Задачи контрольной работы № 2

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

Чечеткина Н.В.

Физика

Методические указания по выполнению контрольной работы

для студентов всех специальностей заочной формы обучения

Химки – 2014

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.

Получив контрольную работу с заключением рецензента, студент делает необходимые исправления.

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.

Выполнение контрольной работы

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

ФГБВОУ «Академия гражданской защиты МЧС России»

__________________________________________________________________________

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Дисциплина: Физика

Контрольная работа № 2

Зачетная книжка № _____

Отметка о сдаче работы _____________________

(Ф.И.О. преподавателя)

«___» __________ 201 г.

Оценка работы ___________________

Химки 20г.

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 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 № 2

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

2. 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.

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

4. 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.

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

6. 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?

7. 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.

8. 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.

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

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

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

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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?

16. 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.

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

18. 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.

19. Сколько параллельно включенных электрических ламп, рассчитанных на напряжение 110В, 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?

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

21. По обмотке очень короткой катушки радиусом 20 см течет ток 1 А. Сколько витков проволоки намотано на катушку, если напряженность магнитного поля в ее центре равна 800А/м?

22. Расстояние между двумя длинными параллельными проводами равно 5 см. По проводам в одном направлении текут одинаковые токи по 5 А каждый. Найдите индукцию магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 4 см от одного и 3 см от другого провода.

23. По двум параллельным проводникам, расстояние между которыми 10 см, текут в противоположных направлениях токи по 3 А каждый. Определите магнитную индукцию поля в точке, расстояние которой от обоих проводников одинаково и равно 10 см.

24. Бесконечно длинный провод согнут под прямым углом. По проводу течет ток 1 А. Вычислите магнитную индукцию в точках, лежащих на биссектрисе угла и удаленных от вершины угла на 10 см.

25. По контуру в виде квадрата течет ток 3 А. Длина стороны квадрата 10 см. Вычислите магнитную индукцию в точке пересечения диагоналей квадрата.

26. По тонкому проводу, изогнутому в виде прямоугольника течет ток 2 А. Длины сторон прямоугольника равны 30 см и 40 см. Определите магнитную индукцию в точке пересечения диагоналей.

27. По тонкому проводящему кольцу диаметром 20 см течет ток 5 А. Определите магнитную индукцию в точке, равноудаленной от всех точек кольца на расстояние 15 см.

28. Электрон движется в магнитном поле с индукцией 0, 02 Тл по окружности радиусом 2 см. Определите кинетическую энергию электрона.

29. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600 В влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0, 3 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислите ее радиус.

30. В однородном магнитном поле с индукцией 0, 2 Тл находится прямой проводник длиной 15 см, по которому течет ток 5 А. На проводник действует сила 0, 13 Н. Определите угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

31. Кольцо, сделанное из тонкого провода и имеющее радиус 10 см, помещено в однородное магнитное поле с индукцией 0, 02 Тл. Плоскость кольца образует угол 30° с силовыми линиями магнитного поля. Определите величину магнитного потока, пронизывающего кольцо.

32. В однородном магнитном поле с индукцией 3 Тл перемещается перпендикулярно силовым линиям прямолинейный проводник длиной 25 см со скоростью 2 м/с. Определите величину разности потенциалов, возникающей на концах проводника?

33. Определите ЭДС индукции, возникающую на концах крыльев самолета, летящего горизонтально со скоростью 950 км/ч, если известно, что размах крыльев равен 12, 5 м, а вертикальная составляющая вектора магнитной индукции Земли равна 5× 10^-5 Тл.

34. Как изменится магнитный поток, который пронизывает каждый виток катушки, имеющей 1000 витков, если при равномерном нарастании магнитного поля за время 0, 1 с индуцируется ЭДС 10 В?

35. В однородном магнитном поле с индукцией 0, 1 Тл расположен плоский проволочный виток так, что его плоскость перпендикулярна к линиям индукции. Виток замкнут на гальванометр. Полный заряд, прошедший через гальванометр при повороте витка равен 9, 5× 10^-6 Кл. На какой угол повернули виток? Площадь витка 3, 8 см², сопротивление витка 2 Ом.

36. Соленоид диаметром 4 см, имеющий 500 витков, помещен в магнитное поле, индукция которого изменяется со скоростью 1 мТл/с. Ось соленоида составляет с вектором магнитной индукции угол 45⁰. Определите ЭДС индукции, возникающей в соленоиде.

37. Сколько витков провода нужно навить на картонный цилиндр длиной 60 см и диаметром 5 см, чтобы получить катушку индуктивностью 6× 10^-3 Гн?

38. Найдите ЭДС индукции, возникающую в оси железнодорожного вагона, при скорости движения 120 км/ч. Вертикальная составляющая напряженности магнитного поля Земли равна 40 А/м. Длина оси L = 1, 7 м.

39. В однородном магнитном поле, индукция которого 0, 8 Тл, равномерно вращается прямоугольная рамка с угловой скоростью 15 рад/с. Площадь рамки 0, 02 м². Найдите максимальную ЭДС индукции, возникающую в рамке.

40. Сила тока в обмотке соленоида, содержащего 1500 витков, равна 5 А. Магнитный поток через поперечное сечение соленоида составляет 200 мкВб. Определите энергию магнитного поля в соленоиде.

41. Колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности 3× 10^-5 Гн и плоского конденсатора, настроен на прием радиоволн длиной 750 м. Определите диэлектрическую проницаемость среды в плоском конденсаторе, если известно, что площадь пластин конденсатора равна 100 см², а расстояние между ними 0, 1 мм.

42. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 0, 05 мкФ и катушки индуктивностью 12, 5мГн. Максимальное значение напряжения на конденсаторе равно 15 В. Определите максимальное значение тока в цепи. Омическим сопротивлением контура пренебрегите.

43. Однослойная катушка длиной 20 см и площадью сечения 2 см² включена в колебательный контур с конденсатором емкостью 0, 1 мкФ. В контуре возникают колебания с частотой 0, 04 МГц. Определите число витков катушки, пренебрегая ее сопротивлением.

44. Во сколько раз изменится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр (l_з=5, 5× 10^-7 м) заменить красным (l_к= 7× 10^-7 м)?

45. На мыльную пленку с показателем преломления 1, 33 падает белый свет под углом 45°. При какой наименьшей толщине пленки отраженные лучи будут окрашены в желтый цвет? Длина волны для желтого цвета 5, 8× 10^-7 м.

46. Расстояние между пятым и двадцать пятым светлыми кольцами Ньютона равно 9 мм. Радиус кривизны линзы 15 м. Найдите длину волны монохроматического света, падающего нормально на установку. Наблюдение ведется в отраженном свете.

47. Вычислите радиус пятой зоны Френеля, если расстояние от источника света до волновой поверхности равно 1 м, расстояние от волновой поверхности до точки наблюдения также равно 1 м. Длина волны света равна 5× 10^-7 м.

48. На дифракционную решетку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, падает свет с длиной волны 600 нм. Определите наибольший порядок спектра, который можно получить с помощью данной решетки.

49. Определите показатель преломления стекла, если при отражении света от этого стекла отраженный свет будет полностью поляризован при угле преломления 30°.

50. Во сколько раз уменьшится интенсивность естественного света при прохождении его через два николя, плоскости поляризации которых образуют угол 60°?

51. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 34 кВт. Найдите температуру этого тела, если известно, что площадь его поверхности равна 0, 6 м².

52. Найдите температуру печи, если известно, что из отверстия в печи площадью 6, 1 см² излучается 8, 28 Дж за 1 с. Излучение считайте близким к излучению абсолютно черного тела.

53. Определите количество энергии, излучаемой абсолютно черным телом с 1 см² поверхности за 1 с., если известно, что максимум спектральной плотности его энергетической светимости приходится на длину волны 4, 84× 10^-7 м?

54. Определите длину волны, массу и импульс фотона с энергией 1эВ. Сравните массу этого фотона с массой покоящегося электрона.

55. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла равна 2, 75× 10^-7 м. Найдите: 1/ работу выхода электрона из этого металла, 2/ максимальную скорость электронов, вырываемых из этого металла электромагнитной волной с длиной волны 1, 8× 10^-7 м, 3/ максимальную кинетическую энергию этих электронов.

56. Определите частоту света, вырывающего с поверхности металла электроны, полностью задерживающиеся разностью потенциалов 3 В. Фотоэффект для этого металла начинается при частоте падающего света в 6× 10¹⁴ с^-1. Найдите работу выхода электрона из этого металла.

57. Определите минимальные частоту, энергию и длину волны электромагнитных волн в серии Лаймана.

58. Период полураспада радиоактивного изотопа актиния составляет 10 суток. Определите время, за которое распадается 1/3 начального количества актиния.

59. Пользуясь таблицей Менделеева и правилами смещения определите, в какой элемент превращается после трех α и двух распадов.

60. Ядро атома бериллия , захватывая ядро дейтерия , превращается в ядро атома бора . Напишите уравнение реакции и определите выделившуюся энергию.

Вопросы к экзамену (2 курс)

1. Электрическое поле.

2. Закон Кулона.

3. Напряженность. Вектор электрического смещения.

4. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение к расчету электрических полей.

5. Работа электрического поля. Потенциал. Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряженностью и потенциалом.

6. Конденсаторы. Электроемкость.

7. Энергия электрического поля.

8. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока.

9. ЭДС, напряжение, разность потенциалов.

10. Законы Ома для участка цепи и полной цепи.

11. Соединение проводников.

12. Закон Джоуля-Ленца.

13. Магнитное поле. Магнитная индукция.

14. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого и кругового тока.

15. Закон Ампера.

16. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.

17. Явление электромагнитной индукции.

18. Правило Ленца. Закон Фарадея. Самоиндукция. Индуктивность.

19. Энергия магнитного поля.

20. Электрический колебательный контур. Период и частота колебаний.

21. Энергия электромагнитных колебаний в контуре.

22. Интерференция света. Когерентность волн.

23. Условия максимума и минимума интерференции.

24. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

25. Дифракция Френеля.

26. Дифракция Фраунгофера.

27. Дифракционная решетка.

28. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.

29. Закон Малюса.

30. Поляризация при отражении и преломлении света. Закон Брюстера.

31. Тепловое излучение. Законы теплового излучения.

32. Гипотеза и формула Планка.

33. Фотоэффект. Законы фотоэффекта.

34. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

35. Модели атома Томсона и Резерфорда.

36. Атом водорода по Бору. Спектр излучения атома водорода.

37. Атом водорода в квантовой механике. Квантовые числа.

38. Принцип Паули.

39. Корпускулярно-волновой дуализм. Формула де-Бройля.

40. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

41. Уравнение Шредингера.

42. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме" с бесконечно высокими стенками.

43. Физика атомного ядра. Состав атомного ядра.

44. Дефект массы, энергия связи атомного ядра.

45. Радиоактивность.

46. Виды радиоактивного излучения.

47. Ядерные реакции. Типы ядерных реакций.

48. Реакция деления. Цепная реакция.

49. Ядерное оружие, ядерная энергетика.

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

7. 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.

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

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

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

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

15. 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.