Контрольная и Лабораторные работы 1-2 по дисциплине: Физика (Часть 2). Вариант №03

Контрольная работа
Вариант 3.

1.Радиус-вектор материальной точки изменяется со временем по закону: r ⃗=3t^3 i ⃗-2t^2 j ⃗+tk ⃗,м, где векторы i ⃗,j ⃗,k ⃗ являются ортами декартовой системы координат. За первую секунду движения равнодействующая сила совершила работу 19,4 Дж. Чему равна масса данной материальной точки?

2.Шар массой 1 кг, движущийся горизонтально со скоростью 1, столкнулся с неподвижным шаром массой 1,5 кг. Какую долю своей кинетической энергии первый шар передал второму при абсолютно упругом прямом центральном ударе?

3.Две концентрические непроводящие сферы радиусами Rи 2R заряжены с поверхностной плотностью зарядов 1 и 2 соответственно. Найти отношение модулей сил, действующих на электрон, находящийся в точках r1 = 3R и r2 = 1,5R от центра? Какую скорость приобретет первоначально покоившийся электрон, переместившись от внутренней поверхности большей сферы к внешней поверхности меньшей сферы? Принять R = 0,5 м, 1 = 5 нКл/м2, 2= 5 нКл/м2.

4.Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы накаливания при 200С равно 60 Ом, диаметр нити 1 мм. Какова будет температура нити лампы, если при включении в сеть с напряжением 220 В по нити идёт ток силой 0,35 А? Температурный коэффициент вольфрама равен 4,6·10-3 С-1. Определить дрейфовую скорость электронов в вольфраме, если концентрация электронов проводимости равна n =6·1028 м-3.

5.Бесконечно длинный провод с током I=100 А изогнут так, как это показано на рисунке. В плоскости, в которой лежит изогнутый провод, пролетает электрон по направлению к точке О со скоростью ν=3∙105 м/с. Определить величину и направление силы Лоренца, действующую на электрон, в точке О, если радиус закругления R=3 см.

6.По катушке диаметром 20 см и длиной 120 см протекает ток I= 50 А. Катушку отключили от источника. Определить выделившуюся на катушке теплоту за 1 мс после отключения. Сопротивление катушки 15 Ом. Число витков катушки – 3000.

7.Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 5 мкф, катушки индуктивностью 0,4 Гн, сопротивления 30 Ом. В начальный момент времени заряд на обкладках конденсатора был равен 40 мкКл, а начальный ток был равен нулю. Каким станет напряжение на конденсаторе через время, равное времени релаксации. Найти относительную убыль энергии в контуре из-за затухания процесса за время, равное периоду колебаний.

8.Точка участвует одновременно в двух гармонических колебаниях одного направления:
X1 = 3 Cos 10,4πt , см
X2 = 3 Cos 10 πt,см
Записать уравнение результирующего колебания. Определить период биения, период колебаний и число колебаний точки за один период биения. Укажите значение max и min амплитуды результирующего колебания.

=============================================
=============================================

Лабораторная работа 1

Цель работы

1) Исследовать электростатическое поле
2) Графически изобразить сечение эквипотенциальных поверхностей и силовые линии для двух конфигураций поля.
3) Оценить величину напряженности электрического поля в трех точках
4) Определить направление силовых линий

------------------------------------------------------------------------------

Экспериментальные результаты
Вариант расположения электродов 1.
Таблица 1. Результаты эксперимента для варианта 1
Потенциал, В Координаты точек
 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7
 X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см
2 20 6,8 19 6,48 18 6,83 17,5 7,88 17,8 8,96 19 9,52 20 9,21
3 20 6 18 6 17 7,12 16,8 8 17,1 9 18 9,96 20 10
4 20 4,1 17 4,7 16 5,83 15,3 7,52 15,8 9,92 18 11,8 20 12
5 10 0 10 3 10 5,96 10 9 10 12 10 14 10 16
6 0 4,15 3 4,71 4,2 6 4,7 8 3,55 10,8 1,96 11,8 0 11,8
7 0 6 2 6 2,9 7 2,9 9 2 10 0,9 10,2 0 10
8 0 6,8 1 6,48 2,2 7 2,5 8 2,13 9 1 9,5 0 9,17

Номер варианта/ точка 3
А (4,8)
В (9,8)
С (15,8)

------------------------------------------------------------------------------

Вариант расположения электродов 2.
Таблица 2. Результаты эксперимента для варианта 2
Потенциал, В Координаты точек
 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7
 X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см
2 1,23 0 1,23 2,9 1,21 5,4 1,21 8 1,21 10,7 1,23 13,4 1,23 16
3 3,3 0 3,23 2,96 3,21 5,9 3,21 7,94 3,21 10,9 3,25 13,3 3,3 16
4 8,63 0 8,25 2,84 7,98 5,63 7,96 8 8 10,8 8,25 13,4 8,58 16
5 19,8 1,24 16,5 2,78 14,5 5,24 13,9 7,8 14,6 10,9 16,5 13,3 19,9 14,7
6 19,9 5,27 18 5,4 16,7 6,53 16,3 7,98 17 9,82 18,4 10,7 19,9 10,7
7 20 6,47 18,7 6,22 17,8 6,7 17,2 7,92 17,7 9,18 19 9,82 19,9 9,55
8 20 7,1 19,1 6,67 18,1 7,1 17,7 8 18,1 8,92 19 9,33 20 8,92

Номер варианта/ точка 3
А (4,8)
В (9,8)
С (15,8)

------------------------------------------------------------------------------

Контрольные вопросы
1. Дайте определение электростатического поля. Сформулируйте основное свойство электрического поля, отличающее его от других полей.
2. Напряженность электрического поля: определение, формула расчета для точечного заряда, принцип суперпозиции, силовые линии, их свойства.
3. Потенциал электростатического поля: определение, разность потенциалов, принцип суперпозиции, эквипотенциальные поверхности.
4. Взаимосвязь напряженности и потенциала. Взаимное расположение силовых линий и эквипотенциальных поверхностей.
5. Оцените величину силы, действующей на электрон, помещенный в точку B в обоих случаях расположения электродов. Как направлена сила?
6. Рассчитайте работу по перемещению электрона между точками A и C в исследуемом поле. Какими силами совершается работа в первом и во втором случае?
7. Могут ли пересекаться эквипотенциальные поверхности? Ответ аргументировать.

=============================================

Лабораторная работа No2

Цель работы:

1) Ознакомиться с законами движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.
2) Определить удельный заряд электрона с помощью цилиндрического магнетрона.

Экспериментальные результаты
Вариант-3
Таблица 1. Зависимость анодного тока магнетрона от тока соленоида
Анодное напряжение Uа, В 20
Ток соленоида Ic, A 0.00 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 0.48 0.56 0.64 0.72 0.80
Анодный ток Ia, A 0,58340 0.01379 0.00625 0.00625 0.00625 0 0 0 0 0 0

------------------------------------------------------------------------------

Контрольные вопросы
1. Опишите действие электрических сил на электрон в магнетроне.
2. Опишите действие магнитных сил на электроны в магнетроне.
3. Изобразите направление электрического и магнитного полей в магнетроне в случае движения электронов по траекториям, изображенным на рис.5
4. Запишите второй закон Ньютона для электрона в магнетроне. Укажите направление действующих на электрон сил.
5. Выведите формулу (8) для определения удельного заряда электрона.
6. Полагая катод заряженной нитью диаметром 1 мм, оцените величину напряженности электрического поля вблизи катода (Используйте данные в лабораторной работе радиус анода, анодное напряжение).

=============================================

Проверил(а): Моргачев Юрий Вячеславович
Оценка: Зачет
Дата оценки: 04.07.2023г.

Помогу с вашим вариантом, другой работой, дисциплиной или онлайн-тестом.
E-mail: sneroy20@gmail.com
E-mail: ego178@mail.ru