ГВУЗ« МАКЕЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

ФИЗИКА.

СБОРНИК ЗАДАЧ

Специальности: 503050901 - бухгалтерский учет.503060101 - организация производства.505010301 - разработка программного обеспечения.505050204 - эксплуатация и ремонт подъемно - транспортных строительных и дорожных машин 506010101 - строительство и эксплуатация зданий и сооружений.507010602 - обслуживание и ремонт автомобилей и двигателей.

(Учебное пособие для студентов 1 – курса)

1 – часть

2011.

Методическое пособие сборник задач по физике.

Подготовила Шумилина И.А. – преподаватель ГВУЗ « Макеевский политехнический колледж».

2011г.

Пособие предназначено для студентов 1 – го курса, а также может быть полезно студентам старших курсов.

Рецензенты:

Солодовник Ю.В. – преподаватель физики М.П.К

Коваленко Л.Н. – преподаватель электротехники и микроэлектроники МПК.

Рассмотрено и утверждено на заседании цикловой комиссии природных дисциплин

(протокол №1 от 30.09.2011г.)

Содержание.

Предисловие………………………………………………………………….

Общие правила решения задач………………………………………….

Механика. 1

1.1.Кинематика……………………………………………………………..

1. Путь и перемещение. Равномерное прямолинейное движение. Скорость движения…………………………………………………………

2. Ускорение. Равноускоренное прямолинейное движение. Скорость и пройденный путь тела при равноускоренном прямолинейном движении…………………………………………………………………….

3.Свободное падение тел. Ускорение свободного падения………

4.Равномерное движение тела по окружности. Центростремительное ускорение………………………………………………………………………

1.2. Динамика…………………………………………………………………..

5.Второй и третий законы Ньютона. Масса. Силы в природе………..

6. Гравитационное взаимодействие . Закон всемирного тяготения…..

Деформация тела . Сила упругости……………………………………

7 Сила трения. Сила сопротивления среды…………………………….

8.Движения тела под действием нескольких сил……………………..

9.Равновесие тел. Условие равновесия тел которые имеют ось вращения……………………………………………………………………….

1.3.Законы сохранения……………………………………………………….

10. Импульс тела. Закон сохранения импульса………………………….

11.Механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия…

Закон сохранения энергии в механических процессах………………

Молекулярная физика и термодинамика.2

2.1.Свойства газов жидкостей и твердых тел…………………………

14. Масса молекул. Количество вещества………………………..

15. Основное уравнение молекулярно – кинетической теории……..

16. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы………….

17. Влажность воздуха………………………………………………………

18. Поверхностное натяжение жидкости капиллярные явления……..

2.2. Основы термодинамики……………………………………………….

19.Уравнение теплового баланса для тепловых процессов…………...

20.Внутреняя энергия одноатомного газа…………………………………

21. Первый закон термодинамики…………………………………………..

22. КПД тепловых двигателей………………………………………………

Электродинамика. 3.

3.1.Электрическое поле………………………………………………………

23. 3акон Кулона. Напряженность электрического поля………………

24.Работа электрического поля при перемещении заряда. Связь между напряжением и напряжённостью…………………………………

25. Электроёмкость конденсатора. Энергия электрического поля………

3.2. Законы постоянного тока…………………………………………………

24. Сила тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление…………..

25. Последовательное и параллельное соединение проводников…..

26.Работа и мощность тока………………………………………………….

27. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи……………..

3.3.Электрический ток в различных средах……………………………….

28. Электрический ток в жидкостях…………………………………………..

29. Электрический ток в газах и вакууме……………………………………

3.4. Магнитное поле…………………………………………………………….

30. Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнитный поток………………………..

3.5. Электромагнитная индукция………………………………………………

31. ЭДС. индукции. Индукции. Индукционный ток. Закон Ленца…………

32.Самоиндукция. Энергия магнитного поля……………………………….

Предисловие.

Настоящее пособие составлено с целью помочь студентам изучить курс физики за второй семестр. Дидактический материал предназначен для организации дифференцированной работы студентов на занятиях по физике.

Данное учебное пособие составлено в полном соответствии с ныне действующей учебной рабочей программой по физике для студентов первого курса.

Задачи расположены в порядке возрастания сложности: задачи 1с. простые, без преобразования формул; 1д. задачи с преобразованием формул изучаемого материала; 1в. задачи на применение ранее изученного материала.

Задачи 1с.- 4с.; 1д. – 4д; 1в – 4в; предназначены для самостоятельных работ на занятии. Задачи 5с; 5д; 5в; предназначены для домашнего выполнения. Задачи 6с; 6д; 6в; решают в аудитории. Задачи предназначаются для индивидуальной работы студентов, как в аудитории, так и дома.

Сборник задач позволяет проводить самостоятельные работы в четырёх вариантах: 1- 1с; 1д; 1в; 2 – 2с; 2д; 2в. и т. д. по всем разделам и темам изучаемыми студентами во втором семестре.

В пособии содержатся расчетные задачи по всем разделам курса физики . Расположение задач соответствует структуре программы . Задачи отобраны из сборника задач и вопросов для средних учебных заведений под общей редакцией Р.А.Гладковой. номера соответствующих задач по сборнику указаны в скобках. Поэтому, ознакомившись с задачами, стоит начинать решения более простых для Вас задач, постепенно переходя к более трудным.

Задача считается правильно решенной в том случае, если приведено полное решение, из которого следует правильный ответ. Решение должно быть завершено числовым ответом. Числовой ответ без решения не засчитывается в качестве правильного решения задачи. Решение задачи только в общем виде при наличии числовых данных также не считается достаточным.

Общие правила решения задач по физике

Для должной подготовки к решению задач на государственной аттестации необходимо знать все формулы и законы, но этого явно мало. Требуется определенный опыт, который может быть накоплен лишь в процессе решения задач.

Решение задач расчетного характера можно разделить на несколько этапов.

1. Внимательно прочитайте условие задачи, определите раздел физики, к которому относится данная задача, попытайтесь оценить её трудность.

2. Запишите решение задачи в сокращенном виде, используя общепринятые обозначения физических величин. Полное условие задачи переписывать не следует.

3. Переведите единицы измерения данных физических величин в систему СИ. В редких случаях можно решать задачу, используя внесистемные единицы измерения, а в систему СИ перевести окончательный результат.

4. Проанализируйте условие задачи и дайте пояснительный рисунок, схему или график зависимости между переменными величинами, если это необходимо. Определите какие соотношения и физические законы необходимо использовать при решении данной задачи, письменно обоснуйте их применение, дайте пояснение к вводимым обозначениям, составьте в соответствии с ними нужное количество уравнений, связывающих физические величины между собой. При этом число уравнений не должно быть больше числа неизвестных в задаче.

5. При записи уравнений следует обратить особое внимание на характер величин, входящих в это уравнение. Если величины скалярные, то уравнение нужно решать алгебраически. Если величины векторные, то уравнение можно решать алгебраически, предварительно взяв проекции векторов на выбранные оси, или использовать геометрические построения, полученные по законам сложения и вычитания векторов.

6. Решите задачу в общем виде, используя буквенные обозначения физических величин. Полученная в результате формула должна содержать только физические величины, заданные в условии задачи, необходимые табличные данные и физические постоянные.

7. Произведите проверку полученной формулы с помощью размерностей величин, входящих в эту формулу. Если размерность правильная, только тогда стоит переходить к производству вычислений. Если полученная размерность не соответствует искомой величине, это значит, что полученная формула неверна и тратить время на вычисления не нужно. Следует проверить составленные уравнения и решения, полученной системы.

Если формула простая, то можно в рабочую формулу подставлять числовые значения величин вместе с их наименованиями.

При решение квадратного уравнения, когда буквенные коэффициенты громоздки, можно использовать их числовые значения, не указывая их наименований, при условии, что все физические величины были выражены в системе СИ.

8. Подставьте в полученную формулу числовые значения данных в задаче величин и, используя при необходимости значения физических постоянных и табличные величины, определите числовое значение искомой величины.

При производстве вычислений, когда числовые значения очень большие или очень маленькие, удобно записывать числа в стандартной форме, используя порядок величин. Например, масса тела равна 150 т. При переводе в систему СИ масса будет равна 150000 кг. Это значение массы удобно для дальнейших вычислений записать в виде 1,5 ∙ 10 ⁵ кг и т. д.

9. Запишите ответ в соответствии с требованиями, сформулированными в условии задачи, выделив его на отдельной строчке.

Механика. 1

1.1.Кинематика

Путь и перемещение. Равномерное прямолинейное движение. Скорость движения.

1с.Скорость зайца 15 м\с, а скорость дельфина 72 км\ч. Кто из них имеет большую скорость?

Ответ: дельфин

2с. За 5ч 30 мин велосипедист проделал путь 99 км. С какой средней скоростью двигался велосипедист?

Ответ: 5 м\с

3с.Вычислите среднюю скорость лыжника, прошедшего путь 20 км за

3 ч.

Ответ:6.66 км\ч.

4с. В течение 30 с поезд двигался равномерно со скоростью 72 км\ч. Какой путь прошел поезд за это время?

Ответ: 600м.

5с.Пассажирский реактивный самолет Ту – 154 пролетел над лесом за 1 мин. Определите протяженность леса в направлении полета самолета, если его скорость 850 км\ч.

Ответ: 14.2 км.

6с. За сколько времени плывущий по течению реки плот пройдет 15 км, если скорость течения 0.5 м\с ?

Ответ: 8 ч 20 мин.

1д. Уравнение движения грузового автомобиля имеет вид

х₁ = -270 + 12t, а уравнение движения по обочине того же шоссе пешехода – вид х₂=-1,5t. Сделать рисунок и найти положения автомобиля и пешехода в момент начала наблюдения. С какими скоростями и в каком направлении они двигались? Когда и где они встретились?

Ответ: 12 м\с, вправо; 1.5м\с, влево; 20с; -30 м.

2д. Движение двух велосипедистов заданы уравнениями: х₁= 5t, х₂=150 - 10t. Построить графики зависимости х=х(t). Найти место и время встречи.

Ответ: 50м; 10с.

3д.Написать уравнения движения тел, изображенных на рисунке, если автобус движется равномерно вправо со скоростью 20 м\с, легковой автомобиль – влево со скоростью 15 м\с, мотоциклист – влево со скоростью 10 м\с, дерево покоится в данной системе отсчёта. Найти: а) координату автобуса через 5 с; б) координату легкового автомобиля и пройденный путь через 10с; в) через сколько времени координата мотоциклиста будет равна -600м; г) когда автобус проходил пост ГАИ; д) где был легковой автомобиль за 20 с до начала наблюдения.

Ответ: х₁=500+20t; х₂= 200 - 15t; х₃=-300 -10t; х₄=0; х₅=800; а) 600 м; б)50 м, 150 м; в) 30 с; г) -25 с; д) 500м.

4д.Два поезда идут навстречу друг другу со скоростями 36 км\ч и

54 км\ч . Пассажир, находящийся в первом поезде, замечает, что второй поезд проходит мимо него в течение 6 с. Какова длинна второго поезда?

Ответ: 150 м.

5д. Вертолёт летел на север со скоростью 20 м\с. С какой скоростью и под каким углом к меридиану будет лететь вертолёт. Если подует западный ветер со скоростью 10 м\с?

Ответ: 22 м\с ,27º

1в. Вертолёт держит курс на северо – восток под углом 15º с направлением на север, но перемещается точно на север. Найти скорость восточного ветра, если скорость вертолёта в системе отсчёта, связанной с движущимся воздухом, равна 90 км\ч.

Ответ:23 км\ч.

2в.Скорость продольной подачи резца токарного станка 12 см\мин, а поперечной подачи 5 см\мин. Какова скорость резца в системе отсчёта, связанной с корпусом станка?

Ответ: 13 см\мин.

Ускорение. Равноускоренное прямолинейное движение. Скорость и пройденный путь тела при равноускоренном прямолинейном движении.

1с. При аварийном торможении автомобиль, движущийся со скоростью 72 км/ч, остановился через 5 с. Найти тормозной путь. (69)

Ответ: 50 м.

2с.Заданы уравнения движения по шоссе различных тел:

а) х₁ = - 0,4t² – для велосипедиста; б) х₂ = -200+ 16t – 1,5t² – для грузового автомобиля; в) х₃ = 800 – 0,6t – для пешехода; г) х₄ = -150 для бензовоза. Описать картину движения( из какой точки, в каком направлении, с какой начальной скоростью, с каким ускорением происходит движение и каким оно является).

Ответ: а) 0, влево,0, -0,8 м/с², ускоренное; б) – 200 м, вправо,16 м/с -3 м\с², замедленное; в) 800 м, влево, о,6 м/с, 0, равномерное; г) -150 м, покой.

3с.Имея начальную скорость 36 км\ч, троллейбус за 10 с прошёл путь: а) 120м; б) 100м; в) 80м. С каким ускорением двигался троллейбус в каждом случае и какие скорости он приобрёл в конце пути?

Ответ:

а) 0,4 м\с²,0; б) -4м\с², 14 м\с; в) 10 м\с²,6 м\с.

1д.Велосипедист движется под уклоном с ускорением 0,3 м/с². Какую скорость приобретает велосипедист через 20 с, если его начальная скорость равна 4 м/с? (52)

Ответ: 10м\с

2 д.За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 0,4 м/с², увеличит свою скорость с 12 до 20 м/с? (53)

Ответ: 20 с.

3д. Шарик скатывается с наклонного жалоба из состояния покоя, за первую секунду прошел путь 10 см. Какой путь он пройдет за 3 с? (61)

Ответ: 90 см.

4д.Первый вагон трогающийся от остановки поезда проходит за 3 с. Мимо наблюдателя, находившегося до отправления поезда у начала этого вагона. За какое время пройдет мимо наблюдателя весь поезд, состоящий из 9 вагонов? Промежутками между вагонами пренебречь. (64)

Ответ: 9 с.

5д.Пуля в стволе автомата Калашникова движется с ускорением

616 км/с². Какова скорость вылета пули, если длина ствола 41,5 см?(67)

6д.Во сколько раз скорость пули в середине ствола ружья меньше, чем при вылете из ствола?(68)

Ответ: в раз

1в. Поезд, двигаясь под уклон, прошел за 20 с путь 340 м и развил скорость 19 м/с. С каким ускорением двигался поезд и какой была скорость в начале уклона? (79)

Ответ: 0.2 м\с², 15 м\с.

2в Движение двух автомобилей по шоссе задано уравнениями

x₁ = 2t + 0.2t² и x₂ = 80 – 4t. Описать картину движения. Найти: а) время и место встречи автомобилей; б) расстояние между ними через 5 с от начала отчета времени; в) координату первого автомобиля в тот момент времени, когда второй находился в начале отчета. (86)

Ответ: 10 с; 40 м; 45 м; 120 м

3 в.В момент начала наблюдения расстояние между двумя телами равно 6,9 м. Первое тело движется из состояния покоя с ускорением 0,2 м/с². Второе движется вслед за ним, имея начальную скорость

2 м/с и ускорение 0,4 м/с². Написать уравнения x = x(t) в системе отсчета, в которой при t = 0 координаты тел принимают значение, соответственно равные x₁ = 6,9 м, x₂ = 0. Найти время и место встречи тел. (87)

Ответ: х₁= 6.9 +0,1t²; х₂ = 2t + 0,2t²; 7,8м; 3с.

4в. Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью v = 10 м/с, а вторую половину пути со скорость v = 15 м/с. Найти среднюю скорость на всем пути. Доказать, что средняя скорость меньше среднего арифметического значения v и v.(48)

Ответ:

Свободное падение тел. Ускорение свободного падения.

1.с.(108)За какое время колесо, имеющее угловую скорость 4 рад/с, сделает 100 оборотов?

Ответ: 50 с.

2.с.(109)Угловая скорость лопастей вентилятора 20 рад/с. Найти число оборотов за 03 мин.

Ответ: 18 000 об.

3.с.(124)Каково центростремительное ускорение поезда, движущегося по закруглению радиусом 800 м со скоростью 20 м/с?

Ответ: 0,5 м/с

1.д.(108)За какое время колесо, имеющее угловую скорость 4 рад/с, сделает 100 оборотов?

Ответ: 50 с.

2.д.(90)При свободном падении первое тело находилось в полете в 2 раза больше времени чем второе. Сравнить конечные скорости тел и их перемещения.

Ответ: v₁:v₂ = 2; h₁:h₂=4

3.д.(91)На Луне ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше, чем на Земле. Сравнить времена падения и конечные скорости тел при падении с одной и той же высоты.

Ответ: На Луне время падения в 6 раз больше, а конечная скорость 6 раз меньше.

4.д.(92)Пловец спрыгнул с пятиметровой вышки. Погрузился в воду на глубину 2м. Сколько времени и с каким ускорением он двигался в воде?

Ответ: 0,4 с; 25 м/с².

5д.(93)Тело падает с высоты 80м. Каково его перемещение в последнюю секунду падения?

Ответ: 35 м.

6.д.(125)С какой скорость автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы центростремите6льное ускорение равнялось ускорению свободного падения?

Ответ: 20 м/с

1.в.(94)Сколько времени падало тело, если за последние две секунды оно прошло 60 м?

Ответ: 4 с.

2.в(96)Какую начальную скорость надо сообщить камню при бросанию его вертикально вниз с моста высотой 20 м. чтобы он достиг поверхности воды через 1 с? На сколько дольше длилось бы падение камня с этой же высоты при отсутствии начальной скорости?

Ответ: 15 м/с; 1 с.

3в.(98)Стрела, выпущенная из лука вертикально вверх, упала на землю через 6 с. Какова начальная скорость стрелы максимальная высота подъема?

Ответ: 30 м/с; 45 м.

4.в(100)Во сколько раз надо увеличить начальную скорость брошенного вверх тела, чтобы высота подъема увеличилась в 4 раза?

Ответ: В 2 раза

5.в(103)Стрела, выпущенная вертикально вверх со скорость 40 м/с, попадает в цель через 2 с. На какой высоте находилась цель и какова была скорость стрелы при попадании ее в цель?

Ответ: 60м; 20 м/с.

6.в.(105)Тело брошено вертикально вверх со скорость 20 м/ с. Написать уравнение зависимости x = x(t). Найти, через какой промежуток времени тело будет на высоте: а) 15 м; б) 20 м; в) 25 м.

Ответ: x = 20t – 5t²; а) 1 с и 3 с; б) 2 с; в) не будет.

Равномерное движение тела по окружности. Центростремительное ускорение

1.с.(108)За какое время колесо, имеющее угловую скорость 4 рад/с, сделает 100 оборотов?

Ответ: 50 с.

2.с.(109)Угловая скорость лопастей вентилятора 20 рад/с. Найти число оборотов за 03 мин.

Ответ: 18 000 об.

3.с.(113)Найти угловую скорость и частоту вращение барабана лебедки диаметром 16 см при подъеме груза со скорость 0.4 м/с.

Ответ: 5 рад/с; 0,8 с.

4с.Какова линейная скорость точек земной поверхности на широте Ленинграда ( 60) при суточном вращении Земли? Радиус Земли принять равным 6400 км.

Ответ: 230 м/с

1д.Радиус рукоятки колодезного ворота в 3 раза больше радиуса вала, на который наматывается трос. Какова линейная скорость конца рукоятки при поднятии ведра с глубины 10 м за 20 с?

Ответ: 1,5 м/с

2д.Минутная стрелка часов в 3 раза длиннее секундной. Найти отношение линейных скоростей концов стрелок.

Ответ: 1:20

3д.(110).Линейная скорость точек рабочей поверхности наждачного круга диаметром 300 мм не должна превышать 35 м/с. Допустима ли посадка круга на вал электродвигателя, совершающего 1400 об/ мин, совершающего 2800 об/ мин?

Ответ: да; нет.

4д.Угловая скорость вращения лопастей колеса ветродвигателя 6 рад/с. Найти центростремительное ускорение концов лопастей, если линейная скорость концов лопастей 20 м/с.

Ответ: 129 м/с

5д.Найти центростремительное ускорение точек колеса автомобиля, соприкасающихся с дорогой, если автомобиль движется со скорость 72 км/ч и при этом частота вращения колеса 8 с.

Ответ: 1 км/с

6д.Каково центростремительное ускорение поезда, движущегося по закруглению радиусом 800 м со скоростью 20 м/с?

Ответ: 0,5 м/с

1в.С какой скорость автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40 м, чтобы центростремите6льное ускорение равнялось ускорению свободного падения?

Ответ: 20 м/с

2в.Период вращения платформы карусельного станка 4 с. Найти центростремительное ускорение крайних точек платформы, если ее диаметр равен 5 м.

Ответ: 6,2 м/с

3в.Ротор турбины, имеющий диаметр 40 см, вращается с частотой 12 000 об/ мин. Каково центростремительное ускорение концов лопаток турбины?

Ответ: 320 км/с

4в.Радиус рабочего колеса гидротурбины в 8 раз больше, а частота вращения – в 40 раз меньше, чем у паровой турбины. Сравнить линейные скорости и ускорение точек обода колес турбины.

Ответ: 1: 5; 1: 200.