Молекулярная физика и термодинамика. Атомная и ядерная физика

Федеральное агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский  государственный университет» 
 
 
 
 

                                                                               Кафедра:  «Физики». 
 
 

Контрольная работа

по дисциплине «Физика». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                        п.  Ванино

                                                                Выполнил студент

                                                                Специальность:          ЭЛК 080502.65

                                                                Курс (год обучения):   1

                                                                Номер зачетной книжки: 090441373

                                                                Фамилия                  Якименко

                                                                Имя                             Галина

                                                                Отчество                   Игоревна

                                                                Проверил    
 
 
 
 
 

Хабаровск 2009 г. 
 

План.

1. «Физика. Механика, молекулярная физика и термодинамика.»

Электростатика. Постоянный ток»...……………………………………………..3

1.1. Задания 1………………………………………………………………………3

1.2. Задания 4………………………………………………………………………3

1.3. Задания 5…...……………………………………………......………………...4

2. «Физика. Магнетизм.  Оптика. Элементы атомной и ядерной  физике»……..5

2.1. Задания 1………………………………………………………………………5

2.2. Задания 3………………………………………………………………………6

2.3. Задания 6………………………………………………………………………7

Список литературы………………………………………………………………..9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа №1 по дисциплине «Физика». 

«Физика. Механика, молекулярная физика и термодинамика. Электростатика. Постоянный ток». 

Задания 1, 4, 5.

 

Задача  № 1.

      Тело  массой  2кг движется с ускорением, изменяющимся по закону

a = 5t-10. Определить силу действующую на тело через 5 с после начала действия, и скорость в конце пятой секунды.            

Дано:                                       Решение:

m = 2кг                    Сила, действующая на тело равна F=ma согласно II  
a = 5t-10                закона Ньютона. Если мы найдем ускорение через 5 с

t = 5 с.               можно рассчитать F

F  - ?                                                       a = 5t-10

U₅ - ?                                              a₅ = 5*5-10 = 15 м/с²

F=2*15 = 30H

[F] = кг* м/с² = H

     Найдем  скорость в конце 5 с. Уравнение скорости, так как а мгновенное

                         dU

производная    dt   => U₅ = -10t+2,5t² подставляем значение t=5 с.

U₅ = -10*5+2,5*5²=12,5 м/с² 

Ответ:  F = 30H; U₅ = 12,5 м/с² 
 

Задача  № 4.

      Тело  массой  2кг движется прямолинейно со скоростью, зависимость которой  от времени выражается уравнением a = 2,5t²+10t. Определить путь, пройденный телом за 5 с, и силу, действующую на тело в конце пятой секунды.                 

Дано:                                       Решение:

m = 2кг                    Сила, действующая на тело равна F=ma согласно II  
a = 2,5t²+10t                закона Ньютона. Мгновенное ускорение а, есть первая

t = 5 сек.                                                dU

S - ?                              производная    dt   от скорости a=5t+10 =>

F  - ?                             a₅ = 5*5+10 = 35 м/с²

                                            F = 2*35 = 70H

      При неравномерном движении длина пути за промежуток времени от t₁ до t₂ задается интегралом

       t₂                                  5                                  t₃         5     312,5

S =       U(t) dt =       (2,5t²+10t) dt = 2,5  3  + 5t²   =     3    + 125 = 229,16 м

       t₁                                  0                                              0 

Ответ:  F = 70H; S = 229,2 м 

Задача  № 5.

      Точка движется по окружности радиусом R = 8 м. В некоторый момент времени нормальное ускорение точки a_n = 4 м/с², вектор полного ускорения а образуется в этот момент  вектор нормального ускорения a_n  угол α = 60^o. Найти скорость U и тангенциальное ускорение a_τ точки.                                               

Дано:                                       Решение:

R = 8 м                    
a_n = 4 м/с²                                          

α = 60^o                                               

U - ?                             

a_τ  - ?     

                      

      Полное  ускорение а точки а, движущейся по окружности, есть геометрическая сумма  тангенциального ускорения a_τ направленного по касательной к траектории, и нормальное ускорение a_n – направленного к центру.

а = a_τ + a_n , так как нам известно a_n и угол α = 60^o                                               

a_τ = a_n*tg60^o (так как a_τ   a_n)

a_τ = 4*1,73 = 6,93 м/с²

      Линейная  скорость точки равна U = R ω   (1)

по определению, а нормальное ускорения связано  с угловой скорость  ω;

a_n = ω² R         (2)    

                                                          a_n                         

      Из (2) уравнения ω = √ R   подставляем в    (1)

           a_n

U =  √ R * R = √ a_n R                        

[U] = м/с² *м = м/с

U = √ 4*8 = √ 32 ≈ 2,83 м/с 

Ответ:  U = 2,83 м/с; a_τ = 6,93 м/с² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

«Физика. Магнетизм. Оптика. Элементы атомной и ядерной  физике». 

Задания 1, 3, 6. 

Задача  № 1.

      По  двум бесконечно длинным прямолинейным  проводникам, Расположенным параллельно друг друга на расстоянии 10 см, текут токи силой

5A и 10A. Определить магнитную индукцию поля в точке, удаленной на 10 см от каждого проводника. Рассмотреть случаи: а) токи текут в одном направлении; б) токи текут в противоположных направлениях.  Решение пояснить чертежом. 

Дано:                  Си:                                     Решение:

I₁ = 5A                5A             а) Рассмотрим случай токов в одном направлении:

I₂ = 10A             10A

d = 10 см          0,1 м 

r₁ = r₂ = 10 см   0,1 м 

В - ? 
 
 

      В₁ – вектор индукции поля создаваемого тока I₁; В₂ - вектор индукции поля создаваемого тока I₂. Согласно принципу суперпозиции В = В₁+В₂ по теореме косинусов                  

В = √ В₁² +В₂² + 2В₁В₂cos α,

     Так как наш треугольник I₁ I₂ А равносторонний по условию r₁ = r₂ = 0,1 м

угол α = 60^o (так как углы равны)

     

                                            Угол  между векторами В₁ и В₂ также равен α = 60^o,  
                                         как углы со взаимоперпендикулярными  сторонами по  
                                         построению, так как направление векторов пределяется  
                                         по правилу правого винта.

                                         В = √ В₁² +В₂² + 2В₁В₂cos α,           (1) 

      Согласно  определению для индукции магнитного поля прямого тока

      ММo2I     

В =  4π R

        ММo2I₁                       ММo2I₂      

В₁ =    4πr₁      ;          В₂ =    4πr₂      

                              

      Учитывая, что М -  магнитная проницаемость среды   => М = 1, а          Мo = 4π*10^-7 Гн/м – магнитная постоянная в нашем случае.

         4π*10^-72I₁     10^-72I₁     10^-72*5                                                      

В₁ =      4πr₁       =     r₁      =      0,1    = 1*10^-5 Тл 
 

         4π*10^-72I₂     10^-72I₂      10^-7*2*10

В₂ =    4πr₂         =      r₂     =       0,1       =  2*10^-5 Тл      

           10^-72I₁ ²  + 10^-72I₂ ²  + 2 10^-72I₁  10^-72I₂   cos  60^o                                               

В = √      r₁              r₂                  r₁               r₂        

                 10^-710₁ ²  + 10^-720  ²  + 2 10^-710   10^-720   *0,5 =

В = √    0,1            0,1                0,1       0,1 

   =  √  10^-10 + 4*10^-10 + 4*10^-10*0,5 = √ 7* 10^-10 = 2,645*10^-5 Тл

                                               В*С

              Гн/м*А ²  Гн*А        А * А   В*С     В_б/с*С    Вб    Тл*м²

[В] = √      м        =    м²     =       м²    =   м²   =     м²     =  м² =   м²     = Тл

[В] = Тл

                                             б) Рассмотрим токи разнонаправленные ток I₂, как              
                                           в первом случае ток I₁ обратно. Угол между векторами