Физика

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

ФИЗИКА.

Контрольные работы расположены следующим образом:

1 - физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики; 2 - физические основы электродинамики; 3 - волновая оптика, квантовая природа излучения; 4 - элементы квантовой механики, атомной и ядерной физики.

Вариант задания контрольной работы определяется в соответствии с последней цифрой шифра по таблице для контрольных работ. Если, например, последняя цифра 5, то в контрольных работах студент решает задачи: 5, 15, 25, 35, 45, 55.

При выполнении контрольных работ необходимо соблюдать следующие правила:

1. указывать на титульном листе номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр и домашний адрес;

2. контрольную работу следует выполнять аккуратно, оставляя поля для замечаний рецензента;

3. задачу своего варианта переписывать полностью, а заданные физические величины выписать отдельно, при этом все числовые величины должны быть переведены в одну систему единиц;

4. для пояснения решения задачи там, где это нужно, аккуратно сделать чертеж;

5. решение задачи и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями;

6. в пояснениях к задаче необходимо указывать те основные законы и формулы, на которых базируется решение данной задачи;

7. при получении расчетной формулы для решения конкретной задачи приводить ее вывод;

8. задачу рекомендуется решить сначала в общем виде, т. е. только в буквенных обозначениях, поясняя применяемые при написании формул буквенные обозначения.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

9. вычисления следует проводить с помощью подстановки заданных числовых величин в расчетную формулу. Все необходимые числовые значения величин должны быть выражены в СИ (см. справочные материалы);

10. проверить единицы полученных величин по расчетной формуле и тем самым подтвердить ее правильность;

11. константы физических величин и другие справочные данные выбирать из таблиц;

12. при вычислениях по возможности использовать микрокалькулятор, точность расчета определять числом значащих цифр исходных данных;

13. в контрольной работе следует указывать учебники и учебные пособия, которые использовались при решении задач.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

4. Найти закон движения тела массой 1 кг под действием постоянной силы 2Н, если в момент t = 0 имеем x0 = 1 и v0 = 2 м/с.

Решение:

Дано:

v0 = 2 м/с

x0 = 1

F=2Н

m=1кг

x(t)-?

Под действием постоянной силы движение теля будет равноускоренным. Уравнение координаты при равноускоренном движении

За вторым законом Ньютона ускорение

Подставим в первую формулу

Подставим числовые значения

14. Маховик, имеющий форму диска массой 10 кг и радиусом 0,1 м., был раскручен до частоты 120 мин-1. Под действием силы трения диск остановился через 10 с. Найти момент силы трения, считая его постоянным.

Решение:

Дано:

Угловая скорость диска (1)

Угловое ускорение с учетом нулевой конечной скорости

Подставим сюда значение угловой скорости (1),

получим

из закона вращательного движения

подставим сюда значение углового ускорения и выражение для момента инерции диска получим

проверим размерность

24. Протон прошел ускоряющую разность потенциалов в 200 МВ. Во сколько раз его релятивистская масса больше массы покоя? Чему равна скорость протона?

Решение:

Дано:

Приобретенная кинетическая энергия

Кинетическая энергия равна разности полной энергии и энергии покоя

Прировняем два выражения

Разделим полученное равенство на

Получим

Отсюда искомое отношение равно

Подставим

Из выражения для массы движущейся частицы

находим скорость протона

Возведем в квадрат

Отсюда скорость

34. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 15 · 10-21 Дж. Концентрация молекул равна 9 · 1019 см-3. Определить давление газа.

Решение:

Дано:

Давление найдем из основного уравнения МКТ

(1)

Кинетическая энергия молекулы отсюда температура газа это значение подставим в (1)

Проверим размерность

44. Найти работу и изменение внутренней энергии при адиабатном расширении 28 г. азота, ели его объем увеличился в два раза. Начальная температура азота 27˚С.

Решение:

Дано

Работа газа

Для адиабатического процесса: откуда зависимость давления от объема

Подставим в первую формулу и проинтегрируем

Учитывая, что за законом Менделеева-Клапейрона

Выражение для работы газа примет вид

Проверим размерность

Подставим (учтем, что для двухатомного азота показатель адиабаты )

Поскольку при адиабатическом процессе работа исполняется за счет внутренней энергии, то делаем вывод, что внутренняя энергия изменилась на

54. Тепловая машина работает по циклу Карно, к. п.д. которого 0,4. Каков будет к. п.д. этой машины, если она будет совершать тот же цикл в обратном направлении?

Решение:

Дано

Если рассмотреть цикл Карно (рисунок), то при обратном направлении прохождения цикла тепло будет отдано газу, а будет отобрано у газа

Новый КПД

Из первой формулы

Подставим в предыдущую формулу

(здесь больше затрачивается тепла, чем берется работа)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

4. Пространство между двумя параллельными бесконечными плоскостями с поверхностной плоскостью зарядов +5 · 10-8 и -9 · 10-8 Кл/м2 заполнено стеклом. Определить напряженность поля: а) между плоскостями; б) вне плоскостей.

Решение:

Дано

Напряженность поля бесконечной пластины

Напряженность поля между пластинами за принципом суперпозиции (векторы напряженности между пластинами направлены в одну сторону) при отсутствии диэлектрика

При присутствии стекла напряженность уменьшиться в раз

Вне пластин векторы напряженности направлены в противоположные стороны поэтому напряженность поля вне пластин

14. Заряд - 1 нКл переместился в поле заряда +1,5 нКл из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 600 В. Определить работу сил поля и расстояние между этими точками.

Решение:

Дано:

Работа сил поля равна

Потенциал поля в точке 1: отсюда расстояние от точки до заряда

Аналогично, расстояние от точки 2 до заряда, создавшего поле

Расстояние между точками

24. Конденсатор емкостью 6 мкФ последовательно соединен с конденсатором неизвестной емкости, и они подключены к источнику постоянного напряжения 12 В. Определить емкость второго конденсатора и напряжения на каждом конденсаторе, если заряд батареи 24 мкКл.

Решение:

Дано

При последовательном соединении конденсатора отсюда емкость второго конденсатора

Емкость батареи конденсаторов подставим в предыдущую формулу

При последовательном соединении конденсаторов заряд на первом конд-ре равен заряду на втором

Сумма напряжений на конденсаторах равна напряжению источника

Из двух последних выражений имеем напряжение на первом конденсаторе

Аналогично на втором

34. Температура вольфрамовой нити электролампы 2000˚С, диаметр 0,02 мм, сила тока в ней 4 А. Определить напряженность поля в нити.

Решение:

Дано:

За законом Ома

Если учесть что

А сопротивление провода , то подставив третью формулу и вторую в первую получим

Отсюда напряженность поля

Площадь сечения провода

Следовательно

Проверим размерность

Подставим

44. По кольцевому проводнику радиусом 10 см. течет ток 4 А. Параллельно плоскости кольцевого проводника на расстоянии 2 см. над его центром проходит бесконечно длинным прямолинейный проводник, по которому течет ток 2 А. Определить индукцию и напряженность магнитного поля в центре кольца. Рассмотреть все возможные случаи.

Решение:

Дано

в зависимости от направления тока в кольце вектор индукции может быть направлен в оду или другую сторону перпендикулярно плоскости кольца (на рисунке вверх или вниз)

а вектор индукции поля прямого провода в зависимости от направления тока в ном лежит в плоскости кольца перпендикулярно вектору (на рисунке от нас или к нам)

результирующая индукция

индукция поля кольца

индукция поля провода

подставим в первую формулу

Вектор результирующей индукции может принять четыре разных направления (на втором рисунке черные)

Напряженность поля

54. Сила тока в соленоиде равномерно возрастает от 0 до 10 А за 1 мин, при этом соленоид накапливает энергию 20 Дж. Какая ЭДС индуцирует в соленоиде?

Решение:

Дано

ЭДС в соленоиде

Из формулы энергии магнитного поля индуктивность

Подставим в первую формулу

Проверка размерности

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 3

4. На пленку из глицерина толщиной 0,25 мкм падает белый свет. Каким будет казаться цвет пленки в отраженном свете, если угол падения лучей равен 60° ?

Решение:

Дано

Разность хода лучей при отражении от пластинки описывается выражением

Поскольку в т. О происходит отражение от оптически более плотной среды (происходит смена фазы волны на ), то первое выражение перепишем

Максимум интенсивности наблюдается при

Прировняем два последних выражения

Или

Отсюда длина волны, при которой наблюдается максимум

Для максимума первого порядка к=1

что соответствует фиолетовой волне

14. На узкую щель нормально падает плоская монохроматическая световая волна (λ = 0,7 мкм). Чему равна ширина щели, если первый дифракционный максимум наблюдается под углом, равным 1° ?

Решение:

Дано

Условие максимума для дифракции на щели

Для первого максимума к=0

24. Естественный свет падает на поверхность диэлектрика под углом полной поляризации. Коэффициент пропускания света равен 0,92. Найти степень поляризации преломленного луча.

Решение:

Дано

Интенсивность волны с колебаниями в перпендикулярной плоскости

В параллельной плоскости (поскольку при падении под углом Брюстера, а за условием именно так падает луч) интенсивность падающей и преломленной волны равны

Степень поляризации

34. В среде (ε = 3, μ = 1) распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда напряженности магнитного поля волны 0,5 А/м. На ее пути перпендикулярно направлению распространения расположена поглощающая поверхность, имеющая форму круга радиусом 0,1 м. Чему равна энергия поглощения этой поверхности за время t = 30 с? Период волны T ≤ t.

Решение:

Дано:

ε = 3

μ = 1

Н=0,5 А/м

R=0,1 м

t = 30 с

W-?

Плотность энергии электромагнитного поля

Воспользовавшись равенством , приходим к выражению

Скорость волны подставим в предыдущую формулу

(1)

Поскольку энергия , а объем волны, который за время t попадет на площадку равен где – пройденный путь то

Подставим сюда плотность энергии из (1)

Проверим размерность

44. Считая, что Солнце излучает как черное тело, вычислить насколько уменьшается масса Солнца за год вследствие излучения и сколько это составляет процентов. Температуру поверхности Солнца принять равной 5780 К.

Решение:

Дано

Т=5780К

За законом Стефана-Больцмана (1)

Энергия излучения с площади поверхности солнца S за время t равна (2)

Площадь поверхности (сфера) Солнца (3)

Подставим (1), (3) в (2)

из связи массы и энергии находим

Проверим размерность

Подставим числа (R – радиус солнца)

От всей массы Солнца это число составляет

часть, что соответствует

54. Красной границе фотоэффекта соответствует длина волны 0,332 мкм. Найти длину монохроматической световой волны, падающей на электрод, если фототок прекращается при задерживающей разности потенциалов, равной 0,4 В.

Решение:

Дано

За законом Эйнштейна для фотоэффекта (1)

Фототок прекратится при условии что кинетической энергии вылетевших электронов не хватит, чтобы преодолеть работу против разности потенциалов (2)

Для красной границы (3)

Подставим (3), (2) в (1)

отсюда , а искомая длина волны

Проверим размерность

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 4

4. Кинетическая энергия протона в три раза меньше его энергии покоя. Чему равна дебройлевская длина волны протона?

Решение:

Дано

Длина волны де-Бройля

Из релятивистской связи энергии и импульса

Полная энергия подставим в предыдущую формулу

Получим отсюда импульс протона

Подставим в первую формулу

14. Вычислить минимальную неопределенность координаты покоящегося протона.

Решение:

Максимальная неопределенность импульса протона

За формулой неопределенностей Гейзенберга или

24. Атом водорода находится в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме шириной 0,1 м. Вычислить разность энергий соседний уровней, соответствующих средней энергии теплового движения атома при температуре 300 К.

Решение:

Дано:

Т=300К

l=0,1м