ВЕСЬ СБОРНИК
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный авиационный технический университет»
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА»
пособие для аудиторной и внеаудиторной работы преподавателей и студентов
Допущено Редакционно-издательским советом УГАТУ в качестве учебного пособия для студентов всех форм обучения, обучающихся по направлениям подготовки бакаловров и специалистов факультетов АД, АТС, АП, ИРТ, ЗЧС, ОНФ.
Уфа 2015
Авторы: М. Т. Хатмуллина, Л. В. Рабчук, В. Р. Строкина, Э. В. Сагитова
Под редакцией И. В. Александрова
УДК 53(07) ББК 22.3я7
К65
Рецензенты:
кафедра прикладной физики БашГУ, доц. канд. физ.-мат. наук, Назмутдинов Ф. Ф.;
кафедра физики УГНТУ, канд. техн. наук, доц. Лейберт Б. М.
Контрольно-измерительные материалы по дисциплине К65 «Физика»: учеб. пособие / М. Т. Хатмуллина, Л. В. Рабчук,
Э. В. Сагитова, В. Р. Строкина; под ред. И. В. Александрова; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн.
ун-т, 2015. – 270 с.
Представлен перечень теоретических вопросов, тестовых заданий и задач, на базе которых формируются контрольноизмерительные материалы для текущего контроля в течение и итогового контроля в конце семестров по всем разделам и темам дисциплины «Физика» для трехсеместрового курса изучения студентами этой дисциплины.
Предназначено для аудиторной и внеаудиторной работы преподавателей и студентов технических университетов.
УДК 53(07) ББК 22.3я7
© Уфимский государственный авиационный технический университет, 2015
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение................................................................................................. |
5 |
|
Раздел I. Физические основы механики |
|
|
Статистическая физика и термодинамика........................................... |
6 |
|
1. |
Кинематика поступательного и вращательного движения............ |
6 |
|
Тестовые задания.............................................................................. |
6 |
|
Задачи............................................................................................... |
16 |
2. |
Динамика поступательного движения. Механическая энергия... |
19 |
|
Тестовые задания............................................................................ |
19 |
|
Задачи............................................................................................... |
35 |
3. |
Динамика вращательного движения.............................................. |
39 |
|
Тестовые задания............................................................................ |
39 |
|
Задачи............................................................................................... |
53 |
4. |
Релятивистская механика................................................................ |
58 |
|
Тестовые задания............................................................................ |
58 |
5. |
Механические колебания и волны ................................................. |
65 |
|
Тестовые задания............................................................................ |
65 |
|
Задачи............................................................................................... |
79 |
6. |
Молекулярная физика и термодинамика....................................... |
83 |
|
Тестовые задания............................................................................ |
83 |
|
Задачи............................................................................................. |
103 |
Индивидуальные задания................................................................. |
108 |
|
Раздел II. Электричество и магнетизм........................................ |
113 |
|
1. |
Электростатическое поле в вакууме и веществе......................... |
113 |
|
Тестовые задания.......................................................................... |
113 |
|
Задачи............................................................................................ |
132 |
2. |
Постоянный электрический ток.................................................... |
137 |
|
Тестовые задания.......................................................................... |
137 |
|
Задачи............................................................................................. |
146 |
3. |
Магнитное поле в вакууме и веществе........................................ |
152 |
|
Тестовые задания.......................................................................... |
152 |
|
Задачи............................................................................................. |
163 |
4. |
Явление электромагнитной индукции. |
|
Основы теории Максвелла................................................................ |
167 |
|
|
Тестовые задания.......................................................................... |
167 |
|
Задачи............................................................................................. |
174 |
3
5. Энергия магнитного поля |
|
Электромагнитные колебания и волны............................................ |
178 |
Тестовые задания.......................................................................... |
178 |
Задачи............................................................................................. |
185 |
Индивидуальные задания................................................................. |
188 |
Раздел III. Волновая оптика. Квантовая физика.......................... |
193 |
1. Интерференция............................................................................... |
193 |
Тестовые задания.......................................................................... |
193 |
Задачи............................................................................................. |
198 |
2. Дифракция света............................................................................ |
202 |
Тестовые задания.......................................................................... |
202 |
Задачи............................................................................................. |
206 |
3. Поляризация. Закон Малюса. |
|
Двойное лучепреломление. Дисперсия............................................ |
210 |
Тестовые задания.......................................................................... |
210 |
Задачи............................................................................................. |
214 |
4. Тепловое излучение. Фотоэффект. |
|
Давление света. Эффект Комптона.................................................. |
217 |
Тестовые задания.......................................................................... |
217 |
Задачи............................................................................................. |
232 |
5. Атом водорода по теории Бора..................................................... |
237 |
Тестовые задания.......................................................................... |
237 |
Задачи............................................................................................. |
242 |
6. Элементы квантовой механики. |
|
Волновые свойства микрочастиц..................................................... |
245 |
Тестовые задания.......................................................................... |
245 |
Соотношение неопределенностей.................................................... |
248 |
Задачи............................................................................................. |
249 |
7. Уравнение Шредингера ..................................................................... |
251 |
Тестовые задания............................................................................... |
251 |
Задачи................................................................................................. |
255 |
Рентгеновское излучение....................................................................... |
257 |
8. Энергия связи. Ядерные реакции. Радиоактивный распад............. |
258 |
Тестовые задания............................................................................... |
258 |
Задачи................................................................................................. |
263 |
9. Теплоемкость. Энергия Ферми. Зоны. Полупроводники................ |
266 |
Тестовые задания............................................................................... |
266 |
Индивидуальные задания...................................................................... |
270 |
Список литературы................................................................................ |
275 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Образовательные стандарты третьего и третьего плюс поколений предъявляют высокие требования к уровню фундаментальной подготовки студентов технических университетов, поскольку именно фундаментальные исследования обеспечивают темп развития производства, возникновение совершенно новых отраслей техники, средств измерений, контроля, моделирования, автоматизации. Кроме того, фундаментальность образования создает для выпускников вузов широкую базу для их дальнейшего развития и образования в условиях постоянно изменяющейся внешней среды.
В соответствии с этими стандартами, студенты в процессе изучения дисциплины «Физика» должны понять и усвоить физические законы и явления, овладеть основными теоретическими и экспериментальными методами физических исследований, быть способными на практике применять базовые знания, иметь представления о материалах и методах, используемых в современной технике, уметь самостоятельно приобретать новые знания в областях физики, актуальных для развития современных технологий.
Согласно новым учебным планам изменилось перераспределение часов, выделенных на изучение дисциплины «Физика». Значительно сократилось число аудиторных занятий в пользу увеличения до 70% доли, отведенной на самостоятельную работу студентов (СРС).
В пособии представлен перечень теоретических вопросов, тестовых заданий и задач, на базе которых формируются контрольно-измерительные материалы для текущих и итоговых контролей по всем разделам и темам дисциплины «Физика» на весь
период изучения студентами этой дисциплины. |
|
|||
|
Пособие создает |
суловия |
для ритмичной |
работы студентов |
в |
течение семестра, |
позволяет |
формировать у |
них сопосбность |
к |
самообразованию и обеспечивает глубокую естественно-научную |
|||
подготовку. |
|
|
|
|
5
Раздел I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
1. Кинематика поступательного и вращательного движения
Тестовые задания
1.1.Вектор скорости …
1)является количественной мерой изменения положения материальной точки
2)всегда направлен по касательной к траектории в той точке, через которую проходит движущееся тело
3)всегда направлен вдоль вектора перемещения
4)всегда направлен вдоль вектора ускорения
5)направлен перпендикулярно радиус-вектору материальной точки
1.2.Вектор средней скорости материальной точки совпадает по направлению с …
1)касательной к траектории
2)радиус-вектором, определяющим положение точки
3)вектором полного ускорения
4)вектором нормального ускорения
5)вектором перемещения
1.3.Материальная точка движется равномерно по окружности радиусом R с периодом Т. Модуль вектора средней скорости за четверть оборота равен …
1) |
8 R |
2) |
R 2 |
3) |
4 R 2 |
4) |
R |
5) |
2 R |
|
T |
T |
T |
T |
T |
||||||
|
|
|
|
|
1.4. Материальная точка движется равномерно по окружности со скоростью υ. Модуль изменения вектора скорости за время, равное половине периода Т, равен …
1) 0 |
2) |
1 |
υ |
3) υ |
4) 2υ |
5) 2υ |
|
|
2 |
|
|
|
|
6
1.5. Материальная точка движется равномерно по окружности радиусом R со скоростью υ. Изменение модуля вектора скорости за время, равное половине периода Т, равно …
1) |
2υ2 |
2) 0 |
3) |
υ2 |
υ |
|
R |
2R |
|||||
|
|
|
|
1.6. Зависимость проекции скорости движения материальной точки по прямой от времени дана на рисунке. Перемещение материальной точки за первые 5 с движения равно … м.
1) 6 |
2) 5,5 |
3) 7 |
|
|
1.7. Зависимость |
скорости |
, м/с |
||
движения |
материальной |
2 |
|
|
точки по прямой от времени |
|
|||
|
|
|||
дана на |
рисунке. |
Среднее |
0 |
|
значение |
модуля |
скорости |
–2 |
|
|
||||
движения |
материальной |
|
|
|
точки в интервале времени |
|
|
||
0-5 с равно … м/с. |
|
|
|
|
1) 1,5 |
2) 0,25 |
3) 2,5 |
|
|
4) |
υ2 |
5) |
2υ2 |
|
R |
R |
|||
|
|
, м/с
3
2 
1 
0 |
1 2 3 4 |
5 |
, с |
–1 |
|||
–2 |
|
|
|
–3 |
4) 5 |
|
5) 8 |
|
|
1 2 |
3 4 |
5 t, c |
|
|
|
|
|
4) 0,2 |
5) 1,4 |
1.8. Поезд движется на подъеме со скоростью υ, а на спуске со скоростью 2υ. Средняя скорость поезда на всем пути, если длина спуска равна длине подъема, определяется формулой …
1) 3 υ |
|
|
|
|
2) 1 |
υ |
3) |
3 υ |
4) |
4 |
υ |
5) 3 υ |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
4 |
|
3 |
|
2 |
|
1.9. Радиус-вектор |
|
|
частицы |
|
определяется |
выражением |
|||||||
|
2 |
Вt |
2 |
|
|
|
2 |
|
2 |
C = 7 м). |
Путь, |
||
r Аt |
i |
|
j |
Сk |
|
(А = 3 м/c , |
|
В = 4 м/c , |
|||||
пройденный частицей за первые 2 с движения, равен … м. |
|
||||||||||||
1) 15 |
|
|
|
|
2) 20 |
3) 21 |
4) 35 |
5) 42 |
|||||
1.10. Материальная точка движется так, что радиус-вектор меняется |
||||||||
со временем по закону |
|
5t |
2 |
i 6t |
2 |
|
8tk |
(м). Скорость точки υ |
r |
|
|
j |
|||||
определяется выражением …
7
1)υ 100t2 144t2 64
2)υ 5t i 6t j 8k
3)υ 10t i 12t j 8k
4)υ 5t3 i 2t3 j 4t2 k
5)υ 25t 2 36t 2 64
1.11. Радиус-вектор точки изменяется |
со |
временем |
по закону |
||||||
|
3 |
2 |
|
(м). Скорость υ точки в |
момент |
t = 2 c по |
|||
r |
2t i t |
j |
k |
||||||
модулю равна … м/с. |
|
|
|
|
|
||||
1) 12,2 |
|
|
2) 24,1 |
3) 24,3 |
|
4) 26 |
|
5) 29 |
|
1.12. Радиус-вектор частицы изменяется со |
y |
|
3 |
||||||
временем |
|
по |
закону |
r 2t2·i 2t·j . |
А |
2 |
|||
В момент времени t = 1 с частица оказалась |
4 |
||||||||
|
|
1 |
|||||||
в некоторой т. А. Ускорение частицы в этот |
|
5 |
|||||||
момент времени имеет направление … |
|
|
х |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) 1 |
|
2) 2 |
|
3) 3 |
4) 4 |
|
5) 5 |
||
1.13. Из точек А и В навстречу друг другу движутся два тела.
Уравнения |
движения тел |
имеют |
вид: |
х Аt Bt2 |
(А = 2 м/с, |
В = 2,5 м/с2) |
и х C Dt |
|
|
1 |
|
(С = 300 |
м, D = 3 м/с). Тела |
встретятся |
|||
|
2 |
|
|
|
|
через время, равное … с. |
|
|
|
|
|
1) 5 |
2) 11,2 |
3) 10 |
4) 7,8 |
5) 5,6 |
|
1.14. Две материальные точки движутся согласно уравнениям:
x 4t 8t2 16t3 |
(м), x 2t 4t2 t3 (м). Их |
скорости |
равны |
||
1 |
2 |
|
|
|
|
в момент времени … с. |
|
|
|
|
|
1) 0,94 |
2) 0,54 |
3) 0,65 |
4) 0,74 |
5) 0,82 |
|
1.15. Зависимость |
пройденного |
телом пути |
от |
времени |
дается |
уравнением S = A t+B t2 (A = 2 м/с, В = 1 м/с2). Средняя скорость тела
за вторую секунду его движения равна … м/с. |
|
|
||
1) 11 |
2) 5 |
3) 5,5 |
4) 6 |
5) 7 |
8
1.16. Две материальные точки движутся согласно уравнениям:
x 4t 8t2 |
16t3 (м) и x |
2t 4t2 t3 |
(м). Ускорения этих точек |
|
1 |
2 |
|
|
|
будут одинаковы в момент времени … с. |
|
|
||
1) 1,00 |
2) 0,235 |
3) 0,542 |
4) 0,845 |
5) 0,9 |
1.17. Тело начинает двигаться из состояния покоя с постоянным ускорением 2 см/с2. За третью секунду своего движения оно пройдет путь … см.
1) 9 2) 2 3) 3 4) 4 5) 5
1.18. Материальная точка начинает двигаться вдоль прямой так, что её ускорение прямо пропорционально квадрату времени (a k t2 ,
где k – известная постоянная). Путь, пройденный телом, зависит от времени как … 1) от времени не зависит
2) S 2k t |
3) |
S |
k t4 |
4) |
S |
k t4 |
5) |
S |
k t3 |
|
2 |
12 |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1.19. Вертолет поднимается вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На высоте 100 м из него выбрасывается вверх предмет со скоростью 2 м/с относительно вертолета. Предмет упадет на землю через … с. (g 10 м/с2 )
1) 4,5 |
2) 5,3 |
3) 5,6 |
4) 5,8 |
5) 6,0 |
1.20. Из одной и той же точки с интервалом 2 с брошены вертикально вверх два шарика с одинаковыми скоростями 30 м/с. Они столкнутся
после броска первого шарика через … с. (g 10 м/с2 )
1) |
1 |
2) 2 |
3) 3 |
4) 4 |
5) 5 |
1.21. Камень падает с высоты |
h 1200 м. |
За последнюю секунду |
|||
своего падения камень прошел путь, равный … м. (g 10 м/с2 ) . |
|
||||
1) |
1050 |
2) 150 |
3) 300 |
4) 450 |
5) 600 |
1.22. Мяч брошен под углом 60º к горизонту с начальной скоростью
10 м/с. Скорость мяча через 0,2 с после броска равна … м/с. |
|
|||
1) 2 |
2) 8,4 |
3) 8,7 |
4) 9,2 |
5) 12,5 |
9
1.23. Камень брошен с башни в горизонтальном направлении. Через 3 с вектор скорости камня составил угол в 45º с горизонтом. Начальная скорость камня равна … в м/с.
1) 10 |
|
2) 15 |
|
3) 3 |
|
4) 20 |
|
5) 30 |
|||
1.24. Камень |
бросили |
под |
углом к |
|
|
|
|
|
|||
горизонту |
со |
скоростью |
υ0 . |
Его |
|
В |
С |
D |
|
||
траектория |
в |
однородном |
поле |
|
● |
|
|||||
тяжести |
изображена |
на |
рисунке. |
А |
● |
|
● |
Е |
|||
Модули |
|
нормального |
аn |
и |
● |
α |
|
● |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
тангенциального |
аτ |
ускорений на |
|
|
|
|
|
||||
участке А-В-С соответственно … |
|
|
|
|
|
|
|||||
1)увеличиваются; увеличиваются
2)уменьшаются; уменьшаются
3)увеличиваются; уменьшаются
4)уменьшаются; увеличиваются
5)уменьшаются; не изменяются
1.25. Тело |
брошено |
|
под углом |
|
к |
горизонту с начальной |
||||||||||
скоростью υ0 . |
В |
|
|
момент |
|
максимального |
|
подъема |
тела |
|||||||
тангенциальное ускорение равно … |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
1) |
υ0 cos |
|
2) |
υ2 |
|
3) |
υ2 cos2 |
|
4) |
υ2 sin2 |
|
5) 0 |
||||
|
g |
|
|
0 |
|
|
0 |
|
0 |
g |
|
|||||
|
|
|
|
g |
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|||
1.26. Тело |
брошено |
|
под углом к горизонту с начальной |
|||||||||||||
скоростью υ0 . В момент максимального подъема тела радиус |
||||||||||||||||
кривизны траектории равен … |
|
|
|
|
υ2 cos2 |
|
υ2 sin2 |
|||||||||
1) 0 |
2) |
υ cos |
|
3) |
υ2 |
|
4) |
5) |
||||||||
0 |
g |
|
|
0 |
|
0 |
|
|
0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
g |
|
|
|
g |
|
1.27. |
Скорость камня в точке его падения составила с горизонтом |
|||
угол |
. Нормальное ускорение камня в момент падения равно … |
|||
1) g |
2) g cos |
3) g sin |
4) g tg |
5) g ctg |
10