Передмова

Для вивчення курсу фізики та успішного атестування за результатами його вивчення необхідно виконати такі головні умови:

1. Відвідувати всі передбачені розкладом заняття.

2. Під час лекційних занять виконувати конспектування лекційного матеріалу, під час практичних занять - намагатися самостійно розв'язати задачі, що розглядаються, а після занять виконувати аналіз навчального матеріалу з використанням навчальних посібників.

3. Самостійно виконати домашні завдання, оформити їх належним чином і вчасно здати для перевірки.

Методичні вказівки до виконання домашних робіт

1. Номер варіанту визначається за поданим списком.

2. Роботи необхідно виконувати авторучкою в шкільному зошиті, на обкладці якого навести відомості:  предмет, група, прізвище та ім'я.

3. Умови задач переписати повністю без скорочень.

4. Короткий запис умови задачі повинен містити літерні позначення фізичних величин, їх чисельні значення та перевід до одиниць системи СІ.

5. Розв'язки задач необхідно виконувати в загальному вигляді. Кінцевий результат отримати у вигляді формули, що містить літерні позначення величин, заданих в умові задачі, та фундаментальних констант. Чисельні значення проміжних величин під час розв'язку не знаходити.

6. Розв'язок задачі супроводжувати короткими, але вичерпними поясненнями щодо походження формул та рівнянь, позначень величин, математичних перетворень. Якщо це необхідно, навести креслення.

7. Після отримання кінцевої розрахункової формули виконати її перевірку на розмірність правої частини.

8. У випадку позитивного результату перевірки на розмірність підставити чисельні значення величин у системі СІ і виконати обчислення.

9. Кінцевий результат написати у вигляді добутку числа з трьома значущими цифрами (одна з них - перед комою) на відповідну степінь десяти.

Електрика і магнетизм (ЗМ-3, теми 16-24)

Завдання №1

1. Два точкових заряди Q і 4Q розміщені на відстані 60 см один від одно­го. У якій точці простору необхідно розмістити третій заряд для того, щоб він знаходився у рівновазі?

2. Два точкових заряди Q і 5Q розміщені на відстані 80 см один від одно­го. У якій точці простору необхідно розмістити третій заряд для того, щоб він знаходився у рівновазі?

3. Три однакових кульки масами по 0,12 г кожна підвішені до однієї точ­ки на нитках довжиною 20 см. Які заряди необхідно надати кожній кульці, щоб кожна нитка складала з вертикаллю кут 30°?

4. Дві однакових заряджених кульки підвішені в одній точці на однакових нитках. При цьому нитки розійшлися на деякий кут α. Після того, як кульки занурилися в масло густиною 8*10²   кг/м , їх кут розходження не зміни­вся. Визначити діелектричну проникність масла. Густина речовини кульок 1,6*10³кг/м³.

5. Дві однакових заряджених кульки підвішені в одній точці на однакових нитках. При цьому нитки розійшлися на деякий кут α. Після того, як кульки занурилися в масло густиною 7*10²   кг/м , їх кут розходження не зміни­вся. Визначити діелектричну проникність масла. Густина речовини кульок 1,8*10³кг/м³.

6. У вершинах квадрата поміщені однакові заряди 3*10 ^–10 Кл. Який нега­тивний заряд необхідно помістити в центр квадрата, щоб усі заряди знаходилися в рівновазі?

7. У вершинах квадрата поміщені однакові заряди 5*10 ^–10 Кл. Який нега­тивний заряд необхідно помістити в центр квадрата, щоб усі заряди знаходилися в рівновазі?

8. Відстань між двома точковими зарядами 180 нКл і 720 нКл дорівнює 60 см. Визначити, в яку точку необхідно помістити третій заряд, щоб сис­тема зарядів знаходилася в рівновазі. Визначити величину і знак заряду.

9. Відстань між двома точковими зарядами 200 нКл і 800 нКл дорівнює 80 см. Визначити, в яку точку необхідно помістити третій заряд, щоб сис­тема зарядів знаходилася в рівновазі. Визначити величину і знак заряду.

10. Дві однакові заряджені кульки, розміщені на відстані 60 см, відштов­хуються з силою 70 мкН. Кульки наблизили до стану дотику, а потім зно­ву розвели на попередню відстань. Сила їх відштовхування зросла до 160 мкН. Обчислити заряди кульок до їх дотику.

11. У вершинах квадрата зі стороною 20 см розміщені однакові заряди по 10нКл. Знайти силу, що діє на кожен заряд.

12. Точкові заряди 1 мкКл  і   -1 мкКл розміщені на відстані 10 см один від одного. Визначити напруженість і потенціал поля в точці, віддаленій на 6 см від першого і на 8 см від другого заряду.

13. Точкові заряди 2 мкКл  і   -1 мкКл розміщені на відстані 15 см один від одного. Визначити напруженість і потенціал поля в точці, віддаленій на 8 см від першого і на 10 см від другого заряду.

14. Дві кульки масами по 1 г кожна підвішені на нитках довжиною по  10 см до однієї точки. Які однакові заряди необхідно надати кулькам, щоб нитки розійшлися на кут 60°?

15. Дві кульки масами по 2 г кожна підвішені на нитках довжиною по  15 см до однієї точки. Які однакові заряди необхідно надати кулькам, щоб нитки розійшлися на кут 45°?

16. Заряди 100 нКл і   -50 нКл розташовані на відстані 10 см. Визначити силу, що діє на заряд 1 мкКл, віддалений на 12 см від першого і на 10 см від другого заряду.

17. Заряди 120 нКл і   -75 нКл розташовані на відстані 15 см. Визначити силу, що діє на заряд 2 мкКл, віддалений на 15 см від першого і на 12 см від другого заряду.

18. Три однакових краплі ртуті, заряджених до потенціалу 20 В, зливають­ся в одну. Який потенціал краплі, що утворилася?

19. Чотири однакових краплі ртуті, заряджених до потенціалу 25 В, зливають­ся в одну. Який потенціал краплі, що утворилася?

20. Два точкових заряди Q і 5Q розміщені на відстані 80 см один від одно­го. У якій точці простору необхідно розмістити третій заряд для того, щоб він знаходився у рівновазі?

21. Дві однакових заряджених кульки підвішені в одній точці на однакових нитках. При цьому нитки розійшлися на деякий кут α. Після того, як кульки занурилися в масло густиною 7*10^-2   кг/м , їх кут розходження не зміни­вся. Визначити діелектричну проникність масла. Густина речовини кульок 1,8*10³кг/м³.

22. У вершинах квадрата поміщені однакові заряди 3*10 ^–10 Кл. Який нега­тивний заряд необхідно помістити в центр квадрата, щоб усі заряди знаходилися в рівновазі?

Завдання №2

1. Три однакових краплі ртуті, заряджених до потенціалу 20 В, зливають­ся в одну. Який потенціал краплі, що утворилася?

2. Сім заряджених краплин води радіусом r =1 мм і зарядом q=0,1 нКл кожна зливаються в одну загальну краплю. Визначити потенціал великої краплини.

3. Чотири заряджених краплини води радіусом r =2 мм і зарядом q=0,3 нКл кожна зливаються в одну загальну краплю. Визначити потенціал великої краплини.

4. Пилинка масою 1 нг, що має 5 надлишкових електронів, пройшла при­скорюючу різницю потенціалів 3 МВ. Визначити її швидкість.

5. Пилинка масою 3 нг, що має 25 надлишкових електронів, пройшла при­скорюючу різницю потенціалів 2 МВ. Визначити її швидкість.

6. Іон атома водню Н⁺ пройшов різницю потенціалів 150 В, іон атома калію К ⁺ - різницю потенціалів 250 В. Знайти відношення швидкостей цих іонів.

7. Іон атома водню Н⁺ пройшов різницю потенціалів 100 В, іон атома калію К ⁺ - різницю потенціалів 200 В. Знайти відношення швидкостей цих іонів.

8. Знайти відношення швидкостей іонів Са⁺⁺ і Na⁺, що пройшли однако­ву різницю потенціалів.

9. Знайти відношення швидкостей іонів Mg⁺⁺ і К⁺, що пройшли однако­ву різницю потенціалів.

10. Два конденсатори ємностями 2 мкФ і 3 мкФ з'єднані послідовно і під­ключені до батареї з е.р.с. 30 В. Визначити заряд і різницю потенціалів на кожному конденсаторі.

11. Два конденсатори ємностями 4 мкФ і 5 мкФ з'єднані послідовно і під­ключені до батареї з е.р.с. 25 В. Визначити заряд і різницю потенціалів на кожному конденсаторі.

12. Два конденсатори ємностями 5 мкФ і 10 мкФ заряджені до напруг 60 В і 100 В відповідно.   Визначити напругу на конденсаторах після того, як з'єднали їх обкладки, що мають однойменні заряди.

13. Два конденсатори ємностями 3 мкФ і 15 мкФ заряджені до напруг 50 В і 120 В відповідно.   Визначити напругу на конденсаторах після того, як з'єднали їх обкладки, що мають однойменні заряди.

14. Конденсатори ємностями 2 мкФ, 5 мкФ і 10 мкФ з'єднали послідовно і підключили до напруги 850 В. Визначити напругу і заряд кожного конден­сатора.

15. Конденсатори ємностями 3 мкФ, 4 мкФ і 12 мкФ з'єднали послідовно і підключили до напруги 950 В. Визначити напругу і заряд кожного конден­сатора.

16. До повітряного конденсатора, зарядженого до різниці потенціалів 500 В, приєднали паралельно такий же за розмірами незаряджений конденса­тор зі скляним діелектриком. Після цього різниця потенціалів зменшилася до 70 В. Визначити діелектричну проникність скла.

17. До повітряного конденсатора, зарядженого до різниці потенціалів 600 В, приєднали паралельно такий же за розмірами незаряджений конденса­тор зі скляним діелектриком. Після цього різниця потенціалів зменшилася до 60 В. Визначити діелектричну проникність скла.

18. Визначити число електронів, що проходять за 1 с через 1 мм² попереч­ного перерізу залізного провідника довжиною 10 м при напрузі на його кі­нцях 6 В.

19. Визначити число електронів, що проходять за 1 с через 1 мм² попереч­ного перерізу залізного провідника довжиною 12 м при напрузі на його кі­нцях 7 В.

20. Резистор 5 кОм і вольтметр, з'єднані послідовно, підключили до мере­жі напругою 120 В. При цьому вольтметр показав 80 В. Коли резистор за­мінили іншим, вольтметр показав 50 В. Визначити опір другого резистора.

21. Резистор 6 кОм і вольтметр, з'єднані послідовно, підключили до мере­жі напругою 150 В. При цьому вольтметр показав 70 В. Коли резистор за­мінили іншим, вольтметр показав 60 В. Визначити опір другого резистора.

22. Е.р.с. батареї 60 В, внутрішній опір 4 Ом. Зовнішнє коло споживає по­тужність 125 Вт. Визначити силу струму, напругу на зовнішньому колі і його опір.

Завдання №3

1. Е.р.с. батареї 50 В, внутрішній опір 3 Ом. Зовнішнє коло споживає по­тужність 130 Вт. Визначити силу струму, напругу на зовнішньому колі і його опір.

2. Сила струму в провіднику змінюється з часом за законом I = I₀e^−αt, де І₀ = 10 А, α= 10³с^–1. Визначити кількість теплоти, що виділилася в провіднику за час 10^–3 с.

3. Сила струму в провіднику змінюється з часом за законом I = I₀e^−αt, де І₀ = 8 А, α= 10³с^–1. Визначити кількість теплоти, що виділилася в провіднику за час 10^–4 с.

4. Сила    струму    в    провіднику    змінюється    з    часом    за   законом I = I₀ sin ωt, де І₀ = 5 А, ω = 100π с^{– 1}. Визначити заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за половину періоду коливань.

5. Сила    струму    в    провіднику    змінюється    з    часом    за   законом I = I₀ cos ωt, де І₀ = 5 А, ω = 100π с^{– 1}. Визначити заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за половину періоду коливань.

6. Сила    струму    в    провіднику    змінюється    з    часом    за   законом I = I₀ sin ωt, де І₀ = 6 А, ω = 120π с^{– 1}. Визначити заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за половину періоду коливань.

7. По двох тонких паралельних провідниках, відстань між якими 6 см, те­чуть однакові струми 12 А. Визначити магнітну індукцію в точці, віддаленій від кожного провідника на 6 см, якщо струми течуть: а) в одному на­прямі; б) в протилежних напрямах.

8. По двох тонких паралельних провідниках, відстань між якими 5 см, те­чуть однакові струми 10 А. Визначити магнітну індукцію в точці, віддаленій від кожного провідника на 5 см, якщо струми течуть: а) в одному на­прямі; б) в протилежних напрямах.

9. Контур радіусом 4 см і опором 0,01 Ом знаходиться в магнітному полі з індукцією 0,2 Тл, спрямованому під кутом 30° до площини контура. Який заряд протече по витку при вимкненні магнітного поля?

10. Контур радіусом 5 см і опором 0,02 Ом знаходиться в магнітному полі з індукцією 0,25 Тл, спрямованому під кутом 30° до площини контура. Який заряд протече по витку при вимкненні магнітного поля?

11. Замкнений мідний провідник масою 2 г утворює контур у формі квад­рата, розміщений перпендикулярно до силових ліній магнітного поля з ін­дукцією 0,3 Тл. Визначити заряд, який протече по провіднику, якщо квад­-

    рат, потягнувши за протилежні вершини, витягнути в лінію.

12. Замкнений мідний провідник масою 1 г утворює контур у формі квад­рата, розміщений перпендикулярно до силових ліній магнітного поля з ін­дукцією 0,1 Тл. Визначити заряд, який протече по провіднику, якщо квад­-

    рат, потягнувши за протилежні вершини, витягнути в лінію.

13. Струм І=20 А, проходячи по колу із мідної дротини з перерізом S=1 мм² , створює в центрі кола магнітне поле з напруженістю Н=178 А/м. Яка різниця потенціалів U прикладена до кінців провідника, з якого зроблено коло?

14. Струм І=15 А, проходячи по колу із мідної дротини з перерізом S=2 мм² , створює в центрі кола магнітне поле з напруженістю Н=185 А/м. Яка різниця потенціалів U прикладена до кінців провідника, з якого зроблено коло?

15. Протон і електрон, рухаючись з однаковою швидкістю перпендикулярно влітають в однорідне магнітне поле. Визначити відношення радіусів кривизни їх траєкторій.

16. Протон і електрон, рухаючись з однаковою швидкістю перпендикулярно влітають в однорідне магнітне поле. Визначити відношення їх періодів обертання.

17. Протон і електрон, рухаючись з однаковою швидкістю перпендикулярно влітають в однорідне магнітне поле. Визначити відношення їх кінетичних енергій.

18. Джерело струму замкнули на котушку опором 20 Ом і індуктивністю 0,4 Гн. Через який час сила струму досягне 95% максимального значення?

19. Джерело струму замкнули на котушку опором 25 Ом і індуктивністю 0,5 Гн. Через який час сила струму досягне 90% максимального значення?

20. По замкненому колу опором 23 Ом тече струм. Через 10 мс після роз­микання кола сила струму в ньому зменшилася в 10 разів. Визначити ін­дуктивність кола.

21. По замкненому колу опором 25 Ом тече струм. Через 8 мс після роз­микання кола сила струму в ньому зменшилася в 12 разів. Визначити ін­дуктивність кола.

22. Соленоїд містить 600 витків площею 8 см ². По соленоїду тече струм, що створює магнітне поле з індукцією 5 мТл. Визначити середнє значення е.р.с. самоіндукції, якщо струм зменшується до нуля за 0,6 мс.

Завдання №4

1. Соленоїд містить 500 витків площею 9 см ². По соленоїду тече струм, що створює магнітне поле з індукцією 6 мТл. Визначити середнє значення е.р.с. самоіндукції, якщо струм зменшується до нуля за 0,5 мс.

2. Визначити напруженість Н магнітного поля в точці, що знаходиться на відстані а=2 м від безкінцевого довгого провідника, по якому тече струм І=5 А.

3. Котушка має індуктивність L=1,44 Гн і опір R=10 Ом. Через який час t після включення в котушці потече струм, що дорівнює чверті величини струму, що встановився?

4. Покриття сріблом пластинок здійснюється при щільності струму j = 0,5А/дм², причому за час t = 5 год виділяється маса m = 2 кг срібла. Визначити площу пластинок. Електрохімічний еквівалент срібла К = 1,118*10^-6 кг/Кл.

5. Джерело струму замкнули на котушку опором 30 Ом і індуктивністю 0,5 Гн. Через який час сила струму досягне 90% максимального значення?

6. Конденсатори ємностями 2 мкФ, 5 мкФ і 10 мкФ з'єднали послідовно і підключили до напруги 850 В. Визначити напругу і заряд кожного конденсатора.

7. Визначити загальний опір наступного ланцюжка (рис.). Всі опорі однакові, причому кожний R = 15 Ом.

8. Визначити загальний опір наступного ланцюжка (рис.). Всі опорі однакові, причому кожний R = 15 Ом.

9. Визначити загальний опір наступного ланцюжка (рис.). Всі опорі однакові, причому кожний R = 15 Ом.

10. Батарея конденсаторів з однаковими ємностями C = 20 мКф має вигляд (рис.). Визначити ємність батареї.

11. Батарея конденсаторів з однаковими ємностями C = 20 мКф має вигляд (рис.). Визначити ємність батареї.

12. Батарея конденсаторів з однаковими ємностями C = 20 мКф має вигляд (рис.). Визначити ємність батареї.

13. За час t = 2 год при електролізі водного розчину хлорної міді (CuCl₂) на катоді виділиться маса m міді при струмі І = 2 А. Визначити массу міді m.

14. Електрон, прискорений різницею потенціалів що U=1 кВ, влітає в однорідне магнітне поле, перпендикулярне напрямку руху електрона. Індукція магнітного поля В=1,19 Тл. Визначити радіус R кола, по якому рухається електрон.

15. На протон, що рухається зі швидкістю 15 км/с в магнітному полі з деякою індукцією перпендикулярно лініям індукції, діє сила 0,5 пН. Знайти індукцію магнітного поля.

16. Коливальний контур складається з конденсатора ємністю С = 888 пФ і котушки з індуктивністю L = 2 мГн. На яку довжину хвилі l налаштований контур?

17. Визначити швидкість руху тіла, якщо його довжина в напрямку руху складає 10% власної довжини.

18. Швидкість руху тіла дорівнює половині швидкості світла с. Визначити, на скільки збільшилася його маса.

19. Визначити швидкість руху тіла, якщо його довжина в напрямку руху складає 20% власної довжини.

20. Визначити швидкість руху тіла, якщо його довжина в напрямку руху складає 30% власної довжини.

21. Швидкість руху тіла дорівнює третині швидкості світла с. Визначити, на скільки збільшилася його маса.

22. Швидкість руху тіла дорівнює 0.75 швидкості світла с. Визначити, на скільки збільшилася його маса.

Додатки

Додаток 1. Фундаментальні фізичні константи

Додаток 2. Властивості деяких твердих тіл

Додаток 3. Пружні властивості деяких речовин

Додаток 4. Теплопровідність деяких речовин (Вт/м-К)

Додаток 5. Властивості деяких рідин при 20 С

Додаток 6. Параметри критичного стану деяких речовин

Додаток 7. Діелектрична проникність деяких речовин

Додаток 8. Електричні властивості матеріалів при 20°С

Додаток 9. Робота виходу А електронів з металу, еВ

Додаток 10. Абсолютні показники заломлення видимого світла

Додаток 11. Атомні маси деяких атомних ядер, а.о.м.

Додаток 12. Періоди піврозпаду деяких ізотопів

Література 

Основна

1. Чолпан П.П. Основи фізики. К.: Вища школа, 1995.

2. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.: Наука, 1985.

Додаткова

1. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, тт.1 - 3 . М.: Наука, 1974.

2. Загальна фізика: Збірник задач (за ред. І.Т. Горбачука). К.: Вища школа, 1993.