Сборник задач по физике Оптика, кинематика, Электромагнитные колебания.

Примеры решения задач к контрольной работе.

Задача 1. Цепи постоянного тока.

Определить ЭДС генератора его внутреннее сопротивление, если при мощности нагрузки Р1=2,7кВт напряжение на зажимах генератора U=225В, при мощности Р2=1,84кВт напряжение U=230В.

Решение: Определим токи, проходящие в нагрузке, для обоих случаев:

Воспользуемся законом Ома для всей цепи:  или E = IR+Ir и запишем два уравнения (для двух режимов работы цепи):

E=I1R+I1r=225+12r, 

E=I2R+I2r=230+8r.

Решая эту систему уравнений, определяем E и r: Е=240В; r = 1,25Ом.

На нагревательном элементе в течение 0,5 ч работы выделилось 550 ккал теплоты. Определить сопротивление элемента, потребляемый им ток, его мощность и затрачиваемую энергию при напряжении U=220 B.

Решение: По закону Джлуля-Ленца, Q=0,24UIt,

откуда

Сопротивление нагревателя: Ом.

Мощность нагревателя: P = UI = 220*5,8 = 1270 Вт = 1,27 кВт.

Энергия, потребляемая за 0,5 ч работы, W = Pt = 1.27*0.5 = 0.635 кВт*ч.

Двухпроводная линия питается от источника мощностью Р=2,5 кВт при токе потребления I=12 А. Определить мощность нагрузки, потерю напряжения и КПД линии, если ее длина составляет l=1200 м, а диаметр медных проводов d = 4,5 мм.

Решение: Определим сопротивление проводов линии:

Ом.

Зная ток в линии, определим потерю напряжения в ней: ∆U = RпрI = 2,64*12 = 31,7 B.

Мощность в линии: ∆Рл = ∆UI = 31,7*12 = 380 Вт.

Мощность, потребляемая нагрузкой: Рн = Рист - ∆Рл = 2500 – 380 = 2120 Вт = 2б12 кВт.

Коэффициент полезного действия линии:

Задача. Электромагнетизм. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,04 Тл на подвесе помещен проводник длиной l = 70 см перпендикулярно линиям поля. Определить электромагнитную силу при токах I = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 А. При каком значении тока произойдет разрыв нити, если сила натяжения для ее разрыва Fн = 0,08 Н, сила тяжести проводника Р=0,018 ? Определить минимальный ток для разрыва нити подвеса

Варианты контрольной работы. Задача. Электрические цепи постоянного тока. Через поперечное сечение проводника 5=2,5 мм2 за время t = 0,04 с прошел заряд  Q=20*10-3 Кл. Определить плотность тока в проводнике. Определить длину медного изолированного провода, если его диаметр d=0,3мм, а сопротив­ление R = 82 Ом. Сопротивление провода R = 2,35 Ом при длине l=150м и диаметре d=1,5 мм. Определить материал провода. Определить необходимую длину нихромового провода диаметром d =0,1 мм для изготовления паяльника мощностью P=80 Вт на напряжение U=220 В.

Сопротивление обмотки цилиндрической катушки с сердечником R=1,2Ом. Провод  медный диаметром d=0,5 мм, длина сердечника l=200 мм. Определить индуктивность катушки, если магнитная проницаемость μ = 300.

Два генератора переменного тока работают параллельно на один потребитель, вырабатывая токи одной частоты. Число пар полюсов у первого генератора 3, у второго 4. Определить  частоту вращения второго генератора, если у первого n = 800 об/мин.

Переменный ток возбуждается в рамке, состоящей из 300 витков с площадью каждого витка 300 см2, в магнитном поле с индукцией 0,015 Тл. Определить угловую скорость вращения рамки, если амплитудное значение ЭДС индукции равно 7,2 В.

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивление резисторов приведена на соответствующем рисунке. При этом I2=3,75A. Определить I5.

1. Механические колебания и волны. Гармонические колебания. Уравнение гармонических колебаний. Периоды колебаний математического и физического маятников. 2. Затухающие колебания, логарифмический декремент затухания. 3. Вынужденные колебания, резонанс. 4. Волны в упругой среде. Характеристики волны. Энергия волны, поток энергии, плотность энергии. Звук. Шкала интенсивности звука. 5. Ультразвуковая дефектоскопия. Активные и пассивные методы дефектоскопии. 6. Спектр звукового сигнала. Характеристики музыкального ряда. 7. Колебательный контур. Уравнение гармонических колебаний в электрическом контуре. Вынужденные колебания, резонанс. 8. Спектр сигнала. Амплитудная и фазовая модуляция. Принципы передачи радиосигналов. 9. Принципы телевидения. 10. Интерференция света. Оптическая длина пути. Способы получения когерентных источников. Расчет интерференционной картины от двух источников. 11. Принципы просветленной оптики. Интерференционные покрытия бижутерии. Интерференционные методы контроля поверхности. 12. Голография. Голографическая маркировка товаров. 13. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Условия наблюдения дифракции. Дифракционная решетка. 14. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Двойное лучепреломление. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. 15. Вращение плоскости поляризации. Сахарометрия. 16. Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсия. Потребительские свойства кристаллов с большими показателями преломления. 17. Понятие цвета прозрачных и непрозрачных сред. 18. Элементы нелинейной оптики. Понятия о простейших нелинейных явлениях: самофокусировка света, генерация гармоник, вынужденные рассеяния. 19. Тепловое излучение и квантовая природа света. Законы излучения черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Тепловизоры. Устройство приборов ночного видения.

Закон изменения импульса механической системы. Закон сохранения импульса и однородность пространства. Момент силы относительно неподвижной точки и оси. Момент инерции относительно неподвижной оси, момент импульса материальной точки и механической системы относительно неподвижной точки и оси. Уравнение моментов: закон изменения момента импульса механической системы. Закон сохранения момента импульса механической системы и его связь с изотропностью пространства.
Электрический ток в различных средах