Задачи контрольной работы № 1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫМИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ»

В ФОРМЕ ВОЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра физики

 

Лебедева А.Л.

 

Физика

Методические указания по выполнению контрольной работы

для студентов всех специальностей заочной формы обучения

 

 

 

Химки – 2013

 

Учебная работа студента заочного обучения состоит из следующих элементов: используя конспект лекций, учебные пособия, выполнить и защитить лабораторные работы, а также выполнить контрольную работу и сдать экзамен.

Контрольная работа выполняется после установочной сессии и направляется в университет в сроки, предусмотренные графиком учебного процесса.

Получив контрольную работу с заключением рецензента, студент делает необходимые исправления. Проверенная контрольная работа хранится и и предъявляется преподавателю на экзаменах.

Студенты, не выполнившие контрольную работу, не допускаются к сдаче экзамена.

Выбор варианта котнрольной работы осуществляется по таблице 1. Вариант задания определяется по последним двум цифрам зачетной книжки.

 

Таблица 1.

 

Номера задач

Последняя цифра номаре зачетной книжки

П р е д п о с л е д н я я   ц и ф р а   н о м е р а   з а ч е т н о й   к н и ж к и

 

Выполнение контрольной работы

 

Контрольную работу следует выполнять в отдельной тетради. Титульный лист оформляется по образцу:

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ

МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ»

В ФОРМЕ ВОЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

________________________________________________________________________________________

 

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Дисциплина: Электротехника и электроникаФизика

 

Контрольная работа № 1

 

Вариант № _____

 

 

	Выполнил студент ______________ уч. группы ________________________ (Ф.И.О.)

 

 

Отметка о сдаче работы _____________________

(Ф.И.О. преподавателя)

«___» __________ 201 г.

 

Оценка работы ___________________

 

Химки 2014 г.

 

Контрольную работу следует выполнять синими или черными чернилами, разборчивым почерком, условия задач переписывать без сокращений, их решения сопровождать пояснениями; ответы на вопросы должны быть четкими. При оформлении работы необходимо оставлять поля для замечаний рецензента.

При решении задач целесообразно использовать следующие методические указания:

1. Ознакомившись с условиями задачи, сделать краткую запись условия, выразить все данные в СИ, выполнить чертеж.

2. Установить законы и правила, необходимые для решения задачи, решить ее в общем виде.

3. Произвести вычисления и указать единицу измерения искомой величины, проверив правильность ее размерности.

Задачи контрольной работы № 1

1. Материальная точка движется по прямой. Уравнение ее движения описывается уравнением . Определить мгновенную скорость и ускорение точки в конце второй секунды от начала движения, среднюю скорость и путь, пройденный за это время.

2. Найти скорость и ускорение материальной точки, двигающейся вдоль оси х согласно уравнению: через 4 с после начала движения.

3. Найти максимальную скорость и максимальное ускорение материальной точки, двигающейся по уравнению: .

4. Движение двух тел описываются уравнениями , . Определить величину скоростей этих тел и момент времени, когда ускорения их будут одинаковы, а также значение ускорения в этот момент времени.

5. Движение точки описывается уравнением . Найти скорость и ускорение точек через 4с после начала движения.

6. С башни брошен камень в горизонтальном направлении с начальной скоростью 40 м/с. Найти скорость камня через 3с после начала движения. Найти угол, который образует вектор скорости камня с плоскостью горизонта в этот момент времени.

7. Тело брошено под углом к горизонту. Определить наибольшую высоту подъема и дальность полета, если начальная скорость тела равна 20 м/с.

8. Тело брошено вверх с высоты 12 м под углом к горизонту с начальной скоростью 12 м/с. Найти максимальную высоту и дальность полета тела.

9. Снаряд массой 20кг, летевший горизонтально, попадает в платформу с песком массой 10⁴кг и застревает в песке. С какой скоростью летел снаряд, если платформа начала двигаться со скоростью 1м/с?

10. Частица массой 6·10^-23кг упруго соударяется с находящейся в покое частицей массой 1,1·10^{-23 кг. После удара первая частица движется в направлении, обратном первоначальному. Во сколько раз изменилась энергия первой частицы?}

11. Точка начала двигаться по окружности радиусом 0,6м с тангенциальным ускорением 0,1 м/с². Найти нормальное и полное ускорение в конце третьей секунды после начала движения.

12. Тело движется вниз по наклонной плоскости равноускоренно. Зависимость пройденного пути от времени задана уравнением . Найти коэффициент трения тела о плоскость, если угол наклона плоскости к горизонту равен 30⁰.

13. По горизонтальной плоскости под действием силы, равной 1 Н, равномерно перемещается тело массой 1кг. Найти коэффициент трения.

14. Тело массой 100 кг перемещается вверх по наклонной плоскости с углом основания 20⁰ под действием силы, равной 1000 Н и направленной параллельно плоскости. Найти ускорение, с которым тело будет перемещаться, если коэффициент трения тела о плоскость равен 0,1.

15. Точка движется по окружности радиусом 15 см с постоянным тангенциальным ускорением. К концу четвертого оборота после начала движения линейная скорость точки достигла значения 15 см/с. Определить нормальное ускорение точки через 16с.

16. Тело массой 5 кг падает с высоты 20 м. Определить сумму его потенциальной и кинетической энергий в точке, находящейся на высоте 5 м от поверхности Земли.

17. Материальная точка движется по окружности радиусом 10 см с постоянным тангенциальным ускорением. К концу пятого оборота после начала движения ее кинетическая энергия стала равна 6,3 мДж. Определить тангенциальное ускорение.

18. Катящийся цилиндр массой 2 кг остановлен силой 9,8 Н на пути 5 м. Найти скорость цилиндра до торможения.

19. Полная кинетическая энергия диска, катящегося по горизонтальной поверхности, равна 24 Дж. Определить кинетическую энергию поступательного и вращательного движения диска.

20. Сплошной диск катитсяпо горизонтальной плоскости со скоростью 10 м/с и вкатывается в наклонную плоскость. До какой высоты вкатывается диск.

21. Сплошной диск массой 0,5 кг катится со скоростью 8 м/с, ударяется в стену и откатывается со скоростью 4 м/с. Найти количество теплоты выделившейся при ударе.

22. Автомобиль на горизонтальном участке дороги развивает скорость 108 км/час. Мощность его мотора равна 51,5 кВт. Определить силу тяги автомобиля, считая её постоянной.

23. Прямоугольный брусок со сторонами 3,3 и 6,9 см движется параллельно большому ребру. При какой скорости движения прямоугольный брусок превратится в куб?

24. При какой скорости движения кинетическая энергия электрона равна 5 МэВ?

25. Найти импульс, полную и кинетическую энергию электрона, движущегося со скоростью 0,9 с.

26. Во сколько раз сократится длина стержня, если он движется со скоростью (с – скорость света в вакууме).

27. С какой скоростью V движется частица, если ее релятивистская масса в 3 раза больше массы покоя.

28. При какой скорости V кинетическая энергия любой частицы вещества равна ее энергии покоя?

29. Какое давление создают 2 г азота, занимающие объем 820 см³ при температуре 7^оС?

30. Определить давление кислорода при 27⁰С, если известно, что его плотность 1,5 кг/м³.

31. Определить, сколько киломолей и молекул водорода содержится в объеме 50 м³ под давлением 767 мм. рт. ст. при температуре 18^о С. Какова плотность газа?

32. Какой объем V занимает идеальный газ, содержащий количество вещества 1 кмоль при давлении 1 МПа и температуре 400 К?

33. В сосуде емкостью 8,3 л находится воздух при нормальном давлении и температуре 300 К. В сосуд вводят 3,6 г воды и закрывают крышкой. Определить давление в сосуде при 400 К, если вся вода при этой температуре превращается в пар.

34. В баллоне емкостью 30 л находится сжатый воздух при температуре 17^оС. После того как часть воздуха израсходовали, давление понизилось на 2 МПа. Какая масса воздуха была израсходована, если температура его оставалась постоянной?

35. Сколько молекул азота находится в сосуде емкостью 1 л, если средняя квадратичная скорость движения молекул азота 500 м/с, а давление на стенки сосуда 1 кПа?

36. В сосуде объемом 2 м³ находится смесь 4 кг гелия и 2 кг водорода при температуре 27^оС. Определить давление и молярную массу смеси газов.

37. В закрытом сосуде емкостью 3 м³ находится 1,4 кг азота и 2 кг гелия. Определить температуру газовой смеси и парциальное давление гелия, если парциальное давление азота равно 1,3·10⁵ Па.

38. Какой объем занимает смесь 1 кг кислорода и 2 кг гелия при нормальных условиях? Какова молярная масса смеси?

39. Определить полную энергию молекул кислорода массой 64 кг, находящегося при температуре 47^оС. Какова энергия вращательного движения молекул кислорода.

40. Найти среднюю полную энергию молекулы азота N₂ при 127⁰C. Найти средние энергии поступательного и вращательного движения при этой температуре.

41. Определить наиболее вероятную скорость V_н.в. молекул водорода при температуре 400 К.

42. Во сколько раз наиболее вероятная скорость атомов гелия больше наиболее вероятной скорости молекул кислорода при равных температурах?

43. Газовая смесь состоит из азота массой 2 кг и аргона массой 1 кг. Принимая эти газы за идеальные, определить удельные теплоемкости и газовой смеси.

44. Водород массой 4 г был нагрет на 10К при постоянном давлении. Определить работу А расширения газа.

45. Какая работа совершается при изотермическом расширении кислорода массой 2 г при температуре 300 К, если объем газа увеличился в 2 раза?

46. При изотермическом расширении 2 м³ газа давление его меняется от p₁=5×10⁵ Па до p₂=4×10⁵ Па. Найти совершенную работу.

47. Кислород массой 160 г нагревают при постоянном давлении от 320 К до 340 К. Определить количество теплоты, поглощенное газом, изменение внутренней энергии и работу расширения газа.

48. Температуру смеси азота массой 28 г и кислорода массой 32 г, находящуюся в закрытом сосуде, изменили на 20^оС. Определить изменение внутренней энергии смеси.

49. Температура нагревателя тепловой машины 500 К. Температура холодильника 400 К. Определить КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно, и полезную мощность машины, если нагреватель ежесекундно передает ей 1675 Дж теплоты.

50. Тепловая машина работает по обратимому циклу Карно. Температура нагревателя 227^оС. Определить термический КПД цикла и температуру охладителя тепловой машины, если за счет каждого килоджоуля, полученного от нагревателя, машина совершает работу 350 Дж.

51. Тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя 127^оС, холодильника 15^оС. На сколько надо изменить температуру нагревателя при неизменной температуре холодильника, чтобы увеличить КПД машины в 2 раза?

52. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, получает за каждый цикл от нагревателя 600 Дж. Температура нагревателя 400 К, температура холодильника 300К. Найти работу, совершаемую машиной за 1 цикл и количество тела, отдаваемое холодильнику за один цикл.

53. Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, совершает за 1 цикл работуА=7,35×10⁴ Дж. Температура нагревателя 100⁰С, температура холодильника 0⁰С. Найти: 1) к.п.д. машины; 2) количество тепла, получаемого машиной за один цикл от нагревателя; 3) количество тепла, отдаваемого за 1 цикл холодильнику.

54. При температуре 250 К и давлении 1,013·10⁵ Па двухатомный газ занимает объем 80 л. Как изменится энтропия газа, если давление увеличить вдвое, а температуру повысить до 300 К?

55. Лед массой 2 кг, находящийся при температуре -13^оС, нагрели и расплавили. Определить изменение энтропии.

56. Азот массой 2 кг при температуре 17^оС и давлении 10⁵ Па сжимают до давления 1 МПа. Определить работу, затраченную на сжатие, если газ сжимают: а) изотермически; б) адиабатно.

57. При изобарном расширении воздуха массой 1 кг его объем увеличился на 100 л. Найти температуру и работу воздуха при расширении, если начальное давление 10⁵ Па, а начальная температура 15^оС.

58. Определить изменение энтропии при изотермическом расширении водорода массой 1 кг, если объем газа увеличился в 3 раза.

59. Определить изменение энтропии 200 г воды, охлаждаемой от 18⁰С до 0⁰С.

60. Определить изменение DS энтропии при изотермическом расширении кислорода массой 10г от объема V₁=25л до V₂=100л.

 

Вопросы к экзамену (1 курс)

1. Характеристики поступательного движения- перемещение, путь, скорость, ускорение.

2. Масса, импульс, сила.

3. Первый закон Ньютона.

4. Второй закон Ньютона.

5. Третий закон Ньютона.

6. Закон сохранения импульса(вывод).

7. Абсолютно упругий удар.

8. Абсолютно неупругий удар.

9. Работа и энергия. Мощность.

10. Закон сохранения и превращение энергии.

11. Применение законов сохранения.

12. Абсолютно твердое тело. Угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение.

13. Момент инерции.

14. Момент силы.

15. Основное уравнение динамики вращательного движения.

16. Теорема Штейнера.

17. Энергия вращательного движения.

18. Момент импульса.

19. Закон сохранения момента импульса. Применение в технике.

20. Постулаты Эйнштейна.

21. Преобразования Лоренца. Пространство время в СТО.

22. Понятие о релятивисткой динамике.

23. Взаимосвязь массы и энергии.

24. Идеальный газ. Экспериментальные законы идеального газа.

25. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

26.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.

27.Закон распределения молекул по скоростям(распределение Максвелла).

28.Явление переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега.

29.Теплопроводность, диффузия, вязкость.

23.Понятие о числе степеней свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Работа и теплота.

24.Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам.

25.Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.

26.Обратимый и необратимый процессы.

27.Цикл Карно. КПД цикла Карно.

28.Энтропия. II-й закон термодинамики.

29.III-й закон термодинамики.

30.Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса, изотермы Ван-дер-Ваальса

31.Уравнение Клайперона-Клазиуса.

32. Гармонические колебания.Характеристики гармонических колебаний.

33.Затухающие колебания.

33. Вынужденные колебания.

34.Резонанс.

35.Упругие волны. Виды волн.

36.Уравнение плоской бегущей волны.

37.Звуковые волны.

Литература

Основная литература

1. Трофимова Т.И. «Курс физики». – Учебное пособие. – М.: Академия, 2008 г.

2. Савельев И.В. «Курс общей физики». – Учебное пособие. – т.т. 1, 2, 3. – СПб.: Лань, 2006 г.

 

Дополнительная литература

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М., «Курс физики».– Учебное пособие для втузов. т.т. 1, 2, 3.– М.: Высшая школа, 2002 г.

4. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. – М.: Лань-Пресс, 2006 г.

5. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. – СПб.: Лань, 2005 г.

6. Васильева Н.Н., Гарелина С.А., Ивлютин А.И., Тыкоцкий В.В. «Задания по физики для самостоятельной работы курсантов и слушателей: Кинематика материальной точки и твердого тела». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 1999 г.

7. Васильева Н.Н., Булгаков В.И., Гарелина С.А. Лабораторный практикум по курсу физика. Механика. – Новогорск: АГЗ, 2000 г.

8. Тыкоцкий В.В., Васильева Н.Н. Сборник задач по физике: Динамика материальной точки и твердого тела. – Пособие для самостоятельной работы. - Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2000 г.

9. Тыкоцкий В.В., Зайцева Е.К. Сборник задач по молекулярной физике и термодинамике. – Учебное пособие для самостоятельной работы. - Изд. АГЗ МЧС России, 2001 г.

10. Булгаков В.И., Гарелина С.А., Ивлютин А.И. Лабораторный практикум: молекулярная физика и термодинамика. – Новогорск: АГЗ, 2000 г.

11. Тыкоцкий В.В. Задания по физике (сборник задач) для самостоятельной работы: Механические колебания и волны. – Учебное пособие. – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС, 2002 г.

12. Васильева Н.Н., Ивлютин А.И., Тыкоцкий В.В. «Задания по физике для самостоятельной работы курсантов и слушателей: Электростатика». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 1999 г.

13. Андреев А.И., Слутин А.Ф., Гарелина С.А., Ивлютин А.И., Орлова И.В. Лабораторный практикум по курсу электрофизики. – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2000 г.

14. Андреев А.И. «Электричество и магнетизм», – учебное пособие – Новогорск.: Изд. АГЗ МЧС России, 2007 г.

15. Васильева Н.Н., Ивлютин А.И., Тыкоцкий В.В. «Задания по физике для самостоятельной работы курсантов и слушателей: Постоянный электрический ток». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 1999 г.

16. Васильева Н.Н., Ивлютин А.И., Тыкоцкий В.В. «Задания по физике для самостоятельной работы курсантов и слушателей: Электромагнетизм». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 1999 г.

17. Тыкоцкий В.В. «Курс общей физики». Раздел IV. Электромагнитные колебания и волны. Часть 1. Лекционный материал. Часть 2. Практический материал. – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2004 г.

18. Тыкоцкий В.В. «Курс общей физики». Учебное пособие (в качестве учебника). Раздел VII. «Квантово – оптические явления и элементы атомной физики». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2005 г.

19. Васильева Н.Н., Гарелина С.А. Лабораторный практикум по курсу «Физика». Оптика. – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России 2003 г.

20. Васильева Н.Н., Гарелина С.А., Жеребятьев В.И. «Физика в задачах». Оптика. − Учебное пособие. – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2005 г.

21. Тыкоцкий В.В. «Курс общей физики». Учебное пособие (в качестве учебника). Раздел IX. «Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.». – Новогорск: Изд. АГЗ МЧС России, 2003г.