КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ БД.07. Физика (код, наименование учебной дисциплины) основной профессиональной образовательной программы (ОПОП) специальности СПО 35.02.06 Технология производства и переработки сельскохозяйственной п
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
БД.07. Физика
(код, наименование учебной дисциплины)
основной профессиональной образовательной программы (ОПОП)
специальности СПО
35.02.06 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
(базовая подготовка)
(код и наименование специальности)
Разработчик: Ибатуллина Л.В. преподаватель физики ГАПОУ ТО «АТК»
Н-Тавда, 2016
Комплект контрольно-оценочных средств по учебной дисциплине
БД.07. Физика
основной профессиональной образовательной программы (ОПОП)
специальности СПО
35.02.06 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции
(базовая подготовка)
Общие положения
Конечными результатами освоения учебной дисциплины являются:
Знания
З1Смысл основных физических понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная.З2Смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд.З3 Смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта.
З4Вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики
Умения
У1Описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли, свойства газов, жидкостей и твердых тел, электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн, волновые свойства света, излучение поглощение света атомом, фотоэффект;
У2Отличать гипотезы от научных теорий
У3 Делать выводы на основе экспериментальных данных
У4Приводить примеры, показывающие что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления;
У5 Приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров;
У6Воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях.
У7Применять полученные знания для решения физических задач
Конечные результаты являются объектом оценки в процессе аттестации по учебной дисциплине.
Формой аттестации по учебной дисциплине является дифференцированный зачет.
Итогом зачета является отметка.
В процессе освоения программы учебной дисциплины осуществляется текущий рубежный и промежуточный – если запланированы) контроль:- промежуточных результатов, обеспечивающих формирование конечных результатов учебной дисциплины,
- конечных результатов учебной дисциплины по уровням освоения,
- следующих общих компетенций: ОК 1 - 9
Конечные результаты учебной дисциплины являются ресурсом для формирования следующих профессиональных компетенций: коды
Обучающийся должен быть ознакомлен с перечнем конечных результатов учебной дисциплины и показателями их оценки не позднее, чем (например, в день первого занятия по УД).
Результаты учебной дисциплины, подлежащие оценке
Код Результат Показатели оценки
По завершении освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
У1Описывать и объяснять физические явления и свойства тел Приводит примеры и объясняет физические явления и свойства тел.
У2Отличать гипотезы от научных теорий Понимает различие гипотезы от научных теорий
У3 Делать выводы на основе экспериментальных данных Делает выводы на основе экспериментальных данных
У4Приводить примеры, показывающие что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов Приводит примеры, показывающие что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов
У5 Приводить примеры практического использования физических знаний Называет примеры практического использования физических знаний
У6Воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях. Воспринимает и оценивает информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях
У7Применять полученные знания для решения физических задач Применяет полученные знания для решения физических задач
По завершении освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
З.1 Основные физические понятия и их смысл Понимает смысл основных физических понятий
З.2 Основные физические величины и их смысл Понимает смысл основных физических величин
З.3 Основные физические законы и их смысл Называет основные физические законы и объясняет смысл этих законов
З.4 Вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физике Называет российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики;
В процессе освоения учебной дисциплины обучающийся получит возможность повысить уровень сформированности общих компетенций:
ОКРезультаты
(освоенные общиекомпетенции) Основные показатели
оценки результата Формы и методы контроля и
оценки
ОК 1. Понимает сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. -выделяет примеры, касающиеся профессиональных задач, объясняет наблюдаемое явление в сочетании с профессиональными знаниями, применяет полученные знания в любой ситуации, связанной с профессиональными задачами
самостоятельно и верно называет цель деятельности, разбивает свою цель на задачи, планирует свою деятельность по достижению цели
- наблюдение за выполнением практических
работ, конкурсных работ,
участием во внеучебной
деятельности.
ОК 2. Организовывает собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. наблюдение за выполнением практических работ, конкурсных работ,
участием во внеучебной
деятельности.
ОК3 Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. Самоанализ и коррекция результатов собственной деятельности
- Способность принимать решения в стандартных и нестандартных
производственных ситуациях- Ответственность за свойтруд. - наблюдение за выполнением практических работ,
конкурсных работ, участием во внеучебной
деятельности.
ОК 4 Осуществляет поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. Обработка и структурирование информации.
- Нахождение и использование источников информации. наблюдение за выполнением практических работ, конкурсных работ,
участием во внеучебной
деятельности.
ОК5 Использует информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности. Нахождение, обработка, хранение и передача информации с помощью мультимедийных средств информационно-коммуникативных технологий.
- Работа с различными прикладными программами наблюдение за выполнением практических работ, конкурсных работ,
участием во внеучебной де-
ятельности.
ОК 6 Работает в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. Терпимость к другим мнениям и позициям.
- Оказание помощи участникам команды.
- Нахождение продуктивных способов реагирования в конфликтных ситуациях.
- Выполнение обязанностей в соответствии с распределением групповойдеятельности. наблюдение за выполнением практических работ,
конкурсных работ, участием во внеучебной де-
ятельности.
ОК 7 Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий. Применяет методики принятия решений; принимает эффективные решения; диагностирует деятельность, социально – психологический климат коллектива осуществлять текущий и итоговый контроль. наблюдение за выполнением конкурсных
работ,
участием во внеучебной
деятельности.
ОК8 Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. Применяет методики принятия решений; принимает эффективные решения; диагностирует деятельность, социально – психологический климат коллектива осуществлять текущий и итоговый контроль наблюдение за выполнением конкурсных
работ,
участием во внеучебнойдеятельности.
ОК 9 Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. Использует новые технологии и методы исследовательской и проектной деятельности; производит самоанализ и анализ деятельности других, выбирает эффективные технологии наблюдение за выполнением конкурсных
работ,
участием во внеучебнойдеятельности.
Оценочные материалы для проведения аттестации по учебной дисциплине
Если в качестве формы проведения аттестации по учебной дисциплине избран
зачет
Задания (полные версии).
Тема раздела Код результата Уровень усвоения
Раздел 1. Введение
1.1. Физика и методы научного познания З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 1,2
Раздел 2. Механика
2.1 Кинематика материальной точки З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 1,2
Практическая работа №1 З1, З2, З3, У7 2
Лабораторная работа №1 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
2.2 Динамика З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 1,2
Лабораторная работа №2 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Лабораторная работа №3 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Практическая работа №2 З1, З2, З3, У7 1-2
Практическая работа №3 З1, З2, З3, У7 1-2
Контрольная работа №1 З1, З2, З3, У7, У8, У10 2
2.3 Законы сохранения в механике З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Практическая работа №4 З1, З2, З3, У7 2
Практическая работа №5 З1, З2, З3, У7 2
Лабораторная работа №4 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Лабораторная работа №5 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Практическая работа №6 З1, З2, З3, У7 2
Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика
3.1. Основы МКТ З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Практическая работа №7 З1, З2, З3, У7 2
Практическое занятие №8 З1, З2, З3, У7 2
Практическое занятие №9 З1, З2, З3, У7 2
3.2 Основы термодинамики №2, У7, 7.1 2
Практическая работа №10 З1, З2, З3, У7 2
Практическая работа №11 З1, З2, З3, У7 2
3.3 Агрегатные состояния вещества и их фазовые переходы З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №6 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Лабораторная работа №7 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
3.4 Твердые тела и их превращения З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №8 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Лабораторная работа №9 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Контрольная работа №2 З1, З2, З3, У7, У8, У10 2
Раздел 4. Основы электродинамики
4.1 Электростатика З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Практическая работа №12 З5,У7, У7.2, У9 2
Практическая работа №13 З1, З2, З3, У7 2
4.2 Постоянный ток З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №10 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Лабораторная работа №11 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Практическая работа №14 З1, З2, З3, У7 2
Практическая работа №15 З1, З2, З3, У7 2
Практическая работа №16 З1, З2, З3, У7 2
Лабораторная работа №12 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Контрольная работа №3 З1, З2, З3, У7, У8, У10 2
4.3 Электрический ток в различных средах З1, У1,У4 2
Практическая работа №17 З1, З2, З3, У7 2
4.4 Магнитное поле З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Практическая работа №18 З1, З2, З3, У7 2
Лабораторная работа №13 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
4.5 Электромагнитная индукция З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №14 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Практическая работа №19 З1, З2, З3, У7 2
Раздел 5. Колебания и волны
5.1. Механические колебания и волны З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №15 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
5.2 Электромагнитные колебания и волны З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Раздел 6. Оптика
6.1 Элементы геометрической оптики З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №16 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Лабораторная работа №17 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
6.2 Природа света. Основы фотометрии З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
6.3 Волновая оптика З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Лабораторная работа №18 З1, З2, З3, У3,У8, У9 2
Контрольная работа №4 «Электродинамика» З1, З2, З3, У7, У8, У10 2
Раздел 7 Строение атома и квантовая физика
7.1 Квантовая оптика З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Практическая работа №20 З1, З2, З3, У7 2
7.2 Элементы физики атома З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
7.3 Элементы физики атомного ядра З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Практическая работа №21 З1, З2, З3, У7 2
Контрольная работа №5 «Строение атома и квантовая физика» З1, З2, З3, У7, У8, У10 2
Раздел 8. Эволюция Вселенной
8.1 Строение и развитие Вселенной З1,З2, З3, З4,У1,У3, У4,У5, У6 2
Дифференцированный зачет З1, З2, З3, У7, У8, У10 2
Форма контроля и оценивания элементов учебной дисциплины
Элемент дисциплины Форма контроля и оценивания
Промежуточная аттестация Текущий контроль
Раздел 1. Введение
1.1. Физика и методы научного познания - -
Раздел 2. Механика с элементами теории относительности
2.1 Кинематика материальной точки -
-
Практическая работа №1 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Лабораторная работа №1 - Оценка результатов выполнения лабораторной работы
2.2 Динамика - -
Лабораторная работа №2 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №3 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Практическая работа №2 Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическая работа №3 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения практической работы.
Контрольная работа №1 - Оценка результатов выполнения контрольной работы
2.3 Законы сохранения в механике - -
Практическая работа №4 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическая работа №5 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения - практической работы.
Лабораторная работа №4 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №5 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Практическая работа №6 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика
3.1. Основы МКТ -
Практическая работа №7 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическое занятие №8 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическое занятие №9 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
3.2 Основы термодинамики - -
Практическая работа №10 Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическая работа №11 Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
3.3 Агрегатные состояния вещества и их фазовые переходы - -
Лабораторная работа №6 Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №7 Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
3.4 Твердые тела и их превращения - -
Лабораторная работа №8 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №9 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Контрольная работа №2 - Оценка результатов выполнения контрольной работы
2.2 Основы термодинамики -
-
Практическая работа №12 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическая работа №13 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
2.3 Агрегатные состояния вещества и их фазовые переходы -
Практическая работа №14 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Лабораторная работа №5 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №6 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Контрольная работа №4 Оценка письменного опроса: выполнение тестового задания
Раздел 4 Основы электродинамики
4.1 Электрическое поле -
Практическая работа №12 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическая работа №13 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
4.2 Постоянный ток - -
Лабораторная работа №10 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №11 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Практическая работа №14 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Практическая работа №15 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Практическая работа №16 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Лабораторная работа №12 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Контрольная работа №3 - Оценка результатов выполнения контрольной работы.
4.3 Электрический ток в различных средах - -
Практическая работа №17 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
4.4 Магнитное поле - -
Практическая работа №18 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Лабораторная работа №13 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
4.5 Электромагнитная индукция - -
Лабораторная работа №14 - Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Практическая работа №19 Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
Раздел 5 Колебания и волны
5.1. Механические колебания и волны - -
Лабораторная работа №15 - Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
5.2 Электромагнитные колебания и волны -
Раздел 6. Оптика
6.1 Элементы геометрической оптики - -
Лабораторная работа №16 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Лабораторная работа №17 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
6.2.Природа света. Основы фотометрии - -
4.3 Волновая оптика - -
Лабораторная работа №18 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся. Оценка результатов выполнения лабораторной работы.
Контрольная работа №4 Оценка письменного опроса: выполнение тестового задания
Раздел 7. Строение атома и квантовая физика
7.1 Квантовая оптика - -
Практическая работа №20 - Оценка результатов самостоятельной работы обучающихся решению задач;
Оценка результатов выполнения практической работы.
7.2 Элементы физики атома - -
Раздел 8 Эволюция Вселенной
8.1 Эволюция Вселенной - -
Дифференцированный зачет Оценка устного ответа и результатов решения задачи или оценка выполнения экспериментального задания.
Раздел 2. Тема 2.1 Кинематика материальной точки.
Практическая работа №1 «Решение задач на определение основных характеристик механического движения»
Вариант 1.
1. Гоночный автомобиль трогается с места с ускорением 14 м/с². Чему будет равна его скорость через 7 с?
2. С каким ускорением двигался автомобиль, если за 10 с его скорость увеличилась с 18 до 36 км/ч?
3. Самолет летит горизонтально со скоростью 360 км/ч на высоте 490 м. Когда он пролетает над пунктом О с него сбрасывают груз. На каком расстоянии от пункта О груз упадет на землю?
4. Мотоциклист проехал 0.4 пути между двумя городами со скоростью 72 км/ч, а оставшуюся часть пути со скоростью 54 км/ч. Определить среднюю скорость мотоциклиста.
5. При разбеге по взлетно-посадочной полосе длиной S = 800 м самолет ТУ-134 движется с ускорением а =2.3 м/с². Определите: 1) сколько времени продолжался разбег; 2) скорость самолета ν в момент отрыва от поверхности земли.
6. Колеса велосипедиста диаметром d = 80 см вращаются, делая ν = 120 об/мин. Определите ν – линейную скорость колес велосипеда.
7. Первую треть пути автомобиль проехал со скоростью v1 = 36 км/ч, вторую треть – со скоростью v2 = 72 км/ч, а последнюю треть – со скоростью v3 = 54 км/ч. Определите среднюю путевую скорость vs движения автомобиля на всем пути.
8. Пассажирский поезд, идущий со скоростью 20 м/с, начал тормозить в тот момент, когда он догнал товарный поезд, идущий равномерно со скоростью 15 м/с. Считая, что значение ускорения пассажирского поезда равно 0.5 м/с², определите, через сколько времени товарный поезд догонит пассажирский. Оба поезда двигались прямолинейно.
Вариант 2.
1. Скорость спуска парашютиста после раскрытия парашюта уменьшилась от 60 до 5 м/с за 1.1 с. Найдите ускорение парашютиста.
2. За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 0.4 м/с², увеличит свою скорость с 12 до 20 м/с?
3. Скорость пули при вылете из дульного среза автомата Калашникова υ = 715 м/с. Через время t = 1.04 с скорость пули υ = 334 м/. Считая движение пули прямолинейным и равнопеременным, определите: 1) ускорение а, с которым движется пуля; 2) путь S, пролетаемый пулей за время t = 1.04 с.
4. Определить центростремительное ускорение искусственного спутника Земли, если он движется по окружности со скоростью 7 км/с на высоте 600 км от поверхности Земли.
5. Скорость самолета ИЛ-18 перед приземлением (посадочная скорость) ν0 = 220 км/ч. Определите минимальную длину ВПП, если время торможения (посадки) не должно превышать t = 1 мин.
6. Определите длину l минутной стрелки Кремлевских курантов, если ее конец движется с линейной скоростью ν = 6·10‾³ м/с.
7. Первую треть пути автомобиль проехал со скоростью v1 = 54 км/ч, вторую треть – со скоростью v2 = 72 км/ч, а последнюю треть – со скоростью v3 = 36 км/ч. Определите среднюю путевую скорость vs движения автомобиля на всем пути.
8. Испытатель парашюта, не раскрывая его, пролетел путь 24.5 км за 245 с. Определите, на сколько секунд сопротивление воздуха увеличило время падения парашютиста.
Время проведения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №1 «Решение задач на определение основных характеристик механического движения»
Вариант 1.
1. Решение: ν = ν0 + аt, так как ν0 = 0, то ν = аt. ν = 14 м/с² ·7 с = 98 м/с.
2. Решение: ν1 = 18 км/ч = 5 м/с; ν2 = 36 км/ч = 10 м/с. а= ν2 - ν1/t.
а= 10 м/м – 5 м/с /10 с = 0.5 м/с².
3. Решение: Уравнения движения груза имеют вид: s = ν0t; (1). H = gt²/2. (2). Время движения груза до точки А найдем из уравнения (2): t = √2h/g. (3). Искомое расстояние s = ОА найдем из уравнения (1) с учетом формулы (3): s = ν0√2h/g; s = 100√2·490/9.8 = 100 м.
4. Решение: Средняя скорость νср = s/t1 +t2, где t1= 0.4s/ν1 – время, в течении которого мотоциклист проехал 0.4 пути; t2 = 0/6s/ν2 – время, в течении которого мотоциклист проехал оставшуюся часть пути. Следовательно, t1 + t2 = 0/4s/ν1 + 0.6s/ν2 = (0.4ν2 + 0.6ν1)s / ν1ν2.
Подставив это выражение в формулу средней скорости, получаем νср = ν1ν2/0.4ν2 + 0.6ν1.
νср = 20·15 /0.4·15 + 0.6·20 = 16.7 м/с = 60 км/ч.
5. Решение: Считаем движение самолета по ВПП прямолинейным равноускоренным, для которого при условии ν0 = 0 путь s и скорость движения ν изменяются по законам: s = at²/2 (1); ν= аt (2). Из формулы (1) определяем время разбега: t = √2s/а (3).
Подставив (3) в (2), получим ν = а√2s/а = √2аs.
1) t = √2·800 м / 2.3 м/с² = 26.4 с; 2) ν= √2 ·2.3 м/с² ·800 м = 60.7 м/с = 218.4 км/ч.
6. Решение: Линейная скорость ν определяется по формуле ν = wr, где w – угловая скорость; w = 2πυ; r = d/2. Таким образом, ν = 2πυd / 2.
Ν = 2·3.14 · 2 с‾¹ ·0.4 м /2 = 3.9 м/с.
7. Решение: Средняя путевая скорость vs равна: vs = S/t (1), где S путь, пройденный автомобилем; t = t1 + t2 + t3 – время движения автомобиля. Время движения автомобиля на первой трети пути: t1 = S/3v1 (2); на второй трети пути: t2 = S/3v2 (3); на последней трети пути:
t3 = S/3м3 (4). Подставив (2), (3) и (4) в (1), после преобразований получим vs = 3v1v2v3/v1v2+ v1v3+v2v3.
vs = 3·10 м/с·20 м/с·15 м/с/10 м/с·20 м/с + 10 м/с·15 м/с + 20 м/с·15 м/с = 13.8 м/с.
8. Решение: Когда товарный поезд догонит пассажирский, они оба совершат одинаковые перемещения s, но первый движется равномерно, а второй – равноускоренно, поэтому их перемещения равны соответственно: s = vтt и s = v0t + at²/2. Приравнивая эти формулы, имеем
Vтt = v0t + at²/2; vт = v0 + at/2; at/2 = vт - v0; t = 2(vт - v0)/а;
t = 2(15 м/с – 20 м/с)/- 0.5 м/с² = 2(- 5 м/с)/- 0.5 м/с² = 20 с.
Вариант 2.
1. Решение: Ускорение находим по формуле: а = ν2 – ν1/t. a= 5 м/с – 60 м/с /1.1 с = - 50 м/с².
2. Решение: а = ν2 – ν1/t. Из этой формулы выразим время t = ν2 – ν1/а.
T = 20 м/с – 12 м/с / 0.4 = 20 с.
3. Решение: Скорость пули изменяется по закону ν = ν0 + аt, откуда а= ν – ν0/t. Путь, пролетаемый пулей, S = ν0t + at² /2.
1) а = 334 м/с – 715 м/с / 1.04 с = - 366 м/с². Знак минус указывает на то, что движение пули будет равнозамедленным.
2) S = 715 м/с ·1.04 с – 366 м/с² · (1.04 с)² /2 = 545.7 м.
4. Решение: Центростремительное ускорение находим по формуле ацс = ν²/R, где R = Rз + Н (Rз – радиус Земли, Н – высота спутника над Землей). Подставляя данные из условия задачи, получаем: ацс = (7·10³)² / 64·105 = 7 м/с²
5. Решение: Движение самолета по ВПП будем считать прямолинейным равнозамедленным, конечная скорость самолета ν0 = 0, т.е. самолет останавливается. Путь S и скорость движения ν самолета определяются по формулам: S = ν0t + at²/2 (1); ν = ν0 + аt (2). Из формулы (2) определяем ускорение движения а= ν – ν0/t; учитывая, что ν0 = 0, получим а = - ν0/t (3).
Знак минус свидетельствует о том, что движение самолета равнозамедленное. Подставив формулу (3) в формулу (1), получим S = ν0t – ν0t²/2t = ν0t/2.
S = 61/1 v|c · 60 c /2 = 1833 м.
6. Решение: Между линейной ν и угловой w скоростями существует связь: ν = wr (1), где
r = l. Угловая скорость определяется по формуле w = 2πυ (2), где υ – частота; υ = 1/Т (3).
Таким образом, w = 2π/Т (4). Подставив формулу (4) в уравнение (1), получим: ν = 2πl /Т, откуда l = νТ /2π. l = 6·10‾³ м/с ·3 600 с / 2·3.14 = 3.38 м.
7. Решение: Средняя путевая скорость vs равна: vs = S/t (1), где S путь, пройденный автомобилем; t = t1 + t2 + t3 – время движения автомобиля. Время движения автомобиля на первой трети пути: t1 = S/3v1 (2); на второй трети пути: t2 = S/3v2 (3); на последней трети пути:
t3 = S/3м3 (4). Подставив (2), (3) и (4) в (1), после преобразований получим vs = 3v1v2v3/v1v2+ v1v3+v2v3.
vs = 3·15 м/с·20 м/с·10 м/с/15 м/с·20 м/с + 15 м/с·10 м/с + 20 м/с·10 м/с = 13.84 м/с.
8. Решение: Так как v0 = 0, то h = gt²/2; t = √2h/g; t = √2·24/5·1000 м/10 м/с² = √4900 с² = 70 с.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 2. Тема 2.2. Кинематика
Лабораторная работа №1 «Измерение ускорения тела при равноускоренном движении»
Оборудование: желоб, шарик с муфтой и лапкой, металлический цилиндр, измерительная лента, метроном (один на всю группу) или секундомер.
Указания к выполнению работы:
1. Решите задачу: шарик начинает скатываться вниз по наклонному желобу и за время t проходит путь s. Чему равно ускорение шарика?
2. воспользовавшись имеющимся оборудованием, измерьте значения величин, необходимых для нахождения ускорения шарика. Если для измерения времени вы используете метроном, то настройте его на 120 ударов в минуту (в этом случае промежуток времени между двумя последовательными ударами метронома составит 0.5 с) и, положив шарик на желоб, отпустите его одновременно с каким-либо его ударом. Для облегчения измерений в конце желоба установите металлический цилиндр, причем так, чтобы скатившийся шарик ударился о него также одновременно с каким-либо ударом метронома. При этом время движения шарика будет равно t = 0.5 c (где n – число промежутков времени по 0.5 с каждый, затраченное на преодоление шариком всего пути), а путь s будет равен расстоянию от начального положения шарика до металлического цилиндра.
3. Полученные в ходе измерений данные (s, n, t) занесите в таблицу.
4. Воспользовавшись формулой, полученной вначале данной работы, вычислите ускорение шарика.
Время выполнения 45 минут
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 2. Тема 2.2. Динамика.
Лабораторная работа №2 «Измерение коэффициента трения скольжения»
Цель работы: измерить коэффициент трения скольжения дерева по дереву.
Оборудование: деревянный брусок, деревянная линейка, набор грузов известной массы (по 100 г), динамометр.
Теоретическая справка.
Если тянуть брусок с грузом по горизонтальной поверхности так, чтобы брусок двигался равномерно, прикладываемая к бруску горизонтальная сила равна по модулю силе трения скольжения Fтр, действующей на брусок со стороны поверхности. Модуль силы трения Fтр связан с модулем силы нормального давления N соотношением Fтр = µN. Измерив Fтр и N,можно найти коэффициент трения µ по формуле µ = QUOTE . В данном случае сила нормального давления N равна весу Р бруска с грузом.
Задание №1
Ход работы
1. Определите с помощью динамометра вес бруска Рбр и запишите в приведённую ниже таблицу.
2. Положите брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставьте груз.
Поставив на брусок один груз, тяните брусок равномерно по горизонтальной линейке, измеряя с помощью динамометра прикладываемую силу. Повторите опыт, поставив на брусок два и три груза. Записывайте каждый раз в таблицу значения силы трения Fтр и силы нормального давления N= Рбр + Ргр.
№ опыта Рбр, Н Ргр, Н N, H Fтр, Н
4. Начертите оси координат N и Fтр, выберите удобный масштаб и нанесите полученные три экспериментальные точки.
5. Оцените (качественно), подтверждается ли на опыте, что сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления: находятся ли все экспериментальные точки вблизи одной прямой, проходящей через начало координат.
7. Вычислите коэффициент трения по формуле µ = QUOTE используя результаты, полученные в пункте 3 (они обеспечивают наибольшую точность), и запишите его значение.
6. Запишите вывод.
Раздел 2. Тема 2.2. Динамика.
Лабораторная работа №3 «Исследование движения тела под действием постоянной силы»
Изучение движения тела под действием постоянной силы
(по наклонной плоскости).
Цель работы: 1) доказать, что движение тела- равноускоренное;
2) вычислить ускорение движения.
Оборудование: штатив, направляющая рейка, каретка, секундомер с двумя датчиками.
Схема установки:
На тело действуют 3 силы. Если геометрическая сумма сил больше нуля, тело движется с ускорением.
Согласно второму закону Ньютона
Ход работы:
Установить направляющую рейку при помощи штатива под углом 300 ( h=22 см).
К секундомеру подключить датчики. Один датчик установить на расстоянии 6 см от начала рейки. Второй- датчик будет устанавливаться на расстоянии 25см, 30см, 35см.
Каретку устанавливаем на направляющую рейку так, чтобы магнит располагался на расстоянии менее 1 см от первого датчика.
Отпустить каретку и определить время движения каретки между датчиками. Опыт повторить 3 раза. Результаты измерений записать в таблицу.
Таблица
№
серии S, м t., c tср., c a, м/с2 aср., м/с2 , м/с2
1
0,25
t1=
t2=
t3= 2
0,30
t1=
t2=
t3= 3
0,35
t1=
t2=
t3= Обработка результатов:
1. При движении с ускорением, (если v0=0 )
Должно выполняться соотношение
Проверьте выполнение этого равенства. Сделайте вывод.
2. По результатам опытов вычислите ускорение:
;
Результаты занесите в таблицу.
3. Вычислите максимальную относительную погрешность:
4.Вычислите абсолютную погрешность:
Сделайте вывод.
Время выполнения 45 минут.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 2. Тема 2.2. Динамика.
Практическая работа №2 Решение задач на применение законов Ньютона.
Вариант 1.
1. Под действием силы в 20 Н материальная точка движется с ускорением 0.4 м/с². С каким ускорением будет двигаться точка под действием силы в 50 Н?
2. Вагонетка массой 180 кг движется без трения с ускорением 0.1 м/с². Определить силу, сообщающую ускорение.
3. Определить массу шара, если при столкновении с шаром массой 1 кг он получает ускорение 0.4 м/с². Ускорение движущего шара 0.2 м/с².
4. Легковой автомобиль, имея начальную скорость 54 км/ч, остановился при торможении за 2 с. Определить коэффициент трения колес о полотно дороги, тормозной путь и силу торможения, если масса автомобиля 1200 кг.
5. Тело массой 3 кг падает в воздухе с ускорением 8 м/с². Найдите силу сопротивления воздуха.
Вариант 2.
1. Максимальная сила тяги локомотива 400 кН. Какой массы состав он может привести в движение с ускорением 0.2 м/с²?
2. Шарик массой 1000 г движется с ускорением 0.5 м/с². Определите силу, действующую на шарик.
3. Тело массой m= 2 кг падает в воздухе с ускорением а = 9.3 м/с². Определите силу сопротивления Fс воздуха.
4. На вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 54 км/ч, начинает действовать сила торможения, и он останавливается через 100 с. Определить силу, действующую на вагон; ускорение, с которым он двигался, и путь, пройденный вагоном до остановки.
5. Шары массой 600 г и 900 г сталкиваются. Какое ускорение получит первый шар, если ускорение второго шара – 0.2 м/с².
Время проведения 45 минут.
Краткие ответы к практической работе №3.
Вариант 1.
1). Решение: По второму закону Ньютона можно определить массу материальной точки
m= F1/a1. После действия на эту же материальную точку силы F2 она приобретает ускорение а2, поэтому во втором случае масса материальной точки m= F2/а2. Следовательно, F1/а1 = F2/а2 или F1/F2 = a1/а2.
Отсюда: а2 = а1· F2/F1; а2 = 0.4 · 50/20 = 1 м/с².
2). Решение: По второму закону Ньютона можно определить силу, сообщающую ускорение F = ma. F = 180 · 0.1 = 18 Н.
3). Решение: При взаимодействии тел: а1/а2 = m2/m1, m2 = a1· m1/а2. Вычислим массу неизвестного шара: m2 = 0.2 ·1/0.4 = 0.5 кг.
4). Решение: Коэффициент трения вычислим по формуле: µ= F/Р = ma/mg = a/g.
Считая движение автомобиля при торможении равнозамедленным, определим ускорение из уравнения ν1 – ν0 = аt. Тогда µ=|-а|/g = ν0/gt= 15 / (9.8·2) = 0.75.
Тормозной путь определим по формуле s = ν0t + at²/2 = ν0t - ν0t²/2t = ν0t/2 = 15 ·2/2 = 15 м. При этом сила торможения F = ma = -mν0/t = - 1200·15/2 = - 9000 Н = -9 кН.Знак – показывает, что сила торможения направлена в сторону, противоположную скорости.
5). Решение: На падающее в воздухе тело действуют: сила тяжести, направленная вертикально вниз mg; сила сопротивления воздуха, направленная противоположно движению тела, т. е. вертикально вверх Fс. Согласно второму закону Ньютона, имеем: mg + Fc = ma (1). Пусть положительное направление оси ОY совпадает с направлением движения тела. Уравнение движения тела в скалярной форме (в проекции на ось ОY): mg – Fc = ma (2).
Из уравнения (2) определяем силу сопротивления: Fc = mg – ma = m(g – a). Fc = 3 кг·(9.8 м/с² - 8 м/с²) = 5.4 Н.
Вариант 2.
1). Решение: По второму закону Ньютона можно определить массу состава локомотива m = F/а. m = 400 000/0.2 = 2 000 000 кг = 2·10 6 кг.
2). Решение: Шарик под действием силы F движется равноускоренно. По второму закону Ньютона: F = ma. Вектор ускорения всегда совпадает с направлением вектора действующей силы, поэтому если ось 0х направить по направлению движения, то проекция векторов силы и ускорения будут положительны и равны их модулям, то есть: Fх = F; ах = а.
Отсюда F = ma ; F = 1·0.5 = 0.5 Н.
3). Решение: На падающее в воздухе тело действуют: сила тяжести, направленная вертикально вниз mg; сила сопротивления воздуха, направленная противоположно движению тела, т. е. вертикально вверх Fс. Согласно второму закону Ньютона, имеем: mg + Fc = ma (1). Пусть положительное направление оси ОY совпадает с направлением движения тела. Уравнение движения тела в скалярной форме (в проекции на ось ОY): mg – Fc = ma (2).
Из уравнения (2) определяем силу сопротивления: Fc = mg – ma = m(g – a). Fc = 2 кг·(9.8 м/с² - 9.3 м/с²) = 1 Н.
4). Решение: На вагон действуют: сила тяжести mg; сила реакции опоры N; сила трения Fтр. Вагон движется в горизонтальном направлении. За положительное направление оси ОХ примем направление движения вагона. Движение вагона равнозамедленное, векторы ускорения и скорости направлены в противоположные стороны. В векторной форме второй закон Ньютона имеет вид: mg + Fтр + N = ma.
Проекция сил на ось ОХ: - Fтр = - ma, или Fтр = ma.
Ускорение и путь, пройденный вагоном до остановки, найдем из уравнения кинематики:
ν= ν0 – at, откуда а = ν0/t, так как ν = 0; S = ν0²/2а.
Вычисления: 1) а = 15 м/с /100 с = 0.15 м/с²; 2) S = 15² м²/с² / 2·0.15 м/с² = 750 м.
3) Fтр = 2·104 кг ·0.15 м/с² = 3·10³ Н.
5). Решение: При взаимодействии тел: а1/а2 = m2/m1, а1 = а2·m2/m1 = - 0.2 ·0.9/0.2 = - 1 м/с².
Время выполнения 45 минут.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 2. Тема 2.2.
Практическая работа №3
Решение задач на закон всемирного тяготения
Вариант 1
1.Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 0,1м друг от друга и притягиваются с силой6,6 7*10 Н. Какова масса каждого шарика?
2.На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1т каждое будет равна 6,6 7*10 Н?
3.Вычислить значение ускорения свободного падения на поверхности Луны. Радиус
Луны 1700км, масса 7,3*10¹ т.
4.Определите силу тяжести, действующую на тело массой 12 кг, поднятое над Землей на расстояние, равное 1\3 земного радиуса.
Вариант 2
1. Определить ускорение свободного падения на поверхности планет Марса и Венеры, а также астероида Цереры. Массы и радиусы в сравнении с земными: у Марса — 0,107 и 0,533, у Венеры — 0,815 и 0,950, у Цереры — 28,9 · 10-5 и 0,0784.
2. Масса Луны в 81,3 раза, а диаметр в 3,67 раза меньше земных. Во сколько раз вес астронавтов был меньше на Луне, чем на Земле?
3. Чему равно ускорение свободного падения на поверхности Солнца и Сатурна, радиусы которых больше земного в 109,1 и 9,08 раза, а средняя плотность в сравнении с земной составляет 0,255 и 0,127?
4. Какое ускорение свободного падения было бы на поверхности Земли и Марса, если бы при неизменной массе их диаметры увеличились вдвое и втрое? Сведения о Марсе см. в задаче 1.
Время выполнения 45 мин.
Раздел 2. Контрольная работа №1 «Кинематика. Динамика»
Вариант 1.
В заданиях 1-7 выберите правильный ответ:
1.Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени, называется …
А) Механическим движением.
Б) Колебательным движением.
В) Вращательным движением.
Г) Поступательным движением.
2. Физический смысл силы: сила …
А) Показывает, на сколько изменяется скорость тела за единицу времени.
Б) Численно равна единице, если телу массой 1 кг сообщено ускорение 1 м/с².
В) Показывает, на сколько изменилось ускорение за единицу времени.
Г) правильного ответа нет
3. Физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость, называется …
А) Импульсом.
Б) Импульсом силы.
В) Мощностью.
Г) Работой.
4. Что произойдет с силой гравитационного взаимодействия между двумя материальными точками массами m1 и m2, находящимися на расстоянии R друг от друга, если расстояние между телами уменьшить в 2 раза?
А) не изменится;
Б) увеличится в 2 раза;
В) уменьшится в 2 раза;
Г) увеличится в 4 раза.
5. Камень бросили вертикально вверх. Как направлен вектор равнодействующей всех сил, действующих на камень во время его подъема и спуска?
А) при подъеме – вверх, при спуске – вниз;
Б) при подъеме – вниз, при спуске – вверх;
В) при подъеме и спуске = вверх;
Г) при подъеме и спуске – вниз.
6. К какому виду сил принадлежит сила упругости?
А) силы электромагнитной природы;
Б) силы гравитации;
В) в зависимости от условий взаимодействия силы или силы электромагнитной природы;
Г) ни к одному из указанных видов сил.
7. Гравитационная постоянная равна 6.6710¹¹ Нм²/кг². Это означает, что два тела . . .
А) Любой массы, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, притягиваются с силой F=6.6710¹¹ H.
Б) Массой по 1 кг каждое, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, притягиваются с силой F=6.6710¹¹ H.
В) Любой массы, находящиеся на произвольном расстоянии друг от друга, притягиваются с силой F=6.6710¹¹ H.
Г) Любой массы, находящиеся на произвольном расстоянии друг от друга, притягиваются с силой F=1 H.
6. Решите задачу: Пружина жесткостью 25 Н/м изменяет свою длину от 40 до 35 см под действием силы, равной . . .
А) 10 Н. Б) 7,5 Н. В) 5,25 Н. Г) 1,25.
8. Решите задачу: Скорость пловца в неподвижной воде 1.5 м/с. Он плывет по течению реки, скорость которой 2.5 м/с. Определите результирующую скорость пловца относительно берега.
А) 1 м/с; Б) 1.5 м/с; В) 2.5 м/с; Г) 4 м/с.
9. Решите задачу: При выстреле из автомата вылетает пуля массой m со скоростью υ. Какой импульс приобретает после выстрела автомат, если его масса в 500 раз больше массы пули?
А) mv/500; Б) 500 mv; В) mv; Г) 0.
10. Выберите правильный ответ: Какова траектория движения точки на конце на конце лопасти винта вертолета в системе отсчета, связанной с корпусом вертолета, если вертолет поднимается равномерно вертикально вверх?
А) точка; Б) прямая; В) окружность; Г) винтовая линия.
11. В таблице представлена зависимость модуля v скорости движения тела от времени t:
t, с 0 2 3 4 5
v, м/с 0 10 10 0 0
Найдите путь, пройденный телом за время от момента времени 0 с до момента времени 3 с.
А) 10 м; Б) 15 м; В) 20 м; Г) 25 м.
12. Установите соответствие между описанием действий человека в первом столбце таблицы и названиями этих действий во втором столбце.
ДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НАЗВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ
А) В летний день человек увидел, как в воздухе парит птица на расправленных крыльях 1) Эксперимент
Б) Он подумал, что возможно, птица не падает без взмахов крыльев потому, что нагретый воздух поднимается от земли вверх и поддерживает его 2) Наблюдение
В) Человек сорвал одуванчик, дунул на него и стал смотреть за полетом семян одуванчика с пушистыми верхушками, подобными маленьким парашютикам, чтобы проверить свое предположение. 3) Гипотеза
13. Решите задачу: Автомобиль тормозит под действием силы 150 Н. Масса автомобиля 1500 кг. С каким ускорением движется автомобиль?
А) 10 м/с²; Б) 0.4 м/с²; В) 0.1 м/с²; Г) 2.25 м/с².
14. С высокого обрыва свободно падает камень. Какова его скорость через 3 с от начала падения?
А) 30 м/с; Б) 10 м/с; В) 3 м/с; Г) 2 м/с.
15. Решите задачу: Белый медведь массой 800 кг перепрыгивает препятствие высотой 1.5 м. Какую энергию он затрачивает при подъеме на эту высоту?
А) 1 210 000 Дж; Б) 12 000 Дж; В) 120 Дж; Г) 53.3 Дж.
Контрольная работа №1. Раздел 2. «Механика»
Вариант 2.
Выберите правильный ответ в заданиях 1-3.
1. Векторная физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое, являющаяся причиной его деформации или изменения скорости, и определяемая произведением массы тела на ускорение его движения называется . . .
А) Массой.
Б) Инерцией.
В) Силой.
Г) Силой трения.
2. Инерциальная система отсчета – это система отсчета, в которой …
А) Любое ускорение, приобретаемое телом, объясняется действием на него других тел.
Б) Ускорение, приобретаемое телом, не объясняется действием на него других тел.
В) Любая скорость, приобретаемая телом, объясняется действием на него других тел.
Г) правильного ответа нет.
3. Сумма импульсов замкнутой системы тел остается неизменной до, после и во время взаимодействия между собой – это …
А) Закон сохранения энергии.
Б) Закон сохранения импульса.
В) Закон сохранения заряда.
Г) Нет правильного ответа.
4. Решите задачу: На рисунке изображен график зависимости импульса тела от скорости движения р = р (). Масса тела равна …
А) 3 кг.
Б) 5 кг.
В) 15 кг.
Г) По графику определить нельзя.
5. Решите задачу: Неупругий шар движется со скоростью υ и сталкивается с таким же по массе шаром. Какой будет скорость их совместного движения, если перед столкновением второй шар был неподвижен?
А) 0; Б) 0.25 υ; В) 2 υ; Г) 0.5 υ.
6.Решите задачу: Пружина жесткостью 25 Н/м изменяет свою длину от 40 до 35 см под действием силы, равной . . .
А) 10 Н. Б) 7,5 Н. В) 5,25 Н. Г) 1,25.
7. Сила тяготения, действующая на тело, уменьшилась в 4 раза, следовательно, расстояние между телом и Землей . . .
А) Увеличилось в 2 раза. В) Уменьшилось в 2 раза.
Б) Увеличилось в 4 раза. Г) Уменьшилось в 4 раза.
8. Выберите правильный ответ: Физический смыл гравитационной постоянной: гравитационная постоянная …
А) Численно равна силе, с которой притягиваются две частицы с массой по 1 кг каждая, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.
Б) Показывает, с какой силой взаимодействовали бы несколько точечных тел массами по одному килограмму, если бы они находились на расстоянии несколько метров друг от друга.
В) Численно равна силе, с которой гравитационное поле действует на тело единичной массы.
Г) Правильного ответа нет.
9. Решите задачу: Чему равна жесткость пружины, если под действием силы 4 Н пружины удлинилась на 0.02 м?
А) 2 Н/м; Б) 0.5 Н/м; В) 0.02 Н/м; Г) 200 Н/м.
10. Выберите правильный ответ: Если на шарик не действуют никакие другие тела, то в инерциальной системе отсчета он…
А) постепенно останавливается;
Б) колеблется около начального положения;
В) движется по окружности с постоянной по модулю скоростью.
Г) движется с постоянной по модулю и направлению скоростью.
11. В таблице приведены результаты измерений перемещения тележки в разные моменты времени. Согласно этим результатам скорость движения тележки …
t, с 0 1 2 3 4 5
Х, см 0 19 36 52 67 80
А) не меняется;
Б) возрастает;
В) уменьшается;
Г) увеличивается первые 4 с, а затем уменьшается.
12. Установите соответствие между описанием действий человека в первом столбце таблицы и названиями этих действий во втором столбце.
ДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НАЗВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ
А) В летний день человек увидел на небе радугу после дождя 1) Эксперимент
Б) Он подумал, что возможно разноцветная радуга возникает в результате какого-то взаимодействия белого солнечного света с каплями дождя 2) Наблюдение
В) Для проверки этого предположения человек в солнечный день взял садовый шланг и пустил из него струю воды так, чтобы она распалась на множество мелких капель воды. И он увидел маленькую радугу. 3) Гипотеза
13. Решите задачу: Брусок массой 3 кг движется со скоростью 2 м/с. Каков импульс бруска?
А) 1.5 кг·с/м; Б) 6 кг·м/с; В) 0.67 м/(с·кг); Г) 12 кг·м²/с².
14. Решите задачу: Ворона летит со скоростью 6 м/с. Импульс вороны равен 1.8 кг·м/с. Чему равна масса вороны?
А) 10.8 кг; Б) 0.3 кг; В) 0.1 кг; Г) 5.4 кг.
15. Решите задачу: Моторная лодка движется по течению реки со скоростью 5 м/с относительно берега, а в стоячей воде – со скоростью 2 м/с. Чему равна скорость течения реки?
А) 7 м/с; Б) 3 м/с; В) 2 м/с; Г) 3.5 м/с.
Краткие ответы к контрольной работе №1 по разделу 1. «Механика»
Вариант 1. Вариант 2.
1. В
1. А.
2. А
2. Б
3. Б
3. А
4. Б
4. Г
5. Г
5. Г
6. Г
6. А
7. В
7. Б
8. А
8. Г 9. Г
9. Г 10. Г.
10. В. 11. В.
11. В 12. А-2; Б-3; В-1
12. А-2; Б-3; В-1
13. В 13. Б
14. А 14. Б
15. Б 15. Б
Критерии оценки ответа обучающегося:
Оценка «5» соответствует полному ответу на все вопросы (20 баллов).
Оценку «4» студент получает при обязательном выполнении
и при раскрытии не в полном объеме вопросов, но имеющего верные представления и суждения по предложенным вопросам (17-19 баллов).
Оценку «3» получает, если раскрывает неполно все вопросы и объясняет основные понятия по предложенным вопросам (14-16 баллов).
Оценка «2» ставится в том случае, если студент имеет слабые представления по теории предложенных вопросов (менее 10 баллов).
Оценка «1», если студент не имеет минимума знаний, определенного государственными стандартами по данной учебной дисциплине (0 баллов).
Раздел 2. Тема 2.3. Законы сохранения в механике.
Практическая работа №4
Решение задач на вычисление работы, мощности и механической энергии.
Вариант 1.
1. Человек, идущий по берегу, тянет против течения на веревке лодку, прикладывая силу 200 Н. Угол между веревкой и берегом 30°. Какую работу совершил человек при перемещении лодки на 5 м?
2. Какую работу может совершить до остановки тело массой 1000 кг, движущееся со скоростью 36 км/ч. Какая энергия тела при этом возрастает?
3. Электровоз при движении со скоростью 54 км/ч потребляет мощность 600 кВт. Определите силу тяги электровоза, если его КПД равен 75%.
4. Ведро с водой имеет массу 10 кг. Какую работу совершила сила тяжести, если потенциальная энергия ведра возросла от 100 Дж до 135 Дж? На какой высоте оказалось ведро?
5. Определите мощность тепловоза, зная, что при скорости движения 43.2 км/ч сила тяги равна 105 кН.
Вариант 2.
1. Тело массой 20 кг свободно падает в течении 6 с. Найти работу силы тяжести.
2. Тело массой 10 кг соскользнуло по наклонной плоскости длиной 1.4 м. Определить работу силы тяжести, если угол наклона плоскости к горизонту 30°.
3. Найти работу, которую надо совершить, чтобы сжать пружину, жесткость которой 29.4 Н/см, на 20 см. Считать деформации упругими.
4. Ящик массой 20 кг поднимают в лифте, ускорение которого равно 1 м/с² и направлено вверх. Считая начальную скорость равной нулю на уровне поверхности Земли, определите потенциальную энергию ящика через 5 с от начала движения.
5. Резиновый шнур длиной 1 м под действием груза 10 Н удлинился на 10 см. Найти работу силы упругости.
Время проведения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №4 Решение задач на вычисление работы, мощности и механической энергии.
Вариант 1.
1. Решение: Работа человека равна: А = F·Scosα, где α –угол между силой и перемещением.
А= 200 Н·5 м·cos30º = 850 Дж.
2. Решение: Применяя теорему о кинетической энергии А = Ек2 – Ек1 = mv²/2 – mv0²/2.
А = - mv0²/2. Минус означает, что кинетическая энергия тела уменьшается, т.к. тело останавливается; направление силы трения, действующей в горизонтальной плоскости, противоположно направлению перемещения (α = 180º). А = -10³·10²/2 = -50·10³ Дж = - 50 кДж.
3. Решение: КПД равен: η = Ап/А = Nпt/Nt = Nп/N. Полезная мощность равна: Nп = Fv, следовательно, η=Fv/N. Отсюда F = ηN/v. F = 30 00 Н = 30 кН.
4. Решение: По теореме о потенциальной энергии работа силы тяжести равна: А = -(Еп2 – Еп1); А = -(135 Дж-100 Дж) = - 35 Дж. Из формулы потенциальной энергии тела, поднятого над поверхностью Земли, находим высоту: Еп2 = mgh2; h2 = Еп2/mg. h2 = 1.35 м.
5. Решение: Определим мощность N = A/t. Сила тяги совершает положительную работу:
А = F·Scosα, т.к. α = 0º => А=F·S. Движение тепловоза равномерное и прямолинейное, поэтому: N = F·S/t = F·v. N = 1260 ·10³ Вт = 1260 кВт.
Вариант 2.
1. Решение: Движение равноускоренное, поэтому S =h0 = gt²/2, так как v0 = 0.Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела: А = -ΔЕр = -(Ер2 – Ер1) или
А= -( mgh – mgh0), отсюда А = mgh0, т.е. при падении сила тяжести совершает положительную работу. А = mg·gt²/2 = mg²t²/2.
А = 35 кДж.
2. Решение: Работу силы тяжести можно определить как изменение потенциальной энергии тела, поднятого над Землей: А = -(Ер2 – Ер1) = Ер1 – Ер2, т.к. Ер1 = mgh1, Ер2 = mgh2, то
А = mg(h1- h2) = mgh. Работа силы тяжести положительна (α=30º). Высоту наклонной плоскости можно определить, пользуясь соотношением в прямоугольном треугольнике: h = lsinα. Тогда А = mglsinα. А = 140·0.5 = 70 Дж.
3. Решение: Работа по сжатию пружины равна изменению ее потенциальной энергии: А = -(Ер2 – Ер1) = -ΔЕр. Потенциальная энергия деформированного тела: Ер = kx²/2; тогда при сжатии пружины работа равна: А = - kx2²/2. Работа отрицательна, а потенциальная энергия пружины увеличилась. А = -58.8 Дж.
4. Решение: Потенциальная энергия ящика равна: Еп = mgh. Высота, на которую поднят ящик при равноускоренном движении вертикально вверх, h = v0t + at²/2. Т.к. скорость v0 = 0, то высота h = at²/2. Тогда потенциальная энергия ящика равна: Еп = mgat²/2. Еп = 2.5 кДж.
5. Решение: Работа силы упругости может быть найдена по изменению потенциальной энергии: А= -(Ер2 – Ер1) = - (kx2²/2 – kx1²/2). Жесткость шнура определим из закона Гука:
(Fу)х = - kx2 => k = - Fу/х². Сила упругости шнура равна весу груза: Fу = Р (по третьему закону Ньютона). Тогда: А = - kx2²/2= Рх2²/2х² = Рх²/2. А = 0.5 Дж.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 2. Тема 2.3. «Законы сохранения в механике»
Практическая работа №5. Решение задач на применение закона сохранения импульса.
Вариант 1.
1. Чему равен импульс космического корабля «Союз», движущегося со скоростью 8 км/с? Масса корабля 6.6 т.
2. С какой скоростью движется электрон в телевизионной трубке, если его импульс равен 63.7·10‾²4 кг·м/с? Масса электрона равна 9.1·10‾³¹ кг.
3. Какую скорость относительно ракетницы приобретает ракета массой 600 г, если газы массой 15 г вылетают из нее со скоростью 800 м/с?
4. Два пластилиновых шарика, массы которых 30 и 50 г, движутся навстречу друг другу со скоростями 5 и 4 м/с соответственно. В результате неупругого столкновения они слипаются. Определите скорость шариков после столкновения.
5. Снаряд массой 40 кг, летящий в горизонтальном направлении со скоростью 600 м/с, разрывается на две части с массами 30 и 10 кг. Большая часть стала двигаться в прежнем направлении со скоростью 900 м/с. Определить величину и направление скорости меньшей части снаряда.
Вариант 2.
1. Вычислите импульс тела массой 500 г, движущегося со скоростью 7.2 км/ч.
2. Тело массой m=0.5 кг свободно падает из состояния покоя с высоты h =5 м. Определите изменение импульса ∆р тела.
3. Автомобиль массой 2 т начинает разгоняться из состояния покоя по горизонтальному пути под действием постоянной силы. В течении 10 с он приобретает скорость 43.2 км/ч. Определить величину действующей силы.
4. Два товарных вагона движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 0.4 м/с и v2 = 0.1 м/с. Массы вагонов соответственно равны m1 = 12 т, m2 = 48 т. Определите, с какой скоростью v и в каком направлении будут двигаться вагоны после столкновения. Удар считать неупругим.
5. Молекула массой m = 3·10‾²³ г, подлетевшая к стенке сосуда под углом α = 60º, упруго ударяется о нее со скоростью v=500 м/с и отлетает. Определите импульс силы F m1v1 – m2v2 ∆t, полученный стенкой.
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к практической работе №5. Решение задач на применение закона сохранения импульса.
Вариант 1.
1. Решение: Импульс тела вычисляется по формуле: р = mv.
Р = 8 000 м/с ·6 600 кг = 5.28·10 7 кг·м/с.
2. Решение: Импульс тела вычисляется по формуле: р = mv. Отсюда запишем выражение для вычисления скорости: v = р/ m; v = 63.7·10‾²4 кг·м/с /9.1·10‾³¹ кг = 7·10 7 м/с.
3. Решение: Начальный импульс ракеты с газами равен нулю, так как ракета неподвижна, следовательно, согласно закону сохранения импульса: m1v1 + m2v2 = m1v´1 + m2v´2.
Получим: 0 = m1v´1 + m2v´2, откуда v´1 = - m2v´2/m1.
v´1 = - 1/5·10‾² ·800/0.6 = - 20 м/с.
4. Решение: 1. Запишем выражение для импульса системы тел до столкновения:
Р = m1v1 + m2v2.
2. Запишем выражение для импульса системы тел после столкновения:
Р´ = (m1 + m2)v.
3. По закону сохранения импульса приравняем оба выражения для импульса рассматриваемой системы тел: Р´ = Р,
(m1 + m2)v = m1v1 + m2v2.
4. Спроецируем векторное уравнение на ось Х и решим полученное уравнение относительно скороcти v´: -(m1 + m2)v´ = m1v1 – m2v2,
v´ = m2v2 – m1v1/m1 + m2.
v´ = 5·10‾² ·4 - 3·10‾² ·5/3·10‾² + 5·10‾² м/с = 0.62 м/с.
5. Решение: Движение снаряда можно рассматривать как замкнутую систему тел. Запишем закон сохранения импульса в векторной форме: m1v1 + m2v2 = m1v1´ + m2v2´.
Выберем направление оси Х по направлению движения снаряда. До момента разрыва снаряд двигался со скоростью v, и начальный импульс снаряда Мv. Тогда Мv = m1v´1 + m2v´2, отсюда v´2 = Mv – m1v´1/m2 .
v´2 = 40·600 - 30·900/10 = - 300 м/с. Знак «минус» означает, что меньший осколок полетит в направлении, противоположном направлению движения снаряда.
Вариант 2.
1. Решение: Импульс тела вычисляется по формуле: р = mv.
Р = 0.5 кг·2 м/с = 1 кг·м/с.
2. Решение: На свободно падающее тело действует внешняя сила – сила тяжести mg, следовательно, закон сохранения импульса не выполняется. При этом изменение импульса ∆р равно: ∆р = ∆(mv) = mv – mv0 (2).
По условию задачи v0 = 0, конечная скорость v определяется по формуле v = √2gh.
Учитывая это, получим ∆р = m√2gh.
∆р = 0.5 кг√2·9.8 м/с²·5 м = 4.9 (кг·м)/с.
3. Решение: Определим величину импульса, полученного автомобилем: mv = 2·10³ ·12 = 2.4·104 кг·м/с. Величину действующей силы можно определить учитывая, что импульс силы равен изменению импульса тела (второй закон Ньютона).
Ft = mv – mv0, так как v0 = 0, то Ft = mv => F = mv/t; F = 2/4·104 /10 = 2.4 ·10³ Н = 2.4 кН.
4. Решение: Используем закон сохранения проекции импульса на ось ОХ, положительное направление оси ОХ совпадает с направлением движения первого вагона:
m1v1 – m2v2 = (m1 + m2)v, откуда v = m1v1 – m2v2/m1 + m2.
v = 12·10³ кг·0.4 м/с – 48·10³ кг· 0.1 м/с / 12·10³ кг + 48·10³ кг = 0. Следовательно, после столкновения вагоны остановятся.
5. Решение: Изменение импульса молекулы равно импульсу силы: ∆р = F∆t (1).
Пусть ось ОХ направлена перпендикулярно стенке, тогда изменение импульса молекулы
∆р= ∆рх = mvх – (- mvх) = 2 mvх (2), где vх = vcosα, откуда ∆р = 2mvcosα (3).
Подставив формулу (3) в уравнение (1), получим F∆t = 2mvcosα.
F∆t = 2·3·10‾²6 кг·500 м/с ·cos π/3= 1.5·10‾²³ (кг·м)/с.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 2. Тема 2.3 Лабораторная работа №4 «Сохранение механической энергии при движении тела под действием силы тяжести и упругости»
Цель работы: Сравнить экспериментально уменьшение потенциальной энергии пружины с увеличением кинетической энергии тела, связанного с пружиной.Приборы и материалы: штатив, динамометр, шарик на нити, лист белой и лист копировальной бумаги, сантиметровая лента, весы.Теоретическая часть.На основании закона сохранения и превращения механической энергии при взаимодействии тел силами упругости изменение потенциальной энергии растянутой пружины должно быть равно изменению кинетической энергии тела связанного с пружиной, взятому с обратным знаком. Для проверки этого утверждения можно воспользоваться установкой изображённой на рисунке. Закрепив динамометр в лапке штатива, прикрепляют нить с шариком к пружине и натягивают ее, держа нить горизонтально. Когда шар отпускают, он под действием силы упругости приобретает скорость V. При этом потенциальная энергия пружины переходит в кинетическую энергию шарика INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_48c8b2ba.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_48c8b2ba.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_48c8b2ba.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_48c8b2ba.gif" \* MERGEFORMATINET . Скорость шарика можно определить, измерив, дальность его полета S при падении его с высоты Н по параболе. Из выражений INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_33c0e161.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_33c0e161.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_33c0e161.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_33c0e161.gif" \* MERGEFORMATINET следует, что INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_270b33d0.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_270b33d0.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_270b33d0.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_270b33d0.gif" \* MERGEFORMATINET , а INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_m36d6bda9.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_m36d6bda9.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_m36d6bda9.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_m36d6bda9.gif" \* MERGEFORMATINET .
Целью данной работы является проверка равенства: INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_22a3f149.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_22a3f149.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_22a3f149.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_22a3f149.gif" \* MERGEFORMATINET . С учётом равенства kx=Fупр, получим: INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_3192d785.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_3192d785.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_3192d785.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://lib.znate.ru/pars_docs/refs/149/148474/148474_html_3192d785.gif" \* MERGEFORMATINET
Ход работы.
Соберите установку (см. рис.). На место падения шарика положите лист белой, а сверху лист копировальной бумаги.
Соблюдая горизонтальность нити натянуть пружину динамометра до значения 1 Н. Отпустить шарик и по отметке на листе белой бумаги найти дальность его полёта. Повторить опыт три раза и найти среднее расстояние S.
Измерьте деформацию пружины при силе упругости 1 Н и вычислите потенциальную энергию пружины.
Повторите п.2,3 задавая силу упругости 2 Н и З Н соответственно.
Измерьте массу шарика и вычислите увеличение его кинетической энергии.
Результаты занесите в таблицу.
По результатам работы сделайте выводы:
№ Fупр, Н х, мЕр, Джm, кг Н, м S, м Ek, Дж
8. Ответьте на вопросы:а) в каких случаях выполняется закон сохранения механической энергии?б) чем можно объяснить неточное выполнение исследуемых равенств?
Время выполнения 45 минут.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления.Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 2. Тема 2.3
Практическая работа №6. Решение задач на применение закона сохранения механической энергии.
Вариант 1.
1. При движении со скоростью 72 км/ч тело имеет кинетическую энергию 600 Дж. Чему равна масса тела?
2. Пружина имеет жесткость 350 Н/м. Какую работу она совершит, если ее удлинение х изменится от 4 до 6 см? А какую работу совершает человек, изменивший удлинение этой пружины?
3. Импульс тела равен 8 кг·м/с, а кинетическая энергия 16 Дж. Найти массу и скорость тела.
4. Тело, брошено вертикально вверх со скоростью v1 = 8 м/с. Определите высоту h2, на которой потенциальная энергия тела будет равна кинетической энергии. Сопротивлением воздуха пренебречь.
5. Футбольный мяч массой m = 0.4 кг летит в направлении ворот со скоростью v1 = 20 м/с. Навстречу ему бежит вратарь со скоростью v2 = 2 м/с. Определить кинетическую энергию мяча относительно ворот и относительно вратаря.
Вариант 2.
1. Рассчитайте кинетическую энергию поезда массой 1000 т, имеющего скорость 54 км/ч.
2. Какое ускорение в горизонтальном направлении сообщает телу пружина в тот момент, когда она обладает энергией 50 Дж? Жесткость пружины равна 0.25 Н/м, а масса тела 20 кг.
3. Мяч массой 100 г брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равна его потенциальная энергия в высшей точке подъема? Сопротивление воздуха не учитывать.
4. Тело, падающее на поверхность земли, на высоте h1 = 4.8 м имело скорость v1= 10 м/с. Определите скорость v2, с которой тело упадет на Землю. Сопротивлением воздуха пренебречь.
5. Тело брошено под углом к горизонту со скоростью v0 = 10 м/с. Какую скорость будет иметь тело на высоте h = 3.2 м над горизонтом? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Время проведения 45 минут.
Краткие ответы к практической работе №6. «Решение задач на применение закона сохранения механической энергии»
Вариант 1.
1. Решение: Из формулы кинетической энергии имеем: Ek = mv²/2; m = 2Ek/v²;
m = 2·600 Дж/(20м/с)² = 2·600 Н·м/400 м²/с² = 3 кг·м·с²/с²·м = 3 кг.
2. Решение: По теореме о потенциальной энергии работа пружины равна: Апр = -(Еп2 – Еп1).
Потенциальная энергия пружины в обоих положениях соответственно равна: Еп1 = kx1²/2 и Еп2 = kx2²/2. Поэтому работа пружины Апр = - (kx2²/2 - kx1²/2) = - k/2(х2² - х1²) = - k/2(х2 – х1)(х2+х1); Апр = - 350 Н/м/2(0.06 м – 0.04 м)·(0.06 м +0.04 м) = - 350 Н·м/2·0.02 м·0.1 м = - 0.35 Н·м = - 0.35 Дж.
3. Решение: Кинетическая энергия тела: Ek = mv²/2 = mv·v/2 = Р·v/2. Определим скорость тела:
v/2 = Ek/mv => v = 2Ek/mv;
v = 2·16/8 = 4 м/с. Масса тела: m = mv/v. M = 8/4 = 2 кг.
4. Решение: Система «Земля-тело» является замкнутой, следовательно, полная механическая энергия системы остается постоянной. За нуль отсчета потенциальной энергии выбираем точку бросания, т.е. h1 = 0. По закону сохранения энергии: mv1²/2 = mv2²/2 + mgh2.
По условию задачи Еп2 = Еk2, т.е. mv2²/2 = mgh2. Тогда mv1²/2 = 2 mgh2, откуда h2 = v1²/4g.
h2 = (8м/с)²/4·10 м/с² = 1.6 м.
5. Решение: 1. Кинетическая энергия мяча относительно ворот Еk1 = mv1²/2.
2. Кинетическая энергия мяча относительно вратаря Еk2 = m(v1 + v2)²/2, где v1 + v2 = v – cкорость мяча относительно вратаря.
Еk1 = 0.4 кг·(20м/с)²/2 = 80 Дж.
Еk2 = 0.4 кг·(20м/с + 2 м/с)²/2 = 96.8 Дж.
Вариант 2.
1. Решение: Из формулы кинетической энергии имеем: Ek = mv²/2;
Ek = 10 6 кг ·15² м/с/2 = 1.125·10 8 Дж.
2. Решение: По второму закону Ньютона ускорение равно: а = Fупр/m. Силу упругости находим по закону Гука: Fупр = kx; удлинение пружины х – из формулы потенциальной энергии деформированной пружины:
Еп = kx²/2; х² = 2Еп/k; х = √ 2Еп/k. Тогда ускорение равно: а = kx/m = k/m√2Еп/k;
а = 0.25 Н/м/20 кг√2·50 Дж/0.25 Н/м = 0.25 Н/м/20 кг·√400 Н·м·м/Н = 0.25 Н·20 м/20 кг·м = 0.25 Н/кг = 0.25 кг·м/с²·кг = 0.25 м/с².
3. Решение: Согласно закону сохранения энергии: Ер1 + Еk1 = Ер2 + Еk2.
Но на поверхности Земли h0 = 0 => Ер1 = 0. В верхней точке подъема v = 0 => Еk2 = 0.
Получим: Еk1 = Ер2; mv0²/2 = Ер2. Ер2 = 0.1·20²/2 = 20 Дж.
4. Решение: Система «Земля-тело» является замкнутой, поэтому к этой системе применим закон сохранения механической энергии: mv1²/2 + mgh1 = mv2²/2 + mgh2.
На поверхность земли потенциальная энергия тела равна нулю, т.е. mgh2 = 0, т.е. поверхность земли выбираем за нуль отсчета потенциальной энергии. Следовательно, mv1²/2 + mgh1 = mv2²/2, откуда v2 = √2gh1 + v1².
v2 = √2·10 м/с² ·4.8 м +(10м/с)² = 14 м/с.
5. Решение: К замкнутой системе «Земля – тело» применим закон сохранения механической энергии: mv0²/2 = mv²/2 + mgh, где Еk = mv²/2 – кинетическая энергия; Еп = mgh - потенциальная энергия. Решив уравнение относительно v, получим v = √v0² - 2gh.
v = √(10 м/с)² - 2·10 м/с² ·3.2 м = 6 м/с.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 3. Тема 3.1. «Основы МКТ»
Практическая работа №7. Решение задач по теме «Основное уравнение МКТ»
Вариант 1.
1. Найти температуру газа при давлении 100 кПа и концентрации молекул 10 ²5 м‾³.
2. Каково давление газа, если в каждом см³ его содержится 10 6 молекул, а температура 87°С?
3. В сосуде находится газ. Какое давление он производит на стенки сосуда, если масса газа 5 г, его объем 1 л, средняя квадратичная скорость молекул 500 м/с?
4. Определите давление водорода, если средняя квадратичная скорость его молекул 800 м/с, а его плотность 2.4 кг/м³.
5. Какова скорость теплового движения молекул, если при давлении 250 кПа газ массой 8 кг занимает объем 15 м³.
6. Определить число молекул водорода в 1 м³, если давление равно 200 мм РТ. Столба, а средняя квадратичная скорость его молекул равна 24000 м/с.
7. Определите среднюю квадратичную скорость молекул газа, плотность которого при давлении р = 50 кПа составляет ρ = 4.1·10‾² кг/м³.
8. Чему равны средняя квадратичная скорость и средняя энергия поступательного движения молекул азота, если 2.5 кг его, занимая объем 3.2 м³, производит давление 2.5·10 5 Па?
Вариант 2.
1. Определите температуру газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения его молекул равна 1.6·10‾¹9 Дж.
2. Сколько молекул газа находится в сосуде вместимостью 480 см³ при температуре 20°С и давлении 2.5·10 4 Па?
3. Определите давление азота в ампуле, если в 1м³ находится 3.5·10¹4 молекул, средняя скорость теплового движения которых равна 490 м/с.
4. Определите концентрацию молекул водорода при давлении 100 кПа, если среднее значение скорости теплового движения молекул равно 450 м/с.
5. Средняя энергия молекулы идеального газа равна 6.4·10‾²¹ Дж. Давление газа 4 мПа. Найти число молекул газа в единице объема.
6. Чему равны средняя квадратичная скорость и средняя энергия поступательного движения молекул азота, если 2.5 кг его, занимая объем 3.2 м³, производит давление 2.5·10 5 Па?
7. Определить среднюю кинетическую энергию Ек поступательного движения молекул газа, находящегося под давлением 0.2 Па. Концентрация молекул газа равна 10¹4 см‾³.
8. Определите среднюю квадратичную скорость молекул газа, плотность которого при давлении р = 50 кПа составляет ρ = 4.1·10‾² кг/м³.
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к практической работе №7.
Решение задач по теме «Основное уравнение МКТ»
Вариант 1.
1. Решение: Воспользуемся формулой зависимости давления от температуры: р = nkT, откуда Т=р/nk. Т = 0.724·10³ = 724ºК.
2. Решение: Давление газа зависит от температуры. Эта зависимость выражается формулой:
р = nkT, т.к. n = N/V– концентрация молекул, р = N/VkT; р = 4.968·10‾9 Па.
3. Решение: Воспользуемся основным уравнением МКТ идеального газа: р = 1/3m0nv². Так как n = N/V – концентрация молекул, а масса газа m = m0·N. Тогда: р = 1/3m0· N/V·v² = 1/3m/V·v²;
Р = 4.2·105 Па.
4. Решение: основное уравнение МКТ идеального газа: р = = 1/3m0nv²; т.к. n = N/V; m0 = m/N => р = 1/3· m/N· N/V·v² =1/3· m/V·v² . По определению плотности вещества ρ = m/V, следовательно, р = 1/3·ρ·v²; р = 5.12 ·105 Па = 0.512 МПа.
5. Решение: Согласно основному уравнению МКТ идеального газа: р = 1/3m0nv²; где n = N/V – концентрация молекул, а m0·N = m – масса газа. Тогда р = 1/3· N/V·v² = 1/3 m/V·v². Откуда
v = √3pV/m; v = 1/19·10³ м/с.
6. Решение: По основному уравнению МКТ идеального газа: р = 1/3m0nv²= 1/3· N/V·v²; m0=µ/Na – масса одной молекулы. Тогда р = 1/3µ/Na· N/V·v²; отсюда N = 3p·Na·V/µ·v²;
N = 8.4 ·10²4 частиц.
7. Решение: Согласно основному уравнению МКТ газов, имеем: р = 1/3m0nv², где n0 – число молекул в единице объема; m0 – масса молекулы. Произведение n0· m0 = ρ – плотность газа. Тогда р = 1/3ρ·υ², или υ = √3·р/ρ. Υ = 1910 м/с.
8. Решение: Из основного уравнения МКТ газа р = = 1/3m0nv² следует: р = 1/3m0· N/V·v² = 1/3m/V·v² => V = √3pV/m; V = 7.6·10² м/с = 760 м/с. Найдем среднюю энергию поступательного движения молекул: Е = m0v²/2; m0 =µ/Na => T = µv²/2Na. Е = 1.34·10‾²0 Дж.
Вариант 2.
1. Решение: Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул связана с температурой соотношением: Е = 3/2kT => T = 2E/3k. Т = 7729ºК. Если температуру перевести в шкалу Цельсия, то t = T – 273; t = 7729 – 273 = 7456ºС.
2. Решение: Используя зависимость давления газа от температуры р = nkT и учитывая, что
n = N/V, получим: р = N/VkT. Отсюда: N = pV/kT; N ≈ 3·10²¹ молекул.
3. Решение: По основному уравнению МКТ идеального газа: р = = 1/3m0nv²; n = N/V;
m = m0·N => m0 = m/N = µ/Na. Тогда: р = 1/3· µ/Na·n/V·v² = µ·N·v²/3Na·V; р = 1.3·10‾6 Па.
4. Решение: Из основного уравнения МКТ газа р = = 1/3m0nv² найдем концентрацию молекул:
n = 3p/ m0·v². Масса одной молекулы водорода: m0 = µ/Na. Тогда: n = 3р· Na/µ·v². n ≈ 4/5·10²6 м‾³.
5. Решение: Средняя энергия поступательного движения молекул идеального газа Е = m0v²/2. Основное уравнение МКТ идеального газа: р = 1/3m0nv². Решая совместно эти два уравнения, получаем: р = 2/3nE => n = 3р/2Е; n =9.38·10¹7 м‾³.
6. Решение: Из основного уравнения МКТ газа р = = 1/3m0nv² следует: р = 1/3m0· N/V·v² = 1/3m/V·v² => V = √3pV/m; V = 7.6·10² м/с = 760 м/с. Найдем среднюю энергию поступательного движения молекул: Е = m0v²/2; m0 =µ/Na => T = µv²/2Na. Е = 1.34·10‾²0 Дж.
7. Решение: Воспользуемся формулой р = n0kT, откуда Т = Р/n0k,
Ек = 3/2kT = 3/2k·Р/n0k = 3Р/2n0; Ек = 3·10‾²¹ Дж.
8. Решение: Согласно основному уравнению МКТ газов, имеем: р = 1/3m0nv², где n0 – число молекул в единице объема; m0 – масса молекулы. Произведение n0· m0 = ρ – плотность газа. Тогда р = 1/3ρ·υ², или υ = √3·р/ρ. Υ = 1910 м/с.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 3. Тема 3.1. «Основы МКТ»
Практическая работа №8. Решение задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»
Вариант 1.
1. В сосуде вместимостью 500 см³ содержится 0.89 г водорода при температуре 17ºС. Определите давление газа.
2. Какой объем занимает газ в количестве 10³ моль при давлении 1 МПа и температуре 100ºС?
3. Найти плотность водорода при температуре 15ºС и давлении 98 кПа.
4. При какой температуре 1 см³ газа содержит 10 19 молекул, если давление газа равно 10 4 Па?
5. При нормальных условиях масса газа 738.6 мг, а объем 8.205 л. Какой это газ?
Вариант 2.
1. В баллоне емкостью 25.6 л находится 1.04 кг азота при давлении 3.5 МПа. Определить температуру газа.
2. Каким должен быть наименьший объем V баллона, чтобы он вмещал m = 6.4 кг кислорода при температуре t = 20ºС, если его стенки выдерживают давление р = 16 МПа?
3. Определите плотность ρ гелия при температуре t = 15ºС и давлении р = 98 кПа.
4. В баллоне вместимостью 0.05 м³ находится газ, взятый в количестве 0.12 ·10³ моль при давлении 6 ·106 Па. Определите среднюю кинетическую энергию теплового движения молекулы газа.
5. Газ при давлении 8.1 ·105 Па и температуре 12ºС занимает объем 855 л. Каким будет давление, если та же масса газа при температуре 320ºК займет объем 800 л?
Время выполнения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №8. Решение задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»
Вариант1.
1. Решение: Воспользуемся уравнением Менделеева_Клапейрона: PV = m/МRT =>
P = mRT/M. Р = 8.9·10‾4·8.31·290/2·10‾³·5·10‾4 = 2.14·10 6 Па = 2.14 МПа.
2. Решение: Состояние газа можно описать уравнением Менделеева-Клапейрона: PV = m/МRT. По определению количества вещества ν = m/М, тогда PV = ν RT => V = ν RT/Р.
V = 10³·8.31·373/10 6 = 3100·10‾³ = 3.1 м³.
3. Решение: Воспользуемся уравнением Менделеева_Клапейрона: PV = m/МRT. Так как V = m/ρ, то уравнение примет вид: Рm/ρ = m/МRT, откуда
ρ =9.8·104 ·2·10‾³/8.31·288 = 8.2·10‾² кг/м³ = 0.082 кг/м³.
4. Решение: Воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона: PV = m/МRT. Так как
m/М = ν – количество вещества, то PV = ν RT. Учитывая, что ν = N/Na, получим: PV = N/NaRT, откуда Т = PVNa/NR или так как k = R/Na, то Т = PV/ kN.
Т = 10 4 ·10‾6 / 1.38 ·10‾²³·1019 = 72 К.
5. Решение: Из уравнения Менделеева-Клапейрона найдем молярную массу газа:
PV = m/МRT => М = mRT/ PV. М = 7.386·10‾4·8.31·273/1.01·105·8.205·10‾³ = 2.021·10‾³ = 2.021·10‾³ кг/моль. Пользуясь периодической системой химических элементов, определяем, что данную молярную массу имеет водород (Н2).
Вариант2.
1. Решение: Воспользуемся уравнением Менделеева_Клапейрона: PV = m/МRT. Откуда Т=PVM/mR. Т = 3.5·10 6 ·25.6·10‾³ ·28·10‾³/1.04·8.31 = 290 К. Переведем температуру в шкалу Цельсия: t = T = 290 K; t = 290 – 273 = 17º C.
2. Решение: По уравнению Менделеева_Клапейрона: PV = m/МRT, откуда V =m/МRT/ρ.
V = 6.4 кг·8.31Н·моль‾¹·К‾¹·293 К/32 ·10‾³кг·моль‾¹·16·10 6 Н·м‾² = 3.04·10‾² м³.
3. Решение: Плотность определяем по формуле: ρ = m/V (1). Подставим формулу (1) в уравнение Менделеева-Клапейрона рV = m/MRT и получим: р = mRT/VM, или р = ρRT/M,
откуда ρ = рМ/RT. ρ = 9.8·104 ·4·10‾³ кг/моль/8.31Дж/(моль·К)·288 К = 0.16 кг/м³.
4. Решение: По определению средней кинетической энергии Е = 3/2kT. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, определим температуру газа: PV = m/МRT, так как m/М = ν - количество вещества, то PV = ν RT => Т=PV/ν R. Подставляя в формулу средней кинетической энергии, получим Е = 3/2·k ·PV/ν R, учитывая, что R = k·Na. Окончательно Е= 3 PV/2νNa.
Е= 3·6·10 6·5·10‾²/2·1.2·10²·6.02·10²³ = 6.2·10‾²¹ Дж.
5. Решение: В задаче приведены параметры одной массы газа при двух состояниях, поэтому можно воспользоваться уравнением Клапейрона: P1V1/T1 = P2V2/T2, откуда определим давление газа во втором состоянии. Р2 = P1V1T2/ V2/T1. Р = 8.1·105·8.55·10‾¹·320/8·10‾¹·285 = 9.72·105 Па.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 3. Тема 3.1.
Практическая работа №9. Решение задач по теме «Газовые законы»
Вариант 1.
1. Воздух под поршнем насоса имел давление 105 Па и объем 200 см³. При каком давлении этот воздух займет объем 130 см³, если его температура не изменится?
2. Газ занимает объем 2 м³ при температуре 273ºС. Каков будет его объем при температуре
546 ºС и прежнем давлении?
3. 10 г кислорода находятся под давлением 0.303 МПа при температуре 10ºС. После нагревания при постоянном давлении кислород занял объем 10 л. Найти начальный объем и конечную температуру газа.
4. Газ находится в баллоне при температуре 288ºК и давлении 1.8 МПа. При какой температуре давление газа станет равным 1.55 МПа? Объем баллона считать неизменным.
5. В одном сосуде вместимостью V1 = 2 л давление газа р1 = 3.3·105 Па, а в другом вместимостью V2 = 6 л давление того же газа р2 = 6.6·105 Па. Какое давление р установится в сосудах, если их соединить между собой? Процесс считать изотермическим.
Вариант 2.
1. Газ, имеющий объем 0.001 м³, изотермически расширился до объема 1.9·10‾³ м³. Под каким давлением находился газ, если после расширения оно стало 5.3·104 Па?
2. Во сколько раз увеличится давление газа в колбе электрической лампочки, если после ее включения температура газа повысилась от 15ºС до 300ºС?
3. Газ занимал объем 12.32 л. Его охладили при постоянном давлении на 45ºК, и его объем стал равен 10.52 л. Какова была первоначальная температура газа?
4. В сосуде вместимостью 4·10‾³ м³ находится газ массой 12 г, температура которого 177ºС. При какой температуре плотность этого газа будет равна 6·10‾6 кг/см³, если давление останется неизменным?
5. При температуре - 13ºС давление газа в закрытом сосуде было 260 кПа. Каким будет давление при температуре 37ºС ?Время выполнения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №9. Решение задач по теме «Газовые законы»
Вариант 1.
1. Решение: Если для данной массы газа в результате сжатия температура не менялась, то этот процесс можно рассматривать как изотермический. По закону Бойля-Мариотта: P1V1 = P2V2 или P1/Р2 = V2/V1, откуда Р2 = Р1V1/V2.
P2 = 105·2·10‾4/1.3·10‾4 = 1.5·105 Па.
2. Решение: Поскольку объем газа в колбе электрической лампочки не меняется, то процесс нагревания можно считать изохорным и воспользоваться законом Шарля: Р1/Т1 = Р2/Т2, откуда Р2/Р1 = Т2/Т1. Вычислим увеличение давления после нагревания газа:
Р2/Р1 = 573/288 = 1.99 = 2.
3. Решение: Из уравнения Менделеева-Клапейрона найдем объем кислорода до его нагревания.
P1V1 = m/MRT1 => так как P1 = P2 = P, то V1 = mRT1/MP. Кислород нагревают при постоянном давлении, т.е. процесс нагревания изобарный, поэтому его температуру после нагревания можно найти по закону Гей-Люссака. V1/T1 = V2/Т2, откуда Т2 = V2·T1/V1. Вычислим:
V1 = 10‾²·8/31·283/32·10‾³·3.03·105 = 2.4·10‾³ м³.
Т2 = 10‾²· 283/2.4·10‾³ = 1.18·10³ К.
4. Решение: Так как V = const – объем неизменный, то воспользуемся законом Шарля для изохорного процесса: Р1/Т1 = Р2/Т2, отсюда, Т2 = Т1·Р2/Р1; Т2 = 288·1.55·106/1.8·106 = 248 К.
5. Решение: Согласно закону Дальтона: р = р3 + р4. После соединения сосудов газ будет занимать объем: V = V1 + V2. При изотермическом процессе:
P1V1 = p3V => p3 = P1V1/V; p2V2 = p4V => p4 = p2V2/V. Cледовательно: p = p1V1/V + p2V2/V, или p = p1V1 + p2V2/V.
Р = 3.3·105 Па·2·10‾³ м³ + 6.6·105 Па·6·10‾³ м³/2·10‾³ м³ + 6·10‾³ м³ = 5.8·105 Па.
Вариант 2.
1. Решение: Изотермический процесс можно описать законом Бойля –Мариотта: PV = const или P1V1 = P2V2, откуда P1 = P2V2/V1. Р1 = 5.3·104 ·1.9·10‾³/10‾³ = 10·104 = 105 Па.
2. Решение: Так как объем газа в колбе электрической лампочки не меняется, то процесс нагревания можно считать изохорным и воспользоваться законом Шарля: Р1/Т1 = Р2/Т2. Откуда Р2/Р1 = Т2/Т1. Вычислим увеличение давления после нагревания газа: Р2/Р1 = 573/288 = 1.99 = 2. Давление увеличилось примерно в 2 раза.
3. Решение: Газ изобарно охлаждается. По закону Гей-Люссака: V1/T1 = V2/T2. При охлаждении газа изменение температуры: ΔТ = Т1 – Т2, так как Т1>Т2, откуда Т2 = Т1 – ΔТ. Следовательно, V1/T2 = V2/Т1 – ΔТ. Отсюда V1(Т1 – ΔТ) = T1V2 => V1T1 – V1ΔТ = T1V2.
T1(V1-V2) = V1ΔТ, откуда Т1 = V1ΔТ/V1 – V2;
Т1 = 12.32·10‾³·45/12.32·10‾³- 10.52·10‾³ = 308 К.
4. Решение: Воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона рV1 = m/MRT1. Из этого уравнения определим давление газа: р = mRT1/VM. Так как давление газа неизменно, следовательно, Р1 = Р2 => mRT1/V1M = mRT2/V2M. По определению ρ = m/V2. Отсюда
mRT1/V1M= ρRT2/M => ρT2 = mT1/V1. Откуда Т2 = mT1/V1ρ.
Т2 = 1.2·10‾²·450/4·10‾³·6 = 225 К, или t2 = - 48ºC, так как t2 = 225 – 273.
5. Решение: Р1/Т1 = Р2/Т2; Р2 = Р1·Т2/Т1;
Р2 = 260 кПа·310 К/260 К = 310 кПа.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 3. Тема 3.2. «Основы термодинамики»
Практическая работа №10 Решение задач на вычисление внутренней энергии»
Вариант 1.
1. Определите среднюю кинетическую энергию Е молекулы кислорода, находящегося при температуре t = 17ºС.
2. Какова внутренняя энергия 5 моль одноатомного газа при 10ºС.
3. Какова внутренняя энергия идеального газа, занимающего при температуре 300 К объем
10 м³, если концентрация молекул 5·10¹7 м‾³?
4. Каково давление одноатомного газа, занимающего объем 2 л, если его внутренняя энергия 300 Дж?
5. Определите Евр – среднюю кинетическую энергию вращательного движения всех молекул, содержащихся в m = 0.25 г водорода при температуре t = 13ºC.
Вариант 2.
1. Определите Е среднюю кинетическую энергию одной молекулы неона (Ne) при температуре Т = 600 К.
2. При нагревании газа его объем увеличился от 0.06 до 0.1 м³. Какую работу совершил газ при расширении, если давление не изменилось ( р = 4·105 Па)?
3. Определите среднюю кинетическую энергию вращательного движения всех молекул, содержащихся в m = 4 г кислорода при температуре t = 17ºC.
4. В стальном баллоне находится гелий массой 0.5 кг при температуре 10ºС. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30ºС?
5. Найдите внутреннюю энергию гелия, заполняющего аэростат объемом 50 м³ при давлении 80 кПа?
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к практической работе №12 Решение задач по теме «Процессы изменения внутренней энергии тел»
Вариант 1.
1. Решение: У двухатомной молекулы кислорода число степеней свободы i = 5. Cредняя кинетическая энергия молекулы Е = i/2·kT, где k – постоянная Больцмана.
Е = 5/2·1.38·10‾²³ Дж/К·290 К = 1·10‾²º Дж.
2. Решение: Внутреннюю энергию одноатомного газа можно определить: U = 3/2m/μ·RT. Отношение массы газа к его молярной массе есть количество вещества, т.е. ν = m/μ, тогда
U = 3/2νRT; U = 3/2·5·8.31·283 = 17638 Дж = 17.6 кДж.
3. Решение: Формула Е = 3/2kT позволяет определить энергию одной молекулы газа. В данном объеме газа содержится N = n0V молекул. Следовательно, внутренняя энергия газа:
U = NE = 3/2n0VkT; U = 3/2 ·5·10¹7·10·1.38·10‾²³·300 = 31.05 ·10‾³ Дж = 31.05 мДж.
4. Решение: Внутренняя энергия одноатомного газа: U = 3/2 m/μ RT. Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона для состояния газа: PV = m/МRT. Тогда, объединяя эти два уравнения, получим: U = 3/2·PV. Откуда давление одноатомного газа: Р = 2/3U/V;
Р = 2·300/3·2·10‾³ = 105 Па = 100 кПа.
5. Решение: Вращательному движению двухатомной молекулы приписывают две степени свободы, т.е. i=2. Энергия вращательного движения одной молекулы водорода Евр = i/2·kT.
Средняя кинетическая энергия вращательного движения всех молекул εвр = nЕпр = nkT (1),
Где n - число молекул: n = νNа. Число молей ν = m/M, поэтому n = m/M·Nа (2).
Подставив (2) в (1), получим εвр = m/M·NаkT, или εвр = m/MRT, так как Nаk = R,
R = 8.31 Дж/(моль·К).
εвр = 0.25·10‾³ кг·6.02·10²³ моль‾¹·1.38 ·10‾²³ Дж/К·286 К/2·10‾³ кг/моль = 297 Дж, или
εвр = 0.25·10‾³ кг·8.31 Дж/(моль·К) ·286 К/2·10‾³ кг/моль = 297 Дж.
Вариант 2.
1. Решение: У одноатомной молекулы неона число степеней свободы i = 3. Cредняя кинетическая энергия молекулы Е = i/2·kT, где k – постоянная Больцмана.
Е = 3/2·1.38·10‾²³ Дж/К·600 К = 1.2·10‾²º Дж.
2. Решение: Так как газ сам совершает работу, воспользуемся формулой А = р(V2 – V1) = pΔV;
А = 4·105·(0.1 – 0.06) = 1.6·104 Дж.
3. Решение: Вращательному движению двухатомной молекулы приписывают две степени свободы, т.е. i=2. Энергия вращательного движения одной молекулы кислорода Евр = i/2·kT.
Средняя кинетическая энергия вращательного движения всех молекул εвр = nЕпр = nkT (1),
Где n - число молекул: n = νNа. Число молей ν = m/M, поэтому n = m/M·Nа (2).
Подставив (2) в (1), получим εвр = m/M·NаkT, или εвр = m/MRT, так как Nаk = R, R = 8.31 Дж/(моль·К). εвр = 4·10‾³ кг·6.02·10²³ моль‾¹·1.38 ·10‾²³ Дж/К·290 К/32·10‾³ кг/моль = 301 Дж, или εвр = 4·10‾³ кг·8.31 Дж/(моль·К) ·290 К/32·10‾³ кг/моль = 301 Дж.
4. Решение: Будем считать при данных условиях гелий одноатомным идеальным газом. Тогда первоначальная внутренняя энергия одноатомного гелия: U1 = 3/2m/μ·RT1. С повышением температуры внутренняя энергия увеличивается и примет значение: U2 = 3/2m/μ·RT2. Найдем изменение внутренней энергии: ΔU = U2 – U1 = 3/2m/μ·RT2 - 3/2m/μ·RT1 = 3/2m/μ·R·(T2 –T1).
ΔU = 3/2m/М·R·ΔT.
ΔU = 3/2·0.5/4·10‾³ ·8.31·(303 – 283) = 3·0.5·8.31·20/2·4·10‾³ = 31.2·10³ Дж = 31.2 кДж.
5. Решение: Гелий можно считать одноатомным идеальным газом, внутренняя энергия которого: U = 3/2m/М·R·T. Воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона: PV = m/МRT. Выразим внутреннюю энергию в зависимости от давления и обема: U = 3/2PV;
U = 3/2·8·104·50 = 6·106 Дж = 6 МДж.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Оценка «5» соответствует полному ответу на все вопросы (20 баллов).
Оценку «4» студент получает при обязательном выполнении
и при раскрытии не в полном объеме вопросов, но имеющего верные представления и суждения по предложенным вопросам (17-19 баллов).
Оценку «3» получает, если раскрывает неполно все вопросы и объясняет основные понятия по предложенным вопросам (14-16 баллов).
Оценка «2» ставится в том случае, если студент имеет слабые представления по теории предложенных вопросов (менее 10 баллов).
Оценка «1», если студент не имеет минимума знаний, определенного государственными стандартами по данной учебной дисциплине (0 баллов).
Практическая работа №11 Решение задач на применение первого закона термодинамики к различным процессам.
Вариант 1.
1. В стальном баллоне находится гелий массой 0.5 кг при температуре t1 = 10ºС. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30ºС.
2. Вычислите увеличение внутренней энергии кислорода массой 0.5 кг при изохорном повышении его температуры на 15ºС.
3. При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу?
4. 0.2 кг азота нагревают при постоянном давлении от 20 до 80ºС. Какое количество теплоты поглощается при этом? Какое количество теплоты поглощается при этом? Какую работу производит газ? Удельная теплоемкость азота при постоянном давлении ср = 108 Дж/кг·К.
5. Водород массой m = 4 г, занимая первоначальный объем V1 = 0.1 м³, расширяется до объема V2 = 1 м³. Определите: 1) А1 – работу газа при изобарном процессе; 2) А2 – работу газа при изотермическом процессе. Начальная температура газа Т1 = 300 К.
Вариант 2.
1. Определите работу А, совершаемую газом за один цикл, состоящий из двух изобар и двух изохор. (рис. 5.1)
2. Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 400 моль, на 300ºК ему сообщили количество теплоты 5.4 МДж. Определите работу газа и приращение его внутренней энергии.
3. В закрытом баллоне находится газ. При охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 500 Дж. Какое количество теплоты отдал газ? Совершил ли он работу?
4. В теплоизолированном цилиндре с поршнем находится азот массой 0.3 кг при температуре 20ºС. Азот, расширяясь, совершает работу 6705 Дж. Определить изменение внутренней энергии азота и его температуру после расширения (сv = 745 Дж/кг·К).
5. Углекислый газ массой m = 20 г нагрет от температуры Т1 = 290 К до температуры Т2 = 300 К при постоянном давлении. Определите: 1) А – работу, которую совершил газ при расширении; 2) ΔU – изменение его внутренней энергии.
Время выполнения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе № 13 Решение задач на применение первого закона термодинамики к различным процессам.
Вариант 1.
1. Решение: Процесс изохорный. По первому закону термодинамики: Q = ΔU + A; А = рΔV = 0. Изменение внутренней энергии происходит только за счет передачи гелию количества теплоты Q = cm(t2 – t1), поэтому ΔU = Q. В справочнике найдем сv = 3.18 кДж/(кг·К), тогда
Q = 3.18 кДж/(кг·К)·0.5 кг·20К = 31.8 кДж.
2. Решение: Согласно первому закону термодинамики: ΔU = Q + A. Работа газа А= рΔV = 0, так как V = const, рΔV = 0. То есть ΔU = Q – внутренняя энергия газа увеличилась за счет получения количества теплоты. Количество теплоты, полученное кислородом: Q = cрm ·ΔT, где cр – удельная теплоемкость кислорода при постоянном давлении (находят из таблиц). Следовательно, ΔU = cрm ·ΔT; ΔU = 920 ·0.5·15 = 6900 Дж = 6.9 кДж.
3. Решение: При изотермическом процессе (Т = const) внутренняя энергия газа не меняется, то есть ΔU = 0. Тогда газ совершает механическую работу за счет сообщенного ему количества теплоты: Q = A. Таким образом, газу сообщено количество теплоты, равное Q = 1.5·104 Дж = 15 кДж.
4. Решение: Количество теплоты, полученное при нагревании азота: Q = cр·mΔT; Газ производит работу А´ = рΔV. Воспользуемся уравнением Менделеева – Клапейрона PV = m/μ RT. Тогда А´= рΔV = m/μ RΔT. При данных условиях задачи для измерения температуры можно использовать шкалу Цельсия, так как берется изменение температуры:
ΔТ = Т2 – Т1 = Δtº = t2º - t1º. Q = 10³·0.2·60 = 12·10³ Дж = 12 кДж.
А´= 0.2/28·10‾³ ·8.31·60 = 3.6·10³ Дж = 3.6 кДж.
5. Решение: 1) При изобарном расширении (р1 = const) газ совершает работу
А1 = р1(V2-V1) (1). Давление газа определяем из уравнения Клапейрона – Менделеева:
P1V1 = m/МRT1 => р1 = m/МRT1/V1 (2). Подставив формулу (2) в (1), получим
А1 = m/МRT1/V1(V2-V1) (3).
2) При изотермическом расширении газ совершает работу: А2 = m/МRT1lnV2/V1 (4).
(ln 10 = 2/3) : 1) А1 = 4·10‾³·8.31 Дж/(моль·К)·300 К/2·10‾³ кг/моль·0.1 м³ ·(1м³ - 0.1 м³) = 4.5·104 Дж.
2) А2 = 4·10‾³ кг/2·10‾³ кг/моль ·8.31 Дж/(моль·К)·300 К· ln1 м³/0.1 м³ = 11.5·10³ Дж.
Вариант 2.
1. Решение: Площадь прямоугольника АВСD равна работе, совершаемой газом: т.е. SАВСD = А. Но SАВСD = АВ·АD; АВ = 4 дм³ = 4·10‾³ м³; AD = 4 кПа = 4·10³ Па. Вычислим работу, совершаемую газом за один цикл: А = 4·10‾³ м³·4·10³ Па = 16 Дж.
2. Решение: Запишем первый закон термодинамики: Q=ΔU + A´, то есть количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. Работа газа при постоянном давлении равна А´ = р ΔV. Воспользуемся уравнением Менделеева _ Клапейрона: р ΔV = m/μRΔT = νRΔT, так как m/μ =ν. Следовательно,
А´= νRΔT. Приращение или изменение внутренней энергии системы: ΔU = Q – A´. Вычислим: А´ = 400·8.31·300 = 99.72·104 = 0.9972·106 Дж.
ΔU = 5.4·106 – 0.9972·106 = 4.4·106 Дж.
3. Решение: Газ находится в закрытом баллоне, следовательно, объем газа не меняется, т.е.
V = const и ΔV = 0. Газ работу не совершает, так как А= р ΔV => А = 0. Тогда при изменении внутренней энергии газ отдает количество теплоты, равное Q = - 500 Дж ( знак минус показывает, что газ выделяет количество теплоты).
4. Решение: Расширение азота происходит в теплоизолированном цилиндре, поэтому Q = 0 – нет теплообмена с окружающей средой и первый закон термодинамики примет вид:
ΔU =А = - А´, где А – работа внешних сил, А´ - работа системы. Следовательно, внутренняя энергия газа при расширении уменьшается на 6705 Дж, то есть ΔU = - 6705 Дж. Так как мерой изменения внутренней энергии является количество теплоты,
ΔU = cрm(Т2 – Т1) = cрmТ2 – cрmТ1, откуда Т2 = cрmТ1/cрm = ΔU/ cрm + Т1.
Т2 = 6705/745·0.3 + 293 = 293 – 30 = 263 К. t2 = 263 – 273 = - 10ºC.
5. Решение: Работа газа при изобарном процессе (р = const) A= p(V2 – V1), или А = m/МR(T2 – T1). Изменение внутренней энергии ΔU = U2-U1, или ΔU = m/М·i/2R(T2-T1).
А= 2·10‾² кг·8.31 Дж/(моль·К)(300 К – 290 К)/44·10‾³ кг/моль = 37.7 Дж.
ΔU = 2·10‾² кг·5·8.31 Дж/(моль·К)(300К – 290К)/ 44·10‾³ кг/моль = 94.3 Дж.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Оценка «5» соответствует полному ответу на все вопросы (20 баллов).
Оценку «4» студент получает при обязательном выполнении
и при раскрытии не в полном объеме вопросов, но имеющего верные представления и суждения по предложенным вопросам (17-19 баллов).
Оценку «3» получает, если раскрывает неполно все вопросы и объясняет основные поня-тия по предложенным вопросам (14-16 баллов).
Оценка «2» ставится в том случае, если студент имеет слабые представления по теории предложенных вопросов (менее 10 баллов).
Оценка «1», если студент не имеет минимума знаний, определенного государственными стандартами по данной учебной дисциплине (0 баллов).
Раздел 3. Тема 3.3. «Агрегатные состояния вещества и их фазовые переходы»
Лабораторная работа №6 «Определение относительной влажности воздуха» (1 ч)
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить влажность воздуха при помощи психрометра.
ОБОРУДОВАНИЕ: психрометр Августа, психрометрическая таблица.
Ход работы:
Рассмотрите психрометр и определите где сухой и влажный термометры.
Определите температуру сухого термометра.
tсух= (0С)
Определите температуру влажного термометра.
tвлаж= (0С)
Рассчитайте разность показаний сухого и влажного термометров в градусах.
Δt = tсух - tвлаж(0С)
Внимательно посмотрите на психрометрическую таблицу. В первом вертикальном столбце найдите показания вашего сухого термометра (смотри пункт 2), в первой горизонтальной строке найдите вашу разность показаний сухого и влажного термометров (смотри пункт 4). То число, которое находится на пересечении столбца и строки и является значением влажности воздуха.
φ= (%)
Сделайте вывод по работе.
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к лабораторной работе №6 «Определение относительной влажности воздуха»
1. Определяем температуру сухого термометра.
tсух= 22 (0С)
2. Определяем температуру влажного термометра.
tвлаж= 17 (0С)
3. Разность показаний сухого и влажного термометров в градусах.
Δt = tсух - tвлаж(0С) = 22 – 17 = 5
4. Относительная влажность воздуха в помещении равна:
φ= 56 (%)
Вывод: Влажность воздуха комфортная для человека от 40 до 60 %. Следовательно, влажность равная 56 % является комфортной для человека.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Лабораторная работа №7
«Определение модуля Юнга»
Цель работы: научиться измерять модуль Юнга, используя закон Гука.
Оборудование: резиновый шпур, штатив с муфтой и лапкой, грузы, измерительная линейка.
Ход работы.
1.Опыт№1
•Нанести на резиновом шнуре две метки на расстоянии l0 друг от друга (около 10см) и измерить это расстояние: l0= …. см= ….. м.
•Закрепить короткий конец шнура в лапке штатива, а к длинному концу подвесить груз массой m1=….г=…..кг.
Снова измерить расстояние между метками на шнуре l1= …. см= ….. м. Рассчитайте абсолютное удлинение шнура Δl1=l1 - l0 =…. см= …..м.
Пользуясь формулой , рассчитать модуль упругости резины.
Е1=
2. Опыт №2 (повторить опыт №1 с грузом другой массы и снова рассчитать модуль Юнга).m2=….г=…..кг.
l0= …. см= ….. мl2= …. см= ….. мΔl2=l2 - l0 =…. см= …..м.
E2=
3. Рассчитать среднее значение модуля упругости резины (модуля Юнга).
4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
№ опыта l0, м l, м Δl, м m, кг g, м/с2 а, мS, м2 E, ПА Eср, Па
Сделать вывод, указав в нем физический смысл измеренной величины.
Ответить на контрольные вопросы
Рассчитать относительное удлинение резинового шнура.
Дать определение деформации.
Какая деформация имеет место в данном опыте: упругая или пластичная и почему?
Лабораторная работа №8
«Изучение деформации растяжения»
Цель работы: научиться измерять модуль Юнга, используя закон Гука.
Оборудование: резиновый шпур, штатив с муфтой и лапкой, грузы, измерительная линейка.
Ход работы.
1.Опыт№1
•Нанести на резиновом шнуре две метки на расстоянии l0 друг от друга (около 10см) и измерить это расстояние: l0= …. см= ….. м.
•Закрепить короткий конец шнура в лапке штатива, а к длинному концу подвесить груз массой m1=….г=…..кг.
Снова измерить расстояние между метками на шнуре l1= …. см= ….. м. Рассчитайте абсолютное удлинение шнура Δl1=l1 - l0 =…. см= …..м.
Пользуясь формулой , рассчитать модуль упругости резины.
Е1=
2. Опыт №2 (повторить опыт №1 с грузом другой массы и снова рассчитать модуль Юнга).m2=….г=…..кг.
l0= …. см= ….. мl2= …. см= ….. мΔl2=l2 - l0 =…. см= …..м.
E2=
3. Рассчитать среднее значение модуля упругости резины (модуля Юнга).
4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
№ опыта l0, м l, м Δl, м m, кг g, м/с2 а, мS, м2 E, ПА Eср, Па
Сделать вывод, указав в нем физический смысл измеренной величины.
Ответить на контрольные вопросы
Рассчитать относительное удлинение резинового шнура.
Дать определение деформации.
Какая деформация имеет место в данном опыте: упругая или пластичная и почему?
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рацио-нально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечи-вающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопас-ности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления про-водились неправильно.
Раздел 3. Тема 3.4.
Лабораторная работа №9 «Наблюдение процесса кристаллизации»
Цель: Научиться выращивать кристаллы поваренной соли (медного купороса); наблюдать за ростом кристаллов.
Оборудование: образцы кристаллов, лупа.
Теоретические сведения
Существуют два способа выращивания кристаллов: охлаждение или выпаривание раствора. В условиях кабинета физики проще всего выращивать кристаллы алюмокалиевых квасцов. В домашних условиях легче выращивать кристалл медного купороса или обычной поваренной соли.
Первый этап – приготовление насыщенного раствора. Условием насыщенности раствора является отсутствие возможности дальнейшего растворения соли. С повышением температуры насыщенный раствор становитьсяненасыщенным, а при уменьшении – наоборот – насыщенный раствор становится пересыщенным. При этом окажется избыток соли.
При отсутствии центров кристаллизации соль может оставаться в растворе. С появлением центров кристаллизации избыток соли выделяется из раствора, при каждой данной температуре в растворе остается то количество вещества, которое соответствует коэффициенту растворимости при этой температуре. Избыток вещества из раствора выпадает в виде кристаллов; количество кристаллов тем больше, чем больше центров кристаллизации в растворе. Центрами кристаллизации могут служить загрязнения на стенках посуды с раствором, пылинки, мелкие кристаллики соли. Поэтому при выращивании монокристаллов раствор необходимо фильтровать. Облегчает выращивание монокристалла использование затравки – подросших кристалликов, помещённых в раствор на тонкой и чистой леске. Во время роста кристалла стакан с раствором лучше всего держать в теплом сухом месте, где температура в течение суток остается постоянной.
Ход работы
1. Приготовим пересыщенный раствор.
Расскажите порядок действий.
– Каким оборудованием будем пользоваться?
– Какой раствор называется насыщенным?
– Пересыщенным?
– Как вы думаете, зачем нагревали воду?
2. Фильтрование раствора (при необходимости)
– Зачем нужно отфильтровывать лишнее вещество?
3. Приготовление затравки (при необходимости)
– Что такое затравка?
4. Наблюдаем за ростом кристаллов.
5. Осматриваем внешний вид кристаллов, обращая внимание на вид, цвет, прозрачность, форму, размеры.
6. Вывод: (по цели) _____________________________________________________________ .
7. Контрольные вопросы:
7.1 Что может служить центром кристаллизации?
7.2 Чем объясняется различие в скоростях линейного роста граней монокристалла?
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 3. Контрольная работа №2 «Молекулярная физика и термодинамика»
Вариант 1.
1.Какие физические параметры у двух тел обязательно должны быть разными для того, чтобы эти тела не находились между собой в тепловом равновесии?
А) температура, давление и средняя квадратичная скорость молекул;
Б) средняя квадратичная скорость молекул;
В) давление;
Г) температура.
2. Какое из следующих определений является определением внутренней энергии?
А) энергия, которой обладает тело вследствие своего движения;
Б) энергия, которая определяется положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела;
В) энергия движения частиц, из которых состоит тело;
Г) энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.
3. Какому интервалу в большей степени соответствуют коэффициенты полезного действия современных тепловых двигателей?
А) 10-20%; Б) 25-40%; В) 50-60%; Г) 70-80%.
4. При температурах, далеких от температуры плавления кристаллического тела, в процессе его нагревания почти вся поступающая энергия идет …
А) на постепенное разрушение кристаллической решетки.
Б) на постепенное расширение тела.
В) на увеличение энергии движения частиц в узлах кристаллической решетки.
Г) на расширение атомов вещества.
5. Какое определение соответствует физической величине «количество вещества»?
А) отношение числа молекул в данном теле к числу атомов в 0.012 кг углерода.
Б) масса вещества, взятого в количестве 1 моль.
В) количество вещества, содержащее столько же молекул, сколько содержится атомов в 0.012 кг углерода.
Г) число молекул или атомов в 1 моле вещества.
6. Идеальный газ расширяется изотермически от 0.1 до 0.3 м³. Конечное давление газа 2·105 Па. Определите приращение внутренней энергии.
А) 132 кДж; Б) 66 кДж; В) 33 кДж; Г) 0.
7. При повышении температуры идеального газа в запаянном сосуде его давление увеличивается. Это объясняется тем, что с ростом температуры …
А) увеличиваются размеры молекул газа.
Б) увеличивается энергия движения молекул газа.
В) увеличивается потенциальная энергия молекул газа.
Г) увеличивается хаотичность движения молекул газа.
8. С физической точки зрения имеет смысл измерять температуру …
А) твердых, жидких и газообразных тел;
Б) молекулы;
В) атома;
Г) ядра атома.
9. Какова масса 500 моль кислорода?
А) 32 кг. Б) 16 кг. В) 8 кг. Г) 50 кг.
10. Если сильно сжать воздушный шарик, то он лопнет. Это произойдет потому, что…
А) жесткость материала шарика зависит от давления.
Б) давление газа зависит от величины занимаемого им объема.
В) давление газа зависит от температуры.
Г) при сжатии шарик электризуется и возникают силы отталкивания.
11. Как изменилась средняя кинетическая энергия молекул одноатомного идеального газа при увеличении абсолютной температуры в 2 раза?
А) уменьшилась в 2 раза.
Б) увеличилась 2 раза.
В) увеличилась в 4 раза.
Г) уменьшилась в 4 раза.
12. Определите давление гелия массой 0.04 кг, если он находится в сосуде объемом
8.3 м³ при температуре 127 º С.
А) 2 540 Па. Б) 8 ·10³ Па. В) 1 270 Па. Г) 4 ·10³ Па
13. Газ в сосуде сжали, совершив работу 25 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 30 Дж. Следовательно …
А) газ получил извне количество теплоты, равное 5 Дж.
Б) газ получил извне количество теплоты, равное 55 Дж.
В) газ отдал окружающей среде количество теплоты, равное 5 Дж.
Г) газ отдал окружающей среде количество теплоты, равное 55 Дж.
14. Когда надутый и завязанный шарик морозным днем вынесли на улицу, он уменьшился в размерах. Это объясняется тем, что …
А) уменьшились размеры молекул газа.
Б) уменьшилась кинетическая энергия молекул.
В) уменьшилось число молекул газа.
Г) молекулы газа распались на атомы.
15. КПД самых лучших двигателей внутреннего сгорания достигает приблизительно …
А) 119. Б) 99%. В) 72%. Г) 37%.
Вариант 2.
1. Чем определяется внутренняя энергия идеального газа в запаянном сосуде постоянного объема?
А) хаотическим движением молекул газа;
Б) движением всего сосуда с газом;
В) взаимодействием сосуда с газом и Земли;
Г) действием на сосуд с газом внешних сил.
2. Определите, в ходе какого процесса работа, совершаемая телом равна нулю?
А) изотермического;
Б) адиабатного.
В) изобарного;
Г) изохорного;
3. Чему равна работа, совершенная газом, если он получил количество теплоты 300 Дж, а его внутренняя энергия увеличилась на 200 Дж?
А) 0; Б) 200 Дж; В) 100 Дж; Г) 300 Дж.
4. При разработке нового автомобиля необходимо решать экологическую проблему…
А) увеличения мощности двигателя.
Б) уменьшения токсичности выхлопных газов.
В) улучшения комфортности салона.
Г) уменьшения мощности двигателей.
5. Металлические баллоны с газом нельзя нагревать выше определенной температуры, так как иначе они могут взорваться. Это связано с тем, что …
А) внутренняя энергия газа зависит от температуры.
Б) давление газа зависит от температуры.
В) объем газа зависит от температуры.
Г) молекулы газа распадаются на атомы и при этом выделяется энергия.
6. Как изменится давление идеального газа при увеличении концентрации его молекул в 3 раза, если средняя кинетическая скорость молекул остается неизменной?
А) увеличится в 9 раз;
Б) увеличится в 3 раза;
В) останется неизменной;
Г) уменьшится в три раза.
7. При понижении температуры идеального газа в запаянном сосуде его давление уменьшается. Это объясняется тем, что с уменьшением температуры …
А) уменьшается хаотичность движения молекул газа.
Б) уменьшаются размеры молекул газа при его охлаждении.
В) уменьшается энергия движения молекул газа.
Г) уменьшается энергия взаимодействия молекул газа друг с другом.
8. В колбе содержится 0.2 моль жидкости. Масса этой жидкости равна 0.032 кг. Чему равна молярная масса жидкости?
А) 160 ·10‾³ кг/моль.
Б) 32 ·10‾³ кг/моль.
В) 3.2 ·10‾³ кг/моль.
Г) 6.2 кг/моль.
9. Плотность какого газа больше: 1 моль кислорода или 1 моль водорода?
А) 1 моль кислорода.
Б) 1 моль водорода.
В) одинакова.
Г) данных условия недостаточно для ответа на вопрос.
10. Чему равно число молекул в 1 м³ газа (концентрация молекул), если при температуре 300 К давление газа составляет 4.14 · 10 5 Па?
А) 10 26. Б) 10 25. В) 2 ·10 25. Г) 2 ·10 26.
11. Если температуры двух газов одинаковы, то одинаковы и значения …
А) средней скорости движения их частиц.
Б) средней энергии движения их частиц.
В) давления газов.
Г) плотности газов.
12. Средняя кинетическая энергия молекул газа 4.14·10‾²¹ Дж. Температура газа равна…
А) 200 К. Б) 300 К. В) 400 К. Г) 600 К.
13. В топке теплового двигателя при сжигании топлива выделилось количество теплоты, равное 50 кДж. Коэффициент полезного действия двигателя 20%. Какую работу совершил двигатель?
А) 2.5 кДж. Б) 10 кДж. В) 250 кДж. Г) 1000 кДж.
14. В каком процессе все переданное идеальному газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии?
А) в изобарическом.
Б) в изотермическом.
В) в изохорическом.
Г) в адиабатическом.
15. Одноатомный идеальный газ совершает некоторый процесс, в результате которого его давление увеличивается в 2 раза, а объем уменьшается в 3 раза. Определите, как изменяется при этом его внутренняя энергия?
А) увеличилась в 2 раза.
Б) увеличилась в 1.5 раза.
В) уменьшилась в 3 раза.
Г) уменьшилась в 1.5 раза.
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к контрольной работе №2 по разделу №3
«Молекулярная физика и термодинамика»
Вариант 1.
1. Г
2. Г
3. Б
4. В
5. А
6. Г
7. Б
8. А
9. Б
10. Б
11. Б
12. Г
13. А
14. Б
15. Г
Вариант 2.
1. А
2. Г
3. В
4. Б
5. Б
6. Б
7. В
8. А
9. А
10. А
11. Б
12. А
13. Б
14. В
15. Г
Критерии оценки ответа обучающегося:
Оценка «5» соответствует полному ответу на все вопросы (15 баллов).
Оценку «4» студент получает при обязательном выполнении
и при раскрытии не в полном объеме вопросов, но имеющего верные представления и суждения по предложенным вопросам (12 -14 баллов).
Оценку «3» получает, если раскрывает неполно все вопросы и объясняет основные понятия по предложенным вопросам (9-12 баллов).
Оценка «2» ставится в том случае, если студент имеет слабые представления по теории предложенных вопросов (менее 9 баллов).
Оценка «1», если студент не имеет минимума знаний, определенного государственными стандартами по данной учебной дисциплине (0 баллов).
Раздел 4. «Основы электродинамики». Тема 4.1. «Электростатика»
Практическая работа №12. Решение задач на применение закона Кулона.
Вариант 1.
1. С какой силой взаимодействуют два заряда по 1Кл каждый на расстоянии 1 км друг от друга в вакууме?
2. Определите силу взаимодействия между электрическими зарядами Q1 = 5·10‾4 и Q2 = 2·10‾5 Кл, находящимися в дистиллированной воде (ε = 1) на расстоянии 5 см друг от друга.
3. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?
4. Два одинаковых маленьких шарика, обладающих зарядом Q1 = 6 мкКл и зарядом Q2 = -12 мкКл, находятся на расстоянии 60 см друг от друга. Определите силу взаимодействия между ними. Чему будет равен заряд каждого шарика, если их привести в соприкосновение и затем разъединить?
5. Определить силу взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода, если расстояние между ними равно 0.5·10‾8 см.
6. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 40 см друг от друга. Заряд одного из них Q1 =9·10‾9 Кл, а заряд другого Q2 = -2·10‾9 Кл. Шарики привели в соприкосновение и вновь раздвинули на такое же расстояние. Найти силы их взаимодействия до и после соприкосновения.
7. Во сколько раз кулоновская сила взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода больше силы их гравитационного взаимодействия? Масса водорода mе = 9.11·10‾³¹ кг, а масса протона mр = 1.67·10‾²7 кг. Гравитационная постоянная G = 6.67·10‾¹¹ Н·м²/кг².
Вариант 2.
1. На каком расстоянии друг от друга заряды 2·10‾9 Кл и 10‾¹9 Кл взаимодействуют с силой 2·10‾6 Н?
2. Величина одного заряда 2·10‾5 Кл, другого - 4·10‾4 Кл. Определите силу взаимодействия между ними, если они помещены в керосин (ε = 2) и находятся на расстоянии 10 см друг от друга.
3. На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9 мН?
4. Два одинаковых маленьких металлических шарика, имеющих заряды Q1 =2·10‾6 Кл и
Q2 = -5·10‾6 Кл, сближают в воздухе до соприкосновения, после чего разъединяют. Найдите силу взаимодействия F между шариками после удаления их на расстояние r = 0.3 м друг от друга.
5. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 40 см друг от друга. Заряд одного из них Q1= 9 нКл, заряд другого Q2= - 1 нКл. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Найдите силы их взаимодействия до и после соприкосновения.
6. Два положительных заряда Q и 2Q находятся на расстоянии 10 мм. Заряды взаимодействуют с силой 7.2·10‾4 Н. Как велик каждый заряд?
7. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 40 см друг от друга. Заряд одного из них Q1= 9 нКл, заряд другого Q2= - 1 нКл. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Найдите силы их взаимодействия до и после соприкосновения.
Время выполнения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №12
Вариант 1.
1. Решение: Силу взаимодействия двух зарядов определим по закону Кулона: F = k·Q1·Q2/r²; F = 9·10³ Н = 9 кН. Заряды отталкиваются, т.к. одноименные заряды отталкиваются, сила
F1,2 = - F2,1, т.е. сила, с которой заряд Q1 действует на заряд Q2, F2,1 равна по модулю и противоположно по направлению силе, с которой заряд Q2 действует на заряд Q1, F1,2.
2. Решение: Закон Кулона для зарядов, помещенных в однородный диэлектрик , запишется в виде: F = k·Q1·Q2/εr². F = 3.6·10‾6 Н.
3. Решение: Согласно закону Кулона сила взаимодействия: F = k·Q1·Q2/r². Разноименные заряды притягиваются. В результате соприкосновения шариков происходит перераспределение зарядов, после чего заряд каждого из шариков равен Q´ = Q1 + Q2/2. Заряд второго шарика увеличится на ΔQ2 = Q´ - Q2; заряд первого шарика уменьшится на ΔQ1 = Q' - Q1. Вычислим силу взаимодействия, учитывая, что в закон Кулона входят модули зарядов; тогда | Q2| = 1.2·10‾5 Кл. F = 1.8 Н. Q1 = - 3·10‾6 Кл.
4. Решение: Примем, что заряженные шарики взаимодействуют в вакууме, тогда согласно закону Кулона сила взаимодействия: F = k·Q1·Q2/r². Разноименные заряды притягиваются. В результате соприкосновения шариков происходит перераспределение зарядов, после чего заряд каждого из шариков равен Q' = Q1 + Q2/2. Заряд второго шарика увеличится на ΔQ2 = Q' - Q2; заряд первого шарика уменьшится при этом на ΔQ1 = Q' – Q1. Вычислим силу взаимодействия, учитывая, что в закон Кулона входят модули зарядов; тогда |Q2| = 1.2·10‾5 Кл. F = 1.8 Н;
Q1 = - 3·10‾6 Кл.
5. Решение: Согласно закону Кулона сила взаимодействия: F = k·Q1·Q2/r². F = 9.2·10‾8 Н.
6. Решение: Сила взаимодействия равна: F = k·Q1·Q2/r². F1 = 1.0·10‾6 Н – сила притяжения;
F2 = 6.9·10‾7 Н – сила отталкивания.
7. Решение: Сила кулоновского взаимодействия: F = k·Q1·Q2/r², а сила гравитационного взаимодействия равна: F = G·me·mp/R². Ответ: Кулоновская сила взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода больше силы их гравитационного взаимодействия в 2.3·10³9 раз.
Вариант 2.
1. Решение: Закон Кулона для зарядов: F = k·Q1·Q2/r², отсюда r = √k|Q1||Q2|/F = 0.09 м.
2. Решение: Закон Кулона для зарядов, помещенных в однородный диэлектрик , запишется в виде: F = k·Q1·Q2/εr². F = 9·109·2·10‾5·|-4·10‾4|/2·0.1² = 3600 Н.
3. Решение: Запишем закон взаимодействия точечных зарядов в вакууме, т.е. закон Кулона
F = k·Q1·Q2/r². Выразим формулу для вычисления расстояния r = √ k·Q1·Q2/ r²; r = 10 см.
4. Решение: Шарики образуют замкнутую систему, поэтому можно применить закон сохранения заряда Q = Q1+Q2. После разъединения шариков каждый из них будет иметь заряд
Q1' = Q2' = Q1 + Q2/2. Сила взаимодействия между шариками определяется по закону Кулона: |Q1'·Q2'|/4πεε0r², где ε – диэлектрическая проницаемость среды; ε0 – электрическая постоянная. Q1' = Q2' = - 1.5·10‾6 Кл. Шарики заряжаются отрицательно, при взаимодействии отталкиваются друг от друга с силой F = 0.2 Н.
5. Решение: Сила взаимодействия равна: F = k·Q1·Q2/r². F1 = 1.0·10‾6 Н – сила притяжения;
F2 = 6.9·10‾7 Н – сила отталкивания.
6. Решение: Запишем закон взаимодействия точечных зарядов в вакууме, т.е. закон Кулона
F = k·Q1·Q2/r². Подставим в выражение силы данные задачи и определим заряд Q: F = k·Q·2Q/r² = k·2Q²/r², откуда Q² = Fr²/2k, или Q = √ Fr²/2k; Знак модуля можно опустить, т.к. Q >0, т.е. заряды положительны. Найдем величину заряда: Q = √4·10‾¹8 = 2·10‾9 Кл = 4 нКл.
7. Решение: Согласно закону Кулона сила взаимодействия: F = k·Q1·Q2/r². F = 9.2·10‾8 Н.
Время выполнения 45 минут.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 4. Тема 4.1.
Практическая работа №13.
Решение задач на вычисление электроемкости конденсатора.
Вариант 1.
1. Какой заряд можно накопить на конденсаторе емкостью 1 мкФ, если его зарядить до напряжения 100 В?
2. Найдите емкость плоского конденсатора, состоящего из двух круглых пластин диаметром
20 см, разделенных парафиновой прослойкой толщиной 1 мм. Диэлектрическая проницаемость парафина 2.1.
3. Определите толщину диэлектрика конденсатора, электроемкость которого 1400 пФ, площадь покрывающих друг друга пластин 14 см², если диэлектрик – слюда.
4. Два одинаковых плоских воздушных конденсатора соединены последовательно. Напряженность поля, при которой в воздухе происходит электрический пробой, Е = 3·106 В/м. Какое наибольшее напряжение U можно подать на эту батарею конденсаторов, если расстояние между пластинами конденсатора d = 3 мм?
5. Плоский конденсатор, между обкладками которого находится диэлектрик (ε1), заряжен до разности потенциалов U1 = 500 В и отключен от источника напряжения. При удалении диэлектрика из конденсатора разность потенциалов между его обкладками возрастает в 2 раза. Определите диэлектрическую проницаемость ε1 вещества диэлектрика.
Вариант 2.
1. Какой величины заряд сосредоточен на каждой из обкладок конденсатора емкостью 10 мкФ, заряженного до напряжения 100 В?
2. Конденсатор имеет электроемкость С = 5 пФ. Какой заряд находится на каждой из его обкладок, если разность потенциалов между ними U = 1000В?
3. Конденсатор имеет две пластины. Площадь каждой пластины составляет 15 см². Между пластинами помещен диэлектрик – слюда толщиной 0.02 см. Определите емкость этого конденсатора. Диэлектрическая проницаемость слюды – 6.
4. Какова емкость конденсатора, если при его зарядке до напряжения 1.4 кВ он получает заряд 28 нКл?
5. Площадь каждой обкладки плоского конденсатора S = 30 см², ее заряд Q = 1 нКл. Определите расстояние между обкладками конденсатора, если разность потенциалов между ними U= 90 В. Пространство между обкладками заполнено слюдой (ε = 7).
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к практической работе №13. Решение задач на вычисление электроемкости конденсатора.
Вариант 1.
1. Решение: Емкость плоского конденсатора С = Q/U; отсюда Q = C·U;
Q = 10‾6 Ф·100 В = 0.1 мКл.
2. Решение: Емкость плоского конденсатора С = εε0S/d.
С = 2.1·8.85·10‾¹² Ф/м
3. Решение: Емкость плоского конденсатора С = εε0S/d, откуда расстояние между пластинами конденсатора, то есть толщина слоя диэлектрика: d = = εε0S/С.
d = 8/85·10‾¹² ·6·14·10‾4/1.4 ·10‾9 = 5.3·10‾5 м.
4. Решение: При последовательном соединении конденсаторов разность потенциалов на концах цепочки U будет равна сумме разностей потенциалов на каждом конденсаторе: U = U1 + U2.
Каждый из конденсаторов – воздушный, поэтому U1 = U2 = Ed, следовательно, U = 2Ed.
U = 2·3·106 В/м·3·10‾³ м = 1.8·104 В.
5. Решение: По условию задачи конденсатор отключен от источника напряжения, следовательно: Q1 = Q, или U1C1 = UC. Конденсатор плоский, поэтому С1 = ε1ε0S/d; С = εε0S/d.
Тогда U1ε1ε0S/d = Uεε0S/d => U1ε1 = Uε. Следовательно: ε1 = U/U1·ε.
ε1 = 2U1/U1·1 = 2.
Вариант 2.
1. Решение: плоского конденсатора С = Q/U; отсюда Q = C·U; Тогда заряд каждой из обкладок конденсатора: Q = 10‾5 ·10² = 10‾³ Кл = 1·10‾³ Кл = 1 мКл.
2. Решение: Электроемкость конденсатора С = Q/U. Отсюда заряд обкладки равен Q = CU;
Q = 5·10‾¹² · 1000 Кл = 5·10‾9 Кл.
3. Решение: Емкость плоского конденсатора С = εε0S/d,
С = 6·8.85·10‾¹² ·0.3·10‾² /2·10‾6 = 8·10‾6 Ф = 8 мкФ.
4. Решение: плоского конденсатора С = Q/U; С = 28·10‾9 Кл/1.4·10³ В = 20·10‾¹² Ф = 20 пФ.
5. Решение: Емкость плоского конденсатора С = εε0S/d или С = Q/U, откуда εε0S/d = Q/U (1).
Из формулы (1) определяем: d = εε0US/Q.
d= 7·8.85·10‾¹² Ф/м ·90 В·3·10‾³ м² / 1·10‾9 Кл = 1.7 ·10‾² м.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 4. Тема 4.2. «Постоянный ток»
Лабораторная работа №10. Изучение закона Ома для участка цепи.
Цель работы: установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления. Экспериментальная проверка законов последовательного и параллельного соединений проводников:
1)ознакомиться с приборами для проведения этой лабораторной работы
2) научиться соединять резисторы последовательно и параллельно
3) научиться измерять и рассчитывать сопротивление при последовательном и параллельном соединении резисторов
Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.
Ход работы.
Теоретическая справка.
Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц. Количественной мерой электрического тока служит сила тока.
Сила тока – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени: I = QUOTE
В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. [1A=1Кл/1с]
Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно
Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2: U= QUOTE Единица напряжения – Вольт [В] [1B=1Дж/1Кл]
Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.
Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника. Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник. R= QUOTE В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит Ом [Ом].
Графическая зависимость силы тока I от напряжения U - вольт-амперная характеристика
Закон Ома для участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. I = QUOTE
Ход работы.
1. Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).
2Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.
Напряжение, ВСила тока, А 3. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.
4. Опыт 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.
Сопротивление участка, Ом Сила тока, А По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Лабораторная работа №11
«Изучение закона Ома для полной цепи»
Цель: установление зависимости силы тока от внешнего сопротивления, определить КПД электрической цепи.
Оборудование: источник питания, проволочный резистор, амперметр, ключ, вольтметр, соединительные провода.
Теоретическая справка.
Закон Ома для полной цепи - сила тока прямо пропорциональна ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где ε – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.
Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А именно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на внешней цепи.
Электродвижущей силой (ЭДС) источника тока называют работу, которая требуется для перемещения единичного заряда между его полюсами.
КПД электрической цепи — это отношение полезного тепла к полному: η = QUOTE = QUOTE QUOTE
Актуализация знаний обучающихся. Работа с тестами по пройденному материалу.
I. При напряжении на концах проводника 2 В сила тока 0,8 А. Какое напряжение на этом проводнике при силе тока 0,2 А?
1. 1,6 В; 2. 1,2 В; 3. 0,6 В; 4. 0,5 В.
На рисунке изображен график зависимости силы тока от напряжения.
II. При каком напряжении на проводнике сила тока равна 2 А?
1. 2 В; 2. 1,6 В; 3. 1,2 В; 4. 0,8 В; 5. 0,4 В.
III. Какова сила тока в проводнике при напряжении на нем 1,2 В?
1. 10 А; 2. 8 А; 3. 6 А; 4. 4 А; 5. 2 А.
IV. Напряжение на электрической лампе 220 В, а сила тока в ней 0,5 А. Определите сопротивление лампы.
I. 110 Ом; 2. 220 Ом; 3. 0,002 Ом; 4. 440 Ом.
V. Выразите 2500 Ом в килоомах.
I. 0,0025 Ом; 2. 2,5Ом; 3. 250Ом; 4. 2500 Ом.
VI. Сила тока в нагревательном элементе чайника 2,5 А, а сопротивление 48 Ом. Вычислите напряжение на нагревательном элементе чайника .1.120 В; 2.19,2 В; 3.0,05 В; 4.220 В; 5. 127 В
Ход работы:
1) Начертите в тетради схему работы.
2) При разомкнутой цепи вольтметр, подключенный к полюсам источника показывает значение ЭДС источника ε =
3) При замыкании ключа снимите показания силы тока в цепи I = и напряжения на полюсах источника U= .
4) Вычислите сопротивление цепи: R= QUOTE
5) Используя закон Ома для полной цепи , определите внутреннее сопротивление источника тока:
6) Вычислите КПД электрической цепи по формуле: η = QUOTE QUOTE
7) Сделать вывод по работе.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 4. Тема 4.2.
Практическая работа №14. Решение задач на применение законов Ома.
Вариант 1.
1. Электрическая лампочка включена в сеть напряжением 220 В. Какой ток будет проходить через лампочку, если сопротивление ее нити 240 Ом?
2. К кислотному аккумулятору, имеющему ЭДС 2.5 В и внутреннее сопротивление 0.2 Ом, подключен потребитель сопротивлением 2.6 Ом. Определите ток в цепи.
3. Источником тока в цепи служит батарея с ЭДС ε = 30В. Напряжение на зажимах батареи U = 18В, а сила тока в цепи I = 3А. Определите внешнее R и внутреннее r сопротивление электрической цепи.
4. Если к концам проводника подать напряжение 200 В, то по нему пойдет ток 2 А. Какое напряжение надо приложить к концам этого проводника, чтобы сила тока в нем стала равной 1.2 А?
5. Сопротивление провода длиной 20 м и площадью поперечного сечения 1 мм² равно 0.56 Ом. Определить удельное сопротивление проводника и по нему название металла.
6. Источником тока в цепи служит батарея с ЭДС ε = 30 В. Напряжение на зажимах батареи U = 18 В, а сила тока в цепи I = 3 А. Определите внешнее R и внутреннее r сопротивления электрической цепи.
7. Гальванический элемент с ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением r = 0.2 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 40 Ом. Чему равно напряжение U на внешнем сопротивлении?
8. Определите силу тока короткого замыкания Iкз батареи, ЭДС которой ε = 15 В, если при подключении к ней резистора сопротивлением R = 3 Ом сила тока в цепи составляет I = 4 А.
9. Аккумулятор с ЭДС ε = 6 В и внутренним сопротивлением r = 0.1 Ом питает внешнюю цепь сопротивлением R = 12.4 Ом. Какое количество теплоты Q выделится за время t = 10 мин во всей цепи?
10. Номинальная мощность Р1 лампы, рассчитанная на напряжение 120 В, составляет 25 Вт. Какую мощность Р2 будет потреблять эта лампа, если ее включить в сеть напряжением 220 В? Изменение сопротивления лампы не учитывать.
Вариант 2.
1. Электропаяльник, включенный в сеть напряжением 220 В, потребляет ток 0.3 А. Определите сопротивление электропаяльника.
2. Определите разность потенциалов U между обкладками конденсатора при подсоединении его к источнику тока с ЭДС ε = 3.6 В, внутренним сопротивлением r = 1 Ом (рис. 10.5). Сопротивления резисторов R1 = 5 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 4 Ом.
3. К сети напряжением U = 220 B присоединены два резистора. При их последовательном соединении I1 = 4.4 А, а при параллельном – I2 = 27.5 А. Определите сопротивления R1 и R2 резисторов.
4. ЭДС батареи ε= 20 В, КПД батареи η = 0.8 при силе тока I = 4 А. Чему равно внутреннее сопротивление r батареи?
5. Внутреннее сопротивление аккумулятора r = 2 Ом. При замыкании его одним резистором сила тока I1 = 4 А, при замыкании другим I2 = 2 А. Во внешней цепи в обоих случаях выделяется одинаковая мощность. Определите внешние сопротивления R1, R2 и ЭДС ε аккумулятора.
6. Найти ток короткого замыкания в цепи с источником, электродвижущая сила которого ε = 1.3 В, если при включении во внешнюю цепь резистора сопротивлением R = 3 Ом сила тока в цепи I = 0.4 А.
7. Определить ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление, если при уменьшении сопротивления внешней цепи с 12 до 5 Ом сила тока в цепи увеличилась с 4 до 8 А.
8. Номинальная мощность Р1 лампы, рассчитанная на напряжение 120 В, составляет 25 Вт. Какую мощность Р2 будет потреблять эта лампа, если ее включить в сеть напряжением 220 В? Изменение сопротивления лампы не учитывать.
9. Источником тока в цепи служит батарея с ЭДС ε = 30 В. Напряжение на зажимах батареи U = 18 В, а сила тока в цепи I = 3 А. Определите внешнее R и внутреннее r сопротивления электрической цепи.
10. Гальванический элемент с ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением r = 0.2 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 40 Ом. Чему равно напряжение U на внешнем сопротивлении
Время выполнения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №14. Решение задач на применение законов Ома.
Вариант 1.
1. Решение: Согласно закону Ома для участка цепи: I = U/R. I = 220 B/240 Ом = 0.9 А.
2. Решение: Согласно закону Ома для полной цепи: I = ε/R + r, определим ток в цепи:
I = 2.5 В/2.6 Ом + 0.2 Ом = 0.9 А.
3. Решение: По закону Ома для полной цепи: I = ε/R+r, откуда ε = IR + Ir = U + Ir, тогда r = ε – U/I; r = 4 Ом. Зная закон Ома для участка цепи, получим: I = U/R. Откуда R = U/I;
R = 6 Ом.
4. Решение: Из закона Ома для участка цепи следует I = U/R, откуда R = U/I;
R1 = R2, откуда U1/I1 = U2/I2, откуда U2 = U1I2/I1; U2 = 200·1.2/2 = 120 В.
5. Решение: Сопротивление проводника R = ρl/S, следовательно, ρ=RS/l;
ρ= 0.56·10‾6/20 = 2.8·10‾8 Ом·м. Металл – алюминий.
6. Решение: Закон Ома для полной цепи в виде: ε = IR + Ir = U + Ir, тогда r = ε – U/I, а по закону Ома для участка цепи R = U/I. Вычисления дают R = 6 Ом, r = 4 Ом.
7. Решение: Согласно закону Ома для участка цепи U = IR. Сила тока в замкнутой цепи
I = ε/R+r. Отсюда U = εR/ R+r ≈4.97 В.
8. Решение: Силу тока короткого замыкания определяем по формуле: Iкз = ε/r (1), где r – внутреннее сопротивление батареи. Согласно закону Ома для полной цепи: I = ε/R+r, откуда r = ε – IR/I (2). Подставив формулу (2) в формулу (1), получим Iкз = ε/r = = εI/ ε – IR. Iкз = 15В ·4А/15В – 4А·3Ом = 20 А.
9. Решение: Согласно закону Ома для замкнутой цепи, ток в цепи равен: I = ε/R+r. Количество теплоты выделившееся на внешнем участке цепи, равно: Q1 = I²Rt, на внутреннем:
Q2 = I²Rt. Полное количество теплоты равно: Q = Q1+Q2 = I²(R+r)t = ε²t/R+r ≈1/7 кДж.
10. Решение: Из формулы Q = I²Rt следует, что Р = Q/t = I²Rt = I²R = U²/R; определяем из соотношения Р1 = U1²/Р1. Тогда Р2 = U2²/R = U2²Р1/U1² = 220²·25/120² = 84 Вт.
= 0.56·10‾6/20 = 2.8·10‾8 Ом·м. Металл – алюминий.
Вариант 2.
1. Решение: Согласно закону Ома для участка цепи: I = U/R. Сопротивление равно: R = U/I;
R = 220 В/0.3 А = 733 Ом.
2. Решение: Источник тока заряжает конденсатор до определенного напряжения U, после чего ток в участке цепи «конденсатор С – резистор R2» прекращается. На конденсаторе будет напряжение U, равное напряжению U3 на сопротивлении R3, т.е. U = U3. Cогласно закону Ома для полной цепи: I = ε/r+R1+R3; U3 = IR3 = εR3/r +R1 +R3, следовательно,
U = εR3/ r +R1 +R3. U = 3.6 В·4 Ом/1 Ом + 5 Ом + 4 Ом = 1.4 В.
3. Решение: Последовательное соединение (рис. 10.6).
При последовательном соединении резисторов сопротивление участка цепи: Rпосл = R1 + R2 (1). Согласно закону Ома для участка цепи: I1 = U/ Rпосл , откуда Rпосл = U/I1. Rпосл = 220 В/4.4 А = 50 Ом.
Подставив полученное значение в выражение (1), получаем R1 + R2 = 50 (2).
Параллельное соединение (рис. 10.7).
При параллельном соединении резисторов сопротивление участка цепи: 1/Rпар = 1/R1 + 1/R2, или Rпар = R1R2/R1+R2 (3).
Согласно закону Ома для участка цепи: I2 = U/ Rпар , откуда Rпар = U/I2.
Rпар = 220 В/27.5 А = 8 Ом.
Подставив полученное значение в выражение (3), получаем: R1R2/R1+R2 = 8 (4).
С учетом формулы (2) имеем: R1R2 = 400 (5). Решив систему уравнений (2) и (5) ,
{R1+R2 = 50;{R1R2 = 400,Получим R1 = 10 Ом; R2 = 40 Ом.
4. Решение: КПД источника тока равен отношению падения напряжения во внешней цепи к его ЭДС: η = RI/ε (1), откуда R = ηε/I (2).
Используя закон Ома для замкнутой цепи: I = ε/R + r, получаем η = R/ R + r (3).
Подставив формулу (2) в формулу (3) и выполнив преобразование, находим r = ε(1 – η)/I.
r = 20 В(1 – 0.8)/4 А = 1 Ом.
5. Решение: Закон Ома для замкнутой цепи имеет вид: I1 = ε/R1 + r; I2 = ε/R2 + r (1), где r – внутреннее сопротивление источника тока; ε – ЭДС аккумулятора; R1 и R2 – внешние сопротивления цепей. Уравнения (1) представим в виде ε = I1(R1 + r); ε = I2(R2 + r) (2).
Из равенств (2) следует: I1(R1 + r) = I2(R2 + r) (3).
Мощность, выделяемая во внешней цепи в первом и втором случаях: N1 =I1²R1; N2 =I2²R2. Из условия равенства мощностей следует: I1²R1 = I2²R2 (4).
Решив совместно уравнения (3) и (4), получаем R1 = I2r/I1; R2 = I1r/I2 (5).
Подставив формулы (5) в формулы (2), получим ε = = I1r(I2/I1 + 1).
R1 = 2 А·2 Ом/4 А = 1 Ом; R2 = 4 А·2 Ом/2 А = 4 Ом; ε = 4 А·2 Ом·(2А/4А + 1) = 12 В.
6. Решение: Запишем закон Ома для полной цепи I = ε/R + r. Определим r : IR + Ir = ε, поэтому r = ε – IR/I = 0.25 Ом. При коротком замыкании R = 0, поэтому Iк.з = ε/r = 5.2 А.
7. Решение: Закон Ома для полной цепи для двух значений токов имеет вид:
I1 = ε/R1 + r }I2 = ε/R2 + r }, откуда I2/I1 = R1 +r/R2 + r.
По условию I2/I1 = 8/4 = 2 => R1 + r/R2 + r = 2, откуда r = R1 – 2R2; r = 12 - 2·5 = 2 Ом. Из формулы закона Ома для полной цепи находим ε = I1(R1 + r);
ε = 4(12 + 2 ) = 56 В.
8. Решение: Из формулы Q = I²Rt следует, что Р = Q/t = I²Rt = I²R = U²/R; определяем из соотношения Р1 = U1²/Р1. Тогда Р2 = U2²/R = U2²Р1/U1² = 220²·25/120² = 84 Вт.
= 0.56·10‾6/20 = 2.8·10‾8 Ом·м. Металл – алюминий.
9. Решение: Закон Ома для полной цепи в виде: ε = IR + Ir = U + Ir, тогда r = ε– U/I, а по закону Ома для участка цепи R = U/I. Вычисления дают R = 6 Ом, r = 4 Ом.
10. Решение: Согласно закону Ома для участка цепи U = IR. Сила тока в замкнутой цепи
I = ε/R+r. Отсюда U = εR/ R+r ≈4.97 В.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 4. Тема 4.2.
Практическая работа № 15. «Решение задач на последовательное, параллельное соединения проводников»Вариант 1.
1. Какие сопротивления можно получить с помощью трех резисторов сопротивлением по 2 Ом каждый при последовательном и параллельном соединении?
2. Общее сопротивление участка АВ цепи равно 10 Ом. Определите сопротивление третьего проводника. Какова сила тока в участке цепи АВ, если вольтметр показывает напряжение 5 В?
3. Внешняя цепь сопротивлением R = 0.3 Ом питается от шести аккумуляторов, у каждого из которых ЭДС ε = 2 В, а внутреннее сопротивление r = 0.3 Ом. Аккумуляторы соединены в три параллельные группы, по два последовательно соединенных элемента в каждой. Чему равна сила тока в цепи?
4. Напряжение на полюсах источника тока 16 В. Найти напряжение и силу тока в каждом из двух последовательно соединенных проводников, если R1 = 6 Ом, R2 = 2 Ом.
5. Резисторы сопротивлениями 0.1 Мом, 5000 Ом и 60 кОм соединены параллельно и подключены к источнику напряжения 105 В. Определите эквивалентное сопротивление, общий ток и ток в каждой ветви.
6. . Определите показания амперметра, включенного в цепь, изображенную на схеме, если
ε = 10 В, r = 0.1 Ом, R1 = R2 = R3 = 10 Ом, R4 = 15 Ом (рис. 10.3).
7. Общее напряжение в цепи равно 220 В. Вольтметр показывает 90 В. Какова сила тока в сопротивлении R2, если R1 = 65 Ом?
8. Участок электрической цепи состоит из трех параллельно соединенных сопротивлений: R1 = 2 Ом; R2 = 4 Ом; R3 = 5 Ом. Амперметр 1 показывает силу тока 20 А. Определите показание вольтметра V и амперметров А2 и А3.
Вариант 2.
1. В электрическую сеть включены параллельно две лампы сопротивлением 200 Ом и 300 Ом. Определите их общее сопротивление.
2. Три резистора 20 Ом, 5 Ом и 35 Ом соединены последовательно. Определите напряжения на каждом резисторе и общее напряжение на всем соединении, если сила тока в цепи равна 2 А.
3. Определить эквивалентное сопротивление электрической цепи, приведенной на рис 1, если R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 5 Ом, R4 = R5 = 10 Ом.
4. К сети напряжением U = 220 В присоединены два резистора. При их последовательном соединении I1 = 4.4 А, а при параллельном – I2 = 27.5 А. Определите сопротивления R1 и R2 резисторов.
5. Три резистора, сопротивления которых 100, 400 и 800 Ом, соединены параллельно. Определите эквивалентное сопротивление полученного соединения.
6. Используя схему электрической цепи, изображенную на рисунке, определите общее напряжение на участке АС, если амперметр показывает 5А, а R1 = 2 Ом; R2 = 3 Ом; R3 = 6 Ом; R4 = 5 Ом.
7. Найдите общее сопротивление участка цепи АВ и силу тока в общей цепи, если напряжение на этом участке цепи 2 В, а сопротивление каждого проводника 20 Ом.
8. Участок электрической цепи состоит из трех сопротивлений: R1 = 20 Ом; R2 = 10 Ом; R =15 Ом. Определите показания вольтметров V и V1 и амперметров А1 и А2, если амперметр А3 показывает силу тока 2 А.
Время проведения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №15. «Решение задач на последовательное, параллельное соединения проводников»Вариант 1.
1. Решение: При последовательном соединении общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников: Rоб = R1 + R2 + R3; Rоб = 2+2+2 = 6 Ом; При параллельном соединении общее сопротивление равно 1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3. 1/Rобщ = 3/2; Rобщ = 2/3 = 0.7 Ом.
2. Решение: При последовательном соединении общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников: Rоб = R1 + R2 + R3 => R3 = Rоб – R1 – R2; R3 = 10-2-5 = 3 Ом. По закону Ома: I = Uоб/Rоб; I = 5/10 = 0.5 А.
3. Решение: Вычерчиваем схему электрической цепи (рис. 190).
Находим силу тока в цепи:
I = ε/R + r, ε = 2ε = 4 В, r = 2r/3 = 0.3 Ом·2/3 = 0.2 Ом, I = 8 А.
4. Решение: Сила тока: I1 = I2 = I. Силу тока можно найти по закону Ома: I = Uоб/Rоб. Зная, что Rоб = R1 + R2, получим: I = Uоб/R1 + R2. I = 2 А. Напряжение на каждом из проводников найдем по закону Ома: I = U1/R1 => U1 = I·R1 => U1 = 12 В; I = U2/R2 => U2 = I·R2 => U2 = 4 В.
5. Решение: Согласно закону Ома для замкнутой цепи: I = ε/R + r. Для вычисления R - сопротивления внешнего участка цепи, целесообразно схему представить в другом виде
(рис. 10.4).
6. Решение: Сопротивления R2 и R3 соединены параллельно, поэтому 1/R1΄ = 1/ R2 + 1/R3, или R1΄ = R3R2/R3+R2. Сопротивления R1 и R1΄ соединены последовательно, поэтому
R2΄= R1+ R1΄ = R1+ R3R2/R3+R2 = R1(R3+R2) + R3R2/ R3+R2. Сопротивления R2΄ и R4 соединены параллельно, поэтому 1/R = 1/R4 + 1/ R2΄, или 1/R = 1/R4 + R3+R2/R1R3 + R1R2 + R3R2. 1/R = 1/15 Ом + 2·10 Ом/3·100 Ом² = 2/15 Ом; R = 7.5 Ом;
I = 10 В/0.1 Ом + 7.5 Ом = 1. (рис. 10.4).
7. Решение: Полное (общее) напряжение цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных участках цепи. U об = U1 + U2 => U1 = Uоб – U2; U1 = 220 – 90 = 130 В. По закону Ома: I1 = U1/R1; I1 = 130/65 = 2 А. Сила тока во всех последовательно соединенных проводниках одна и та же и равна силе тока в цепи, то есть I1 = I2 = I = 2 А.
8. По закону Ома вычислим напряжение на первом сопротивлении. I1 = U1/R1=> U1 = I1·R1; U1 = 2·20 = 40 В. Так как сопротивления соединены параллельно, то напряжение на каждом сопротивлении равно напряжению в сети, т. е. U1 = U2 = U3 = U = 40 B. Силу тока во втором и третьем сопротивлении определим, пользуясь законом Ома: I2 = U/R2; I2 = 40|4 = 10 А. I3 = U/R3; I3 = 40/5 = 8 А.
Вариант 2.
1. Решение: При параллельном соединении двух ламп сопротивление участка цепи: Rпар = R1·R2/ R1+R2. Rпар = 200·300/200+300 = 120 Ом.
2. Решение: Согласно закону Ома для участка цепи: I = U/R; Отсюда U1 = I·R1 = 40 Ом; U2 = I·R1 = 10 Oм; U3 = I·R = 70 Ом. Общее напряжение Uоб = 40 +10+ 70 = 120 В.
3. Решение: Rэкв = (R1+R2)/(R3+R4)/(R1+R2+R3+R4) = 13.75 Ом.
4. Решение: при последовательном соединении резисторов сопротивление участка цепи: Rпосл. = R1 +R2 (1). Согласно закону Ома для участка цепи: I1 = U/Rпосл, откуда Rпосл = U/I1.
Rпосл = 50 Ом. Подставив полученное значение в выражение (1), получаем R1 +R2 = 50 (2).
При параллельном соединении резисторов сопротивление участка цепи: 1/Rпар = 1/R1+ 1/R2, или Rпар = R1·R2/ R1 +R2 (3). Согласно закону Ома для участка цепи: I2 = U/Rпар, откуда Rпар = U/I1. Rпар = 8 Ом. Подставив полученное значение в выражение (3), получаем: R1·R2/ R1 +R2 = 8 (4). С учетом формулы (2) имеем: R1·R2 = 400 (5). Решив систему уравнений (2) и (5), получим R1 = 10 Ом; R2 = 40 Ом.
5. Решение: Эквивалентное сопротивление трех параллельно соединенных резисторов: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3. 1/R = 11/800; Rэв = 800/11 = 72 Ом.
6. Решение: При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова: I = I1 = Iоб = 5А. По закону Ома: Iобщ = U/R => U = Iобщ · R, где 1/R = 1/R1 + 1/R2+ 1/R3 = ½ + 1/3 + 1/6 = 1. R = 1 Ом. U = 5·1 = 5 В. Iобщ = U4/R4 => U4 = Iобщ· R4 = 5 ·5 = 25 В. Так как Uобщ = U + U4 => Uобщ = 5 + 25 = 30 В.
7. Решение: При параллельном соединении: 1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4. 1/Rобщ = 1/20 + 1/20 + 1/20 + 1/20 = 4/20 = 1/5. Rобщ = 5 Ом. По закону Ома: Iобщ = Uобщ/Rобщ. Iобщ =2/5 = 0.4 А.
8. Решение: По закону Ома: U3 = I3·R3; U3 = 2·15 = 30 В. Так как R2 и R3 соединены параллельно, то U3 = U2 =U = 30 В. По закону Ома: I2 = U2/R2; I2 = 30/10 = 3 А. I2,3 = 3 + 2 = 5 А. Так как R1 и R2,3 cоединены последовательно, то I2,3 = I1 = 5 A. По закону Ома: U1 = I1·R1; U1 = 20·5 = 100 В.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 4. Тема 4.2. Постоянный ток
Практическая работа №16. «Решение задач на вычисление работы, мощности и количества теплоты, выделяемого при прохождении электрического тока»
Вариант 1.
1. Определите мощность, потребляемую электрическим двигателем, если ток в цепи равен 6 А, а двигатель включен в сеть напряжением 220 В.
2. ЭДС батареи ε = 20 В, КПД батареи η = 0.8 при силе тока I = 4 А. Чему равно внутреннее сопротивление r батареи?
3. Определите сопротивление электрического паяльника мощностью 300 Вт, включенного в сеть напряжением 220 В.
4. Аккумулятор с ЭДС ε = 6 В и внутренним сопротивлением r = 0.1 Ом питает внешнюю цепь сопротивлением R = 12.4 Ом. Какое количество теплоты Q выделяется за время t = 10 мин во всей цепи?
5. Элемент с внутренним сопротивлением 4 Ом и ЭДС 12 В замкнут проводником с сопротивлением 8 Ом. Какое количество теплоты будет выделяться во внешней части цепи за 1 с?
6. Электрический двигатель, работающий при напряжении U = 127 В и силе тока I = 10 А, развивает мощность р = 1.1 кВт. Определите КПД η двигателя и стоимость S потребляемой им электроэнергии за 7 ч при тарифе В = 100 коп/кВт·ч.
7. Как изменится количество теплоты, выделяемое электрической плиткой, если ее спираль укоротить вдвое?
8. Определить время t, необходимое для нагревания на электрической плитке мощностью N = 1400 Вт при КПД η = 80 %, m = 2 кг льда, взятого при температуре t1 = - 20ºС, превращения его в воду и нагревания полученной воды до температуры t2 = 100 ºС, т.е. до кипения.
Вариант 2.
1. На цоколе лампочки карманного фонаря написано: 3.5 В, 0.28 А. Найти сопротивление в рабочем режиме и потребляемую мощность.
2. В гирлянде последовательно включено n одинаковых ламп. Как изменится мощность цепи, если число ламп в гирлянде уменьшить на две?
3. Электродвигатель, подключенный к сети напряжением 220 В, потребляет ток 6 А. Определите мощность двигателя и количество энергии, которую он потребляет за 8 ч работы.
4. ЭДС источника тока 12 В, его внутреннее сопротивление 1.2 Ом. Какое количество теплоты выделится в цепи за 10 с, если внешнее сопротивление цепи 24 Ом?
5. Найти КПД источника тока с внутренним сопротивлением 0.1 Ом, если он работает на нагрузку сопротивлением 1.5 Ом.
6. Расход энергии в электрической лампе при силе тока 0.5 А в течении 8 ч составляет 1728 кДж. Чему равно сопротивление лампы?
7. Имеются две лампы на напряжение 127 В, одна из которых рассчитана на мощность Р1 = 60 Вт, а другая – на Р2 = 100 Вт. Сопротивление какой лампы больше и во сколько раз?
8. Определите время t, необходимое для нагревания на электрической плитке мощностью N = 1200 Вт при КПД η = 75 % m = 2 кг льда, взятого при температуре t1 = - 16ºС, превращения его в воду и нагревания полученной воды до температуры t2 = 100 ºС, т.е. до кипения.
Время проведения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №16 «Решение задач на вычисление работы, мощности и количества теплоты, выделяемого при прохождении электрического тока»
Вариант 1.
1. Решение: мощность постоянного тока: Р = IU. Р = 6 А·220 В = 1320 Вт = 1.32 кВт.
2. Решение: КПД источника тока равен отношению падения напряжения во внешней цепи к его ЭДС: η = RI/ε (1), откуда R = ηε/I (2). Используя закон Ома для замкнутой цепи: I = ε/R + r, получаем η = R/ R + r (3). Подставив формулу (2) в формулу (3) и выполнив преобразование, находим: r = ε(1 – η)/I. r = 20 В (1 – 0.8)/4 А = 1 Ом.
3. Решение: Мощность Р = U²/R отсюда R = U²/Р = 220² В/300 Вт ≈ 161 Ом.
4. Решение: Согласно закону Ома для замкнутой цепи ток в цепи равен: I = ε/R+r. Количество теплоты, выделившееся на внешнем участке цепи, равно: Q1 = I²Rt, на внутреннем: Q2 = I²rt. Полное количество теплоты равно: Q = Q1 + Q2 = I²( R+r)t = ε²t/ R+r ≈1.7 кДж.
5. Решение: По закону Джоуля-Ленца количество теплоты, которое выделяется за время t, равно
Q = I²Rt. Тогда количество теплоты, выделяющееся во внешней части цепи за 1 с, равно:
Q/t = I²R ( 1). По закону Ома для полной цепи: I = ε/R+r (2). Подставим (2) в (1), получим
Q/t = ε²R/( R+r)². Q/t = 12²·8/(8+ 4)² = 8 Дж/с.
6. Решение: КПД равно: η = Ап/Аз = Р/IU. Стоимость S = В· Аз = ВIUt. Подставив числовые данные, получим: η = 1100 Вт/10 А·127 В = 0.87, или 87 %;
Аз = 10 А·127 В·7 ч = 1.27кВт·7 ч ≈8.9 кВт·ч;
S = В· Аз ≈ 100 коп/( кВт·ч)· 8.9 кВт·ч ≈ 890 коп = 8 р 90 коп.
7. Решение: По закону Джоуля-Ленца Q1 = U²/R1·t. R1 – первоначальное сопротивление спирали. R1 = ρ·I1/S (1), где ρ – удельное сопротивление, I1 – длина спирали, S – площадь поперечного сечения. Когда спираль укоротили, ее длина стала в 2 раза меньше, т.е. l2 = l1/2. Следовательно R2 = ρ·l1/2S (2). Сравнивая формулы (1) и (2), можно заключить, что R2 = R1/2.
Тогда закон Джоуля-Ленца в случае укороченной спирали выглядит так:
Q2 = U²/R/2·t = U²·2/R·t = 2U²/R·t => Q2/Q1 = 2. Ответ: если спираль плитки укоротить вдвое, то количество теплоты, выделяемое электрической плиткой, увеличится в 2 раза.
8. Решение: Электрическая энергия Q = ηNt расходуется на нагревание льда от температуры 257 К до температуры плавления Т0 = 273 К (Q1), на плавление льда (Q2) и на нагревание полученной изо льда воды от температуры 273 К до температуры 373 К (Q3):
Q1 = слmΔT1, где ΔT1 = (Т0 – Т1);
Q2 = λm;
Q3 = cвmΔT2, где ΔT2 = (Т2 – Т0).
Уравнение теплового баланса: ηNt = слm(Т0 – Т1) + λm + cвm(Т2 – Т0). Откуда
t = слm(Т0 – Т1) + λm + cвm(Т2 – Т0)/ ηN = 1740 с = 29 мин.
Вариант 2.
1. Решение: Мощность тока Р = IU => Р = 0.28 А·3.5 В = 0.98 Вт.
Из закона Ома для участка цепи I = U/R выразим сопротивление R = U/I; R = 3.5 В/0.28 А = 12.5 Ом.
2. Решение: Сила тока в цепи I = U/R, где R – сопротивление лампы, а мощность Р = IU. Сила тока увеличится, если число ламп уменьшится, и станет равным I1 = U/(n – 2)R.
Мощность при этом также увеличится: Р1 = I1U > IU.
3. Решение: мощность Р = IU; количество теплоты Q = IUt. Отсюда Р = 6 А·220 В = 1.32 кВТ.
Q = 6 А·220 В·28800 с = 38 МДж.
4. Решение: Q = I²Rt, I = ε/R + r. Q = (ε/R + r)²·24 Ом·10 c ≈ 54.4 Дж.
5. Решение: По определению η = Nп/Nз ·100%, где Nп – полезная мощность, выделяющаяся во внешней части цепи; Nз – затраченная мощность, выделяющаяся во всей замкнутой цепи.
Nп = I²R; Nз = I(R + r). η = I²R/I²(R + r)·100% = R/R + r·100%.
η = 1.5/1.5 + 0.1·100% ≈ 94%.
6. Решение: Работа электрического тока на участке цепи: А = UIt => U = A/It; U = 120 В. По закону Ома: I = U/R => R = U/I; R = 240 Ом.
7. Решение: По условию задачи напряжение U = const, поэтому для сравнения мощности удобно применять формулу Р = U²/R, откуда R = U²/Р, т.е. при постоянном напряжении сопротивление обратно пропорционально мощности. Следовательно, нить накала лампы мощностью
Р1 = 60 Вт имеет сопротивление большее, чем нить лампы мощностью Р2 = 100 Вт, в полтора раза.
8. Решение: Электрическая энергия Q = ηNt расходуется на нагревание льда от температуры 257 К до температуры плавления Т0 = 273 К (Q1), на плавление льда (Q2) и на нагревание полученной изо льда воды от температуры 273 К до температуры 373 К (Q3):
Q1 = слmΔT1, где ΔT1 = (Т0 – Т1);
Q2 = λm;
Q3 = cвmΔT2, где ΔT2 = (Т2 – Т0).
Уравнение теплового баланса: ηNt = слm(Т0 – Т1) + λm + cвm(Т2 – Т0). Откуда
t = слm(Т0 – Т1) + λm + cвm(Т2 – Т0)/ ηN = 1740 с = 29 мин.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 4. Тема 4.2. Постоянный ток.
Лабораторная работа №12
«Определение коэффициента полезного действия электрического чайника».
Цель работы – научиться определять КПД электроприборов на примере электрочайника.
Оборудование: Электрический чайник, термометр, часы с секундной стрелкой.
Теоретическая справка.
Электрическим током называют упорядоченное, направленное движение заряженных частиц.
Действия электрического тока - тепловое, магнитное, химическое, механическое, физиологическое
Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа. A = UIt.
Закон Джоуля – Ленца: Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику. Q = I2Rt
Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока. P= I U
Ход работы
1. Рассмотрите электрочайник. По паспортным данным определите электрическую мощность электроприбора P.
2. Налейте в чайник воду объѐмом V, равным 1 л (1 кг)
3. Измерьте с помощью термометра начальную температуру воды t1.
4. Включите чайник в электрическую сеть и нагревайте воду до кипения.
5. Определите по таблице температуру кипения воды t2.
6. Заметьте по часам промежуток времени, в течение которого нагревалась вода ΔŧВсе измерения выполняйте в системе СИ.
7. Используя данные измерений, вычислите:
а) совершѐнную электрическим током работу, зная мощность чайника P и время нагревания воды Δt, по формуле A эл.тока = P∙Δt
б) количество теплоты, полученное водой и равное полезной работе,
Q нагр. = cm(t2 - t1)
8. Рассчитайте коэффициент полезного действия электрочайника по формуле
η = QUOTE = QUOTE
9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу
P, Вт V, м 3 t1, 0С Δt, с t 2, 0С Aэл.тока,ДжQнагр., Дж ŋ,%
Контрольные вопросы:
Как рассчитать количество теплоты, выделяющегося в проводнике при протекании по нему тока, зная сопротивление этого проводника?
Почему спираль электрочайника изготавливают из проводника большой площади сечения? Дайте развѐрнутый ответ.
Приведите примеры других электроприборов, в которых нагревательным элементом является спираль. Чем эти приборы отличаются друг от друга?
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел №4.
Контрольная работа №3 по теме:
“Электростатика. Постоянный ток ”
Часть АА1. Электрический ток - это ...
1) направленное движение частиц
2) хаотическое движение заряженных частиц
3) изменение положения одних частиц относительно других
4) направленное движение заряженных частиц
А2. За 5 секунд по проводнику при силе тока 0,2 А проходит заряд равный ...
1) 0,04 Кл2) 1 Кл 3) 5,2 Кл4) 25 Кл
A3. Работу электрического поля по перемещению заряда характеризует ...
1) напряжение2) сопротивление
3) напряженность4) сила тока
А4. Напряжение на резисторе с сопротивлением 2 Ом при силе тока 4 А равно ...
1) 0,55 В2) 2 В 3) 6 В 4) 8 B
А5. Определить площадь сечения стального проводника длинной 1 км сопротивлением 50 Ом, удельное сопротивление стали 1,5.10 -7 Ом • м.
1) 3.10 -6 м22) 3.10 -3 м2
3) 3.10 3 м24) 3.10 6 м2
А6. Если проволоку вытягиванием удлинить в 3 раза, то ее сопротивление ...
1) уменьшится в 3 раза2) увеличится в 3 раза
3) уменьшится в 9 раз4) увеличится в 9 раз
А7. На участке цепи, состоящем из сопротивлений r1 = 2 Ом и R2 = 6 Ом, падение напряжения 24 В. Сила тока в каждом сопротивлении ...
l) I1 = I2 = 3 A 2) I1 = 6 A, I2 = 3 А
3) I1 = 3 A, I2 = 6 A 4) I1 = I2 = 9 A
А8. К последовательно соединенным сопротивлениям R1 = R2 =R3 = 2 Ом параллельно подключено сопротивление R4 = 6 Ом, полное сопротивление цепи равно ...
1) 12 Ом 2) 6 Ом 3) 3 Ом 4)1/12 0м
А9. Для увеличения цены деления вольтметра с внутренним сопротивлением 1500 Ом в 5 раз необходимо дополнительное сопротивление ...
1) 75 00 Ом2) 6 000 Ом
3) 1 500 Ом4) 300 Ом
А10. Работу электрического тока можно рассчитать, используя выражение:
1) IR 2) IUt 3) IU 4) I2R
А11. Мощность лампы накаливания при напряжении 220 В и силе тока 0,454 А равна …
1) 60 Вт 2) 100 Вт 3) 200 Bm 4) 500 BmА12. В источнике тока происходит ...
1) преобразование электрической энергии в механическую2) разделение молекул вещества
3) преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую4) разделение на положительные и отрицательные электрические заряды
А13. Закону Ома для полной цепи соответствует выражение ...
А14. Единица измерения ЭДС в Международной системе ...
1) Ом.м2) Ом3) А4) В
А 15. В данной цепи вольтметр показывает
1) ЭДС источника тока
2) 0 В3) напряжение на внешнем участке цепи
4) напряжение на внутреннем участке цепи
А16. Цепь состоит из источника с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 2 Ом. Внешнее сопротивление цепи 10 Ом. Ток короткого замыкания отличается от тока цепи в ... раз.
1) 12) 1,23) 54) 6
Часть ВВ1. Если к источнику подключить сопротивление 4 Ом, то ток в цепи 2А, а при сопротивлении 6 Ом ток - 1 А. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.
В2. ЭДС источника 28 В, внутреннее сопротивление 2 Ом R1 = R2 = R3 = R4 = 6 Ом. Емкость конденсатора 4 мкФ. Определить силу тока в цепи и напряжение на конденсаторе.
В3. Последовательно соединены два резистора R1 = 6 Ом и R2 = 3 Ом. Отношение количества теплоты выделяющегося в резисторах Q1/Q2 равно ...
В4. По участку цепи состоящей из трех равных резисторов: два резистора соединены последовательно, а третий к ним параллельно, проходит ток с силой 3 А. Амперметр, включенный в последовательный участок цепи, показывает ...
Контрольная работа по теме: “ Электростатика. Постоянный ток ”
Вариант 2.
Часть АА1. За направление тока принимают направление движения...
1) электронов
2) отрицательных ионов
3) заряженных частиц
4) положительно заряженных частиц
А2. Время прохождения заряда 0,5 Ал при силе тока в проводнике 2 А равно ...
1) 4 с 2) 25 с 3) 1 с 4) 0,25 с
A3. Физическая величина, характеризующая заряд, проходящий через проводник за 1 секунду ...
1) напряжение
2) сопротивление
3) напряженность
4) сила тока
А4. Сопротивление резистора в цепи с током 4 А и падении напряжения на нем 2 В равно ...
1) 8 Ом 2) 6 Ом 3)2 Ом 4) 0,5 Ом
А5. Длина медного кабеля с удельным сопротивлением 17 . 10 8 Ом . м, площадью сечения 0,5 мм 2 и сопротивлением 170 Ом ...
1) 2 . 10 -3 м2) 200 м3)5000 м4) 5 . 10 9 м
А6. Если проволоку разрезать поперек на 3 равные части и соединить их параллельно, то ее сопротивление ...
1) уменьшится в 3 раза
2) увеличится в 3 раза
3) уменьшится в 9 раз
4) увеличится в 9 раз
А7. R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом и падение напряжения на участке 24 В. Сила. тока в каждом резисторе …
1) I1 = 12 A, I2 = 4 А2) I1 = I2 = 3 А
3) I1 = I2 = 16 А4) I1 = 4A, I2 = 12 А
А8. К трем параллельно соединенным резисторам четвертый подключен последовательно R1 = R 2 = R 3 = R 4 = 3 Ом. Полное сопротивление цепи равно …
А9. К вольтметру с внутренним сопротивлением 10 3 Ом подключили добавочное сопротивление 9 . 10 3 0м. Верхний предел шкалы прибора увеличился в ... раз.
1) 1/92) 93) 104) 8 000
А10. Количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении электрического тока можно рассчитать, используя выражение:
1) IR2) I2Rt3) IU4) I2R
А11.Утюг, включен в сеть с напряжением 220 В. Работа электрического тока силой 5 А за 10 минут ...
1) 66 . 10 3 Дж2) 66 . 10 4 Дж3) 11 . 10 3 Дж4) 220 Дж
А12. К сторонним силам не относятся силы ...
1) ядерные
2) электромагнитные
3) электростатические
4) механические
А13. ЭДС источника тока определяется выражением ...
А14. Единица измерения в Международной системе внутреннего сопротивления источника тока …
1) Ом2) В3) Ом . м 4) A
А15. В данной цепи вольтметр показывает ...
1) ЭДС источника тока
2) напряжения в цепи нет
3) напряжение на внешнем участке цепи
4) напряжение на внутреннем участке цепи.
А16. К источнику тока с внутренним сопротивлением 5 Ом подключили сопротивление 57,5 Ом. Определить величину тока в цепи, если ток короткого замыкания 50 А.
1) 4 А2) 2 А3) 0,9 А4) 1,25 А
Часть ВВ1. Если подключить к источнику с ЭДС 12 В сопротивление R, то сила тока будет равна 3 А, а при подключении сопротивления 2R сила тока будет - 2 А. Определить внутреннее сопротивление источника и величину R.
В2. ЭДС источника 24 В с внутренним сопротивлением 2 Ом, R1 = R2 = R3 = R4 = 6 Ом. Емкость конденсатора 5 мкф. Определить силу тока в цепи и напряжение на конденсаторе.
В3. Параллельно соединены два резистора R1 = 2 Ом и R2 = 4 Ом. Отношение количества теплоты выделяющегося в каждом проводнике Q1/Q2 равно ...
В4. Участок цепи состоит из трех равных резисторов. К двум последовательно соединенным резисторам параллельно подключен третий, по которому течет ток 3 А. Общий ток участка цепи ...
Раздел 4. Тема 4.3. Электрический ток в различных средах.
Практическая работа №17 Решение задач на применение закона электролиза
Вариант 1.
При серебрении деталей через электролит проходит ток силой 5 А на протяжении 15 мин. Какое количество серебра было израсходовано? Электрохимический эквивалент серебра 1,118 • 10-6 кг/Кл.
На деталях осаждалось серебро в растворе нитрата серебра. Ток силой 10 А проходил через электролит на протяжении трех часов. Валентность серебра 1, а относительная атомная масса — 108. Сколько использовано серебра?
При нанесении медного покрытия на детали в растворе сульфата меди (II) (медного купороса) средняя плотность тока была 1000 А/м2. Определить время нанесения покрытия, если его толщина оказалась 0,01 см. Плотность меди 8,9 • 103 кг/м3; валентность 2; относительная атомная масса 63,6.
Как с помощью законов электролиза определить значение элементарного заряда? Опишите опыт.
Вариант 2.
1. Определите электрохимический эквивалент свинца ,если за 5 часов электролиза при силе тока в 5А на катоде выделилось 96.66г серебра ( K=1.118 * 10 в - 6 степени кг/кл)
2. При серебрении изделия пользовались током 5А в течение 15 мин. Какое количество серебра израсходовано за это время?
3. При каком токе протекал электролиз в растворе медного купороса, если за 5 мин на катоде выделилось 6 г меди?
4. За сколько времени полностью израсходуется медный анод, размеры которого 100*50*2 (мм3), при условии. Что ток в ванне 3,0 А?
Время проведения 45 минут.
Раздел 4. Тема 4.4. Магнитное поле.
Практическая работа №18. «Решение задач на нахождение сил Ампера и Лоренца»
Вариант 1.
1. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 106 м/с в магнитном поле с индукцией 0.2 Тл перпендикулярно линиям индукции?
2. Определите модуль силы, действующей на проводник длиной 20 см при силе тока 10 А в магнитном поле с индукцией 0.13 Тл, если угол α между вектором В и проводником равен а) 90°; б) 30°.
3. Определите, с какой силой магнитное поле, созданное током, действует на проводник, если магнитная индукция поля 1.5 Тл, рабочая длина проводника 0.4 м и по нему протекает ток 50 А.
4. Вычислите магнитную индукцию поля, если оно действует на проводник с силой 6 Н. Рабочая длина проводника, помещенного в магнитное поле, составляет 60 см, а ток, протекающий в нем, равен 15 А.
5. Параллельно пластинам плоского конденсатора создано однородное магнитное поле индукцией В = 4 мТл. Между пластинами перпендикулярно направлению магнитного поля и параллельно пластинам движется электрон со скоростью v = 5 000 км/с. Определите напряженность Е электрического поля между пластинами.
6. Заряженная частица электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл в вакууме со скоростью 10⁵ м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Вычислим силу, действующую на электрон.
7. Проводник с током удерживается в магнитном поле, индукция которого равна 2 Тл, силой 4 Н. Определить длину проводника, если его сопротивление 3 Ом, разность потенциалов на концах составляет 20 В, а направление тока с линиями индукции образует угол, равный 90°.
8. 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?
Вариант 2.
1. По проводнику длиной 45 см протекает ток силой 20 А. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещен проводник, если на проводник действует сила 9 мН?
2. Сила тока в проводнике 4 А, длина активной части проводника 0.2 м, магнитное поле действует на проводник с силой 0.1 Н. Определите индукцию магнитного поля, если линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.
3. Индукция магнитного поля, созданная прямолинейным проводником в точке, находящейся на расстоянии 20 см от проводника, равна 2·10⁻⁵ Тл. Какой ток проходит по проводнику?
4. С какой силой взаимодействуют два параллельных проводника длиной 1 м каждый, по которым текут токи силой 10 и 40 А в одном направлении, если они находятся в воздухе на расстоянии 0.5 м друг от друга?
5. На проводник длиной 50 см, находящийся в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0.1 Тл, действует сила 0.05 Н. Вычислите угол между направлением силы тока и вектором магнитной индукции, если сила тока равна 2 А.
6. С какой скоростью должен двигаться проводник длиной 20 см в магнитном поле с индукцией 8·10⁻² Тл, чтобы в нем возникла ЭДС индукции 40 мВ. Проводник движется под углом 90° к вектору магнитной индукции.
7. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией 5·10⁻³ Тл. Радиус окружности, по которой он движется, равен 1 см. Определите модуль скорости движения электрона, если она направлена перпендикулярно к линиям индукции.
8. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0.5 Тл, движется равномерно проводник длиной 10 см. По проводнику течет ток в 2 А. Скорость движения проводника 20 см/с и направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля. Найти работу перемещения проводника за 10 с движения.
Время проведения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №18. «Решение задач на нахождение сил Ампера и Лоренца»
Вариант 1.
1. Решение: По закону Лоренца Fл = еvB, Fл = 0.2·106 ·1.6·10‾¹9 = 3.2·10‾¹² Н.
2. Решение: На проводник с током, помещенный в магнитном поле, действует сила Ампера, модуль которой определим по закону Ампера: Fа = IBlsinα; Тогда F1 = IBlsinα1;
F2 = IBlsinα2.
F1 = 10·0.2·0.13· sin 90º = 0.26 Н.
F2 = 10·0.2·0.13· sin 30º = 0.13 Н.
3. Решение: На проводник с током, помещенный в магнитном поле, действует сила Ампера, модуль которой определим по закону Ампера: Fа = IBlsinα. Fа = 30 Н.
4. Решение: На проводник с током, помещенный в магнитном поле, действует сила Ампера, модуль которой определим по закону Ампера: Fа = IBlsinα; магнитная индукция: В = F/Ilsinα; В ≈ 0.7 Тл.
5. Решение: На электрон, движущийся перпендикулярно полю, по формуле Лоренца со стороны магнитного поля действует сила Fл = Bve, где В = μμ0Н – индукция магнитного поля; е – заряд электрона; μ – относительная магнитная проницаемость среды; μ0 – магнитная постоянная. Электрическое поле действует на электрон с силой Fэл = еЕ, где Е - напряженность электрического поля. Электрон движется параллельно пластинам и перпендикулярно магнитному полю в том случае, если эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению: Bve = еЕ. Отсюда Е = Bv. Е = 4π·10‾³ Тл·5·106 м/с = 2·104 В/м.
6. Решение: На заряженную частицу, движущуюся в однородном магнитном поле, действует сила Лоренца, модуль которой определяем по формуле: Fл = |Q|vBsinα. По условию задачи α = 90º, sin 90º = 1. Следовательно, Fл = еvB, так как |Q| = |e| - заряд электрона (постоянная величина). Fл = 1.6·10‾19·105·2 = 3.2·10‾14 Н.
7. Решение: На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера: Fа = IBlsinφ. Так как φ= 90º (sin 90º = 1), имеем F = BIl, откуда l = F/BI. Ток определим по закону Ома:
I = U/R. Тогда l = FR/BU; l = 4·3/2·20 = 0.3 м.
8. Решение: По закону Ампера: Fа = IBlsinα; Fa = 0.08 Н; Работа по перемещению заряда равна: А = F·s; А = 0.008 Дж = 8 мДж.
Вариант 2.
1. Решение: Принимаем, что угол между направлениями вектора магнитной индукции и тока в проводнике α = sin 90º = 1. Определим модуль вектора магнитной индукции В =F/Il;
В = 10‾³ Тл = 1 мТл.
2. Решение: Fа = IBlsinα, В = Fа/ Ilsin α. В = 0.1 Н/4 А·0.2 м·sin 90º = 0.125 Тл.
3. Решение: Согласно формуле В = μμ0I/2πr => I = 2πrB/ μμ0;
I = 2π·0.2·2·10‾5/1·4π·10‾7 = 20 А.
4. Решение: В соответствии с законом Ампера можно найти силу взаимодействия двух параллельных проводников F = μμ0I1I2/2πr·Δl;
F = 1·4π·10‾7·10·40·1/2π·0.5 = 16·10‾5 Н.
5. Решение: На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, модуль которой: Fа = IBlsinα. Отсюда sinα = Fа/IlB; sinα = 5·10‾²/2·0.5·0.1 = 0.5. Следовательно,
α = arcsin 0.5 = 30º (значение угла α определяем, используя таблицу «значений sin и tg некоторых углов».6. Решение: Скорость движения проводника определим из формулы ЭДС индукции, возникающей в движущихся в магнитном поле проводниках: εi = Blvsinα, откуда v = εi/Blsinα;
v = 4·10‾²/8·10‾²·0.2·1 = 2.5 м/с.
7. Решение: Электрон под действием силы Лоренца в магнитном поле движется по окружности с центростремительным ускорением, так как вектор силы и скорость перпендикулярны. Тогда, по определению силы Лоренца: Fл = evBsinα; α = 90º; sin α = 1 => Fл = еvВ. Согласно второму закону Ньютона сила Лоренца создает центростремительное ускорение:
Fл = maцс = mv²/R. Следовательно, mv²/R = еvВ, откуда v = eRB/m;
v = 1.6·10‾19·1·10‾²·5·10‾³/9.1·10‾³¹ = 9·106 м/с.
8. Решение: Сила Ампера, действующая на проводник с током (направление тока вниз по проводнику, согласно правилу левой руки), направлена вправо. Работу перемещения заряда определим по формуле: А = F·S, где F = FA; S = vt – перемещение при равномерном движении. Сила Ампера: FА = IBlsinα. Так как α = 90º => sin 90º = 1, тогда FА = IBl и, следовательно, А = IlBvt; А = 2·0.1·0.5·0.2·10 = 0.2 Дж.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 4. Тема 4.4. Магнитное поле.
Лабораторная работа №13. «Наблюдение действия магнитного поля на ток»
Цель работы: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.
Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.
Тренировочные задания и вопросы
В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____
В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____
Магнитное поле может быть создано: а) _____ б) _____ в) _____
Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают _____
В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
Правило буравчика позволяет _____
Формула силы Ампера имеет вид: F= _____
Сформулируйте правило левой руки.
Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____
Ход работы
Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах
катушку-моток.
Расположите дугообразный магнит под некоторым острым
углом α (например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.
Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.
Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка..Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.
Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
Вывод: _____
Дополнительное задание
Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?
Рис. 1
Время проведения 45 минут.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 4. Тема 4.5. Электромагнитная индукция.
Лабораторная работа №14. «Изучение явления электромагнитной индукции»
Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.
Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.Тренировочные задания и вопросы
28 августа 1831 г. М. Фарадей _____
В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____
В каких единицах в системе СИ измеряются
а) индукция магнитного поля [B]= _____
б) магнитный поток [Ф]= _____
5. Правило Ленца позволяет определить _____
6. Запишите формулу закона электромагнитной индукции.
7. В чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?
8. Почему открытие явления электромагнитной индукции относят к разряду величайших открытий в области физики?
Ход работы
Подключите катушку к зажимам миллиамперметра..Выполните следующие действия:
а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;
б) остановите магнит на несколько секунд;
в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).
3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае: а) _____ б) _____ в) _____
4. Повторите действия пункта 2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы: а) _____ б) _____ в) _____
5. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.
6. Объясните различие в направлении индукционного тока с точки зрения правила Ленца
7. Зарисуйте схему опыта.
8. Начертите схему, состоящую из источника тока, двух катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и миллиамперметра ( первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).
9. Соберите электрическую цепь по данной схеме.
10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте, возникает ли в первой катушке индукционный ток.
11. Проверьте выполнение правила Ленца.
12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при изменении силы тока реостата.
Вывод:
Время проведения 45 минут.
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел.4. Тема 4.5.
Практическая работа № 19. «Решение задач на применение закона электромагнитной индукции»
Вариант 1.
1. Какой величины ЭДС индукции возбуждается в контуре, если в нем за 0.1 секунды магнитный поток равномерно изменяется на 0.05 Вб?
2. Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, изменился от 0.25 до 1 Вб, при этом ЭДС индукции оказалась равной 2.5 В. Определить время изменения магнитного потока и силу индукционного тока, если сопротивление проводника равно 0.5 ОМ.
3. Прямолинейный проводник длиной 0.5 м движется в магнитном поле со скоростью 6 м/с под углом 30º к вектору магнитной индукции. Определите магнитную индукцию, если в проводнике возникает ЭДС электромагнитной индукции 3 В.
4. Магнитное поле катушки с индуктивностью 95 мГн обладает энергией 0.19 Дж. Чему равна сила тока в катушке?
5. Катушка из N витков площадью S = 20 м² расположена в однородном магнитном поле индукцией В = 0.25 Тл перпендикулярно вектору В. За время Δt = 0.01 с магнитный поток сквозь катушку убыл до нуля Ф2 = 0, при этом возникла ЭДС индукции εi = 0.2 В. Сколько витков N cодержит катушка?
Вариант 2.
1. За какой промежуток времени магнитный поток изменится на 0.04 Вб, если в контуре возбуждается ЭДС индукции 16 В?
2. Какова индуктивность катушки, если при равномерном изменении в ней тока от 3 до 13 А за 0.1 с возникает ЭДС самоиндукции, равная 20 В?
3. Магнитный поток через контур проводника сопротивлением 3·10‾² за 2 с изменился на 1.2·10‾² Вб. Какова сила тока, протекающего по проводнику, если изменение потока происходило равномерно?
4. Какая ЭДС самоиндукции возникает в катушке с индуктивностью 68 мГн, если ток 3.8 А исчезает в ней за 0.012 с?
5. Какой заряд пройдет через поперечное сечение витка, сопротивление которого 0.03 Ом, при уменьшении магнитного потока внутри витка на 12 мВб?
Время выполнения 45 минут.
Краткие ответы к Практической работе №19. «Решение задач на применение закона электромагнитной индукции»
Вариант 1.
1. Решение: При изменении магнитного потока в контуре возникает ЭДС индукции:
εi = -ΔФ/Δt. Находим значение ЭДС индукции ( знак минус в формуле можно не учитывать, так как в данной задаче нужно найти значение ЭДС, т.е. ее модуль).
εi = 0.05/0.1 = 0.5 В или εi = 5·10‾²/10‾¹ = 5·10‾¹ = 0.5 В.
2. Решение: Согласно закону электромагнитной индукции εi = -ΔФ/Δt = |Ф2 – Ф1/Δt|, откуда t = Ф2 – Ф1/ε; Δt = 0.75/2.5 = 0.3 с. Индукционный ток определим, пользуясь законом Ома, где r = 0: I = ε/R; I = 2.5/0.5 = 5 А.
3. Решение: Магнитную индукцию определим по формуле: εi = Bvlsinα, отсюда В = εi/vlsinα; В = 3/6·0.5·sin 30º = 2 Тл.
4. Решение: Энергия магнитного поля W = LI²/2, откуда сила тока в катушке: I = √2W/L;
I = √2·0/19/95·10‾³ = 2 А.
5. Решение: Согласно закону электромагнитной индукции εi = |-ΔФ/Δt| (1). Начальный магнитный поток через катушку равен Ф1= NBScos α; так как cos α = 1, то Ф1 = NBS. Изменение магнитного потока, пронизывающего катушку,
ΔФ = Ф2 – Ф1 = 0 – NBS = - NBS (2). Подставив формулу (2) в (1), получим εi = |- NBS/Δt| = NBS/Δt, откуда N = εi Δt/BS. N = 0.2 В·0.01 с/0.25 Тл·2·10‾³ м² = 4.
Вариант 2.
1. Решение: По закону электромагнитной индукции εi = -ΔФ/Δt. Отсюда: Δt = | ΔФ/εi|.
Знак «минус» не учитывается, так как t > 0. Δt = 4·10‾²/16 = 0.25·10‾² = 2.5·10‾³ с = 2.5 мс.
2. Решение: Из формулы ЭДС самоиндукции определим индуктивность катушки:
εis = |-LΔI/Δt|, откуда L = εisΔt/ΔI = εisΔt/I2 – I1; L = 20·0/1/13 – 3 = 0.2 Гн.
3. Решение: При изменении магнитного потока в контуре возникает ЭДС индукции
εi = -ΔФ/Δt. Так как магнитный поток изменяется равномерно, то в пределах указанного времени ЭДС и сила тока постоянны, то есть εi = const; I = const. Силу тока можно определить, пользуясь законом Ома для полной цепи: I = |εi|/R, откуда I = ΔФ/Δt/R = ΔФ/Δt·R;
I = 1.2·10‾²/2·3·10‾² = 0.2 А.
4. Решение: ЭДС самоиндукции можно определить εsi = - L·ΔI/Δt. Знак «минус» показывает, что ЭДС индукции препятствует исчезновению тока. Тогда |εsi| = L·ΔI/Δt;
εsi = 68·10‾³·3.8/1.2·10‾² ≈ 21.5 В.
5. Решение: При уменьшении магнитного потока в витке возбуждается ЭДС индукции:
εi = -ΔФ/Δt. В витке индуцируется ток, значение которого можно определить по закону Ома: I = |εi|/R = ΔФ/Δt/R. Электрический заряд можно определить по формуле: q = IΔt или
q = IiΔt. Следовательно, q = ΔФ/R; q = 12·10‾³/3·10‾² = 400 мКл.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 5. Тема 5.1. Механические колебания и волны
Лабораторная работа №15
Изучение зависимости периода колебаний нитяного (или пружинного) маятника от длины нити (или массы груза)
Цель работы: выяснить, как зависит период и частота свободных колебаний нитяного маятника от его длины.Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью длиной 130 см, протянутой сквозь кусочек резины1, часы с секундной стрелкой или метроном.^ Указания к работе1. Перечертите в тетрадь таблицу для записи результатов измерений и вычислений.2. Укрепите кусочек резины с висящим на нем маятником в лапке штатива, как показано на рисунке. При этом длина маятника должна быть равна 5 см, как указано в таблице для первого опыта. Длину l маятника измеряйте так, как показано на рисунке, т. е. от точки подвеса до середины шарика.3. Для проведения первого опыта отклоните шарик от положения равновесия на небольшую амплитуду (1—2 см) и отпустите. Измерьте промежуток времени t, за который маятник совершит 30 полных колебаний. Результаты измерений запишите в таблицу.4. Проведите остальные четыре опыта так же, как и первый. При этом длину l маятника каждый раз устанавливайте в соответствии с ее значением, указанным в таблице для данного опыта.5. Для каждого из пяти опытов вычислите и запишите в таблицу значения периода Т колебаний маятника. Tэксп = t/N
Вычислите теоретическое значение T нитяного маятника по формуле T = 2π√ℓ/g , Ускорение g = 9,8 м/с2.
Для каждого из пяти опытов рассчитайте значения частоты ν колебаний маятника по формуле: ν = 1/Т или ν = N/t. Полученные результаты внесите в таблицу.
Сделайте выводы о том, как зависят период и частота свободных колебаний маятника от его длины. Запишите эти выводы.
Дополнительное задание: Исследовать зависимость периода колебаний нитяного маятника от амплитуды колебаний.
А) Отклоните маятник (длиной 45 см) от положения равновесия на 5 см и отпустите.
Б) Измерьте время, за которое маятник совершает 10 полных колебаний.
В) Повторите опыт с амплитудой колебаний 3 см.
Г) Для каждого опыта вычислить период колебаний нитяного маятника по формуле Tэксп = t/N
Раздел 6. Тема 6.1. Элементы геометрической оптики
Лабораторная работа №16 Определение показателя преломления стекла
Тема: Измерение показателя преломления стекла.
Цель работы: измерить показатель преломления стекла, сравнить его с табличным значением.
Оборудование:
стекляная платина в форме трапеции;
лампа накаливания;
ключ;
источник питания;
экран с щелью.
Теоретическая часть
В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому-либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.
Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле n = sin(α)/sin(β), где α - угол падения пучка света на грань пластины (из воздуха в стекло); β - угол преломления светового пучка в стекле.
Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела сред воздух - стекло. Тонко очинённым карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло - воздух. После этого, не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очинённым карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4 (рисунок). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи (рисунок). Через точку В границы раздела сред воздух - стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники ABE и CBD.
Так как sin(α) = АЕ/АВ, sin(β) = CD/BC и АВ = ВС, то формула для определения показателя преломления стекла примет вид nпр = AE/DC
Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка.
Максимальную относительную погрешность е измерения показателя преломления определяют по формуле е = ΔAE/AE + ΔDC/DC
Максимальная абсолютная погрешность определяется по формуле Δn = nпрe (Здесь nпр - приближенное значение показателя преломления, определяемое по формуле nпр = AE/DC).
Окончательный результат измерения показателя пре-ломления записывается так: n = nпр ± ΔnУказания к работе
1. Подготовьте бланк отчета с таблицей для записи ре-зультатов измерений и вычислений.
Измерено Вычислено
AE, мм DC, мм nпр ΔAE, мм ΔDC, мм e, % Δn
знач
знач
2. Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.
3. Измерьте показатель преломления стекла относительно воздуха при каком-нибудь угле падения. Результат измерения запишите с учетом вычисленных погрешностей.
4. Повторите то же при другом угле падения.
5. Сравните результаты, полученные по формулам
n1пр - Δn1 < n1 < n1пр + Δn1
n2пр - Δn2 < n2 < n2пр + Δn2
6. Сделайте вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения. (Метод сравнения результатов измерений изложен во введении к лабораторным работам в учебнике физики для X класса.)
Контрольный вопрос
Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы α и β и вычислить отношение их синусов. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе?
Раздел 6. Тема 6.1. Элементы геометрической оптики
Лабораторная работа №17 Изучение изображений предмета в тонкой линзе
Цель работы: измерить оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линзы одним из способов.
Оборудование: источник света, линейка, линза собирающая, лампочка на стойке, экран, соединительные провода, выключатель.Теоретическое обоснование: Формула тонкой линзы имеет вид: (1), где d – расстояние от линзы до объекта, f – расстояние от линзы до изображения, F – фокусное расстояние линзы, D – оптическая сила линзы.
Для того, чтобы убедиться в пригодности формулы тонкой линзы, для вашего случая необходимо измерить с помощью этой формулы оптическую силу этой линзы D при различных значениях d и f, найти абсолютные погрешности измерения D и убедиться, что в пределах точности наших измерений оптическую силу линзы можно считать величиной постоянной, т.е. формула работает.
Это можно сделать, измерив расстояния d от предмета до линзы и расстояния f от линзы до реального изображения на экране. Реальное перевернутое изображение на экране для собирающей линзы получается, если предмет расположить от линзы на расстоянии большем фокусного. При этом если расстояние f<d< 2f, то изображение будет увеличенным (рис.1), если расстоянии 2f<d, то уменьшенным (рис. 2). Наблюдаемым предметом может служить светящаяся спираль лампочки.
Простейший способ измерения оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы основан на использовании формулы линзы:
(1) или (2)
В качестве предмета используется светящаяся лампочка. Действительное изображение нити накала лампочки получают на экране.
Ход работы.
1.Собрать электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.
2.Поставить лампочку и экран по краям стола, между ними поместить линзу. Перемещая линзу, получить резкое изображение светящейся нити лампочки.
3.Измерить расстояния d и f , обратите внимание на точность измерения расстояний.
4.Рассчитать по формулам (1) и (2) оптическую силу и фокусное расстояние линзы.
5.Вывод по работе:
Какую форму имеет каждый элемент рефлекторного стекла фары? Почему выбрана именно такая форма?
Критерии оценки лабораторных работ по физике:
Отметка «5» ставится, если учащийся выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений; самостоятельно и рационально собирает необходимые приборы; все опыты проводит в условиях и режимах, обеспечивающих получение правильных результатов и выводов; соблюдает требования правил безопасности труда; правильно и аккуратно выполняет все записи, таблицы, рисунки, вычисления. Отметка «4» ставится, если выполнены требования к оценке «5», но было допущено два-три недочета; не более одной негрубой ошибки и одного недочета
Отметка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и вывод; если в ходе проведения опыта были допущены ошибки.
Отметка «2» ставится, если работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов; если опыты, наблюдения, вычисления проводились неправильно.
Раздел 6. Тема 6.3. Волновая оптика
Лабораторная работа №17
Наблюдение интерференции и дифракции
Цель работы: экспериментально изучить явления интерференции и дифракции.
Оборудование: электрическая лампа с прямой нитью накала (одна на класс), две стеклянные пластинки, рамка из проволоки, стеклянная трубка, мыльная вода, компакт-диск, спиртовка, спички, лезвие безопасной бритвы, капроновая ткань черного цвета, пинцет, штангенциркуль.Описание работы: Обычно интерференция наблюдается при наложении волн, испущенных одним и тем же источником, пришедших в данную точку разными путями. Вследствие дифракции свет отклоняется от прямолинейного распространения (например, вблизи краев препятствий).
Ход работы
Опыт 1. Окуните проволочную рамку в мыльный раствор и внимательно рассмотрите образовавшуюся мыльную пленку. Зарисуйте в тетради для лабораторных работ увиденную вами интерференционную картину. Обратите внимание, что при освещении пленки белым светом (от окна или лампы) возникают окрашенные полосы. С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь и внимательно рассмотрите его. При освещении его белым светом наблюдается образование цветных интерференционных колец. Но мере уменьшения толщины пленки кольца, расширяясь, перемещаются вниз. Запишите в тетради для лабораторных работ ответы на вопросы:
1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску? 2. Какую форму имеют радужные полосы? 3. Почему окраска пузыря все время меняется?
Опыт 2. Тщательно протрите две стеклянные пластинки, сложите их вместе и сожмите пальцами. Из-за неидеальности формы соприкасающихся поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты. При отражении света от поверхностей пластин, образующих зазор, возникают яркие радужные полосы — кольцеобразные или неправильной формы. При изменении силы, сжимающей пластинки, изменяются расположение и форма полос. Зарисуйте увиденные вами картинки в тетради для лабораторных работ. Запишите в тетради для лабораторных работ ответы на вопросы:
1. Почему в местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы? 2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение интерференционных полос?
Опыт 3. Рассмотрите внимательно под разными углами поверхность компакт-диска (на которую производится запись). Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.
Опыт 4. Возьмите пинцетом лезвие безопасной бритвы и нагрейте его над пламенем спиртовки. Зарисуйте наблюдаемую картину в тетради для лабораторных работ. Запишите в тетради для лабораторных работ ответы на вопросы:
1. Какое явление вы наблюдали? 2. Как его можно объяснить?
Опыт 5. Посмотрите сквозь черную капроновую ткань на нить горящей лампы. Поворачивая ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос. Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест в тетради для лабораторных работ. Объясните наблюдаемые явления.
Запишите в тетради для лабораторных работ выводы. Укажите, в каких из проделанных вами опытов наблюдалось явление интерференции, а в каких — явление дифракции.
Раздел 6.
Контрольная работа №4
«Электродинамика»
Вариант №1
В каком случае вокруг движущегося электрона возникает магнитное поле?
1 – электрон движется прямолинейно и равномерно;
2 – электрон движется равномерно по окружности;
3 – электрон движется равноускорено прямолинейно.
А. 1Б. 2 В. 3 Г. 1 и 2 Д. 1 и 3 Е. 2 и 3 Ж. Во всех случаях
З. Такого случая среди вариантов нет
На проводник, помещенный в магнитное поле, действует сила 3 Н. Длина активной части проводника 60 см, сила тока 5 А. Определите модуль вектора магнитной индукции поля.
А. 3Тл Б. 0,1Тл В. 1Тл Г. 6Тл Д. 100Тл
Какая физическая величина измеряется в вольтах?
А. Индукция поля Б. Магнитный поток В. ЭДС индукции Г. Индуктивность
Частица с электрическим зарядом 8·10-19 Кл движется со скоростью 220 км/ч в магнитном поле с индукцией 5 Тл, под углом 300. Определить значение силы Лоренца.
А. 10-15 Н Б. 2·10-14 Н В. 2·10-12 Н Г. 1,2·10-16 Н Д. 4·10-12 Н Е. 1,2·10-12 Н
Прямолинейный проводник длиной 10 см расположен под углом 300 к вектору магнитной индукции. Какова сила Ампера, действующая на проводник, при силе тока 200 мА и индукции поля 0,5 Тл?
А. 5 мН Б. 0,5 Н В. 500 Н Г. 0,02 Н Д. 2Н
При вдвигании в катушку постоянного магнита в ней возникает электрический ток. Как называется это явление?
А. Электростатическая индукция Б. Магнитная индукция
В. Электромагнитная индукция Г. Самоиндукция Д. Индуктивность
Определить магнитный поток, пронизывающий поверхность, ограниченную контуром, площадью 1 м2, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля 0,005 Тл.
А. 200 Н Б. 0,05 Вб В. 5 мФ Г. 5000 Вб Д. 0,02 Тл Е. 0,005 ВбМагнитное поле создается….
А. Неподвижными электрическими зарядами Б. Магнитными зарядами
В. Постоянными электрическими зарядами Г. Постоянными магнитами
Сила тока, равная 1 А, создает в контуре магнитный поток в 1 Вб. Определить индуктивность контура.
А. 1 А Б. 1 Гн В. 1 Вб Г. 1 Гн Д. 1 Ф
В цепи, содержащей источник тока, при замыкании возникает явление…
А. Электростатическая индукция Б. Магнитная индукция
В. Электромагнитная индукция Г. Самоиндукция Д. Индуктивность
Какова энергия магнитного поля катушки индуктивностью, равной 2 Гн, при силе тока в ней, равной 200 мА?
А. 400 Дж Б. 4·104 Дж В. 0,4 Дж Г. 8·10-2 Дж Д. 4·10-2 Дж
Вблизи неподвижного положительно заряженного шара обнаруживается….
А. Электрическое поле Б. Магнитное поле В. Электромагнитное поле
Г. Попеременно то электрическое, то магнитное поля
Определить индуктивность катушки через которую проходит поток величиной 5 Вб при силе тока 100 мА.
А. 0,5 Гн Б. 50 Гн В. 100 Гн Г. 0,005 Гн Д. 0,1 Гн
Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитном поле с индукцией 100 мТл, если оно полностью исчезает за 0,1 с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1 м2.
А. 100 В Б. 10 В В. 1 В Г. 0,1 В Д. 0,01 В
Можно ли использовать скрученный удлинитель большой длины при большой нагрузке?
А. Иногда Б. Нет В. Да Г Недолго
Определить сопротивление проводника длиной 40 м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10 м/с, индукция поля равна 0,01 Тл, сила тока 1А.
А. 400 Ом Б. 0,04 Ом В. 0,4 Ом Г. 4 Ом Д. 40 Ом
Вариант №2
В каком случае можно говорить о возникновении магнитного поля?
А. Частица движется прямолинейно ускоренно Б. Заряженная частица движется прямолинейно равномерно В. Движется магнитный заряд
Определить силу, действующую на проводник длиной 20 см, помещенный в магнитное поле с индукцией 5 Тл, при силе тока 10 А.
А. 10 Н Б. 0,01 Н В. 1 Н Г. 50 Н Д. 100 Н
Какая физическая величина измеряется в веберах?
А. Индукция поля Б. Магнитный поток В. ЭДС индукции Г. Индуктивность
Частица с электрическим зарядом 4·10-19 Кл движется со скоростью 1000 км/ч в магнитном поле с индукцией 5 Тл, под углом 300. Определите значение силы Лоренца.
А. 10-15 Н Б. 2·10-14 Н В. 2,7·10-16 Н Г. 10-12 Н Д. 4·10-16 Н Е. 2,7·10-12 Н
При выдвигании из катушки постоянного магнита в ней возникает электрический ток. Как называется это явление?
А. Электростатическая индукция Б. Магнитная индукция
В. Электромагнитная индукция Г. Самоиндукция Д. Индуктивность
Электрическое поле создается….
А. Неподвижными электрическими зарядами Б. Магнитными зарядами
В. Постоянными электрическими зарядами Г. Постоянными магнитами
Прямолинейный проводник длиной 20 см расположен под углом 300 к вектору индукции магнитного поля. Какова сила Ампера, действующая на проводник, при силе тока 100 мА и индукции поля 0,5 Тл?
А. 5 мН Б. 0,5 Н В. 500 Н Г. 0,02 Н Д. 2 Н
Чем определяется величина ЭДС индукции в контуре?
А. Магнитной индукцией в контуре Б. Магнитным потоком через контур
В. Индуктивностью контура Г. Электрическим сопротивлением контура
Д. Скоростью изменения магнитного потока
Какой магнитный поток создает силу тока, равную 1 А, в контуре с индуктивностью в 1 Гн?
А. 1А Б. 1 Гн В. 1 Вб Г. 1 Тл Д. 1 Ф
Чему равен магнитный поток, пронизывающий поверхность контура площадью 1 м2, индукция магнитного поля равна 5 Тл? Угол между вектором магнитной индукции и нормалью равен 600.
А. 5 Ф Б. 2,5 Вб В. 1,25 Вб Г. 0,25 Вб Д. 0,125 ВбПри перемещении заряда по замкнутому контуру в вихревом электрическом поле, работа поля равна….
А. Ноль Б. Какой – то величине В. ЭДС индукции
Определить индуктивность катушки, если при силе тока в 2 А, она имеет энергию 0,4 Дж.
А. 200 Гн Б. 2 мГн В. 100 Гн Г. 200 мГн Д. 10 мГнПо прямому проводу течет постоянный ток. Вблизи провода наблюдается…
А. Только магнитное поле Б. Только электрическое поле В. Электромагнитное поле
Г. Поочередно то магнитное, то электрическое поле
Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 200 мГн, если оно полностью исчезает за 0,01 с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1 м2.
А. 200 В Б. 20 В В. 2 В Г. 0,2 В Д. 0,02 В
Определить сопротивление проводника длиной 20 м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10 м/с, индукция поля равна 0,01 Тл, сила тока 2 А.
А. 400 Ом Б. 0,01 Ом В. 0,4 Ом Г. 1 Ом Д. 10 Ом
Можно ли использовать скрученный удлинитель большой длины при большой нагрузке?
А. Иногда Б. Нет В. Да Г. Недолго
Вариант №3
В каком случае вокруг движущегося электрона возникает магнитное поле?
1 – электрон движется равномерно и прямолинейно;
2 – электрон движется равномерно по окружности;
3 – электрон движется равноускорено прямолинейно.
А. 3 Б. 2 В. 1 Г. 1 и 2 Д. 1 и 3 Е. 1, 2 и 3 Ж. 2 и 3
З. Такого случая среди вариантов нет
На проводник, помещенный в магнитное поле, действует сила 1 Н. длина активной части проводника 60 см, сила тока 15 А. Определить модуль вектора магнитной индукции поля.
А. 3ТлБ. 0,1ТлВ. 1ТлГ. 6ТлД. 100Тл
3. Магнитное поле создается…
А. Неподвижными электрическими зарядамиБ. Магнитными зарядами
В. Постоянными электрическими зарядамиГ. Постоянным магнитом
4. Какая физическая величина измеряется в «генри»?
А. индукция поляБ. магнитный потокВ. ЭДС индукцииГ. Индуктивность
5. Частица с электрическим зарядом 8*10-19Кл движется со скоростью 500км/ч в магнитном поле с индукцией 10Тл, под углом 300 к вектору магнитной индукции. Определить значение силы Лоренца.
А. 10-16НБ. 2*10-14НВ. 2,7*10-16НГ. 10-12НД. 4*10-16НЕ. 5,5*10-16Н
6. Прямолинейный проводник длиной 10см расположен под углом 300 к вектору индукции магнитного поля. Какова сила Ампера, действующая на проводник, при силе тока 200мА и индукции поля 0,5Тл?
А. 5*10-3НБ. 0,5НВ. 500НГ. 0,02НД. 2Н
7. Определить магнитный поток, пронизывающий поверхность, ограниченную контуром, площадью 1м2, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля 0,005Тл.
А. 200НБ. 0,05ВбВ. 0,005ФГ. 5000ВбД. 0,02ВбЕ. 0,005Вб
8. Магнитное поле создается…
А. Неподвижными электрическими зарядамиБ. Магнитными зарядами
В. Постоянными электрическими зарядамиГ. Движущимися электрическими зарядами
9. Сила тока, равная 1А, создает в контуре магнитный поток в 1Вб. Определить индуктивность контура.
А. 1АБ. 1ГнВ. 1ВбГ. 1ТлД. 1Ф
10. В цепи, содержащей источник тока, при замыкании возникает явление…
А. электростатическая индукцияБ. магнитная индукцияВ. Электромагнитная индукция
Г. СамоиндукцияД. индуктивность
11. При вдвигании в катушку постоянного магнита в ней возникает электрический ток. Как называется это явление?
А. электростатическая индукцияБ. магнитная индукцияВ. Электромагнитная индукция
Г. СамоиндукцияД. индуктивность
12. Какова энергия магнитного поля катушки индуктивностью, равной 4Гн, при силе тока в ней, равной 200мА?
А. 1600ДжБ. 8*10-2ДжВ. 0,4ДжГ. 16*10-4ДжД. 4*10-2Дж
13. Вблизи неподвижного положительно заряженного шара образуется…
А. электрическое полеБ. магнитное полеВ. Электрическое и магнитное поля
Г. Попеременно то электрическое, то магнитное
14. Определить индуктивность катушки, через которую проходит поток величиной 50Вб при силе тока 10мА.
А. 0,5ГнБ. 50ГнВ. 100ГнГ. 5000ГнД. 0,1Гн
15. Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 100мТл, если оно полностью исчезает за 0,1с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1м2.А. 100ВБ. 10ВВ. 1В Г. 0,1ВД. 0,01В
16. Определить сопротивление проводника длиной 40м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10м/с, индукция поля равна 0,01Тл, сила тока 1А.
А. 400ОмБ. 0,04ОмВ. 0,4ОмГ. 4ОмД. 40Ом
Вариант №4
Какая физическая величина измеряется в «веберах»?
А. индукция поляБ. магнитный поток В. ЭДС индукции Г. ИндуктивностОпределить силу, действующую на проводник с током длиной 40см, помещенный в магнитное поле с индукцией 5Тл, при силе тока 5А.
А. 1000Н Б. 0,01НВ. 1Н Г. 50НД. 10Н
Частица с электрическим зарядом 4*10-19Кл движется со скоростью 1000км/ч в магнитном поле с индукцией 5Тл, под углом 300 к вектору магнитной индукции. Определить значение силы Лоренца.
А. 10-16НБ. 2,7*10-14НВ. 1,7*10-16НГ. 10-12НД. 4*10-16НЕ. 2,7*10-16Н
При движении катушек относительно друг друга в одной из них возникает электрический ток, при условии, что другая подключена к источнику тока. Как называется данное явление?
А. электростатическая индукцияБ. магнитная индукцияВ. Электромагнитная индукцияГ. СамоиндукцияД. индуктивность
Электрическое поле создается…
А. неподвижными электрическими зарядамиБ. магнитными зарядами
В. Постоянными электрическими зарядамиГ. Постоянными магнитами
В каком случае можно говорить о возникновении магнитного поля?
А. заряженная частица движется прямолинейно ускоренноБ. заряженная частица движется прямолинейно равномерноВ. Движется магнитный заряд
Прямолинейный проводник длиной 20см расположен под углом 900 к вектору индукции магнитного поля. Какова сила Ампера, действующая на проводник, если сила тока в нем равна 100мА, а индукция магнитного поля – 0,5Тл?
А. 5мНБ. 0,2НВ. 100НГ. 0,01НД. 2Н
От чего зависит ЭДС индукции в контуре?
А. магнитной индукции в контуреБ. магнитного потока через контур
В. Индуктивности контураГ. Электрического сопротивления контура
Д. скорости изменения магнитного потока
Какой магнитный поток создает силу тока, равную 2А, в контуре индуктивностью в 1Гн?
А. 2АБ. 2Гн В. 2ВбГ. 2Тл Д. 2Ф
Чему равен магнитный поток, пронизывающий поверхность контура площадью 0,5м2, индукция магнитного поля равна 5Тл? Угол между вектором магнитной индукции и нормалью 600.
А. 5ФБ. 2,5ВбВ. 1,25ВбГ. 0,25ВбД. 0,125ВПри перемещении заряда по замкнутому контуру в стационарном электрическом поле, работа поля равна….
А. нольБ. какой-то величинеВ. ЭДС индукции
Можно ли использовать скрученный удлинитель большой длины при большой нагрузке?
А. иногда Б. нетВ. ДаГ. Недолго
По прямому проводу течет постоянный ток. Вблизи провода наблюдается…
А. только магнитное полеБ. только электрическое поле
В. Одновременно и магнитное и электрическое поляГ. Поочередно то магнитное, то электрическое поля
Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 200мТл, если оно полностью исчезает за 0,05с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1м2.А. 400ВБ. 40В В. 4ВГ. 0,4ВД. 0,04В
Определить сопротивление проводника длиной 20м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10м/с, индукция поля равна 0,01Тл, сила тока 2А.
А. 100Ом Б. 0,01ОмВ. 0,1ОмГ. 1ОмД. 10Ом
Определить индуктивность катушки, если при силе тока в 2а, она имеет энергию 0,2Дж.
А. 200Гн Б. 2мГнВ. 100ГнГ. 200мГнД. 100м
Раздел 47 Тема 7.1. Квантовая оптика.
Практическая работа №20. Решение задач на применение уравнения Эйнштейна.
Вариант 1.
1. Определить работу выхода для лития, если красная граница фотоэффекта равна 0.52 мкм.
2. Определите длину волны λ, энергию ε, массу m и импульс р фотона, которому соответствует частота ν = 1.5·10¹5 Гц.
3. Свет какой частоты следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 3000 км/с? Работу выхода электронов из платины принять равной 10‾¹8 Дж.
4. Давление монохроматического света (λ = 600 нм) на черную поверхность, расположенную нормально к падающим лучам, равно 10‾¹¹ Н/см². Сколько фотонов падает за 1 с на
1 см² этой поверхности?
5. Определите максимальную скорость vmax электронов, вылетающих с поверхности цезия, если на цезий падает свет длиной волны λ = 4·10‾7 м. Работа выхода электронов из цезия Авых = 1.8 эВ.
Вариант 2.
1. Определить красную границу фотоэффекта для серебра.
2. Какова наименьшая частота света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3.3·10‾¹9 Дж?
3. Каков импульс и масса фотона, энергия которых равна 5.5·10⁻¹⁹ Дж?4. Определить красноволновую границу фотоэффекта для натрия, если работа выхода электрона из фотокатода равна 2.3 эВ.
5. При облучении фотоэлемента светом частотой ν = 1.6·10¹5 Гц фототок прекращается при задерживающем напряжении Uз = 4.1 В. Определите работу выхода Авых электрона с поверхности фотокатода и красную границу фотоэффекта λкр.
Время проведения 90 минут.
Краткие ответы к практической работе №20. Решение задач на применение уравнения Эйнштейна.
Вариант 1.
1. Решение: Работа выхода фотоэффекта определяется из условия Авых = hc/λmax; Авых = 3.83·10‾¹9 Дж.
2. Решение: Длина волны и частота связаны соотношением: λ = с/υ; масса фотона может быть определена из формулы Эйнштейна: Е = mc², откуда m = Е/с²; m = hv/с². Импульс фотона р= mc. Р = hv/с. λ = 9.9·10‾¹Дж; m = 1.1·10‾³5 кг; р = 3.3·10‾²7 кг·м/с.
3. Решение: Воспользуемся уравнением Эйнштейна для фотоэффекта: hv = Авых + mv²/2, откуда частота света: v = Авых + mv²/2/h. v = 7.7·10¹5 Гц.
4. Решение: Общий импульс, передаваемый фотонами площадке 1м² за 1 с, представляет собой давление света. Тогда на основании формулы р = nh/λ получим: n = pλ/h. n = 9·10¹9 фотон/м²·с.
5. Решение: Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид hc/λ = Авых + mv²/2, или mv²/2 = hc/λ – Авых, откуда vмах = √2(hc/λ – А вых)/m, где m – масса электрона. vмах = 6.6·105 м/с.
Вариант 2.
1. Решение: Красная граница фотоэффекта определяется из условия: λmax = hc/Авых;
λmax =2.9·10‾7 м = 29 мкм.
2. Решение: Наименьшая частота света, при которой еще наблюдается фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта и определяется формулой: vmin = Авых/h. vmin = 5·10¹4 Гц.
3. Решение: Массу фотона можно определить из уравнения Эйнштейна: Е = mc² => m = E/с²;
m = 6·10‾³6 кг; р = mc = Е/с = 1.81·10‾²7 кг·м/с.
4. Решение: Запишем уравнение для красной границы фотоэффекта и вычислим из него искомую длину волны: hvкр = А вых, или hc/λкр = А вых, откуда λкр = hc/Авых. λкр = 5.4·10‾7 м.
5. Решение: Электрон может пролететь через тормозящее поле, разность потенциалов которого U, если еU≤ mv²/2 (1), где mv²/2 – кинетическая энергия электронов. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта в данном случае имеет вид: hv = Авых + еU (2), откуда А = hv – еUз (3). Уравнение Эйнштейна для красной границы имеет вид: Авых = hc/ λкр, откуда λкр = hc/А вых.
Авых = 4·10‾19 Дж; λкр = 5·10‾7 м.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
При защите вопросов оценивается умение решать задачи и анализировать полученный
результат…..5 баллов.
Раздел 7. Тема 7.3. Элементы физики атомного ядра
Практическая работа №21
Решение задач по теме «Энергия связи и дефект масс»
Вариант 1.
1. Каково строение ядра атома магния?
2. Вычислите дефект массы ядра кислорода
3. Найти энергию связи ядра бора, если его атомная масса равна 8.02461 а.е.м.?
4. Чему равен дефект массы тритона, если масса атома трития равна 2.01410 а.е.м.?
5. Определите ΔЕ – энергию, которая выделится при образовании из протонов и нейтронов ядер изотопа водорода – дейтерия водорода массой m1 = 2 г.
6. Вычислить дефект массы (в а.е.м.) и энергию связи ядра бора
Вариант 2.
1. Каково строение ядра атома алюминия?
2. Найти энергию связи ядра изотопа магния
3. Ядро лития захватывая протон, распадается на две α-частицы. Определить сумму кинетических энергий этих частиц. Кинетической энергией пренебречь.
4. Чему равен дефект массы дейтрона, если масса атома дейтерия равна 2.01410 а.е.м.?
5. Какая минимальная энергия необходима для расщепления ядра азота на протоны и нейтроны?
6. Вычислите дефект массы ядра кислорода.
Время выполнения 45 минут.
Критерии оценки ответа обучающегося:
Выполнение задания, требующего одной математической операции ........ 1 балл
Развернутый ответ на вопрос, двух математической операции требующий расчета 2 балла
Выполнение задания, требующего трех математических операций . …. 3 балла
Выполнение задания, требующего четырех математических операций……4 баллов
Раздел 7.
Вопросы к контрольной работе №5 «Строение атома и квантовая физика»
Вариант 1.
Подчеркните правильный ответ
1. γ– излучение представляет собой …
А) поток отрицательно заряженных частиц.
Б) поток протонов.
В) поток ядер гелия.
Г) электромагнитные волны.
2. Согласно гипотезе Планка, энергия света поглощается веществом…
А) в зависимости от интенсивности света.
Б) порциями, равными һυ.
В) любыми порциями (квантами).
Г) непрерывно, пока есть освещение.
3. Какое из трех видов излучений (α, β или γ) обладает наибольшей проникающей способностью?
А) α-излучение.
Б) β-излучение.
В) γ-излучение.
Г) Проникающая способность всех указанных видов одинакова.
4. Ответьте на вопрос: Сколько протонов и нейтронов входит в состав ядра атома железа Fe ?______________________________________________________________________
5. Установите соответствие:
α –излучение – это…
А) …поток квантов электромагнитного излучения, испускаемых при торможении быстрых электронов в веществе.
ß –излучение – это…
Б) … поток электронов
γ –излучение – это…
В) …поток ядер гелия
Явление выбивания электронов с поверхности металлов под действием света называется ____________________________________
Дополните предложения:
В настоящее время широко распространены лазерные указки, авторучки, брелки. При неосторожном обращении с таким полупроводниковым лазером можно: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
Решите задачу и запишите полученный ответ. Определите наименьшую частоту света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла равна 3.3 ∙10 ¹³ Дж. ( h= 6.63 ∙ 10 ³⁴Дж∙с).
_______________________________________________________________________
9. Число протонов в ядре изотопа неона Ne равно __________________________
10. Элемент, в ядре атома которого содержится 23 протона и 28 нейтронов, называется _______________________________
Вариант 2.
Подчеркните правильный ответ
α– излучение представляет собой…
А) поток отрицательно заряженных частиц.
Б) поток протонов.
В) поток ядер гелия.
Г) электромагнитные волны.
Атомное ядро содержит протоны, несущие заряд одинакового знака. Какое взаимодействие удерживает эти частицы в ядре?
А) Магнитное.
Б) Электрическое.
В) Сильное.
Г) Гравитационное.
Какое из трех видов излучения (α, ß или γ) обладает наименьшей проникающей способностью?
А) α-излучение.
Б) β-излучение.
В) γ-излучение.
Г) Проникающая способность всех указанных видов излучений одинакова.
Ответьте на вопрос: Какая доля (в процентах) радиоактивных атомов распадается через промежуток времени, равный двум периодам полураспада?
Сколько нейтронов содержится в ядре атома неона Ne ?Установите соответствие:
Пузырьковая камера А) В газе появляются свободные заряженные частицы
Камера Вильсона Б) В жидкости появляется след из пузырьков пара этой жидкости.
Счетчик Гейгера В) В пластине образуется скрытое изображение следа этой частицы.
Толстослойная фотоэмульсия.
Г) В газе появляется след из капель жидкости.
Дополните предложения:
Способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы, называется:
___________________________________________________________________
Решите задачу и запишите полученный ответ. Определите энергию фотона видимого света с длиной волны λ = 500 нм. (с = 3∙10 ³м/с)
Ядра изотопов содержат одинаковое число ____________, но разное число ______________.
Элемент, в ядре атома которого содержится 11 протонов и 12 нейтронов, называется ____________________.
Дифференцированный зачет итоговый
Вариант-1
Блок А№ п/п Задание (вопрос) Эталон
ответа
Инструкция по выполнению заданий № 1-4: соотнесите содержание столбца 1 с содержанием столбца 2. Запишите в соответствующие строки бланка ответов букву из столбца 2, обозначающую правильный ответ на вопросы столбца 1. В результате выполнения Вы получите последовательность букв. Например,
№ задания Вариант ответа
1 1-В,2-А,3-Б
1. Для каждого определения из столбца 1 укажите название соответствующей физической величины из столбца 2.
Столбец 1.
1. Величина, характеризующая положение тела в пространстве, это…
2. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, это...
3. Промежуток времени, за который совершается одно полное колебание, это... Столбец 2.
А. частота колебаний
Б. сила Ампера
В. период колебаний
Г. координата
1 – Г
2 – Б
3 – А
2. Для каждого физического явления из столбца 1 укажите его название из столбца 2.
Столбец 1.
1. Взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вещества, это...
2. Создание электрического заряда на теле, это...
3. Возникновение ЭДС индукции в катушке при изменении силы тока в ней, это... Столбец 2.
А. самоиндукция
Б. диффузия
В. электрический ток
Г. электризация
1 – Б
2 – Г
3 – А
3. Для каждой физической величины из столбца 1 укажите единицу ее измерения из столбца 2.
Столбец 1.
1. Ускорение
2. Энергия
3. Напряжение
Столбец 2.
А. м/с2Б. Вт
В. В
Г. Дж
1 – А
2 – Г
3 – В
4. Для каждой физической величины из столбца 1 укажите ее формулу из столбца 2.
Столбец 1 Столбец 2
1. Механическая работа А.
2. Количество теплоты, поглощаемое телом при нагревании Б.
В.
3. Кинетическая энергия Г.
1 – Б
2 – А
3 – В
Инструкция по выполнению заданий № 5 -20: Выберите букву, соответствующую правильному варианту ответа и запишите ее в бланк ответов.
5. Как называют силу, с которой тело, вследствие притяжения к земле, действует на опору или подвес?
А. Сила упругости
Б. Вес тела
В. Сила тяжести
Г. Магнитная сила Б
6. Как будет двигаться тело массой 2 кг под действием силы 4 Н?
А. Равномерно, со скоростью 2 м/сБ. Равноускоренно, с ускорением 2 м/с2В. Равноускоренно, с ускорением 0,5 м/с2
Г. Равномерно, со скоростью 0,5 м/с Б
7. Две хоккейные шайбы - легкая (пластмассовая) и тяжелая (резиновая) движутся с одинаковой скоростью по поверхности льда. Сравните импульсы этих шайб.
А. Импульсы шайб одинаковы
Б. Импульс пластмассовой шайбы больше
В. Импульс резиновой шайбы больше
Г. По условию задачи нельзя сравнить импульсы В
8. В одном моле любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул. Как называется это число?
А. Постоянная Больцмана
Б. Постоянная Авогадро
В. Постоянная Планка
Г. Газовая постоянная Б
9. Какой из изопроцессов для одного и того же газа протекает при большем значении постоянного параметра Р?
А. Процесс 1
Б. Процесс 2
В. Процесс 3
Г. Все процессы происходят при одинаковом давлении А
10. Определить работу газа при постоянном давлении 1105 Па, если его объем изменился на 3,5м3.
А. 3,5 Дж
Б. 1105 Дж
В. 3,5 105 Дж
Г. 710-5 Дж В
11. Тепловая машина за цикл от нагревателя получает количество теплоты 100 Дж и отдает холодильнику 75 Дж. Чему равен КПД машины?
А. 75%
Б. 43%
В. 33%
Г. 25% Г
12. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при уменьшении одного из них в два раза?
А. Уменьшится в два раза
Б. Увеличится в два раза
В. Уменьшится в 4 раза
Г. Увеличится в 4 раза А
13. При каком значении силы тока на участке цепи с электрическим сопротивлением 8 Ом напряжение равно 16 В?
А. 0,5 А
Б. 1 А
В. 2 А
Г. 16 А В
14. Сопротивление между точками А и Б электрической цепи, представленной на рисунке, равно:
А. 11 Ом
Б. 6 Ом
В. 4 Ом
Г. 1 Ом В
15. Конденсатор электроемкостью 0,02 Ф заряжен до напряжения 10 В. Чему равен заряд конденсатора?
А. 0,2 Кл
Б. 0,002 Кл
В. 20 Кл
Г. 2 Кл А
16. Какими носителями электрического заряда создается электрический ток в металлах?
А. Электронами и положительными ионами
Б. Положительными и отрицательными ионами
В. Положительными, отрицательными ионами и электронами
Г. Только электронами Г
17. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на:
А. мелкие кусочки бумаги
Б. движущуюся заряженную частицу
В. подвешенный на нити легкий заряженный шарик
Г. стеклянную палочку Б
18. Укажите направление вектора силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле
А. вверх
Б. вниз
В. влево
Г. вправо В
19. В два медных кольца по очереди вводят магнит. Первое кольцо целое, второе разрезанное. Индукционный ток течет...
А. в первом кольце
Б. в обоих кольцах
В. во втором кольце
Г. ни в одном из колец А
20. На рисунке представлен график зависимости от времени координаты X тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси 0 X. Чему равна амплитуда колебаний тела?
А. 0 м
Б. 0,1 м
В. 0,2 м
Г. 2 м В
Блок Б№ п/п Задание (вопрос) Эталон ответа
Инструкция по выполнению заданий № 21-30 : В соответствующую строку бланка ответов запишите краткий ответ на вопрос, окончание предложения или пропущенные слова.
21. Линия, вдоль которой движется тело, называется ... траекторией.
22. Процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, называется ... испарением.
23. Число колебаний, совершенных за единицу времени, называется... частотой колебаний.
24. Изменение формы или объема тела, называется ... деформацией.
25. Движение, при котором точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения, называют ... равномерным.
26. Силу, возникающую в местах соприкосновения двух или нескольких тел, называют… силой трения.
27. Электростатическое поле создаётся… неподвижными зарядами.
28. Частицы, имеющие заряд одного знака… отталкиваются.
29. Температура по шкале Цельсия 27 градусов. Какое примерно значение температуры по абсолютной шкале ей соответствует? 300 К30. Мера взаимодействия тел, это… сила.
Критерии оценки:
«5» - выполнены правильно 30 заданий;
«4» - выполнены правильно 24 - 29 заданий;
«3» - выполнены правильно 16-23 заданий;
«2» - выполнены правильно 15 заданий. Дифференцированный зачет итоговый
Вариант - 2
Блок А№ п/п Задание (вопрос) Эталон
ответа
Инструкция по выполнению заданий № 1-4: соотнесите содержание столбца 1 с содержанием столбца 2. Запишите в соответствующие строки бланка ответов букву из столбца 2, обозначающую правильный ответ на вопросы столбца 1. В результате выполнения Вы получите последовательность букв. Например,
№ задания Вариант ответа
1 1-В,2-А,3-Б
1. Для каждого определения из столбца 1 укажите название соответствующей физической величины из столбца 2.
Столбец 1. Столбец 2.
1. Сила, с которой тело притягивается к Земле, это...
2. Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся электрический заряд, это...
3. Максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия, это... А. сила Лоренца
Б. сила тяжести
В. сила трения
Г. амплитуда
1 – Б
2 – А
3 – Г
2. Для каждого физического явления из столбца 1 укажите его название из столбца 2.
Столбец 1 Столбец 2.
1. Изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени, это ...
2. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое состояние, это...
3. Резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты вынуждающей сипы с частотой собственных колебаний, это... А. конденсация
Б. резонанс
В. механическое движение
Г. интерференция
1 – В
2 – А
3 – Б
3. Для каждой физической величины из столбца 1 укажите единицу ее измерения из столбца 2.
Столбец 1. Столбец 2.
1. Скорость
2. Сила тока
3. Частота А. м/с
Б. Гц
В. А
Г. Вт
1 – А
2 – В
3 – Б
4. Для каждой физической величины из столбца 1 укажите ее формулу из столбца 2.
Столбец 1. Столбец 2.
1. Сила гравитационного взаимодействия тел
2. Потенциальная энергия
3. Энергия магнитного поля тока А.
Б.
В.
Г.
1 – Б
2 – В
3 – А
Инструкция по выполнению заданий № 5 -20: Выберите букву, соответствующую правильному варианту ответа и запишите ее в бланк ответов.
5. Легкоподвижную тележку массой 3 кг толкают силой 6Н. Ускорение тележки в инерциальной системе отсчета равно:
А. 18 м/с2Б. 2 м/с2В. 1,67 м/с2Г. 0,5 м/с2 Б
6. Для того, чтобы уменьшить кинетическую энергию тела в 4 раза, надо скорость тела уменьшить в:
А. раза
Б. 4 раза
В. 2 раза
Г. раза В
7. Как называют силу, возникающую в местах соприкосновения двух или нескольких тел?
А. Сила упругости
Б. Вес тела
В. Сила тяжести
Г. Сила трения Г
8. При неизменной концентрации частиц абсолютная температура идеального газа была увеличена в 2 раза. Давление газа при этом...
А. увеличилось в 4 раза
Б. увеличилось в 2 раза
В. уменьшилось в 4 раза
Г. не изменилось Б
9. На рисунке изображены две изотермы для одной и той же массы идеального газа. Чем отличаются процессы, представленные этими изотермами?
А. Ничем
Б. Температурой
В. Температурой,
Г. Температурой, В
10. Чему равна работа, совершенная газом при переходе из состояния 1 в состояние 2?
А. 0 Дж
Б. 300 Дж
В. 600 Дж
Г. 900 Д В
11. Каково максимально возможнее значение КПД теплового двигателя, температура нагревателя которого 327 °С, а температура холодильника 27 °С?
А. 50 %
Б. 70 %
В. 43 %
Г. 6 % А
12. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов при увеличении одного их них в 3 раза?
А. Уменьшится в 3 раза
Б. Уменьшится в 9 раз
В. Увеличится в 3 раза
Г. Увеличится в 9 раз В
13. Чему равно напряжение на участке цепи с электрическим сопротивлением 2Ом при силе тока 4 А?
А. 2 В
Б. 0,5 В
В. 8 В
Г. 1 В В
14. Сила тока во внешней цепи равна 0,4 А внутреннее сопротивление источника тока 0,5 Ом, внешнее сопротивление цепи 4,5 Ом. Какова ЭДС источника тока?
А. 5,4 В
Б. 0,2 В
В. 5 В
Г. 2 В Г
15. Как изменится электрическая емкость плоского конденсатора, если площадь пластин увеличить в 3 раза?
А. Не изменится
Б. Увеличится в 3 раза
В. Уменьшится в 3 раза
Г. Увеличится в 6 раз Б
16. Какими носителями электрического заряда создается электрический ток в электролитах?
А. Электронами и положительными ионами
Б. Положительными и отрицательными ионами
В. Положительными, отрицательными ионами и электронами
Г. Только электронами Б
17. Как взаимодействуют два параллельных проводника, если направления электрического тока в них противоположны?
А. Не взаимодействуют
Б. Притягиваются
В. Отталкиваются
Г. Поворачиваются в одинаковом направлении В
18. Укажите направление вектора силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.
А. Вверх
Б. Вниз
В. Влево
Г. Вправо Г
19. Один раз кольцо падает на стоящий вертикально полосовой магнит так, что надевается на него: второй раз - так, что пролетает мимо него. Плоскость кольца в обоих случаях горизонтальна. Ток в кольце возникает ...
А. в обоих случаях
Б. ни в одном из случаев
В. только в первом случае
Г. только во втором случае А
20. На рисунке представлен график зависимости от времени t скорости V тела, совершающего гармонические колебания вдоль прямой. Чему равен период колебаний скорости тела?
А. 0 с
Б. 8 с
В. 4 с
Г. 2 с Б
Блок Б№ п/п Задание (вопрос) Эталон ответа
Инструкция по выполнению заданий № 21-30 : В соответствующую строку бланка ответов запишите краткий ответ на вопрос, окончание предложения или пропущенные слова.
21. Тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь, называют... материальной точкой.
22. Процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое, называется... плавлением.
23. Возникновение ЭДС индукции в катушке при изменении силы тока в ней, это… самоиндукция.
24. Упорядоченное движение заряженных частиц называется... электрическим током.
25. Тепловое движение взвешенных в жидкости или газе частиц называют... броуновским движением.
26. Создание электрического заряда на теле, это… электризация.
27. Произведение массы тела на скорость его движения, это… импульс тела.
28. Энергия движущегося тела, это… кинетическая энергия.
29. Температура кипения воды в открытом сосуде при повышении атмосферного давления … повышается.
30. Мера инертности тела, это… масса.
Критерии оценки:
«5» - выполнены правильно 30 заданий;
«4» - выполнены правильно 24 - 29 заданий;
«3» - выполнены правильно 16-23 заданий;
«2» - выполнены правильно 15 заданий.
Матрица контрольных процедур
Раздел Текущий контроль
Диф. Зачет/
экзамен
Формы Тест Лаб.
работа Проектная работа Контр.
работа Самостоятельная работа Практическая работа Зачет
1 сем Зачет
2 сем 1. + - - + + + - - -
- - - - + + - - -
+ - - - + + - + +
+ - - - + - - - -
+ - + - + + - - -