Контрольная работа по Физике на тему: "Движение, энергия, тепловые процессы"

4.1. Задача  № 1. Кинематика материальной точки

Материальная точка движется по окружности радиуса R.  Задан закон изменения пути с течением времени S=f(t) или закон изменения угла поворота радиуса движущейся материальной точки с течением времени  φ=φ(t).

На основании заданного закона изменения пути с течением времени найти закон изменения угла поворота радиуса движущейся материальной точки с течением времени  или наоборот. Найти неизвестные величины для момента времени t₁, обозначенные в таблице 4.1 знаком «?»..

Закон движения или закон вращения  S = –2,4t + 0,2t³

R,м                            3
t₁;c                             ?
u₁;м/c                         3
a_1τ; м/с^{2                          ?}
a_1n;м/с^{2                           ?}
а_1; м/с^{2                            ?}
tgα_{1                                   ?}
ω_1;1/с                          ?
ε_1; 1/с^{2                              ?}
S_1;м                             ?

 

4.3. Задача № 3. Закон изменения импульса тела

На тело массой m, движущееся с импульсом  p^p₁ = mu^p₁ = (p_1x; p_1y), действует сила F^p (Fx; Fy). Под действием силы в течение промежутка времени △t импульс тела изменился и стал равным p^p₂= (p_2x; p_2y).

Найти неизвестные величины, обозначенные в таблице 4.3 знаком «?».

Условные обозначения физических величин:

p₁ – модуль импульса тела до действия силы, 

p₂ – модуль импульса тела после действия силы,

F△t – импульс силы, действующей на тело,

Δр – модуль изменения импульса тела,

F – модуль силы,

а – модуль ускорения движения тела при действии силы.  

Примечание: решение задачи № 3 должно быть основано на построении и анализе векторной диаграммы импульсов и силы.

m; кг                               7,43
^p_1x ;кгм/с                           2
^p_1y ;кгм/с                          -6
F_x△t ; Hc                       ?
F_y△t ; Hc                       ?
^p_2x ;кгм/с                           3
^p_2y ;кгм/с                          -4
△t ;c                                 0,1
△p; кгм/с                          ?
F△t; Hc                         ?
p_1; м/с                               ?
p_2; м/с                               ?
F;H                                     ?
a; м/с^{2                                      ?}

 

4.5. Задача № 5. Законы сохранения при ударе

Два шара массами m₁= 2 кг и m₂=3 кг движутся вдоль оси ОХ. Решить задачу в случае, когда шары являются абсолютно неупругими (т.е. после взаимодействия движутся как одно тело), а удар – прямым центральным.

Условные обозначения физических величин:

υ₁, υ₂ – модули скоростей шаров до удара;

u₁, u₂ – модули скоростей шаров после удара;   

Е₁,  Е₂,– кинетическая энергия шаров до удара;

Е₁', Е₂' – кинетическая энергия шаров после удара;

Q – количество теплоты, выделившейся при ударе;

ΔР₁ – изменение импульса первого шара;

ΔР₂ – изменение импульса второго шара;

׀F׀ – сила взаимодействия двух шаров при длительности взаимодействия t=0,02 с.

Найти неизвестные величины, обозначенные в таблице 4.5 знаком «?».
 

4.7. Задача № 7. Динамика твердого тела

Система  тел состоит из: 1) диска массой m₁ и радиуса R, вращающегося относительно закрепленной горизонтальной оси, 2) невесомой нерастяжимой нити, намотанной на шкив диска радиусом r, 3) груза массой m₂, прикрепленного к свободному концу нити (рис. 4.7). В начальный момент времени система тел неподвижна. На диск действует момент силы М, направление которого показано дуговой стрелкой.

Условные обозначения физических величин:

I – момент инерции диска,

Т – сила натяжения нити,

а – ускорение груза,

ε – угловое ускорение диска,

t – время движения,

L – момент импульса диска в конце движения,

φ – угол поворота диска за время t,

s – путь, пройденный грузом за время t,

Е – кинетическая энергия диска в момент времени t,

А – работа диска.

Найти неизвестные величины, обозначенные в таблице 4.7 знаком «?».

m₁

m1_; кг                     12
R см                       40
I; кг∙м^{2                        ?}
r см                         25
m_2;кг                         6
M ;Н∙м                    1,65
Т; Н                          ?
Т∙ r Н∙м                     ?
a м/с^{2                            ?}
ε 1/с^{2                             ?}
t ;с                             ?
ω ;1/с                        ?
L; км*м²/c                 ?
φ ;рад                     20
S; м                          ?
E; Дж                        ?
A Дж                         ?
 

4.9. Задача  № 9. Макропараметры и микропараметры состояния вещества. Уравнение состояния идеального газа

Газ массой m находится в состоянии, которое характеризуется  макропараметрами:

Р – давление,  

V – объем,

Т – температура;

V_о – объем газа при нормальных условиях.

Микропараметры этого состояния:  

N – число молекул,  

m₀ – масса молекулы вещества,  

ε_пост – средняя кинетическая энергия поступательного хаотического движения молекулы,  

V_кв – средняя квадратичная скорость поступательного хаотического движения молекулы.

Найти неизвестные величины, обозначенные в таблице 4.9 знаком «?».

Вид газа                     СО₂
P,МПа                         0,4
V;л                                ?
T;К                             320
m;кг                            0,662
N*10^{23                              ?}
V_о;л                             ?
m_0;кг                            ?
μ;кг/моль                     ?
ν;моль                         ?
V_кв м/с                        ?
ε_пост Дж                      ?

 

4.11. Задача  № 11.  Первое начало термодинамики

Газ  в результате протекания процесса переходит из состояния 1 в состояние 2. Найти неизвестные величины, обозначенные в таблице 4.11. знаком «?».

Условные обозначения физических величин:

m – масса газа;

P₁ – давление газа в первом состоянии;

V₁– объем газа в первом состоянии;

T₁– температура газа в первом состоянии;

P₂ – давление газа во втором состоянии;

V₂ – объем газа во втором состоянии;

T₂ – температура газа во втором состоянии;

μ – масса моля газа;

i – число степеней свободы;

ΔU – изменение внутренней энергии газа;

A – работа газа;

Q – теплота газа.

Вид газа               H₂О
m;кг                       0,8
P_1; МПа                 0,2
V_1;м^{3                          0,15}
T_1;К                         ?
P_2;МПа                  0,3
V_2;м^{3                          0,1}
T_2;К                          ?
μ;кг/моль                  ?
i-                               ?
ΔU;Дж                      ?
A;Дж                        ?
Q;Дж                        ?
вид процесса          ?
 

4.12. Задача  № 12. Тепловые  двигатели

Тепловой двигатель работает по циклу Карно. Количество газа в двигателе равно 0,5 моль и число степеней свободы равно 5.

Условные обозначения физических величин:

Q₁ – теплота полученная от нагревателя

Q₂ – теплота отданная охладителю

T₁  - температура нагревателя

T₂  - температура охладителя

η – КПД двигателя

А – работа двигателя за один процесс

A₁ – работа изотермического расширения газа в цикле Карно

A₂ – работа изотермического сжатия газа в цикле Карно

A_1ад – работа газа при адиабатном расширении в цикле Карно

A_2ад – работа газа при адиабатном сжатии в цикле Карно

ΔS – изменение энтропии газа в цикле Карно

Найти неизвестные величины, обозначенные в таблице 4.12 знаком «?».

Q_1, Дж                  400
Q_2, Дж                  250
T_1,К                       ?
T_2,К                      300
η,%                       ?
A,Дж                     ?
A_1,Дж                   ?
A_2,Дж                   ? 
A_1ад,Дж               ?
А_2ад,Дж               ?
ΔS,Дж/К               ?

4.16. Задача  № 16. Законы постоянного  тока

Определить неизвестные параметры участка электрической цепи согласно таблице 4.16.

Условные обозначения некоторых физических величин:

r_о – общее сопротивление участка;          

I_о – сила тока, подаваемая на участок;

U_o – напряжение на участке;                    

P_о – мощность тока на участке.
 

Сопротивление элемента участка (Ом)

r1  ?
r2  ?
r3  ?
r4  ?
r0  ?

Сила тока в элементе участка (А)

l1  0,5
l2  0,2
l3  ?
l3  ?
l0  ?

Напряжение на элементе участка (В)

U1  10
U2  ?
U3  ?
U4  ?
U0  ?

Мощность тока на элементе участка (Вт)

P1  ?
P2  ?
P3  ?
P4  ?
P0  ?