Харківський комп’ютерно-технологічний коледж

УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ КОМП’ЮТЕРНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ

НТУ «ХПІ»

 

МЕТОДИЧНий посібник

Завдання з фізики за 2 семестр

Харків 2015

Методичний посібник «Фізика. Частина 2» розроблений викладачем-методистом вищої категорії Наумкіним С.М.

 

Затверджено на засіданні комісії загальноосвітніх дисциплін, фізичного виховання та іноземної мови

Протокол № від «» 20 р.

 

Голова комісії

І.В.Максимова

 

Заступник директора з навчальної роботи

Дідух І.І.

Вступ

Методичний посібник «Завдання з фізики за 2 семестр» відповідає навчальної програмі з фізики (рівень стандарту) для вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації, які здійснюють підготовку молодших спеціалістів на основі базової загальної середньої освіти. Посібник за змістом відповідає стандартному курсу лекцій з розділов «Електродинаміка», «Коливання та хвилі», «Оптика та спеціальна теорія відносності», «Атомна і ядерна фізика».

Модуль 3. Електродинаміка.Частина 1.

Електричне поле.

Електризація тіл. Види електричних зарядів, їх взаємодія. Електричний заряд, його дискретність, елементарний заряд. Закон збереження електричного заряду.

Закон Кулона. Діелектрична проникність середовища.

Електричне поле. Напруженість електричного поля.

Робота електричного поля під час перемі-щення заряду.

Потенціал. Різниця потенціалів. Напруга.

Зв'язок між напругою і напруженістю.

7. Провідники в електричному полі. Електростатичний захист.

Дія електричного поля на живі організми.

8. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектрика.

9. Електроємність. Конденсатор. Види конденсаторів та використання їх у техніці.

10. Послідовне та паралельне з'єднання конденсаторів.

11. Енергія електричного поля.

3.1.1. Питання до заліку по темі «Електричне поле»

1. Які види взаємодій розглядає сучасна фізика?

2. Що таке електричний заряд?

3.Сформулюйте закон збереження електричного заряду.

4. Сформулюйте закон Кулона.

5.Що таке електричне поле і які властивості воно має?

6.Що називають напруженістю ел. поля в даній його точці?

7. Що називають електричною силовою лінією?

8.Яке поле називають однородним?

9.Сформулюйте принцип суперпозиції полів.

10. Що називають потенціалом поля в даній його точці?

11. Що називають еквіпотенціальною поверхнею?

12.Які речовини називають діелектриками?

13. Що показує діелектрична проникність середовища?

14.Що характеризує електроємність провідника, від чого вона залежить?

Питання для самостійного відпрацювання

1.Провідники в електричному полі. Електростатичний захист.

2.Дія електричного поля на живі організми.

3.Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектрика.

4.Види конденсаторів та використання їх у техніці.

Задачі для самостійного розв’язування

Задача 3. 1.1. Визначити силу взаємодії між електроном і протоном у атомі водню. Радіус електронної орбіталі приблизно дорівнює 5,3·10^-9см. Відповідь: 81·10^-9Н. Задача 3.1. 2. Дві кульки розташовані на відстані 10см одна від одної, мають однакові негативні заряди і взаємодіють із силою 0,23 Н. Визначити кількість «надлишкових» електронів на кожній кульці. Відповідь: 10¹¹.

Задача 3. 1. 3. З якою силою діють два однакові однойменні заряди на третій заряд, вміщений посередині між ними? Відповідь: 0.

Задача 3. 1.4. Заряди 90 нКл і 10нКл розташовані на відстані 4см один від одного. Де треба розмістити третій заряд, щоб він перебував у рівновазі? Відповідь: 1см від меншого і 3см від більшого.

Задача 3. 1.5. У вершині рівностороннього трикутника містяться однакові заряди величиною 21·10^-6 Кл кожний. Який заряд треба помістити в центр трикутника, щоб уся система була в рівновазі? Відповідь: -12,18·10^-6 Кл.

Задача 3. 1.6. В скільки разів сила ньютонівського притягування між двома протонами менше сили їх кулонівського відштовхування? Заряд протона чисельно рівний заряду електрона.

Задача 3. 1.7. Дано дві кулі массою m =1г кожна. Який заряд q потрібно надати кожній кулі, щоб сила взаємного відштовхування зарядів врівноважила силу взаємного притягування куль по закону тяжіння Ньютона? Розглядати кулі як матеріальні точки.

Задача 3. 1.8. Відстань між двома точковими зарядами q₁ =I мкКл і q₂ = - I мкКл рівна 10 см. Визначити силу F, що діє на точковий заряд q =0,1 мкКл, віддалений на r₁=6 см від першого і на r ₂=8 см від другого заряду.

Задача 3. 1.9. Заряди по 0,1мкКл розташували на відстані 6см один від одного. Визначити напруженість поля в точці, віддаленій на 5см від кожного із зарядів. Розв’язати задачу для випадків:

а) обидва заряди позитивні,

б) один заряд позитивний, другий негативний.

Відповідь: а) 576 кВ/м, б) 432 кВ/м.

Задача 3. 1.10. Електричне поле створене двома точковими зарядами q₁=40 нКл і q₂=-10 нКл, які знаходяться на відстані d =10 см один від одного. Визначити напруженість E поля в точці, віддаленій від першого заряду на r₁=12 см і від другого на r ₂=6 см.

Задача 3. 1.11. Знайти напруженість електричного поля в точці, яка лежить посередині між точковими зарядами q₁=8 нКл і q₂=-6 нКл.. Відстань між зарядами рівна r =10 см.

Задача 3. 1.12. У простір між двома паралельними пластинами з різницею потенціалів 8000 В, паралельно пластинам влітає електрон і вилітає з нього за 1·10^-9 с. Якого відхилення зазнає електрон за цей час, якщо відстань між пластинами 4см? Відповідь: 0,018м.

Задача 3. 1.13. При якій прискорюючій напрузі швидкість електронів досягає 0,1 швидкості світла у вакуумі? Вважати, що початкова швидкість електрона рівна нулю. Відповідь: 2560 В.

Задача 3. 1.14. Конденсатор ємністю 20 мкФ заряджений до потенціалу 100 В. Знайти енергію цього конденсатора.

Задача 3. 1.15. Конденсатору, електроємність якого дорівнює 10 пФ, надано заряд q=1 нКл. Визначте енергію W конденсатора.

Задача 1 3. 1.6. Відстань d між пластинами плоского конденсатора дорівнює 2 см, різниця потенціалів U = 6 кB. Заряд q кожної пластини дорівнює 10 нКл. Обчисліть енергію W поля конденсатора.

Задача 3. 1.17. Електрон перемістився в прискорюючому полі з точки, потенціал якої 200В, у точку з потенціалом 300В. Визначити кінетичну енергію електрона, зміну потенціальної енергії взаємодії з полем і набуту швидкість. Початкова швидкість дорівнює нулю. Відповідь: 1,6·10^-17Дж; -1,6·10^-17Дж; 5,9Мм/с.

Задача 3. 1.18. У деяких двох точок поля точкового заряду напруженість відрізняється в 4 рази. У скільки разів відрізняються потенціали поля в цих точках?

Відповідь: у 2 рази.

Задача 3. 1.19. Сто однакових крапель ртуті, які заряджені до потенціалу φ ₀ = 20 В, зливаються в одну велику краплину. Який потенціал краплі, що утворилася?

Відповідь: 432 В.

Задача 3. 1.20. Конденсатор складається з двох розділених пластин площею 100 см² кожна. Коли одній з них надали заряд 6·10^-19 Кл, виникла напруга 120 В. На якій відстані одна від одної розміщені пластини? Відповідь: 1,7·10^-3м.

Задача 3. 1.21. Конденсатор у 50 мкФ, заряджений до потенціалу 600 В, з’єднали паралельно з незарядженим конденсатором ємністю 100 мкФ. Яка встановиться напруга на конденсаторах? Відповідь: 200 В.

Задача 3. 1.22. Конденсатори з ємностями 1 мкФ і 4 мкФ з’єднали послідовно і подали на батарею напругу 450 В. Визначити ємність батареї і напругу на кожному конденсаторі. Відповідь: 0,8 мкФ; 360 В; 90 В.

 

Закони постійного струму.

1. Постійний електричний струм. Умови його виникнення та існування. Характеристики струму. Одиниці їх вимірювання.

Електричне коло. Джерела і споживачі електричного струму.

Закон Ома для ділянки кола. Спад напруги.

Опір провідникаЗалежність опору від довжини, площі поперечного перерізу і матеріалу провідника. Залежність питомого опору провідника від температури.

Надпровідність. Заходи техніки безпеки під час роботи з електричними пристроями.

Послідовне і паралельне з'єднання провідників..

Робота і потужність струму. Теплова дія струму. Закон Джоуля – Ленца.

Електрорушійна сила (ЕРС). Закон Ома для повного кола.

Питання до заліку по темі «Закони постійного струму»

15. Що розуміють під електричним струмом?

16. Які умови необхідні для виникнення і підримання електричного струму?

17. Як залежить питомний опір провідника від температури?

18. Що називають електрорушійною силою джерела струму?

19. Укажіть назву величини, що характеризує швидкість перенесення електричного заряду через поперечний переріз провідника.

А. робота струму.

Б. електрорушійна сила.

В. сила струму.

Г. потужність струму.

 

Питання для самостійного відпрацювання

 

5.Джерела і споживаючі електричному струму.

6.Залежність питомного опору провідника від температури.

7.Надпровідність.

8.Електрорушійна сила (ЕРС).

Реферати

1. Види конденсаторів та використання їх у техніці.

2. Провідники та діелектрики в електричному полі.

3. Дія електричного поля на живі організми.

4. Надпровідність.

Поняття про плазму.

Термоелектронна емісія.

Питання до заліку по темі «Електричний струм в різних середовищах»

1. Що називають електричним струмом у рідинах?

2. Чим зумовлено електропровідність електролітів?

3. Що називають електролізом?

4. Що називають електрохімічним еквівалентом речовини? Який його фізичний зміст?

5. Що називають сталою Фарадея для електролізу? Який фізичний зміст цієї сталої? Запишіть її значення.

6. Що таке термоелектронна емісія?

7. Які речовини називають напівпровідниками? Наведіть приклади.

8. Що таке транзистор? Яке його практичне застосування?

9. Що таке термістор? Фоторезистор? Яке їх практичне застосування?

 

Питання для самостійного відпрацювання

 

1.Застосування електролізу.

2.Вакуумні прилади.

3.Напівпровідникові прилади та їх застосування.

4.Залежність провідності напівпровідників від температури і освітленості.

5.Електронно-дірковий перехід.

Індукція магнітного поля.

Потік магнітної індукції.

Самоіндукція.

Індуктивність.

Питання для самостійного відпрацювання

5.Магнетики.

6.Магнітний запис інформації.

7.Вплив природних та штучних магнітних полів на живі організи.

Реферати

1.Застосування електролізу в техніці.

2. Плазма та її застосування.

3.Використування електричного струму у вакуумі.

4. Застосування напівпровідників в техніці.

5. Вплив природних та штучних магнітних полів на живі організи.

6. Магнитні властивості речовини.

7. Використання вихрових струмів в техніці.

 

Автоколивальні системи

Звукові хвилі.

Інфра- та ультра звуки.

5.1.1.Питання до заліку по темі «Механічні коливання та хвилі.»

1. Який рух називають коливальним? Що являє собою коливання тіла?

2. Які коливання називають вільними? Наведіть приклади вільних коливань.

3. Які коливання називають гармонічними? Яке рівняння виражає зміст гармонічного коливання?

4. Чому вільні коливання маятника загасають? За яких умов коливання можуть стати незагасальними?

5. Що називають механічним резонансом? Які умови виникнення резонансу?

6. Що називають хвилею?

7. Що називають звуковою хвилею? Які її властивості? За яких умов ми чуємо звук?

8. Що називають швидкістю звука, від чого вона залежить?

 

Питання для самостійного відпрацювання

1.Резонанс.

2.Автоколивальні системи

3.Інфразвуки та їх використання

4.Ультразвуки та їх використання

Трансформатор.

Питання до заліку по темі «Електромагнітні коливання та хвилі»

 

9. Що називають генератором змінного струму? Які типи таких генераторів існують?

10. Запишіть рівняння гармонічної зміни потоку магнітної індукції, ЕРС індукції, напруги і струму в генераторі.

11. Які види опору розрізняють в колі змінного струму?

12. За якою формулою визначають ємнісний опір?

13. Що називають індуктивним опором? Яка формула виражає зміст цього поняття?

14. За яких умов виникає електричний резонанс?

15. Сформулюйте визначення резонансу в електричному колі?

16. Що називають трансформатором? Обґрунтуйте принцип його дії.

17. Яка формула виражає зв'язок струму в обмотках трансформатора з прикладеною до нього напругою?

18. Що відбудеться з трансформатором, якщо його ввімкнути в коло постійного струму?

19. Що називають електромагнітним полем? Чи можуть електричні і магнітні поля існувати відокремлено одне від одного?

20. На які види випромінювань прийнято поділяти шкалу електромагнітних хвиль?

21. Які основні властивості електромагнітних хвиль?

 

Питання для самостійного відпрацювання

Генератор змінного струму.

Реферати

1. Використання інфра- та ультра звуків.

2. Генератори електричного стуму.

3. Трансформатори

4. Електромагнітні хвилі, їх види.

5.Передавання енергії на відстань.

6.Проблеми енергозбереження в Україні.

 

Геометрична оптика.

Закон відбивання світла.

Закон заломлення світла.

Повне внутрішнє відбивання

Інтерференція світла.

Дифракція світла

Поляризація світла.

Дисперсія світла.

Рентгенівські промені.

6.5. γ-випромінювання.

Питання до заліку по темі «ОПТИКА ТА ОСНОВИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ»

1. Що називають падаючим променем? Кутом падіння? Відбитим променем? кутом відбивання? Відповіді поясніть за допомогою рисунків.

2. Сформулюйте закони відбивання світла.

3. Сформулюйте і запишіть закони заломлення світла.

4. Який фізичний зміст відносного показники заломлення? Абсолютного показника заломлення?

5. Що називають інтерференцією світла? За яких умов її спостерігають?

6. Як записують умови утворення інтерференційних максимумів і мінімумів для світлових хвиль?

7. Наведіть приклади практичного застосування інтерференції світла.

8. Що називають дифракцією світла? За яких умов її спостерігають?

 

Питання для самостійного відпрацювання

1.Шкала електромагнітних хвиль.

2. Інфрачервоне випромінювання.
3. Видиме випромінювання

4.Ультрафіолетове випромінювання.

5. Рентгенівські промені.

6. γ-випромінювання.

Елементи квантвої фізики.

Фотони.

Фотоелектричний ефект.

Рівняння фотоефекту

Застосування фотоефекту.

Тиск світла

6.2.1. Питання до заліку по темі

9. Назвіть основні властивості фотона.

10. Наведіть формулу енергії фотона, знаючи частоту коливань світла або використовуючи довжину хвилі.

11. Як визначити масу та імпульс фотона?

12. Як спрямована імпульс фотона?

13. Що називають фотоефектом? Червоною границею фотоефекту.?

Питання для самостійного відпрацювання

7.Люмінесценція.

8.Квантові генератори та їх застосування.

9.Хімічна дія світла.

Основні положення спеціальної теорії відносності(СТВ).

Кінематичні ефекти СТВ

Релятивістська механіка

 

Питання для самостійного відпрацювання

10.Сучасні уявлення про простір і час.

11.Взаємозв’язок класичної і релятивістської механіки.

Реферати

1. Розвиток уявлень про природу світла.

2. Використання інтерференції в науці і техніці.

3. Поняття про голографію.

4. Прилади для добування і дослідження спектрів.

5. Спектральний аналіз, його види та застосування.

6. Застосування рентгенівського випромінювання.

7. Шкала електромагнітних хвиль.

8. Застосування фотоефекту.

Ядерна модель атома.

Квантові постулати Бора.

Термоядерні реакції.

7.1. Питання до заліку по темі «АТОМНА І ЯДЕРНА ФІЗИКА»

1. Сформулюйте постулати Бора

2. Опишіть планетарну модель атома.

3. Поясніть будову періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва.

4. З яких частинок складається атомне ядро?

5. Що називають ізотопом?

6. Що називають дефектом маси ядра?

7. Чому дорівнює енергія зв’язку ядра?

 

Питання для самостійного відпрацювання

1. Спектри поглинання і випромінювання. Неперервний і лінійчатий спектри.

2.Спектральний аналіз та його застосування.

3.Методи реєстрації іонізуючих випромінювань.Дозиметрія

4.Поглинена доза випромінювання та її біологічна дія. Захист від опромінення.

5.Одержання та використання радіоактивних ізотопів.

6.Проблеми розвитку ядерної енергетики в Україні. Чорнобильська катастрофа та ліквідація її наслідків.

7.Боротьба за ліквідацію загрози ядерної війни.

8.Елементарні частинки та їх властивості; частинки і античастинки.

9.Взаємоперетворюваність елементарних частинок.

10.Фундаментальні взаємодії в природі та фізичні теорії.

11.Єдність фізичних основ 20законів та закономірностей явищ мікро- та макросвіту, обмеження сучасної науки у їх пізнанні.

12.Фізика як основа сучасних комп’ютерних, виробничих, медичних та біоінженерних технологій.

Реферати

Семестрова контрольа робота

Список джерел інформації

1. Дмитрієва В.Ф. Фізика. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів 1-2 рівнів акредитації, 2008

2. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Фізика. Підручник для середніх спеціальних навчальних закладів. – К.: Высшая школа, 1983

3. Сиротюк В.Д. Фізика; підручник для 11 класів загальноосвітніх навчальних закладів (рівень стандарту), 2011

4. Кирик Л.А. Фізика 11 клас. Запитання, задачі, тести (рівень стандарту), 2010

5. Кирик Л.А. Фізика 11 клас. Різнорівневі самостійні та тематичні контрольні роботи (рівень стандарту), 2010

6.Альошина М.О. Фізика. Типові тестові завдання, 2011

7.Непорожня Л.В., Петренко А.М., Овсянніков О.А., Селезнев Ю.О Збірник завдань для державної підсумкової атестації з фізики. 11 клас – К.: Освіта, 2011

8.Гельфгат І.М. та ін. Збірник різнорівневих завдань для державної підсумкової атестації з фізики. – Харків: Гімназія, 2003. – 80 с.

9.Римкевич А.П. Збірник задач з фізики. – Харків: Олант, 2007. – 224с.

10.Дудінова О.В., Демченко К.Е. Фізика за всією шкільною програмою.- Харків: Вежа. ФОН Співак В.А., 2009. -380с.

11.Садовий А.І., Лего Ю.Г. Основи фізики з задачами і прикладами їх розв’язування. – Київ: Кондор, 2003. – 384с.

 

УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ КОМП’ЮТЕРНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ

НТУ «ХПІ»

 

МЕТОДИЧНий посібник