Как изменится напряженность поля, созданного точечным зарядом, если его увеличить в 3 раза при увеличении расстояния до точки поля в 2 раза?

Напряженность Е электрического поля точечного заряда q на расстоянии r от него:

,

здесь ε – диэлектрическая проницаемость среды.

Напряженность поля, созданного точечным зарядом при его увеличении в 3 раза и при увеличении расстояния до точки поля в 2 раза уменьшится в  раза.

Вопрос 13 Два параллельно соединенных проводника, один из алюминия, другой из стали, имеют одинаковое сечение и длину. Сравнить плотности тока в этих проводниках. Удельное сопротивление: r_Аl = 2,53×10^-8 Ом×м, r_стали = 10×10^-8 Ом×м. 

Рис.7

Плотность тока

При параллельном соединении сопротивлений остается постоянным падение напряжения на отдельных участках цепи

,

Плотность тока в алюминиевом проводнике в 3,95 раза больше, чем в стальном.

Вопрос 14 Запишите формулу для силы Лоренца, действующей на заряд q,движущийся со скорость v параллельно бесконечному проводнику, по которому течет ток I на расстоянии r от проводника. Как направлена сила, действующая на заряд?

Рис.8

При пропускании по проводнику тока на электрон действует сила Лоренца

Индукция магнитного поля, образованного прямым длинным проводником, равна

Объединив эти выражения, находим, что сила, действующая на заряд q

Рис.9                                                                   Рис.10

Определяя направление индукции по правилу буравчика (рис.9), а направление силы Лоренца по правилу левой руки (рис. 10), можно сделать вывод, что сила, действующая на заряд, направлена от проводника с током.

Рис.11

Вопрос 15. При какой циклической частоте внешней силы w_р будет наблюдаться резкое увеличение амплитуды колебаний ( резонанс) для математического маятника длиной 10 м?

Резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешней силы, действующей на систему, с частотой свободных колебаний называется резонансом.

Рис.12

Условие резонанса: ω₀ = ω_вын = ω_рез,
х - увеличивается.

Для математического маятника длиной 10 м

Вопрос 16.Что такое дифракция. Наблюдается дифракция белого света на дифракционной решетке. Максимум какого цвета наблюдается под наибольшем углом? 0,38(фиол.) ≤ lвид ≤ 0,76 (кр.) мкм.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.

Рис.13

Это явление можно наблюдать, например, на опыте, в котором на пути распространения света находится препятствие в виде непрозрачного тела или отверстие в непрозрачном теле. Дифракция приводит к тому, что вместо резкой границы между светом и тенью, как того требуют законы геометрической оптики, получается сложная картина распределения интенсивности света. Чем меньше размеры препятствия или отверстия, тем сильнее дифракция света. В дифракции проявляется волновая природа света.

Сравним формулы для главных максимумов интенсивности при дифракции на дифракционной решетке

где d ― период (постоянная) решетки,
φ ― угол, под которым виден дифракционный максимум,
λ ― длина волны,
m ― порядковый номер максимума,
и при дифракции на щели

где a ― ширина щели.

k ― порядковый номер максимума.

В обеих формулах sinφ прямо пропорционален длине волны λ. Для углов дифракции от 0 до 90° чем больше λ, тем больше φ. Под наибольшим углом будет наблюдаться максимум красного цвета рис14.

Рис.14

Главный максимум в этом случае будет белого цвета.

Вопрос 17. Диск радиусом R вращается с угловой скоростью  Чему равно угловое ускорение диска? Как направлены вектора угловой скорости и углового ускорения? Сделать чертёж. Ось вращения проходит через центр диска.

Для характеристики неравномерного вращения тела вводится понятие углового ускорения. Угловым ускорением называется векторная величина, равная первой производной угловой скорости по времени:

Имеем замедленное вращение.

При замедленном вращении тела вокруг неподвижной оси вектор углового ускорения направлен вдоль оси вращения в сторону, противоположную вектору угловой скорости (рис. 15).

Рис. 15

Вопрос 18. Как изменится давление и состав воздуха с высотой? Ответ обосновать.

Согласно барометрической формуле распределения давления в однородном поле силы тяжести

где p — давление газа,

M — молярная масса,

h — высота точки по отношению к уровню, принятому за нулевой,

p₀ — давление на этом уровне,

g — ускорение свободного падения,

R — молярная газовая постоянная.

 

Отсюда вытекает, что с повышением высоты давление воздуха падает.

Если вес какого-нибудь объема водорода принять за единицу, то вес такого же объема азота составит около 14 таких единиц, кислорода — 16, аргона — 20 и т.д. Распределение газов с высотою обусловливается весом этих газов. В тяжелых газах давление с высотою падает быстрее, чем в легких. Поэтому теоретически в нижних слоях атмосферы должны собираться в основном тяжелые газы, а в верхних слоях атмосферы — легкие. Измерения на практике показывают, что до высоты 10—16 км соотношение между количеством кислорода и других газов остается совершенно таким же, как и у земной поверхности. Это объясняется тем, что помимо силы тяжести на состав воздуха в значительной степени влияют и другие факторы, например, солнечный свет, заставляя слои воздуха перемешиваться.

Вопрос 20 .Чему равна разность потенциалов между точками 1 и 2 в однородном электрическом поле Е = 10 В/м.

·

·

1

2

4 см

3 см

 

    Рис.16

 

Связь между напряженностью и разностью потенциалов однородного электрического поля: 

,

здесь  – разность потенциалов между точками, находящимися одна от другой на расстоянии d вдоль линии напряженности.

 

 

Вопрос 21.Записать закон Ома для замкнутой цепи, дать определение входящих в него величин. В каком случае сила тока в замкнутой цепи будет максимальной? ЭДС источника и внутреннее сопротивление неизменны.

Закон Ома для замкнутой цепи: сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи:

 

Рис. 17

где I — сила тока в цепи, ε — ЭДС источника тока, r — внутреннее сопротивление источника, R — сопротивление нагрузки.

Сила тока I, скалярная характеристика электрического тока; равна отношению заряда dq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени dt, к этому интервалу времени: I = dq/dt.

Электродвижущая сила (ЭДС) — величина, характеризующая источник энергии в электрической цепи, необходимый для поддержания в ней электрического тока.

Электрическое сопротивление R — это противодействие, оказываемое материалом проводника движению электронов. Единицей сопротивления является Ом. Сопротивлением в 1 Ом обладает проводник, к которому приложено напряжение в 1 вольт и по которому идет ток 1 ампер.

Внутреннее сопротивление источника тока — количественная характеристика источника тока, которая определяет величину энергетических потерь при прохождении через источник электрического тока.
Ток в цепи будет максимальным при коротком замыкании, т.е. когда R = 0.

 

Вопрос 22. Как должна быть направлена индукция однородного магнитного поля, чтобы сила Ампера, действующая на проводник с током, могла удержать проводник в поле силы тяжести. Запишите формулу для силы, действующей на элемент тока в векторном виде. В каком случае сила максимальна?

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера

Рис.18

 

где I — сила тока в проводнике, l ― длина проводника, В ― индукция магнитного поля, α ― угол между векторами и .

Чтобы сила Ампера действовала на проводник вверх, магнитная индукция должна быть направлена в плоскость чертежа (по правилу левой руки). Сила максимальна, когда проводник перпендикулярен вектору индукции магнитного поля.

 

Вопрос 23.Чему равен период колебания математического маятника длиной 1,5 м?

Период колебаний для математического маятника

,

 

где l – длина математического маятника.

                                 

Вопрос 24. Интерференция. Какова минимальная толщина прозрачной пленки, если при наблюдении в падающих нормально к ней лучах белого света она кажется красной. Длина волны красного света 0, 75 мкм.

 

Рис.19

 

Вопрос 25.Тело вращается вокруг неподвижной оси. Угловое ускорение  Начальное значение угловой скорости  Записать закон изменения угловой скорости. Показать на рисунке, как направлены вектора  и .

Рис.20

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒