Физика

Физика

При выполнении контрольных работ студент заочного отделения должен решать задачи того варианта, номер которого совпадает с последней цифрой студенческого билета или зачетной книжки.

Раздел 1. Механика

Задача 1. «Движение тела в поле тяжести Земли».

Тело брошено со скоростью 0 под углом к горизонту с высоты ℎ0 .

Определить для этого тела через время от начала движения:

1) расстояние от точки бросания вдоль поверхности земли;

2) высоту подъема ℎ над поверхностью земли;

3) скорость движения тела ;

4) радиус кривизны траектории.

Данные к задаче 1:

Задача 2. «Кинематика вращательного движения».

Колесо вращается так, что зависимость угла поворота от времени дается уравнением ( ) = + + 2 + 3, где a, b, c, d – константы. Радиус колеса R. Для точек, лежащих на ободе колеса, найти через время после начала движения:

1) угол поворота ;

2) угловую скорость и определить её направление;

3) линейную скорость ;

4) угловое ускорение и определить его направление;

5) нормальное ускорение и определить его направление;

6) тангенциальное ускорение и определить его направление;

7) полное ускорение и определить его направление;

8) угол , составляемый вектором полного ускорения с радиусом колеса, проведенным через соответствующую точку обода.

Также определить за промежуток времени от 1 до 2:

9) среднюю угловую скорость ср;

10) среднее угловое ускорение ср.

Данные к задаче:

Задача 3. «Динамика поступательного движения».

Тело массой ускоренно движется по наклонной плоскости высотой ℎ без начальной скорости под действием внешней силы тяги . Угол наклона плоскости . Коэффициент трения тела о плоскость . Найти:

1) ускорение тела ;

2) время движения тела по наклонной плоскости и скорость в этот момент времени;

3) кинетическую энергию Ек в конце движения и потенциальную энергию Еп на вершине наклонной плоскости;

4) работу силы трения Атр.

Данные к задаче:

Задача 4. «Динамика вращательного движения».

Твердое тело, состоящее из частей различной формы одинаковой массы , вращается вокруг неподвижной оси . Зависимости проекции момента импульса тела на ось от времени представлена уравнением ( ). Для момента времени найти:

1) момент силы , действующий на тело;

2) момент инерции системы тел относительно оси z;

3) модуль углового ускорения тела ;

4) кинетическую энергию вращательного движения тела к;

5) угловое перемещение

6) работу , совершенную телом.

Данные к задаче:

Задача 5. «Законы сохранения в механике»

Пуля массы m1, летящая со скоростью попадает в неподвижную ловушку массой m2 баллистического маятника. Масса стержня, на котором закреплена ловушка m3, а длина l. Определить:

1) момент инерции маятника, состоящего из ловушки с пулей и стержня;

2) угловую скорость, с которой начинает двигаться маятник;

3) первоначальную энергию системы, начальную энергию вращения маятника и потери энергии в ловушке при попадании в неё пули;

4) высоту, на которую поднимется центр масс ловушки с пулей и высоту, на которую поднимется центр масс стержня;

5) угол, на который отклонится маятник.

Данные к задаче:

Задача 6. «Механические колебания»

Груз массой , подвешен на стальной пружине и совершает свободные колебания вдоль вертикально направленной оси Ox. Координата x центра масс тела изменяется со временем по закону ( ). Смещение точки в начальный момент времени равно 0 . Определите величины, характеризующие колебательную систему:

1) амплитуду ;

2) циклическую частоту ;

3) начальную фазу 0;

4) частоту колебаний ν;

5) число колебаний за время ∆ ;

6) период Т колебаний;

7) уравнение для изменения скорости ( ) при гармонических колебаний;

8) максимальную скорость, с которой движется маятник;

9) уравнение для изменения ускорения ( ) при гармонических колебаний;

10) максимальное ускорение;

11) максимальную возвращающую силу;

12) коэффициент жесткости пружины k;

13) смещение тела 1 через время 1 после начала колебаний;

14) уравнение для кинетической энергии к( ) при гармонических колебаниях;

15) уравнение для гармонических колебаний потенциальной энергии п( );

16) полную механическую энергию ; Также запишите:

17) дифференциальное уравнение свободных колебаний.

Данные к задаче:

Раздел 2. Молекулярная (статистическая) физика и термодинамика

Задача 1. «Термодинамические циклы»

Газ сорта 1 массой 1 и газ сорта 2 массой 2 находятся в сосуде объемом 1 под поршнем при температуре 1 и давлении 1 (состояние 1). Смесь газов совершила термодинамический цикл, представленный на рисунке.

1) Определить молярную массу смеси газов см.

2) Найти среднюю квадратичную кв, среднюю арифметическую ариф и наиболее вероятную в скорости молекул смеси газов в состоянии 1.

3) Определить молярные теплоемкости смеси газов при постоянном давлении С и при постоянном объеме С , а также постоянную Пуассона для адиабатического процесса .

4) Найти все основные термодинамические параметры (P, V, T) для каждого состояния в цикле.

5) Для каждого процесса в термодинамическом цикле определить работу , изменение внутренней энергии ∆ и количество теплоты (переданное смеси или отданное смесью).

6) Определить КПД термодинамического цикла .

7) Для каждого процесса в термодинамическом цикле определить изменение энтропии ∆ .

8) Схематически начертить термодинамический цикл в координатах (∆S, T)

Данные к задаче:

Раздел 3. Электричество

Задача 1. «Конденсаторы электрического заряда»

Плоский воздушный конденсатор электроёмкостью С1 имеет прямоугольные проводящие пластины, расстояние между которыми 1. Конденсатор заряжен до разности потенциалов U1 и отключен от источника тока.

Определите:

1) заряд на обкладках до и после отключения от источника тока;

2) площадь пластин конденсатора ;

3) поверхностную плотность заряда на пластинах ;

4) силу взаимодействия между обкладками конденсатора ;

5) работу внешних сил поля по раздвижению пластин на расстояние 2;

6) разность потенциалов между пластинами 2 после внесения в пространство между пластинами твердого диэлектрика;

7) энергию конденсатора 2 после внесения в пространство между пластинами твердого диэлектрика;

8) объёмную плотность энергии после внесения в пространство между пластинами твердого диэлектрика.

Данные к задаче:

Задача 2. «Электрические цепи»

Электрическая схема, значения ЭДС источников тока, внутренние сопротивления, сопротивления резисторов приведены в таблице. Определить:

1) показания амперметров;

2) показания вольтметра;

3) напряжение на зажимах источника тока ε1;

4) мощность, выделяющуюся на сопротивлениях 2 и 4;

5) полную мощность источника ε3;

6) количество теплоты, выделившееся на сопротивлении 1, за = 1 мин;

7) работу электрического тока, проходящего через сопротивление 2 за время = 1 мин.

Данные к задаче: