Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Сборник индивидуальных заданий по физике. Часть 1. Методические указания к самостоятельной работе студентов по курсу физики

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 84 5 6 7 8 > Следующая >>>

ВАРИАНТ 17

1. Звук выстрела и пуля одновременно достигают высоты 960 м. Выстрел произведен вертикально вверх. Какова начальная скорость пули? Средняя скорость звука в воздухе 330 м/с.

2. Через невесомый блок, укрепленный на ребре призмы (рисунок 3.8)

грани которой образуют с горизонтом углы 30 и 60°, перекинута нить. К концам нити прикреплены грузы массами 3 кг и 2 кг. Найди те ускорения грузов и силу натяжения нити. Трением пренебречь.

Рисунок 3.8

3. Вагонетка массой 300 кг, движущаяся со скоростью 4,5 м/с, сталкивается с неподвижной вагонеткой массой 500 кг и соединяется с ней автоматикой. После столкновения вагонетки прошли до остановки 12 м. Определите коэффициент трения.

ВАРИАНТ 18

1. Имеется две наклонные плоскости, совпадающие с хордами одной и

той же окружности R (рисунок 3.9). По каждой из них соскальзывает без трения и без начальной скорости небольшое тело. Для какой из плоскостей время соскальзывания больше?

Рисунок 3.9

2. По наклонной плоскости, расположенной под углом 30° горизонту, скользит тело. Найдите его ускорение, если коэффициент трения равен 0,3. При каком угле наклона тело начнет скользить, если коэффициент трения покоя равен коэффициенту трения скольжения?

3. При вертикальном подъеме груза массой 2 кг на высоту 1 м постоянной силой была совершена работа 80 Дж. С каким ускорением поднимали груз?

ВАРИАНТ 19

1. Под углом 60° к горизонту брошено тело. Через 0,75 с оно движется под углом 45° к горизонту. С какой начальной скоростью, брошено тело?

2. Какую силу нужно приложить параллельно наклонной плоскости, что-

бы тело массой 100 кг равномерно перемещалось вдоль наклонной плоскости высотой 15 м и длиной 30 м при коэффициенте трения 0,2? С какой силой давит тело на наклонную плоскость? Рассмотрите случаи: тело движется 1) вверх; 2) вниз.

3. Молот массой 100 кг, падая с высоты 1,8 м, забивает стержень в деталь. Найдите среднюю силу сопротивления, если при каждом ударе стержень входит в деталь на глубину 10 см. Удар абсолютно неупругий. Масса стержня 10 кг.

ВАРИАНТ 20

1. Упругий шар падает с высоты 0,7 м на наклонную плоскость с наклоном- 30° к горизонту. Определите, через сколько времени после отражения шар снова упадет на наклонную плоскость.

2. Три тела, притягивающиеся к земле с силами 20 Н, 40 Н, 10 Н, после- довательно связаны нитями по вертикали. Какую силу нужно приложить к первому (верхнему) телу, чтобы поднимать эти тела вертикально вверх с ускорением 0,8 м/с? Определите при этом силы натяжения нитей.

3. Шайба массой 350 г, двигавшаяся со скоростью 1,5 м/с, столкнулась сразу с двумя другими такими же шайбами, касавшимися друг друга. В результате столкновения первая шайба остановилась, а две другие, разлетаясь, прошли до остановки путь по 1,6 м каждая. Определите коэффициент трения шайб о лед.

ВАРИАНТ 21

1. Тело соскальзывает без трения с наклонной плоскости. Определите угол наклона плоскости к горизонту, если средняя скорость тела за первые

0,5 с на 2,5 м/с меньше, чем средняя скорость тела за первые 1,5 с.

2. Аэростат, имеющий вместе с балластом массу 500 кг, опускается вниз

с постоянным ускорением 0,2 м/с. Сколько балласта нужно сбросить с аэростата, чтобы он стал подниматься с таким же ускорением?

3. При разрыве снаряда, летящего со скоростью 800 м/с, образовалось три осколка с равными массами 12 кг каждый. Суммарная кинетическая энергия осколков 29 МДж. Какую наибольшую скорость может приобрести один из осколков?

ВАРИАНТ 22

1. Аэростат поднимается с постоянной скоростью 0,3 м/с. К гондоле аэростата привязан на веревке груз. Как будет двигаться груз относительно земли, если веревку, на которой он подвешен, перерезать в тот момент, когда аэростат находится на высоте 22 м? Сколько времени груз будет падать на землю? Какая скорость будет у груза при соприкосновении с землей?

2. Камень массой 240 г, брошенный вертикально вверх с начальной ско-

ростью 12 м/с, достигает наивысшей точки подъема через 2,3 с. Найдите скорость камня к моменту его столкновения с землей. Сопротивление воздуха считать постоянным во все время движения.

3. Пуля массой 10 г подлетает к доске со скоростью 600 м/с, пробив ее в центре, вылетает со скоростью 400 м/с. Определите, какая часть потерянной кинетической энергии пули пошла на кинетическую энергию доски и какая выделилась в виде тепла. Масса доски 1 кг.

ВАРИАНТ 23

1. Некоторое тело начинает вращаться с постоянным угловым ускорением, равным 0,04 рад/с. Через сколько времени после начала движения полное ускорение какой - либо точки тела будет направлено под углом 60° к направлению скорости этой точки?

2. Аэростат массой 2.3 т равномерно опускается со скоростью 0,12 м/с. Какую массу балласта нужно сбросить с аэростата, чтобы он начал подниматься с той же скоростью? Считать, что подъемная сила аэростата постоянна и равна 8 кН, а сопротивление воздуха пропорционально скорости движения аэростата.

4. Два тела массами 2 кг и 4 кг соскальзывают без трения внутрь полусферы радиусом 0,8 м. Тела сталкиваются в нижней точке полусферы. Удар неупругий. Найдите максимальную высоту, на которую поднимутся тела после удара.

ВАРИАНТ 24

1. Камень бросили под углом 60° к горизонту со скоростью19,6 м/с. Определите нормальное и тангенциальное ускорения камня через 1 с после начала движения. Через сколько времени после начала движения нормальное ускорение камня будет максимальным?

2. Определите наибольшее значение

массы груза m1, (рисунок 3.10), при котором шарик массой 600 г будет оставаться в равновесии в наинизшей точке В, если коэффициент скольжения между шариком и сферической опорной поверхностью равен 0,28.

Рисунок 3.10

3. По наклонной плоскости высотой 0,5 м и длиной 1 м скользит тело массой 3 кг. Тело приходит к основанию наклонной плоскости со скоростью

2,45 м/с. Найдите: коэффициент трения тела о плоскость, количество тепла,

М M ά

выделенного при трении. Начальная скорость равна нулю.

ВАРИАНТ 25

1. Начальная скорость камня, брошенного вертикально вверх, 10 м/с.

Спустя 0,5 с скорость камня 7 м/с. На какую максимальную высоту над первоначальным уровнем поднимется камень?

2. Найдите наибольший угол α (рису-

нок 3.11), при котором тело М не будет соскальзывать со сферической поверхности, если коэффициент трения скольжения равен 0,16. Размерами тела пренебречь.

Рисунок. 3.11

3. Если на конец вертикально установленной спиральной пружины положить груз, то пружина сожмется на 3 мм. На сколько сожмет пружину этот же груз, упавший на нее с высоты 8 см?

ВАРИАНТ 26

1. Ступенчатый шкив с радиусами 0,25 м и 0,5 м (рисунок 3.12) приво-

дится во вращение грузом, опускающимся с постоянным ускорением 2 см/с2. Определите модуль и направление ускорения точки М, лежащей на одной горизонтали с осью шкива, в тот момент, когда груз пройдет путь 100 см.

Рисунок 3.12

2. Шарик висит на нити, закрепленной в точке А. С каким ускорением, и в каком направлении нужно перемещать точку 0 подвеса, чтобы сила натяжения нити уменьшилась на 25%.

3. Граната, летевшая горизонтально со скоростью 11,2 м/с, разорвалась на два осколка. Меньший осколок, масса которого составляла 40% массы всей гранаты, получил сразу после разрыва скорость 18 м/с, направленную вертикально вниз.

Найдите соотношение кинетических энергий осколков сразу после разрыва.

4.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ НДИВИДУАЛЬНОГО









ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ "ЭЛЕКТРИЧЕСТВО"

4.I. При выполнении индивидуального задания по теме "Электричество"

руководствоваться общими требованиями к оформлению заданий, изложенными ранее в данных методических указаниях.

4.2. Для успешного решения задач №1, №2 и №3 необходимо:

1. Изучить основы электростатики, т.е. образование электростатического по-

ля, его характеристики (напряженность и потенциал), принцип суперпозиции электрических полей, энергию системы зарядов, работу сил электростатического поля. Выписать формулы, по которым можно рассчитать напряженность электростатического поля

и потенциал φ (или разность потенциалов) поля, созданного

точечным зарядом, заряженной сферической поверхностью, заряженной плоскостью, заряженной нитью. А также формулы для определения работы сил электростатического поля по перемещению заряда в поле и энергии системы нескольких зарядов.

2. Сделать чертеж, расположив и пронумеровав заряды (и заряженные тела), согласно условию Вашей задачи. Обязательно указать знаки зарядов. На чертеже выделить точку, в которой требуется определить напряженность и потенциал поля. Из этой точки провести вектора напряженности поля, созданного каждым зарядом (или заряженным телом). При этом помните, что вектор

совпадает с

направлением силы, действующей на положительный заряд, помещенный в эту точку.

3. Используя принцип суперпозиции полей, определить результирующее значение напряженности и потенциала.

4. Следует помнить, что работа сил электростатического поля по перемещению заряда зависит только от величины перемещаемого заряда и разности потенциалов начальной и конечной точек перемещения. Пояснить положительной или отрицательной является работа. Принять во внимание, что в формуле энергии

взаимодействия системы N зарядов:

, где φi - является потенциалом,

создаваемым всеми зарядами в точке, кроме того заряда, который находится в этой точке.

4.3. Анализируя условие задачи №3, помните, что если заряд движется парал-

лельно линиям напряженности, то работа сил электростатического поля равна изменению кинетической энергии заряженной частицы, направление скорости не изменяется. Если заряженная частица влетает перпендикулярно линиям напряженности поля (например, параллельно пластинам плоского конденсатора), то под действием силы электрического поля появляется ускорение, частица изменяет направление своего движения, которое является результатом сложения равномерного движения вдоль пластины конденсатора и равноускоренного перпендик улярно пластинам. Сравните с движением тела в поле тяготения земли.

4.4. При решении задачи №4 начертить электрическую схему и использовать

законы Ома или Джоуля - Ленца.

5. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1 ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ

ВАРИАНТ 1

1. Точечные заряды q2 = q1 = 10

-16

Кл и q3 = 4∙10

-16

Кл закреплены в вершинах

равностороннего треугольника со стороной равной 20 см. Определить 1) напряженность и потенциал электрического поля в центре треугольника; 2) работу, необходимую для перемещения заряда q1 из вершины в центр треугольника; 3) рассчитать энергию системы зарядов (после перемещения первого заряда).

2. В поле бесконечной равномерно заряженной нити, на которой распределен

заряд 3∙10

-8

Кл на каждые 150 см длины, помещена пылинка, несущая на себе два

электрона. 1) На каком расстоянии от нити находится пылинка, если на нее действует сила 4∙10

-15

Н, заряд электрона q = 1,6∙10

-19

Кл. 2) На сколько изменится

энергия пылинки, если ее переместить на расстояние в два раза больше от нити.

3. Разность потенциалов между катодом и анодом электронной лампы равна 90 В, расстояние 1 мм. С каким ускорением движется электрон от катода к ано-

ду? Какую скорость приобретает электрон, подлетая к аноду? За какое время электрон пролетит расстояние от катода к аноду?

4. В замкнутой цепи при сопротивлении нагрузки R1 = 3 Ом ток I = 3 А, а при R2 = 2 Ом, I2 = 4 А. Определить эдс источника и его внутреннее сопротивление.

ВАРИАНТ 2

1. В вершинах квадрата со стороной а =12 см закреплены точечные заряды

q = 10-9 Кл. Найти: 1) напряженность и потенциал в центре квадрата и на середине одной из сторон квадрата.2) Работу, которую нужно совершить, чтобы переместить один из зарядов из вершины квадрата на середину стороны. 3) Найти энергию системы зарядов, расположенных в вершинах квадрата.

2. Пылинка, несущая на себе один электрон, находится в равновесии между пластинами плоского воздушного конденсатора. 1) Определить массу пылинки, если расстояние между пластинами 0,01 м, разность потенциалов 1500 В. 2) Найти силу, действующую на пылинку, если пластины конденсатора установить вертикально. Сделать чертеж. Заряд электрона q = 1,6∙10

-19

Кл.

3. Электрон влетает в электрическое поле со скоростью 2000 км/с и движется

вдоль силовых линий поля, которое тормозит его движение. I) Какой путь пролетит электрон до остановки? Напряженность поля 5∙103 В/м. Какую разность потенциалов он пройдет?

4. Чему равна электропроводность проводника, поперечное сечение которого

S = 1 мм, если при напряженности Е = 1 В/см сила тока I =1 А.

ВАРИАНТ 3

1. Точечные заряды q1 =10

-16

Кл, q2 = 2∙10

-16

Кл и q3 = 4∙10

-16

Кл расположены

в вершинах прямоугольного треугольника со сторонами 3 см, 4 см и 5 см. Найти:

1) напряженность электрического поля в точке, находящейся на середине гипо-

тенузы, 2) энергию системы зарядов, 3) работу по перемещению заряда из вершины прямого угла на середину гипотенузы.

2. Определить линейную плотность заряда бесконечной нити, если при перемещении заряда q = 10-9 Кл из точки r1 = 5 см в точку r2 = 10 см его энергия изменилась на 10 эВ.

3. Поток электронов, имеющих скорость υ = 106 м/с, влетает в середину

между пластинами плоского конденсатора параллельно им. Какое самое меньшее напряжение нужно приложить к конденсатору, чтобы электроны не вылетели из него. Длина пластин конденсатора 10 см, расстояние между пластинами 2 см.

4. За 102 с на нагревательном устройстве выделилось 105 Дж тепла. Определить силу тока, падение напряжения и сопротивление цепи, если за это время через поперечное сечение спирали прошел заряд q = 103 Кл.

ВАРИАНТ 4

1. Точечные заряды q1 =10

-16

Кл, q2 = 2∙1016 Кл и q3 = 10

-16

Кл расположены

в вершинах равностороннего треугольника со стороной равной 8 см. Найти:

1) напряженность электрического поля в точке, лежащей на середине стороны

треугольника между зарядами, 2) энергию системы этих зарядов, 3) работу, необходимую для перемещения: заряда q1, из вершины треугольника в центр.

2. Параллельно бесконечной плоскости, заряженной с поверхностной плотностью заряда σ = 4 мкКл/м2, расположена бесконечно длинная прямая нить, заряженная с линейной плотностью заряда τ =100 нкКл/м. Определить силу, действующую со стороны плоскости на единицу длины нити.

3. Электрон, летевший горизонтально со скоростью 1,6∙10 м/с, влетел в од-

нородное электрическое поле напряженностью 9∙104 В/м, направленное вертикально вниз. Какова будет по величине и направлению скорость электрона через 10

-10

с? Сделать чертеж.

4. Ток в цепи равен 2 А, а внутреннее сопротивление источника r = 1 Ом.

Определить эдс источника, сопротивление нагрузки и падение напряжения на нем, если кпд источника равен 80%.

ВАРИАНТ 5

1. В трех вершинах квадрата со стороной 10 см расположены заряды

q1 = q2 = 10-9 Кл. 1) 0пределить напряженность и потенциал в четвертой вершине квадрата. 2) Какая сила будет действовать на заряд -2∙10-8 Кл, помещенный в центр квадрата? 3) Какова энергия системы трех зарядов?

2.Бесконечная равномерно заряженная нить с линейной плотностью заряда

3∙108 Кл/см расположена горизонтально. Под ней на расстояния 2 см находится в

равновесии шарик массой 0,01 г. Определить: 1) заряд шарика, 2) работу, которую нужно совершить, чтобы переместить шарик на расстояние равное 4 см.

3. Электрон, прошедший разность потенциалов 100 В, движется по направлению к заряженной сфере радиуса 0,1 м, и имеющей заряд -10-8 Кл. Найти минимальное расстояние от сферы, на которое приблизится электрон.

4. Какое количество электричества пройдет за 10 с через поперечное сечение проводника S = 1 см, если концентрация свободных носителей заряда n = 1022 см-3 , а их скорость υ = 10 cм/с.

ВАРИАНТ 6

1. В вершинах квадрата со стороной а = 10 см расположены два положительных и два отрицательных равных по величине зарядов q = 10-9 Кл, Определить: 1) напряженность и потенциал в центре квадрата, если заряды равных знаков расположены а) через один; б) по два рядом. 2) Определить энергию системы зарядов в обоих случаях.

2. Чему равна поверхностная плотность заряда пластин конденсатора, если пролетев от одной пластины до другой электрон приобрел скорость υ = 105 м/с, а расстояние между пластинами 4 см? Какова объемная плотность энергии поля в конденсаторе?

3. Разность потенциалов между катодом и анодом электронной лампы равна 90 В, расстояние 1 мм. 1) С каким ускорением движется электрон от катода к

аноду? 2) Какую скорость приобретает электрон, подлетая к аноду? 3) За какое время электрон пролетит расстояние от катода к аноду?

4. От батареи, эдс которой 600 В, передается энергия на расстояние ℓ = 1 км. Потребляемая мощность равна 5 кВт. Найти минимальные потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов равен 0,5 см,

ВАРИАНТ 7

1. Определить напряженность и потенциал поля в центре шестиугольника со стороной 0,1 м, по вершинам которого расположено два положительных и четыре отрицательных заряда величиной 10-9 Кл. Положительные заряды распо-

ложить рядом. 2) Найти энергию этой системы зарядов. 3) Какова работа по перемещению одного из отрицательных зарядов в центр шестиугольника.

2. Две длинные заряженные нити с линейными плотностями зарядов

= 10-8 Кл/м и τ2 = -10-9 Кл/м находятся на расстоянии 20 см друг от друга.

Найти напряженность электрического поля, созданного нитями в точке, находящейся на расстоянии 20 см от первой и 20 см от второй нити. Какова сила, действующая на заряд q = -10

-16

Кл, помещенный в эту точку?

3. Поток электронов, получивший свою скорость под действием напряжения 5000 В, влетает в середину между пластинами плоского конденсатора параллель-

но им. Какое самое меньшее напряжение нужно приложить к конденсатору, чтобы электроны не вылетели из него. Длина пластин конденсатора 10 см, расстояние между пластинами 2 cм.

4.Определить количество теплоты, выделившееся за время 10 с в проводнике сопротивлением 10 Ом, если сила тока в нем равномерно уменьшилось от 10 А до

ВАРИАНТ 8

1. В вершинах равностороннего шестиугольника со стороной 10 см находятся

одинаковые по модулю заряды 10-9 Кл. Три заряда положительные, три отрицательные. 1) Определить напряженность и потенциал в центре шестиугольника, если заряды расположены: а) через один, б) по три рядом (одного знака). 2) Найти энергию системы зарядов в обоих случаях.

2. В плоском горизонтально расположенном конденсаторе, заряженная капелька ртути находится в равновесии при напряженности поля Е = 700 В/м. Заряд капельки равен 8∙10

-19

Кл. 1) Найти радиус капельки (плотность ртути равна

13,6∙103 кг/м3). 2) Найти силу, действующую на капельку, если пластины устано-

вить вертикально, 3) Какая работа будет совершена, если капелька переместится от одной пластины к другой?

3. Электрон, обладающий энергией 10

-17

Дж, влетает в плоский конденсатор

параллельно его пластинам. Найти величину и направление скорости электрона при вылете его из конденсатора. Длина пластины конденсатора 1 см, напряженность поля в конденсаторе 2∙102 B/м.

4. Сила тока в проводнике сопротивлением 10 Ом за время 50 секунд равномерно возрастает от 5 А до 10 А. Определить количество теплоты выделенной за это время в проводнике.

ВАРИАНТ 9

1. В вершинах равнобедренного треугольника со стороной 10 см и основа-

нием 6 см находятся одинаковые заряды 10-9 Кл. Определить: 1) напряженность, потенциал и силу, действующую на заряд в вершине треугольника, 2) энергию

системы этих зарядов; 3) работу по перемещению заряда из вершины в центр основания.

2. Между двумя вертикальными пластинами, находящимися на расстоянии d = 20 см, на нити висит шарик, имеющий заряд q = 5∙10 Кл. После подачи на пластины разности потенциалов U = 2000 В нить с шариком отклонилась на угол α = 450 . 1) Найти массу шарика. Поле считать однородным. 2) Описать поведение шарика, если обрезать нить.

3. Под действием силы однородного электрического поля напряженностью 4,5 В/м электрон приобрел скорость υ = 106 м/с. Найти: 1) разность потенциалов,

которую прошел электрон; 2) ускорение, полученное электроном; 3) путь, пройденный электроном в поле.

4. При внешнем сопротивлении R1 = 8 Ом сила тока в цепи I = 0,8 А, при со- противлении R2 =15 Ом сила тока I2 = 0,5 А. Определить силу тока короткого за- мыкания.

ВАРИАНТ 10

1. В трех вершинах квадрата со стороной 10 см расположены заряды

q1 = q2 = 2∙10-8 Кл и q3 = -I0-8 Кл. Определить: 1) напряженность в центре квадрата и в четвертой вершине; 2) энергию системы зарядов; 3) работу, которую нужно затратить, чтобы переместить второй заряд q2 в свободную вершину квадрата.

2. С какой силой на единицу длины взаимодействуют две заряженные бесконечно длинные параллельные нити с одинаковой линейной плотностью заряда τ = 20 мкКл/м, находящиеся на расстоянии 10 см друг от друга.

3. Электрон со скоростью 0,1 Мм/с влетает против силовых линий в однородное электрическое поле напряженностью 100 В/м. 1) Какой путь должен пройти электрон в поле, чтобы его скорость увеличилась в три раза? 2) Какой путь электрон должен пройти в направлении силовых линий, чтобы остановится?

4. Два одинаковых нагревательных устройства включаются в сеть либо по-

следовательно, либо параллельно. При каком включении выделяемая энергия больше и во сколько раз?

ВАРИАНТ 11

1. На расстоянии 6 см друг от друга находятся заряды q1 = 2∙10-8 Кл и

q2 = 2∙10-8 Кл. I) Найти напряженность и потенциал в точке, расположенной в

3 см от центра прямой, соединяющей заряды; 2) начертить и вычислить силу, действующую на заряд q3 = -5∙10

-8

Кл, помещенный в эту точку; 3) определить

энергию системы трех зарядов; 4) найти работу необходимую для перемещения заряда q3 в бесконечность.

2. Две параллельные нити, расположенные на расстоянии 6 см, равномерно

заряжены с линейной плотностью 3∙10

-8

Кл/м и -2∙10-8 Кл/м. Вычислить напря- женность электрического поля и силу, действующую на заряд -5∙10-8 Кл в точке, расположенной на расстоянии 4 см и 3 см от первой и второй нитей.

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 84 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]