ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.Точка движется согласно уравнениям x – 7 + 4t и y – 2 + 3t (в единицах СИ). Какова скорость движения точки? (7,28 м/с).

2.Материальная точка движется по окружности, диаметр которой равен 40 м. Зависимость пути от времени её движения определяется уравнением s = t3 + 4t2 – t + 8. Определите пройденный путь, скорость, нормальное, тангенциальное и полное ускорение через 3 с от начала движения точки по

окружности. (54м; 50; 82,5; 26; 86,5).

3. Уравнение вращения твёрдого тела = (3t2 + t)рад. Определите число оборотов тела, угловую скорость, угловое ускорение через 10 с после начала вращения. (49,36; 61 ; 6).

4.На концах тонкой нерастяжимой нити, перекинутой через неподвижный блок, подвешены грузы 6 и 4 кг. Считая, что блок вращается без трения и его массой можно пренебречь, установите: 1) ускорение, с которым движутся грузы;

2)натяжение нити. (2,0 ; 32 Н).

5.Маховик, массу которого (6 кг) можно считать распределённой по ободу радиусом 20 см, вращается на валу со скоростью, соответствующей 600 об/мин.

Под действием тормозящего момента 10 Н м маховик останавливается. Найдите, через сколько времени он остановился, какое число оборотов он совершил за это время и какова работа торможения. (1, 51 с; 8 об.; 503 Дж).

6.Азот находится под давлением 1,6 атм и занимает объём 2,8 л. Масса азота 56 г. На сколько изменится температура газа, если его объём уменьшится в два раза, а давление увеличится до 4 атм? (26,9 К).

7.При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота равна средней арифметической скорости молекул кислорода, взятого при

температуре 198 С? (275 К.

8.Определите полную энергию молекул азота, который находится в баллоне объёмом 100 л при давлении 1,5 105 Па. (37,5 кДж).

9.Определите, какое количество теплоты необходимо сообщить углекислому газу (СО2) массой 220 г, чтобы нагреть его на 20 К: а) при постоянном объёме; б) при постоянном давлении. (245,3 Дж; 328,4 Дж).

10.Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кмолю кислорода, чтобы он совершил работу в 1000 Дж: а) при изотермическом процессе; б) при изобарном? (1000 Дж, 3500 Дж).

17

11. За счёт 1 кДж теплоты, получаемого от нагревателя, машина, работающая по циклу Карно, совершает работу 0,5 кДж. Температура нагревателя 500 К. Определите температуру холодильника. (250 К).

12.К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов U1 = 500 В. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d = 1,5 мм. После отключения конденсатора от источника напряжения в пространство между пластинами внесли парафин (ε = 2). Определите разность потенциалов U2 между пластинами после внесения диэлектрика. Определите также ёмкость конденсатора С1 и С2 до и после внесения диэлектрика. (250 В; 118пФ; 236пФ).

13.По алюминиевому проводу сечением S = 0,2 мм2 течёт ток I = 0,2 А. Определите силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны

электрического поля. Удельное сопротивлении алюминия ρ = 26 нОм·м.

(4,16 .10-21Н).

14. Определите: 1) ЭДС Е; 2) внутреннее сопротивление r источника тока, если во внешней цепи при силе тока 4 А развивается мощность 10 Вт, а при силе тока 2 А мощность 8 Вт.

15. Два бесконечных прямолинейных параллельных проводника с одинаковыми токами, текущими в одном направлении, находятся друг от друга на расстоянии R. Чтобы их раздвинуть до расстояния 2R, на каждый сантиметр длины проводника затрачивается работа А = 138 нДж. Определите силу тока в проводниках. (6,9 А).

16.Соленоид длиной l = 0,5 м содержит N = 1000 витков. Определите магнитную индукцию В поля внутри соленоида, если сопротивление его обмотки R = 120 Ом, а напряжение на его концах U = 60 В. (1,3 мТл).

17.В однородном магнитном поле равномерно вращается прямоугольная рамка с частотой n = 600 мин-1. Амплитуда индуцируемой в рамке ЭДС Е = 3 В. Определите максимальный магнитный поток через рамку. (0,05 Вб).

18.Материальная точка массой m = 50 г совершает гармонические колеба-

ния согласно уравнению х = 0,1cos 3 /2 t м. Определите: 1) возвращающую силу F для момента времени t = 0,5 с; 2) полную энергию T точки. (98,2 мН; 4,3 мДж)

19. Два математических маятника имеют одинаковые массы, длины, отличающиеся в n = 1,5 раза, и колеблются с одинаковыми угловыми амплитудами. Определите, какой из маятников обладает большей энергией и во сколько раз. ().

18

20. Длина λ электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, равна 12 м. Пренебрегая активным сопротивлением контура, определите максимальный заряд Qm на обкладках конденсатора, если максимальная сила тока в контуре Im = 1 А.

21.На дифракционную решётку длиной l = 1,5 мм, содержащей N = 3000 штрихов, падает нормально монохроматический свет с длиной волны λ = 550 нм. Определите: 1) число максимумов, наблюдаемых в спектре дифракционной решетки; 2) угол, соответствующий последнему максимуму. (9; ).

22.Площадь, ограниченная графиком спектрального плотности энергетической светимости r ,T чёрного тела, при переходе от термодинамической температуры Т1 к температуре Т2 увеличилась в 5 раз. Определите, как изменится при этом длина волны λmax, соответствующая максимуму спектральной плоскости энергетической светимости чёрного тела.

( 1=5 2).

23. «Красная граница» фотоэффекта для некоторого металла равна 500 нм. Определите: 1) работу выхода электронов из этого металла; 2) максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла светом с длиной волны 400

нм. (4.10-19 Дж; 4,7.105 м/с).

24.Фотон с длиной волны λ = 5 пм испытал комптоновское рассеяние под углом v = на первоначально покоившемся свободном электроне. Определите:

1)изменение длины волны при рассеянии; 2) энергию электрона отдачи; 3) импульс электрона отдачи. (2,43.10–12 м; 1,29.10–14 дм; 1,5.10–22 кг. ).

25.Определите энергию фотона, испускаемого при переходе электрона в атоме водорода с третьего энергетического уровня на второй [1,89 эВ].

26.Радиоактивное ядро, состоящее из 88 протонов и 138 нейтронов,

выбросило -частицу. Какое ядро образовалось в результате -распада? Определите дефект массы и энергию связи образовавшегося ядра. ().

19

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ

1.Движение материальной точки, способы задания движения, уравнения движения точки.

2.Определение скорости и ускорения движения материальной точки при различных способах задания движения.

3.Основные законы механики (Ньютона).

4.Закон всемирного тяготения.

5.Механическая работа. Определение работы при различных способах задания движения точки.

6.Кинетическая и потенциальная энергия. Закон изменения энергии в механике.

7.Законы сохранения в механике.

8.Классический закон сложения скоростей. Механический принцип относительности.

9.Опыт Майкельсона-Морли. Постулаты специальной теории относительности (Эйнштейна).

10.Преобразование координат Лоренца.

11.Следствия из преобразований Лоренца.

12.Релятивистский закон сложения скоростей.

13. Основной закон динамики в теории относительности.

14.Связь между массой и энергией.

15.Основные положения молекулярно-кинетической теории и ее опытные обоснования.

16.Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.

17.Средне-кинетическая энергия молекул и её связь с температурой.

18.Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

19.Внутренняя энергия идеального газа.

20.Первое начало термодинамики.

21.Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.

22.Теплоёмкость идеального газа.

23.Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.

24.Круговые процессы. Тепловой двигатель. КПД тепловых двигателей.

25.Второе начало термодинамики.

20

26.Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.

27.Электрическое поле, напряжённость и индукция электрического поля.

28.Теорема Остроградского – Гаусса и её применение к определению напряжённости электрических полей.

29.Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциал электрического поля.

30.Связь между потенциалом и напряжённостью электрического поля.

31.Электроёмкость проводников и конденсаторов.

32.Энергия электрического поля, объёмная плотность энергии.

33.Электрический ток. Сила тока. Условия существования электрического тока.

34.Законы постоянного тока: Ома и Джоуля – Ленца.

35.Магнитное поле электрических токов. Характеристики магнитного поля.

36.Закон Био – Савара – Лапласса и его применение.

37.Взаимодействие электрических токов с магнитным полем. Закон Ампера.

38.Действие магнитного поля на электрические заряды. Сила Лоренца.

39.Поток индукции магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

40.Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея.

41.Индуктивность проводников. Явление самоиндукции.

42.Энергия магнитного поля. Объёмная плотность энергии магнитного поля.

43.Гармонические колебания. Уравнение незатухающих колебаний.

44.Волны, скорость и длина волны, уравнение плоской волны.

45.Двойственная природа света.

46.Интерференция света. Условия максимума и минимума света при интерференции.

47.Дифракция света, принцип Гюйгенса – Френеля.

48.Дифракция света на одной щели и дифракционной решетке.

49.Естественный и поляризованный свет. Способы получения поляризованного света.

50.Тепловое излучение, характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа.

51.Абсолютно чёрное тело. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Законы Стефана – Больцмана и Вина.

52.Формула Релея – Джинса, гипотеза Планка. Формула Планка.

53.Энергия, масса, импульс фотона.

21

54.Фотоэффект. Законы Столетова. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

55.Эффект Комптона. Формула Комптона.

56.Спектры излучения атома водорода. Формула Бальмера.

57.Постулаты Бора. Атом водорода в теории Бора. Энергетический спектр атома водорода.

58.Гипотеза де Бройля, длина волны де Бройля.

59.Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Физический смысл Ψ- функции.

60.Квантовые числа. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме.

61.Зонная территория строения вещества.

62.Состав ядра. Нуклоны и их характеристики.

63.Ядерные силы., энергия связи. Устойчивость ядер.

64.Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

65.Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Энергия, выделяемая в ядерных реакциях.

22

Приложение А

Основные физические постоянные (округлённые значения)

23