ФИЗИКА КОНТРОЛЬНАЯ. Контрольная работа по дисциплине Физика Вариант 5 студент заочного обучения 2 курса

• Название: Контрольная работа по дисциплине Физика Вариант 5 студент заочного обучения 2 курса
• Дата: 31.01.2022
• Размер: 216.75 Kb.
• Имя файла: ФИЗИКА КОНТРОЛЬНАЯ.docx
• Тип: Контрольная работа; #346957

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Иркутский государственный аграрный университет имени А.А.Ежевского

Контрольная работа по дисциплине «Физика»

Вариант №5

Выполнил: студент заочного обучения 2 курса

Энергетического факультета

По специальности Электроэнергетика и электротехника

Швец М.А.

№ зачетной книжки 207595

Проверил: к.т.н, доцент Вржащ Е.Э.

Иркутск 2022

Контрольная работа №1

Задание №105

Материальная точка движется прямолинейно. Уравнение движения имеет

вид xAtBt3, где A3м с; B0,06м с3. Найти

скорость и ускорение точки в моменты времени t1 0 и t2 3c.

Каковы средние значения скорости и ускорения за первые 3с движения?

Дано:	Решение:
xAtBt3 A3м/с B0,06м/с	x=3t+0,06t^3 скорость v=x ' = 3+0,18t^2  ; v(0)=3+0,18*0^2=3 ; v(3)=3+0,18*3^2=4.62 м/с ускорение a=v ' = 0,36t ; a(0)=0,36*0=0 ; v(3)=0,36*3=1.08 м/с2 среднее значение скорости за первые 3 с   = (3+4,62) /2 =3.81 м/с
V - ? At2- ? at2 - ?

Задание №118

Человек массой 70 кг, бегущий со скоростью 9 км/ч, догонят тележку массой 190 кг, движущуюся со скоростью 3,6 км/ч, и вскакивает на нее. С какой скоростью будет двигаться тележка с человеком, если человек до прыжка бежал навстречу тележке?

Дано:	Решение:
m = 70 кг M = 190 кг V1 = 9 км/ч V2 = 3,6 км/ч
V2’ - ?	Проектируем вектора импульсов на ось x и получаем: -М∙V2+m∙V1=(m+M)∙V2’ Отсюда искомая скорость Подставляем числа Знак минус говорит о том, что на рисунке вектор скорости V2’ должен быть направлен в противоположную сторону.

Ответ: V₂’ - -1,56 м/с

Задание №128

Спутник вращается вокруг Земли по круговой орбите радиусом 1700 км. Определить его линейную скорость и период обращения, если радиус Земли равен 6400 км.

Дано:	Решение:
r = 1700 км R = 6400 км	Общий радиус 1700 км + 6400 км = 8400 км Найдем скорость по формуле где M = 6∙1024 кг – масса Земли g = 6,67⋅10−11 м3·с−2·кг−1 – гравитационная постоянная Подставляем и получаем Период обращения
V - ? T - ?

Ответ: V - 7 км/с, Т – 121 мин

Задание №138

Вычислить кинетическую энергию вала диаметром 0,3 м, вращающегося с частотой 200 об/мин, если масса его 2·10³ кг.

Дано:	Решение:
d = 0,3 м n = 200 об/мин m = 2∙103 кг	Формула нахождения кинетической энергии , где I – момент инерции вращающегося вала – угловая скорость вала Найдем момент инерции вращающегося вала I Найдем угловую скорость вала Подставляем найденные значения в формулу нахождения кинетической энергии
Ek - ?

Ответ: E_k – 4914,1 Дж

Задание №148

Стержень вращается вокруг оси, проходящей через его середину, согласно уравнению , где А = 2 рад/с, В = 0,2 рад/с³. Определить вращающий момент, действующий на стержень через 2 с после начала вращения, если момент инерции стержня .

Дано:	Решение:
I = 0,048 кг∙м2 A = 2 рад/с В = 0,2 рад/с3 Т = 2 с	Из второго закона Ньютона, применяемого к вращающимся телам находим , где М – вращающий момент, – угловое ускорение, I – момент инерции. По определению тогда По определению тогда В момент времени t=T Тогда М=
М - ?

Ответ: М – 0,115 Н∙м

Задание №158

Точка участвует одновременно в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, уравнения которых и . Написать уравнение траектории и построить ее. Показать направление движения точки.

Дано:	Решение:
x=8sin2t y=4cos2t	Видно, что (x)2+(2y)2=(8sin2t)2+(8cos2t)2=64(sin22t+cos22t)=64 Уравнение x2+(2y)2=64 – это эллипс. По другому его записывают в виде Из этого уравнения видно, что радиус эллипса вдоль x равен 8см, а вдоль y равен 4см. Итак, траектория эллипс. Теперь найдем направление движения. В момент t=0 получаем: x(t=0)=0cм, а y(t=π/4)=0cм. То есть точка находится на оси x. Из этого делаем вывод, что точка движется от оси y к оси х, то есть по часовой стрелке.
Траектория - ?

Контрольная работа №2

Задание №208

Вычислить плотность азота, находящегося в баллоне под давлением 2 МПа и имеющего температуру 400 К.

Дано:	Решение:
Т = 400К Р = 2 МПа М = 0,028кг/моль (азот N2)	Воспользуемся уравнением Клапейрона – Менделеева, применив его к азоту , Р – давление азота, V – объем сосуда, Т – температура газа, R = 8,31 Дж/(моль∙К) – молярная газовая постоянная. Откуда Нам известно, что плотность Подставляем числа (переводя одновременно все величины в систему СИ)
ρ - ?

Ответ: ρ – 16,8 кг/м³

Задание №218

Давление идеального газа 10 мПа, концентрация молекул см^-3. Определить среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы и температуру газа.

Дано:	Решение:
Р = 10∙10-3Па k = 8∙1010см-3	8∙1010см-3=8∙1016м-3 Температура молекул идеального газа определим по формуле p = n∙k∙T, Температура газа связана с средней кинетической энергией движения молекул соотношением где k – постоянная Больцмана, k = 1,38∙10-23Дж/К, i – количество степеней свободы. Определим среднее значение полной кинетической энергии одной молекулы идеального газа (для одноатомной молекулы i = 3)
Т - ? Еk - ?

Ответ: Т – 9000К, Е_k – 1,863∙10^-19 Дж

Задание №228

Средняя квадратичная скорость некоторого газа при нормальных условиях равна 480 м/с. Сколько молекул содержит 1 г этого газа?

Дано:	Решение:
ср.кв.> = 480 м/с Т = 273К m = 1г = 10-3кг R = 8,31 Дж/(моль∙К)	Средняя квадратичная скорость Выразим молярную массу Число молекул, содержащихся в единице массы газа
N - ?

Ответ: N – 2,04∙10²² молекул

Задание №238

Найти молярную массу среды, для которой удельная изобарная теплоемкость с_p = 1820 Дж/( ) и изохорная c_v = 1360 Дж/( ).

Дано:	Решение:
сp = 1820 Дж/( ) cv = 1360 Дж/( )
М - ?

Ответ: М – 0,018 кг/моль

Задание №248

Водород массой 4 г был нагрет на при постоянном давлении. Определить работу расширения газа.

Дано:	Решение:
p=const m=4∙10-3кг	Молярная масса водорода МН2=2∙0,001 кг/моль Работа расширения газа Уравнение Клайперона-Менделеева состояния газа до и после нагрева Подставим полученные выражения
А - ?

Ответ: А – 166,2 Дж

Задание №258

Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество теплоты 5,5 кДж и совершил работу 1,1 кДж. Определить: 1) термический КПД цикла; 2) отношение температур нагревателя и холодильника.

Дано:	Решение:
Q1=5,5∙103Дж А=1,1∙103Дж	Находим термический КПД по формуле Определим отношение температур нагревателя и холодильника
η-? Т1/Т2-?

Ответ: η – 20%, Т₁/Т₂ – 1,25

Контрольная работа №3

Задание №308

Расстояние l между зарядами Q нКл равно 25 см. Определить напряженность Е поля, созданного этими зарядами в точке, находящейся на расстоянии r₁ = 15 см от первого и на расстоянии r₂ = 20 см от второго заряда.

Дано:	α Решение:
q1=2∙10-9Кл q2=2∙10-9Кл R1=0,15м R2=0,1м L=0,2м	β O q2 q1 R2 R1 L - +
Е-?	Напряженность, создаваемая зарядом q в точке О на расстоянии r от него: Для зарядов 1 и 2 запишем модули напряженности: По принципу суперпозиции полей: По теореме косинусов определим косинус угла β: Тогда cosα=0,25

Ответ: Е – 2,14∙10³ В/м

Задание №318

Пылинка массой 0,2 мг, несущая на себе заряд Q = 40 нКл, влетела в электрическое поле в направлении силовых линий. После прохождения разности потенциалов U = 200 В пылинка имела скорость 10 м/с. Определить скорость пылинки до того, как она влетела в поле.

Дано:	Решение:
V2=10м/с Q=40 нКл m=0,2 мг U=200В	Из закона сохранения энергии имеем: T1+W=T2, где – начальная кинетическая энергия пылинки, W=Q∙U – потенциальная энергия пылинки, проходящей через разность потенциалов U, – конечная кинетическая энергия пылинки. Поэтому , откуда искомая скорость
V1-?	Подставляем числа:

Ответ: V1 – 9,996 м/с

Задание №328

Плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В. Площадь пластин S = 1см², напряженность поля в зазоре между ними Е = 300 кВ/м. Определить поверхностную плотность заряда на пластинах, емкость и энергию конденсатора.

Дано:	Решение:
S=1см2=1∙10-4м2 U=300В Е=300кВ/м=3∙105В/м	Напряженность Е поля в зазоре между обкладками конденсатора Отсюда (Кл/м2)
σ, С, W - ?	Емкость С конденсатора Энергия W конденсатора

Ответ: σ – 2,7∙10^-6 Кл/м², С – 8,85∙10^-13 Ф, W – 3,9825∙10^-8 Дж

Задание №338

Определить плотность тока в железном проводнике длиной 10 м, если провод находится под напряжением 6 В, удельное сопротивление железа = 98 нОм·м.

Дано:	Решение:
l=10м U=6В ρ = 98 нОм∙м	Сила тока где Плотность тока
j - ?

Ответ: j – 6,1∙10⁶ А/м²

Задание №348

ЭДС батареи аккумуляторов равна 12 В, сила тока короткого замыкания равна 5 А. Какую наибольшую мощность можно получить во внешней цепи, соединенной с такой батареей?

Дано:	Решение:
Iкз=5А Е=12В	Ток короткого замыкания Закон Ома для полной цепи Мощность во внешней цепи Максимальная полезная мощность во внешней цепи достигается при условии r=R
Pmax - ?

Ответ: Р_max – 15 Вт

Контрольная работа №4

Задание №408

По кольцевому медному проводнику протекает ток 30 А. В центре контура с током создается магнитное поле напряженностью 30 А/м. Определить разность потенциалов на концах проводника, если его поперечное сечение 3 мм². Удельное сопротивление меди Ом·м.

Дано:	Решение:
I=30А Н=30А/м S=3мм2 ρ=1,7∙10-8Ом∙м	Напряженность магнитного поля в центре кольца Откуда радиус кольца Разность потенциалов U=IR, где сопротивление провода
U - ?

Ответ: U – 0,534 В

Задание №418

Контур из провода, изогнутого в форме квадрата со стороной, а = 0,5м, расположен в одной плоскости с бесконечным прямолинейным проводом с током I = 5 А так, что две его стороны параллельны проводу. Сила тока в контуре I₁ = 1 А. Определить силу, действующую на контур, если ближайшая к проводу сторона контура находится на расстоянии b = 10 см.

Дано:	Решение:
а=0,5м I=5A I1=1A b=10см=0,1м
F - ?	F=F1+F2+F3+F4 F2=-F4, F=F1+F3 F=F1-F3, μ=1,

Ответ: F – 4,17 мкН

Задание №428

В плоскости, перпендикулярной однородному магнитному полю напряженностью 2·10⁵ А/м вращается стержень длиной 0,4 м относительно оси, проходящей через его середину. В стержне индуцируется электродвижущая сила, равная 0,2 В. Определить угловую скорость стержня.

Дано:	Решение:
l=0,4 м Н=2∙105 А/м ε=0,2В	ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока Ф, пересекаемого стержнем при вращении Где В=μμ0Н – индукция поля, dS – площадь, пересекаемая стержнем при вращении с угловой скоростью ω.
ω - ?	Половина стержня, имея радиус при повороте на угол dφ пересечет площадь а весь стержень пересечет площадь dS=2dS’=r2dφ. Тогда Откуда

Ответ: ω - -20(с^-1)

Задание №438

На дифракционную решетку, содержащую 500 штрихов на 1 мм, падает в направлении нормали к ее поверхности белый свет. Спектр проецируется помещенной вблизи решетки линзой на экран. Определить ширину спектра первого порядка на экране, если расстояние L от линзы до экрана равно 3 м. Границы видимого спектра λ_кр. = 780 нм, λ_ф = 400 нм.

Дано:	Решение:
n=500 l=1мм=10-3м L=3м λкр.=780нм=7,8∙107м λф=400 нм=4∙107м	Ширину b спектра первого порядка на экране можно определить b=xкр-хф Расстояние x: x=Ltgφ, где φ – угол дифракции. Для максимума первого порядка этот угол очень мал. А для малых углов выполняется соотношение tgφ≈sinφ
b - ?	Тогда уравнение перепишем в виде x=Lsinφ sinφ найдем из условия максимума на дифракционной решетке , где d – период дифракционной решетки, который можно найти, зная длину решетки l и число штрихов на решетке n. Тогда ширину спектра запишем в виде

Ответ: b – 0,57 м

Задание №448

На поверхность металла падает монохроматический свет с длиной волны 0,1 мкм. Красная граница фотоэффекта = 0,3 мкм. Какая доля энергии фотона расходуется на сообщение электрону кинетической энергии?

Дано:	Решение:
λ0=0,3мкм λ=0,1мкм	Формула Эйнштейна для фотоэффекта: где энергия фотона. Откуда Tmax=ε-A. Если V=0, то hv0=A, где - красная граница фотоэффекта.
- ?	По определению (c – скорость света), тогда – работа выхода из металла. Тогда

Ответ: – 66,7%

Задание №458

Постоянная радиоактивного распада для изотопа равна 10^-9 с^-1. Определить время, в течение которого распадается 2/5 начального количества ядер этого радиоактивного изотопа.

Дано:	Решение:
λ=10-9с-1	. Прологарифмировав последнее выражение: , находим с или t = 16,176 лет.
t - ?

Ответ: t – 16,176 лет

Задание№468

Вычислить энергию ядерной реакции

Дано:	Решение:
-10,0129 -7,0160 -4,0026 -1,0086	Энергия Е ядерной реакции определяется по формуле равен разности масс продуктов, вступающих в реакцию и полученных в результате реакции: 1 а.е.м = 1,66∙10-27кг
Е - ?

Ответ: Е – 2,73 МэВ