Практическое занятие N 1. Введение: система СИ, приставки, вектора. Кинематика: прямолинейное, вращательное и криволинейное движение. Динамика: законы Ньютона
1. Из одного и того же места начали равноускоренно двигаться в одном направлении две точки, причем вторая начала свое движение через 2 с после первой. Первая точка двигалась с начальной скоростью l м/с и ускорением 2м/с2, вторая — с начальной скоростью 10 м/с и ускорением 1м/с2. Через какой промежуток времени, и на каком расстоянии от исходного положения вторая точка догонит первую?
2. Тело, брошенное вертикально вверх, находилось на одной в той же высоте 8,6 м два раза с интервалом 3 с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, вычислить начальную скорость брошенного тела.
3. По дуге окружности радиусом 10 м движется точка. В некоторый момент времени нормальное ускорение точки 4,9 м/с2; в этот момент векторы полного и нормального ускорений образуют угол 60°. Найти линейную скорость и тангенциальное ускорение точки.
4. Диск вращается с угловым ускорением 2 рад/с2. Сколько оборотов сделает диск при изменении частоты вращения от 240 мин -1 до 90 мин -1? Найти время, в течение которого это произойдет.
5. Миномет установлен под углом 6 0° к горизонту на крыше здания, высота которого 40 м. Начальная скорость мины равна 50 м/с. Требуется: 1) написать кинематические уравнения движения и уравнения траектории; 2) определить время полета мины, максимальную высоту ее подъема, горизонтальную дальность полета, скорость в момент падения мины на землю. Сопротивлением воздуха пренебречь.
6. На гладком столе лежит брусок массой 4 кг. К бруску привязаны два шнура, перекинутые через неподвижные блоки, прикрепленные к противоположным краям стола. К концам шнуров подвешены гири, массы которых 1 кг и 2 кг. Найти ускорение,
с которым движется брусок, и силу натяжения каждого из шнуров. Массой блоков и трением пренебречь.
7. Шайба, пущенная по поверхности льда с начальной скоростью 20 м/с, остановилась через 40 с. Найти коэффициент трения шайбы о лед.
Практическое занятие N2. Законы сохранения импульса и энергии.. Динамика вращательного движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса. Упругие нарпяжения в твердых телах.
1. Снаряд массой 10 кг обладал скоростью 200 м/с в верхней точке траектории. В этой точке он разорвался на две части. Меньшая массой 3 кг получила скорость 400 м/с в прежнем направлении. Найти, с какой скоростью и под каким углом к горизонту полетит большая часть снаряда после разрыва, если меньшая полетела вперед под углом 60 градусов к горизонту.
2. Два груза массами 10 кг и 15 кг подвешены на нитях длиной 1 м так, что грузы соприкасаются между собой. Меньший груз был отклонен на угол 60° и выпущен. Определить высоту, на которую поднимутся оба груза после удара. Удар грузов считать неупругим.
3. Определить момент инерции тонкого однородного стержня длиной 60 см и массой 100 г относительно оси, перпендикулярной ему и проходящей через точку стержня, удаленную на 20 см от одного из его концов
4. На горизонтальную ось насажены маховик и легкий шкив радиусом 5 см. На шкив намотан шнур, к которому привязан груз массой 400 г. Опускаясь равноускоренно, груз прошел путь l,8 м за время 3 с. Определить момент инерции маховика. Массу шкива считать пренебрежимо малой.
5. Сколько времени будет скатываться без скольжения обруч с наклонной плоскости длиной 2 м и высотой 10 см?
6. Стальной стержень длиной 2 м и площадью поперечного сечения 2 см2 растягивается силой 10 кН. Найти потенциальную энергию растянутого стержня и объемную плотность энергии.
Практическое занятие N3. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Теорема Гаусса. Потенциал. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Электроемкость. Энергия электрического поля.
1. Тонкий стержень длиной l = 10см равномерно заряжен. Линейная плотность t заряда равна 1мкКл/м. На продолжении оси стержня на расстоянии a = 20см от ближайшего его конца находится точечный заряд Q = 100 нКл. Определить силу F взаимодействия заряженного стержня и точечного заряда.
2. Очень длинная тонкая прямая проволока несет заряд, равномерно распределенный по всей ее длине. Вычислить линейную плотность t заряда, если напряженность поля на расстоянии a = 0,5 м от проволоки против ее середины равна 200 В/м.
3. Прямоугольная плоская площадка со сторонами, длины a и b которых равны 3 и 2 см соответственно, находится на расстоянии 1 м от точечного заряда 1 мкКл. Площадка ориентирована так, что линии напряженности составляют угол a = 30 о с ее поверхностью. Найти поток вектора напряженности через площадку.
4. Заряды Q1 = 1 мкКл и Q2 = -1 мкКл находятся на расстоянии d =10 см. Определить напряженность и потенциал поля в точке, удаленной на расстояние r = 10см от первого заряда и лежащий на линии, проходящей через первый заряд перпендикулярно направлению от Q1 к Q2.
5. Определить работу А1-2 по перемещению заряда Q1=50 нКл из точки 1 в точку 2 в поле, созданном двумя точечными зарядами, модуль которых равен 1 мкКл и a = 0,1м
6. Два металлических шара радиусами R1 = 2 см и R2 = 6 см соединены проводником, емкостью которого можно пренебречь. Шарам сообщен заряд Q = 1 нКл. Найти поверхностную плотность зарядов на шарах.
7. Конденсатору, электроемкость которого равна 10 пФ, сообщен заряд Q = 1 пКл. Определить энергию конденсатора.
Практическое занятие N4. Электрический ток. Закон Био-Савара-Лапласса. Закон Ампера. Сила Лоренца. Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Электрическое и магнитное поля в веществе.
1. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через t1 = 15 мин, если только вторая, то через t2 = 30 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить последовательно? Параллельно?
2. Две батареи аккумуляторов (Е1 = 10 В, r1 = 1Ом; Е2 = 8 В, r2 = 2Ом) и реостат (R = 6 Ом) соединены, как показано на рис. Найти силу тока в батареях и реостате.
3. Два длинных параллельных провода находятся на расстоянии r = 5 см один от другого. По проводам текут в противоположных направлениях одинаковые токи I = 10 А каждый. Найти индукцию магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии r1 = 2 см от одного и r2 = 3 см от другого провода.
4. Квадратная проволочная рамка расположена в одной плоскости с длинным прямым проводом так, что две ее стороны параллельны проводу. По рамке и проводу текут одинаковые токи I = 1 кА. Определить силу F, действующую на рамку, если ближайшая к проводу сторона рамки находится на расстоянии, равном ее длине.
5. Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U = 800 В, влетает в однородные, скрещенные под прямым углом магнитное (В = 50мТл) и электрическое поля. Определить напряженность Е электрического поля, если протон движется в скрещенных полях прямолинейно.
6. Проволочный виток радиусом r = 4см, имеющий сопротивление R = 0,01Ом, находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,04Тл. Плоскость рамки составляет угол a = 30° с линиями индукции поля. Какое количество электричества Q протечет по витку, если магнитное поле исчезнет?
7. Обмотка тороида с немагнитным сердечником имеет n = 10 витков на каждый сантиметр длины. Определить плотность энергии w поля, если по обмотке течет ток I = 16А.
ЛИТЕРАТУРА
1.Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики, т.1,М., Дрофа,2003г.
2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1, М., Наука, 1977г.
3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики, М., Высшая школа, 2004 г.
4. Трофимова Т.И. Курс физики, М., Наука, 2006 г.
5. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики т.1,
М., Наука, 1971 г.
6. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М., Наука, 2005г.
8. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. М., Высшая школа, 2006 г.
