Практика физика. Федеральное агентство по образованию гоу впо тульский государственный университет Кафедра физики

• Название: Федеральное агентство по образованию гоу впо тульский государственный университет Кафедра физики
• Анкор: Практика физика.docx
• Дата: 05.10.2017
• Размер: 1.11 Mb.
• Имя файла: Практика физика.docx
• Тип: Документы; #9217
• страница: 2 из 5

2-19э. Начальная скорость частицы равна , а ускорение меняется во времени по закону . Через сколько секунд скорость частицы окажется перпендикулярной оси ОХ?

а) 1,33 c б) 2 c в) 4 c г) никогда не будет перпендикулярной ОХ

3. Связь линейных и угловых величин в кинематике.

При криволинейном движении ускорение частицы имеет тангенциальную и нормальную составляющие, причем , , где R– радиус кривизны траектории. Полное ускорение .

Линейные и угловые величины связаны следующим образом:

; ;

3-1. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м с постоянным угловым ускорением с^–2. Найти

а) отношение тангенциального и нормального ускорения и

б) тангенс угла между вектором полного ускорения и вектором скорости частицы через время с?

Ответы: а) 1; б) 1

3-2. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м со скоростью, модуль которой зависит от времени по закону . Найти а) тангенс угла между вектором полного ускорения и вектором скорости частицы и б) отношение нормального и тангенциального ускорения частицы через время с, если с, А = 1 м/с.

Ответы: а) 1; б) 1

3-3. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м с угловой скоростью, модуль которой зависит от времени по закону . Найти отношение нормального и тангенциального ускорения частицы через время с, если с. А = 1 с^–1.

Ответ: 1

3-4. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м с угловой скоростью, модуль которой зависит от времени по закону а) , А = 2 с^–1; б) , А = 3 с^–1;

в) , А = 4 с^–1; г) , А = 5 с^–1; д) , А = 6 с^–1.

Через сколько секунд угол между полным ускорением частицы и ее скоростью будет равен 45°, если с. .

Ответы: во всех вариантах t = 1 с

3-5. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м так, что угол поворота зависит от времени по закону

а) , б) , в) , г) . Найти линейную скорость частицы через время с, если с. А = 1 рад.

Ответы: а) 3 м/с, б) 4 м/с, в) 5 м/с, г) 6 м/с

3-6. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м так, что угол поворота зависит от времени по закону

а) , б) , в) , г) . Найти нормальное ускорение частицы через время с, если с. А = 1 рад.

Ответ: а) 9 м/с², в) 16 м/с², в) 25 м/с², г) 36 м/с².

3-7. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м так, что угол поворота зависит от времени по закону

а) , б) , в) , г) . Найти тангенциальное ускорение частицы через время с, если с. А = 1 рад.

Ответ: а) 6 м/с², б) 12 м/с², в) 20 м/с², г) 30 м/с².

3-8. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м с угловым ускорением, которое зависит от времени по закону а) , б) , в) , г) . Найти нормальное ускорение частицы через время с, если с. А = 1 с^–2.

Ответы: а) 0,0625 м/с², б) 0,04 м/с², в) 0,0278 м/с², г) 0,02 м/с²

3-9. Частица из состояния покоя начала двигаться по дуге окружности радиуса м с угловым ускорением, которое зависит от времени по закону а) , б) , в) , г) . Найти линейную скорость частицы через время с, если с. А = 1 с^–2.

Ответы: а) 0,25 м/с, б) 0,2 м/с, в) 0,167 м/с, г) 0,143 м/с



3-10э. Материальная точка M свободно без трения скользит в поле силы тяжести по гладким стенкам симметричной ямы (A и B – наивысшие точки подъема). При этом величина тангенциальной (касательной к траектории) проекции ускорения точки М:

а) отлична от нуля в точке В;

б) максимальна в нижней точке траектории О;

в) равна нулю в точке А; г) одинакова во всех точках траектории;

3-11э. Камень бросили под углом к горизонту со скоростью V₀. Его траектория в однородном поле тяжести изображена на рисунке. Сопротивления воздуха нет. Модуль тангенциального ускорения на участке А-В-С:

1) уменьшается

2) увеличивается 3) не изменяется



3-12э. Материальная точка M движется по окружности со скоростью . На рис.1 показан график зависимости проекции скорости на орт , направленный вдоль скорости . На рис.2 укажите направление силы, действующей на точку M в момент времени t₁:

а) 1

б) 2

в) 3

г) 4
3-13э. Из-за неисправности мотора величина скорости автомобиля синусоидально изменялась во времени, как показано на графике зависимости V(t). В момент времени t₁ автомобиль поднимался по участку дуги. Куда может быть направлена результирующая всех сил, действующих на автомобиль в этот момент времени?

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 5) 5
3-14э. Скорость частицы изменяется во времени по закону . Чему равна величина тангенциального ускорения частицы в момент времени t= 1 c?

а) 10 б) 25 в) 7 г) 14
4. Кинематика вращательного движения.

Если твердое тело вращается вокруг закрепленной оси zи известна зависимость угла поворота , то можно рассчитать проекции на ось вращения его угловой скорости и углового ускорения .

Если известна зависимость и начальные условия и , то можно найти и (обратная задача).

4-1. Диск радиуса м начал вращаться вокруг своей оси без начальной скорости с угловым ускорением, зависящим от времени по закону

а) , б) , в) . На какой угол (в радианах) он повернется за время с, если А = 1 с^–2.

Ответы: а) 0,0833 рад, б) 0,05 рад, в) 0,0333 рад

4-2. Диск радиуса м вращался вокруг своей оси с угловой скоростью . В момент времени его угловое ускорение стало возрастать по закону а) , б) , в) . Какую угловую скорость будет иметь диск через время с, если А = 1 с^–2, с^–1.

Ответы: а) 1,33 рад/с, б) 1,25 рад/с, в) 1,2 рад/с

4-3. Диск радиуса м вращался вокруг своей оси с угловой скоростью . В момент времени он начал тормозить. Модуль его углового ускорения при этом зависел от времени по закону

а) , А = 3 с^–2; б) , А = 1 с^–2; в) , А = 5 с^–2.

Через сколько секунд диск остановится, если с, с^–1?

Ответы: а) 1 с, б) 1,41 с, в) 1 с

4-4. Диск радиуса м начал вращаться вокруг своей оси так, что угол его поворота зависит от времени по закону

а) , б) , в) . Через сколько секунд диск остановится, если с? А = 1 рад, В = 1 рад.

Ответы: а) 0,667 с, б) 0,707 с, в) 0,809 с

4-5. Диск радиуса м вращался вокруг своей оси с угловой скоростью . В момент времени его угловое ускорение стало возрастать по закону а) , б) . Через сколько секунд диск будет иметь максимальную угловую скорость,

если с? А = B = c^–2, с^–1.

Ответы: а) 1 с, б) 1 с

4-6. Диск вращается с угловой скоростью, зависимость от времени которой задается графиком (см. рис.). Найти угол поворота (в радианах) диска за с, если с^–1.

а) , б) , в) г)

Ответы: а) 3 рад, б) 2 рад, в) 3,5 рад, г) 1 рад

4-7. Диск вращается с нулевой начальной скоростью и с угловым ускорением, зависимость от времени которого задается графиком. Найти максимальную угловую скорость диска в интервале времени с, если с^–2.

а) , б) , в)

г) Ответы: а) 2 рад/с, б) 3,5 рад/с, в) 1,5 рад/с, г) 3 рад/с
4-8. Диск вращается с угловой скоростью, зависимость от времени которой задается графиком.

Найти максимальный угол поворота диска (в радианах) в интервале времени от t = 0 до с, если с^–1.

Ответ: 1,5 рад

4-9. Диск вращается с угловым ускорением, зависимость от времени которого задается графиком. Найти угловую скорость диска в момент времени с, если с^–2.

Ответ: 1 рад/с
4-10э. Частица движется вдоль окружности с радиусом 1 м в соответствии с уравнением , где угол в радианах, время в секундах. Величина нормального ускорения частицы равна нулю в момент времени (в секундах), равный: а) 1 б) 2 в) 3 г) 4

4-11э. Диск вращается вокруг своей оси, изменяя проекцию своей угловой скорости так, как показано на рисунке. На каких участках графика зависимости вектор угловой скорости и вектор углового ускорения направлены в одну сторону?

1) 0 - А и А-В

2) 0 -А и В - С

3) В - С и С - D

4) всегда направлены в одну сторону

4-12э. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью, проекция которой изменяется во времени, как показано на графике. В какой момент времени угол поворота тела относительно начального положения будет максимальным?

а) 10 с б) 1 с

в) 2 с г) 9 с

4-13э. Диск радиуса R начинает вращаться из состояния покоя в горизонтальной плоскости вокруг оси Z, проходящей перпендикулярно его плоскости через его центр. Зависимость проекции углового ускорения от времени показана на графике. Во сколько раз отличаются величины тангенциальных ускорений точки на краю диска в моменты времени t₁ = 2 с и t₂ =7 с?

а) в 2 раза б) в 4 раза в) оба равны нулю

г) трудно определить точно

4-14э. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью, проекция которой изменяется во времени, как показано на графике. На какой угол относительно начального положения окажется повернутым тело через 11 секунд?

а) 8 рад б) 12 рад в) 24 рад г) 0 рад

5. Сила как причина изменения импульса.

Второй закон Ньютона в современной формулировке , где – суммарный импульс системы частиц, – векторная сумма всех внешних сил, действующих на систему частиц.
– вектор изменения импульса за время (импульс силы), где – средняя сила, действующая на систему частиц.
В проекциях , , . ; ; ;

Модуль изменения импульса

Модуль силы , модуль импульса .
5-1. Частица движется в плоскости так, что ее импульс зависит от времени по закону

а) , б) ,

в) , г) . Найти модуль силы, действующей на частицу в момент времени с, если А = В = 1 .

Ответы: а) 2,236 Н, б) 3,162 Н, в) 4,123 Н, г) 5,099 Н

5-2. Частица движется в плоскости так, что ее импульс зависит от времени по закону а) , б) ,

в) , г) . Найти тангенс угла между осью х и вектором силы, действующей на частицу в момент времени с, если А =В = 1 .

Ответы: а) 1,5; б) 0,75; в) 0,6; г) 0,667

5-3. Частица движется в плоскости так, что ее импульс зависит от времени по закону а) , б) ,

в) . Найти тангенс угла между осью y и вектором силы, действующей на частицу в момент времени с, если

А = В = 1 .

Ответы: а) 0,857; б) 0,875; в) 0,889

5-4. Частица массы m= 1 кгдвижется в плоскости так, что ее импульс зависит от времени по закону

а) , б) . Найти ускорение частицы в момент времени с, если А = В = 1 ,

Ответы: а) 5,831 м/с²; б) 8,602 м/с²;

5-5. Частица движется в плоскости под действием силы, которая зависит от времени по закону

а) , б) ,

в) , г)

д) . Найти модуль изменения импульса за интервал времени с, если с, А = В = 1 Н.

Ответы: а) 0,280 ; б) 0,229 ; в) 0,194 ;

г) 0,174 ; д) 0,16

5-6. Небольшой шарик массы m летит со скоростью под углом  =30 к горизонтальной плоскости. После неупругого удара он отскакивает со скоростью под углом  =60 к плоскости. Время соударения . Найти

а) модуль средней силы трения шарика о плоскость;

б) модуль средней силы нормальной реакции опоры,

действовавшие во время удара. м/с, м/с,  = 0,001 с, m= 1 кг.

Ответы: а) 2830 Н, б) 5098 Н


5-7. Небольшой шарик массы m летит со скоростью под углом  = 60 к горизонту и падает на вертикальную стену. После неупругого удара он отскакивает со скоростью под углом  =30 к горизонту. Время соударения . Найти

а) модуль средней силы трения шарика о стену,

б) модуль средней силы нормальной реакции со стороны стены.

м/с, м/с,  = 0,001 с, m= 1 кг.

Ответы: а) 2830 Н, б) 5098 Н

5-8. Частица с начальным импульсом движется в плоскости под действием силы, которая зависит от времени по закону

а) , б) , в)

Найти модуль импульса через t=  = 1 с, если А = 1 , В = 1 Н.

Ответы: а) 1,054 , б) 1,031 , в) 1,020
5-9э. Импульс тела изменился под действием короткого удара и стал равным , как показано на рисунке. В каком направлении действовала сила?

а) 1

б) 2

в) 3

г) 4
5-10э. Импульс тела изменился под действием короткого удара и скорость тела стала равной , как показано на рисунке. В каком направлении могла действовать сила?

а) 2, 3, 4 б) 1 в) только 4 г) 1, 2
5-11э. Теннисный мяч летел с импульсом в горизонтальном направлении, когда теннисист произвел по мячу резкий удар длительностью 0,1 с. Изменившийся импульс мяча стал равным (масштаб указан на рисунке). Найти среднюю силу удара.

а)30 Н б) 5 Н в) 50 Н

г) 0,5 Н д) 0,1 Н
5-12э. Теннисный мяч летел с импульсом (масштаб и направление указаны на рисунке). В перпендикулярном направлении на короткое время = 0,1 с на мяч подействовал порыв ветра с постоянной силой F = 40 Н. Какова стала величина импульса p₂ после того, как ветер утих?

а) 5 б) 0,5 в) 43

г) 50 д) 7