Задачи контрольной работы № 1

Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования «Академия гражданской защиты Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»

Кафедра физики

 

 

 

Физика

Методические указания по выполнению контрольной работы

для студентов заочной формы обучения

20.03.01 Техносферная безопасность

 

 

 

Химки – 2019

 

Студенту заочного обучения для успешного освоения курса «Физика» необходимо:

· выполнить и отчитаться по лабораторным работам с использованием методических указаний по выполнению лабораторных работ, конспекта лекций и учебных пособий;

· выполнить контрольную работу;

· сдать экзамен.

Контрольная работа выполняется после установочной сессии и направляется в академию в сроки, предусмотренные графиком учебного процесса. Преподаватель кафедры физики проверяет контрольную работу и дает на нее рецензию.

Рецензия на контрольную работу предъявляется преподавателю на экзамене.

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

 

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

 

Таблица 1.

 

Номера задач		Последняя цифра номера зачетной книжки
		0		1		2		3		4		5		6		7		8		9
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	0	10 14 22 37 42 60		9 15 21 38 41 59		4 20 26 31 48 54		5 16 27 32 49 55		3 17 28 33 50 53		2 18 29 40 47 52		1 19 30 39 46 51		8 11 25 34 43 58		7 12 24 35 44 57		6 13 23 36 45 56
	1	1 17 22 39 50 54		2 18 23 40 48 55		3 19 30 37 47 52		4 20 29 36 46 51		6 15 24 33 43 58		7 14 25 34 42 59		8 13 26 35 41 60		9 12 27 32 45 57		10 11 28 31 44 56		5 16 21 38 49 53
	2	2 19 30 36 47 51		1 20 28 37 48 52		5 17 27 38 49 53		4 16 26 39 50 54		9 19 23 31 45 56		10 14 22 32 44 57		6 15 21 33 43 58		7 12 25 34 42 59		8 11 24 35 41 60		3 18 29 40 46 55
	3	3 13 30 38 47 53		4 20 27 37 48 54		5 19 26 36 49 55		10 14 23 33 41 60		9 15 24 32 42 59		8 16 25 31 43 58		7 17 22 35 44 57		6 18 21 34 45 56		1 11 28 39 50 51		2 12 29 40 46 52
	4	4 20 26 37 42 52		5 18 27 38 43 51		2 17 28 39 50 55		1 16 29 40 49 54		8 13 21 35 44 59		9 12 22 34 45 60		10 11 23 33 46 56		7 15 24 32 47 53		6 14 25 31 48 57		3 19 30 36 41 58
	5	5 12 28 32 41 59	8 20 27 33 42 58		7 13 30 34 43 53		6 14 26 40 44 54		4 16 24 35 46 55		3 17 25 36 47 52		2 15 23 37 48 51		10 18 22 38 49 56		1 19 21 39 45 57		9 11 29 31 50 60
	6	6 14 25 37 49 58	4 19 30 39 48 59		3 17 29 40 47 54		1 18 28 34 50 53		5 16 26 33 46 52		2 20 21 31 42 51		7 15 22 32 41 55		10 13 24 38 43 60		8 12 23 36 45 56		9 11 27 35 44 57
	7	7 15 26 31 42 55	10 17 27 38 41 58		5 18 21 39 46 56		2 20 22 34 47 54		1 19 30 37 48 53		3 13 23 40 49 52		9 12 24 33 50 60		4 11 29 36 45 51		8 16 28 35 44 59		6 14 25 32 43 57
	8	8 18 25 38 43 56	9 15 22 39 42 54		4 20 28 31 49 53		3 11 30 32 48 51		2 12 29 40 47 55		1 13 27 33 50 52		5 14 26 34 46 57		10 19 24 36 44 60		6 17 23 37 45 58		7 16 21 35 41 59
	9	9 13 23 31 45 57	8 12 24 35 44 60		3 17 26 40 49 55		4 18 27 39 50 59		5 19 28 38 47 51		2 20 29 37 48 53		1 16 30 36 46 52		6 11 25 34 41 54		7 15 21 33 42 58		10 14 22 32 43 56

 

Выполнение контрольной работы

 

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

 

 

ФГБВОУ ВО «Академия гражданской защиты МЧС России»

__________________________________________________________________________

 

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Дисциплина: Физика

 

Контрольная работа № 1

 

Зачетная книжка № _____

 

Вариант № ______

 

 

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

 

 

Отметка о сдаче работы                                      _____________________

                                                                    (Ф.И.О. преподавателя)

«___» __________ 20г.

 

Оценка работы ___________________

 

Химки 20 г.

Контрольную работу следует выполнять синими или черными чернилами, разборчивым почерком. Условия задач переписывать без сокращений. Решения задачсопровождать пояснениями. При оформлении работы необходимо оставлять поля для замечаний рецензента.

При решении задач целесообразно руководствоваться следующими методическими указаниями:

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

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

4. Частица массой 6·10^–23 кг 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?

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

6. 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.

7. 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.

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

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

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

11. Вентилятор вращается с частотой n = 900 об/мин. После выключения вентилятор, вращаясь равнозамедленно, сделал до остановки N = 75 оборота. Какое время t прошло с момента выключения вентилятора до полной его остановки?

12. Однородный стержень длиной L = 1 м и массой m = 0,5 кг вращается в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, проходящей через середину стержня. С каким угловым ускорением ε вращается стержень, если на него действует момент сил M = 0,098 Н×м?

13. Колесо, момент инерции которого J = 245 кг×м², вращается с частотой n = 20 об/с. Через время t = 1 мин. после того, как на колесо перестал действовать момент сил M, оно остановилось. Найти момент сил трения M ₁ и число оборотов N, которое сделало колесо до полной остановки после прекращения действия сил. Колесо считать однородным диском.

14. Определить момент инерции J тонкого однородного диска массой       m = 100 г и радиусом R = 30 cм относительно оси, перпендикулярной к диску и проходящей через середину его радиуса.

15. Мальчик катит обруч по горизонтальной дороге со скоростью               v = 2 м/с. На какую высоту H может вкатиться обруч на горку за счет своей кинетической энергии?

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

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

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

19. 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.

20. Платформа в виде диска вращается по инерции около вертикальной оси с частотой n ₁ = 15 об/мин. На краю платформы стоит человек. Когда человек перешел в центр платформы, частота возросла до n ₂ = 25 об/мин. Масса человека m = 70 кг. Определить массу M платформы. Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.

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

22. Определить период Т колебаний стержня длиной l = 30 см около оси, перпендикулярной стержню и проходящей через его конец.

23. Определить период Т колебаний диска радиусом R = 40 см около горизонтальной оси проходящей через образующую диска.

24. Однородный шарик подвешен на нити, длина которой равна радиусу шарика (l = R = 30 см). Определить период Т колебаний этой системы.

25. Определить период колебаний диска радиусом R = 20 см около горизонтальной оси, проходящей через середину радиуса диска перпендикулярно его плоскости.

26. Обруч диаметром D = 60 см висит на гвозде, вбитом в стену, и совершает малые колебания в плоскости, параллельной стене. Найти период Т этих колебаний.

27. Определить максимальное ускорение a _max материальной точки совершающей гармонические колебания с амплитудой А = 15 см, если наибольшая скорость точки v _max = 30 см/c. Написать уравнение колебаний.

28. Написать уравнение гармонического колебательного движения с амплитудой 5 см, если в 1 мин совершается 150 колебаний и начальная фаза колебаний равна 45°.

29. Точка совершает гармонические колебания с периодом Т = 6 с и начальной фазой, равной нулю. Определить, за какое время, считая от начала движения, точка сместится от положения равновесия на половину амплитуды.

30. Точка совершает гармонические колебания. Наибольшее смещение х _max точки равно 10 см, наибольшая скорость v _max = 20 см/с. Найти циклическую частоту колебаний и максимальное ускорение точки.

31. 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?

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

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

34. 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.

35. Определить показатель адиабаты g идеального газа, который при температуре Т = 350 К и давлении р = 0,4 МПа занимает объём V = 300 л и имеет теплоёмкость С_v = 857 Дж/К.

36. 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.

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

38. 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?

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

40. Определить изменение D S энтропии при изотермическом расширении кислорода массой 10 г от объема V ₁ = 25 л до V ₂ = 100 л.

41. Расстояние между двумя точечными зарядами 6 нКл и 10 нКл равно 0.4 м. Вычислите напряженность электростатического поля в точке, лежащей посередине между зарядами.

42. В вертикальном однородном электрическом поле находится в равновесии пылинка массой 2×10^–7 г. Заряд пылинки равен 3.2×10^–11 Кл. Определите напряженность электрического поля. Ускорение свободного падения считайте равным 10 м/с².

43. Расстояние между одноименными точечными зарядами q и 9 q равно 0,08 м. На каком расстоянии от первого заряда q находится точка, в которой напряженность результирующего электростатического поля равна нулю?

44. Между двумя параллельными горизонтальными пластинками (разность потенциалов между ними 0,7 кВ) висит капелька нефти, объем которой 3,5×10^–9 м³. Расстояние между пластинами 0,4 см. Определите заряд капли. Плотность нефти 800 кг/м³, g = 10 м/с².

45. Очень длинная прямая проволока несет заряд, равномерно распределённый по всей ее длине. Вычислите линейную плотность заряда на проволоке, если напряженность поля на расстоянии 0,5 м от неё напротив её середины 200 В/м.

46. Какого радиуса должен быть шар, чтобы его можно было зарядить в воздухе до потенциала 1 МВ, если при напряженности электростатического поля 2×10⁶ В/м заряд начинает стекать с шара?

47. Два точечных заряда +5q и –2q находятся на расстоянии 10 см друг от друга. В какой точке линии, проходящей через эти заряды, потенциал электрического поля равен нулю.

48. Заряды 3 нКл и 4 нКл находятся в двух противоположных вершинах квадрата со стороной 0.2м. Найдите потенциал электростатического поля в точке, которая является третьей вершиной квадрата.

49. Электрическая емкость двух металлических шаров 10 пФ и 20 пФ. Заряды на них, соответственно, 18 нКл и 30 нКл. Какой заряд перейдет с одного шара на другой, если их соединить проволокой?

50. Два точечных заряда 6×10^–9 Кл и 3×10^–8 Кл находятся на расстоянии   40 см. Какую работу нужно совершить, чтобы сблизить их до расстояния 25 см?

51. Определите плотность тока, если известно, что за 0,4 с через поперечное сечение проводника равное 1,2 мм² прошло 6×10¹⁸ электронов.

52. Определите массу неизолированного медного проводника, имеющего сопротивление 2,91 Ом и длину 1 км. Удельное сопротивление меди 0,017 Ом×мм²/м, плотность меди 8,9 г/см³.

53. Вольфрамовая нить электрической лампы накаливания имеет сопротивление 484 Ом при температуре 2100°С. Определите сопротивление нити в холодном состоянии при 20°С. Температурный коэффициент электрического сопротивления для вольфрама равен 0,005 К^–1.

54. Через стальной проводник длиной 50 см проходит ток 5 А. Разность потенциалов на концах проводника 1,2 В. Определите диаметр проводника. Удельное сопротивление стали равно 0,15 Ом×мм²/м.

55. Электрический кипятильник рассчитан на напряжение 220 В. Какой длины необходимо взять нихромовый провод для изготовления нагревательного элемента кипятильника, если допустимая плотность тока    10,2 А/мм², а удельное сопротивление нихрома при работе кипятильника  1,3×10^–6 Ом×м?

56. Определите сопротивление цепи, состоящей из электрической лампочки сопротивлением 9,5 Ом, реостата сопротивлением 12 Ом и медных проводов длиной 4 м и сечением 0,68 мм², соединенных последовательно. Нарисуйте схему соединения.

57. Как нужно соединить четыре резистора, сопротивления которых 1, 2, 3 и 4 Ом, чтобы получить общее сопротивление 2,5 Ом? Дайте схему соединения.

58. При замыкании источника тока проводником с сопротивлением       1,8 Ом сила тока в цепи была 0,7 А. Если источник тока замкнуть проводником сопротивлением 23 Ом, то сила тока уменьшится до 0,56 А. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

59. Сколько параллельно включенных электрических ламп, рассчитанных на напряжение 110 В, может питать батарея аккумуляторов с ЭДС 130 В и внутренним сопротивлением 2,6 Ом, если сопротивление каждой лампы 200 Ом, а сопротивление подводящих проводов 0,4 Ом?

60. Три одинаковых элемента, соединенных последовательно и замкнутых проводником сопротивления 1,5 Ом, дали ток 2 А. При параллельном соединении этих элементов в том же проводнике возникает ток 0,9 А. Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление каждого элемента. Дайте схему соединения.