3925pdf
.pdf
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Гомельский государственный технический
университет имени П. О. Сухого»
Кафедра «Физика»
А. А. Бойко, Е. С. Петрова, П. Д. Петрашенко
ФИЗИКА
ПРАКТИКУМ
по одноименному курсу для студентов всех специальностей
заочной формы обучения В трех частях
Часть 1 Механика и молекулярная физика
Электронный аналог печатного издания
Гомель 2010
УДК 531/534+539.194(075.8) ББК 22.36я73
Б77
Рекомендовано к изданию научно-методическим советом энергетического факультета ГГТУ им. П. О. Сухого (протокол № 5 от 15.06.2009 г.)
Рецензент: кан. физ.-мат. наук, доц. каф. «Высшая математика» ГГТУ им. П. О. Сухого
В. И. Лашкевич
|
Бойко, А. А. |
|
Б77 |
Физика : практикум по одноим. курсу для студентов всех специальностей заоч. |
|
формы обучения : в 3 ч. Ч. 1. Механика и молекулярная физика / |
А. А. Бойко, |
|
|
Е. С. Петрова, П. Д. Петрашенко. – Гомель : ГГТУ им. П. О. Сухого, 2010. |
– 45 с. – Сис- |
|
тем. требования: PC не ниже Intel Celeron 300 МГц ; 32 Mb RAM ; свободное место на |
|
|
HDD 16 Mb ; Windows 98 и выше ; Adobe Acrobat Reader. – Режим доступа: |
|
|
http://lib.gstu.local. – Загл. с титул. экрана. |
|
ISBN 978-985-420-901-2.
Представлены тестовые задания по разделам курса физики «Механика и молекулярная физика». Ориентирован на проверку знаний, определений, основных законов и положений курса.
Для студентов всех специальностей заочной формы обучения.
УДК 531/534+539.194(075.8) ББК 22.36я73
ISBN 978-985-420-901-2 (ч. 1) |
© Бойко А. А., Петрова Е. С., |
ISBN 978-985-420-906-7 |
Петрашенко П. Д., 2010 |
|
© Учреждение образования «Гомельский |
|
государственный технический университет |
|
имени П. О. Сухого», 2010 |
Предисловие
Практикум представляет собой образцы тестовых заданий по разделам курса физики «Механика, гармонические колебания и волны, молекулярная физика». Тестовые задания составлены по типу заданий закрытой формы, один или несколько из которых являются правильными. Часть задач составлена на установление правильного соответствия между элементами двух множеств.
Практикум предназначен в помощь студентам заочной формы обучения для проверки усвоения ими учебного материала, а также может быть использован при подготовке к экзаменам, проводимым в тестовой форме. Данное учебное издание содержит также ряд контрольных вопросов и задач без выбора ответа и может быть полезно для студентов дневной формы обучения для подготовки к коллоквиумам по соответствующим разделам физики и для преподавателей, использующих в своей работе тестовый способ контроля знаний.
3
Основные законы и формулы «Механика. Гармонические колебания и волны»
Скорость мгновенная
Ускорение:
–мгновенное
–тангенциальное
–нормальное
–полное
Скорость угловая
Ускорение угловое
Уравнение равнопеременного вращательного движения
Связь между линейными и угловыми величинами, характеризующими движение точки по окружности
Второй закон Ньютона для поступательного движения
Второй закон Ньютона для поступательного движения
при m const
|
dr |
|
|
|
ds |
v |
dt , или v dt |
||||
|
|
dv |
d 2r |
||
|
a |
dt dt2 |
|||
|
|
dv |
|
d 2s |
|
|
a dt |
|
|
|
|
|
dt2 |
||||
|
an |
v2 |
|||
|
r |
||||
|
|
|
|||
|
a |
a2 |
a2 |
||
|
|
|
|
n |
|
d dt
|
d |
|
d 2 |
|
|
dt |
dt |
2 |
|||
|
|
0 t
0t t2 2
s r , v r
a |
|
r , |
a |
n |
2r |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
n |
|
|
dp |
|
|
|
F |
Fi |
dt |
|||
|
|
|
i 1 |
|
|
||
|
|
|
|
dv |
|
|
|
|
|
F |
m dt |
ma |
|||
4
Импульс материальной точки массы m, движущейся со скоростью v
Закон сохранения импульса для изолированной системы тел
Работа переменной силы на пути s
Мощность
Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия тела, находящегося в однородном поле тяжести
Кинетическая энергия тела
Закон сохранения механической энергии
Момент инерции материальной точки
Момент инерции некоторых тел массой m:
–полого и сплошного цилиндров (или диска) радиуса R относительно оси вращения, совпадающей с осью цилиндра
–шара радиуса R относительно оси вращения, проходящей через центр масс шара
–тонкого стержня длиной l, если ось вращения перпендикулярна стержню и проходит через центр масс стержня
p = mv
n
mivi const
i 1
A Fcos ds
N dAdt Fvcos
П = mgh
Т = |
mv2 |
= |
p2 |
2 |
2m |
E T П const
J = mr2
Jпол mR2
Jcпл 12 mR2
J0 = 52 mR2
J0 = 121 ml2
5
– тонкого стержня длиной l, но ось вращения проходит через один из концов стержня
– тела относительно произвольной оси (теорема Штейнера)
Момент импульса
Момент силы
Основное уравнение динамики вращательного движения
Основное уравнение динамики вращательного движения при J const
Закон сохранения момента импульса для изолированной системы
Кинетическая энергия вращающегося тела
Уравнение гармонических колебаний материальной точки
Скорость и ускорение материальной точки, совершающей гармонические колебания
J0 = 13 ml 2
J = J0 + md 2
L r p
M r F
M dL d J dt dt
M Jd J
dt
n
Ji i const
i 1
T J 2
2
A cos t ,
где х – смещение; А – амплитуда колебаний; ω – угловая, или циклическая частота; φ – начальная фаза
v A sin t
a Aω2cos (ωt + φ)
6
Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты:
–амплитуда результирующего колебания
–начальная фаза результирующего колебания
A2 A2
A 1 2
2A1A2cos 2 1
arctg A1sin 1 A2sin 2 A1cos 1 A2cos 2
7
Вопросы для самоконтроля по разделу «Кинематика. Динамика»
1.Что называется материальной точкой?
2.Какая система отсчета называется инерциальной?
3.Что такое вектор перемещения? Поясните ответ рисунком.
4.Дайте определение вектора мгновенной скорости.
5.Дайте определение вектора мгновенного ускорения.
6.Что характеризует тангенциальная и нормальная составляющие ускорения? Каковы их модули?
7.Что называется угловой скоростью? Как определяется ее направление?
8.Что называется угловым ускорением? Как определяется его направление?
9.Сформулируйте законы Ньютона.
10.В чем заключается закон сохранения импульса? В каких системах он выполняется?
11.В чем заключается закон сохранения механической энергии? Для каких систем он выполняется?
12.Как связана работа с изменением кинетической и потенциальной энергии тела?
13.Запишите выражение для потенциальной энергии упругодеформированного тела.
14.Что такое мощность? Запишите ее формулу. Как зависит мощность от силы тяги и скорости движения тела?
15.В чем заключается физическая сущность закона сохранения момента импульса? В каких системах он выполняется?
16.Что называют моментом силы?
17.Запишите формулу для момента импульса электрона, движущегося по круговой орбите вокруг ядра. Покажите направление момента импульса электрона.
18.Что такое момент инерции тела?
19.Запишите моменты инерции относительно центра масс для стержня, цилиндра, шара.
20.Когда применяют теорему Штейнера?
21.Сформулируйте уравнение динамики вращательного движения твердого тела.
22.Запишите формулу для кинетической энергии тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.
8
Тестовые задания
1.Радиус-вектор – это:
а) вектор, проведенный из любой точки к любой точке траектории;
б) вектор, проведенный из любой точки траектории к началу координат;
в) вектор, проведенный из начала координат к любой точке траектории.
2.В каком из ответов все величины являются скалярными?
а) масса, работа, импульс, время, плотность; б) энергия, температура, работа, мощность, масса; в) момент импульса, сила, импульс, ускорение.
3.Что нужно поставить вместо многоточия в предложении: «Система отсчета, вкоторой тело.., называется инерциальной»?
а) движется с постоянным ускорением по отношению к другим системам отсчета;
б) движется прямолинейно по отношению к другим системам отсчета;
в) движется равномерно по отношению к другим системам отсчета;
г) находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
4.Радиус-вектор, определяющий положение материальной точ-
ки в |
пространстве, изменяется со временем по закону |
r = 3t i |
+ 4t j + 7 k . Чему равен модуль скорости: |
а) 74 м/с; б) 25 м/с; в) 14м/с; г) 8,6 м/с; д) 5 м/с.
5.В каком из приведенных ниже выражений допущена ошибка?
а) v = [r ω]; б) L = [r p]; в) M = [r F]; г) dr = [dφ r]; д) aτ = [β r].
9
6. Какое из приведенных ниже выражений определяет переме-
щение материальной точки?
а) r12 r2 r1 ;
б) z xi yj zk ; |
|
|
|
|
|
|||||
в) r = v dt; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
г) r = |
1 |
n |
mi ri . |
|
|
|
|
|
||
m |
|
|
|
|
|
|||||
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Какое из приведенных ниже уравнений описывает равномер- |
||||||||||
ное прямолинейное движение? |
|
|
|
at2 |
|
|||||
1) v = v0 + at; 2) ω = ω0 + εt; 3) v = |
|
; 4) ω = |
|
; 5) S = v0 |
t + |
. |
||||
|
t |
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) 1; б) 2, 4; в) 3; г) 3, 4; д) 5.
8. Какие из приведенных ниже уравнений описывают криволинейное ускоренное движение?
1) v = v0 |
+ at; 2) ω = ω0 |
+ εt; 3) v = S |
; 4) ω = |
|
; 5) φ = ω0 t + |
εt2 . |
|
|
t |
|
t |
|
2 |
а) 1, 2; б) 2, 5; в) 3; г) 3, 4; д) 5.
9. В каком из приведенных ниже выражений допущена ошибка?
1) v = ωR; 2) aτ = εR; 3) an = ω2R; 4) S = φR; 5) a = 
ε2 ω4 . а) 1; б) 2; в) 3; г) 4; д) 5.
10. Материальная точка движется равноускоренно по криволинейной траектории. Вектор мгновенной скорости направлен:
а) по касательной к траектории; б) к центру кривизны траектории;
в) по направлению вектора перемещения; г) вдоль радиуса кривизны от центра; д) среди ответов а–г нет верного.
10