Контрольная работа_2(ЗО)
.pdfМАТЕРИАЛЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ОБЩЕЙ ФИЗИКЕ.
Зачетная контрольная работа № 2 и вопросы к экзамену по курсу «Общей физики».
Данная контрольная работа включает материал первой части курса общей физики для студентов – заочников (направление «Строительство»), а также для всех групп дистанционной формы обучения (ДО) направления «Строительство». Работа состоит из двух частей: «Электричество и магнетизм» и «Колебания и волны».
Контрольная работа содержит 7 вариантов задач, которые задаются Таблицей. Каждая строчка таблицы содержит номера задач, входящих в вариант задания. Вам следует выбрать номер варианта, совпадающий с последней цифрой номера вашей зачетной книжки. Условия задач приведены ниже.
Основные правила и рекомендации по выполнению контрольных работ.
1.Контрольная работа выполняется в отдельной ученической тетради или на листах формата А4, которые следует скрепить.
2.На первом листе необходимо указать название Вуза, института, кафедры (кафедра физики), наименование работы (контрольная работа №2 по физике), номер варианта, номер группы и Ф.И.О. исполнителя.
3.Условия задач необходимо писать полностью. В ответе должны быть указаны единицы измерения найденных величин.
4.По выполненной домашней контрольной работе будет проведено собеседование, поэтому рекомендуем вернуться к решенным задачам и найти в литературе описание основных законов и физических величин, использованных при решении задач. Это крайне полезно сделать также при подготовке к экзамену.
5.Ваши проблемы, возникающие при выполнении контрольной работы Вы можете разрешить на консультации во время «дежурных суббот» или при выполнении лабораторных работ.
Рекомендуемая литература
1.Савельев, И.В. Курс общей физики. т. 2/ И.В. Савельев. – М.: Наука, 1982. – 432 с.
2.Рымкевич, П.А. Курс общей физики/ П.А. Рымкевич. – М.: Высшая школа, 1975. – 464 с.
3.Гершензон, Е.М. Курс общей физики: Электричество и магнетизм/ Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов – М.: Просвещение, 1980. – 223 с.
4.Лапин В.Г. Физика. Часть 3. Электричество и магнетизм. Учебное пособие ННГАСУ
2004.
5.Музычук О.В. Физика. Часть 4. Колебания и волны Учебное пособие. ННГАСУ 2003.
6.Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики/ В.С. Волькенштейн. – СПб.: Книжный мир, 2003. – 328 с.
7.Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики/В.С. Волькенштейн. – М.:
Наука, 1990. – 400 с.
|
|
|
Зачетная контрольная работа № 2 по общей физике |
|
|||||
Таблица. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
Номера задач. Электричество и |
Номера задач. Колебания и |
||||||
|
|
|
|
магнетизм |
|
|
волны |
|
|
0 (10) |
|
0.1 |
|
0.2 |
0.3 |
0.4 |
1 |
11 |
21 |
1 |
|
1.1 |
|
1.2 |
1.3 |
1.4 |
2 |
12 |
22 |
2 |
|
2.1 |
|
2.2 |
2.3 |
2.4 |
3 |
13 |
23 |
3 |
|
3.1 |
|
3.2 |
3.3 |
3.4 |
4 |
14 |
24 |
4 |
|
4.1 |
|
4.2 |
4.3 |
4.4 |
5 |
15 |
25 |
5 |
|
5.1 |
|
5.2 |
5.3 |
5.4 |
6 |
16 |
26 |
6 |
|
6.1 |
|
6.2 |
6.3 |
6.4 |
7 |
17 |
27 |
7 |
|
7.1 |
|
7.2 |
7.3 |
7.4 |
8 |
18 |
28 |
8 |
|
8.1 |
|
8.2 |
8.3 |
8.4 |
9 |
19 |
29 |
9 |
|
9.1 |
|
9.2 |
9.3 |
9.4 |
10 |
20 |
30 |
Условия задач на тему «Электричество и магнетизм».
0.1Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что заряд одного из них в 5 раз больше другого. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия, если шарики были заряжены
одноименно?
1.1Два одинаковых металлических шарика заряжены так, что заряд одного из них в 5 раз больше другого. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась сила взаимодействия, если шарики имели противоположные по знаку заряды?
2.1Точечные заряды 20 10 6 Кл и 10 10 6 Кл находятся в вакууме на расстоянии 5см друг от друга. Найти напряженность электростатического поля в точке, удаленной на 3см от первого и на 4см от второго заряда. Сделать чертеж.
3.1Три отрицательных заряда величиной по 3 10-9 Кл каждый расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой заряд нужно поместить в центре треугольника, чтобы система находилась в равновесии.
4.1Два шара, диаметр которых 10 см и 16 см, а потенциалы, соответственно, 120 В и 50 В, соединяют проводом. Найти потенциалы шаров после их соединения и заряд, перешедший с одного шара на другой.
5.1 Две параллельные заряженные плоскости, поверхностные плотности |
заряда |
которых |
|
1 2мкКл/ м2 |
и 2 0,8мкКл/ м2 , находятся на расстоянии 0,6 см |
друг |
от друга. |
Определить разность потенциалов между плоскостями.
6.1Четыре одинаковые капли ртути, заряженные до потенциала 10 В, сливаются в одну. Определить потенциал образовавшейся капли.
7.1 |
Два конденсатора емкостью С1=5 мкФ и С2=8 мкФ соединены последовательно и |
|
присоединены к батарее с = 80 В. Определить заряды конденсаторов и разности |
8.1 |
потенциалов между их обкладками. |
Расстояние между пластинами плоского конденсатора d=2 см, разность потенциалов 600 |
|
|
В. Заряд каждой пластины 40 нКл. Определить энергию W поля конденсатора и силу |
|
взаимного притяжения пластин. |
9.1К бесконечной равномерно заряженной вертикальной плоскости подвешен на нити одноименно заряженный шарик массой m=50 мг и зарядом Q=0,6 нКл. Сила натяжения нити на которой висит шарик F=0,7мН. Найти поверхностную плотность заряда на плоскости.
0.2Ток I в проводнике меняется со временем t по уравнению I=4+2t, где I - в амперах и t - в секундах. Какое количество электричества q проходит через поперечное сечение проводника за время от t1 =2 с до t2 =6 с? При каком постоянном токе I0 через поперечное
сечение проводника за то же время проходит такое же количество электричества?
1.2Сколько витков нихромовой проволоки диаметром d=1 мм надо навить на фарфоровый цилиндр радиусом a=2,5 см, чтобы получить печь сопротивлением R=40 Ом?
2.2Вольфрамовая нить электрической лампочки при t1 20 oC имеет сопротивление R1=35,8 Ом. Какова будет температура t2 нити лампочки, если при включении в сеть напряжением
U=120 В по нити идет ток I=0,33 А? Температурный коэффициент сопротивления вольфрама =4,6 10-3 К-1.
3.2Два последовательно соединенных элемента с одинаковыми ЭДС 1 2 =2В и внутренними сопротивлениями r1 =1 Ом и r2 =1,5 Ом, замкнуты на внешнее сопротивление
R=0,5 Ом. Найти разность потенциалов U на зажимах каждого элемента.
4.2Имеется предназначенный для измерения токов до I=15 мA амперметр с сопротивлением RA =5 Ом. Какое сопротивление R надо взять и как его подключить, чтобы амперметром
можно было измерять а) ток до 150 мA; б) разность потенциалов до 150 В?
5.2От генератора с =110 В требуется передать энергию на расстояние 250 м. Потребляемая мощность 1кВт. Найти минимальное сечение S медных проводов, если потери мощности в сети не должны превышать 1%. Удельное сопротивление меди =0,017 мкОм м.
6.2Элемент с ЭДС =6 В дает максимальный ток 3 A. Найти максимальное количество теплоты, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении в единицу времени.
7.2Электрический чайник, содержащий объем V=600 см3 воды при t0 9 oC , забыли выключить. Сопротивление нагревателя чайника R=16 Ом. Через какое время после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в сети U=120 В, КПД нагревателя 60%,
удельная теплоемкость воды 4190Дж/(кг K), удельная теплота парообразования 2,26 М Дж/кг.
8.2Вольтметр с внутренним сопротивлением R1=150 0м, подключенный к зажимам батареи, показывает U=30 В. Амперметр с внутренним сопротивлением R2=5 Ом, подключенный к зажимам той же батареи, показывает ток I=5 А. Найти ток короткого замыкания батареи.
9.2ЭДС батарейки карманного фонаря 4,5 В, её внутреннее сопротивление 3 Ом. Столько таких батареек можно соединить последовательно, чтобы питать лампу, рассчитанную на напряжение 200 В и мощностью 60 Вт?
0.3ЭДС батареи =12 В. При силе тока =4 А, к.п.д. батареи =0,6. Определить внутреннее сопротивление r батареи.
1.3Аккумулятор, с внутренним сопротивлением r=0,08 Ом при токе 4 А отдает во внешнюю цепь мощность 8 Вт. Какую мощность отдает аккумулятор во внешнюю цепь при токе 6 А?
2.3Найти токи Ik в отдельных ветвях мостика Уитстона при условии, что через гальванометр идет ток IG =0. Э.Д.С. элемента =2 В, сопротивления R1 =30 Ом, R2 =45 Ом и R3 =200 Ом.
(к задаче 2.3)
3.3Батареи имеют Э.Д.С. 1 =2 В и 2 =1 В, сопротивления R1 =1 кОм, R2 =0,5кОм и R3 =0,2 кОм, сопротивление амперметра RА =0,2 кОм. Найти показание амперметра.
(К задачам 3.3, 4.3)
4.3Батареи имеют Э.Д.С. 1 =2 В и 2 =3 В, сопротивления R3 =1,5 кОм, сопротивление амперметра RА =0,5 кОм. Падение напряжения на сопротивлении R2 равно 1 В (ток через R2 направлен сверху вниз). Найти показание амперметра.
5.3Батареи имеют Э.Д.С. 1 = 2 , сопротивления R1 = R2 =100 Ом, сопротивление вольтметра RV =150 Ом. Показание вольтметра равно U=150 В. Найти ЭДС батарей.
6.3 Батареи имеют Э.Д.С. 1 = 2 =110 В, сопротивления R1 = R2 =0,2 кОм, сопротивление вольтметра RV =1 кОм. Найти показание вольтметра.
(К задачам 5.3, 6.3)
7.3Источник тока имеет сопротивление, сравнимое с сопротивлением вольтметров. Один вольтметр, подключенный к зажимам источника, показал 10 В. Другой вольтметр,
присоединённый к источнику вместо первого, показал 15 В. Когда же эти вольтметры соединили последовательно и подключили к зажимам источника, то первый показал 4 В, а второй 12 В. Найти ЭДС источника.
8.3Найти внутреннее сопротивление источника тока, если известно, что мощность, выделяющаяся во внешней цепи, одинакова при внешних сопротивлениях R1=5 Ом и R2=0,2 Ом. Определить к.п.д. источника в каждом из этих случаев.
9.3По ошибке для сети с напряжением 127 В была приобретена спираль, рассчитанная на сеть с напряжением 220 В и мощностью 550 Вт. Какова мощность этой спирали в сети с напряжением 127 В?
0.4 На рисунке изображены сечения трех прямолинейных бесконечно длинных проводников с токами. Расстояния АВ=ВС=5 см, токи I1 I2 I и I3 2I . Найти точку на прямой АС, в которой индукция магнитного поля, вызванная этими токами равна нулю.
I1 |
I2 |
I3 |
А |
В |
С |
1.4 Решить предыдущую задачу при условии, что токи текут в одном направлении.
2.4Ток, силой 20 А, протекая по кольцу из медной проволоки сечением S=1,0 мм2, создает в центре кольца напряженность магнитного поля Н=178 А/м. Какая разность потенциалов приложена к концам проволоки, образующей кольцо?
3.4Бесконечный длинный провод образует круговой виток, касательный к проводу. По проводу идет ток 5 А. Найти радиус витка, если напряженность магнитного поля в центре витка Н=41 А/м.
4.4 |
Сколько ампер-витков потребуется для того, чтобы внутри соленоида малого диаметра и |
5.4 |
длиной 30 см объемная плотность энергии магнитного поля была равна 1,75 Дж/м3 . |
Магнитный поток сквозь соленоид без сердечника 5 мкВб. Найти магнитный момент |
|
6.4 |
соленоида, если его длина 25см. |
Из проволоки длиной 20 см сделаны квадратный и круговой контуры. Найти вращающие |
|
|
моменты сил, действующие на каждый контур, помещенный в однородное магнитное поле |
|
с индукцией 0,1 Тл. По контурам течет ток 2 А. Плоскость каждого контура составляет |
|
угол /3 с направлением магнитного поля. |
7.4Электрон, ускоренный разностью потенциалов 6 кВ, влетает в однородное магнитное поле под углом α=π/6 к направлению поля. Индукция магнитного поля В=13 мТл. Найти радиус и шаг винтовой траектории.
8.4В однородном магнитном поле, индукция которого В=0,8Тл, равномерно вращается рамка с угловой скоростью 15рад/с. Площадь рамки 150 см2 . Ось вращения лежит в
плоскости рамки и перпендикулярна направлению магнитного поля. Найти максимальную ЭДС индукции во вращающейся рамке.
9.4.Обмотка соленоида состоит из N витков медной проволоки, поперечное сечение которой
S=1 мм2 . Длина соленоида 25 см; его электрическое сопротивление 0,2 Ом. Найти индуктивность L соленоида.
Условия задач на тему «Колебания и волны».
1.Точка совершает синусоидальные свободные колебания. Начальное отклонение равно 2 см, начальная скорость равна нулю. Найти амплитуду и начальную фазу. Построить график, считая, что период равен 8 с.
2.Точка совершает синусоидальные свободные колебания. Начальное отклонение равно нулю, начальная скорость 10 см/с, период 1с. Найти амплитуду и начальную фазу. Построить график.
3.Точка совершает синусоидальные свободные колебания. Начальное отклонение равно нулю, начальная скорость 10 см/с, частота 10 герц. Найти амплитуду и начальную фазу. Построить график.
4.Точка совершает синусоидальные свободные колебания. Начальное отклонение равно 2 см, начальная скорость 10 см/с, частота 10 герц. Найти амплитуду и начальную фазу.
5.Скорость колеблющейся материальной точки меняется по закону v vmax cos( t) .
Максимальная скорость vmax =5 см/с, период равен 0,1 с. Найти ускорение точки в момент времени t=0,25 c.
6.Скорость колеблющейся материальной точки меняется по закону v vmax cos( t ) . Максимальная скорость vmax =10 см/с, период равен 0,1 с, начальная фаза равна π/2. Найти смещение точки в момент времени t=0,25 c.
7.Точка совершает колебания по закону x A sin( t ) . Амплитуда 2 см, период равен 0,1 с, начальная фаза равна π/2. Найти скорость точки в момент времени t=0,25 c.
8. Точка совершает колебания по закону x A sin( t ) . Амплитуда 2 см, период равен 1 с,
начальная фаза равна π/2. Найти ускорение точки в момент времени t=2,5 c.
9. Точка совершает колебания по закону x A sin( t) . Амплитуда 1 см, частота равна 10 герц. Найти скорость точки в момент времени t=0,75 c.
10.Точка совершает колебания по закону x Asin( t) . Амплитуда 10 см, частота равна 5 герц. Найти ускорение точки в момент времени t=0,05 c.
11.Найти частоту колебаний однородного стержня длиной 1м, подвешенного за один из концов.
12.К пружине подвешен груз массой 10 кг. Зная, что под действием силы 10 Н пружина растягивается на 1,5 см, найти частоту колебаний груза.
13.Какова длина математического маятника, частота колебаний которого равна частоте колебаний однородного стержня длиной 1 м, подвешенного за один из концов?
14.При сложении колебаний двух гармонических колебаний одинаковой частоты и одинаковой амплитуды получилось колебание такой же амплитуды. Найти разность фаз складываемых колебаний.
15.Груз массы 5 кг положен на пружинные весы с жесткостью пружины k = 500 Н/м. Найти период и начальную фазу колебаний.
16.Найти период и энергию колебаний пружинного маятника массы 2 кг с начальным отклонением 5 см, если под действием этого груза растяжение пружины в положении равновесия равно 2 см.
17.Математический маятник длины 1 м, отклонён на малый угол и отпущен. Через какую часть периода амплитуда колебаний уменьшится в два раза, если коэффициент затухания
β=0,5 (1/с)?
18.Математический маятник, отклонён на некоторый малый угол и отпущен. Через какой промежуток времени амплитуда колебаний уменьшится в три раза, если коэффициент затухания β=0,1 (1/с)?
19. |
Складываются |
два гармонических колебания x1 sin t и x2 |
cos t . Найти амплитуду |
|
результирующего колебания и построить графики колебаний. |
|
|
20. |
Складываются |
два перпендикулярных колебания x 2sin t |
и y cos t . Построить |
траекторию результирующего колебания.
21.Человек воспринимает звуковые колебания в интервале частот 20 Гц - 20 кГц. Найти диапазон слышимых длин волн, считая скорость звука равной 330 м/с.
22.Колебательный контур состоит из конденсатора C = 400 нФ и катушки индуктивности L=10 мГн с сопротивлением R=2 Ом. Во сколько раз уменьшится амплитуда колебаний за один период?
23.Колебательный контур состоит из конденсатора C = 100 нФ и катушки индуктивности L=10 мГн с сопротивлением R=2 Ом. Через какое время амплитуда собственных колебаний в нём уменьшится в 10 раз?
24.Колебательный контур с индуктивностью 1 мГн настроен на длину волны 300 м. Чему равна при этом ёмкость конденсатора?
25.Колебательный контур с конденсатором ёмкости 100 пФ настроен на длину волны 30 м. Чему равна при этом индуктивность катушки?
26.Напряжение на конденсаторе колебательного контура меняется по закону U=0,1sin(106 t )
вольт. Емкость конденсатора равна 0,01 мкФ. Найти индуктивность катушки и длину волны, на которую настроен контур.
27.Ток в колебательном контуре меняется по закону I=5sin( 2 106 t ) мА. Емкость
конденсатора равна 0,01 мкФ. Найти индуктивность катушки и длину волны, на которую настроен контур.
28.Определить частоту звуковых волн в стали, если расстояние между ближайшими точками волны, колеблющимися в противофазе, равно 2,5 м. Скорость звука принять равной 5000
м/c.
29.Определить длину звуковой волны и период колебаний, если расстояние между ближайшими точками волны, разность фаз колебаний в которых π/4, равно 2 м. Скорость звука 330 м/с.
30.Определить частоту звука в воздухе, если расстояние между ближайшими точками волны, фазы колебаний в которых одинаковы, равно 2 м. Скорость звука 330 м/с.
ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО КУРСУ «ОБЩЕЙ ФИЗИКИ»
1.Закон Кулона. Вектор напряженности электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей от системы точечных зарядов.
2.Линии вектора напряженности электрического поля. Поток вектора напряженности.
3.Теорема Гаусса для расчета напряженности электрического поля. Напряженность электрического поля от бесконечно длинной нити, от бесконечно длинной плоскости
4.Потенциал точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности. Работа кулоновских сил по перемещению заряда.
5.Напряженность и потенциал электрического поля. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля.
6.Электроемкость уединенного проводника. Емкость плоского конденсатора.
7.Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков.
8.Электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Сопротивление. Удельное сопротивление.
9.Закон Ома для участка цепи, замкнутой однородной цепи, замкнутой разветвленной цепи
10.Разветвленные электрические цепи. Первое и вторе правила Кирхгофа для разветвленных цепей.
11.Работа тока. Тепловое действие тока (закон Джоуля-Ленца в дифференциальной и интегральной формах)
12.Мощность тока. КПД. Условие выделения максимальной мощности.
13.Энергия электрического поля.
14.Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитная индукция от бесконечного проводника с током, в центре кругового витка с током, внутри соленоида.
15.Закон Ампера. Магнитное поле, вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции для расчета магнитного поля от проводников с током.
16.Поток вектора магнитной индукции. ЭДС индукции. Правило Ленца.
17.ЭДС самоиндукции.
18.Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
19.Гармонические колебания. Уравнение гармонического осциллятора.
20.Математический маятник. Период колебаний математического маятника.
21.Физический маятник. Период колебаний физического маятника. Приведенная длина физического маятника.
22.Кинематические характеристики колебательного движения. Полная энергия гармонических колебаний.
23.Сложение гармонических колебаний одного направления с помощью векторных диаграмм.
24.Сложение взаимно-перпендикулярных гармонических колебаний.
25.Затухающие колебания. Характеристики затухающих колебаний.
26.Вынужденные колебания. Резонанс.
27.Волновой процесс. Волновой фронт. Волновая поверхность. Уравнение плоской волны.
28.Волновое уравнение.
29.Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Период электромагнитных колебаний.