Мод.1,2,3-3ур.-осн.-08. Мод.1,2,3-3ур.-осн. Сборник тестовых контрольных заданий (модулей) по физике 3го уровня сложности Утверждено Редакционно издательским советом

• Название: Сборник тестовых контрольных заданий (модулей) по физике 3го уровня сложности Утверждено Редакционно издательским советом
• Анкор: Мод.1,2,3-3ур.-осн.-08.doc
• Дата: 04.03.2018
• Размер: 2.81 Mb.
• Имя файла: Мод.1,2,3-3ур.-осн.-08.doc
• Тип: Сборник тестов; #16212
• страница: 1 из 13

Федеральное агенство по образованию
Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Курский государственный технический университет»


В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычёв

Сборник тестовых контрольных заданий (модулей)

по физике 3-го уровня сложности

Утверждено Редакционно – издательским советом

университета в качестве практического пособия

Курск 2008
УДК 531/534

ББК В21

П 53
Рецензенты:

Доктор физико-математических наук,

зав. кафедрой «Теоретическая и экспериментальная физика» Курского государственного технического университета, профессор А.А. Родионов

Доктор физико-математических наук,

зав. кафедрой «Общая физика» Курского государственного

университета, профессор Ю.А. Неручев

Кандидат технических наук, зав. кафедрой «Физика» Курской сельскохозяйственной академии им. профессора И.И. Иванова

Д.И. Якиревич
Пауков, В.М. Сборник тестовых контрольных заданий (модулей) по физике 3-го уровня сложности [Текст]: практическое пособие. /В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Курск. гос. техн. ун – т. Курск, 2008. 147 с.: Ил. 244, прилож. Библиогр.: 146 с.
Практическое пособие составлено в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта, Примерной программы дисциплины «Физика» и рабочей программы по физике для студентов инженерно-технических специальностей КурскГТУ.

Излагаются тестовые контрольные задания (модули) по механике и молекулярной физике III уровня сложности для выполнения индивидуальных заданий. Содержит варианты заданий, необходимые приложения и таблицы. Предназначено для индивидуальной самостоятельной работы по физике студентов инженерно-технических специальностей всех формы обучения.

УДК 531/534

ББК В21

П 53

 Курский государственный технический университет, 2008

 Пауков В.М., Полунин В.М., Сычев Г.Т., 2008

Оглавление
Предисловие…...…….………………………………………...4
I. Физические основы механики. Модуль №1..........6
II. Физические основы механики. Модуль №2.......43
III. Основы молекулярной физики и

термодинамики. Модуль №3 …………..........................86
Заключение………….………………………………………135
Приложение 1………………………………………...……...136
Приложение 2………………………………………………..137
Приложение 3………………………………………………..141
Приложение 4……………………………............………......142
Библиографический список...………………………..146

Предисловие
Практическое пособие (практикум) предназначено для улучшения организации индивидуальной самостоятельной работы студентов при изучении физики. Основной целью практикума является выяснение знаний студентов основных понятий, законов и формул, выявление индивидуального умения каждого студента применять полученные теоретические знания к решению практических задач, уровень и качество их физической подготовки, глубину и прочность навыков, необходимых студентам в процессе их дальнейшей деятельности.

Практикум составлен в соответствии с требованиями ГОСов, рабочей программы и рабочих учебных планов технических специальностей и соответствует основным задачам освоения курса физики.

В данной работе представлены контрольные задания 3-го уровня сложности, которые предназначены для студентов, обладающих глубокими знаниями по физике, наиболее одаренных студентов. Однако это не означает, что вышеуказанные студенты не могут выполняять контрольные задания (модули) 1-го или 2-го уровней сложности.

Изложение материала в данной книге предусматривает знание студентами математики в объеме школьной программы. Кроме того, предполагается, что студенты уже изучили или изучают параллельно читаемому курсу соответствующий «вузовский» материал (дифференциальное и интегральное исчисление, анализ функций, дифференциальные уравнения, векторную алгебру, ряды).

Студенту предлагается выполнить письменное задание (модуль), состоящее из тестовых задач. Каждый модуль содержит:

 Модуль №1 – 7 задач по разделу «Физические основы механики (кинематика и динамика, колебания и волновые процессы)».

 Модуль №2 – 8 задач по разделу «Физические основы механики (энергия, работа, мощность; законы сохранения в механике; поле тяготения; движение в поле центральных сил)».

 Модуль №3 – 10 задач по разделу «Основы молекулярной физики и термодинамики (конденсированное состояние; кинематика и динамика жидкостей; основные представления молекулярно-кинетической теории; статистический метод исследования; основы термодинамики; реальные газы; фазовые равновесия и превращения; кинетические явления)».

Задача считается решенной правильно, если полученный студентом в ходе ее решения ответ полностью соответствует одному из приведенных в задаче.

За каждую правильно решенную задачу студент получает определенное число баллов, которое определяется рейтинговой накопительной системой.

Выполненный и зачтенный модуль является промежуточной аттестацией самостоятельной работы студента в семестре.

Тестовое задание (модуль) выполняется студентами в процессе самостоятельной работы в семестре. Использование справочной литературы допускается.

Предполагается, что, работая с данным пособием, студенты будут пользоваться не только им, но другими книгами, справочниками по физике.

Авторы, при подборе задач руководствовались следующим принципом: «Задачи должны быть такими, чтобы при их решении основное внимание уделялось физической стороне вопроса».

Многие задачи, приведенные в практическом пособии, взято из задачников. Некоторые из них переработаны. Часть задач составлена авторами этой книги.

Обозначения единиц измерения физических величин даны через основные и производные единицы системы СИ.

Особо необходимо отметить наличие в пособии рисунков, поясняющих условия задач для самостоятельного решения.

В приложениях приведены основные формулы и законы, некоторые правила приближенных вычислений и справочные таблицы, а в конце – библиографический список.

Практическое пособие может быть использовано преподавателями, имеющими недостаточный опыт работы в вузе.

Авторы будут благодарны всем, кто внимательно просмотрит данную книгу и выскажет определенные замечания по существу. Кроме того, они постараются учесть все рациональные замечания со стороны коллег – физиков, студентов, и внести соответствующие исправления и дополнения.

I. Физические основы механики. Модуль №1

Кинематика и динамика. Колебания и волновые процессы
Вариант № 1

1. Лодка пересекает реку с постоянной относительно воды, перпендикулярной к берегам скоростью v=0,3 м/с. Ширина реки равна L=63 м. Скорость течения изменяется по параболическому закону , где x – расстояние от берега, u₀ – константа, равная 5 м/с. Найти снос лодки S вниз по течению от пункта отправления до места причала на противоположном берегу реки.

Ответ: а) S=400 м; б) S=500 м; в) S=600 м; г) S=700 м;

д) S=800 м.
2. По поверхности вращающегося из центра по радиусу начинает ползти жук. Угловая скорость диска =2 рад/с². Расстояние от жука до оси вращения зависит от времени как , где а=0,1 м/с² постоянная величина. Определить ускорение жука в момент времени t=2 с от начала движения.

Ответ: а) a=3,2 м/с²; б) a=2,6 м/с²; в) a=2 м/с²; г) a=1,8 м/с²;

д) a=1,2 м/с².
3. Две частицы А и В совершают гармонические колебания с одинаковой амплитудой x₀=10 см по одной и той же прямой. Частоты их движений соответственно равны _А=20 с^-1 и _В=21 с^-1. В момент времени t=0 обе частицы проходят точку x=0 в положительном направлении. На каком расстоянии они будут находиться друг от друга в момент времени t=0,350 с?

Ответ: а) x=2,47 см; б) x=2,37 см; в) x=2,57 см; г) x=2,17 см;

д) x=2,27 см.
4. Скорость материальной точки, совершающей гармонические колебания, задается уравнением м/с. Определить смещение этой точки в момент времени t=2 с.

Ответ: а) x=0,76 м; б) x=0,86 м; в) x=0,96 м; г) x=1,06м;

д) x=1,16 м.
5. На горизонтальном столе лежат два тела массы M=1 кг каждое, связанные невесомой нерастяжимой нитью. Тело 2 связано такой же нитью с грузом m=0,5 кг. Блок невесомый, трением в блоке можно пренебречь (рис. 1). Коэффициент трения первого тела со столом ₁=0,1, второго – ₂=0,15. Найти ускорение движения тел.

Ответ: а) a=1 м/с²; б) a=1,2 м/с²; в) a=1,4 м/с²;

г) a=1,6 м/с²; д) a=1,8 м/с².
6. Груз массы M=2 кг находится на столе, который движется горизонтально с ускорением а=2 м/с² (рис. 2). К грузу присоединена нить, перекинутая через блок. К другому концу нити подвешен груз массы m=1 кг. Найти силу натяжения нити.

Ответ: а) Т=8,3 Н; б) Т=7,3 Н; в) Т=6,3 Н;

г) Т=5,3 Н; д) Т=4,3 Н.
7. Тело брошено под углом =45⁰ к горизонту с начальной скоростью v₀=25 м/с.. Масса тела m=130 г (рис. 3). Найти модуль момента количества движения L тела относительно точки бросания в момент падения тела на Землю.

Ответ: а) L=0,710² (кгм²)/с; б) L=0,910² (кгм²)/с; в) L=1,110² (кгм²)/с;

г) L=1,310² (кгм²)/с; д) L=1,510² (кгм²)/с.
Вариант № 2

1. Спортсмены бегут колонной, длина которой =20 м. Скорость колонны v=7 м/с. Навстречу бежит тренер со скоростью u=3 м/с. Каждый спортсмен, поравнявшись с тренером, разворачивается и начинает бежать назад с той же по модулю скоростью v. Какова будет длина колонны, когда все спортсмены развернутся?

Ответ: а) S=4 м; б) S=5 м; в) S=6 м; г) S=7 м; д) S=8 м.
2. Фонарь, находящийся на расстоянии ₀=3 м от вертикальной стены, бросает на нее «зайчик». Фонарь равномерно вращается около вертикальной оси. Частота оборотов фонаря n=0,5 с^-1. При вращении фонаря зайчик бежит по стене по горизонтальной прямой. Найти скорость зайчика через t=0,1 с после того, как луч света был перпендикулярен к стене.

Ответ: а) v=12,4 м/с; б) v=10,4 м/с; в) v=8,4 м/с; г) v=6,4 м/с;

д) v=4,4 м/с.
3. Две частицы А и В совершают гармонические колебания с одинаковой амплитудой x₀=10 см по одной и той же прямой. Частоты их движений соответственно равны _А=20 с^-1 и _В=21 с^-1. В момент времени t=0 обе частицы проходят точку x=0 в положительном направлении. Какова скорость частицы В относительно А в момент времени t=0,350 с?

Ответ: а) v_В=0,1 м/с; б) v_В=0,2 м/с; в) v_В=0,3 м/с; г) v_В=0,4 м/с; д) v_В=0,5 м/с.
4. Определить начальную фазу колебаний тела, если через 0,25 с от начала движения смещение было равно половине амплитуды. Период колебаний 6 с.

Ответ: а) ₀=/3; б) ₀=/6; в) ₀=/9; г) ₀=/12; д) ₀=/15.
5. На горизонтальном столе лежат два тела массы M=1 кг каждое, связанные невесомой нерастяжимой нитью (рис. 1). Тело 2 связано такой же нитью с грузом m=0,5 кг. Блок невесомый, трением в блоке можно пренебречь. Коэффициент трения первого тела со столом ₁=0,1, второго – ₂=0,15. Найти натяжение нити между вторым и третьим телами.

Ответ: а) T₂₃=4,6 Н; б) T₂₃=4,5 Н; в) T₂₃=4,4 Н; г) T₂₃=4,3 Н; д) T₂₃=4,2 Н.
6. Через блок, перекинута нить, на концах которой привязаны грузы m₁ и m₂, причем m₂=2m₁. Груз m₂ поднимают на столько, чтобы груз m₁ коснулся пола, и отпускают (рис.2). На какую высоту поднимется груз m₁, после того как груз m₂ ударится о пол, если высота груза m₂ была равна h₂=0,3 м? Массой блока и трением пренебречь.

Ответ: а) h₁=0,6 м; б) h₁=0,5 м; в) h₁=0,4 м; г) h₁=0,3 м;

д) h₁=0,2 м.

7. Момент количества движения двух материальных точек с массами m₁=2 кг и m₂=3 кг в системе отсчета, связанной с их центром инерции, равен L_c=1,510² (кгм²)/с. Чему равен момент количества движения L этих точек относительно начала координат инерциальной системы К, в которой центр инерции движется с постоянной скоростью v=20 м/с? Радиус-вектор центра инерции в системе К равен R=1 м.

Ответ: а) L=5,510² (кгм²)/с; б) L=4,510² (кгм²)/с; в) L=3,510² (кгм²)/с;

г) L=2,510² (кгм²)/с; д) L=1,510² (кгм²)/с.
Вариант № 3

1. Два стержня пересекаются под углом =30⁰ и движутся с равными скоростями v=5 м/с, перпендикулярными самим себе (рис. 1). Какова скорость точки пересечения стержней?

Ответ: а) v₁=19,3 м/с; б) v₁=17,3 м/с;

в) v₁=15,3 м/с; г) v₁=13,3 м/с; д) v₁=11,3 м/с.
2. Шар радиусом 16 см насажен на горизонтальную ось и катится по плоскости со скоростью v=60 см/с (рис. 2), описывая окружность радиусом 30 см. Определить полную угловую скорость шара.

Ответ: а) =4,00 с^-1; б) =4,25 с^-1; в) =3,75 с^-1; г) =3,50 с^-1;

д) =3,25 с^-1.
3. Частица движется с постоянной скоростью 24 м/с по окружности с центром в начале координат. В момент времени t=0 частица находится в точке с координатами x=3 м и y=4,2 м. Чему равна частота вращения частицы?

Ответ: а) =0,44 Гц; б) =0,54 Гц; в) =0,64 Гц; г) =0,74 Гц;

д) =0,84 Гц.
4. Две частицы А и В совершают гармонические колебания с одинаковой амплитудой (10 см) по одной и той же прямой. Частоты их движений составляют _А=20 с^-1; _В=21 с^-1 соответственно. В момент времени t=0 обе частицы проходят точку x=0 в положительном направлении. На каком расстоянии они будут находиться друг от друга в момент t=0,350 с?

Ответ: а) x=1,87 см; б) x=1,97 см; в) x=2,07 см; г) x=2,17 см;

д) x=2,27.
5. На горизонтальном столе лежат два тела массы M=1 кг каждое, связанные невесомой нерастяжимой нитью (рис. 3). Тело 2 связано такой же нитью с грузом m=0,5 кг. Блок невесомый, трением в блоке можно пренебречь. Коэффициент трения первого тела со столом ₁=0,1, второго – ₂=0,15. Найти натяжение нити между первым и вторым телами.

Ответ: а) T₁₂=1,4 Н; б) T₁₂=1,2 Н; в) T₁₂=1,0 Н; г) T₁₂=0,8 Н;

д) T₁₂=0,6 Н.
6. Человек жестко связан с резиновым шаром, наполненным водородом. Масса человека вместе с массой шара 1,1 раза больше массы вытесняемого ими воздуха. Пренебрегая сопротивлением воздуха, вычислить с каким ускорением падает человек с шаром?

Ответ: а) а=0,37 м/с²; б) а=0,47 м/с²; в) а=0,57 м/с²; г) а=0,67 м/с²;

д) а=0,67 м/с².
7. Найти численное значение момента количества движения L Земли относительно собственной оси вращения. Плотность Земли принять равной 5,510³ кг/м³.

Ответ: а) L=2,210³³ (кгм²)/с; б) L=3,210³³ (кгм²)/с; в) L=4,210³³ (кгм²)/с; г) L=5,210³³ (кгм²)/с; д) L=6,210³³ (кгм²)/с.
Вариант № 4

1. Автомобиль удаляется со скоростью v=20 м/с от длинной стены, двигаясь под углом =30⁰ к ней. В момент, когда расстояние до стены равно =10 м, шофер подает короткий звуковой сигнал. Какое расстояние пройдет автомобиль до момента, когда шофер услышит эхо (рис. 1)? Скорость звука в воздухе принять равной 350 м/с.

Ответ: а) S=1,0 м; б) S=1,2 м; в) S=1,4 м; г) S=1,5 м; д) S=1,6 м.
2. Шар радиусом 16 см насажен на горизонтальную ось и катится по плоскости со скоростью v=60 см/с, описывая окружность радиусом 30 см (рис. 2). Определить угол наклона полной угловой скорости шара к горизонту.

Ответ: а) =32⁰; б) =30⁰; в) =28⁰; г) =26⁰;

д) =24⁰.
3. Частица движется с постоянной скоростью 24 м/с по окружности с центром в начале координат. В момент времени t=0 частица находится в точке с координатами x=3 м и y=4,2 м. Чему равна начальная фаза колебаний (₀) частицы?

Ответ: а) ₀=46⁰; б) ₀=50⁰; в) ₀=54⁰; г) ₀=58⁰; д) ₀=62⁰.
4. Две частицы А и В совершают гармонические колебания с одинаковой амплитудой (10 см) по одной и той же прямой. Частоты их движений составляют _А=20 с^-1; _В=21 с^-1 соответственно. В момент времени t=0 обе частицы проходят точку x=0 в положительном направлении. Какова скорость частицы В относительно А в момент времени t=0,350 с?

Ответ: а) v_В=30 см/с; б) v_В=35 см/с; в) v_В=40 см/с; г) v_В=45 см/с; д) v_В=50 см/с.
5. На горизонтальном столе лежат два тела, масса каждого из них M=1 кг. Тела связаны невесомой нерастяжимой нитью (рис. 3). Тело 2 связано такой же нитью с грузом m=0,5 кг. Блок невесомый, трением в блоке можно пренебречь. Коэффициент трения первого тела со столом ₁=0,1, второго – ₂=0,15. Найти силу давления на ось блока.

Ответ: а) F_о=5,9 Н; б) F_о=6,2 Н; в) F_о=6,3 Н; г) F_о=6,6 Н; д) F_о=6,9 Н.
6. Человек жестко связан с резиновым шаром, наполненным водородом. Масса человека вместе с массой шара в 1,1 раза больше массы вытесняемого ими воздуха. Пренебрегая сопротивлением воздуха, вычислить, на какую высоту поднимется человек, если прыгнет вместе с шаром вертикально вверх с такой скоростью, при которой без шара поднялся бы на 0,2 м?

Ответ: а) h=4,2 м; б) h=4,4 м; в) h=4,6 м; г) h=4,8 м; д) h=5,0 м.

7. Стержень пренебрежимо малой массы может вращаться в вертикальной плоскости вокруг точки О. На расстояниях r₁=30 см и r₂=20 см от точки О укреплены два шарика одинаковой массы m (рис. 4). Система выводится из положения неустойчивого равновесия и отпускается с нулевой скоростью. Трения нет. Найти скорость шарика 1 в момент, когда он проходит нижнюю точку.

Ответ: а) v=1,45 м/с; б) v=1,55 м/с; в) v=1,65 м/с;

г) v=1,75 м/с; д) v=1,85 м/с.