Дистанционное обучение

Направление «Информатика и вычислительная техника»

Профиль «Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем»

Дисциплина «Физика» Часть 1.

Контрольная работа по Физике (Часть 1)
Вариант № 3


Выполнил: Филатов Алексей Сергеевич

Проверил:

_{г. Новосибирск 2023}

1.Орудие, жестко закрепленное на железнодорож­ной платформе, производит выстрел вдоль полотна же­лезной дороги под углом α=30° к линии горизонта. Определить скорость V2 отката платформы, если снаряд вылетает со скоростью V1=480 м/с. Масса платформы с орудием и снарядами M=18т, масса снаряда m =60 кг.

m = 60кг M = 18000кг V1 = 480 м/с α = 30º	Для определения скорости V2 воспользуемся законом сохранения импульса: , где - импульс снаряда, - вагона после выстрела. Проектируем вектора импульсов на ось x и получаем: На ось X: . Откуда искомая скорость . Подставляем числа (переводя одновременно все величины в систему СИ). .
V2 = ?

Ответ :
2. Шар массой 1 кг движется со скоростью 4 м/с и сталкивается с шаром массой 2 кг, движущимся навстречу ему со скоростью 3 м/с. Каковы скорости шаров после удара? Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.

m = 1кг V0=4м/с M= 2 кг V=3 м/с	Из закона сохранения импульса находим: . Упрощаем и получаем . Из закона сохранения энергии получаем: . Упрощаем и получаем . Преобразуем к виду . Делим это уравнение на и получаем: . Откуда получаем . Из этого уравнения находим и подставляем в закон сохранения импульса , откуда скорость первого шара равна : . Тогда . Подставляем числа. . .
V1 = ? V2 = ?

---

Ответ: .
3. При какой скорости движения релятивистская масса любой частицы вещества будет в 3 раза больше её массы покоя?

Ek = 3×E0	Кинетическая энергия релятивистской частицы , где c – скорость света. По условию Ek=3×E0 поэтому и . Тогда и поэтому .
β = ?

Ответ:

4. Два положительных точечных заряда Q и 9Q закреплены на расстоянии 100 см друг от друга. В какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует поместить третий заряд, чтобы он находился в равновесии? Будет ли это равновесие устойчивым, если перемещения зарядов возможны только вдоль прямой, проходящей через закреплённые заряды?

q1=Q q2=9Q L = 100 см

И з рисунка видно, что если заряд q будет слева или справа от обоих зарядов, то силы будут направлены в одну сторону и устойчивого положения нет. Оно возможно только когда заряд находится между q1 и q2 (см нижний рисунок). Силу взаимодействия определим из закона Кулона: . , . Эти силы должны быть противоположны по направлению и одинаковыми по модулю (3-й закон Ньютона). Тогда . Откуда . Откуда . Искомая величина равна . Подставляем числа (переводя одновременно все величины в систему СИ). . То есть между зарядами на расстоянии 25 см от заряда q1.

x = ?

---

Определим знак заряда q, при котором равновесие будет устойчивым. Равновесие называется устойчивым, если при смещении заряда от положения равновесия возникают силы, возвращающие его в положение равновесия. Рассмотрим смещение заряда q в двух случаях: когда заряд положителен и отрицателен.

Если заряд q положителен, то при смещении его влево сила F1 возрастает, а сила F2 убывает. Результирующая сила, действующая на заряд q, будет направлена в противоположную сторону, в которую смещен этот заряд, т. е. вправо. Под действием этой силы заряд q будет возвращаться в положение равновесия. То же происходит и при смещении заряда q вправо. Сила F1 убывает, а F2 возрастает. Геометрическая сумма сил в этом случае направлена влево. Заряд под действием этой силы будет перемещаться влево, т. е. возвращаться в положение равновесия. Таким образом, в случае положительного заряда равновесие является устойчивым. Если заряд q отрицателен, то при смещении его влево сила F1 будет направлена влево и будет возрастать, а сила F2 убывать. Результирующая сила, действующая на заряд q, будет направлена в ту же сторону, в которую смещен этот заряд, т. е. влево. Под действием этой силы заряд q будет уходить от положения равновесия. То же происходит и при смещении заряда q вправо. Заряд будет уходить от положение равновесия. Таким образом, в случае положительного заряда равновесие является неустойчивым.
5. На двух концентрических сферах радиусами R и 2R (см. рисунок 3.5) равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями у1 и у2. Постройте сквозной график зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до общего центра сфер Е(r) для трёх областей: I – внутри сферы меньшего радиуса, II – между сферами и III – за пределами сферы большего радиуса. Принять у1 = -4у, у2 = +у. Вычислите напряжённость электрического поля в точке, удалённой от общего центра сфер на расстояние r, и покажите на рисунке направление вектора напряжённости поля в этой точке. Принять у = 50 нКл/м2, r = 1,5R

R 2R σ1=–4σ σ2 =σ σ=50 нКл/м2 r = l,5R

Воспользуемся теоремой Гаусса, согласно которой, поток напряженности E электрического поля через замкнутую поверхность S, с величиной заряда Q внутри этой поверхности, равен (в системе СИ), где ε0=8.85×10-12Ф/м – электрическая постоянная. В нашем случае площадь сферы на расстоянии x: S=4π×x2. Поэтому . Или же . Нам осталось найти заряд внутри сферы для трех разных случаев: 0 R≤x<2R. В этом случае первая сфера целиком лежит внутри нашей поверхности и поэтому заряд равен Q=σ1×S1=σ1×4π×R2. Тогда . В нашем случае σ1=–4σ и поэтому . Тогда . 2R≤x<+∞. В этом случае первая и вторая сфера целиком лежат внутри нашей поверхности и поэтому заряд равен Q=σ1×S1+σ2×S2=σ1×4π×R2+σ2×4π×(2R)2. Тогда . В нашем случае σ1=–4σ и σ2=σ поэтому . То есть поля нет.

E(x) = ? E(r) = ?

---

6. Электрическое поле создано зарядами Q1 = +2 мкКл и Q2 = –2 мкКл, находящимися на расстоянии 10 см друг от друга. Вычислите работу сил электрического поля, совершаемую при перемещении пробного заряда Q = +0,5 мкКл из точки 1 в точку 2 (рисунок 3.6).

q1 = 2 мкКл q2 = –2 мкКл a =10 см q = 0,5 мкКл	Работа по перемещению заряда q равна произведению заряда на разность потенциалов в этих точках: A=q×(φ2–φ1). Найдем потенциалы. Потенциал точечного заряда Q равен . Из рисунка видно, что потенциал . А второй потенциал равен . Поэтому работа . Подставляем числа. .
A=?

Ответ : -0,01Дж

7. Найдите отношение скоростей ионов меди Сu2+ и калия К+, прошедших одинаковую ускоряющую разность потенциалов.

U1 = U2 Q1=2×Q2 M1=63.5г/моль M2=39г/моль

Потенциальная энергия заряда, который прошел потенциал U, равна . Воспользуемся законом сохранения энергии: Ek1+W1=Ek2+W2, где Ek1=0 – начальная кинетическая энергия заряда, – кинетическая энергия электрона после прохождения потенциала U. Поэтому . Отсюда находим скорость . Тогда отношение скоростей равно . Так как U1=U2 и Q1=2×Q2, то . Массу атомов найдем из формулы , где M - молярная масса атома, NA – число Авогадро. Поэтому . Подставляем числа. .

V1/V2 = ?

---

Ответ : 1,8

8. Конденсаторы ёмкостями 2 мкФ, 5 мкФ и 10 мкФ соединены последовательно и находятся под напряжением 850 В. Вычислите напряжение на каждом из конденсаторов и их заряды.

С1 = 2 мкФ С2 = 15 мкФ С3 =10 мкФ U=850В

Так как конденсаторы соединены последовательно, то заряды равны друг другу Q1=Q2=Q3=Q. Конденсаторы соединены последовательно, поэтому емкость такой батареи конденсаторов находится из уравнения , то есть . Заряд Q по определению равен Q=C×U, где U – напряжение. Поэтому . Подставляем числа. =1,275×10-3Кл. Так как заряд на конденсаторе равен Q=C×U, то , откуда для первого конденсатора , для второго конденсатора , а для третьего .

Q1=? Q2=? Q3=? U1 =? U2 =? U3=?

Ответ: 127.5 В

---

Смотрите также файлы

• Основы композиции законы восприятия цвета при создании предметов декоративноприкладного искусства.docx

• Курсовая работа роль акушерки в профилактике искусственных абортов.ppt

• История спбгэту.doc

• Современные антивирусные программные средства и их возможности.doc

• Дневник производственной практики пм. 02 Участие в лечебнодиагностическом и реабилитационном процессах мдк. 02. 04. Сестринский уход в педиатрии по специальности среднего профессионального образования.docx