510

2. Величина момента импульса тела изменяется с течением времени по закону L 2t 2 7t 5. Чему равен момент инерции тела, если в момент времени 2 с угловое ускорение составляет 3 рад/с2 ?

Ответ: 5 кг м2 .

3.С башни высотой 35 м горизонтально брошен камень массой 0,3 кг. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите потенциальную энергию камня через 1 с после начала движения.

Ответ: 88,6 Дж.

4.При центральном абсолютно упругом ударе движущееся тело массой m1 ударяется в покоящееся тело массой m2 , в результате чего скорость

первого тела уменьшается в 1,5 раза. Определите: 1) отношение m1 m2 ;

2) кинетическую энергию, с которой начнет двигаться второе тело, если первоначальная кинетическая энергия первого тела 1000 Дж.

Ответ: 1) 5; 2) 555 Дж.

Электричество и магнетизм

Тема «Свойства электростатического поля»

1.Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин плотностью 0,8 г/см3. Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и керосине был

одинитотже? Диэлектрическаяпроницаемостькеросинаравна2. Ответ: 1,6 г/см3.

2.Шар радиусом R =10 см заряжен равномерно с объемной плотно-

стью =5 нКл/м3. Определите напряженность электростатического поля:

1) на расстоянии r1=2 см от центра шара; 2) на расстоянии r2=12 см от центра шара.

Ответ:1) 3,77 В/м; 2) 13,1 В/м.

3. Используя теорему Гаусса, определите поверхностную плотность заряда бесконечной равномерно заряженной плоскости, если напряженность поля, создаваемого плоскостью, 8 В/м, а заряд плоскости положительный.

Ответ: 1,4 10 10 Кл/м2.

4. Плоский воздушный конденсатор емкостью C = 10 пФ заряжен до разности потенциалов U =1 кВ. После отключения конденсатора от источника напряжения расстояние между пластинами конденсатора было увеличено в два раза. Определите разность потенциалов на обкладках конденсатора после их раздвижения.

Ответ: 2 кВ.

21

5. Разность потенциалов между пластинами конденсатора U = 200 В. Площадь каждой пластины S = 100 см2, расстояние между пластинами d = 1 мм, пространство между ними заполнено парафином ( 2). Определите силу притяжения пластин друг к другу.

Ответ: 3,54 мН.

Тема «Законы электрического тока»

1. Сила тока в проводнике сопротивлением 10 Ом равномерно убывает от 3 А до 0 за 30 с. Определите выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.

Ответ: 900 Дж.

2. Плотность электрического тока в алюминиевом проводе равна 5 А/см2. Определите удельную тепловую мощность тока, если удельное сопротивление алюминия 26 нОм м.

Ответ: 65 Дж(м3 с) .

3.Определите внутреннее сопротивление источника тока, если во внешней цепи при силе тока 5 А выделяется мощность 10 Вт, а при силе тока 8 А – мощность 12 Вт.

Ответ: 0,17 Ом.

4.Вольтамперная характеристи-

ка активных элементов цепи 1 и 2 представлена на рисунке. Чему равно отношение мощностей P1 P2 при

силе тока 10 мА? Ответ: 12.

5. Три источника тока с ЭДС 1 = l,8 В, 2 =1,4 В и 3 =1,1 В соединены

накоротко одноименными полюсами. Внутреннее сопротивление первого источника 0,4 Ом, второго – 0,6 Ом. Определите внутреннее сопротивление третьего источника, если через первый источник идет ток l,13 A.

Ответ:0,2 Ом.

Тема «Магнитное взаимодействие»

1. По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводникам, расстояние между которыми равно 25 см, текут токи 20 и 30 А в противоположных направлениях. Определите магнитную индукцию B в точке, удаленной на r1 =30 см от первого и r2 = 40 см от второго проводника.

Ответ: 9,5 мкТл.

22

2.В однородном магнитном поле, индукция которого 0,5 Тл, равномерно с частотой 300 мин-1 вращается катушка, содержащая 200 витков,

плотно прилегающих друг к другу. Площадь поперечного сечения катушки 100 см2. Ось вращения перпендикулярна оси катушки и направлению магнитного поля. Определите максимальную ЭДС, индуцируемую в катушке.

Ответ: 31,4 В.

3.Протон, ускоренный разностью потенциалов 0,5 кВ, влетая в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл, движется по окружности. Определите радиус этой окружности.

Ответ: 3,23 см.

4.Определите, сколько витков проволоки, вплотную прилегающих друг к другу, диаметром 0,3 мм с изоляцией ничтожной толщины надо намотать на картонный цилиндр диаметром 1 см, чтобы получить однослойную катушку с индуктивностью 1 мГн.

Ответ: 304.

5.Круглая рамка с током площадью 20 см2 закреплена параллельно магнитному полю ( B = 0,2 Тл), и на нее действует вращающий момент 0,6мН м. Рамку освободили, после поворота на 90° ее угловая скорость

стала 20 с–1. Определите силу тока, текущего в рамке. Ответ: 1,5 А.

Колебания и волны

Тема «Колебательные и волновые процессы»

1. Материальная точка, совершающая гармонические колебания с частотой = 2 Гц, в момент времени t 0 проходит положение, определяемое координатой x0 =6 см, со скоростью 0 =14 см/с. Определите амплиту-

ду колебаний. Ответ: 6,1 см.

2.Амплитуда колебаний груза, скрепленного с горизонтальной пружиной, жесткость которой 1200 Н/м, равна 0,1 м. Определите полную механическую энергию системы.

Ответ: 6 Дж.

3.Сейсмическая волна, падающая со скоростью 5,6 км/с под углом 45 на границу раздела между двумя слоями земной коры с различными свойствами,

23

испытывает преломление, причем угол преломления равен 30 . С какой скоростьюбудетраспространятьсяволнаво второйсреде?

Ответ: 4 км/с.

4. Плоская гармоническая волна распространяется вдоль прямой, совпадающей с положительным направлением оси x в среде, не поглощающей энергию, со скоростью =12 м/с. Две точки, находящиеся на этой прямой на расстояниях x1 =7 м и x2 =12 м от источника колебаний, колеб-

лются с разностью фаз 5 6. Амплитуда волны 6 см. Определите:

5. Средняя квадратичная скорость молекул двухатомного газа при некоторых условиях составляет 461 м/с. Определите скорость распространения звука при тех же условиях.

Ответ: 315 м/с.

Волновая оптика

Тема «Волновые явления в оптике»

1. Определите, какую длину пути пройдет фронт волны монохроматического света в вакууме за то же время, за которое он проходит путь 1,5 мм в стекле с показателем преломления 1,5.

Ответ: 2,25 мм.

2.При наблюдении интерференции фиолетового света в опыте Юнга расстояние между соседними темными полосами на экране равно 1 мм. Каким станет это расстояние, если источник фиолетового света заменили источником красного света, длина волны которого в 1,5 раза больше?

Ответ: 1,5 мм.

3.При падении света из воздуха на диэлектрик отраженный луч полностью поляризован. Показатель преломления диэлектрика 0,58. Чему равен угол преломления?

Ответ: 30 .

4.На пути естественного света помещены две пластины турмалина. После прохождения пластины 1 свет полностью поляризован. Если I1 и I2 – ин-

тенсивности света, прошедшего через пластинки 1 и 2 соответственно и

24

угол между направлениями поляризации пластин 30, то каким соотношением связаны I1 и I2 ?

Ответ: 3I1 4I2 .

5. Определите число штрихов на 1 мм дифракционной решетки, если углу 2 соответствует максимум пятого порядка для монохроматического

света с длиной волны 0,5 мкм. Ответ: 400мм 1 .

Элементы квантовой физики и физики атома

Тема «Квантовая природа излучения. Квантовая механика»

1.Определитедлинуволны, соответствующуюграницесерииБальмера. Ответ: 364 нм.

2.Давление монохроматического света с длиной волны 600 нм на зачерненную поверхность, расположенную перпендикулярно падающим лучам, равно 0,1 мкПа. Определить число фотонов, падающих на поверх-

ность площадью 10 см2 за 1 с. Ответ: 9 1016 .

3. Определите работу выхода электронов из вольфрама, если красная граница фотоэффекта для него 0 275 нм.

Ответ: 4,52 эВ.

4.Протон и нейтрон двигаются с одинаковыми скоростями. Чему равно отношения их длин волн де Бройля?

Ответ: 1

5.Черное тело находится при температуре T1 =2900 К. При его остыва-

нии длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на =9 мкм. Определите температуру T2 , до которой тело охладилось.

Ответ: 290 К.

Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц

Тема «Ядерная физика»

1. Период полураспада радиоактивного изотопа составляет 24 ч. Определить время, за которое распадется 14 начального количества ядер.

Ответ: 10,5 ч.

25

2.Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. Сколько протонов и нейтронов будет содержать ядро после испускания двух альфа-частиц и однойбета-частицы?

Ответ: 89 протонов и 139 нейтронов.

3.Сколько альфа-распадов и бета-распадов должно произойти, чтобы актиний 23290Th превратился в стабильный изотоп свинца 20882 Pb ?

Ответ: 6 альфа-распадов и 4 бета-распада.

4.Определить, поглощается или выделяется энергия при ядерной реакции 21H+32He 11Н+42Не. Определите эту энергию.

Ответ: 18,4 МэВ.

5.Ядро урана 23592U , захватив нейтрон, делится на два осколка: 14055 Cs и

3794 Rb . Сколько нейтронов выделится в такой ядерной реакции деления? Ответ: 2 нейтрона.

Молекулярная физика и термодинамика

Тема «Молекулярная физика и термодинамика»

1.Азот массой 1 кг находится при температуре 280 К. Определите внутреннюю энергию молекул азота. Газ считать идеальным.

Ответ: 208 кДж.

2.Тепловая машина, совершая обратимый цикл Карно, за один цикл совершает работу 1 кДж. Температура нагревателя 400 К, а холодильника 300 К. Определите: 1) КПД машины; 2) количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за цикл; 3) количество теплоты, отданное холодильнику за цикл.

Ответ: 1) 25 %; 2) 4 кДж; 3) 3 кДж.

3.В трех одинаковых сосудах

при равных условиях находится одинаковое количество водорода, гелия и азота. Какая кривая будет описывать распределение скоростей молекул гелия?

Ответ: кривая 2.

4. Углекислый газ массой m=2,2 кг находится при температуре 290 К в сосуде вместимостью 30 л. Определите давление газа, если: 1) газ реальный; 2) газ идеальный.

Ответ: 1) 4,30 МПа; 2) 4,02 МПа.

26

5. Найдите отношение cp cv для газовой смеси, состоящей из 8 г гелия

и 16 г кислорода.

Ответ: 1,59.

Рекомендованная литература

1.Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями [Текст] / Т.И. Трофимова, З.Г. Павлова. – М.: Абрис, 2012. – 312 с.

2.Мелёшина, А.М. Пособие для самостоятельного обучения решению задач по физике в вузе [Текст] / А.М. Мелёшина, И.К. Зотова, М.А. Фосс. – М.: Книга по требованию, 2012. – 439 с.

3.Тополов, В.Ю. Анализ ответов при решении задач по общей физике [Текст] / В.Ю. Тополов, А.С. Богатин. – СПб.: Лань, 2012. – 80 с.

4.Лучич, С.И. Задачи по общему курсу физики в вопросах и ответах. Механика[Текст] / С.И. Лучич, Н.И. Ширяева. – М.: Либроком, 2016. – 184 с.

5.Калашников, Н.П. Графические методы решения задач по молеку- лярно-кинетической теории и термодинамике идеальных газов [Текст] / Н.П. Калашников, В.П. Красин. – СПб.: Лань, 2011. – 192 с.

6.Миронова, Г.А. Молекулярная физика в вопросах и задачах [Текст] / Г.А. Миронова, Н.Н. Брандт, А.М. Салецкий. – СПб.: Лань, 2012. – 352 с.

7.Брандт, Н.Н. Электростатика в вопросах и задачах [Текст] / Н.Н. Брандт, Г.А. Миронова, А.М. Салецкий. – СПб.: Лань, 2011. – 288 с.

8.Аплеснин, С.С. Задачи и тесты по оптике и квантовой механике [Текст] / С.С. Аплеснин, Л.И. Чернышева, Н.В. Филенкова. – СПб.: Лань, 2012. – 336 с.

9.Касаткина, И.Л. Физика. Справочник по основным формулам общей физики [Текст] / И.Л. Касаткина. – Ростов н/Д: Феникс, 2016. – 288.

10.Физика. Волновая оптика. Квантовая оптика. Квантовая механика. Практикум [Текст]: учеб. пособие / Н.А. Очкина, Т.С. Шмарова, З.А. Сидякина; под общ. ред. Г.И. Грейсуха. – Пенза: ПГУАС, 2015

11.Физика. Сборник заданий для практических занятий [Текст]: метод. указания к практическим занятиям для бакалавров по направлению подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология»/ Т.С. Шмарова, З.А. Сидякина., ПГУАС, 2015.

27

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ТЕСТИРОВАНИЮ

Тестирование является стандартизированной формой контроля, позволяющей определить уровень сформированности компетенций у студентов, получить достоверные, надежные данные и обеспечить объективную оценку при одновременной проверке большого количества учащихся. Тестирование помогает сформировать индивидуальный темп обучения, выявить пробелы в текущей подготовке студентов.

Тестирование имеет ряд преимуществ перед традиционными формами контроля:

1)исключается влияние субъективных факторов на определение отметки (отношения между учителями и учениками);

2)тестирование можно одновременно проводить тесты на больших группах учащихся, а обработка результатов проводится легче и быстрее, чем, к примеру, проверка контрольных работ;

3)тестовые задания дают учащимся обнаружить пробелы в своих знаниях и принимать меры для их ликвидации, поэтому содержание теста может быть использовано не только для контроля и оценки знаний, но и для обучения;

4)возможен самоконтроль на предварительном этапе с целью оценки результатов подготовки;

5)фиксируется внимание учащихся не на формирование ответа, а на осмыслении их сути.

При подготовке к тестированию студент должен хорошо изучить теоретический материал темы, используя конспект лекций и рекомендованную учебную литературу.

Контрольные тестовые задания выполняются студентами на лабораторных занятиях. Тестовые задания для самоконтроля приведены ниже.

Сними целесообразно ознакомиться при подготовке к контрольному тестированию.

Примеры тематических тестов для самостоятельной работы

ТЕСТ 1. Физические основы механики

1. Тангенциальное ускорение определяется:

28

2. Угловое перемещение связано с линейным перемещением соотношением:

8. Укажите формулу выражающую основной закон динамики вращательного движения.

29

9.Самолет во время выполнения «мертвой петли» движется равномерно по окружности (смотри рисунок). Какое направление имеет вектор равнодействующей всех сил, приложенных к нему?

1) F = 0; 2) 1; 3) 2; 4) 3; 5) 4.

10.Какая система тел называется изолированной?

1)такая система, для которой выполнимы законы Ньютона;

2)такая система, в которой действуют только консервативные силы;

3)такая система тел, на которые не действуют внешние силы или их векторная сумма равна 0;

4)такая система, в которой действуют диссипативные силы;

5)система, в которой действуют гироскопические силы.

11.Через какую точку тела должна проходить ось, чтобы момент инерции тела относительно этой оси имел наименьшее значение?

1)ось должна проходить через центр масс тела;

2)ось должна совпадать с вектором силы;

3)ось должна быть перпендикулярна вектору силы;

4)ось должна быть направлена по касательной к поверхности тела;

5)ось должна быть расположена вне тела.

12.Теорема Штейнера имеет вид:

13. Кинетическая энергия катящегося тела определяется выражением:

14. Платформа, имеющая форму сплошного однородного диска, может вращаться по инерции вокруг неподвижной вертикальной оси. На краю платформы стоит человек, масса его в 3 раза меньше массы платформы. Определите, как и во сколько раз изменится угловая скорость движение платформы, если человек перейдет ближе к центру на расстояние, равное половине радиуса платформы.

1)увеличится в 1,43 раза;

2)увеличится в 1,23 раза;

3)не изменится;

4)уменьшится 1,43 раза;

5)уменьшится 1,23 раза.

30