Д.р.1: Физика – фундаментальная наука о природе. Погрешности измерений.

Перечень

домашних и самостоятельных работ

студентов I курса

по дисциплине: «Физика»

 

для специальностей:

13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»;

13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»;

27.02.05 «Системы и средства диспетчерского управления»;

11.02.10 «Радиосвязь. Радиовещание и телевидение»;

27.02.04 «Автоматические системы управления»;

22.02.06 «Сварочное производство»;

10.02.01 «Организация и технология защиты информации».

Преподаватель: Гордеева Анна Евгеньевна

Рассмотрен на заседании цикловой комиссии Общеобразовательных и социально-экономических дисциплин

Протокол №____ «__» 2016г

Председатель цикловой комиссии ___________/Поданева С.В.

(подпись)

 

Год

I семестр.

Раздел: «Введение»

Д.р.1: Физика – фундаментальная наука о природе. Погрешности измерений.

1. Переведите приведенные значения физических величин в основные единицы системы СИ используя кратные и дольные приставки:

а) 5 км²; 250 cм³/с; 0,002 cм^–1;

б) сила давления на ролик при накатывании резьбы составляет 3*10⁵кг*с. Выразить силу в единицах системы СИ;

в) дюймовые доски длиной 3м и шириной 20см отпускаются со склада по цене 500 руб. за кубометр. Сколько стоят10 досок?

2. Масса медной проволоки, взвешенная на технохимических весах равна 2,89г. Запишите результат эксперимента с учетом абсолютной и относительной погрешности (Δ = 0,01г).

3. Давление в шине автомобиля измерено с помощью палочного манометра (погрешность ±10%) и пружинного манометра (погрешность ±2,5%). Первый показал значение: 1,8кПа, второй: 2,0 кПа. Найдите действительное и истинное значение величины.

Самостоятельная работа №1

Конспект

1) Измерение физических величин. Измерение и оценка погрешностей.

2) Вычислите погрешность измерения массы тела с помощью динамометра, если тело покоится в подвешенном состоянии, пружина динамометра растянута до 1,8Н. (инструментальная погрешность динамометра 0,05Н; погрешность отсчета составляет 0,05Н)

Раздел: «Механика»

Д.р.2: Механическое движение.

1. На рисунке представлен график зависимости координаты тела от времени. По графику определите: 1) сколько времени тело находилось в движении; 2) чему равно его перемещение?

2. Человек проходит аллеей парка 30м до пересечения её с другой аллеей, расположенной перпендикулярно, потом поворачивает на угол 90⁰ и проходит ещё 40м. Определите модуль вектора перемещения и путь пройденный человеком.

3. Первую половину времени тело движется со скоростью 20м/с под углом 60⁰ к оси ОХ, вторую половину времени – под углом 120⁰ к оси ОХ со скоростью 40м/с. Определите среднюю скорость движения тела.

Д.р.3: Виды движения. Свободное падение.

1. Скорость прямолинейного движения тела вдоль оси ОХ задана уравнением: v(t)=10+t [м/с]. Определите: 1) характер движения тела (ускорение); 2) скорость тела в момент времени t=2с; 3) постройте график зависимости v=v(t); S=S(t).

2. Камень, брошенный под углом α к горизонту, через время 2с оказался на максимальной высоте. Определите максимальную высоту подъёма и дальность полёта камня, если известно, что во время движения максимальная скорость камня была вдвое больше минимальной.

3. Определите центростремительное ускорение Луны при движении её вокруг Земли. Значения периода и расстояния возьмите из справочника.

Самостоятельная работа №2

1. Эскалатор поднимает стоящего человека за 1 минуту, если человек идёт по остановившемуся эскалатору, то на подъём уходит 3 минуты. Сколько времени уйдёт на подъём, если человек будет подниматься по движущемуся эскалатору?

2. Найдите скорость и ускорение точек земной поверхности в Харькове за счёт суточного вращения Земли. Географические координаты Харькова: 50⁰ северной широты, 36⁰ восточной долготы. Радиус Земли 6400км.

3. Под углом 60⁰ к горизонту брошено тело с начальной скоростью 20м/с. Через какое время модуль угла между скоростью тела и горизонтальной плоскостью станет равен 45⁰?

Самостоятельная работа №3

1. Из шланга, лежащего на земле, бьёт вода под углом 45⁰ к горизонту с начальной скоростью 20м/с. Площадь сечения шланга 5см². Найдите массу струи, находящейся в воздухе.

2. В вагоне поезда, движущегося со скоростью 72км/ч, взвешивают на пружинных весах тело массой 5кг. Найдите показания пружинных весов (вес тела), когда поезд движется по закруглению радиусом 400м.

3.Два груза массами 300г и 200г связаны невесомой нерастяжимой нитью, переброшенной через неподвижный блок. Груз, массой 300г опускают без толчка. С каким ускорением относительно стола движутся грузы, если коэффициент трения второго тела о стол 0,2. Какова сила натяжения нити?

Самостоятельная работа №4

1. На сколько сместится неподвижная лодка массой 280кг, если человек, массой 70кг перейдёт с её носа на корму? Расстояние от носа до кормы 5м, сопротивление воды пренебрежимо мало.

2. Пушка массой 800кг выстреливает ядро массой 10кг с начальной скоростью 200м/с под углом 60⁰ к горизонту. Какова скорость отката пушки? Трением можно пренебречь.

3. Мяч массой 300г упал с высоты 1,23м на асфальт и подскочил на ту же высоту. Продолжительность удара об асфальт 0,1с. Найдите среднюю силу удара.

Самостоятельная работа №5

1. Скорость звука в воде в 4,2 раза больше скорости звука в воздухе. Определите, как изменится длина волны при переходе её из воздуха в воду.

2. Определите разность фаз колебаний двух точек, кратчайшее расстояние между которыми 50см, если частота звуковых колебаний 680Гц. Скорость звука в воздухе 340м/с.

3. Ухо человека может раздельно различить звуки, если они следуют не чаще, чем через 0,1с. С какого расстояния от преграды человек может услышать своё эхо, если скорость звука в воздухе 340м/с?

 

Самостоятельная работа №6

1.Напишите уравнение гармонических колебаний, если в 1мин совершается 180 колебаний с амплитудой 7см, а начальные фазы колебаний соответственно равны: 0; П/2; П4 3/2П. 2.Масса колеблющейся частицы 0,01г, частота колебаний 500Гц, амплитуда 2мм. Определите: 1) кинетическую энергию при прохождении среднего положения; 2) потенциальную энергию при смещении, равном амплитуде; 3) полную энергию частицы. 3.Пользуясь графиком волны, кратко опишите, как изменялось положение точек А,В,С,Д,Е за период. Каковы фазы колебаний у точек в данный момент?

 

Раздел:«МКТ и Термодинамика».

Самостоятельная работа №7

1. 1) Когда лёд может быть нагревателем? 2) Может ли разность температур иметь место в пределах одного конкретного тела? Приведите примеры и поясните ответ.

2. Определите среднюю квадратичную скорость молекул водорода при температуре 47⁰С.

3. В двух сосудах одинакового объёма при нормальных условиях находятся вода и ртуть. В каком из сосудов атомов больше.

 

Самостоятельная работа №8

1. Известно, что почва «дышит»: ночью происходит «вдох», а днём – «выдох». Объясните, почему и как это происходит?

2.Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом (рис.1) в координатах: p(T), p(V). Масса газа постоянна.

 

3. Воздушный шар объёмом 1000м³ наполнен водородом при температуре 293К. Сколько водорода выйдет из шара, если при неизменном давлении температура повысится до 313К.

Самостоятельная работа №9

Конспект:

1) Применение I-го закона термодинамики к изопроцессам (графики изопроцессов начертить обязательно).

2) Виды тепловых двигателей.

Самостоятельная работа №10

1. Молот массой 350кг падает с высоты 2м на кусок стали массой 2кг. На сколько градусов нагревается изделие, если оно получает 50% выделившегося при ударе количества теплоты?

2. 1литр воздуха в замкнутом сосуде медленно нагревается от 0⁰С до 100⁰С. Изменилась ли внутренняя энергия воздуха и на сколько? Является ли рассмотренный процесс адиабатическим? Почему? (с_воздух=0,7*10³Дж/кг*К)

3. В идеальном тепловом двигателе температура нагревателя в 3 раза выше температуры холодильника. Нагреватель передал газу 40кДж количества теплоты. Какую работу совершил газ?

Самостоятельная работа № 11

1. В колбе находится вода при 0⁰С. Выкачивая из колбы воздух, заморозили всю воду посредством её собственного испарения. Какая часть воды при этом испарилась, если притока теплоты извне не было? (удельная теплота воды испарения при 0⁰С 24,8*10⁵Дж/кг)

2. С какой высоты должна упасть дождевая капля, температура которой 20⁰С, чтобы испариться при ударе о землю? Сопротивление воздуха не учитывать.

3. В классном помещении повышенная влажность воздуха. Целесообразно ли открывать форточку, если за окном холодно и идёт дождь? Ответ объясните.

Самостоятельная работа №12

1. На сколько давление воздуха внутри мыльного пузыря больше атмосферного давления, если диаметр пузыря 12см?

2. Найдите коэффициент поверхностного натяжения воды, если в капилляре диаметром 1мм она поднимается на высоту 32,6мм.

3. В опытах В.М. Ломоносова вода в капиллярах поднималась на 26 линий (1 линия =2,54мм). Найдите внутренний диаметр трубки, которой пользовался М.В. Ломоносов.

Самостоятельная работа №13

1. Абсолютное и относительное удлинение стержня равны соответственно 1мм и 0,1%. Какой была длина недеформированного стержня?

2. Сколько потребуется каменного угля, чтобы расплавить 1000кг серого чугуна, взятого при температуре 50⁰С? Тепловая отдача выгранки 60%.

3. Длина медной проволоки телеграфной линии при температуре 0⁰С равна 10км. На сколько изменится длина проволоки при изменении температуры от -40⁰ до +40⁰С?

 

Самостоятельная работа №14

Конспект:

1) Внутреннее строение планет.

2) Понятие внутреннего трения жидкости и способы его уменьшения.

 

Раздел: «Электродинамика».

II семестр.

Самостоятельная работа №15

Конспект:

1. Физические смысл сущности поляризации диэлектриков.

2. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

Самостоятельная работа №16

1. Три одинаковых одноимённых заряда q расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой заряд нужно поместить в центр треугольника, чтобы уравновесить систему?

2. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы скорость его увеличилась от нуля до 8000км/с?

3. Разность потенциалов между двумя пластинами равна 900В. Какую скорость приобретёт электрон, пролетев из состояния покоя путь, равный расстоянию между пластинами?

4. Пылинка массой 10^-8г находится между горизонтальными пластинами, к которым приложено напряжение 5,0кВ. Расстояние между пластинами 5см. Каков заряд пылинки, если она висит в воздухе?

Самостоятельная работа №17

Конспект:

1. Зависимость сопротивления от температуры.

2. Предохранители.

Самостоятельная работа №18

1.Четыре одинаковых сопротивления, каждое из которых равно 5 Ом, соединяют разными способами. Определите эквивалентное сопротивление во всех случаях (рис.1). 2.Найдите распределение токов в цепи, если напряжение UАВ=48В, а R1=R3=3 Ом, R2=6 R4=5 Ом, R5=10 Ом, R6=30Ом (рис. 2). 3.Определите сопротивление участка цепи (рис.3), между точками С и D, если R1=2 Ом, R2=5 Ом, R3=20 Ом, R4=5 Ом, R=10 Ом.
Рис.1	Рис.2	Рис.3

Самостоятельная работа №19

Конспект:

1. Термоэлектрические явления. Контактная разность потенциалов.

2. Термопары, их устройство и применение.

Самостоятельная работа №20

Конспект:

1. Плазма.

2. Физическая сущность термоэлектронной эмиссии газа.

3. Физическое объяснение возникновения полярного сияния.

Самостоятельная работа №21

Конспект:

1. Принцип работы МГД-генератора.

2. Использование полупроводниковых приборов.

Раздел: «Магнитное поле».

Самостоятельная работа №22

1.Укажите на рисунке направление тока в проводниках, направление силы взаимодействия	а б в г рис.1
2. Укажите направление линий магнитного поля и направление тока в проводнике.
3. Укажите на рисунке направление линий магнитного поля, силы Лоренца, силы Ампера, направление движения частицы, направление эл тока

Самостоятельная работа №23

1. Определите индуктивность катушки с железным сердечником, если за время 0,5с ток в цепи изменился с 10 до 5А, а наведённая при этом ЭДС на концах катушки оказалась равной 25В.

2. В однородном магнитном поле перпендикулярно направлению вектора индукции, модуль которого 0,1Тл, движется провод длиной 2м со скоростью 5м/с. Какая ЭДС индукции наводится в проводнике?

3. В однородном магнитном поле с индукцией 1Тл находится прямой проводник с активной длиной 20см. На проводник действует сила 2,5Н. Под каким углом к вектору магнитной индукции поля расположен проводник, если по нему течёт ток 25А?

Раздел: Колебания и волны.

Самостоятельная работа № 24

Конспект:

1. Токи высокой частоты.

2. Генератор незатухающих колебаний.

 

Самостоятельная работа №25

1. В дневное и вечернее время электростанции сильно перегружены и потребителям не хватает электроэнергии, в то время, как ночью их мощность не используется полностью. Для выхода из этого положения строят гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Ночью за счёт избытка энергии они качают насосами воду в высокоустроенный водоём. Какие преобразования энергии происходят в работе станции? Сколько воды накачает насос-турбина на высоту 100м, если он затрачивает на 70 000 кВт*ч энергии?

2. Какова должна быть частота вращения в минуту якоря генератора, чтобы ЭДС равнялась 120В если при частоте 900об/мин ЭДС равна 100В?

 

Раздел: «Оптика».

Самостоятельная работа №26

Конспект:

1. Просветление оптики.

2. Оптические приборы.

Самостоятельная работа № 27

1. Солнечный свет падает на поверхность воды в сосуде.

1) Каков угол преломления, если угол падения 25⁰?

2) Каков угол падения, если угол преломления 42⁰?

3) Каковы углы падения и преломления, если угол отражения 30⁰?

4) Каков угол падения на горизонтальное дно сосуда, если угол падения на поверхность воды 45⁰?

2. Используя линейку, измерьте видимый радиус Луны в миллиметрах. Вычислите действительный её диаметр, если расстояние до Луны 380000км.

3. Тень от останкинскойтелевизионной башни, освещённой солнцем составляет 600м, а от человека, высотой 1,75м длина тени составляет 2м. Какова высота башни?

Самостоятельная работа № 28

1. На дифракционную решетку с периодом 14мкм падает нормально монохроматическая световая волна. При этом расстояние на экране между максимумами второго и третьего порядка равно 8,7см. Какова длина волны падающего света. Если расстояние от решётки до экрана 2м?

2. Вода освещена красным светом с длиной волны 728нм. 1) Какова длина волны этого света в воде? 2) Какой цвет увидит человек, открывший глаза в воде? 3) Какой цвет зафиксирует положенная в воду цветная позитивная фотоплёнка?

3. Два когерентных световых пучка достигают некоторой точки с разностью хода 2мкм. Что произойдёт в этой точке: усиление или ослабление света, если свет: 1) красного цвета (760нм); 2) жёлтого цвета (600нм; 3) фиолетового цвета (400нм).

 

Самостоятельная работа №29

1. При какой температуре тел возникает инфракрасное излучение? От чего зависит его интенсивность? Ответ объясните.

2. На железных дорогах встречаются вагоны, окрашенные в белый цвет. Каково их назначение? Ответ объяснить.

3. Когда через ионизированные слои атмосферы проходят спутники или космические корабли, то они становятся источниками рентгеновского излучения. Как это объяснить?

4. Почему рентгеновскую плёнку хранят в свинцовой коробке, а при съёмке её помещают в алюминиевую кассету?

Раздел: «Квантовая оптика».

Д.р.13: Квантовая гипотеза Планка. Внешний и внутренний фотоэффект.

1. Энергия фотона 1МэВ. Определите: 1) длину волны фотона; 2) импульс фотона; 3) массу фотона.

2. Запирающее напряжение, при котором прекращается фототок в вакуумном фотоэлементе 2В. Определите работу выхода для материала катода этого фотоэлемента, если он освещается монохроматическим светом, энергия фотонов, которого 3,5эВ.

3. Красная граница фотоэффекта для некоторого металла 0,6мкм. Металл освещен светом, длина волны которого 0,4мкм. Определите максимальную скорость электронов, выбиваемых светом из металла.

Самостоятельная работа № 30

Конспект:

1. Механизм теплового излучения.

2. График зависимости энергии в спектре излучения.

Раздел: «Физика атома»

Самостоятельная работа №31

1. При переходе электрона в атоме водорода с одного энергетического уровня на другой излучён свет с частотой 4,57*10¹⁴Гц. На сколько уменьшилась энергия атома?

2. Под действием электронов с кинетической энергией 1,892эВ водород светится. Какого цвета линия получена в спектре?

3. Лазер мощностью 20Вт испускает 10²⁰ фотонов в секунду. Определите длину волны излучения.

 

Самостоятельная работа №32

1. Допишите ядерные реакции: ⁶Li+¹p₁ ?+⁴He₂; ²⁷Al₁₃+¹n₀ ?+⁴He₂;? + ¹p₁ ²²Na₁₁ + ⁴He₂; ⁵⁵Mn₂₅ +? ²⁶…₁₁ + ¹n₀.

2. Ядро урана ²³⁵U₉₂, захватив один нейтрон, разделилось на два осколка, при этом освободилось два нейтрона. Один из осколков оказался ядром ксенона ¹⁴⁰Xe₅₄. Каков второй осколок? Напишите уравнение реакции.

3. Сколько ядер урана-235 должно делиться, чтобы мощность ядерного реактора была равна 1Вт?

Самостоятельная работа №33

Конспект:

1) Строение Солнечной системы.

2) Небесная сфера.

3) Законы Кеплера.

Самостоятельная работа №34

1. Сириус (α-звезда Большого Пса) был в верхней кульминации на высоте 10⁰. Чему равна широта места наблюдения?

2. На какой высоте в С.Петербурге бывает верхняя кульминация Антареса (α-звезда Скорпиона).

3. Каково склонение звёзд, которые в Белгороде кульминируют в зените? В точке юга?

 

Литература:

1. Б.А. Воронцов-Вельяминов «10 Астрономия», Москва, «Просвещение», 1981г.

2. В.П. Демкович «Сборник задач по физике для профтехучилищ», Москва «Высшая школа» 1979г.

3. В.Ф. Дмитриева «Сборник задач. Физика для профессий и специальностей технического профиля», Москва «Академия» 2012г.

4. И.М. Гельфгат, Л.Э. Генденштейн, Л.А. Кирик «1001 задача по физике», издание пятое, Москва-Харьков «Илекса», «Гимназия» 1999г.

5. И.М. Мартынов, Э.Н. Хозяинова «Дидактический материал по физике. 9 класс», Москва «Просвещение»1978г.

6. И.М. Низамов «Задачи по физике с техническим содержанием», второе издание, Москва «Просвещение» 1980г

 

 

Перечень

домашних и самостоятельных работ

студентов I курса

по дисциплине: «Физика»

 

для специальностей:

13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)»;

13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»;

27.02.05 «Системы и средства диспетчерского управления»;

11.02.10 «Радиосвязь. Радиовещание и телевидение»;

27.02.04 «Автоматические системы управления»;

22.02.06 «Сварочное производство»;

10.02.01 «Организация и технология защиты информации».

Преподаватель: Гордеева Анна Евгеньевна

Рассмотрен на заседании цикловой комиссии Общеобразовательных и социально-экономических дисциплин

Протокол №____ «__» 2016г

Председатель цикловой комиссии ___________/Поданева С.В.

(подпись)

 

Год

I семестр.

Раздел: «Введение»

Д.р.1: Физика – фундаментальная наука о природе. Погрешности измерений.

1. Переведите приведенные значения физических величин в основные единицы системы СИ используя кратные и дольные приставки:

а) 5 км²; 250 cм³/с; 0,002 cм^–1;

б) сила давления на ролик при накатывании резьбы составляет 3*10⁵кг*с. Выразить силу в единицах системы СИ;

в) дюймовые доски длиной 3м и шириной 20см отпускаются со склада по цене 500 руб. за кубометр. Сколько стоят10 досок?

2. Масса медной проволоки, взвешенная на технохимических весах равна 2,89г. Запишите результат эксперимента с учетом абсолютной и относительной погрешности (Δ = 0,01г).

3. Давление в шине автомобиля измерено с помощью палочного манометра (погрешность ±10%) и пружинного манометра (погрешность ±2,5%). Первый показал значение: 1,8кПа, второй: 2,0 кПа. Найдите действительное и истинное значение величины.

Самостоятельная работа №1

Конспект

1) Измерение физических величин. Измерение и оценка погрешностей.

2) Вычислите погрешность измерения массы тела с помощью динамометра, если тело покоится в подвешенном состоянии, пружина динамометра растянута до 1,8Н. (инструментальная погрешность динамометра 0,05Н; погрешность отсчета составляет 0,05Н)

Раздел: «Механика»