9/13
X Elektrostatyka i magnetyzm
1. * Wyraź jednostkę 1 J w elektronowoltach, oraz 1 eV w dżulach.
2. * Potencjał pola elektrostatycznego w punkcie odległym o r od ładunku punktowego q wynosi V. Jaka siła działa na ten ładunek? [2]
3. ** Ładunek punktowy e został przesunięty w polu elektrostatycznym o natężeniu E = 100 V/m na drodze s = 1 mm. O ile wzrosła energia potencjalna tego ładunku? Wynik wyraź w dżulach oraz elektronowoltach.
4. ** Dwa ładunki q =− e
= e
1
oraz q 2
, oddalone od siebie o r 12 przyciągają się z siłą F 12 .
Oblicz siłę oddziaływania F
=2 e
13 ładunku q 1 z cząstką ( q 3
), jeśli cząstka znajduje
się w odległości 2 razy większej niż wynosi odległość r 12 . Jaki jest charakter tego oddziaływania (odpychający/przyciągający)?
5. ** W akceleratorze tandemowym ujemne jony He- są przyspieszane od potencjału zerowego do U = 3 MeV. Następnie są obdzierane z trzech elektronów i jako cząstki alfa (jon He2+) są ponownie przyspieszane do potencjału zerowego. Oblicz końcową energię cząstek w chwili uderzenia w tarczę.
6. * Oblicz siłę Lorentza działającą na cząstkę α, jeżeli porusza się ona z prędkością
prostopadłą do jednorodnego pola magnetycznego o indukcyjności B.
7. * Obliczyć ładunek cząstki o masie m poruszającej się prostopadle do linii sił jednorodnego pola magnetycznego o indukcji B, jeśli okres tego ruchu wynosi T. [2]
8. ** Obliczyć energię kinetyczną cząstki o masie m i ładunku q poruszającej się w polu magnetycznym o indukcji B po okręgu o promieniu R. [2]
9. * Oblicz siłę działającą na prostoliniowy przewodnik o długości l, przez który w czasie t przepływa ładunek Q.
10. ** Pomiędzy okładki kondensatora płaskiego (umieszczonego w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B) naładowanego napięciem U wpada elektron. Ile wynosiła prędkość elektronu, jeśli ruch elektronu wewnątrz kondensatora był ruchem jednostajnym prostoliniowym oraz E ⊥ B .
11. ** Jaką siłą (na jednostkę długości) oddziaływają na siebie dwa prostoliniowe przewodniki, przez które płyną prądy o natężeniu I1 oraz I2? Przedyskutuj charakter oddziaływania w zależności od zwrotu natężeń.
12. ** Oblicz siłę elektromotoryczną wyindukowaną w okrągłej ramce o średnicy d znajdującej się w prostopadłym polu magnetycznym, jeśli w czasie τ wartość indukcji pola
magnetycznego wzrosła (liniowo) od zera do B.
13. ** Indukcja jednorodnego pola magnetycznego rośnie proporcjonalnie do czasu ( B = at). W
polu tym znajduje się nieruchoma, kwadratowa ramka zbudowana z 4 drutów o długości l i oporze R. Oblicz moc cieplną wydzielaną w ramce. [2]
Zestaw zadań z fizyki (zajęcia uzupełniające) dla Wydziału SIMR – opr. mgr inż. Tomasz K. Pietrzak
XI Elektryczność
10/13
XI Elektryczność
1. * Oblicz opór żarówki przystosowanej do napięcia sieciowego ( U = 230 V), jeśli jej moc wynosi P = 100 W. Jaki prąd płynie przez żarówkę w czasie pracy?
2. * Dwa jednakowe oporniki o oporze R = 25 Ω połączone równolegle podłączono do źródła napięcia o SEM U = 5 V. Prąd o jakim natężeniu jest pobierany ze źródła? Jaka moc wydziela się na opornikach?
3. ** Dwadzieścia jednakowych żarówek choinkowych o oporze R =100
1
połączono
szeregowo i włączono do gniazda sieciowego ( U =230 V ). Oblicz opór całego układu ( R) raz natężenie płynącego przez nie prądu ( I). Jakie jest napięcie na pojedynczej żarówce ( U 1 ?) 4. ** Do ogniwa o znanej SEM oraz oporze wewnętrznym r podłączono obciążenie (odbiornik elektryczny) o oporze R = r. Jakie natężenie prądu płynie w obwodzie? Jaka moc wydziela się na odbiorniku, a jaka w ogniwie?
5. *** Oblicz wartości prądów płynących
w gałęziach mostka Wheatstone'a
(rys. obok). Dla jakiej wartości oporu Rx
napięcie Uwy = 0? Jakie zastosowanie
może mieć ten mostek?
6. * Oblicz stosunek pojemności dwóch
identycznych
kondensatorów:
próżniowego oraz wypełnionego wodą (
=80
wody
).
7. ** Oblicz pojemność kondensatora
płaskiego C0 o powierzchni okładek S i
odległości między nimi d. Oblicz
pojemność identycznych kondensatorów C1 i C2, wypełnionych do połowy dielektrykiem o znanej ε r (por. rys. poniżej). [2]
Zestaw zadań z fizyki (zajęcia uzupełniające) dla Wydziału SIMR – opr. mgr inż. Tomasz K. Pietrzak
11/13
XII Drgania harmoniczne
1. ** Na pionową sprężynę o stałej sprężystości k położono małą kulkę o masie m i ściśnięto sprężynę o l (od położenia równowagi). Wyznacz wysokość, na jaką wzniesie się wystrzelona kulka.
2. ** Wahadło matematyczne wykonuje drgania o okresie T. Jak zmieni się okres drgań, jeśli wahadło umieścimy w szybkiej windzie poruszającej się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem a = ¼ g: a) w górę; b) w dół?
3. *** Sztywny, cienki pręt o długości L = 1 m i masie m = 5 kg zawieszono na prostopadłej osi, przecinającej go w ¼ długości. Jaki jest okres drgań takiej bryły? [5]
4. *** Oblicz okres drgań ciała o masie m przymocowanego do ściany na dwóch sprężynach o stałych sprężystości k1 i k2.
XIII Obwody prądu zmiennego
1. ** Wyprowadź wyrażenia na impedancję opornika R, cewki L i kondensatora C.
2. ** Podaj wzór na impedancję Z obwodu RLC. Oblicz częstotliwość rezonansową f0 tego obwodu. Podaj wartość Z ( f0).
3. *** Prostym obwodem zastępczym dla silnika elektrycznego może być obwód RL. Oblicz impedancję urządzenia, przesunięcie fazowe prądu względem napięcia zasilania (o znanym U
oraz f). Ile wynosi iloczyn UI oraz moc cieplna P wydzielana w urządzeniu?
4. *** Ile wynosi moc wydzielana na oporniku R podłączonym do źródła napięcia przemiennego U t= U sin t
0
? Podaj tzw. wartości skuteczne napięcia i natężenia prądu
(odpowiednio Usk i Isk) dla napięcia/prądu sinusoidalnego.
5. *** Jak zależy moc wydzielana na oporniku R podłączonym do źródła napięcia o kształcie prostokątnym o współczynniku wypełnienia 0≤1 ?
Zestaw zadań z fizyki (zajęcia uzupełniające) dla Wydziału SIMR – opr. mgr inż. Tomasz K. Pietrzak