Решение задач по физике

1.

Составила Хренова Ольга Юрьевна,
учитель физики СОШ № 5
г.Павлодара

2.

Задача.
На рисунке заданы направления скорости и ускорения.
Укажите вид движения
Решение:
Если векторы скорости и ускорения направлены вдоль одной прямой:
- в одну сторону, движение прямолинейное равноускоренное.
- в противоположные стороны, движение прямолинейное равнозамедленное.
Если под прямым углом, движение равномерное по окружности.
Если угол между векторами меньше 900, движение ускоренное по окружности .
Если угол между векторами больше 900, движение замедленное по окружности.

3.

Задача.
На рисунке представлена зависимость механического напряжения
при деформации образца от относительного удлинения.
Предел упругости обозначен точкой

4.

Раздел
«Электричество»

5.

 Найти сопротивление цепи между 
точками А и В, если сопротивление 
каждого звена R
                                    
               
Чтобы через участок проходил ток, необходимо, чтобы между
                                           Решение.
концами проводника существовала разность потенциалов
Сопротивления резисторов одинаковы, поэтому 1 2 ; 3
4
Переходим к схеме
Rобщ
2R
R
2
Rобщ
R
2

6.

К сети напряжением 120В присоединены два сопроти
 При их последовательном соединении сила тока рав
 а при параллельном суммарная сила тока составл
Сопротивление каждого резистора соответственно р
Решение:
Найдем общие сопротивления при последовательном и параллельном
соединениях сопротивлений по закону Ома для участка цепи
U 120
U 120
Rпосл
40 Ом ; Rпарал
7,5 Ом
I1
3
I2
16
Значит,
(1)
Во втором уравнении делаем замену
R1 R2 40
и получаем систему из двух
R1 R2
(2)
уравнений с двумя неизвестными
7,5
R1 R2
R1 R2 40
R1 R2 300
Решаем систему и находим значения сопротивлений
R1 10 Ом ; R2 30 Ом
Это общий путь решения
Проще с помощью подбора ответов (заданные варианты ответов
подставляем в уравнения (1), (2) и находим верные равенства).

7.

Если проводник разрезать на две 
равные части и соединить эти 
части параллельно, то 
сопротивление проводника …
                  Решение
l уменьшилась в 2 раза, значит R 
уменьшилось в 2 раза.
При параллельном соединении
Сопротивление уменьшилось в 4 раза
Можно вывести закономерность: если проводник разрезать на
n равных частей и соединить их параллельно, то общее сопротивление
Rобщ
R0
2
n

8.

тметр с внутренним сопротивлением 2500 Ом включ
ь, показал напряжение 125 В. Дополнительное
тивление, при подключении которого вольтметр 
жет 100 В, равно…
Решение:
1 способ.
Источник тока рассчитан на напряжение 125 В.
При включении дополнительного сопротивления
возникло последовательное соединение, значит
U U В U Д U Д U U В 125 100 25 В
Сила тока при последовательном соединении остается неизменной
U Д RВ 25 2500
UВ U Д
IВ I Д ;
R
625 Ом
RВ
RД
UВ
100
2 способ.
По формуле для определения добавочного сопротивления
U 0 125
N
1,25
,
где
R Д RВ N 1
UВ
100
RД 2500 1,25 1 2500 0,25 625 Ом

9.

Запомнить формулы
Для вольтметра: добавочное сопротивление
(включается последовательно вольтметру)
R Д RВ N 1
U0
N
UВ
, где
Для амперметра: сопротивление шунта
(включается параллельно амперметру)
RШ
RА
N 1
, где
I0
N
IA

10.

оказание амперметра в цепи, где  ЭДС= 4В; r =1 Ом; 
=2 Ом, равно…
Решение:
Может быть кому- то будет удобней
та же самая схема, изображенная иначе
Сопротивления
R1 R2
R
2
соединены последовательно , их общее сопротивление R R1 R2 R
R΄ и R3 соединены параллельно, поэтому внешнее сопротивление в цепи
Rобщ
R R3
R
R R3 2
Т.к.сопротивления ветвей одинаковы, то и токи в них одинаковы.
Найдем силу тока в неветвленной цепи по закону Ома для полной цепи
ЭДС
4В
I
2А
2
Ом
Rобщ r
1ом
2
I 2A
Значит амперметр показывает ток в одной ветви
I1
1A
2
2

11.

резистор, который в темноте имеет сопротивление
 кОм, включили последовательно с резистором r = 5 к
 фоторезистор осветили, сила тока в цепи (при том ж
яжении источника тока) увеличилась в 4 раза.
отивление фоторезистора уменьшилось…
Решение:
По закону Ома для полной цепи
ЭДС I1 R1 r I 2 R2 r 4 I1 R2 r
R1 r 4 R2 4r 4 R2 R1 3r 25 - 3 5 10 кОм
10
Значит
R2
2,5 кОм
4
R1
25
Поэтому
10
R2 2,5
Тогда
Сопротивление уменьшилось в 10 раз

12.

 Если скорость дрейфа электронов 
составляет 0,02 мм/с, молярная масса 
железа М =56,8∙10 ­3 кг/моль, плотность 7,9∙103 
кг/м3, число электронов проводимости равно 
числу атомов в металле, то сила тока, 
проходящего через железный проводник с 
площадью поперечного сечения 20 мм2, равна… 
 (NA = 6,02∙1023 моль­1)
Сила тока
, q0 e
I q0 nvS
                                            Решение:
Найдем концентрацию
N NA m NA NA
n
V
V
M V
M
Значит
I e
NA
v S
M
1,6 10-19 Кл 7,9 103
кг
23
1
5 м
5 2
6
,
02
10
моль
2
10
2
10
м
3
м
с
0,28 А
кг
56,8 10 3
моль

13.

ный проводник взят при 00С. Чтобы его сопротивление
личилось в 3 раза, необходимо повысить температуру
… (α=0,0033 К­1)
Решение:
С ростом температуры сопротивление проводника увеличивается
R R0 1 t
R 3R0
- по условию задачи
2
3R0 R0 1 t 3 1 t t
t
2
6000 C
0,0033
Обратить внимание: график зависимости сопротивления от температуры
имеет вид (не проходит через ноль)

14.

пропускании тока I в течении времени t объем водород
лентностью n, выделившегося при электролизе воды, 
ался равным V при температуре Т и давлении p. 
мула, по которой можно вычислить заряд одного 
трона…
Решение:
Электрохимический эквивалент
M
M
k
e
e n NA
k n NA
m
По закону электролиза m k I t k
I t
Значит
M I t
e
m n NA
Массы неизвестны. Найдем их отношение из уравнения
Менделеева- Клапейрона
p V
тогда
m
m
p V
M R T
R T
M
M
R T
m
p V
M I t
I t R T
e
m n NA
p V n N A

15.

лектролизе воды через ванну проходит заряд 5000 Кл.
лившийся кислород занимает объем 0,26 л и находит
авлением 1,29.105Па. При этом его температура равна
Решение:
По закону электролиза
m k q
По уравнению состояния идеального газа (уравнение Менделеева- Клапейрона)
p V
m
p V M
R T T
M
R m
Тогда
кг
p V M
моль 300 К
T
Дж
кг
R k q
8,31
0,083 10 6
5000 Кл
моль К
Кл
1,29 105 Па 0,26 10- 3 м3 32 10 3

16.

Порядковый номер меди в таблице Менделеева ­ 29. Е
 куска меди 32 г, М=64.10­3кг/моль, е=1,6.10­19 Кл, то вел
 заряда всех электронов в куске меди равна   (NА=6,02.1
Решение:
q N e N1 z e
N- число электронов; N1-число молекул; z- порядковый номер
Из молекулярно-кинетической теории знаем, что
m
N1 N A
NA
M
q
m NA z e
M
. Значит,
32 10 3 6,02 10 23 29 1,6 10 19
6
1
,
4
10
Кл
3
64 10

17.

 электролизе раствора серной кислоты за 1 час 
елилось 0,3г водорода. Если сопротивление его 0,4 Ом,
лектрохимический эквивалент водорода 0,01.10­6 кг/Кл,
мощность, расходуемая на нагревание электролита…
Решение:
Мощность электрического тока
Найдем силу тока.
По закону электролиза
P I2 R
m
m k I t I
k t
Значит
2
-3
m
0
,
3
10
кг
0,4Ом 28Вт
P
R
0,01 10 6 кг 3600с
k t
Кл
2

18.

Если газоразрядная трубка помещена в поле плоско
конденсатора, то катодные лучи…
Решение:
Катодные лучи- это поток электронов ( отрицательно заряженных частиц).
Значит, они будут отклоняться к «+», т.е.вверх

19.

Раздел
«Магнетизм»

20.

Магнитное поле- это особая форма материи, которая возникает вокруг
любой заряженной движущейся частицы.
Электрический ток- это упорядоченное движение заряженных частиц
Вокруг любого проводника, по которому течет электрический ток, возникает
магнитное поле.
Характеристики магнитного поля:
Вектор магнитной индукции В
F
B max
Модуль данного вектора
I l
Направление вектора: от северного полюса постоянного магнита к южному
полюсу; по правилу буравчика.
Напряженность магнитного поля Н 0 В
В
( Магнитная проницаемость среды
)
В0
Магнитный поток
Ф B S cos
(α- угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости,
в которой лежит проводящий контур)

21.

Магнитное поле с некоторой силой действует на проводники с током
и на движущиеся заряженные частицы:
Сила Ампера
FA B I l sin
Сила Лоренца
FЛ B q v sin
Направления обеих сил определяются по правилу левой руки.
Если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции, то начинает двигаться по окружности.
При этом
m a B q v
или
m v B q R

22.

 рисунке изображены магнитные полюсы
Решение:
По определению- вектор магнитной индукции направлен от южного
к северному полюсу магнитной стрелки, свободно ориентированной
в магнитном поле, а знчит от северного к южному полюсу постоянного
магнита.
В нашем случае: 1- южный полюс; 2- северный полюс.

23.

нородном магнитном поле неподвижно висит проводн
ком.Если по нему течет ток указанного направления
ектор магнитной индукции верно направлен на рисун
Решение:
По правилу буравчика- рисунок 4

24.

исунках 1­4 показаны прямолинейные параллельные
одники. Проводники притягиваются
Решение:
По правилу левой руки можно определить действие магнитных полей ,
созданных каждым проводником . оказывается, что за счет действия
этих сил проводники, по которым идут токи одного направления,
притягиваются; проводники, по которым идут токи противоположных
направлений отталкиваются.

25.

и силы взаимодействия направлены так, как показано
исунке, то
A)
B)
C)
D)
E)
тока в проводниках нет.
токи идут по противоположным направлениям.
токи по первому и второму проводникам идут вниз.
токи по первому и второму проводникам идут вверх.
нет тока в одном из проводников.

26.

Длинная катушка в виде пружины очень малой же
находится на гладком столе. Если по катушке проп
электрический ток, то…
Решение:
Витки катушки представляют собой токи одного направления,
а мы знаем, что проводники, по которым текут токи одного
направления, притягиваются.
Значит пружина сожмется

27.

сунке изображены две силовые линии магнитного пол
го проводника с током, расположенного перпендикул
кости рисунка. Вектор индукции магнитного поля 
влен вправо и имеет наибольшую величину в точке
Решение:
По правилу буравчика: если поступательное движение
буравчика совпадает с направлением тока ( «к нам»),
то вращательное движение покажет направление
сидовых линий ( против часовой стрелки).
Т.к.силовая линия- это линия ,касательные к которой в каждой точке
совпадают с векторами магнитной индукции, то в нашем случае вправо они будут
направлены в точках Си D. I
,
o
B
Для прямого тока
2 r
поэтому, чем ближе от провода находится точка, тем больше модуль
вектора магнитной индукции.
Ответ: вектор магнитной индукции направлен вправо и имеет
наибольшую величину в точке D.

28.

На рисунках прямолинейный проводник с током, 
расположенный в плоскости,перпендикулярной пло
 чертежа, подвергается действию магнитного поля
постоянных магнитов. В каком из указанных случ
направление силы Ампера указано неправильно? 
( Q -ток направлен к нам, Ä - ток направлен от нас).
Решение:
Используя правило левой руки для каждого рисунка, находим, что верными
являются рисунки 1, 2, 3

29.

Металлический стержень АВ будет 
Решение:
На проводник со стороны магнитного поля действует сила, поэтому он будет
двигаться. Узнаем направление его движения.
За направление тока принимается направление движения положительных
зарядов: значит от «+» к «-». В нашем случае от В к А.
Вектор магнитной индукции направлен от северного полюса к южному
полюсу постоянного магнита, значит, вверх.
По правилу левой руки: ладонь располагаем так, чтобы вектор магнитной
индукции входил в нее, четыре пальца направлены от В к А, тогда отогнутый
на 90о большой палец покажет направление силы Ампера.
В данном случае- это направление влево.
Ответ: двигаться влево

30.

ум параллельным бесконечно длинным прямым 
дникам С и Е текут одинаковые по величине и 
авленные от нас токи. Если АС=СD=DЕ=ЕF=FG, 
ндукция результирующего магнитного поля равна ну
Решение:
По принципу суперпозиции магнитных полей
( т.к.поле создано двумя проводниками)
В В1 В2
векторы В1иВ2
Чтобы результирующее поле было равно нулю,
должны быть направлены в противоположные стороны.
По правилу буравчика находим, что это будет наблюдаться в точке D
(т.к.силовые линии в обоих случаях направлены против часовой стрелки, то
в точке D от первого проводника вектор направлен вверх, а от второго- вниз )

31.

Если протон движется «к нам» перпендикулярно пл
 рисунка, то сила, действующая на протон, пролета
между полюсами магнита, направлена
     
Решение:
На заряженную частицу действует магнитное поле.
Применим правило «левой руки».
В нашем случае вектор магнитной индукции направлен вправо
( от северного к южному полюсу постоянного магнита).
Протон- положительно заряженная частица.
Левую руку располагаем так, что вектор магнитной индукции входит
в ладонь, четыре пальца направлены по движению частицы( т.е.к нам),
тогда отогнутый на 90о большой палец показывает направление
силы Лоренца.
В данной задаче сила направлена вверх.

32.

равление силы, действующей на электрон со стороны
гнитного поля, правильно указано на рисунке
Решение:
Вновь используем правило левой руки.
Вектор магнитной индукции направлен вверх.
Ладонь располагаем так, что он входил в ладонь.
Четыре пальца направлены по движению положительного заряда.
Электрон- отрицательная частица, поэтому 4 пальца располагаем в сторону,
противоположную его движению , т.е.противоположно вектору скорости,
тогда отогнутый на 90о большой палец покажет направление силы Лоренца.
Значит, верный ответ на рисунке 3.

33.

На проводник длинной 30 см, помещенный в магнит
 с индукцией 20 мТл, при силе тока 3А поле действуе
 9мН. Угол между направлением тока и вектором м
 индукции равен…
Решение:
На проводник с током действует сила Ампера со стороны магнитного поля
FA B I l sin
Тогда
FA
9 10 3 Н
о
sin
0
,
5
30
B I l 20Тл 10 3 3 А 0,3 м

34.

олинейный проводник с током находится в магнитно
На проводник действует сила F. Если проводник
местить из вакуума в среду с магнитной проницаемос
о на проводник будет действовать сила
Решение:
В магнитном поле на проводник действует сила Ампера
,которая
FA B I l sin
прямопропорционально зависит от модуля вектора магнитной индукции,
связанного с магнитной проницаемостью среды
В
В0
Тогда
B B0
Значит,
FA B I l sin B0 I l sin FA0 0,99 F

35.

мещая проводник, по которому течет ток 10А, на
тояние 25см, сила Ампера совершает работу 0,38 Дж.
кция магнитного поля 1,5Тл, угол между направлени
а и вектором магнитной индукции 30о, значит, длина
одника равна (sin 30о=0,5)
Решение:
Работа определяется соотношением
A F S cos
Направления перемещения и действия силы совпадают, поэтому
cos 1 A F S
Сила, перемещающая проводник- сила Ампера
FA B I l sin A B I l sin S
Значит,
l
A
0,38 Дж
0,2 м 20см
B I sin S 1,5Тл 10 А 0,5 0,25 м

36.

Проводник длинной 50см и массой 20г, подвешенный н
 тонких нитях, помещен в магнитное поле с индукци
 направленной горизонтально. Натяжение нитей ис
 при силе тока, равной…
Решение:
На проводник действуют несколько сил: сила тяжести,
сила Ампера, силы натяжения нитей.
Т.к.натяжение нитей исчезает, то сила Ампера
становится равной силе тяжести
B I l sin m g
sin 1
m g 0,02кг 10 м / с 2
B I l m g I
1А
B l
0,4Тл 0,5 м

37.

дник длиной l и массой m, подвешенный горизонтальн
ух тонких нитях, находится в магнитном поле с инду
вленной вертикально вниз. При пропускании по 
днику тока I, нити отклонились на угол φ. Индукция
итного поля равна…
Решение:
Проводник находится
в состоянии покоя, значит
Fm FA Fн 0
Найдем проекции на оси координат
На Ох: FA Fн sin 0
На Оу: m g Fн cos 0
Выражаем модуль силы натяжения из проекции на ось Оу,
подставляем в формулу проекции на ось Ох и выражаем модуль вектора
магнитной индукции.
m g
Fн
cos
m g
sin m g tg
cos
FA B I l sin (sin 1)
FA Fн sin
С другой стороны, по определению
Тогда B I l m g tg B
m g
mg
tg
tg
I l
Il

38.

ли вектор скорости заряда перпендикулярен вектору
дукции магнитного поля, то при увеличении скорости
ряда в 2 раза и увеличении индукции магнитного поля
раза, сила, действующая на электрический заряд со 
ороны магнитного поля
Решение :
На заряженную частицу действует сила Лоренца
FЛ B q v sin
Значит, в нашем случае, т.к.влетает перпендикулярно, то α= 90 о, тогда
FЛ B q v 2 B0 q 2v 0 4 B0 q v0 4 FЛ 0
Т.е.сила увеличится в 4 раза.

39.

 увеличении в 2 раза скорости частицы и уменьшении
раза индукции магнитного поля, радиус кривизны 
ектории движения заряженной частицы в масс­
трографе
Решение:
m 2v0
m v
m v B q R R
4 R0
B q 1
B0 q
2
Радиус увеличивается в 4 раза

40.

иус траектории движения заряженной частицы в
клотроне при увеличении ее энергии в 4 раза
Решение:
Энергия движущейся частицы- это кинетическая энергия
m v2
Ek
2
Изменение энергии происходит за счет изменения скорости
v
Тогда
2Ek
m
2 4 E k0
m
2
2 E k0
m v m 2v 0
R
2 R0
B q
B0 q
Радиус увеличивается в 2 раза
m
2v 0

41.

яженная частица движется перпендикулярно силовы
иям однородного магнитного поля со скоростью υ. Есл
ость увеличить в 2 раза то, период обращения частиц
Решение:
При движении по окружности
T
2 R
v
Для заряженной частицы, движущейся в магнитном поле
m v B q R
Т.е.при прочих равных условиях, если увеличивается скорость в 2 раза,
то увеличивается и радиус окружности, по которой происходит движение,
в 2 раза.
Поэтому
2 R 2 2 R0 2 R0
T
T0
v
2v 0
v0
Период не изменится.

42.

Протон и α­ частица влетают в однородное магнит
перпендикулярно линиям индукции. Если у них оди
скорости, то отношение радиусов траектории движ
частиц Rα/Rр равно              ( mα=4mр, qα=2qр )
Решение:
Так как частицы влетают в магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции, то они начинают двигаться по окружностям и для
них выполняется соотношение m v B q R
Значит,
Тогда
Rp
mp v
B qp
, R
m v
B q
m v
m v B q p m q p 4m p q p
R
B q
2
R p m p v m p v B q m p q m p 2q p
B qp

43.

Электрон влетает в магнитное поле с индукцией 28.2 мТл, со
скоростью 107м/с. Радиус окружности, по которой он начинает
вращаться, равен…
Решение:
Движется по окружности, значит,
m v B q R
m v
9,1 10 31 кг 10 7 м / с
2
R
0
,
2
10
м 2 мм
3
19
B q 28,2 10 Тл 1,6 10 Кл
Аналогичные задания
1. Протон, влетевший в магнитное поле с индукцией 10.4 мТл, движется по
окружности радиусом 10см. Скорость, с которой протон влетает в магнитное
поле, равна…
2. α – частица, влетевшая в магнитное поле со скоростью 10 6 м/с, движется
по траектории с радиусом кривизны 1.038м. Индукция магнитного поля равна…
3. Электрон вращается в магнитное поле с индукцией 2мТл. Период обращения
электрона равен…
4. Протон движется в магнитном поле с индукцией 0.5Тл. Частота обращения
протона равна…
( частота и период взаимнообратны)

44.

Если вектор индукции магнитного поля В образует
с плоскостью рамки, то магнитный поток через пл
плоского витка равен…
Решение:
По определению B S cos
, где β- угол между вектором
магнитной индукции и нормалью к плоскости, в которой лежит проводящий
контур.
Тогда
Значит,
Ответ:
β=90о- α
B S cos B S cos(90 o ) B S sin
B S sin

45.

ор магнитной индукции величиной 0.5Тл составляет у
ормали, проведенной к плоскости контура площадью
итный поток, пронизывающий контур, равен…
Решение:
Магнитный поток
B S cos
Тогда, 0,5Тл 25 10 4 м 2 0,5 625 10 6 Вб 0,625 мВб 625 мкВб
Подобные задания
1. Магнитное поле с индукцией 5Тл, направленной под углом 60о к нормали,
проведенной к плоскости контура, создает магнитный поток 40мВб,
пронизывающий этот контур. Площадь поверхности контура равна…
2. Магнитное поле с индукцией 0.5Тл, пронизывающий контур площадью
400см2, создает магнитный поток 0.01Вб. Угол между вектором магнитной
индукции и поверхностью контура равен…
(обратить внимание на то, какой угол надо найти)

46.

В однородном магнитном поле на замкнутый пров
контур с током 2А действует момент сил 0,03 Н∙м
контура 50 см2. если нормаль к контуру перпендик
 к линиям индукции, то модуль вектора магнитно
равен
Решение:
Максимальный момент амперовых сил:
M
0,03Н м
B
3Тл
4
2
I S 2 А 50 10 м
M I B S
, значит

47.

Магнитный поток 2.10­3 Вб пересекает катушку. Есл
 витков в катушке 120, а сила тока в ней 7 А, то энер
магнитного поля катушки
Решение:
Энергия магнитного поля
L I2
W
2
Мы знаем, что магнитный поток, пронизывающий катушку, может быть
выражен через индуктивность катушки N L I
тогда энергия магнитного поля W L I I N I
2
2
подставляем значения и находим ответ
120 2 1 3 Вб 7 А
W
0,84 Дж
2

48.

49.

11 апреля 2013 год