ГлавнаяКаталог работХимия, физика → Контрольная по физике
5ка.РФ

Не забывайте помогать другим, кто возможно помог Вам! Это просто, достаточно добавить одну из своих работ на сайт!


Список категорий Поиск по работам Добавить работу
Подробности закачки

Контрольная по физике

Задача 1
Материальная точка движется по окружности, радиус которой 20 м. Зависимость пути, пройденного точкой, от времени выражается уравнением . Определить пройденный путь, угловую скорость и угловое ускорение точки через 3 с после начала движения.
Исходные данные
; м; с
Решение
Линейную скорость в произвольный момент времени найдем, продифференцировав координату s по времени:
. (1.1)
Линейная скорость связана с угловой соотношением:
,
откуда угловая скорость в любой момент времени
. (1.2)
Тангенциальное ускорение найдем, взяв первую производную от скорости по времени:
.
Тангенциальное ускорение связано с угловым соотношением:
,
откуда угловое ускорение в любой момент времени
. (1.3)
Таким образом, в момент времени получим следующие результаты:
пройденный путь: м;
угловая скорость: рад/с;
угловое ускорение: рад/с2.

Задача 2
На наклонной плоскости длиной 5 м высотой 3 м находится груз массой 50 кг. Какую силу, направленную вдоль плоскости, надо приложить к грузу, чтобы втаскивать его: а) с постоянной скоростью; б) с ускорением 1 м/с2? Коэффициент трения 0,2.
Исходные данные
м; м; кг; ; м/с2
Решение
а) рассмотрим случай равномерного движения груза. В этом случае ускорение .
Тогда согласно второму закону Ньютона имеем:
.
Спроектировав все силы на ось х, получим соответствующее равенство для проекций этих сил:
.
Сила тяжести , где м/с2 – ускорение свободного падения.
Сила трения , где - сила нормального давления.
В случае наклонной плоскости проекция последней силы на ось z , тогда .
Таким образом, получим
.
Синус и косинус находятся по стандартным формулам:
; .
Тогда окончательная формула примет вид:
.
Подставляем известные данные:
Н.
б) рассмотрим случай равноускоренного движения груза. В этом случае будем иметь:
.
Спроектировав все векторы на ось х, получим соответствующее равенство:
.
Отсюда
Подставив сюда выражения для и из предыдущего случая, получим окончательную формулу:
.
Подставляем известные данные:
Н.


Задача 3
Маховик, массу которого можно считать распределенной по ободу радиуса 18 см, вращается со скоростью, соответствующей 600 об/мин. Под действием тормозящего момента 10 Н•м маховик останавливается. Через какое время он остановился, какое число оборотов совершил за это время и какова работа торможения, если его масса равна 10 кг.
Исходные данные
Н•м; см; об/мин; кг
Решение
По второму закону динамики вращательного движения изменение момента импульса вращающегося тела равно произведению момента силы, действующего на тело, на время действия этого момента:
,
где - начальная и конечная угловые скорости, J – момент инерции.
Т.к. и , то . (3.1)
Т.к. момент М оказывает тормозящее действие, то знак минус в правой части можно опустить.
Момент инерции маховика, масса которого распределена по ободу
.
Подставив это выражение в формулу (3.1), получим
.
Выразив угловую скорость через частоту вращения n, получим:
.
Тогда .
Подставляем известные данные:
с.
Для нахождения числа оборотов до полной остановки маховика применим формулу, выражающую связь работы с изменением кинетической энергии:
.
Т.к. , то , где знак минус можно опустить.
С другой стороны работа при вращательном движении определяется по формуле , где φ – угол поворота.
Тогда .
Угол поворота , где N – число оборотов до полной остановки.
Тогда

Подставляем известные данные:
оборота.
Тогда работа торможения Дж.

Задача 4
В деревянный шар массой 8 кг, подвешенный на нити длиной 1,8 м, попадает
горизонтально летящая пуля массой 4 г. С какой скоростью летела пуля, если нить с шаром и застрявшей в нем пулей отклонилась от вертикали на угол 3°? Размером шара пренебречь. Удар пули считать прямым, центральным.
Исходные данные
кг; м; г;
Решение
Удар пули следует рассматривать как неупругий.
Запишем закон сохранения импульса для системы «пуля-шар»:
, (4.1)
где v – скорость пули до удара;
u – скорость шара вместе с пулей после удара.
В результате взаимодействия шара с пулей он приобрел кинетическую энергию, которая после отклонения шара на угол α перешла в потенциальную энергию:
. (4.2)
Из (4.1) выразим u:
. (4.3)
Из (4.2) получим:
.
Подставив сюда значение u из (4.3), получим:

Найдем h:
, .
Тогда
.
Подставляем известные данные:
м/с.

Задача 5
Определить частоту гармонических колебаний диска радиусом 20 см около
горизонтальной оси, проходящей через середину радиуса диска перпендикулярно его плоскости.
Исходные данные
см
Решение
В данном случае мы имеем дело с физическим маятником, период колебаний которого определяется формулой:
,
где d – расстояние центра масс до оси вращения.
Из условия задачи .
По теореме Штейнера
.
Т.к. момент инерции диска , то
.
Известно, что период и частота колебаний связаны соотношением
.
Тогда .
Подставляем известные данные:
с-1.

Задача 6
Два сосуда одинакового объема содержат кислород. В одном сосуде давление 2 МПа и температура 800 К, а в другом давление 2,5 МПа и температура
200 К. Сосуды соединили трубкой и охладили содержащийся в них газ до температуры 200 К. Определить установившееся в сосудах давление.
Исходные данные
МПа; МПа; К; К; К
Решение
По закону Дальтона
. (6.1)
Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона , тогда
; . (6.2)
После соединения сосудов трубкой установившееся давление будет следующим:
. (6.3)
Выразим из выражений (6.2) массы m1 и m2:
; .
Подставив полученные выражения в (6.3), получим:
.
Подставляем известные данные:
МПа.

Задача 7
Азот, занимавший объем 10 л под давлением 0,2 МПа, изотермически расширился до объема 28 л. Определить работу расширения, изменение внутренней энергии и количество сообщенной газу теплоты.
Исходные данные
л; л; МПа

Решение
Т.к. мы имеем дело с изотермическим процессом (T=const), то работа газа будет находиться по формуле:
.
Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона , тогда
.
Подставляя известные данные, получим:
Дж.
Согласно первому началу динамики
. (7.1)
Изменение внутренней энергии ,
где - молярная теплоемкость при постоянном объеме.
Т.к. , то .
Следовательно, подставив в (7.1), получим количество теплоты, сообщенное газу
Дж.

Задача 8
Четыре одинаковых заряда по 40 нКл расположены в вершинах квадрата со стороной 10 см. Найти силу, действующую на один из зарядов со стороны трех остальных.
Исходные данные
нКл; см
Решение
На каждый заряд действует сила, равная геометрической сумме трех сил со стороны каждого из остальных зарядов. Например, на заряд Q4 действует сила .
Переходя от векторных величин к скалярным (проецируем все силы на ось, направленную вдоль силы F), получим:
. (8.1)
Согласно закону Кулона сила взаимодействия двух точечных зарядов находится по формуле:
,
где Ф/м,
- диэлектрическая проницаемость среды;
- расстояние между зарядами.
Тогда
;
.
Подставляя полученные выражения в (8.1), получим:
.
Подставляем известные данные:
мН.


Задача 9
Конденсатор емкостью 6 мкФ, соединенный последовательно с конденсатором неизвестной емкости, подключен к источнику постоянного напряжения 12 В. Определить емкость второго конденсатора и напряжение на каждом из них, если заряд батареи 24 мкКл.
Исходные данные
мкФ; В; мкКл.
Решение
Электроемкость конденсатора может быть найдена по формуле
. (9.1)
В нашем случае С – общая емкость двух конденсаторов.
Электроемкость последовательно соединенных конденсаторов
, откуда .
Подставляя формулу (9.1) в последнее выражение, получим:
.
Подставляем известные данные:
мкФ.
Задача 10
К источнику тока подключают один раз проводник сопротивлением 1 Ом, другой раз - сопротивлением 4 Ом. В обоих случаях за одно и тоже время на проводнике выделяется одинаковое количество теплоты. Определить внутреннее сопротивление источника тока.
Исходные данные
Ом; Ом
Решение
Количество теплоты, выделяющееся на проводнике за время t, находится по формуле:
.
Сила тока по закону Ома для всей цепи:
,
где - ЭДС источника тока.
Тогда
Для первого случая имеем .
Для второго случая .
Т.к. , то
Подставляем известные данные:
Ом.




Данные о файле

Размер 594 KB
Скачиваний 68

Скачать



* Все работы проверены антивирусом и отсортированы. Если работа плохо отображается на сайте, скачивайте архив. Требуется WinZip, WinRar