостями ₁ и ₂ (₁₂). В каком из слоёв напряжённость электрического поля больше и во сколько раз?
В однородное электрическое поле с напряжённостью Е₀=200 В/м помещена бесконечная плоскопараллельная пластина из однородного и изотропного диэлектрика с проницаемостью =2. Пластина расположена перпендикулярно к . Определите поверхностную плотность связанных зарядов.
В однородное электрическое поле с напряжённостью Е₀=100 В/м помещена бесконечная плоскопараллельная пластина из однородного и изотропного диэлектрика. Пластина расположена перпендикулярно к . Определите электрическое смещение D внутри диэлектрика.
Какую работу надо совершить, чтобы повернуть диполь с моментом из положения по полю в положение против поля?
Составить уравнения для определения токов данной электрической цепи на основе правил Кирхгофа, считая R_i и _i известными.
С помощью закона Био-Савара-Лапласа выведите формулу для магнитной индукции в центре кругового витка с током.
С помощью теоремы о циркуляции вектора магнитной индукции выведите формулу для магнитной индукции поля бесконечно длинного прямого проводника с током.
С помощью закона Био-Савара-Лапласа выведите формулу для магнитной индукции поля бесконечно длинного прямого проводника с током.
Рассчитайте индукцию магнитного поля на оси длинного соленоида.
Рассчитайте индукцию магнитного поля тороида.
Выведите формулу для силы, действующей на единицу длины проводника, при магнитном взаимодействии двух бесконечных прямых проводников с током.
Выведите формулу для шага винтовой линии, по которой движется заряженная частица в магнитном поле.
Выведите формулу для радиуса винтовой линии, по которой движется заряженная частица в магнитном поле.
Выведите формулу для силы Ампера.
Вращающий момент, действующий на контур с током в магнитном поле (вывод).
Работа по перемещению контура с током в магнитном поле (вывод).
ЭДС, возникающая в прямолинейном проводнике, при его поступательном движении в магнитном поле (вывод).
Закон электромагнитной индукции для замкнутого проводящего контура (вывод).
Индуктивность длинного соленоида (вывод).
Энергия магнитного поля контура с током (вывод).
Объёмная плотность энергии магнитного поля (вывод).
Связь между вектором намагниченности и магнитной индукцией микрополя (вывод).
Преобразуйте закон электромагнитной индукции в соответствующее уравнение Максвелла.
Для случая постоянных макротоков преобразуйте теорему о циркуляции вектора магнитной индукции в теорему о циркуляции напряжённости магнитного поля в веществе.
Дайте определение вектора магнитной индукции.
Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа (сделайте рисунок).
Напишите формулу для магнитной индукции поля прямолинейного проводника с током конечной длины (сделайте рисунок).
Дайте определение циркуляции вектора.
Сформулируйте теорему о циркуляции вектора магнитной индукции в случае магнитного поля постоянных токов.
Когда на заряд действует сила Лоренца, чему она равна? На рисунке укажите её направление для отрицательного заряда.
Сформулируйте закон Ампера (сделайте рисунок).
Дайте определение магнитного момента контура с током.
Чему равен магнитный момент квадратного контура со стороной b, по которому течёт ток I?
Чему равен магнитный момент кругового контура радиуса R, по которому течёт ток I?
Контур имеет форму равностороннего треугольника со стороной b. Чему равен его магнитный момент, если сила тока в нём равна I?
Напишите формулу для момента сил Ампера.
Объясните постоянство скорости заряженной частицы при её движении в магнитном поле.
Совершает ли работу сила Лоренца при движении заряженной частицы в магнитном поле? Ответ обосновать.
Объясните магнитное взаимодействие прямых противоположно направленных токов (сделайте рисунок).
Объясните магнитное взаимодействие прямых одинаково направленных токов (сделайте рисунок).
Объясните вращающее действие магнитного поля на контур с током. Рассмотрите пример.
Рассмотрев действие сторонних сил, объясните возникновение ЭДС при движении разомкнутого проводника в магнитном поле.
Объясните явление электромагнитной индукции в случае неподвижного проводящего контура.
Возникает ли индукционный ток в проводящем замкнутом контуре при его поступательном движении в однородном магнитном поле? Ответ обосновать.
Объясните возникновение индукционного тока при вращении замкнутого проводящего контура в магнитном поле. Рассмотрев конкретный пример, укажите направление этого тока.
Объясните возникновение ЭДС в замкнутом проводящем контуре, находящемся в магнитном поле, при изменении его площади. Рассмотрев конкретный пример, укажите направление индукционного тока.
Объясните явление самоиндукции.
Объясните поведение диамагнетиков в магнитном поле.
Объясните поведение парамагнетиков в магнитном поле.
Что такое домены? Почему относительная магнитная проницаемость ферромагнетика много больше, чем у парамагнетика?
Объясните гистерезис при намагничивании и размагничивании ферромагнетика.
Запишите систему уравнений Максвелла и объясните физический смысл уравнения Максвелла для потока вектора магнитной индукции.
Запишите систему уравнений Максвелла и объясните физический смысл уравнения, являющегося обобщением закона электромагнитной индукции.
Запишите систему уравнений Максвелла и объясните физический смысл уравнения, содержащего ток смещения.
Определите направление и величину вектора индукции магнитного поля, создаваемого бесконечно длинными прямолинейными параллельными проводниками с токами, в точке А.
Определите направление и величину вектора магнитной индукции в точке А, если магнитное поле создаётся бесконечно длинными прямолинейными параллельными проводниками с токами (см. рис.)
Определите направление и величину вектора магнитной индукции в точке А.
Определите направление и величину вектора магнитной индукции в точке А.
Вычислите силу, действующую на полукольцо длиной l, расположенное в однородном магнитном поле с индукцией В. Сила тока в полукольце равна I.
Вычислите силу, действующую на рамку с током.
Проводник с током I=0,1 А в виде окружности радиуса R=10 см согнули пополам, образовав дугу в 180. На сколько изменится индукция в центре согнутого витка по сравнению с её значением в центре исходного контура?
Вычислите объёмную плотность энергии в точке С.
Вычислите силу, действующую на сторону рамки длиной b, которая перпендикулярна бесконечно длинному прямолинейному проводнику с током.
Определите вектор индукции магнитного поля, создаваемого бесконечно длинными прямолинейными параллельными проводниками с токами, в точке А, если I₁=I₂=I₃=1 А, а расстояние от точки А до проводников равно 1 м.
Дайте определение магнитного потока.
Сформулируйте закон электромагнитной индукции для замкнутого проводящего контура.
Сформулируйте правило Ленца. Приведите пример.
Дайте определение индуктивности контура.
Напишите формулу для ЭДС самоиндукции.
Сформулируйте правило Ленца применительно к явлению самоиндукции.
Напишите формулу для индуктивности тороида.
Дайте определение вектора намагниченности вещества.
Дайте определение напряжённости магнитного поля.
Сформулируйте теорему о циркуляции напряжённости магнитного поля постоянных токов.
Дайте определение магнитной восприимчивости и относительной магнитной проницаемости вещества. Что характеризует относительная магнитная проницаемость в случае, когда линии магнитной индукции внешнего поля всюду параллельны поверхности тела?
Что такое ток смещения? Запишите уравнение Максвелла, содержащее ток смещения. Сделайте рисунок.
Какую работу совершит сила Ампера при превращении квадратного контура, находящегося в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл, в окружность путём её деформирования? Сила тока в контуре остаётся постоянной и равной 1 А, периметр контура равен 50 см, а угол между плоскостью контура и вектором магнитной индукции внешнего магнитного поля равен 60.
Рамка из проволоки в форме квадрата со стороной а=10 см помещена в однородное магнитное поле с индукцией В=At⁴, где А=1/4 Тл/с⁴ (t – время). Нормаль к плоскости рамки составляет с линиями магнитной индукции угол 60. Определить количество теплоты, выделившееся в рамке за промежуток времени t от 0 до 10 с, если сопротивление рамки R=10 Ом.
Определите силу эквивалентного кругового тока, создаваемого движением протона по окружности в однородном магнитном поле с индукцией В=3 мТл. Заряд протона равен 1,610^-19 Кл, а его масса – 1,6610^-27 кг.
Вычислите работу, которую нужно затратить, чтобы вытянуть квадратную рамку со стороной а=10 см в отрезок, потянув её за противоположные вершины. Рамка находится в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл, и по ней течёт ток I=10 А, который не изменяется при её деформации. Угол между плоскостью рамки и вектором магнитной индукции внешнего магнитного поля равен 30.
Проводник длиной 15 см равномерно движется в однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл. По проводнику течёт ток силой 3 А. Скорость движения проводника равна 20 м/с и перпендикулярна как к направлению вектора индукции магнитного поля, так и к самому проводнику. Найти работу перемещения проводника за 20 с движения.
Два бесконечных прямолинейных проводника с одинаковыми токами, текущими в одном направлении, находятся друг от друга на расстоянии b. Чтобы их раздвинуть до расстояния 9b, на каждый сантиметр длины проводника затрачивается работа А=4,39 нДж. Определить силу тока в проводниках.
Вычислите скорость, с которой электрон влетел в однородное магнитное поле с индукцией В=20 мТл, если траектория движения электрона – винтовая линия с шагом h=12 см и радиусом R=1,5 см.
Вычислите работу, которую совершат силы Ампера, если квадратную рамку со стороной а=20 см вытянуть в отрезок, потянув её за противоположные вершины. Рамка находится в одной плоскости с бесконечно длинным прямым проводом, по которому течёт ток I=10 А. По контуру рамки течёт ток i=5 А, который не изменяется при её деформации.
Рамка, содержащая N = 1000 витков площадью S = 100 см² равномерно вращается с частотой n=10 с^-1 в магнитном поле напряженностью Н =10⁴ А/м. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна линиям напряжённости. Определить максимальную ЭДС индукции и максимальную силу тока в рамке, если её сопротивление 100 Ом.
Квадратная рамка со стороной а=10 см расположена в однородном магнитном поле с индукцией В=kt (t – время, k=100 Тл/с) так, что её плоскость перпендикулярна к вектору . С помощью двух проводов, сопротивлением которых можно пренебречь, она включена в цепь. Определить мощность тепловыделения в резисторе сопротивлением R₂, если R₁=2r, a R₂=4r, где r=100 Ом. Сопротивлением рамки пренебречь. Все элементы цепи, кроме рамки, находятся вне магнитного поля.