Способы описания движения. Скорость равномерного прямолинейного движения. Уравнение равномерного прямолинейного движения.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ

ОУД. 08 Физика

Билет 1.

Способы описания движения. Скорость равномерного прямолинейного движения. Уравнение равномерного прямолинейного движения.

Если тело считать точкой, то для описания его движения нужно научиться рассчитывать положение точки в любой момент времени относительно выбранного тела отсчёта.

Существует несколько способов описания или задания движения точки.

Координатный метод. Положение точки задаётся с помощью координат. Если точка движется, то её координаты изменяются с течением времени. Координаты точки являются функцией от времени. Математически это записывается так:

Данные уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки, записанными в координатной форме. Если они известны, то для любого момента времени можно рассчитать координаты точки, а следовательно, её положение относительно тела отсчёта.

Линия, по которой движется тело в пространстве, называется траекторией движения.

Векторный способ. Положение точки можно задать с помощью радиус-вектора. При движении материальной точки радиус-вектор, определяющий её положение, с течением времени изменяется (поворачивается и меняет длину), т. е. является функцией времени:

.

Данное уравнение является законом движения точки, записанным в векторной форме. Если он известен, то мы можем для любого момента времени рассчитать радиус-вектор точки, а значит, определить её положение.

Движение тола (точки) называется равномерным, если оно за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути.

Равномерное движение может быть как прямолинейным, так и криволинейным. Равномерное прямолинейное движение – это самый простой вид движения.

Скоростью равномерного прямолинейного движения тела  называется величина, равная отношению его перемещения к промежутку времени, за который это перемещение произошло.

.

Уравнением равномерного прямолинейного движения является уравнение .

х₀ – координата начального положения тела, v – скорость тела, t – время движения тела.

Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4 кг?

Дано:

т = 5,4 кг

М = 0,027

Найти ν.

Решение.

;  (моль).

Ответ: 200 моль.

 

Билет 2.

Какова масса 500 моль углекислого газа?

Дано:

СО₂

ν = 500 моль

М = 0,04

Найти т

Решение.

; ;  (кг).

Ответ: 20 кг

Билет 3

Решение.

;

Ответ: 150000.

Билет 4

Первый закон Ньютона.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, был, по существу, установлен Галилеем. Но общую формулировку этого закона дал Ньютон и включил этот закон в число основных законов механики.

Закон инерции относится к самому простому случаю движения – движению тела, которое не взаимодействует с другими телами. Такие тела называются свободными телами.

Можно, например, наблюдать за движением гладкого камня на горизонтальной поверхности, после того как ему сообщена некоторая скорость. Легко обнаружить, что чем более гладкой является поверхность, тем медленнее будет уменьшаться скорость камня.

Нетрудно заметить, что когда ускорение тела отлично от нуля, обнаруживается воздействие на него других тел.

Отсюда можно прийти к выводу, что тело, достаточно удалённое от других тел и по той же причине не взаимодействующее с ними, будет двигаться с постоянной скоростью.

Наблюдения за движением тел приводят к заключению о том, что свободные тела движутся с постоянной скоростью по отношению к Земле. В этом и состоит главное содержание закона инерции.

Первый закон динамики (I закон Ньютона) формулируется так. Существуют системы отчёта, называемые инерциальными, относительно которых тело движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

Первый закон Ньютона ставит в особое, привилегированное положение инерциальные системы отсчёта.

Решение.

;  (Дж).

; ; .

Ответ:  Дж; .

 

Билет 5

Открытие электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции.

 Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который любо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 г.

Сначала была открыта электромагнитная индукция в неподвижных друг относительно друга проводниках при замыкании и размыкании цепи.

Фарадей уловил то общее, от чего зависит появление индукционного тока в опытах, которые внешне по-разному поставлены.

В замкнутом проводящем контуре при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром. И чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникающий индукционный ток.

Магнитным потоком Ф (потоком магнитной индукции) через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции  на площадь S и косинус угла α между векторами  и .

.

Магнитный поток наглядно можно истолковать как величину, пропорциональную числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S.

Единицей магнитного потока является вебер (1 Вб).

Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

.

Индукционный ток  согласно правилу буравчика направлен по часовой стрелке (против направления положительного обхода) и ЭДС индукции отрицательна. Поэтому в законе электромагнитной индукции должен стоять знак «минус», указывающий на то, что E ₁ и  имеют разные знаки.

.

3. При какой температуре средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 6,21·10^-21 Дж?

Дано:

 Дж

Найти Т.

Решение.

; ;  K.

Ответ: 675 К.

 

Билет 6.

Решение.

; ; ;  (моль).

Ответ: 4 моль.

 

Билет 7

Решение.

; ; ; ;  (с).

 (м).

Ответ:  с;  м.

 

Билет 8

Решение.

;  (А).

Ответ: 2 А.

 

Билет 9

Решение.

; ;

;  (Ом);  (Ом).

Ответ: 2 Ом.

Билет 10

На цоколе лампочки карманного фонаря написано: 3,5 В, 0,28 А. Найти сопротивление в рабочем режиме и потребляемую мощность. На баллоне сетевой лампы накаливания написано: 220 В, 60 Вт. Найти силу тока и сопротивление в рабочем режиме.

Дано:

U = 3,5 В

I = 0,28 А

U ₁ = 220 В

Р₁ = 60 Вт

Найти Р; R; I₁; R ₁.

Решение.

; ;  (Ом).

;  (Вт).

; ;  (А).

;  (Ом).

Ответ: R = 12,5 Ом; Р = 0,98 Вт; I ₁ = 0,27 А; R₁ = 815 Ом.

Билет 11

Билет 12

Цепь состоит из трех последовательно соединенных проводников, подключенных к источнику напряжением 24 В. Сопротивление первого проводника 4 Ом, второго 6 Ом, и напряжение на концах третьего проводника 4 В. Найти силу тока в цепи, сопротивление третьего проводника и напряжение на концах первого и второго проводников.

Дано:

U = 24 В

R ₁ = 4 Ом

R ₂ = 6 Ом

U₃  = 4 В

Найти I, R ₃, U ₁, U ₂,

Решение.

;

; ; .

; ; ; ;  (В).

 (В);

;  (Ом);

 Ом.

;  (Ом).

Ответ: I = 2 А; R₃ = 2 Ом; U ₁ = 8 В; U₂ = 12 В.

Билет 13

Решение.

; ;

; ;

; ; .

Ответ: 2 .

 

Билет 14

Решение.

; .

Ответ: 0,5 .

 

Билет 15

Решение.

; ;

; a;

; ; Н.

Ответ: 150 Н.

Билет 16

Газовые законы.

С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трёх параметров – давление, объём или температура – остаются неизменными. Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего называют газовыми законами.

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами.

Процесс изменения состояния системы макроскопических тел (термодинамической системы) при постоянной температуре называют изотермическим процессом.

 Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона  в любом состоянии с неизменной температурой произведение давление газа и его объём остаётся постоянным:  при .

Закон Бойля-Мариотта. Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления газа на его объём постоянно.

Зависимость давления газа от объёма при постоянной температуре графически изображают кривой, которую называют изотермой.

Изотерма газа изображает обратно пропорциональную зависимость между давлением и объёмом.

 

Процесс измерения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называется изобарным процессом.

Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона  в любом состоянии с неизменным давлением отношение объёма газа и его температуры остаётся постоянным:  при .

Закон Гей-Люссака. Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объёма к температуре постоянно.

Объём газа при постоянном давлении пропорционален температуре. Эта зависимость изображается прямой, которая называется изобарой.

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме называется изохорным.

Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона  в любом состоянии с неизменным объёмом отношение давления газа к его температуре остаётся постоянным:  при .

 

Закон Шарля. Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объём не меняется.

Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона  в любом состоянии с неизменным объёмом отношение давления газа к его температуре остаётся постоянным:  при .

Давление газа при постоянном объёме пропорционально температуре.

Эта зависимость изображается прямой, называемой изохорой.

Решение.

; ;   м/с.

Ответ: 20 м/с.

 

Билет 17

Решение.

;  (Н) = 1 (мкН).

Ответ: 1 мкН.

Билет 18

Решение.

;  (А).

;  (Дж) = 2,6 (кДж).

Ответ: 2,6 кДж.

 

Билет 19

Законы преломления света.

1. Падающий луч, преломлённый луч и нормаль (перпендикуляр) к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.

2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для этих сред, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.

Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления среды. Он показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше чем в среде, и равен отношению синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе светового луча из вакуума в данную среду: .

Решение.

;  (Н).

Ответ: 10³⁰ Н.

 

Билет 20

Решение.

;  Нм = 100 кНм.

;  Нм = 25 кНм.

Ответ: 100 кНм; 25 кНм.

 

Билет 21

Решение.

;  (Дж) = 200 (ГДж).

Ответ: 200 ГДж.

Билет 22

Решение.

; ;  (Ом).

Ответ: 200 Ом.

Билет 23

Решение.

; ;  (м).

Ответ: 0,5 м.

 

Билет 24

Квант. Постоянная Планка. Фотоэффект. Наблюдение фотоэффекта. Законы фотоэффекта.

Согласно теории Максвелла, колеблющиеся электрические заряды испускают электромагнитные волны. Излучение нагретых тел может быть объяснено колебаниями электрических зарядов в молекулах вещества. При этом плотность излучаемой энергии должна увеличиваться с частотой. Но при больших частотах плотность энергии становится малой. Макс Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами.

Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте ν излучения.

.

 - постоянная Планка.

Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света.

 

Для обнаружения фотоэффекта можно использовать электрометр с присоединённой к нему цинковой пластиной. Если её зарядить положительно, то её освещение электрической дугой не влияет на быстроту разрядки электрометра. Но если пластину зарядить отрицательно, то световой пучок от дуги разряжает электрометр очень быстро.

Объясняется это тем, что всеет вырывает электроны с поверхности пластины. Если пластина заряжена отрицательно, то электроны отталкиваются от неё и электрометр разряжается. При положительном заряде пластины вырванные светом электроны притягиваются к пластине и снова оседают на ней. Поэтому заряд электрометра при этом не изменяется.

 

Первый закон фотоэффекта. Фототок насыщения прямо пропорционален падающему световому потоку.

Второй закон фотоэффекта. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно растёт с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Если частота света меньше определённой для данного вещества минимальной частоты, ν_min, то фотоэффекта не происходит.

 - уравнение Энштейна.

Работа выхода – это минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покину л металл.

 

Предельную частоту ν_min и предельную длину волны λ_max называют красной границей фотоэффекта.

,

 

Третий закон фотоэффекта. Для каждого вещества существует максимальная длина волны, при которой фотоэффект ещё наблюдается. При больших длинах волн фотоэффекта нет.

Решение.

;  (с).

;  (Гц).

Ответ: Т = 0,25 с; ν = 4 Гц.

Билет 25

Строение атома. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома. Постулаты Бора.

Учёные не сразу пришли к правильным представлениям о строении атома. Первая модель была предложена английским физиком Томсоном, отрывшему электрон. В модели атома по Томсону простейший атом – атом водорода – представляет собой положительно заряженный шар радиусом около 10^-8 см, внутри которого находится электрон.

 

Эрнест Резерфорд для изучения строения атома предложил применить бомбардировку атома с помощью α-частиц, которые являются полностью ионизированными атомами гелия.

Рассеивание (изменение направления движения) α-частиц может вызвать только положительно заряженная частица. Радиоактивный препарат помещался внутри свинцового цилиндра с узким каналом. Пучок α-частиц из канала падал на фольгу. После рассеивания α-частицы попадали на экран. Столкновение каждой частицы с экраном сопровождалось вспышкой.

По результатам опытов Резерфорд пришёл к выводу о существовании атомного ядра – тела малых размеров, в котором сконцентрированы почти вся масса и весь положительный заряд атома.

На основе своих опытов Резерфорд создал планетарную модель атома. В центре атома расположено положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. В целом атом нейтрален. Число внутриатомных электронов, как и заряд ядра, равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Электроны движутся вокруг ядра, подобно планетам Солнечной системы.

Первый постулат Бора. Существуют особые, стационарные состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергию, при этом электроны в атоме движутся с ускорением. Каждому стационарному состоянию соответствует определённая энергия E_n.

Второй постулат Бора. Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E _k в стационарное состояние с меньшей энергией E _n. Энергия, излучённого фотона равна разности энергий стационарных состояний:

Частоту излучения можно выразить так:

.

Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

Дано:

l = 5 см = 0,05 м

F = 50 мН = 0,05 Н

I = 2 A

α = 90⁰.

Найти В.

Решение.

; ;  (Тл).

Ответ: 0,5 Тл.

Билет 26

Решение.

;  (Н).

Ответ:  Н.

Билет 27

Решение.

; ;  (м/с).

Ответ: 5,8 м/с.

 

Билет 28

Решение.

; .

Ответ: 1,5.

 

Билет 29

Решение.

; .

; ; .

Ответ: ; .

 

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ

ОУД. 08 Физика

Билет 1.

Способы описания движения. Скорость равномерного прямолинейного движения. Уравнение равномерного прямолинейного движения.

Если тело считать точкой, то для описания его движения нужно научиться рассчитывать положение точки в любой момент времени относительно выбранного тела отсчёта.

Существует несколько способов описания или задания движения точки.

Координатный метод. Положение точки задаётся с помощью координат. Если точка движется, то её координаты изменяются с течением времени. Координаты точки являются функцией от времени. Математически это записывается так:

Данные уравнения называют кинематическими уравнениями движения точки, записанными в координатной форме. Если они известны, то для любого момента времени можно рассчитать координаты точки, а следовательно, её положение относительно тела отсчёта.

Линия, по которой движется тело в пространстве, называется траекторией движения.

Векторный способ. Положение точки можно задать с помощью радиус-вектора. При движении материальной точки радиус-вектор, определяющий её положение, с течением времени изменяется (поворачивается и меняет длину), т. е. является функцией времени:

.

Данное уравнение является законом движения точки, записанным в векторной форме. Если он известен, то мы можем для любого момента времени рассчитать радиус-вектор точки, а значит, определить её положение.

Движение тола (точки) называется равномерным, если оно за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути.

Равномерное движение может быть как прямолинейным, так и криволинейным. Равномерное прямолинейное движение – это самый простой вид движения.

Скоростью равномерного прямолинейного движения тела  называется величина, равная отношению его перемещения к промежутку времени, за который это перемещение произошло.

.

Уравнением равномерного прямолинейного движения является уравнение .

х₀ – координата начального положения тела, v – скорость тела, t – время движения тела.