Задачи для подготовки к экзамену по дисциплине «Физика»

ВОПРОСЫ

Для подготовки к экзамену по физике

За первый семестр 2021/2022учебного года

1. Предмет физики. Структура курса физики. Основные единицы СИ.

2. Физические модели: материальная точка, абсолютно твердое тело. Система отсчета. Кинематические уравнения движения материальной точки.

3. Основные кинематические характеристики движения частиц и тел: траектория, путь, перемещение, радиус-вектор,

4. Скорость материальной точки; средняя, мгновенная, средняя путевая.

5. Ускорение материальной точки: среднее, мгновенное, нормальное и тангенциальное составляющие ускорения.

6. Кинематические характеристики вращательного движения: угол поворота, угловая скорость (средняя, мгновенная), угловое ускорение(средняя, мгновенная).

7. Инерция, инерциальная система отсчета Принцип относительности Галилея. Первый закон Ньютона.

8. Сила и её основные характеристики, Инертность. Масса. Второй закон Ньютона. Принцип независимости сил. Принцип сложения сил.

9. Второй закон Ньютона, как уравнение движения. Третий закон Ньютона.

10. Виды взаимодействия. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела.

11. Сила трения и её виды. Природы силы трения.

12. Механизм возникновения силы упругости. Напряжение. Деформация растяжения и сжатия. Закон Гука. Диаграмма растяжений.

13. Виды упругой деформации: сдвиг, изгиб, кручение и их характеристики.

14. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции: три случая из проявления. Основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета.

15. Механическая система. Внешние и внутренние силы. Главный вектор внешних сил. Второй закон Ньютона для механической системы.

16. Импульс. Закон сохранения импульса, как фундаментальный закон природы.

17. Реактивное движение. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

18. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон его движения.

19. Энергия. Работа силы. Мощность. Геометрическая интерпретация понятия работы

20. Кинетическая энергия и её свойства. Связь кинетической энергии тела и работы силы.

21. Потенциальная энергия и её свойства. Виды потенциальной энергии. Связь потенциальной энергии с работой силы.

22. Закон сохранения энергии в механике и его связь с однородностью времени. Общефизический закон сохранения энергии.

23. Момент силы относительно неподвижной точки, относительно неподвижной оси (определение, формула, направление).

24. Момент импульса относительно неподвижной точки, относительно неподвижной оси (определение, формула, направление). Закон сохранения момента импульса твердого тела.

25. Момент инерции некоторых тел правильной формы. Вывод формулы момента инерции однородного диска

26. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной точки, относительно неподвижной оси. Главный момент внешних сил, момент импульса системы.

27. Момент инерции (материальной точки, системы материальных точек, твердого тела). Теорема Штейнера

28. Работа и мощность внешних сил при вращении твердого тела. Кинетическая энергия вращения твердого тела.

29. Постулаты специальной теории относительности. Преобразование Лоренца и их следствия.

30. Релятивистские масса и импульс. Основной закон релятивистской динамики материальной точки.

31. Энергия в релятивистской механике. Закон взаимосвязи массы и энергии.

32. Молекулярная физика и термодинамика. Статистический и термодинамический методы описания явлений. Параметры состояния термодинамической системы.

33. Идеальный газ и его свойства. Уравнение состояния идеального газа. Следствия из уравнения: закон Авогадро, закон Дальтона.

34. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.

35. Молекулярно кинетический смысл температуры. Средняя квадратичная скорость движения молекулы.

36. Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

37. Внутренняя энергия идеального газа. Степени свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

38. Первое начало термодинамики. Работа и количество теплоты.

39. Теплоёмкость тела. Удельная и молярная теплоёмкости. Теплоемкость одноатомных и многоатомных газов. Уравнение Майера. Недостатки классической теории теплоемкости.

40. Применение первого начала термодинамики к изобарному, изохорному, изотермическому и адиабатному процессам.

41. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Тепловые машины и холодильники. Второе и третье начало термодинамики.

42. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины. Теорема Карно.

43. Энтропия. Изменение энтропии в изобарном, изохорном, изотермическом и адиабатном процессе.

44. Понятие о физической кинетике. Число столкновений, средняя длина свободного пробега, эффективный диаметр молекул.

45. Явления переноса: диффузия ( Закон Фика), теплопроводность ( закон Фурье) , внутреннее трение (закон Ньютона). Физический смысл постоянных в законах Фика, Фурье, Ньютона.

46. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

47. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Силовые линии электрического поля и их свойства.

48. Потенциал электростатического поля. Единицы потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.

49. Эквипотенциальные поверхности и их свойства. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля.

50. Электрический диполь. Плечо диполя. Электрический момент диполя. Напряженность поля диполя.

51. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков.

52. Поляризованность. Напряжённость электрического поля в диэлектрике.

53. Электрическое смещение. Теорема Остроградского–Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

54. Электроемкость. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.

55. Энергия электростатического поля и ее плотность.

56. Постоянный электрический ток. Его характеристики и условия существования..

57. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной форме.

58. Электрическое сопротивление проводников. Электрическая проводимость. Последовательное и параллельное соединения проводников.

59. Сторонние силы и ЭДС. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для замкнутой электрической цепи.

60. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

61. Правила Кирхгофа для разветвлённых цепей постоянного тока.

Задачи для подготовки к экзамену по дисциплине «Физика»

1. Тело брошено со скоростью 15 м/с под углом 30⁰ к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определить: 1) максимальную высоту подъема тела; 2) дальность полета тела; 3) время его движения; 4) скорость тела через 1с после начала движения.

2. Колесо радиусом 50 см вращается с постоянным угловым ускорением 1 рад/с². Определите тангенциальное, нормальное, полное ускорение колеса через 2с после начала движения.

3. Материальная точка движется по окружности радиуса R = 1,5 м. Уравнение движения точки φ = At + Bt³. Где A = 0,4 рад/с, B = 0,1 рад/с³. Определить тангенциальное а_τ, нормальное а_n и полное а ускорения точки в момент времени t = 3 с.

4. Тело брошенное вертикально вниз с некоторой высоты, за последние две секунды падения прошло путь 80 м. Найти время падения тела и высоту с которой оно падало, если модуль начальной скорости тела 10м/с.

5. К стальному стержню длиной l = 3 м и диаметром d = 2 см подвешен груз массой m = 2,5 т. Определить напряжение σ в стержне, относительное и абсолютное удлинение стержня. Модуль Юнга материала Е= 210ГПа.

6. На наклонной плоскости, составляющей угол 30° с горизонтом скользит тело. Определить скорость тела в конце второй секунды от начала скольжения, если коэффициент трения равен 0,15.

7. Определить плотность вещества нейтронной звезды, если минимальный период её спутника равен 1,2 мс.

8. Шарик подвешен на невесомой нерастяжимой нити длиной l= 30 см и вращается в горизонтальной плоскости с периодом Т = 1,0с. Нить составляет с вертикалью угол 30°. Найти ускорение свободного падения в данном месте.

9. При изотермическом расширении кислорода, содержащего количество вещества n = 1 моль и имевшего температуру Т = 300 К, газу было передано количество теплоты Q = 2 кДж. Во сколько раз увеличился объем газа?

10. Определите среднюю кинетическую энергию вращательного движения и полную кинетическую энергию всех молекул, содержащихся в 28 г азота при температуре 27⁰С.

11. Плотность некоторого газа при температуре 38⁰С и давлении 220 к Па равна ρ = 0,34кг/м³. Чему равна масса двух киломолей этого газа?

12. Барометр в кабине летящего самолета показывает давление р=90 кПа. На какой высоте летит вертолет, если на взлетной площадке барометр показывал давление р₀=90 кПа? Считать, что температура воздуха равна 21⁰ С и не изменяется с высотой.

13. Определить удельную теплоемкость смеси кислорода и гелия, если количество вещества первого компонента равно 2 моль, а количество вещества второго компонента равно 4 моль

14. При адиабатном расширении кислорода с начальной температурой 320К его внутренняя энергия уменьшилась на 8,4 Дж, а его объем увеличился в 10 раз. Определить массу кислорода.

15. Кислород при неизменном давлении р=80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от 1 м3 до 3м3. Определить : 1) Изменение внутренней энергии кислорода; 2) работу, совершенную им при его расширении; 3) количество теплоты, сообщенное газу.

16. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура нагревателя в три раза больше температуры холодильника. Нагреватель передал газу количество теплоты 42 кДж. Какую работу совершил газ.

17. Снаряд, летящий со скоростью 100 м/с, в верхней точке траектории на высоте h=100 м разорвался на две части массами 1 кг и 1,5 кг. Модуль скорости большего осколка равна 250 м/с и совпадает по направлению с начальной скоростью. Найти расстояние между точками падения обоих осколков.

18. На железнодорожной платформе, движущейся по инерции со скоростью v₀=3 км/ч, укреплено орудие. Масса платформы с орудием М= 10т. Ствол орудия направлен в сторону движения платформы. Снаряд массой m=10 кг вылетает из ствола под углом α =60⁰ к горизонту. Определить скорость снаряда (относительно Земли), если после выстрела скорость платформы уменьшилась в 2 раза.

19. Определите положение центра масс системы, состоящей из пяти шаров, массы которых равны соответственно m, 2 m, 3 m и 4 m, 5 m, если они расположены в вершинах и центре квадрата со стороной а=20 см.2. Ракета, масса М которой в начальный момент времени равна 300г, начинает выбрасывать продукты сгорания с относительной скоростью u=200м/с. Расход горючего µ=0,21кг/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите за какой промежуток времени скорость ракеты станет равной v₁=5м/с

20. В двух вершинах равностороннего треугольника со стороной 5 см находятся одинаковые положительные заряды q = 2 нКл. Определить напряженность электростатического поля в третьей вершине треугольника.

21. Два одинаковых шарика массой по 400 мг подвешены на закрепленных в одной точке нитях равной длины . Когда шарики зарядили одноименными зарядами эти шарики разошлись на 15 см друг от друга, причем нити образовали прямой прямой угол. Найти заряд каждого шарика.

22. На металлической сфере радиусом 15 см находится заряд Q = 2 нКл. Определить напряженность Е электростатического поля: 1) на расстоянии r₁ = 10 cм от центра сферы; 2) на поверхности сферы; 3) на расстоянии r₂ = 20 cм от центра сферы. Построить график зависимости Е(r).

23. 23.В вершинах квадрата со стороной 10 см находятся одинаковые отрицательные заряды q = 12 нКл. Определить потенциал электростатического поля в середине одной из сторон квадрата.

24. Расстояние между пластинами плоского конденсатора составляет d = 1 см, разность потенциалов U = 200 В. Определите поверхностную плотность σ' связанных зарядов эбонитовой пластинки (e = 3), помещенной на нижнюю пластину конденсатора. Толщина пластины d₂= 8 мм.

25. К пластинам плоского воздушного конденсатора приложена разность потенциалов U₁ = 500 В. Площадь пластин S = 200 см², расстояние между ними d = 1,5 мм. После отключения конденсатора от источника напряжения в пространство между пластинами внесли парафин (e₂ = 2). Определите разность потенциалов U₂ между пластинами после внесения диэлектрика. Определите также емкости коденсатора С₁ и С₂ до и после внесения диэлектрика.

26. Определите внутреннее сопротивление r источника тока, если во внешней цепи при силе тока I₁ = 5А выделяется мощность Р₁ = 10 Вт, а при силе тока I₂ = 8 А – мощность Р₂ = 12 Вт.

27. Вольтметр, включенный в сеть последовательно с сопротивлением R₁,показал напряжение U₁ = 198 В, а при включении последовательно с сопротивлением R₂ = 2R₁, показал напряжение U₂ = 180 В. Определите сопротивление R₁ и напряжение в сети, если сопротивление вольтметра r = 900 Ом.

28. Сила тока в цепи, содержащей три параллельно соединенных сопротивления R₁; R₂ = 2 Ом; R₃ = 6 Ом, равна I = 1, 5 А. Сила тока через сопротивление R₁равна I₁= 0, 5 А. Определите силу токов I₂ и I₃, протекающих через сопротивление R₂ и R₃.

29. Через лампу накаливания течет ток, равный 0,6 А. Температура вольфрамовой нити диаметром 0,1 мм равна 2200 ^оС. Ток подводится медным проводом сечением 6 мм². Определите напряженность электрического поля: 1) в вольфраме (удельное сопротивление при 0 ^оС r₀ = 55 нОм∙м, температурный коэффициент сопротивления a = 4,5 ∙ 10^-3 К^-1); 2) в меди r = 55 нОм∙м.

30. Вольтметр, включенный в сеть последовательно с сопротивлением R₁,показал напряжение U₁ = 198 В, а при включении последовательно с сопротивлением R₂ = 2R₁, показал напряжение U₂ = 180 В. Определите сопротивление R₁ и напряжение в сети, если сопротивление вольтметра r = 900 Ом.

31. Сила тока в цепи, содержащей три параллельно соединенных сопротивления R₁; R₂ = 2 Ом; R₃ = 6 Ом, равна I = 1, 5 А. Сила тока через сопротивление R₁равна I₁= 0, 5 А. Определите силу токов I₂ и I₃, протекающих через сопротивление R₂ и R₃.

32. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено стеклом. Расстояние между пластинами 5 мм, разность потенциалов 1 кВ. Определить : 1) напряженность поля в стекле; 2) поверхностную плотность заряда на пластинах конденсатора; 3) поверхностную плотность связанных зарядов на стекле.

33. Напряжение на концах двух параллельно соединенных сопротивлений по 4 Ом каждое равно 6 В. Если одно из сопротивлений выключить, вольтметр показывает 8 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

34. Камень, брошенный горизонтально, упал на землю через t = 0,6 с на расстоянии l = 6 м по горизонтали от места бросания. Найти: 1) с какой высоты h был брошен камень; 2) с какой начальной скоростью v₀ он был брошен; 3) с какой скоростью v он упал на землю.

35. 3 Радиус Земли в n = 3,66 раза больше радиуса Луны, средняя плотность Земли в k = 1,66 раза больше средней плотности Луны. Определить ускорение свободного падения g_л на по верхности Луны. На поверхности Земли ускорение свободного падения g считать известным.

36. Определите момент инерции сплошного однородного диска радиусом R = 40 см и массой m = 1 кг относительно оси, проходящей через середину одного из радиусов перпендикулярно плоскости диска.

37. Расстояние между пластинами плоского конденсатора 2 мм, разность потенциалов 1,8 кВ. Диэлектрик – стекло (ε = 7). Определить диэлектрическую восприимчивость стекла, поверхностную плотность связанных зарядов, электрическое смещение и поляризованность стекла.

38. Масса m = 1 кг двухатомного газа находится под давлением р = 80 кПа и имеет плотность ρ = 4 кг/м³. Найти энергию теплового движения Е молекул газа при этих условиях.

39. Определить с какой силой действуют два заряда по 10 нКл каждый на третий заряд величиной 15 нКл, который находится на середине отрезка, соединяющего заряды. Длина отрезка 12 см. Рассмотреть случаи одноименных и разноименных зарядов.

40. На какой высоте h давление воздуха вдвое меньше его давления на уровне моря? Температура воздуха считать постоянной и равной t = 0^о С, молярная масса воздуха 29 г/моль.

41. Определите коэффициент диффузии D кислорода при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода примите равным 0,36 нм.

42. Колесо, спустя t = 2 мин после начала вращения, приобретает скорость, соответствующую частоте вращения ν= 720 об/мин. Найти угловую скорость колеса и число оборотов колеса за это время. Движение считать равноускоренным.

43. Определите удельные теплоемкости с_v и с_рсмеси инертного газа неона массой m₁ = 2 г и азота массой m₂ = 4 г. (Молярная масса азота 28кг/моль, неона 4кг/моль)

44. В сосуде объемом V = 2 л находится N = 4×10²² молекул двухатомного газа. Коэффициент теплопроводности газа l = 0,013 Вт/(м×К). Найти коэффициент диффузии D газа при этих условиях.

45. Вагонетка массой m = 2·10³ кг равномерно поднимается по эстакаде, угол наклона которой j = 30°. Определить силу натяжения троса, с помощью которого поднимают вагонетку, если коэффициент трения m= 0,05.

46. При адиабатном расширении кислорода (ν = 3 моль), находящегося при нормальных условиях, его объем увеличился в n = 2 раза. Определите: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) работу расширения газа.

47. Молярная масса некоторого газа m = 0,03 кг/моль, отношение С_р /С_v = 1,4. Найти удельные теплоемкости с_v и с_р этого газа.

48. Колесо радиусом R = 20 см и массой m = 2 кг скатывается без трения по наклонной плоскости длиной l = 5м и углом наклона α = 45°. Определить момент инерции колеса, если его скорость в конце движения составляла 4,6 м/с.

49. Два шарика массой 1г каждый подвешены на нитях, верхние концы которых соединены вместе. Длина нити 10 см. Какие одинаковые зпряды надо сообщить шарикам, чтобы нити разошлись на угол 60⁰?

50. Сосуд вместимостью 8 л содержит азот (М1=28 г/моль) массой 7 г и водород (М2=2 г/моль) массой 1 г при температуре 280 К. Определить давление смеси газов. Вычислить молярную массу смеси.

51. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами q ₁ = 20 нКл и q ₂ =10 нКл. Расстояние между зарядами равно d = 10 см. Определить напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии r₁ = 6 см от первого и r₂ = 8 см от второго зарядов.

52. Определите напряженность и потенциал электростатического поля в точке А, расположенной вдоль прямой, соединяющей заряды q₁ = 6 нКл и q₂ = – 5 нКл и находящейся на расстоянии 6 см от отрицательного заряда. Расстояние между зарядами l = 10 см.

53. . К вертикальной проволоке длиной l = 5 м и площадью поперечного сечения S = 2 мм² подвешен груз массой m = 5,1 кг. В результате проволока удлинилась на = 0,6 мм. Найти модуль Юнга материала проволоки.

54. .При силе тока 0,3 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность 18 Вт, при силе тока 1А во внешней цепи выделяется мощность 10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление.

55. Радиус малой планеты R = 250 км, средняя плотность r = 3 г/см³. Определить ускорение свободного падения g на поверхности планеты. Гравитационная постоянная G=6,67·10^-11 Нм²/кг²

56. В процессе адиабатного сжатия воздуха в цилиндрах двигателя дизеля изменяется от 98 кПа до 3,43 МПа. Начальная температура воздуха равна 313 К. Найти температуру воздуха в конце сжатия.

Лектор Е.И. Доценко

Заслушаны и утверждены

на заседание кафедры «Физика и энергоэффективные технологии»

Протокол №4 от 30.11.2020 г.

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!