Расчетно-графические задания по силовым полям.html
Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-01-17
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ ПО СИЛОВЫМ ПОЛЯМ
Задача 1.
- Период вращения искусственного спутника Земли равен 2 ч. Считая орбиту спутника круговой, найдите, на какой высоте над поверхностью Земли движется спутник.
- На какую высоту над поверхностью Земли поднимется ракета, запущенная вертикально вверх, если начальная скорость ракеты равна первой космической скорости?
- Стационарный искусственный спутник движется по окружности в плоскости земного экватора, оставаясь все время над одним и тем же пунктом земной поверхности. Определите угловую скорость спутника и радиус его орбиты.
- Вычислите значения первой и второй космических скоростей вблизи поверхности Луны. Масса Луны 7,33 · 1022 кг, радиус Луны 1,74 · 106 м.
- Планета Нептун в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Определите период обращения (в годах) Нептуна вокруг Солнца.
- Ракета запущена с Земли с начальной скоростью 15 км/с. К какому пределу будет стремиться скорость ракеты, если расстояние ракеты от Земли бесконечно растет?
Притяжение других небесных тел, кроме Земли, не учитывайте.
- Искусственный спутник вращается вокруг Земли по окружности на высоте 3600 км над поверхностью Земли. Определите орбитальную скорость спутника.
- Радиус малой планеты равен 100 км, средняя плотность вещества планеты равна 3 г/см3. Определите вторую космическую скорость у поверхности этой планеты.
- Определите скорость движения Луны вокруг Земли, считая, что Луна движется по круговой орбите. Расстояние между Луной и Землей 384,4 Мм.
- Найдите угловую и линейную скорости орбитального движения искусственного спутника Земли, если его период обращения вокруг Земли 4ч.
Задача 2.
- Электрон с начальной скоростью 3 Мм/с влетел в однородное электрическое поле
напряженностью 150 В/м. Вектор начальной скорости перпендикулярен линиям
напряженности электрического поля. Найдите: 1) силу, действующую на электрон;
2) ускорение, приобретаемое электроном.
- Электрон влетел в пространство между пластинами плоского конденсатора со скоростью 10 Мм/с, направленной параллельно пластинам. На какое расстояние приблизится электрон к положительно заряженной пластине за время движения
внутри конденсатора, если расстояние между пластинами равно 16 мм, разность
потенциалов – 30 В, а длина пластин – 6 см?
- Электрон влетел в пространство между пластинами плоского конденсатора,
имея скорость 10 Мм/с, направленную параллельно пластинам. В момент вылета
из конденсатора направление скорости электрона составляло угол 35о с первоначальным направлением скорости. Определите разность потенциалов между пластинами, если длина пластин – 10 см, а расстояние между пластинами – 2 см.
- Электрон влетел в плоский конденсатор, находясь на одинаковом расстоянии от каждой пластины и имея скорость 10 Мм/с, направленную параллельно пластинам, расстояние между которыми равно 2 см. Длина каждой пластины – 10 см. Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к пластинам, чтобы электрон не вылетел из конденсатора?
- Электрон, летевший горизонтально со скоростью 1,6 Мм/с, влетел в однородное электрическое поле с напряженностью 90 В/см (вектор напряженности направлен вертикально). Какова будет по модулю скорость электрона через 1 нс?
- Пучок протонов, одна часть которых имеет скорость 107 м/с, а другая – скорость 106 м/с, попадает в однородное электрическое поле с напряженностью 9000 В/м; вектор скорости протонов перпендикулярен линиям напряженности поля. На флюоресцирующем экране, расположенном на расстоянии 20 см от места входа протонов в поле, получаются два пятна. Определите расстояние между пятнами. Зависимость массы протонов от скорости не учитывайте.
- Электрон, получивший скорость под действием разности потенциалов 5 кВ, попадает в середину между пластинами плоского конденсатора параллельно пластинам. Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к конденсатору, чтобы электрон не вылетел из него? Длина конденсатора 5 см, расстояние между пластинами 1 см.
- Поток электронов отклоняется однородным электрическим полем, направленным перпендикулярно начальной скорости. Во сколько раз возрастёт смещение электронного луча на выходе из поля, если напряжённость поля увеличится в 3,6 раза ?
- Электрон с начальной скоростью 3 Мм/с влетел в однородное электрическое поле напряженностью 150 В/м. Вектор начальной скорости перпендикулярен линиям напряженности электрического поля. Найдите скорость электрона через 0,1 мкс.
- Электрон, летевший горизонтально со скоростью 1,6 Мм/с, влетел в однородное электрическое поле с напряженностью 90 В/см (вектор напряженности направлен вертикально). На какой угол от первоначального направления отклонится электрон за это время?
Задача 3.
- Перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 0,1Тл возбуждено однородное электрическое поле напряженностью 100 кВ/м. Перпендикулярно обоим полям движется, не отклоняясь от прямолинейной траектории, заряженная частица. Вычислите скорость частицы.
- Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле со скоростью 0,8 м /с. Магнитная индукция поля равна 0,01 Тл. Определите радиус окружности.
- Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 800 В, влетает в однородные,
- скрещенные под прямым углом, магнитное (индукция 50 мТл) и электрическое поля. Определите напряженность электрического поля, если протон движется в скрещенных полях равномерно и прямолинейно.
- Электрон движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом 2 см.
- Индукция магнитного поля равна 0,01 Т. Определите кинетическую энергию электрона
- Протон влетает со скоростью 100 км/с в область пространства, где имеются однородные электрическое (напряженность 210 В/м) и магнитное (индукция 3,3 мТл) поля. Векторы напряженности E и индукции B совпадают по направлению. Определите ускорение протона для начального момента движения в полях, если направление вектора скорости перпендикулярно векторам E и B.
- В магнитном поле с индукцией 1,2 Тл по круговой орбите радиусом 45 см движется α-частица. Определите скорость α-частицы и ее кинетическую энергию. α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Считайте массу нейтрона равной массе протона.
- Магнитное поле с индукцией 1,01 10–2 Тл и электрическое поле напряженностью 10 В/см направлены одинаково. Электрон влетает в такое электромагнитное поле со скоростью 105 м/с. Найдите нормальное, тангенциальное и полное ускорения электрона. Скорость электрона направлена параллельно силовым линиям полей.
- Протон описал окружность радиусом 5,0 см в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Определите период обращения протона по окружности.
- Электрон и протон ускоряются электрическим полем напряженностью 3 104 В/м, действующим на протяжении 10 см, затем они попадают в однородное магнитное поле с индукцией 1 Tл, действующее в плоскости, перпендикулярной электрическому полю. Определите: а) отношение циклических частот вращения этих частиц в магнитном поле; б) радиус траектории каждой частицы.
- Однородное магнитное поле, индукция которого 10 мТл, направлено перпендикулярно однородному электрическому полю напряженностью 17 кВ/м. Ион, пройдя ускоряющую разность потенциалов 15 кВ и влетев в область, занятую полями, со скоростью, перпендикулярной обоим полям, движется равномерно и прямолинейно. Определите удельный заряд q/m этого иона.
Задача. 4
- Пять точечных зарядов расположены так: заряды q1, q2, q3, q4 – находятся в вершинах квадрата со стороной 1 м, а q5 в его середине. Определите величину силы, действующей на заряд q5, если q2 = q3 = q4 = – 1 мкКл, q1 =q5= + 1 мкКл.
- На одной прямой на равном расстоянии L = 0,15 м друг от друга расположены 4 точечных заряда q1 = q2 = q3 = q4 = 10–5 Кл. Определите величину результирующей силы, действующей на заряд q3.
- Три одноименных точечных заряда по 1 мкКл расположены так, как изображено на рис. Радиус окружности равен 0,03 м. Определите величину силы, действующей на заряд q3.
- На окружности на одинаковом расстоянии друг от друга расположены 3 точечных заряда по 3 нКл каждый. Диаметр окружности 0,1 м. Чему равна результирующая сила, действующая на заряд (–2 ) нКл, расположенный в центре окружности?
- Сила гравитационного взаимодействия двух водяных одинаково заряженных капель радиусом 0,1 мм уравновешивается кулоновской силой отталкивания. Определите заряд капель. Плотность воды равно 1000 кг/м3.
- В вершинах равностороннего треугольника находятся одинаковые положительные заряды q=2 нКл. Какой отрицательный заряд необходимо поместить в центр треугольника, чтобы сила притяжения с его стороны уравновесила отталкивание положительных зарядов?
- Свинцовый шарик диаметром 0,5 см помещен в глицерин и в однородное электростатическое поле, направленное вертикально верх с напряженностью 4 кВ/м. определить заряд шарика, если он оказался взвешенным в глицерине. Плотность глицерина равна 1260 кг/м3, а плотность шарика равна 11300 кг/м3.
- Два точечных заряда q1=4 нКл и q2= -2 нКл находятся на расстоянии 60 см друг от друга. На расстоянии 25 см от q2 находится заряд q3=1нКл. Определить результирующую силу, действующую на заряд q3.
- Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускают в керосин. Шарики заряжены положительно, и их заряды равны. Найти плотность материала шариков, если угол расхождения шариков на воздухе и в керосине равны.Диэлектрическая проницаемость керосина равна 2, а его плотность равна 800 кг/м3.
- Два заряженных шарика находятся на расстоянии 0,3 м друг от друга и отталкиваются и силой 1000 Н. Общий заряд шариков равен 2,510-4 Кл. Найти величину наибольшего заряда.
Задача 5.
- Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными пластинами, несущими одинаковый равномерно распределенный по площади заряд с поверхностной плотностью σ = 1 нКл/м2. Определите напряженность поля между пластинами и вне пластин.
- Расстояние между двумя точечными зарядами 8 нКл и (–5,3) нКл равно 40 см. Вычислите напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему равна напряженность в той же точке, если второй заряд положительный?
- Электрическое поле создано двумя точечными зарядами 10 нКл и (– 20) нКл, находящимися на расстоянии 20 см друг от друга. Определите напряженность поля в точке, удаленной от первого заряда на 30 см и от второго – на 50 см.
- Найти напряженность и потенциал электрического поля на расстоянии 0,2 нм от одновалентного иона. Заряд иона считать точечным.
- Поверхностная плотность заряда на двух бесконечных плоскостях равна 0,3 мКл/м2.
- Плоскости расположены на расстоянии 40 см. Определить напряженность и потенциал в точке посередине расстояния между плоскостями.
- Расстояние между двумя точечными зарядами 9Q и Q равно 8 см. На каком расстоянии от первого заряда находится точка, в которой напряженность поля равна нулю? Где находилась бы эта точка, если бы второй заряд был отрицательным?
- Электрическое поле создано двумя точечными зарядами 40 нКл и (–10)нКл, находящимися на расстоянии 10 см друг от друга. Определите напряженность поля в точке, удаленной от первого заряда на 12 см и от второго – на 6 см.
- Два одинаковых точечных заряда расположены в вершинах правильного треугольника и создают в третьей вершине электростатическое поле напряженностью 20 В/м каждый. Определить суммарную напряженность поля в третьей вершине.
- На концентрических сферах радиусами R, 2R и 3R несут равномерно распределенные по их поверхностям заряды q1=(-3q), q2=(+q), q3=(+2q) соответственно. Найти значение напряженности поля в точке, отстоящей от центра сфер на расстоянии 2,5R, если точечный заряд создает на расстоянии R электрическое поле напряженностью 25 В/м.
- Шарик массой 0,2 кг и зарядом 0,001 Кл подвешен на нити в однородном горизонтальном поле. Определить напряженность этого поля, если в положении равновесия нить образует с вертикалью угол в 45 градусов.
Задача 6.
- С использованием теоремы Остроградского-Гаусса найти напряженность и потенциал, создаваемый тонкой бесконечной нитью на расстоянии 10 см от нее. Линейная плотность заряда равна 20 мкКл/м.
- Электрическое поле создано положительным точечным зарядом. Потенциал поля в точке, удаленной от заряда на 12 см равен 24 В. Определить значение и направление градиента потенциала в этой точке.
- Шар радиусом 1 м заряжен до потенциала 30 кВ. Найти энергию заряженного шара.
- Два точечных заряда 2 мкКл и 8 мкКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга.
Найти работу по перемещению зарядов на расстояние 50 см.
- Электростатическое поле создается бесконечной плоскость, равномерно заряженной с поверхностной плотностью 1 нКл/м2. Определить разность потенциалов между точками этого поля, лежащими на расстояниях 20 см и 50 см от плоскости.
- Электростатическое поле создается шаром радиусом 10 см, равномерно заряженным с объемной плотностью 20 нКл/м3. Определить разность потенциалов между точками, лежащими внутри шара на расстояниях 2 см и 8 см от его центра.
- Полый шар несет на себе равномерно распределенный заряд. Определить радиус шара, если потенциал в центре шара равен 200 В, а в точке, лежащей от его центра на расстоянии 50 см, равен 40 В.
- Эбонитовый сплошной шар радиусом 5 см несет заряд, равномерно распределенный с объемной плотностью 10 нКл/м3. Определите потенциал в точках на расстоянии 10 см от центра шара.
- Расстояние между двумя параллельными длинными проволоками – 14 см. Проволоки заряжены разноименными зарядами с линейной плотностью 10–8 Кл/м. Определите потенциал в точке, равноудаленной как от первой, так и от второй проволоки.
- Полый стеклянный шар несет равномерно распределенный по объему заряд. Егo объемная плотность 100 нКл/м3. Внутренний радиус шара равен 5 см, наружный –10 см. Вычислите потенциал электрического поля в точках отстоящих от центра шара на расстоянии 6 см. Диэлектрическая проницаемость стекла равна 7.
Задача 7.
- Два длинных параллельных провода находятся на расстоянии 5 см один от другого. По проводам текут в противоположных направлениях одинаковые токи по 10 А каждый. Найдите индукцию магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 2 см от одного и 3 см от другого провода.
- Два бесконечно длинных провода скрещены под прямым углом. По проводам текут токи 40 А и 30 А. Расстояние между проводами равно 40 см. Найдите индукцию магнитного поля в точке, равноудаленной от обоих проводов.
- Два прямолинейных бесконечно длинных проводника расположены перпендикулярно друг другу и находятся в одной плоскости на расстоянии 3 см. Найдите индукцию магнитного поля в точке на расстоянии 1 см от первого проводника и 2 см на расстоянии от второго проводника, если I1 = 2 A и I2 = 3 А.
- Найдите индукцию магнитного поля, создаваемого током 2 А в проводнике, согнутом под углом 90о в точке на биссектрисе угла и на расстоянии 5 см от вершины.
- Найти индукцию магнитного поля в центре кругового проволочного витка радиусом 1 см, по которому течет ток 1 А.
- Определить магнитную индукцию, создаваемую круговым витком проводника в центре витка. Диаметр витка равен 60 см, ток равен 3 А.
- Найти магнитную индукцию, создаваемую движущимся зарядом 4 нКл на расстоянии 10 см от него. Скорость движения заряда равна 2 Мм/с.
- Найти магнитную индукцию в центре круговой части проводника, если радиус равен 20 см, из круга «вырезан» треугольник с верхним углом в 60о двумя прямыми проводниками, продолжение которых проходит через центр круга, а основание треугольника параллельно диаметру круга и равно 40 см. По всей конструкции течет ток 1 А.
- Найти магнитную индукцию в центре полукруга радиусом 10 см, если через него течет ток 5 А.
- Найти магнитную индукцию в точке посередине расстояния (40 см) между двумя параллельными проводниками с токами 5 А и 8 А.
Задача 8.
- В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл движется проводник длиной 10 см. Скорость движения проводника 15 м/с и направлена перпендикулярно к магнитному полю. Найти индуцированную в проводнике э.д.с.
- Вычислить радиус окружности для протона, если его скорость составляет 0,2 от скорости света, а магнитное поле имеет индукцию 15 мТл.
- Найти магнитную индукцию, создаваемую движущимся зарядом 4 нКл на расстоянии 10 см от него. Скорость движения заряда равна 2 Мм/с.
- Определить, при какой скорости пучок заряженных частиц, двигаясь перпендикулярно скрещенным под прямым углом однородным электрическому (100 кВ/м) и магнитному (50 мТл) полям, не отклоняется.
- Электрон в невозбужденном атоме водорода движется вокруг ядра по окружности радиусом 53 пм. Вычислите величину эквивалентного кругового тока и индукцию магнитного поля в центре окружности.
- Определите индукцию магнитного поля, создаваемого релятивистским электроном, движущимся прямолинейно со скоростью 10 Мм/с, в точке, находящейся на расстоянии 1нм от электрона на перпендикуляре к линии его движения.
- В точке, находящейся на расстоянии 10 нм на перпендикуляре к траектории прямолинейно движущегося релятивистского электрона, максимальное значение магнитной индукции 160 мкТ. Определите скорость электрона.
- Найдите максимальное значение индукции магнитного поля, создаваемого прямолинейно движущимся электроном, который прошел ускоряющую разность потенциалов 10 В, в точке, отстоящей от его траектории на расстоянии 10 нм.
- Определите удельный заряд электрона в циклотроне в однородном магнитном поле с индукцией 1,7 Тл при частоте ускоряющего напряжения 25,9 МГц.
- Ионы двух изотопов с массами 6,510-26 кг и 6,810-26 кг, ускоренные разностью потенциалов 0,5 кВ, влетают в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл перпендикулярно линиям индукции. Принимая заряд каждого иона равным элементарному электрическому заряду, определите, на сколько будут отличаться радиусы траекторий ионов в магнитном поле.