Сделай Сам Свою Работу на 5

Основные формулы и законы





Период и частота электромагнитных колебаний в колебательном контуре , ,

где L – индуктивность катушки, С – электроёмкость конденсатора, R – сопротивление.

Если сопротивление мало (идеальный контур), то период колебаний

.

Зависимость заряда на пластинах конденсатора, разности потенциалов между ними и тока в контуре от времени

,

,

,

где qm , Um , Im – заряд, напряжение и ток соответственно в начальный момент времени, - коэффициент затухания, - начальная фаза колебаний, - разность фаз между током и напряжением в контуре.

Логарифмический декремент затухания

.

Полное сопротивление цепи переменного тока, содержащей последовательно включённые резистор сопротивлением R, катушку индуктивностью L и конденсатор электроёмкостью С, на концы которой подаётся переменное напряжение

,

где R –активное сопротивление, - реактивное индуктивное сопротивление, -реактивное ёмкостное сопротивление.

Сдвиг фаз между напряжением и силой тока

.

Действующие (эффективные) значения силы тока и напряжения

, ,

где Im и Um – амплитудные значения силы тока и напряжения.

Средняя мощность в цепи переменного тока



,

где .

Скорость электромагнитной волны в среде

,

где - скорость электромагнитной волны в вакууме, - диэлектрическая проницаемость среды, - магнитная проницаемость среды.

Длина электромагнитной волны

,

Плотность энергии электромагнитной волны равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей

,

где - электрическая постоянная, Гн/м – магнитная постоянная, E- напряжённость электрического поля, H- напряжённость магнитного поля.

Связь между мгновенными значениями напряжённостей электрического и магнитного полей электромагнитной волны

.

Энергия, переносимая волной за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны,

.

 

4.1. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,2 мГн и конденсатора, площадь пластин которого 155 и расстояние между ними 1,5 мм. Определите диэлектрическую проницаемость диэлектрика, расположенного между пластинами, если длина волны, соответствующая резонансу в контуре, равна 630 м.



А.[6,1] B.[7,1] C.[8,1] D.[9,1]

4.2. Колебательный контур содержит катушку индуктивности в виде соленоида длиной 5 см, площадью поперечного сечения 1,5 и числом витков 500. Определите собственную частоту электрических колебаний, если воздушный конденсатор в контуре имеет площадь пластин 100 , а расстояние между пластинами 1,5 мм.­­

А. [ ]­ B. [ ]

C. [ ] D. [ ]

4.3. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,1 Гн и конденсатора ёмкостью 39,5 мкФ. Запишите уравнения зависимости силы тока в контуре и напряжения на конденсаторе от времени, если максимальное значение заряда на конденсаторе равно 3 мкКл.

А.[ ; ]

B.[ ; ]

C.[ ; ]

D.[ ; ]

4.4. Максимальное значение энергии в идеальном колебательном контуре равно 0,2 мДж. При медленном увеличении расстояния между пластинами частота колебаний увеличилась в 2 раза. Определите работу, совершённую при перемещении пластин.

А. [0,6 мДж] В. [0,06 мДж] С. [6,6 мДж] D. [66 мДж]

4.5. Колебательный контур содержит катушку, индуктивность которой 10 мкГн, и конденсатор ёмкостью 1 нФ. Определите максимальный магнитный поток, пронизывающий катушку, если общее число витков её равно 100, а максимальное напряжение равно 100 В.

А.[0,1мкВб] В.[0,01 мкВб] С.[1 мкВб] D.[10 мкВб]

4.6. Через какое время (в долях периода t/T) на конденсаторе идеального колебательного контура заряд будет равен половине амплитудного значения?

А.[t/T=6] B.[t/T=0,6] C.[t/T=8] D.[t/T=0,8]

4.7. В идеальном колебательном контуре в начальный момент времени ток равен нулю, а заряд имеет максимальное значение, равное qm . Через какую долю периода, начиная от начального значения, энергия в контуре распределится поровну между катушкой и конденсатором?



A.[T/8] B.[T/6] C.[T/4] D.[T/2]

4.8. Зависимость тока от времени в колебательном контуре задана уравнением: Индуктивность катушки 1Гн. Определите: 1)период колебаний, 2)электроёмкость конденсатора, 3)максимальное напряжение на конденсаторе, 4)максимальную энергию электрического и магнитного полей.

А.[1) , 2) 3) 25,2 В, 4) 0,2 мДж; 0,2 мДж]

В.[1) 2) , 3) 30,2 В, 4) 0,3 мДж; 0,3 мДж]

С.[1) , 2) , 3) 35,2 В, 4) 0,4 мДж; 0,4 мДж]

D.[1) , 2) , 3) 40,2 В, 4) 0,5 мДж; 0,5 мДж]

4.9. Колебательный контур состоит из катушки, индуктивность которой 0,1 Гн, конденсатора электроёмкостью 0,405 Ф и сопротивления в 2 Ом. Во сколько раз уменьшится напряжение на конденсаторе за время, равное одному периоду колебаний?

А.[в 1,04] В.[в 1,1] С.[в 1,2] D.[в 1,3]

4.10. Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 2,22 нФ и катушки из медной проволоки длиной 20 см и радиусом поперечного сечения 0,25 мм. Определите логарифмический декремент затухания колебаний. Удельное сопротивление меди .

А.[0,018] B.[0,18] C.[1,8] D.[18]

4.11. Колебательный контур имеет конденсатор ёмкостью 1,1 нФ и катушку индуктивностью 5 мГн. Логарифмический декремент затухания равен 0,005. Определите время, в течение которого потеряется 99% энергии в контуре.

А.[6,8 мс] В.[0,68 мс] С.[6,8 мкс] D.[0,68 мкс]

4.12*.Колебательный контур содержит катушку индуктивностью 0,1 мГн, резистор сопротивлением 3 Ом и конденсатор ёмкостью 10 нФ. Определите среднюю мощность, необходимую для поддержания незатухающих колебаний с амплитудным значением напряжения на конденсаторе 2 В. [0,6 мВт]

4.13*. В цепь колебательного контура, содержащего катушку индуктивностью 0,2 Гн, конденсатор ёмкостью 40 мкФ и резистор сопротивлением 9,7 Ом подключено внешнее переменное напряжение амплитудой 180 В и циклической частотой 314 рад/с. Определите: 1) амплитудное значение силы тока в цепи, 2) разность фаз между током в контуре и внешним напряжением, 3) амплитудное значение напряжения на катушке, 4) амплитудное значение напряжения на конденсаторе. [1) 9,27 А, 2) - (ток опережает напряжение), 3) 589 В, 4) 738 В]

4.14. В цепь переменного тока частотой 50 Гц включена катушка длиной 0,2 м и диаметром 0,05 м, содержащая 500 витков медного провода площадью поперечного сечения 0,6 . Определите, какая доля полного сопротивления катушки приходится на реактивное сопротивление. Удельное сопротивление меди 17 нОм .м.

А.[40%] B.[50%] C.[60%] D.[70%]

4.15. В цепь переменного тока частотой 50 Гц последовательно включены резистор сопротивлением 100 Ом и конденсатор ёмкостью 22 мкФ. Определите, какая доля напряжения, приложенного к этой цепи, приходится на напряжение на конденсаторе.

A.[0,823] B.[0,182] C.[0,182] D.[0,182]

4.16. Последовательно соединённые резистор сопротивлением 110 Ом и конденсатор подключены к источнику внешнего переменного напряжения с амплитудой 110 В. Амплитудное значение установившегося тока в цепи равно 0,5 А. Определите разность фаз между током в цепи и внешним сопротивлением.

А.[ (ток опережает напряжение)]

В.[ (ток опережает напряжение]

С.[ (ток отстаёт от напряжения]

D.[ (ток отстаёт от напряжения]

4.17. К генератору переменного тока частотой 5 кГц подключён конденсатор ёмкостью 0,15 мкФ. Определите амплитудное напряжение на зажимах генератора, если амплитудное значение тока равно 3,3 А.

А. [0,7 кВ] В.[1,1 кВ] С.[2,1 кВ] D.[3,1 кВ]

4.18. В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц последовательно включены резистор сопротивлением 100 Ом, катушка индуктивностью 0,5 Гн и конденсатор ёмкостью 10 мкФ. Определите амплитудные значения: 1) силы тока в цепи, 2) напряжения на активном сопротивлении, 3) напряжения на конденсаторе, 4) напряжения на катушке.

А. [1) 1,16 А, 2) 116 В, 3) 369 В, 4) 182 В]

В. [1) 3,16 А, 2) 216 В, 3) 469 В, 4) 282 В]

С. [1) 5,16 А, 2) 316 В, 3) 569 В, 4) 382 В]

D. [1) 6,16 А, 2) 416 В, 3) 669 В, 4) 482 В]

4.19. Конденсатор ёмкостью в 1 мкФ и реостат с активным сопротивлением в 3000 Ом включены в цепь переменного тока частотой 50 Гц. Индуктивность реостата ничтожно мала. Найдите полное сопротивление цепи, если конденсатор и реостат включены: 1)последовательно, 2)параллельно.

А.[1) 4380 Ом, 2) 2180 Ом] В.[1) 2180 Ом, 2) 4380 Ом]

С.[1) 438 Ом, 2) 218 Ом] D.[1)218 Ом, 2) 438 Ом]

4.20. В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц включены последовательно ёмкость 35,4 мкФ, активное сопротивление 100 Ом и индуктивность 0,7 Гн. Найдите силу тока в цепи и падение напряжения на ёмкости, омическом сопротивлении и индуктивности.

А.[I=1,34 A; UC=121 В; UR=134 В; UL=295 В]

В.[I=13,4 A; UC=134 В; UR=295 В; UL=121 В]

C.[I=134 A; UC=295 В; UR=121 В; UL=134 В]

D.[I=0,134 A; UC=12,1 В; UR=13,4 В; UL=29,5 В]

4.21. Катушка индуктивностью 22,6 мГн и активное сопротивление включены параллельно в цепь переменного тока частотой 50 Гц. Найдите активное сопротивление, если известно, что сдвиг фаз между напряжением и током равен .

А.[12,3 Ом] В.[123 Ом] С.[1,23 Ом] D.[12,3 кОм]

4.22. Активное сопротивление и индуктивность соединены параллельно в цепь переменного тока напряжением 127 В и частотой 50 Гц. Найдите активное сопротивление и индуктивность, если мощность, поглощаемая в этой цепи, равна 404 Вт и сдвиг фаз между напряжением и током равен .

А.[R=40 Ом; L=0,074 Гн] В.[R=40 кОм; L=74 Гн]

C.[R=4 кОм; L=0,74 Гн] D.[R=400 Ом; L=7,4 мГн]

4.23. В цепь переменного тока напряжением 220 В включены последовательно ёмкость, активное сопротивление и индуктивность. Найдите падение напряжения UR на омическом сопротивлении, если известно, что падение напряжения на конденсаторе UC=2UR, а падение напряжения на индуктивности UL=3UR.

А.[156 В] В.[15,6 В] С.[1,56 В] D.[0,156 В]

4.24. В вакууме вдоль оси X распространяется плоская электромагнитная волна. Средняя энергия, переносимая через единицу площади поверхности за единицу времени (интенсивность) равна 21,2 мкВт/ . Определите амплитудное значение напряжённости электрического поля волны.

А.[126 мВ/м] В.[12,6 мВ/м] С.[1,26 мВ/м] D.[0,126 мВ/м]

4.25. Радиолокатор обнаружил в море подводную лодку, отражённый сигнал от которой дошёл до места излучения за 36 мкс. Определите расстояние от локатора до лодки, считая, что диэлектрическая проницаемость воды равна 81.

А.[600 м] В.[6000 м] С.[800 м] D.[8000 м]

4.26. В вакууме распространяется плоская электромагнитная волна. Определите амплитуду напряжённости магнитного поля волны, если амплитуда напряжённости электрического поля равна 10 В/м.

А.[26,5А/м] В.[27,5 А/м] С.[30,5 А/м] D.[32,5 А/м]

4.27.Электромагнитная волна с частотой 5 МГц переходит из немагнитной среды с диэлектрической проницаемостью 2 в вакуум. Определите приращение её длины волны.

А.[17,6 м] В.[176 м] С.[1,76 м] D.[0,176 м]

4.28.После того как между внутренним и внешним проводниками кабеля поместили диэлектрик, скорость распространения электромагнитных волн в кабеле уменьшилась на 63%. Определите диэлектрическую восприимчивость вещества прослойки.

А.[6,3] В.[3,6] С.[63] D.[36]

4.29.Определите длину электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, если максимальный заряд на обкладках конденсатора 50 нКл, а максимальная сила тока в контуре 1,5 А. Активным сопротивлением контура пренебречь.

А.[62,8 м] В.[6,28 м] С.[628 м] D.[62,8 см]

4.30.Длина электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, равна 12 м. Пренебрегая активным сопротивлением контура, определите максимальный заряд на обкладках конденсатора, если максимальная сила тока в контуре 1 А.

А.[6,37 нКл] В.[63,7 нКл] С.[6,37 мКл] D.[6,37 мкКл]

Список используемой литературы

1. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. – 3-е изд. – М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»», ООО «Издательство «Мир и Образование»», 2003. – 384 с.

2. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Изд. доп. и перераб.- СПб.: Издательство «Специальная литература»; Издательство «Лань», 1999. – 328 с.

Приложение

Таблицы вариантов контрольных работ

Контрольное задание (работа №1)

Контрольное задание (работа №2)

Контрольная работа № 1 (Электростатика и постоянный ток)

 

Контрольная работа № 2 (Электромагнетизм. Электромагнитные

колебания и волны)


Составители:

С.И. Егорова

В.С. Ковалёва

В.С. Кунаков

Г.Ф. Лемешко

Ю.М. Наследников

 

ФИЗИКА

Задания для тестового контроля аудиторной и самостоятельной работы студентов на практических занятиях по общему курсу физики

Часть 2

Электричество и магнетизм

Учебно-методическое пособие

 

Редактор

Компьютерная обработка:

 

Тем план 2005 г, поз.

ЛР № 04779 от . В набор . В печать .

Объём усл. п. л., уч.-изд. л. Офсет. Формат 60x84/64.

Бумага тип №3. Заказ № . Тираж 300. Цена «С».

Отпечатано типографией ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344010, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1.

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.