Файл: Контрольная работа по дисциплине Физика Группа Вариант 3 Проверил Стрельцов А. И. Новосибирск 2022.docx

Скачать файл (0,14Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.05.2024

Просмотров: 10

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство связи и массовых коммуникаций Российской Федерации (Минкомсвязь РФ)

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Физика»

Выполнил:

Группа:

Вариант: 3

Проверил: Стрельцов А. И.

Новосибирск 2022

1.Орудие, жёстко закреплённое на железнодорожной платформе, производит выстрел вдоль полотна железной дороги под углом 30° к линии горизонта. Вычислите скорость отката платформы, если снаряд вылетает со скоростью 480 м/с. Масса платформы с орудием и снарядами 18 т, масса снаряда 60 кг.

Дано: m = 60кг M = 18000кг V1 = 480 м/с α = 30°	Решение: 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 = 1,39 м/c
V2 = ?
	Ответ: V2 = 1,39 м/c

Дано: m = 1кг V0 = 4м/с M = 2кг V = 3 м/c	Решение: Из закона сохранения импульса находим: Упрощаем и получаем Из закона сохранения энергии получаем: Упрощаем и получаем 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 =
V1 = ? V2 = ?
	Ответ: V1 = V2 =

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.

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

Дано:	Решение: Кинетическая энергия релятивной частицы , где с – скорость света. По условию поэтому тогда и поэтому = 0.968с

	Ответ: 0.968с

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?

Дано: q1 = Q q2 = 9Q L = 100см	Решение: Из 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 нижнюю часть рисунка). 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 Подставим чиста = 0.25м
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 4 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 положения равновесия. Таким образом, в случае положительного заряда равновесие является устойчивым. Ответ: x = 0.25м, Заряд должен иметь положительный знак.

5. На двух концентрических сферах радиусами R и 2R (см. рисунок 1.5) 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.

Дано: R 2R σ1=-4σ σ2= σ σ=50нКл/ r= 1.5R	Р ешение: Воспользуемся теоремой Гаусса, согласно которой, поток напряженности E электрического поля через замкнутую поверхность S, с величиной заряда Q внутри этой поверхности, равен Где – электрическая постоянная. В нашем случае площадь сферы на расстоянии x: . Поэтому Или же Нам осталось найти заряд внутри сферы для трех разных случаев: 1)0 2) . В этом случае первая сфера целиком лежит внутри нашей поверхности и поэтому заряд равен Тогда В нашем случае σ1 = -4σ и поэтому Тогда = 2.5кВ/м 3) В этом случае первая и вторая сфера целиком лежат внутри нашей поверхности и поэтому заряд равен Тогда В нашем случае σ1 = σ и σ2 = -4σ поэтому E = = 0. 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).

Дано: Q1 = 2мкКл Q2 = -2мкКл A = 10см Q = 0,5 мкКл	Решение: Р абота по перемещению заряда Q равна произведению заряда на разность потенциалов в этих точках: Найдем потенциалы. Потенциал точечного заряда Q равен Из рисунка видно, что потенциал A второй потенциал равен Поэтому работа Подставляем числа
A = ?
	Ответ: A =

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

Дано: U1 = U2 Q1 = M1=63.5г/моль M2=39г/моль	Решение: Потенциальная энергия заряда, который прошел потенциал U, равна Воспользуемся законом сохранения энергии: , где Ek1 – начальная кинетическая энергия заряда, – энергия электрона после прохождения потенциала U. Поэтому Отсюда находим скорость Тогда отношение скоростей равно . Так как U1=U2 и , то Массу атомов найдем из формулы , где M – молярная масса атома, – число Авогадро. Поэтому Подставляем числа
V1/V2 = ?
	Ответ: V1/V2 = 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.

Дано: С1 = 2 мкФ С2 = 5мкФ С3 = 10 мкФ U = 850В	Решение: Так как конденсаторы соединены последовательно, то заряды равны друг другу Q1=Q2=Q3=Q Конденсаторы соединены последовательно, поэтому емкость такой батареи конденсаторов находятся из уравнения То есть Заряд Q по определению равен , где U – напряжение. Поэтому Подставляем чиста Так как заряд на конденсаторе равен , то , откуда для первого конденсатора = 531,25В, для второго конденсатора = 212,5В, а для третьего = 106,25В.
Q1 = ? Q2 = ? Q3 = ? U1 = ? U2 = ? U3 = ?
	Ответ: 106,25В