Задачи к контрольной работе № 2

ФИЗИКА

Учебная программа, контрольные задания и методические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальностей

220501 «Управление качеством»,

260204 «Технология бродильных производств и виноделия»,

260201 «Технология хранения и переработки зерна»,

260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»,

260601 «Машины и аппараты пищевых производств».

ЧАСТЬ 2

УФА 2009

Рецензент:

Доцент кафедры теоретической физики БашГУ,

кандидат физико-математических наук Харисов А.Т.

Юмагузин А.Р., Кызыргулов И.Р.

Физика: рабочая программа, контрольные задания

и методические указания. Часть 2.

- Уфа: Уфимский филиал ГОУ ОГУ, 2009.-41 с.

Методические указания предназначены для самостоятельного изучения предмета, выполнения контрольных работ и подготовки к экзаменам по дисциплине «Физика» для студентов – заочников, обучающихся по специальностям:

220501 «Управление качеством»,

260204 «Технология бродильных производств и виноделия»,

260201 «Технология хранения и переработки зерна»,

260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»,

260601 «Машины и аппараты пищевых производств».

Уфимский филиал

Оренбургский государственный университет

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение………………………………………………..……..4

2. Учебная программа…………………………………………...4

3. Основные формулы…………………………………………..6

4. Требования к выполнению контрольной работы………….16

5. Задачи к контрольной работе № 2………………………….19

6. Вопросы к зачету…………………………………………….34

7. Приложение…………………………………………………..36

8. Список рекомендуемой литературы………………………..41

1. ВВЕДЕНИЕ

Курс общей физики студентами-заочниками изучается самостоятельно по лекциям, учебникам и учебным пособиям. Для глубокого освоения курса физики важно не только знание теории, но и умение активно применять изученное на практике, самостоятельно работать над решением задач. В период сессии выполняется практические задания и лабораторные работы, решаются типовые задачи и прослушиваются обзорные лекции по отдельным разделам дисциплины, сдаются зачеты и экзамены.

Сдаче зачетов и экзаменов предшествует самостоятельная работа по выполнению контрольных работ. В настоящее время очень много задачников с решениями школьных задач, задач повышенной трудности, в число которых входят и вузовские. Рекомендуется изучить их решение после предварительной проработки теоретического материала.

Данное методическое указание состоит из учебной программы, основных формул, задач для самостоятельного решения (контрольная работа № 1), вопросов к экзамену по второй части курса физики: электричество и магнетизм, оптика, атомная и ядерная физика. Также имеется приложение, где приведены табличные значения физических величин, необходимых при решении задач.

Учебная программа

Раздел 3. Электростатика. Постоянный электрический ток. Электромагнетизм.

Электрическое поле. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей. Диполь.

Вектор индукции электростатического поля. Поток вектора индукции. Теорема Гаусса. Расчет полей равномерно заряженных проводников. Работа электростатического поля. Потенциал электрического поля. Связь между напряженностью и потенциалом.

Проводник в электрическом поле. Электростатическая индукция. Поверхностная плотность заряда. Диэлектрики в электрическом поле. Вектор поляризации, поляризационные заряды, диэлектрическая проницаемость.

Электроемкость. Конденсаторы. Расчет конденсаторов различной конфигурации. Соединения конденсаторов. Энергия конденсаторов.

Основные понятия об электрическом токе. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральном и дифференциальном виде. Закон Джоуля-Ленца. Законы постоянного тока. Законы Ома для неоднородного участка цепи, для полной цепи. Электронная теория проводимости металлов. Ток в полупроводниках. Ток в вакууме. Работа выхода электронов из металла. Закон Фарадея. Электролиз в технике.

Раздел 4. Электродинамика (продолжение). Оптика. Атомная и ядерная физика

Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет магнитного поля проводников различной конфигурации. Поток вектора магнитной индукции.

Закон Ампера. Работа сил Ампера. Сила Лоренца. Примение сил Ампера и Лоренца.

Магнитное поле в вещества. Диа-, пара-, ферромагнетики. Вектор намагниченности, магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля. Объяснение «петли гистерезиса» для ферромагнетиков. Точка Кюри.

Электромагнитная индукция. ЭДС в движущихся проводниках. Закон Ленца. Самоиндукция. Энергия магнитного поля.

Колебательный контур. Свободные электрические колебания. Формула Томсона.

Переменный ток. Активное, индуктивное и емкостное сопротивления. Закн Ома для цепей переменного тока. Трансформаторы.

Электромагнитные волны и их свойства. Шкала электромагнитных волн.

Световые волны. Законы прямолинейного распространения света, отражение, преломление. Тонкие линзы. Формула тонкой линзы.

Интерференция света. Тонкие пленки. Опыт Юнга.

Дифракция света. Дифракция от одной щели. Дифракционная решетка. Разрешающая способность дифракционной решетки.

Дисперсия света. Спектроскопия.

Поляризация света. Закон Брюстера, Малюса.

Давление света. Фотоэффект. Закон Столетова, Эйнштейна для фотоэффекта.

Планетарная модель атома и ее трудности. Модель атома Резерфорда-Бора.

Радиоактивные превращения. Закон радиоактивного распада. Методы регистрации элементарных частиц. Строение ядра. Ядерные силы. Энергия связи. Физические основы ядерной энергетики.

Основные формулы

Электростатика.

Закон Кулона

где F – сила взаимодействия двух точечных зарядов; R - расстояние между зарядами; - электрическая постоянная; - диэлектрическая проницаемость среды.

Напряженность электрического поля

где F – сила, действующая на заряд, находящийся в данной точке поля.

Напряженность поля:

а) точечного заряда

где R – расстояние от заряда до точки, в которой определяется напряженность и потенциал.

б) диполя

где (момент диполя); - угол между расстоянием от центра диполя до точки наблюдения R и длиной l диполя.

в) сферы: вне

где R – расстояние от центра сферы;

внутри

г) бесконечно длинной нити

где – линейная плотность заряда; l - длина нити; -расстояние от нити до точки, напряженность поля в которой вычисляется.

д) бесконечной плоскости

где S – площадь поверхности, по которой распределен заряд.

е) двух бесконечных плоскостей

Электрическое смещение

Теорема Гаусса

где – проекции вектора D на направление нормали к элементу поверхности, площадь которой равна dS; - заряды, охватываемые поверхностью

Электроемкость

где – изменение потенциала, вызванное зарядом q.

Электроемкость:

плоского конденсатора

где S – площадь пластин конденсатора; d - расстояние между ними; - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего пространство между пластинами.

б) параллельно соединенных конденсаторов

в) последовательно соединенных конденсаторов

Энергия

Объемная плотность энергии

Постоянный ток

Сила тока

где q – количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за время t.

Плотность тока

где S – площадь поперечного сечения.

Закон Ома:

1) для однородного участка цепи

где R – сопротивление;

2) для неоднородного участка цепи

3) для замкнутой цепи

где R – сопротивление цепи; - ЭДС источников тока.

Законы Кирхгофа:

1) для токов, сходящихся в узле

2) для замкнутого контура

Работа и полезная мощность на участке цепи

полной цепи

где – полная мощность.

Полезная мощность P максимальная при равенстве внешнего сопротивления R и внутреннего r

Магнитное поле в вакууме

Сила взаимодействия прямых параллельных токов и

где - магнитная постоянная; - длина участка проводника, на который действует сила; r - расстояние между проводниками.

Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле,

где l – длина проводника; B - магнитная индукция поля; - угол между векторами l и B.

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу q, движущуюся со скоростью v в магнитном поле с индукцией B

где – угол между векторами и

Закон Био-Савара-Лапласа

где dl – длина проводника, r - расстояние от середины элемента проводника до точки, магнитная индукция в которой определяется, - угол между dl и r.

Магнитная индукция, созданная в точке А:

1) прямолинейным проводником на расстоянии r

где и – углы между расстоянием до точки А и элементом тока.

2) круговым током в центре

где r – радиус кривизны проводника.

3) на оси кругового тока

где R – расстояние до точки, где определенное поле.

4) бесконечно длинным проводником

где r – расстояние от оси проводника.

5) длинным соленоидом на оси

где N – число витков;

l - длина проводника;

I - сила тока в одном витке.

Поток вектора магнитной индукции через плоский контур площадью S

Работа сил магнитного поля

Закон Фарадея для электромагнитной индукции

для самоиндукции

где L – индуктивность контура.

Количество заряда, протекающего через сопротивление R при изменении магнитного потока

Индуктивность длинного соленоида

Экстраток замыкания и размыкания

где при замыкании , размыкании

Энергия магнитного поля

Объемная плотность энергии

где напряженность магнитного поля.

Оптика

Закон преломления

где i – угол падения; r - угол преломления; и - абсолютные показатели преломления соответственно первой и второй сред; с - скорость света в вакууме; v - скорость света в среде.

Формула тонкой линзы

где F – фокусное расстояние линзы; d - расстояние от оптического центра линзы до предмета; f - расстояние от оптического центра линзы до изображения.

Формула тонкой линзы через радиусы кривизны поверхностей линзы

где – абсолютные показатели преломления линзы и среды, полагают, если линза выпуклая и если линза вогнутая.

Оптическая сила:

1) линзы

2) системы линз

Условие интерференционного

max k=0,1,2…

min k=1,2…

где – оптическая разность хода; - длина волны.

Расстояние между интерференционными полосами, полученными от 2-х когерентных источников

где d – расстояние между источниками; L - оптическая длина пути световой волны.

Оптическая разность хода для тонкой пластинки при отражении

В отраженном свете:

радиус темных колец Ньютона

радиус светлых колец Ньютона

где R – радиус кривизны поверхности линзы, соприкасающейся с плоскопараллельной стеклянной пластинкой.

В проходящем свете условия максимума и минимума меняются местами.

Направление дифракционных максимумов и минимумов от одной щели

где d – ширина щели; - угол дифракции.

Радиусы зон Френеля для сферической поверхности световой волны, испускаемым точечным источником S,

где R – радиус волновой поверхности; - расстояние от вершины волновой поверхности до точки P, для которой построены зоны Френеля.

Условие главного max для дифракционной решетки

Разрешающая способность спектрального прибора

где – наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий , при которой эти линии могут быть видны раздельно в спектре, полученном посредством данной решетки.

Для дифрешетки

где N - число штрихов решетки.

Степень поляризации

где – максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света. пропускаемого анализатором.

Формулы Френеля для отражения света от диэлектрика

где – интенсивность световых колебаний отраженного луча в направлении, перпендикулярном к плоскости падения света; - интенсивность световых колебаний отраженного луча в направлении, параллельном к плоскости падения света; - интенсивность падающего луча; r - угол падения;

i - угол преломления.

Если , то . свет полностью поляризован в плоскости падения, тогда справедлив закон Брюстера.

Закон Брюстера при отражении

где – угол падения, n - относительный показатель преломления.

Закон Малюса: (без поглощения),

(k - коэффициент поглощения),

где I – интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор; - интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; - угол между направлением колебаний светового вектора волны, падающей на анализатор, и плоскостью пропускания анализатора.

Квантовая оптика

Энергия фотона

где h – постоянная Планка; - частота света; - длина волны.

Масса и импульс фотона .

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта

где А - работа выхода электронов из металла.

«Красная граница» фотоэффекта

Давление света

где I – облученность поверхности; k - коэффициент отражения.

Изменение длины волны рентгеновских лучей при рассеянии их на электроне на угол (комптоновское рассеяние)

где – масса электрона отдачи.

Строение атома и ядра

Полная энергия электрона на n-ой орбите атома с зарядом ядра Z

где m – масса электрона; - энергия ионизации атома; n - главное квантовое число.

Энергия, излучаемая или поглощаемая атомом водорода (водородоподобного атома) при переходе из одного стационарного состояния в другое,

где – номер серии спектральных линий.

Частота излучения, соответствующая линиям водородного спектра

где k и n – номера орбит;

с - скорость света в вакууме;

R - постоянная Ридберга, равная

Для водородоподобных ионов

где z – порядковый номер элемента.

Масса релятивистской частицы

Полная энергия

Кинетическая энергия релятивистской частицы

Связь между полной энергией и импульсом релятивистской частицы

Радиоактивность

Закон радиоактивного распада

где N – число нераспавшихся атомов в момент времени t; - число нераспавшихся атомов в момент, принятый за начальный ; e - основание натуральных логарифмов; - постоянная радиоактивного распада.

Число ядер, распавшихся за время

При

где – период полураспада.

Период полураспада

Среднее время жизни ядра

Активность радиоактивного распада

Ядерная реакция

где

- энергетический эффект реакции.

Дефект массы ядра

Энергия связи атомного ядра

Удельная энергия связи

где A – число нуклонов в ядре.

1 МэВ - мегаэлектрон×вольт, 1 а.е.м.» 931 МэВ.

Перед выполнением контрольной работы проработайте программу того раздела физики, который является основой для задач и отчетности (зачета, экзамена).

Требования к выполнению контрольной работы

Выполняя контрольные работы по курсу общей физики, студент-заочник должен руководствоваться следующим.

1. Контрольную работу необходимо выполнить в сроки, установленные учебным графиком, и сдавать или высылать на рецензию до начала экзаменационной сессии. Условия задач нужно переписывать полностью.

2. Решения задач необходимо сопровождать исчерпывающими, но краткими объяснениями, которые должны состоять в следующем: а) символическая запись основных законов и формул, на которых базируется решение задачи, должна сопровождаться их словесной формулировкой и разъяснением буквенных обозначений; б) если при решении задачи применяется формула, относящаяся к частному случаю, то ее следует вывести; в) когда это возможно, содержание задачи должно иллюстрироваться рисунком; г) решение должно быть сначала найдено в общем виде; д) при вычислениях следует пользоваться Международной системой единиц СИ и соблюдать правила приближенных вычислений. В формулы значения величин следует подставлять вместе с наименованиями единиц. Однако при решении многочисленных уравнений можно оперировать только числами, соответствующими значениям величин в системе СИ. В этих случаях в конце решения необходимо вывести единицу измерения искомой величины.

3. В конце контрольной работы необходимо указать, каким учебником или учебным пособием студент пользовался при изучении курса общей физики (автор, название учебника, место и год издания). Это дает возможность рецензенту в случае необходимости конкретно указать, что следует студенту изучить для завершения контрольной работы.

4. Контрольная работа засчитывается, если все задачи решены верно и в их решении не содержится ошибок принципиального характера. В случае, если контрольная работа при рецензировании не зачтена, она возвращается студенту для полной или частичной переработки. Студент обязан представить ее на повторное рецензирование, включив в нее новые решение тех задач, в которых были обнаружены ошибки. Не разрешается исправлять ошибки в первоначальном варианте решения, который уже был проверен рецензентом.

5. Повторно выполненная работа рецензируется только в том случае, если к ней приложена незачтенная ранее работа и учтены замечания, данные преподавателем при первом рецензировании.

6. Работа, выполненная студентом не в соответствии с шифром, возвращается студенту как незачтенная.

7. Номера задач к контрольным работам студент берет в соответствии с таблицей 1,2,3.

8. Перед зачетом или экзаменом проводится собеседование по контрольной работе. Студент должен дать все необходимые объяснения по решенным задачам. Такие собеседования служат не только для контроля за работой студента, но и для оказания ему помощи в самостоятельной работе.

Специальность «Управление качеством»,

(учебный план полный и сокращенный)

Контрольная работа №2

Специальность «Машины и аппараты пищевых производств»

(учебный план полный и сокращенный)

Контрольная работа №2

Специальность «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»

Контрольная работа №2

Специальность «Технология бродильных производств и виноделие»»

Контрольная работа №2

Вопросы к Экзамену

1. Электрическое поле. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей. Диполь.

2. Вектор индукции электростатического поля. Поток вектора индукции. Теорема Гаусса. Расчет полей равномерно заряженных проводников.

3. Работа электростатического поля. Потенциал электрического поля. Связь между напряженностью и потенциалом.

4. Проводник в электрическом поле. Электростатическая индукция. Поверхностная плотность заряда.

5. Диэлектрики в электрическом поле. Вектор поляризации, поляризационные заряды, диэлектрическая проницаемость.

6. Электроемкость. Конденсаторы. Расчет конденсаторов различной конфигурации. Соединения конденсаторов. Энергия конденсаторов.

7. Основные понятия об электрическом токе. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральном и дифференциальном виде. Закон Джоуля-Ленца. Законы постоянного тока. Законы Ома для неоднородного участка цепи, для полной цепи.

8. Электронная теория проводимости металлов. Ток в полупроводниках. Ток в вакууме.

9. Работа выхода электронов из металла. Закон Фарадея. Электролиз в технике.

10. Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет магнитного поля проводников различной конфигурации. Поток вектора магнитной индукции.

11. Закон Ампера. Работа сил Ампера. Сила Лоренца. Примение сил Ампера и Лоренца.

12. Магнитное поле в вещества. Диа-, пара-, ферромагнетики. Вектор намагниченности, магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля. Объяснение «петли гистерезиса» для ферромагнетиков. Точка Кюри.

13. Электромагнитная индукция. ЭДС в движущихся проводниках. Закон Ленца. Самоиндукция. Энергия магнитного поля.

14. Колебательный контур. Свободные электрические колебания. Формула Томсона.

15. Переменный ток. Активное, индуктивное и емкостное сопротивления. Закн Ома для цепей переменного тока. Трансформаторы.

16. Электромагнитные волны и их свойства. Шкала электромагнитных волн.

17. Световые волны. Законы прямолинейного распространения света, отражение, преломление. Тонкие линзы. Формула тонкой линзы.

18. Интерференция света. Тонкие пленки. Опыт Юнга.

19. Дифракция света. Дифракция от одной щели. Дифракционная решетка. Разрешающая способность дифракционной решетки.

20. Дисперсия света. Спектроскопия.

21. Поляризация света. Закон Брюстера, Малюса.

22. Давление света. Фотоэффект. Закон Столетова, Эйнштейна для фотоэффекта.

23. Планетарная модель атома и ее трудности. Модель атома Резерфорда-Бора.

24. Радиоактивные превращения. Закон радиоактивного распада. Методы регистрации элементарных частиц. Строение ядра. Ядерные силы. Энергия связи. Физические основы ядерной энергетики.

Приложение

Потенциал ионизации, эВ

Водород – 13,6 Ртуть – 10,4

Показатель преломления

Алмаз – 2,41 Вода – 1,33 Глицерин – 1,47

Каменная соль – 1,54 Кварц – 1,55 Сероуглерод – 1,63

Скипидар – 1,48 Стекло – 1,52

Список рекомендуемой литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1-3. – М.: АСТ, 2003.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1-5. – М.: Физматлит, 2002.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2003.

4. Грабовский Р.И. Курс физики. – 6-е изд. – СПб.: Лань, 2002.

5. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: Наука, 2000.

6. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. – М.: Высшая школа, 2001.

7. Сборник вопросов и задач по общей физике: Учеб. пособие./ Под ред. Гершензона. – 2-е изд. – М.: Академия, 2002.

8. Трофимова Т.И., Фирсов А.В. Курс физики. Колебания и волны. Теория, задачи и решения: Учебное пособие. – М.: Академия, 2003.

9. Гладской В.М. Сборник задач по физике с решениями: Пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2003.

ФИЗИКА

Учебная программа, контрольные задания и методические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальностей

220501 «Управление качеством»,

260204 «Технология бродильных производств и виноделия»,

260201 «Технология хранения и переработки зерна»,

260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»,

260601 «Машины и аппараты пищевых производств».

ЧАСТЬ 2

УФА 2009

Рецензент:

Доцент кафедры теоретической физики БашГУ,

кандидат физико-математических наук Харисов А.Т.

Юмагузин А.Р., Кызыргулов И.Р.

Физика: рабочая программа, контрольные задания

и методические указания. Часть 2.

- Уфа: Уфимский филиал ГОУ ОГУ, 2009.-41 с.

Методические указания предназначены для самостоятельного изучения предмета, выполнения контрольных работ и подготовки к экзаменам по дисциплине «Физика» для студентов – заочников, обучающихся по специальностям:

220501 «Управление качеством»,

260204 «Технология бродильных производств и виноделия»,

260201 «Технология хранения и переработки зерна»,

260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»,

260601 «Машины и аппараты пищевых производств».

Уфимский филиал

Оренбургский государственный университет

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение………………………………………………..……..4

2. Учебная программа…………………………………………...4

3. Основные формулы…………………………………………..6

4. Требования к выполнению контрольной работы………….16

5. Задачи к контрольной работе № 2………………………….19

6. Вопросы к зачету…………………………………………….34

7. Приложение…………………………………………………..36

8. Список рекомендуемой литературы………………………..41

1. ВВЕДЕНИЕ

Курс общей физики студентами-заочниками изучается самостоятельно по лекциям, учебникам и учебным пособиям. Для глубокого освоения курса физики важно не только знание теории, но и умение активно применять изученное на практике, самостоятельно работать над решением задач. В период сессии выполняется практические задания и лабораторные работы, решаются типовые задачи и прослушиваются обзорные лекции по отдельным разделам дисциплины, сдаются зачеты и экзамены.

Сдаче зачетов и экзаменов предшествует самостоятельная работа по выполнению контрольных работ. В настоящее время очень много задачников с решениями школьных

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?