Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.)




Скачать 100.29 Kb.
НазваниеЭкзамен По дисциплине: Физика (1 сем.)
Дата публикации21.10.2013
Размер100.29 Kb.
ТипДокументы
shkolnie.ru > Физика > Документы
Рецензия

на экзаменационную работу по физике

Выполнил: слушатель МУЦПС СибГУТИ

Проверил: старший преподаватель кафедры физики СибГУТИ А. И. Стрельцов.

Дата и время проверки:

Экзаменационная оценка: хорошо.

Федеральное агентство связи
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Межрегиональный центр переподготовки специалистов


Экзамен

По дисциплине: Физика (1 сем.)



Выполнил:

Группа:

Вариант: билет № 24

Проверил: Стрельцов А.И.

Новосибирск, 2013 г

1. Кинематика прямолинейного равномерного и неравномерного движения (физические величины, уравнения движения, графики зависимостей физических величин от времени).
Рассмотрим кинематические характеристики прямолинейного равномерного и неравномерного движения.

Для характеристики этих явлений будем использовать следующие физические величины:

1. Путь - часть траектории, пройденной телом за определенный промежуток времени , S [м];

2. Скорость – векторная величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта, υ [м/с];

3. Ускорение – величина, характеризующая быстроту изменения вектора скорости, a [м/с2].

Вращающаяся точка имеет тангенциальное ускорение, равное аτ=dv/dt, оно изменяет скорость по величине и направлено по касательной к траектории; и нормальное ускорение, равное аn= v2/R, оно меняет направление скорости и направлено по радиусу окружности (R).

Прямолинейным равномерным движением называется такое прямолинейное движение, при котором материальная точка (тело) движется по прямой и в любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Прямолинейное равномерное движение характеризуется следующими признаками:

1. ускорение а = 0 (нормальное ускорение аn = 0, тангенциальное ускорение аτ = 0);

2. скорость v = const;

Вектор скорости равномерного прямолинейного движения материальной точки направлен вдоль ее траектории в сторону движения. Вектор скорости при равномерном прямолинейном движении равен вектору перемещения за любой промежуток времени, поделенному на этот промежуток времени:

3. путь s = v∙t;

Путь - величина всегда положительная. Координата может быть и положительной и отрицательной, поэтому в уравнении, задающем зависимость координаты от времени, перед величиной v∙t в уравнении стоит знак плюс, если направление оси ОХ и направление скорости совпадают, и знак минус, если они противоположно направлены.

4. координата x = x0 v∙t, где x0 - начальная координата тела на оси ОХ.

Примем линию, по которой движется материальная точка, за ось координат ОХ, причем за положительное направление оси выберем направление движения точки. Тогда, спроецировав векторы r и v, на эту ось, для проекций ∆rx = |∆r| и ∆vx = |∆v| этих векторов мы можем записать: , отсюда получаем уравнение равномерного движения:

∆rx = vx · t .

Т.к. при равномерном прямолинейном движении S = |∆r|, можем записать:

Sx = vx · t. Тогда для координаты тела в любой момент времени имеем:

х = х0 + Sx = х0 + vx · t,

где х0 - координата тела в начальный момент t = 0.

Зависимость проекции скорости тела от времени показана на рис. 1. Так как скорость постоянна (v = const), то графиком скорости является прямая линия, параллельная оси времени Ot.



Рис. 1. Зависимость проекции скорости тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Проекция перемещения на координатную ось численно равна площади прямоугольника ОАВС (рис. 2), так как величина вектора перемещения равна произведению вектора скорости на время, за которое было совершено перемещение.



Рис. 2. Зависимость проекции перемещения тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

График зависимости перемещения от времени показан на рис. 3. Из графика видно, что проекция скорости равна

v = s1 / t1 = tg α

где α – угол наклона графика к оси времени.

Чем больше угол α, тем быстрее движется тело, то есть тем больше его скорость (больший путь тело проходит за меньшее время). Тангенс угла наклона касательной к графику зависимости координаты от времени равен скорости:

tg α = v



Рис. 3. Зависимость проекции перемещения тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Зависимость координаты от времени показана на рис. 4. Из рисунка видно, что

tg α1 > tg α2,

следовательно, скорость тела 1 выше скорости тела 2 (v1 > v2).

tg α3 = v3 < 0

Если тело покоится, то графиком координаты является прямая, параллельная оси времени, то есть

х = х0



Рис. 4. Зависимость координаты тела от времени при равномерном прямолинейном движении.

Прямолинейным неравномерным движением называется движение, при котором за равные промежутки времени тело совершает неравные перемещения.

Прямолинейное неравномерное движение характеризуется следующими признаками:

1. ускорение а = тангенциальное ускорение аτ >≠ const, нормальное ускорение аn = 0,

2. скорость ,

3. путь .

Для прямолинейного неравномерного движения может быть найдена средняя скорость vср - величина, равная отношению перемещения тела ∆r за некоторый промежуток времени ∆t к этому промежутку:



Модуль средней скорости определяется как отношение пути ∆S, пройденного телом за некоторый промежуток времени, к этому промежутку:



Прямолинейное равнопеременное движение  – это частный случай неравномерного движения. Равнопеременное движение – это движение, при котором скорость тела (материальной точки) за любые равные промежутки времени изменяется одинаково. Это движение может быть равноускоренным и равнозамедленным.

Прямолинейное равнопеременное движение характеризуется следующими признаками:

1. Ускорение а = тангенциальное ускорение аτ = const, нормальное ускорение аn = 0;

2. скорость ;

3. путь ;

4. координата

Перед величиной (at) в кинематическом уравнении для скорости знак плюс соответствует равноускоренному движению, а знак минус - равнозамедленному движению. Это замечание верно и для кинематического уравнения пути, разные знаки перед величинами () соответствуют разным видам равнопеременного движения.

В уравнении для координаты знак перед (v0t) может быть и плюс, если направления v0 и оси ОХ совпадают, и минус, если они направлены в разные стороны.

Так как при равнопеременном движении ускорение является постоянным (a = const), то график ускорения – это прямая, параллельная оси 0t (оси времени, рис. 5).

 

Рис. 5. Зависимость ускорения тела от времени.

Зависимость скорости от времени – это линейная функция, графиком которой является прямая линия (рис. 6).

 

Рис. 6. Зависимость скорости тела от времени.

График зависимости скорости от времени (рис. 6.) показывает, что



При этом перемещение численно равно площади фигуры 0abc (рис. 6).

Площадь трапеции равна произведению полусуммы длин её оснований на высоту. Основания трапеции 0abc численно равны:

0a = v0;

bc = v.

Высота трапеции равна t. Таким образом, площадь трапеции, а значит, и проекция перемещения на ось ОХ равна:



Учитывая, что , получим



В случае равнозамедленного движения проекция ускорения отрицательна и в формуле для проекции перемещения перед ускорением ставится знак «–» (минус).

Общая формула для определения проекции перемещения:



График зависимости скорости тела от времени при различных ускорениях показан на рис. 7. График зависимости перемещения от времени при v0 = 0 показан на рис. 8.

 

Рис. 7. Зависимость скорости тела от времени для различных значений ускорения.

 

Рис. 8. Зависимость перемещения тела от времени.

Скорость тела в данный момент времени t1 равна тангенсу угла наклона между касательной к графику и осью времени v = tg α, а перемещение определяют по формуле:



Если время движения тела неизвестно, можно использовать другую формулу перемещения, решая систему из двух уравнений:





Формула сокращённого умножения разности квадратов поможет нам вывести формулу для проекции перемещения:



Так как координата тела в любой момент времени определяется суммой начальной координаты и проекции перемещения, то уравнение движения тела будет выглядеть следующим образом:



Графиком координаты x(t) также является парабола (как и график перемещения), но вершина параболы в общем случае не совпадает с началом координат. При аx < 0 и х0 = 0 ветви параболы направлены вниз (рис. 8).

Ошибка! Уравнения кинематики механического движения не записаны в векторном виде. Рассматриваемые здесь виды механического движения могут быть охарактеризованы всего лишь двумя уравнениями, записанными в векторной форме. При ответе на вопрос используется понятие вектора перемещения тела, но нет определения этой величины. Не указано, чем путь отличается от перемещения.
Вопрос раскрыт не полностью.
2. Энергия электрического поля. Объёмная плотность энергии поля (с выводом).
Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающий при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Так как электрическое поле способно переносить заряженные тела в пространстве, т.е. совершать работу, значит, можно сказать, что оно обладает энергией.

Wэл=Ar¥ => W - характеристика q, формирующего электрического поля.

Принято за способность заряда совершать работу считать работу по переносу одной половины заряда другой половинной этого же заряда, формирующего поле:



Итак - энергия электрического поля.

Таким образом, для электрического поля его энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля.

В качестве энергетической характеристики поля следует рассматривать энергию, содержащуюся в единице объема , то есть объемную плотность энергии .

Рассмотрим энергию электрического тока на примере заряженного плоского конденсатора.

Преобразуем формулу , учитывая что - электроемкость плоского конденсатора; Sd = V – объем конденсатора.

Разность потенциалов между обкладками конденсатора - есть напряжение .

Разность потенциалов между пластинами в однородном электрическом поле равна:



Отсюда напряжение равно: U = E*d.

Таким образом, (1)

Из определения объемная плотность энергии электрического поля:

(2)

Тогда из формул (1) и (2) легко вывести формулу ,

где E - напряженность электрического поля (В/м);

- относительная диэлектрическая проницаемость;

- диэлектрическая постоянная

Полученная формула справедлива для любого электрического поля.
Ошибка! В выделенной формуле используется электрическая ёмкость. Непонятно, что это за ёмкость – уединенного проводника, конденсатора или ещё чего-либо. Нужно более точно выполнить постановку задачи и выбрать систему заряженных тел, на примере которой будут выводиться формулы.
Вопрос раскрыт частично.
3. Металлический стержень длиной 0,1 м равномерно вращается в магнитном поле с индукцией 1 мТл вокруг оси, проходящей через его конец и перпендикулярной стержню, с частотой 50 об/с. Ось вращения составляет угол 60° с направлением силовых линий поля. Вычислите ЭДС индукции, возникающей на концах стержня.









Дано:

Дано:

l = 0,1 м;

B = 1 мТл;

n = 50 об/с;

α = 60°
Найти ε - ?
ЭДС магнитной индукции называют разность потенциалов, возникающих на концах проводника.

Поскольку ЭДС вызывает силы, препятствующие движению проводника, то в законе электромагнитной индукции Фарадея ставят знак «минус» (правило Ленца). Окончательно получаем:



По теореме Остроградского-Гаусса поток вектора магнитной индукции через поверхность S численно равен:

, где dS – площадь, захватываемая стержнем при вращении.

При равномерном вращении вокруг оси магнитный поток будет меняться по закону , где S – площадь, захватываемая стержнем при вращении, α – угол между нормалью к плоскости и вектором .

За один оборот стержень пересекает площадь dS = πl2 за время dt = T – период вращения стержня, т.е время одного оборота.

Тогда магнитный поток, пересекаемый стержнем за один оборот Ф = Bπl2cosα.

Поскольку частота вращения стержня за период , то окончательно .

Таким образом, получим =

Ответ: ЭДС индукции ε = - 785 мкВ.
Задача зачтена.

Похожие:

Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconКонтрольная работа №1 по дисциплине «Физика 1 сем.»
Сначала прочитайте условия задач (и обратите внимание на нумерацию). Вы списали старый вариант заданий. Не нужно по два раза переписывать...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconПрограмма включает в себя следующее
Европейских университетах. Часто встречаются такие названия курсов как физика, астрономия, теоретическая физика, прикладная физика,...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconЗаконы сохранения в механике
Ы программы традиционны: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, квантовая физика (атомная физика и физика...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconПрограмма по педагогике начального образования пояснительная записка...
Государственный экзамен по дисциплине «Педагогика начального образования» является средством проверки педагогической подготовки студентов...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconПрограмма по педагогике начального образования пояснительная записка...
Государственный экзамен по дисциплине «Педагогика начального образования» является средством проверки педагогической подготовки студентов...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Рентгенография кристаллов»
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов ннгу, обучающихся по направлению подготовки 011200. 62 «Физика», изучающих...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconФизика 7-9 классы
Что изучает физика. Физические явления. Наблюдения, опыты, измерения. Физика и техника
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Физика сплошных сред»
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов ннгу, обучающихся по направлению подготовки 011800 «Радиофизика», изучающих...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconРабочая программа по физике разработана на основе примерной программы...
Базовый уровень. Автор программы Г. Я. Мякишев. Разделы программы традиционны: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика,...
Экзамен По дисциплине: Физика (1 сем.) iconРабочая программа по физике разработана на основе примерной программы...
Базовый уровень. Автор программы Г. Я. Мякишев. Разделы программы традиционны: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика,...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница