Разработка методических указаний по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по ученому предмету "Физика"

Автор: Куприна Татьяна Александровна
Должность: преподаватель
Учебное заведение: ОБПОУ "КГПК"
Населённый пункт: Город Курск
Наименование материала: Методическая разработка
Тема: Разработка методических указаний по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по ученому предмету "Физика"

Вернуться назад Перейти в раздел

Текстовая часть публикации

Комитет образования и науки Курской области

областное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Курский государственный политехнический колледж

Утверждаю

Зам. директора по УР:

________Н.Ю.Тарасова

Методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы

по предмету «Физика»

(общий учебный предмет, углубленный)

г. Курск

2018

Методические

рекомендации

по

выполнению

самостоятельной

работы

студентов

по

учебному

предмету

«Физика»,

рассмотрены

одобрены

на

заседании

П(Ц)К

«Общегуманитарных

общеобразовательных

дисциплин» корпус №2

Протокол № _____ от «_______» _____________ 2018 г.

Председатель П(Ц)К _________ Е.И. Минайлова

Разработчик: Куприна Т. А., преподаватель ОБПОУ «КГПК»

Содержание:

Перечень видов самостоятельной деятельности студентов 4

Пояснительная записка 6

Разделы:

Механика 7-15

Молекулярная физика. Тепловые явления 16-30

Основы электродинамики 31-52

Механические и электромагнитные колебания и волны 53-54

Квантовая физика 55-64

Астрономия 65

Литература 66

ПЕРЕЧЕНЬ ВИДОВ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ:

Наименование разделов и тем

Самостоятельная работа студента

Количество часов

Раздел 2. Механика.

Решение вариативных расчетных заданий на виды механических

движений; на применение законов динамики и силы в природе;

на применение законов сохранения в механике.

Раздел 3. Молекулярная физика.

Тепловые явления.

1. Решение вариативных заданий:

на применение газовых законов;

на применение основных понятий и закономерностей

молекулярной физики и термодинамики;

на применение первого закона термодинамики к газовым

законам.

2. Подготовка сообщений и электронных презентаций на тему

«Тепловые машины и их влияние на окружающую среду».

Раздел 4. Основы электродинамики

Решение вариативных заданий на применение:

закона

Кулона

закона

сохранения

заряда;

на

расчет

характеристик электростатического поля;

законов соединения проводников и законов постоянного тока;

на характеристики магнитного поля и силы в магнитном поле;

на

применение

закона

электромагнитной

индукции;

явления

электромагнитной индукции и самоиндукции.

Раздел 5. Механические и электро-

магнитные колебания и волны.

1. Решение вариативных заданий по темам: «Электромагнитные

колебания и волны»; «Законы отражения и преломления света»;

2. Подготовка сообщений и электронных презентаций по темам:

«Производство, передача и потребление электроэнергии»;

«Современные средства связи».

Раздел 6. Квантовая физика.

Решение

вариативных

расчетных

заданий

по

темам:

«Квантовая физика»; «Физика атома и атомного ядра»;

2. Подготовка сообщений и электронных презентаций по теме:

«Атомная энергетика. Проблемы энергосбережения».

Раздел 7. Астрономия.

1. Подготовка сообщений и электронных презентаций по темам:

«Физическая природа планет и малых тел Солнечной системы»;

«Строение и эволюция Вселенной».

Всего: 69часов

Пояснительная записка

Самостоятельная работа является одним из видов учебных занятий студентов, проводится с целью:

- систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений студентов;

- углубления и расширения теоретических знаний;

- формирования умений использовать справочные материалы и специальную литературу;

- развития познавательных способностей и активизации студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и

организованности;

- формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;

- развития исследовательских умений.

Самостоятельная внеаудиторная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.

Одним из путей повышения качества знаний студентов является установление тесной связи между аудиторными и внеаудиторными

занятиями. Установление такой связи способствует повышению интереса студентов к предмету, углублению и расширению знаний,

полученных на учебных занятиях, развитию навыков самостоятельной работы и применению знаний на практике. Эти связи имеют

двусторонний характер. С одной стороны, на внеурочных занятиях используются знания и навыки, полученные на учебных занятиях.

С другой стороны, на учебных занятиях заслушиваются специально подготовленные сообщения студентов, отчет о проделанной рабо -

те во внеурочное время, связанный с темой урока.

Формы и методы контроля самостоятельной внеаудиторной деятельности студентов являются: семинарские занятия, зачеты, самоот-

четы и так далее.

Критериями оценки этой деятельности студентов являются:

- уровень освоения учебного материала;

- умение студента использовать теоретические знания при выполнении практических задач;

- сформированность общеучебных умений;

- обоснованность и четкость изложения ответа;

- оформление ответа в соответствии с требованиями.

Все самостоятельные работы составлены в 32 вариантах.

Номера заданий в них определяются по таблицам №№1-3.

Раздел 2. Механика

Самостоятельная работа студента

Количество

часов

Решение вариативных расчетных заданий на виды механических движений; на

применение законов динамики и силы в природе; на применение законов сохра-

нения в механике.

Всего: 10 часов

Учебные цели

Студент должен уметь:

различать виды механического движения в зависимости от формы траектории и скорости перемещения тела;

формулировать следующие понятия: механическое движение, скорость и ускорение, система отсчета;

изображать графически различные виды механически) движений;

различать понятия веса и силы тяжести, инерции и инертности;

формулировать основную задачу динамики, понятия массы, силы, законов Ньютона, закон всемирного тяготения;

объяснять понятие невесомости;

решать задачи на применение законов Ньютона, закона всемирного тяготения; с использованием формул для равномерного, криволиней-

ного и равноускоренного движений; на расчет импульса, энергии.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №1

Для решения задач №№ 1 - 24 изучите материал раздела "Механика", ознакомьтесь с примерами решения задач 1-5. Номера заданий

для 32- х вариантов, представлены в таблице №1.

Задача 1. Тело скользит по наклонной плоскости, рис. 1, угол наклона которой к горизонту 30°. Определить ускорение тела, если ко-

эффициент трения между телом и поверхностью плоскости равен 0,1.

Рис. 1

Дано:

Решение:

α= 30°

к = 0,1

а-?

На тело действуют три силы: сила тяжести

сила нормальной реакции N и сила трения

Основной закон динамики для движения этого тела запишется в виде:

Направим ось Х вдоль наклонной плоскости, ось Y перпендикулярно к ней.

В проекциях на оси координат уравнение (1) имеет вид:

на ось

на ось Y

(3) Из (3) следует:

, тогда,

Ответ: 4,06 м/с

Задача 2. Пуля массой 10 г, летящая со скоростью 500 м/с, пробивает доску толщиной 50 см и вылетает со скоростью 200 м/с. Опреде-

лить среднюю силу сопротивления, которая действует на пулю.

Дано:

Решение:

m= 10 г=0,01 кг

= 500 м/с

= 200 м/с

ι=50 см = 0,5 м

___________

сопр.

Изменение кинетической энергии пули обусловлено действием

на нее силы сопротивления, работа которой равна

Знак минус берется потому, что сила сопротивления направлена

в сторону, противоположную направлению перемещения.

Изменение кинетической энергии пули равно:

,где

;

Следовательно:

откуда:

;

Ответ: 2100 Н.

Задача 3. Какую работу должен совершить космонавт на Луне, чтобы равномерно поднять камень массой 50 кг на высоту 0,5 м? Ускорение

свободного падения на Луне 1,6 м/с

Дано:

Решение:

m= 50 кг

H= 0,5 м

= 1,6 м/с

__________

Найти А.

При равномерном подъеме сила тяги равна весу тела, следовательно,

А=

m g

А =

50 кг

·1,6

м/с

·0,5 м = 40 Дж

Ответ: А=40 Дж.

Задача 4. Какую работу совершает двигатель автомобиля массой 200 кг при равномерном горизонтальном движении на пути в 1 км, если ко-

эффициент трения равен 0,05?

Дано:

Решение:

m= 200 кг

s= 1000 м

k= 0,05

__________

Найти А.

При равномерном горизонтальном движении F

тяги

= F

тр

, где F

тр

= kmg. Тогда А= F

тяги

А= F

тяги

kmg

А = 0,0

·9,8

м/с

·200кг·1000 Дж = 9800·10

Дж = 9800 кДж.

Ответ: А=

9800 к

Дж.

Задача 5. Определить полную энергию тела массой 500 кг, поднятого на высоту 4 м, если его скорость при этом увеличилась от нуля до 2

м/с.

Дано:

Решение:

m= 500 кг

H= 4 м

= 0 м/с

= 2 м/с

________

Найти Е.

Согласно закону полной механической энергии: Е= Е

+Е

п.

Находим: Е= m

/2+

mgH;

Е= (500·2+ 500·9,8·4)

Дж = 20600 Дж = 20, 6 кДж.

Ответ: Е=

20,6 к

Дж.

ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ № 1

Скорость точек экватора Солнца при его вращения вокруг своей оси равна 2 км/с. Найти период вращения Солнца вокруг своей

оси и центростремительно ускорение точек экватора.

Вагон массой 60 т подходит к неподвижной платформе со скоростью 0,3 м/с и ударяет буферами, после чего платформа получает

скорость 0,4 м/с. Какова масса первой платформы, если после удара скорость вагона уменьшилась до 0,2 м/с?

Стальной магнит массой 50 г прилип к вертикально расположенной стальной плите. Для равномерного скольжения магнита вниз

прикладывают силу 1,5 Н. С какой силой магнит прижимается к плите? Какую силу надо приложить, чтобы перемещать магнит по

плите вертикально вверх, если коэффициент трения равен 0, 002 ?

Снаряд зенитной пушки, выпущенный вертикально вверх со скоростью 800 м/с, достиг цели через 6 с. На какой высоте находился

самолет противника и какова скорость снаряда при достижении цели?

С балкона, находящегося на высоте 25 м над поверхностью земли, бросили вертикально вверх мячик со скоростью 20 м/с. Напи-

сать формулу зависимости координаты у от времени, выбрав за начало отсчета: а) точку бросания; б) поверхность земли. Найти,

через сколько времени мячик упадет на землю.

Стрела, выпущенная из лука вверх, упала на землю через 6 с. Какова начальная скорость стрелы и максимальная высота подъема?

Барабан центрифуги бытовой стиральной машины имеет радиус 10 см и вращается с частотой 2780 об/мин. Каков вес белья

массой 1 кг, заложенного в барабан? Как он направлен?

С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40 метров, чтобы пассажир на мгновение

оказался в состоянии невесомости?

Мальчик массой 50 кг, скатившись на санках с горки, проехал по горизонтальной дороге до остановки путь 20 м за 10 с. Найти

силу трения и коэффициент трения.

10. Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффи -

циент трения при аварийном торможении равен 0,004?

11. На горизонтальной дороге автомобиль делает поворот радиусом 16 м. Какова наибольшая скорость, которую может развивать ав-

томобиль, чтобы его не занесло, если коэффициент трения скольжения колёс о дорогу равен 0,004? Во сколько раз изменится эта

скорость зимой, когда коэффициент трения станет меньше в 4 раза?

12. Найти наименьший радиус дуги для поворота автомашины, движущейся по горизонтальной дороге со скоростью 36 км/ч, если ко-

эффициент скольжения коле о дорогу 0,029.

13.

Автобус, масса которого с полной нагрузкой равна 15 т трогается с места с ускорением 0,7 м/с

. Найти силу тяжести, если коэффици-

ент сопротивления движению равен 0,003.

14. Электровоз при трогании с места железнодорожного состава развивает максимальную силу тяги 650 Н. Какое ускорение он сооб-

щит составу массой 3250 т, если коэффициент сопротивления равен 0,005?

15. Автомобиль " Жигули " массой 1 т, трогаясь с места достигает скорости 30 м/с через 20с. Найти силу тяжести если коэффициент

сопротивления равен 0,005.

16. Состав какой массы может везти тепловоз с ускорение 0,1 м/с

при коэффициенте сопротивления 0,005, если он развивает макси-

мальное тяговое усилие 300 кН?

17. Какую силу надо приложить для подъема вагона массой 600 кг по эстакаде с углом наклона 20°, если коэффициент сопротивления

движению равен 0,005?

18. Автомобиль массой 4 т движется в гору с ускорением 0,2 м/с

. Найти силу тяги, если уклон равен 0,02 коэффициент сопротивле-

ния 0, 04.

19. Автомобиль массой 2 т проходит по выпуклому мосту, имеющему радиус кривизны 40 м, со скоростью 36 км/ч. С какой силой ав-

томобиль давит на мост в его середине?

20. С лодки массой 200 кг, движущейся со скоростью 1 м/с, прыгает мальчик массой 50 кг в горизонтальном направлении со скоро-

стью 7 м/с. Какова скорость лодки после прыжка мальчика, если мальчик прыгает с кормы в сторону, противоположную движению

лодки? С носа по ходу движения?

21. С судна массой 750 т произведен выстрел из пушки в сторону, противоположную его движению, под углом α к горизонту. На

сколько изменилась скорость судна, если снаряд массой 30 кг вылетел со скоростью 1 км/с относительно судна?

22. Троллейбус массой 15 т трогается с места с ускорением 1,4 м/с

. Найти работу силы тяги и работу силы сопротивления на первых

10 м пути, если коэффициент сопротивления равен 0,02. Какую кинетическую энергию приобрел троллейбус?

23. Пуля массой 9,6 г вылетает из ствола пулемета Калашникова со скоростью 825 м/с. Через 100 м скорость пули уменьшается до 746

м/с, а через 200 м - до 675 м/с. Найти работу силы сопротивления воздуха на первых и вторых ста метрах пути.

24. Самолет массой 2 т движется в горизонтальном направлении со скоростью 50 м/с. Находясь на высоте 420 м, он переходит на сни-

жение при выключенном двигателе и достигает дорожки аэродрома, имея скорость 30 м/с. Определить работу силы сопротивления

воздуха во время планирующего полета.

Таблица №1

№

зада-

ния

Варианты заданий

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

Оценка письменных самостоятельных работ



Оценка «5» ставится за работу, выполненную без ошибок и недочетов или имеющую не более одного недочета.



Оценка «4» ставится за работу, выполненную полностью, но при наличии в ней:



а) не более одной негрубой ошибки и одного недочета,



б) или не более двух недочетов.



Оценка «3» ставится в том случае, если ученик правильно выполнил не менее половины работы или допустил:



а) не более двух грубых ошибок,



б) или не более одной грубой ошибки и одного недочета,



в) или не более двух-трех негрубых ошибок,



г) или одной негрубой ошибки и трех недочетов,



д) или при отсутствии ошибок, но при наличии 4-5 недочетов.



Оценка «2» ставится, когда число ошибок и недочетов превосходит норму, при которой может быть выставлена оценка «3», или если

правильно выполнено менее половины работы.



Оценка «1» ставится в том случае, если ученик не приступал к выполнению работы или правильно выполнил не более 10 % всех за-

даний, т.е. записал условие одной задачи в общепринятых символических обозначениях.

Раздел III. Молекулярная физика. Тепловые явления.

Самостоятельная работа студента

Количество

часов

Решение вариативных заданий:

на применение газовых законов; на применение основных понятий и закономерностей

молекулярной физики и термодинамики; на применение первого закона термодинамики к газовым

законам.

Подготовка сообщений и электронных презентаций на тему «Тепловые машины и их влияние на

окружающую среду».

Всего: 8 часов

Учебные цели:

Студент должен уметь:

формулировать и обосновывать основные положения молекулярно - кинетической теории;

объяснять связь средней кинетической энергии молекул с температурой по шкале Кельвина; физическую сущность следующих понятий:

внутренняя энергия, работа, количество теплоты, способы изменения внутренней энергии, принцип действия тепловой машин; понятие фазы

вещества; свойства насыщающего пара; особенности атмосфер планет; газообразное, жидкое и твердое состояние вещества; явления поверх -

ностного натяжения жидкости, смачивание и капиллярности;

переводить значения температур из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина и обратно;

решать задачи с использованием уравнения Менделеева – Клапейрона; с использованием первого начала термодинамики; на расчет работы

газа при изобарном процессе; на определение к.п.д. тепловых двигателей; на определение относительной и абсолютной влажности воздуха;

применять первое начало термодинамики к изопроцессам в идеальном газе.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №1

Для решения задач №№ 1 - 37 изучите материал раздела: «Молекулярная физика. Тепловые процессы», ознакомьтесь с примерами ре -

шения задач 1-5.

Задача 1. Найти число молекул в 2 кг углекислого газа.

Дано:

Решение:

m= 2 кг

μ= 44·10

-3

кг/моль

n-?

Масса одной молекулы:

где

(Число Авогадро).

Число молекул в массе 2 кг:

Откуда:

Ответ: 2,7·10

Задача 2. Баллон содержит сжатый газ под давлением 5-10

Па. Каково будет давление газа, если из баллона выпущена половина мас-

сы газа, а температура возрастает от 10 до 27° С ?

Дано:

Решение:

= 5·10

Па

= 290 K

= 300 K

Параметры первого состояния газа:

параметры второго состояния газа:

Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона для каждого состояния:

;

Разделив почленно первое равенство на второе, получим

или

откуда:

Ответ: 2,6·10

Па.

Задача 3. В латунный калориметр массой 128 г, содержащий 240 г воды при температуре 8,4 ° С, опущено металлическое тело массой

380 г, нагретое до температуры 100

C. Тепловое равновесие установилось при температуре 21,5

C. Найти удельную теплоемкость вещества

металлического тела.

Дано:

Решение:

= 3,8·10

Дж/кг·К

= 41,9·10

Дж/кг·К

= 0,128 кг

=281,4 К

= 0,38 кг

=373 К

θ=224,5 К

В теплообмене участвует три тела: калориметр, вода и металлическое

тело.

Металлическое тело отдает теплоту, а калориметр и вода получают.

На основании закона сохранения энергии имеем:

откуда:

Подставляя данные условия задачи, получим:

Ответ:460 Дж/кг· К.

Задача 4. Трактор расходует в час 20 кг дизельного топлива. Определить мощность двигателя трактора, если его КПД 30%.

Дано:

Решение:

t= 1ч

m= 20 кг

η= 30%

q= 4·10

Дж/кг

N-?

Количество теплоты, выделившейся при сгорании топлива:

,где q – удельная теплота сгорания, m – масса тела.

За счет энергии, выделившейся при сгорании топлива,

совершена механическая работа:

(1),

Мощность двигателя :

(2).

Подставляя (1) в (2), получим:

0,3 · 4 · 10

· 20

3600

7· 10

Вт ;

Ответ: 7·10

Вт.

Задача 5. Относительная влажность воздуха при 20

С равна 58%. При какой максимальной температуре выпадет роса? Плотность насыщаю-

щего пара 17·10

-3

кг/м

при 20

С.

Дано:

Решение:

t= 20

φ= 0,58

= 17,3·10

кг/м

Найти t

Определим абсолютную влажность воздуха при 20

С: ρ = φ· ρ

;

ρ = 0,58·17,3·10

-3

кг/м

= 10,034·10

-3

кг/м

Роса выпадет, если абсолютная влажность будет больше плотности насыщенных паров при максимальной температуре.

В данном случае абсолютная влажность воздуха ρ = 10,034·10

-3

кг/м

больше плотности насыщенных водяных паров 10·10

-3

кг/м

При максимальной температуре 11

С (берется из таблицы давлений насыщенных водяных паров). Следовательно, роса выпадет

при температуре 11

С.

ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ № 1

Воздух объемом 1,45 м, находящийся при температуре 20°С и давлении 100 кПа, превратили в жидкое состояние. Какой объем

займет жидкий воздух, если его плотность 861 кг/м?

Найти массу природного горючего газа объемом 64 м

, считая, что объем указан при нормальных условиях. Молярную массу при-

родного горючего газа считать равной молярной массе метана (СН

Определить среднюю кинетическую энергию молекул одноатомного газа и концентрацию молекул при температуре 290 К и давле-

нии 0,8 МПа.

Во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул кислорода меньше средней квадратичной скорости молекул водорода, если

температуры этих газов одинаковы?

Резиновую лодку надули при температуре 7°С до рабочего давления 108 кПа. Имеется ли опасность разрыва лодки при повыше-

нии температуры на 37 °С, если предельно допустимое давление 110,6 кПа и увеличение объёма не должно превышать 4%? Что

надо сделать для предотвращения опасности взрыва?

При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота 830 м/с ?

В баллоне вместимостью 10 л находится газ, при температуре 27 °С. Вследствие утечки газа давление в баллоне снизилось на 4,2

кПа. Сколько молекул вышло из баллона? Температуру считать неизменной.

Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объём равен 40 л?

В начальном состоянии давление кислорода массой 320 г было 83 кПа. При увеличении температуры на 100 К объём кислорода

возрос на 50 л и давление стало 99,6 кПа. Найти начальный объём и температуру газа.

10. В баллоне находится газ при температуре 15°С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если 40 % его выйдет из баллона, а тем -

пература при этом понизится на 8°С?

11. Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15°С имеет объем 5 л. Чему равен объем газа этой массы при нормальных условиях?

12. Какое давление рабочей смеси устанавливается в цилиндрах двигателя автомобиля ЗИЛ-130, если после такта сжатия температура

повышается с 50

С до 250°С, объем уменьшается с 0,75 до 0,12 л? Первоначальное давление равно 80 кПа.

13. В фляжке вместимостью 0,5 л находится 0,3 л воды. Турист пьет из нее воду, плотно прижав губы к горлышко так, что в фляжку не

попадает наружный воздух. Сколько воды удастся выпить туристу, если он может понизить давление оставшегося в фляжке возду-

ха до 80 кПа?

14. Водяной паук серебрянка строит в воде воздушный домик, перенося на лапках и брюшке пузырьки атмосферного воздуха и поме-

щая их под купол паутины, прикрепленный концами к водным растениям. Сколько рейсов надо сделать пауку, чтобы на глубине 50

см построить домик объемом 1 см

, если каждый раз он берет 5 мм

воздуха при атмосферном давлении?

15. Какова была начальная температура воздуха, если при нагревании его на 3 К объем увеличился на 1 % от первоначального?

16. Газ занимал объем 12,32 л. Его охладили при постоянном давлении на 45°С и объем его стал равен 10,52 л. Какова была первона-

чальная температура газа?

17. В вентиляционную трубу жилого дома поступает наружный воздух при температуре – 26°С. Какой объем займет каждый кубиче -

ский метр наружного воздуха, когда он поступит в комнату и нагреется до 23°С?

18. В ванночку, наполненную водой при 39°С, опускают перевернутый цилиндрический стакан, причем уровень воды внутри и вне

стакана одинаков. Расстояние от уровня воды в стакане до его дна равно 160 мм

. На сколько поднимется уровень воды в стакане,

если понизить температуру воды до 0°С?

Упругостью паров воды пренебречь.

19. Топочные газы при выходе из трубы в атмосферу имеют температуру 127°С, причем первоначальный объем их уменьшился в 3,5

раза. Считая давление неизменным, определить первоначальную температуру газов.

20. Полый стеклянный шарик с внутренним объемом 10 см

и узкой шейкой был нагрет до 400°С. Затем шейку опустили в ртуть, име-

ющую комнатную температуру 16°С. Найти массу ртути, вошедшей в шарик.

21. Манометр на баллоне с кислородом показывает давление 98 атм. В помещении с температурой 24°С. Когда баллон вынесли в са-

рай, где температура была -12°С, манометр показал 86 атм. Не произошла ли утечка газа за время, прошедшее между двумя изме-

рениями давления?

22. Находившийся в баллоне газ нагрели от 27 до 87°С, причем давление возросло на 8 атм. Определить первоначальное значение дав -

ления. Расширением баллона пренебречь.

23. Водород при давлении 50 атм. и температуре 0°С, заполняет баллон вместимостью 60 л. Какова масса газа? Какой объем он займет

при нормальных условиях?

24. Автомобильную камеру емкостью 12 л нужно накачать до давления 3,5 атм. Найти, сколько качаний следует сделать насосом, заби -

рающим при каждом качании 500 см

воздуха, если камера вначале была пустой.

25. В воде всплывают пузырьки воздуха. Определить, на какой глубине пузырек воздуха имел вдвое меньший объем, чем у поверхно-

сти воды. Атмосферное давление нормальное. Изменение температуры, давление пара и искривление поверхности не учитывать.

26. На сколько изменилась внутренняя энергия одноатомного газа, количество вещества которого ν=l моль, при его изобарном нагрева-

нии на ∆Т= 100 К? Какую работу совершил при этом газ и какое количество теплоты ему было сообщено?

27. В калориметр с теплоемкостью 63 Дж/К было налито 25 г масла при 12°С. После опускания в масло тела мaсcoй 500 г при 100°С,

установилась общая температура 33°С. Какова удельная теплоемкость тела.

28. Для приготовления ванны вместимостью 200 л смешали холодную воду при 10°С с горячей при 60°С. Какие объемы той и другой

воды надо взять, чтобы температура установилась 40°С?

29. В сосуд, содержащий 1,5 кг воды при 15°С, впускают 200 г водяного пара при 100°С. Какая общая температура установится после

конденсации пара?

30. Колбу с 600 г воды при 10°С нагревают на спиртовке с КПД 35 %. Через сколько времени вода закипит? Сколько воды ежесекунд-

но обращается в пар при кипении, если за 1 мин сгорает 2 г спирта? Теплоемкость колбы 100 Дж/К.

31. Алюминиевый чайник массой 400 г, в котором находится 2 кг воды при 10°С, помещают на газовую горелку с КПД 40 %. Какова

мощность горелки, если через 10 мин вода закипела, причем 20 г воды выкипело?

32. В сосуд, содержащий 2,8 л воды при 20°С, бросают кусок стали массой 3 кг, нагретый до 460°С. Вода нагревается до 60°С, а часть

ее обращается в пар. Найти массу воды, обратившейся в пар. Теплоемкостью сосуда пренебречь.

33. Сколько дров надо сжечь в печке с КПД 40 %, чтобы получить из 200 кг снега, взятого при температуре -10°С, воду при 20°С?

34. Сколько стали, взятой при 20°С, можно расплавить в печи с КПД 50 %, сжигая 2 т каменного угля?

35. Для определения удельной теплоты плавления олова в калориметр, содержащий 330 г воды при 7°С, влили

350 г расплавленного олова при температуре затвердевания, после чего в калориметре, теплоемкость которого 100 Дж/К, устано -

вилась температура 32°С. Определить значение удельной теплоты плавления олова по данным опыта.

36. Относительная влажность воздуха при 20 °C равна 58%. При какой максимальной температуре выпадет роса? Плотность насыща -

ющего пара 17,3 • 10

-3

кг/м

при 20 °C.

37. Под каким давлением в воде находится воздушный пузырек на глубине 2 м? Атмосферное давление 10

Па. Добавочное давление,

обусловленное кривой поверхностью воздушного пузырька, не учитывать.

Критерии оценивания письменной самостоятельной работы смотреть в разделе «Самостоятельная работа №1», раздел «Механи -

ка».

Таблица№2

№

зада-

ния

Варианты заданий

10.

11.

12.

13.

14. +

15.

16. +

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27. +

28.

29. +

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №2

Подготовка мультимедийных презентаций по теме: Тепловые машины и их влияние на окружающую среду.

Для подготовки самостоятельной работы №2, рекомендуется:

воспользоваться учебным материалом главы 11, параграфа 72-74;

использовать материалы общих сайтов по физике;

ознакомиться с критериями оценки презентации; текста работы презентации; доклада (сообщения).

Критерии оценки презентации

Название

Критерии оценки

Количество баллов

Оценка группы

Оценка ученика

Структура пре-

зентации

(40 баллов)

Оформление

презентации

(50 баллов)

Содержание

презентации

(60 баллов)

Эффект презен-

тации

( 10 баллов)

Правильное оформление титульно-

го листа,

Наличие понятной навигации,

Отмечены информационные ресур-

сы,

Логическая последовательность

информации на слайдах

Единый стиль оформления

Использование на слайдах разного

рода объектов

Использование анимационных

объектов

Правильность изложения текста

Использование объектов, сделан-

ных в других программах

Сформулированы цель, гипотезы

Понятны задачи и ход исследова-

ния

Методы исследования ясны

Эксперимент проведен, достовер-

ность полученных результатов обоснова-

на

Сделаны выводы

Результаты и выводы соответству-

ют поставленной цели

Общее впечатление от просмотра

презентации

Отличная работа 160 – 140 баллов;

Хорошая работа 139 – 130 баллов;

Удовлетворительная работа 129 – 100;

Презентация нуждается в доработке 99 – 80;

Слабая работа 79 - …

Критерии оценивания текста работы презентации

Кол-во баллов

10 баллов

Отлично

7 баллов

Хорошо

(Внести поправки)

3 балла

(удовлетворительно)

Требуется переработка

Критерий

Макс.

кол-во

баллов

Критерий

Макс. кол-во

баллов

Критерий

Макс.

кол-во

баллов

Текстовый материал

Материал

представлен

краткой тезисной форме (лако-

нично)

Материал

представ-

лен

краткой

тезисной

форме,

но можно сокра-

тить

Содержание

работы размыто

0,5

Основные аспекты рабо-

ты освещены

Основные

аспекты

работы недостаточно осве-

щены или не ярко выраже-

ны

(есть

отступления

от

главного)

Основная

мысль

не

выражена

( н е т

в ы д е л е н и я

цели,

задач,

выво-

дов)

0,5

Сопровождается

иллю-

стративным материалом, нагляд-

на

Сопровождается ил-

люстративным материалом,

наглядна

Слабое иллю-

стративное сопрово-

ждение

Легко воспринимается

Легко

воспринима-

ется

Легко воспри-

нимается

Кол-во

баллов

10 баллов

Отлично

7 баллов

Хорошо

(Внести поправки)

3 балла

(удовлетворительно)

Требуется переработка

Использованы

эффекты

анимации

Использованы

(недостаточно

использова-

ны) эффекты анимации

Эффекты

анимации не исполь-

зованы

Критерии оценивания доклада (сообщения).

Кол-во баллов

10 баллов

Отлично

(работа завершена)

Критерий

Макс. кол-

во баллов

Текстовый материал

Материал доступен и научен, идеи раскрыты

Качественное изложение содержания: четкая, грамотная речь, пересказ текста (допус -

кается зачитывание цитат); наиболее важные понятия, законы и формулы диктуются для запи -

си

Наглядное представление материала (с использованием схем, чертежей, рисунков)

Кол-во

баллов

10 баллов

Отлично

(работа завершена)

Использование дополнительной литературы (приведение исторических, интересных

фактов)

Использование практических мини-исследований (показом опытов)

Использование примеров практического применения темы (приводятся самостоятель-

ные примеры, решения задач, в том числе качественные, или разбираются тестовые задания с

пояснениями)

Подготовка вопросов для слушателей (5-7 закрепляющих вопросов)

Качественные ответы на вопросы слушателей по теме

Четко сформулированы выводы

Перевод 10-бальной системы в 5-бальную:



5-6 баллов – оценка «3»



7-8 баллов – оценка «4»



9-10 баллов – оценка «5»

Раздел 4. Основы Электродинамики

Самостоятельная работа студента

Количество

часов

Решение вариативных заданий на применение:

закона Кулона и закона сохранения заряда; на расчет характеристик электростатического поля;

законов соединения проводников и законов постоянного тока;

на характеристики магнитного поля и силы в магнитном поле;

на применение закона электромагнитной индукции; явления электромагнитной индукции и самоиндук-

ции.

Всего: 14 часов

Студент должен уметь:

формулировать понятие электрического поля; определение и свойства магнитного поля, закон электромагнитной индукции, правило Лен -

ца;

решать задачи на применение закона сохранения электрического заряда и закона Кулона; принципа суперпозиции полей; на расчет

напряженности, потенциала, работы электрического поля, электрической емкости, энергии электрического поля; на определение силы и

плотности тока; с использованием законов Ома для участка цепи и полной цепи; на определение эквивалентного сопротивления для раз -

личных способов соединения проводников; с использованием формул зависимости сопротивления проводника от температуры, геометри-

ческих размеров, материала проводника; формул работы и мощности электрического тока; с использованием первого и второго законов

Фарадея;

объяснять физический смысл Э.Д.С.; график зависимости сопротивления от температуры; принцип работы приборов, использующих теп -

ловое действие тока; физическую сущность термоэлектронной эмиссии; основные положения электронной проводимости металлов; при -

роду электрического тока в электролитах, газах и вакууме; использование электролиза в технике, проводимость газа; физическую сущ-

ность индукции и самоиндукции решать задачи на определение ЭДС индукции; физический смысл напряженности, потенциала и разно -

сти потенциалов, емкости.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №1

Для решения задач №№ 1-120 изучите материал раздела: «Основы электродинамики», ознакомьтесь с примерами решения задач 1-10.

Задача 1. Определить напряженность поля в точке, в которой на заряд 2·10

-8

Кл действует сила 6·10

-5

Н. Какова величина заряда, создающего

поле, если данная точка находится от него на расстоянии 4 см? Среда – воздух (ε = 1).

Дано:

Решение:

q = 2·10

-8

Кл

= 6·10

-5

= 0,04 м

ε = 1

E, q-?

Определяем напряженность поля в данной точке:

, E

6 · 10

−

2 ∙ 10

−

⋅

Кл

;

Величину заряда, создающего поле, находим из формулы:

4 πε ε

∙

Отсюда:

q= 4πεε

Ответ: 5,34·10

-10

Кл.

Задача 2. Заряженная частица после прохождения точек поля, имеющих разность потенциалов 1000 В, приобрела энергию 4,8·10

-6

Дж. Опре-

делить заряд частицы.

Дано:

Решение:

∆φ = 10

∆W = 4,8·10

-6

Дж

q-?

Работа, совершаемая силами электрического поля при перемещении заряженной частицы, равна изменению энергии

частицы

Но так как:

то, получим

, откуда

Производим вычисления:

Ответ: 4,8·10

-9

(Кл).

Задача 3. При сообщению конденсатору заряда 5·10

-6

Кл, его энергия оказалась равной 0,01 Дж. Определить напряжение на обкладках кон-

денсатора.

Дано:

Решение:

Q = 5·10

-6

Кл

W = 4,8·10

-6

Дж

U-?

Энергия электрического поля заряженного конденсатора:

;

Отсюда напряжение на обкладках конденсатора:

2 W

2 · 10

−

Дж

5 · 10

−

Кл

4 · 10

4 кВ .

Ответ: U=4кВ.

Задача 4. Определить концентрацию электронов проводимости (число электронов в 1 м

) в цинке, если плотность цинка ρ=7,1·10

кг/м

и его

молярная масса M=65,4·10

-3

кг/моль. Число электронов проводимости равно числу атомов в металле.

Дано:

Решение:

M= 65,4·10

-3

кг/моль

= 6,02·10

моль

-1

ρ=7,1·10

кг/м

V=1м

n-?

Число атомов в металле:

m N

, m

ρ·V , поэтому n

ρV N

7,1 ·

кг

· 1 м

· 6,02 · 10

65,4 · 10

−

моль

−

· кг·моль

6,5 · 10

Ответ: n=6,5·10

Задача 5. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9Ом сила тока в цепи равна 0,5

А, а при внешнем сопротивлении 1,9 Ом – 1А.

Дано:

Решение:

= 3,9 Ом

= 0,5 А

=1,9 Ом

=1А

Найти ε и r.

Используя закон Ома для полной цепи, составим систему уравнений:

{

(

)

(

)

}

Решив систему уравненийполучим :

(

−

)

−

; r

−

;

0,5 А· 1 А·2 Ом

0,5 А

2 В

0,5 А·3,9 Ом

−

1 А· 1,9Ом

0,5 А

0,1Ом

Ответ :ε

2 В , r

0,1Ом .

Задача 6. Телевизор, потребляемая мощность которого 150 Вт, работает от сети напряжением 220 В. Какой плавкий предохранитель следует

установить в телевизоре, если в наличии имеются предохранители на 0,5, 1 и 2 А?

Дано:

Решение:

P= 150 Вт

U= 220 В

Найти I.

Мощность, потребляемая телевизором, определяется по формуле P=IU. Отсюда

; I

150 Вт

220 В

0,68 А .

Ответ: I= 0,68 А. Необходимо поставить предохранитель на 1 А.

Задача 7. В жилом доме одновременно включены 50 ламп по 40 Вт, 80 ламп по 60 Вт и 10 ламп по 100 Вт. Определить силу тока во внешней

цепи, если напряжение в сети 220 В.

Дано:

Решение:

= 40 Вт

m= 50

=60 Вт

n=80

=100 Вт

k=10

об

= 220 В

Найти I

об

Сила тока в общей (неразветвленной) части цепи:

об

Потребляемая мощность цепи: P

об

= m·P

+n·P

+k·P

об

n P

k P

об

, I

об

40 Вт·50

60 Вт· 80

100 Вт· 10

220 В

35,5 А .

Ответ:

об

35,5 А .

35,5 А.

Задача 8.Как надо соединить два элемента в батарею – последовательно или параллельно, чтобы во внешней цепи сопротивлением 8 Ом по-

лучить наибольшую силу тока? ЭДС элемента 24 В, его внутреннее сопротивление 2 Ом.

Дано:

Решение:

R= 8 Ом

ε= 24 В

r=2 Ом

Найти I

׃ I

Чтобы ответить на вопрос задачи, надо сравнить силы токов при разных соединениях.

При последовательном соединении двух одинаковых элементов в батарею:

2 ε

2 r

при параллельном соединении:

Сравним I

2 R

2 r

2· 8

2 · 2

1,5.

Ответ: При последовательном соединении элементов в батарею, сила тока будет в 1,5 раза больше,

чем при параллельном соединении.

Задача 9.Через раствор серной кислоты прошел заряд 2·10

Кл. Определить массу и объем выделившегося водорода при нормальных услови-

ях. Плотность водорода 9·10

-2

кг/м

Дано:

Решение:

Q= 2·10

Кл

M= 10

-3

кг/моль

Из закона электролиза Фарадея находим:

n=1

=9·10

-2

кг/м

F=96500 кл/моль

Найти m иV

, m

−

кг

моль· 2· 10

Кл

96500 Кл

моль· 1

2,07 · 10

−

кг .

Из формулы плотности определяем:

, V

2,07 · 10

−

кг

9· 10

−

кг

0,023 м

Ответ: m=2,07·10

-3

кг; V

= 0,023 м

Задача 10.Электрон влетает в однородное электрическое поле вдоль линии напряженности со скоростью 1000 км/с. Какое напряжение элек -

трического поля требуется создать, чтобы скорость электрона увеличилась до 5000 км/с?

Дано:

Решение:

= 10

м/с

= 5·10

м/с

e=1,6·10

-19

Кл

=9,1·10

-31

кг

Найти U.

Изменение кинетической энергии равно работе электрического поля по его перемещению:

(

−

)

eU ;U

2 e

(

−

)

9,1 · 10

−

кг·

(

−

)

· 10

2· 1,6 · 10

−

Кл

68,25 В

Ответ: U=68,25 В.

ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ № 3

Заряды 90 и 10 нКл расположены на расстоянии 4 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы он находился в равнове-

сии?

Когда два одинаковых шарика, массой по 400 мг, подвешенные на закрепленных в одной точке нитях равной длины, зарядили одно-

именными зарядами, эти шарики разошлись на 15 см друг от друга, причем нити образовали прямой угол. Найти заряд каждого шари -

ка.

Заряды по 49 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найти напряженность поля в точке, удаленной на 5 см от каждо-

го из зарядов.

В однородном поле с напряжённостью 40 кВ/м находится заряд 27 нКл. Найти напряжённость результирующего поля на расстояние

9 см от заряда в точках, лежащих:

а) на силовой линии однородного поля, проходящей через заряд;

б) на прямой, проходящей через заряд и перпендикулярной силовым линиям.

Одинаковые шарики, подвешенные на закреплённых в одной точке нитях равной длины, зарядили одинаковыми одноимёнными заря-

дами. Шарики оттолкнулись, и угол между нитями стал равен α=60°. После погружения шариков в жидкий диэлектрик угол между

ними уменьшился до α=50°. Найти диэлектрическую проницаемость среды. Выталкивающей силой пренебречь.

Электрон переместился в ускоряющем поле из точки с потенциалом 200В в точку с потенциалом 300В. Найти кинетическую энергию

электрона, изменение потенциальной энергии взаимодействия с полем и приобретённую скорость. Начальную скорость электрона

считать равной нулю.

Электрон, двигаясь под действием электрического поля, увеличил свою скорость с 10 до 30 Мм/с. Найти разность потенциалов между

начальной и конечной точками перемещения.

Альфа-частица (m=6,7·10

-27

кг, q=3,2·10

-19

Kл) вылетает из ядра радия со скоростью υ =20 Мм /с и попадает в однородное электриче-

ское поле, линии напряжённости которого направлены противоположно направлению движения частицы. Какую разность потенциа -

лов должна пройти частица до остановки? Какой должна быть напряжённость поля, чтобы частица остановилась, пройдя расстояние s

= 2м?

Между двумя пластинами, расположенными горизонтально в вакууме на расстоянии 4,8 мм друг от друга, находится в равновесии от-

рицательно заряженная капелька масла массой 10 нг. Сколько «избыточных» электронов имеет капелька, если на пластины подано

напряжение 1 кВ?

10. На сколько изменится кинетическая энергия заряда 1 нКл при его движении под действием поля точечного заряда 1мкКл из точки,

удалённой на 3 см от этого заряда, в точку, отстоящую на 10 см от него? Начальная скорость равна нулю.

11. При введении в пространство между пластинами воздушного конденсатора твёрдого диэлектрика напряжение на конденсаторе умень-

шилось с 400 до 50 В. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?

12. Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 200 см

каждая, расположенных на расстоянии 2 мм друг от друга. Между

пластинами находится слой слюды. Какой наибольший заряд можно сообщить конденсатору, если допустимое напряжение 3 кВ?

13. Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью 50 см

каждая. Между пластинами находится слой стекла. Какой наи-

больший заряд можно накопить на этом конденсаторе, если при напряжённости поля 10 МВ/м в стекле происходит пробой конденса-

тора?

14. В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора ёмкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найти энергию

вспышки и среднюю мощность, если продолжительность разрядки 2,4 мс.

15. Определить заряд в плоском конденсаторе емкостью 0,020 мкФ, если напряженность поля в конденсаторе 320 В/см, а расстояние меж-

ду пластинами 0,50 см. Каким будет напряжение, если зазор между пластинами увеличить в два раза?

16. Определить электроемкость конденсатора, обкладками которого являются листы станиоля площадью 4,7·10 см

, проложенные 15 ли-

стами парафинированной бумаги толщиной 0,03 мм.

17. Конденсатор состоит из 21 латунного листа. Между этими листами проложены стеклянные прокладки толщиной 2 мм. Площади ла-

тунных листов и стеклянных прокладок одинаковы и равны 200 см

каждая. Листы соединены так, что образуют батарею параллельно

соединенных конденсаторов. Определить электроемкость этой батареи, если относительная диэлектрическая проницаемость стекла

равна 7.

18. Конденсатор емкостью 6,0 мкФ, заряженный до напряжения 4,0·10

В соединили параллельно с незаряженным конденсатором емко-

стью 10,0 мкФ. Какое установилось напряжение на обоих конденсаторах? Как распределился заряд?

19. Конденсатор неизвестный емкости, заряженный до напряжения 1000 В соединили параллельно с другим конденсатором емкостью

2,0 мкФ и напряжением на обкладках 400 В. Какова емкость первого конденсатора, если после соединения установилось напряжение

570 В определить общий заряд.

20. Площадь пластины слюдяного конденсатора 36 см

, толщина слоя диэлектрика 0,14 см. Вычислить электроемкость, заряд и энергию

конденсатора, если разность потенциалов на его обкладках 3·10

В.

21. Плоский воздушный конденсатор имеет электроемкость С. Определить емкость этого конденсатора, когда он наполовину погружен в

трансформаторное масло так, что его пластины перпендикулярны к поверхности масла. Относительная диэлектрическая проницае -

мость масла 2,2.

22. Вычислить общую емкость двух конденсаторов С

=0,6 мкФ, С

=0,2 мкФ, если они соединены последовательно; параллельно.

23. Какой из двух конденсаторов обладает большей энергией, если их параметры С

=2 мкФ, U

=10 В; С

=10 мкФ, U

=2 В?

24. Три конденсатора соединены, как показано на рис. 1. Какой заряд накоплен всеми конденсаторами? Напряжение подведенное к точкам

А и В равно250 В, С

=1,5 мкФ, С

=3 мкФ, С

=4 мкФ. Чему равна энергия всех конденсаторов?

Рис. 1

25. Электроемкость батареи конденсаторов на рис.2 равна 5,8 мкФ. Каковы электроемкость и заряд первого конденсатора, если

=1,0 мкФ, С

=4,0 мкФ, а подведенное напряжение 220 В?

Рис. 2

26. Два конденсатора, емкости которых 4,0 мкФ и 1,0 мкФ, соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряже-

ния 220 В. Определить общую электроемкость. Как распределится напряжение между конденсаторами?

27. Три конденсатора с емкостями С

=190 мкФ, С

=1,0 мкФ и С

=1,5 мкФ соединены по схеме, изображенной на рис.3, и подключены к

источнику постоянного напряжения 120 В. Какова общая электроемкость? Определить заряд и напряжение на каждом из конденсато-

ров.

Рис.3

28. Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом, рассчитанную на напряжение 120 В, надо питать от сети с напряжением 220 В. Какой

длины нихромовый проводник сечением 0,55 мм

надо включить последовательно с лампой?

29. Кабель состоит из двух стальных жил сечением 0,6 мм

каждая и четырех медных жил сечением 0,85 мм

каждая. Каково падение

напряжения на каждом километре кабеля при силе тока 0,1 А?

30. Четыре лампы, рассчитанные на напряжение 3 В и силу тока 0,3 А, надо включить параллельно и питать от источника напряжением

5,4 В. Резистор какого сопротивления надо включить последовательно лампам. Как изменится накал ламп, если одну из них выклю -

чить?

31. В цепи, схема которой изображена на рисунке 4, сопротивления всех резисторов одинаковы и равны 2 Ом. Найти распределение токов

и напряжений.

Рис. 4

32. Определить падение напряжения в линии электропередачи, протянутой на расстоянии 500 м, при токе в ней 15 А. Проводка выполне-

на алюминиевым проводом сечением 14 мм

33. От генератора до потребителя 250 м. Определить, насколько изменится потеря напряжения в линии, если произвести замену медного

провода с сечением 25 мм

на алюминиевый того же сечения. Ток в линии 50 А. Какова потеря напряжения при наличии медных и

алюминиевых проводов?

34. Определить плотность тока, если за 0,4 с через проводник сечением 1,2 мм

прошло 6·10

электронов.

35. Необходимо изготовить реостат на 6,0 Ом из никелиновой проволоки диаметром 0,80 мм. Какой длины проводник необходимо взять?

36. Определить, сколько по весу потребуется меди для изготовления проволоки сопротивлением 1,72 Ом и сечением 0,500 мм

37. Определить падение напряжения на полностью включенном реостате, изготовленном из никелинового провода длиной 7,5 м, при

плотности тока 1,5 А/мм

38. При включении в электрическую цепь проводника диаметром 0,50 мм и длиной 4,5 м разность потенциалов на его концах оказалась

1,2 В при токе в 1,0 А. Чему равно удельное сопротивлении материала проводника?

39. Вольфрамовая нить электрической лампы накаливания имеет сопротивление 484 Ом при температуре 2100°С. Определить сопротив -

ление нити в холодном состоянии при 20°С.

40. Константановая проволока, предназначенная для изготовления термопар, имеет массу 89 г и сечение 0,10 мм

. Определить сопротив-

ление проволоки при температуре 100°С.

41. Три проводника, сопротивления которых 10 Ом, 20 Ом и 30 Ом, соединены последовательно и подключены к сети с постоянным

напряжением 120 В. определить общее сопротивление и падение напряжения на каждом из сопротивлений в отдельности.

42. При последовательном включении в сеть трех сопротивлений 4 Ом, 6 Ом, 10 Ом возник ток 5 А. Определить напряжение в сети и па-

дение напряжения на каждом сопротивлении.

43. Цепь составлена, как показано на рис.5. Каково сопротивление реостата и лампочки, если наименьшее и наиболь шее значения тока в

цепи 1,5 А и 2,5 А? Напряжение на зажимах А-В постоянно и равно 12 В.

Рис. 5

44. К источнику с постоянным напряжением последовательно подключены три потребителя, сопротивления которых 10 Ом, 16 Ом и 18

Ом. Определить эквивалентное сопротивление, ток в цепи, падение напряжения в первом и третьем проводниках, напряжение на за -

жимах источника, если падение напряжения во втором проводнике 80 В.

45. В проводнике при напряжении 120 В был ток 1,5 А. Когда в цепь ввели дополнительное сопротивление, ток стал 1,2 А при том же

напряжении. Определить величину включенного сопротивления.

46. К дуговой лампе с сопротивлением 5,0 Ом последовательно присоединен реостат с сопротивлением 4,5 Ом. Определить ток в лампе,

если напряжение на зажимах генератора 127 В, а проводка выполнена медным проводом длиной 20 м и сечением 1,8 мм

47. В сеть с напряжением 220 В включены последовательно десять ламп сопротивлением по 24 Ом и напряжением 12 В каждая. Лишнее

напряжение поглощается реостатом. Определить величину тока в цепи и сопротивление реостата.

48. Щелочной аккумулятор дает ток 0,8 А, если его замкнуть на сопротивление 1,5 Ом. При замыкании аккумулятора на сопротивление

3,25 Ом получается ток 0,4 А. Определить Э.Д.С. и внутреннее сопротивление аккумулятора.

49. Генератор имеет внутреннее сопротивление 0,6 Ом. При замыкании на внешнее сопротивление 6,0 Ом напряжение на зажимах стано -

вится равным 120 В. Определить ток в цепи и Э.Д.С. генератора.

Рис. 6

50. Определить Э.Д.С. источника электрической энергии, внутреннее сопротивление которого 0,250 Ом, если при замыкании его же-

лезным проводником длиной 5,00 м и сечением 0,200 мм

в цепи возникает ток 0,500 А.

51. Генератор с Э.Д.С. 132 В и внутренним сопротивлением 0,4 Ом дает ток для питания пятидесяти параллельно соединенных ламп со -

противлением 180 Ом каждая. Определить величину тока в цепи. Во сколько раз изменится ток, если нагрузку увеличить в два раза?

Сопротивление соединительных проводов не учитывать.

52. Вольтметр, подключенный к зажимам источника электрической энергии с Э.Д.С. 24 В, показал 18 В. Определить величину тока в

цепи и сопротивление источника энергии, если сопротивление внешней цепи 9 Ом.

53. Гальванический элемент дает ток 0,30 А при замыкании его на сопротивление 6,0 Ом и 0,15 А – при замыкании на сопротивление

14 Ом. Определить ток короткого замыкания.

54. Внутреннее сопротивление генератора 0,20 Ом, а напряжение на его зажимах 380 В. Цепь состоит из ста параллельно включенных

ламп сопротивлением 400 Ом каждая. Определить Э.Д.С. генератора. Сопротивление подводящих проводов не учитывать.

55. Аккумулятор с внутренним сопротивлением 0,20 Ом и Э.Д.С. 2 В замкнут проволокой длиной 5,0 м и удельным сопротивлением

0,10·10

Ом·м. Определить площадь поперечного сечения проводника, если ток в цепи 5 А.

56. Батарея аккумуляторов с внутренним сопротивлением 0,20 Ом питает десять параллельно соединенных ламп сопротивлением 250 Ом

каждая. Соединительные провода медные длиной 2,2 м и сечением 0,40 мм

, ток в каждой лампе 0,50 А. Определить Э.Д.С.

57. Сколько параллельно включенных электрических ламп, рассчитанных на напряжение 20 В, может питать батарея аккумуляторов с

Э.Д.С. 130 В и внутренним сопротивлением 2,6 Ом, если сопротивление каждой лампы 200 Ом, а сопротивление подводящих прово-

дов 0,40 Ом?

58. Генератор с Э.Д.С. 130 В и внутренним сопротивлением 1,8 Ом питает током несколько параллельно соединенных ламп общим сопро-

тивлением 24 Ом. Сопротивление подводящих проводов 0,2 Ом. Определить ток в цепи, напряжение на лампах, падение напряжения

на подводящих проводах и напряжение на зажимах генератора.

59. Найти величину тока в цепи и в сопротивлении R

(рис. 7), если батарея состоит из трех параллельно соединенных элементов с Э.Д.С.

по 1,44 В и внутренним сопротивлением 0,60 Ом каждый, a R

=1,2 Ом, R

=2,0 Oм, R

=3,0 Ом.

60. Определить сопротивление и длину никелинового проводника, присоединенного к полюсам батареи из трех последовательно соеди-

ненных аккумуляторов с Э.Д.С. по2,0 В и внутренним сопротивлением 0,040 Ом каждый, если ток в цепи 1,5 А, а сечение проводника

0,20 мм

61. Найти распределение токов и напряжений на внешней цепи (рис.7), если ее питают четыре щелочных аккумулятора с Э.Д.С. по 1,4 В

и внутренним сопротивлением 0,20 Ом каждый, соединенные в батарею последовательно, a R

=0,90 Ом, R

=0,60 Ом.

Рис.7

62. Как следует соединить три аккумулятора с Э.Д.С. по 2 В и внутренним сопротивлением 0,20 Ом каждый, чтобы, замкнув их на сопро-

тивление 0,60 Ом, получить наибольший ток?

63. При каком способе соединения двух элементов с Э.Д.С. по 1,45 В и внутренним сопротивлением 0,30 Ом каждый в проводнике с со-

противлением 13,9 Ом будет наибольший ток?

64. Три одинаковые элемента, соединенные последовательно и замкнутые проводником с сопротивлением 1,5 Ом, дали ток 2 А. При па-

раллельном соединении элементов в том же проводнике возникает ток 0,9 А. Найти Э.Д.С. и внутреннее сопротивление каждого эле-

мента.

65. Какое количество аккумуляторов с Э.Д.С. по 2,1 В и внутренним сопротивлением 0,20 Ом необходимо соединить в батарею последо-

вательно, чтобы в проводнике сопротивлением 6,0 Ом получить ток 1,5 А?

66. Шесть элементов с Э.Д.С. 1,1 В и внутренним сопротивлением 3,0 Ом каждый соединяют по два последовательно в три параллельные

группы. Определить силу тока, если сопротивление внешней цепи 2,0 Ом.

67. Батарея, составленная из трех последовательно соединенных аккумуляторов с Э.Д.С. по 2 В и внутренним сопротивлением 0,25 Ом

каждый, питает внешнюю цепь, состоящую из двух параллельно соединенных сопротивлений 3,0 Ом и 9 Ом. Определить разность

потенциалов на зажимах батареи и токи в проводниках.

68. Два элемента с Э.Д.С. 1,7 В и 1,4 В и внутренними сопротивлениями 0,80 Ом и 0,40 Ом соединены последовательно и подключены к

сопротивлению 5,0 Ом. Определить ток в цепи, напряжение на внешней части цепи.

69. В бытовой электроплитке, рассчитанной на напряжение 220 В, имеются две спирали, сопротивление каждой из которых в рабочем ре-

жиме равно 80,7 Ом. С помощью переключателя в сеть можно включить одну спираль, две спирали последовательно или две спирали

параллельно. Найти мощность тока в каждом случае.

70. Электрические настольные часы питаются от элемента 373, имеющего Э.Д.С. 1,5 В и емкость 6 А-ч, в течение 1,5 лет. Найти энергию,

которая будет потреблена часами в течение этого срока, и мощность часов.

71. Десять параллельно соединенных ламп сопротивлением по 0,5 кОм, рассчитанных каждая на напряжение 120 В, питаются через рео -

стат от сети напряжением 220 В. Какова мощность электрического тока в реостате?

72. Сила тяги электровоза при скорости 13 м/с равна 380 кН. Найти КПД электровоза, если напряжение контактной сети 3 кВ и сила тока

в обмотке каждого из восьми двигателей равна 230 А.

73. Троллейбус массой 11т движется равномерно со скоростью 36 км/ч. Найти силу тока в обмотке двигателя, если напряжение равно

550 В и КПД равен 80%. Коэффициент сопротивления движению равен 0,02.

74. Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380 В, при этом сила тока в его обмотке равна 20 А. Каков КПД уста-

новки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 19 м за 50 с?

75. Какой длины надо взять никелиновую проволоку сечением 0,84 мм

, чтобы изготовить нагреватель на 220 В, при помощи которого

можно было бы нагреть 2 л воды от 20 °С до кипения за 10 мин при КПД 80%?

76. Электрокипятильник со спиралью сопротивлением 160 Ом поместили в сосуд, содержащий 0,5 л воды при 20 °С, и включили в сеть

напряжением 220 В. Через 20 мин кипятильник выключили. Сколько воды выкипело, если КПД спирали 80 %?

77. Вычислить энергию, запасенную в стартерной аккумуляторной батарее, если Э.Д.С. ее 12 В, а емкость 54 А-ч.

78. Сопротивление нити накала лампы в рабочем состоянии 144 Ом, номинальное напряжение 120 В. Определить ток в лампе, потребляе-

мую мощность и расход энергии за 10 ч горения.

79. Сопротивления двух ламп, включенных параллельно в сеть с напряжением 120 В, относятся как 3:2. Определить потребляемые лам-

пами мощности и их сопротивления в рабочем состоянии, если ток в первой лампе 0,40 А.

80. Емкость батареи аккумуляторов 54 А-ч при напряжении на зажимах 12 В. Определить энергию, необходимую для зарядки батареи,

если ее КПД 81%.

81. Определить количество израсходованной энергии за 5 ч работы электродвигателя токарного станка, если при напряжении 220 В в дви-

гателе идет ток 5,0 А.

82. Три лампы, сопротивлением 240 Ом каждая, соединены параллельно и включены в сеть с напряжением 120 В. Определить мощность,

потребляемую всеми лампами, общий ток и энергию, израсходованную за 8 ч работы.

83. Лампа от эпидиаскопа мощностью 500 Вт рассчитана на напряжение 220 В. Определить сопротивление лампы в рабочем состоянии.

Какое потребуется дополнительное сопротивление для включения ее в сеть с напряжением 127 В?

84. Дуговая лампа включена последовательно с сопротивлением 7,3 Ом в сеть с напряжением 110 В. Потребляемая лампой мощность со-

ставляет 410 Вт. Определить ток в лампе и ее сопротивление в рабочем состоянии.

85. Определить величину тока в шести электродвигателях, установленных на электровозе, если напряжение на линии 3000 В, а механиче-

ская мощность каждого двигателя 350 кВт и КПД 92%.

86. Мощность тока в реостате 30 Вт, а напряжение на его зажимах 15 В. Определить длину никелиновой проволоки, пошедшей на изго-

товление реостата, если ее сечение 0,50 мм

87. Две лампы накаливания мощностью 100 Вт и 80 Вт рассчитаны на напряжение 120 В. Какую мощность будет потреблять каждая лам -

па, если их включить в сеть не параллельно, а последовательно? Какая лампа будет гореть ярче? Как распределится напряжение меж -

ду лампами?

88. Напряжение на зажимах генератора 132 В, а у потребителя 127 В. Определить падение напряжения в магистральных проводах и их

сопротивление, если мощность у потребителя 5,0 кВт.

89. Сопротивление одной электрической лампочки в рабочем состоянии 420 Ом. Какое количество ламп включено параллельно в цепь,

если мощность тока, питающего лампы при напряжении 127 В, равна 1,52 кВт? Сопротивление соединительных проводов не учиты-

вать.

90. В сеть с напряжением 220 В параллельно включены пять электродвигателей электрической мощностью 1,5 кВт каждый. Длина подво-

дящих медных проводов 250 м, а их сечение 25 мм

. Определить ток в цепи, напряжение на зажимах генератора и потерю мощности в

подводящих проводах.

91. Сколько времени длилось никелирование, если на изделии осел слой никеля массой 1,8 г? Сила тока 2 А.

92. Последовательно с электролитической ванной, заполненной солью никеля, включена ванна, в которой находится соль хрома. После

размыкания цепи в первой ванне выделилось 10 г никеля. Сколько хрома выделилось во второй ванне?

93. Зная постоянную Фарадея и используя таблицу Менделеева, найти электрохимические эквиваленты двух- и четырехвалентного олова.

94. При электрическом получении алюминия используются ванны, работающие под напряжением 5 В при силе тока 40 кА. Сколько по-

требуется времени для получения 1 т алюминия и каков при этом расход энергии?

95. Каков расход энергии на рафинирование 1 т меди, если напряжение на электролитической ванне по техническим нормам равно 0,4 В?

96. Деталь надо покрыть слоем хрома толщиной 50 мкм. Сколько времени потребуется для покрытия, если норма плотности тока при

хромировании 2 кА/м

97. Расстояние между электродами в трубке, наполненной парами ртути, 10 см. Какова средняя длина свободного пробега электрона, если

самостоятельный разряд наступает при напряжении 600 В? Энергия ионизации паров ртути 1,7·10

-18

Дж. Поле считать однородным.

98. Плоский конденсатор подключен к источнику напряжением 6 кВ. При каком расстоянии между пластинами произойдет пробой, если

ударная ионизация воздуха начинается при напряженности поля 3 МВ/м?

99. В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное напряжение равно 16 кВ, а расстояние от анода до экрана составляет 30 см. За какое

время электроны проходят это расстояние?

100.

В электроннолучевой трубке поток электронов с кинетической энергией 8 кэВ движется между пластинами плоского конденса -

тора длиной 4 см. Расстояние между пластинами 2 см. Какое напряжение надо подать на пластины конденсатора ,чтобы смещение

электронного пучка на выходе из конденсатора оказалось равным 0,8 см?

101.

Сила тока в горизонтально расположенном проводнике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индукцию магнитного

поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

102.

В проводнике с длиной активной части 8 см сила тока равна 50 А. Он находится в однородном магнитном поле с индукцией

20 мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10 см перпендикулярно линиям индукции?

103.

В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/ с. Найти индук-

цию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.

104.

Протон в магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона.

105.

В однородном магнитном поле с индукцией В=10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической

энергией равной 30 кэВ. Каков радиус кривизны траектории движения электрона в поле?

106.

Сколько витков провода должна содержать обмотка на стальном сердечнике с поперечным сечением 50 см

, чтобы в ней при

изменении магнитной индукции от 0,1 до 1,1 Тл в течение 5 мс возбуждалась Э.Д.С. индукции 100 В?

107.

Найти Э.Д.С. индукции в проводнике с длиной активной части 0,25 м, перемещающемся в однородном магнитном поле 8 мТл

со скоростью 5 м/с под углом 30

к вектору магнитной индукции.

108.

С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м, под углом 60

к линиям индукции магнит-

ного поля, чтобы в проводнике возбуждалась Э.Д.С. индукции 1 В? Индукция магнитного поля равна 0,2 Тл.

109.

Найти индуктивность проводника, в котором равномерное изменение силы тока на 2 А в течение 0,25 с возбуждает Э.Д.С.

самоиндукции 20 мВ.

110.

В соленоиде, индуктивность которого 0,4 мГн и площадь поперечного сечения 10 см

, сила тока равна 0,5 А. Какова индукция

поля внутри соленоида, если он содержит 100 витков? Поле считать однородным.

111.

В катушке с индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энер-

гия поля, если сила тока уменьшится вдвое?

112.

Найти энергию магнитного поля соленоида, в котором при силе тока 10 А возникает магнитный поток 0,5 Вб.

113.

При увеличении силы тока, проходящего через катушку индуктивностью 0,5 Гн, в 2 раза энергия магнитного поля возросла на

3 Дж. Найти начальные значения силы тока и энергии поля.

114.

Автомобиль едет со скоростью 120 км/ч. Определить разность потенциалов на концах передней оси машины, если длина оси

180 см, а вертикальная составляющая напряженности магнитного поля Земли 40 А/м.

115.

Проволочная прямоугольная рамка со сторонами 18 см и 5,0 см расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно к

силовым линиям. Определить индукцию этого поля, если при его исчезновении за 0,015 с в рамке наводится средняя Э.Д.С

4,5·10

В.

116.

Конденсатор подсоединен к аккумулятору. Раздвигая пластины конденсатора, мы преодолеваем силы электростатического при-

тяжения между его пластинами и, следовательно, совершаем положительную работу. На что идет эта работа? Что происходит с энер-

гией конденсатора?

117.

Два одинаковых шунтовых электромотора включены каждый в цепь с напряжением U. Один мотор вращается вхолостую, дру-

гой совершает некоторую работу. Который из них скорее нагреется?

118.

Могут ли изменения температуры влиять на показания амперметра и вольтметра?

119.

Одинаковую ли работу нужно совершить для того, чтобы вставить магнит в катушку, когда ее обмотка замкнута и когда разом-

кнута?

120.

Почему незаряженная бумажная гильза всегда притягивается к телу, заряженному любым по знаку зарядом?

Таблица №3

№

зада-

ния

Варианты заданий

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66.

67.

68.

69.

70.

71.

72.

73.

74.

75.

76.

77.

78.

79.

80.

81.

82.

83.

84.

85.

86.

87.

88.

89.

90.

91.

92.

93.

94.

95.

96.

97.

98.

99.

100.

101.

102.

103.

104.

105.

106.

107.

108.

109.

110.

111.

112.

113.

114.

115.

116.

117.

118.

119.

120.

Раздел 5. Механические и электромагнитные колебания и волны

Самостоятельная работа студента

Количество

часов

1. Решение вариативных заданий по темам: «Электромагнитные

колебания и волны»; «Законы отражения и преломления света»;

2. Подготовка сообщений и электронных презентаций по темам:

«Производство, передача и потребление электроэнергии»;

«Современные средства связи».

Всего: 13 часов

Студент должен уметь:



генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации;



использовать различные источники для получения физической информации, оценивать ее достоверность;



анализировать и представлять информацию в различных видах;



публично представлять результаты собственного исследования, вести дискуссии, доступно и гармонично сочетая содержание и

формы представляемой информации;



демонстрировать сформированность собственной позиции по отношению к физической информации, получаемой из разных

источников.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №1

Для выполнения самостоятельной работы №1, нужно воспользоваться вариативными заданиями по данной теме. Количество

вариантов по количеству студентов в учебной группе.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №2

Подготовка к семинару на темы: «Производство, передача и потребление электроэнергии»;

«Современные средства связи».

Подготовка мультимедийных презентаций по теме семинара.



Для подготовки самостоятельной работы №2, рекомендуется:



воспользоваться учебным материалом главы 7, параграфа 54-58;



использовать материалы общих сайтов по физике, (Смотри «Методические указания к выполнению самостоятельной работы

№2, раздел «Молекулярная физика. Тепловые процессы»);



ознакомиться с критериями оценки презентации; текста работы презентации; доклада (сообщения).

Вопросы к семинару:

Развитие современных средств связи в Российской Федерации.

Принцип радиосвязи.

ИНТЕРНЕТ.

Сотовая связь.

Другие виды современных средств связи.

Раздел 6. Квантовая физика

Самостоятельная работа студента

Количество

часов

1. Решение вариативных расчетных заданий по темам: «Квантовая

физика»; «Физика атома и атомного ядра»;

2. Подготовка сообщений и электронных презентаций по теме:

«Атомная энергетика. Проблемы энергосбережения».

Всего: 20 часов

Студент должен уметь:



формулировать постулаты Бора;



объяснять сущность опытов Резерфорда; модель и сущность радиоактивности; механизм деления атомных ядер.



объяснять квантовую природу света; законы фотоэффекта; сущность квантово - волнового дуализма света;



решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна для фотоэффекта; на расчет энергии связи нуклонов в ядре; с использованием

правила смещения Содди; на закон радиоактивного распада; на расчет энергетического выхода в ядерных реакциях; на использование

закона сохранения заряда и массового числа в ядерных реакция.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №1

Для решения задач №№ 1 – 59, изучите материал раздела: «Квантовая физика», ознакомьтесь с примерами решения задач 1-6.

Задача 1. Определить красную границу фотоэффекта у хлористого натрия, работа выхода электронов которого равна 4,2 эВ.

Дано:

Решение:

вых

= 4,2эВ=6,72·10

-19

Дж

= 3·10

м/с

= 6,62·10

-34

Дж·с

Найти: λ

кр.

Из уравнения Эйнштейна для внешнего фотоэффекта следует:

h c

❑

вых

m v

, что длинна волны (красная граница), с которой начинается фотоэффект, определяется из

условия

m v

, т . е .

т . е .

h c

крас

вых ,

откуда λ

крас

c h

вых

;

крас

3·

· 6,62 · 10

−

Дж·с

4,2 · 1,6 · 10

−

Дж

295 нм .

Ответ: λ

крас

=295 нм.

Задача 2. Работа выхода электронов из оксида меди равна 5,15 эВ. Вызовет ли фотоэффект ультрафиолетовое излучение длиной вол-

ны 300 нм?

Дано:

Решение:

вых

=5,15эВ=8,24·10

-19

Дж

= 3·10

м/с

= 6,62·10

-34

Дж·с

λ= 3·10

-7

Найти: λ

кр.

Для решения задачи необходимо найти красную границу фотоэффекта у оксида меди:

крас

вых

;

крас

3· 10

· 6,62 · 10

−

Дж·с

5,15 · 1,6 · 10

−

Дж

2,41· 10

−

2,41 нм .

Фотоэффект не наступит, потому что наибольшая длина волны, при которой еще существует фотоэффект,

крас

=241 нм, а данное ультрафиолетовое излучение имеет длину волны 300 нм, т.е. больше длины волны

красной границы фотоэффекта.

Ответ: фотоэффект не наступит, т. к. данная длина волны (300 нм) больше λ

крас

=241 нм.

Задача 3. Красная граница фотоэффекта у цезия равна 653 нм. Определить скорость вылета фотоэлектронов при облучении цезия све-

том с длиной волны 500 нм. Масса электрона 9,1·10

-31

кг.

Дано:

Решение:

m=9,91·10

-31

кг

= 3·10

м/с

= 6,62·10

-34

Дж·с

крас

= 6,53·10

-7

λ= 5·10

-7

Найти: υ

Запишем уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

крас

Отсюда найдем:

√

2 с h

(

крас

−

)

λ λ

крас

;

√

2 ·

3 · 10

· 6,62 · 10

−

Дж·с·1,53 · 10

−

9,1 ·10

−

кг· 5 · 10

−

м· 6,53 ·10

−

4,5 ·

450

км

Ответ: υ = 450 км/с

Задача 4. Определить энергию связи (в МэВ) ядра изотопа лития-7, если известны массы протона, нейтрона и ядра: m

= 1, 00814

а.е.м.;

= 1,00899 а.е.м.;

= 7,01823 а.е.м.

Дано:

Решение:

Ядро лития: Z=3, A=7

= 1, 00814 а.е.м.;

Энергия связи ядра:

∆ Е

св

⌊

Z m

(

−

)

−

⌋

∆ m c

;

где ∆m – дефект массы ядра. Выразим энергию в МэВ:

∆ Е

св

931 ∆ m ;

= 1,00899 а.е.м.;

= 7,01823 а.е.м.

Найти: Е

св

ядра лития

св

931

(

4 m

−

)

св

931

(

3 · 1,00814

4 ·1,00899

−

7,01823

)

МэВ

=¿

931

(

3,02442

4,03596

−

7,01823

)

МэВ

931· 0,04215 МэВ

39,24 МэВ .

4 МэВ.

Ответ: Е

св

=39,24 МэВ.

Задача 5. Определить энергетический выход ядерной реакции

⟶

если энергия связи у ядер азота- 115,6 МэВ, гелия- 28,3 МэВ, углерода- 92,2 МэВ.

Дано:

Решение:

св

(ядра азота)=115,6 МэВ

св

(ядра углерода)=92,2 МэВ

св

(ядра гелия)=28,3 МэВ

Найти: ∆Е

Освобождающаяся при ядерных реакциях энергия равна разности между суммарной энергией связи

образовавшихся ядер и суммарной энергии связи исходных ядер:

∆ Е

св

(

)

св

(

)

−

св

(

)

;

∆ Е

92,2 МэВ

28,3 МэВ

−

115,5 МэВ

4,9 Мэв .

Ответ: ∆Е=4,9 МэВ.

Задача 6. Определить период полу распада радиоактивного стронция, если за один год на каждую тысячу атомов распадается в сред-

нем 24,75 атома.

Дано:

Решение:

=1000

∆N=24,75

Применяя формулу радиоактивного распада, получим:

t=1 год

Найти: T

1|2

∆ N

(

−

)

;

24,75=1000

−

t log 2

log 0,975

27,36 года ;

года.

Применяя приближенную формулу для определения числа рыпавшихся атомов, получим:

t 0,693 N

∆ N

;

1 год· 0,693· 1000

24, 75

28 лет.

(

−

)

;

Ответ: Т

1\2.

ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ № 1

Какой частоты свет следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов бала равна 3000 км/с?

Работа выходов электронов из платины 8,48·10

-18

Дж.

Найдите скорость фотоэлектронов, вылетевших из цинка, при освещении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 300 нм, если

работа выхода электрона из цинка равна 6,4·10

-19

Дж.

Какова наименьшая частота света, при которой ещё наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3,3·10

-19

Дж?

Какой должна быть длина волны ультрафиолетового света, падающего на поверхность цинка, если скорость вылетающих фотоэлек-

тронов составляла 1000 км/с? Работа выхода электронов из цинка 6,4·10

-19

Дж?

Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с дли -

ной волны 200 нм? Работа выхода электрона из натрия 4·10

-19

Дж.

Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3,2·10

-19

Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэф-

фект, если работа выхода равна 2,88·10

-19

Дж?

Найдите массу фотона видимого света (λ=5·10

-7

м).

Определите импульс фотонов рентгеновских лучей (λ =4·10

-7

м).

Какова масса фотона, если его энергия равна 2,76 ·10

-19

Дж?

10.

На сколько энергия фотона синего света (λ

=480 нм) больше, чем красного (λ

=670 нм) ? Почему при печатании фотографии использу-

ют красный свет?

11.

Работа выхода электрона для серебра 7,7·10

-19

Дж. Возникает ли фотоэффект, если на поверхность серебра будет падать видимый

свет?

12.

Определите красную границу фотоэффекта для калия, если работа выхода электрона равна 3,2·10

-19

Дж.

13.

Красная граница фотоэффекта для цезия равна 650 нм. Определите работу выхода электрона.

14.

Произойдет ли фотоэффект, если на поверхность вольфрамовой пластины падает синий свет (λ = 480 нм )? Работа выхода электрона

для вольфрама равна 7,2·10

-19

Дж.

15.

Достаточна ли энергия фотона ультрафиолетового излучения (ν = 8·10

-1

), чтобы вырвать электрон из молибдена? Работа выхода для

молибдена равна 7,0·10

-19

Дж.

16.

Определите работу выхода электрона из металла, если фотоэффект возникает при частоте излучения 5,8·10

Гц.

17.

Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (λ = 0,75 мкм) и наиболее коротким (λ = 0,4 мкм) волнам видимой

части спектра.

18.

К какому виду следует отнести лучи, энергия фотонов которых равна 24·10

-17

, 4·10

-19

, 3·10

-23

Дж?

19.

Определить длину волны лучей, кванты которых имеют такую же энергию, что и электрон, пролетевший разность потенциалов 4,1 В.

20.

Найти длину волны и частоту излучения, масса фотонов которого равна массе покоя электрона. Какого типа это излучение?

21.

Каков импульс фотона, энергия которого равна 6·10

-19

Дж?

22.

Источник света мощностью 100 Вт испускает 5·10

фотонов за 1 с. Найти среднюю длину волны излучения.

23.

Длинноволновая (красная) граница фотоэффекта для серебра равна 0,29 мкм. Определить работу выхода.

24.

Определить красную границу фотоэффекта для калия.

25.

Возникнет ли фотоэффект в цинке под действием излучения, имеющего длину волны 0,45мкм?

26.

Какова масса протона, летящего со скоростью 2,4·10

м/с? Массу покоя протона считать равной 1 а. е. м. .

27.

На сколько увеличится масса а - частицы при увеличении ее скорости от 0 до 0,9 с? Полагать массу покоя а- частицы равной 4 а. е. м.

28.

С какой скоростью должен лететь протон (m

= 1 а. е. м.), чтобы его масса равнялась массе покоя а- частицы

( m

= 4 а. е. м.)?

29.

Во сколько раз увеличится масса протонов, если на Серпуховском ускорителе Института физики высоких энергий они приобретают

энергию 76 ГэВ?

30.

Найти кинетическую энергию электрона (в МэВ), движущегося со скоростью 0,6 м/с.

31.

Длина линейки, неподвижной относительно земного наблюдателя, 2 м. Какова длина этой же линейки, движущейся относительно его

со скоростью, равной 0,5 скорости света? Скорость света принять равной 3·10

м/с.

32.

Во сколько раз замедляется ход времени (по часам "неподвижного" наблюдателя) при скорости движения 27000 км/с? Скорость света

принять равной 3·10

м/с.

33.

С какой скоростью должен двигаться космический корабль, чтобы пройденный путь при измерении с Земли оказался вдвое короче?

Скорость света принять равной 3·10

м/с.

34.

Какой промежуток времени пройдет на звездолете, движущемся относительно Земли со скоростью, равной 0,4 скорости света, за 25

земных лет? Скорость света принять равной 3·10

м/с.

35.

С какой скоростью относительно Земли должен двигаться космический корабль, чтобы его продольные размеры для земного наблюда -

теля были в 2 раза меньше истинных? Скорость света принять равной 3·10

м/с.

36.

С какой скоростью должен двигаться космический корабль относительно Земли, чтобы часы на нем шли в 4 раза медленнее, чем на

Земле? Скорость света принять равной 3• 10

м/с.

37.

Ядро тория превратилось в ядро радия. Какую частицу выбросило ядро тория? Напишите реакцию.

38.

Пользуясь законом взаимосвязи массы и энергии, вычислите энергию связи между нуклонами в ядре гелия -

39.

При бомбардировке нейтронами атома азота испускается протон. В ядро какого изотопа превращается ядро азота? Напишите реак-

цию.

40.

Вычислите энергию связи ядра лития -

41.

Ядро какого элемента получается при взаимодействии нейтрона с протоном (сопровождающимся выделением γ кванта)?

42.

Вычислите энергию связи ядра урана -

238

43.

При взаимодействии атома дейтерия с ядром бериллия испускается нейтрон. Напишите ядерную реакцию

44.

Вычислите энергию связи ядра алюминия

45.

Допишите реакцию:

⟶

❑

46.

Вычислите энергию связи ядра дейтерия-

47.

При бомбардировке нейтронами атомами алюминия испускается α- частица. В ядро какого изотопа превращается ядро алюминия?

48.

Вычислите дефект массы ядра кислорода-

49.

При бомбардировке азота α- частицами возникают протоны. Запишите эту реакцию.

50.

При бомбардировке лития протонами получается гелий. Запишите эту реакцию.

51.

При попадании α- частиц в ядра бериллия появляются нейтроны. Запишите эту реакцию.

52.

Напишите реакцию, при которой изотоп тория, ядро которого претерпевает три последовательных а- распада, превращается в поло-

ний.

53.

Какая частица бомбардировала ядра в следующих реакциях:

⟶

54.

Допишите ядерные реакции:

⟶

55.

При объединении двух ядер водорода образуется ядро атома гелия. Почему эта реакция сопровождается выделением энергии?

56.

Быстро летящий протон проникает в ядро. Как изменяется при этом энергия связи ядра?

57.

Удельная энергия связи ядер дейтерия около 1 МэВ, ядер гелия 7 МэВ. Выделяется ли энергия при образовании ядер гелия из ядер

дейтерия?

58.

При бомбардировке азота α- частицами и испускании протонов энергетический баланс равен-1,2 МэВ на одно ядерное превращение.

Что это значит?

59.

Реакция расщепления ядра атома лития на две α - частицы имеет положительный энергетический баланс, равный 16,2 МэВ. Не проти -

воречит ли это закону сохранения энергии? массы вещества?

Таблица №3

№

зада-

ния

Варианты заданий

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №2

Подготовка к семинару на тему «Атомная энергетика. Проблемы энергосбережения»;

Подготовка мультимедийных презентаций по теме семинара.

Для подготовки самостоятельной работы №2, рекомендуется:

воспользоваться учебным материалом главы 13, параграфа 112,113;

использовать материалы общих сайтов по физике (Смотри «Методические указания к выполнению самостоятельной работы №2, раздел

«Молекулярная физика. Тепловые процессы»);

ознакомиться с критериями оценки презентации; текста работы презентации; доклада (сообщения).

Вопросы к семинару:

Единицы измерения поглощенной дозы излучения.

Доза излучения.

Действия радиоактивного излучения на живую клетку.

Защита организмов от излучения.

Раздел 7. Астрономия

Самостоятельная работа студента

Количество

часов

Подготовка сообщений и электронных презентаций по темам:

«Физическая природа планет и малых тел Солнечной системы»;

«Строение и эволюция Вселенной».

Всего: 4 часа

Студент должен уметь:



Определять основные структурные уровни материи в мегамире и давать им характеристику;



Объяснять причину рождения модели расширяющейся Вселенной;



Приводить примеры моделей Вселенной, разработанных в современной космологии.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению самостоятельной работы №1

Подготовка к семинару на темы: «Физическая природа планет и малых тел Солнечной системы»;

«Строение и эволюция Вселенной».

Подготовка мультимедийных презентаций по теме семинара.

Для подготовки самостоятельной работы, рекомендуется: воспользоваться учебным материалом главы 17, параграфов 124-125;

использовать материалы общих сайтов по физике (Смотри «Методические указания к выполнению самостоятельной работы №4, раздел

«Механика»);

ознакомиться с критериями оценки презентации; текста работы презентации; доклада (сообщения).

Вопросы к семинарам:

Метагалактика. Галактики.

Звезды.

Развитие Вселенной.

Модель расширяющейся Вселенной.

Существующие модели Вселенной.

Видимые движения небесных тел.

Законы движения планет.

Система Земля-Луна.

Литература:

Основная литература:

Основные источники:

Физика. 11 класс: учеб. Для общеобразоват. Учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Ча-

ругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфенцевой. – 19-е изд. - М.: « Просвещение», 2015.- 399 с.;

Дополнительные источники:

Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений

сред. проф. образования. — М., 2014.

Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб. пособие для образова-

тельных учреждений сред. проф. образования. — М.,

2014.

Дмитриева В. Ф., Васильев Л. И. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы:

учеб. пособия для учреждений сред. проф. образования / В.Ф.Дмитриева, Л.И.Васильев. — М., 2014.

Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Лабораторный практикум: учеб. пособия для

учреждений сред. проф. образования / В. Ф. Дмитриева, А.В. Коржуев, О. В. Муртазина. — М., 2015.

Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: электронный учеб.-метод. комплекс для об-

разовательных учреждений сред. проф. образования. — М.,

2014.

Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: электронное учебное издание (интерактив-

ное электронное приложение) для образовательных учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

Касьянов В.А. Иллюстрированный атлас по физике: 10 класс.— М., 2010.

Касьянов В.А. Иллюстрированный атлас по физике: 11 класс. — М., 2010.

Трофимова Т.И., Фирсов А.В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: Сбор -

ник задач. — М., 2013.

10.Трофимова Т. И., Фирсов А. В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: Ре -

шения задач. — М., 2015.

11.Трофимова Т. И., Фирсов А. В. Физика. Справочник. — М., 2010.

12.Фирсов А. В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для образова -

тельных учреждений сред. проф. образования / под ред. Т.И.Трофимовой. — М., 2014.

Вестник Педагога

Разработка методических указаний по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по ученому предмету "Физика"

Текстовая часть публикации