Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 1.19 Mb.
|
«Измерение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли» 52.1 Магнитное взаимодействие движущихся зарядов и проводников с током. Магнитное поле. Индукция и напряженность магнитного поля. Сила (закон) Ампера. 52.2 Элемент тока. Индукция магнитного поля элемента тока (закон Био - Савара - Лапласа). Вывод формулы напряженности магнитного поля в центре кругового тока. 52.3 Графическое изображение магнитного поля линиями индукции (напряженности) магнитного поля. Графическое изображение магнитного поля Земли. 52.4 Сила Ампера. Момент сил, действующих на рамку с током в магнитном поле. Как он зависит от индукции (напряженности) магнитного поля? Как ориентируется рамка с током в магнитном поле? Как ведет себя стрелка компаса в магнитном поле Земли? 52.5 Устройство и принцип работы установки по определению горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс-буссоли (лаб. раб. № 52). 52.6 Как располагается стрелка компаса в отсутствии тока в катушке тангенс-буссоли (лаб. раб. № 52)? При пропускании тока? Если витки катушки расположены в плоскости магнитного меридиана Земли? Связь горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с напряженностью магнитного поля катушки с током в последнем случае. 52.7 Вывод расчетной формулы для определения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли (лаб. раб. № 52). 6.6. Примеры вариантов заданий к коллоквиуму («Механика») Вариант 1 1. При равноускоренном движении а = …, v = …, так как … . При равноускоренном прямолинейном движении  = …,  = …, так как …;  = …, так как …;  = …, так как …; v = …, так как …;  = …, x = …; y = …; z = …;  = … .2. Опишите словами движение тела, график которого показан на рисунке. Постройте график зависимости угла поворота от времени при условии, что начальный угол поворота равен нулю. 3. При движении точки по окружности: если v = пост., то  = …, так как … ; если  = пост., то v = …, и вращение будет …; если = 0, то v = …, и вращение будет … .4. Под действием какой силы точечное тело будет двигаться прямолинейно? Криволинейно? Под действием какой силы точечное тело будет двигаться равномерно? Неравномерно? Под действием какой силы точечное тело будет двигаться равномерно прямолинейно? Равномерно криволинейно? Какие силы вызывают вращательное движение колеса, когда его катят по земле? 5. Материальные точки, каждая массой m, расположены в вершинах куба, ребро которого b. Определить момент инерции системы относительно оси, совпадающей с одним из ребер куба. 6. Найти кинетическую энергию катящегося без проскальзывания однородного цилиндра массы m, если скорость его центра масс равна v. 7. К твердому телу в виде квадрата со стороной b приложены силы, показанные на рисунке. Момент инерции тела относительно оси вращения, проходящей через центр квадрата перпендикулярно плоскости квадрата, равен J. Чему равно угловое ускорение тела? 8. Падающее тело не составляет изолированную систему, однако для него выполняется закон сохранения механической энергии. Объясните. 9. Как связаны кинетическая энергия тела и работа действующих на нее сил (теорема о кинетической энергии)? Вариант 2 1. Быстрота изменения скорости движения со временем характеризуется ... . Оно направлено … . Быстрота изменения модуля скорости характеризуется … . Оно направлено … . Быстрота изменения направления скорости характеризуется … . Оно направлено … . Ускорение движения (полное) и его тангенциальная и нормальная составляющие связаны соотношением … . Их модули связаны соотношением … . 2. Тело вращается вокруг неподвижной оси. Точка А расположена на расстоянии 0,5 R от оси вращения, точка В – на расстоянии R. У какой точки больше угловая скорость? Линейная скорость? Угловое ускорение? Тангенциальное? Нормальное? 3. Сформулируйте первый закон Ньютона. Инерциальной системой отсчета называется … . Почему первый закон Ньютона нельзя рассматривать как следствие второго? Приведите различные формулировки второго закона Ньютона. 4. По приведенному графику зависимости vx (t) начертите графики зависимостей ax (t) и x (t). 5. Определить момент инерции системы 6-ти точек с одинаковыми массами m, расположенных в вершинах правильного шестиугольника со стороной b, относительно оси, совпадающей с одной из сторон шестиугольника. 6. Три точечные массы m, находящиеся в вершинах равностороннего треугольника со стороной b, вращаются с угловой скоростью относительно оси, проходящей через середину одной из сторон треугольника перпендикулярно плоскости фигуры. Определить момент импульса системы относительно этой оси. 7. Энергия тела. Количественная мера энергии. Кинетическая и потенциальная энергии. Энергия как универсальная мера различных форм движения и типов взаимодействия. 8. Перечислите некоторые неконсервативные силы, встречающиеся в повседневной жизни, и объясните, почему они являются таковыми. Чем обусловлено равенство нулю работы консервативных сил при перемещении тела по замкнутому контуру? 9. Какой удар называется абсолютно упругим? Абсолютно неупругим? Какие законы сохранения выполняются для них? Вариант 3 1. Ускорение движения – это … . Оно характеризует … . Оно направлено …. . Тангенциальное ускорение – это … . Оно характеризует … . Оно направлено … . Нормальное ускорение – это … . Оно характеризует … . Оно направлено … . Точка движется по окружности. Покажите направления нормального, тангенциального и полного ускорений, если: а) скорость движения увеличивается со временем; б) скорость движения уменьшается со временем. 2. При равномерно движении точки по окружности и равномерном вращении твердого тела вокруг неподвижной оси = …; = … , так как …; = …, так как …; an = …, так как …; v = …; a = … , так как …; = …, так как … .3. В чем заключается задача механики и как она решается на основе Законов Ньютона? 4. На краю диска массой m1 и радиусом R лежит маленький шарик массой m2. Чему равен момент инерции этой системы относительно оси, проходящей через центр диска перпендикулярно его плоскости? 5. Момент инерции цилиндра относительно оси АВ равен mR2/2. Чему равен момент импульса цилиндра относительно оси, параллельной оси цилиндра и лежащей на боковой поверхности цилиндра, если он вращается вокруг нее с угловой скоростью ? 6. Как изменится вращение платформы, если человек, стоявший на краю, перейдет в центр и наоборот, если человек, стоявший в центре, перейдет на край? Обоснуйте ответ. 7. В каком случае работа силы отрицательна? равна нулю? Работа силы трения отрицательна, так как … . Работа магнитной составляющей силы Лоренца равна …, так как … . 8. Колесо радиусом R вращается с угловой скоростью 1. В направлении вращения некоторое время действовала сила F, касательная к ободу колеса. В результате колесо стало вращаться быстрее с угловой скоростью 2. Определить момент инерции колеса относительно оси вращения, если время действия силы t. 9. Как связаны потенциальная энергия взаимодействия тел и работа силы этого взаимодействия? Потенциальная энергия и сила характеризуют … . Они связаны соотношением … . Первые производные от потенциальной энергии по координатам равны … . 6.7. Примеры вариантов заданий для контрольных работ 6.7.1. Примеры вариантов заданий к контрольной работе по теме « Механика» Вариант 1 1. С какой силой F нужно прижать тормозную колодку к колесу, вращающемуся с частотой n=30 об/с, для его остановки в течение t=20с, если масса колеса распределена по ободу и равна m=10 кг. Диаметр колеса d=20 см, коэффициент трения между колодкой и колесом μ= 0,5. (18,8 н) 2. На какой угол φ надо отклонить однородный стержень длиной L=1 м, подвешенный на горизонтальной оси, проходящей через его верхний конец, для того, чтобы нижний конец стержня при прохождении им положения равновесия имел скорость υ = 5 м/с? (81о) 3. Шар и однородный цилиндр, сделанные из одного материала и имеющие одинаковую массу m , катятся без скольжения с одинаковой скоростью υ. Во сколько раз различаются кинетические энергии шара и цилиндра ? (1,07) Вариант 2 1. На маховом колесе с моментом инерции J= 0,3 кгм2 имеются шкивы с радиусами R1=30 см и R2=10 см на которые в противоположных направлениях намотаны нити, к концам которых привязаны одинаковые грузы массой m=1 кг каждый. Найти ускорения а, с которыми движутся грузы, силы натяжения Т обоих грузов. ( 1,5 м/с2 ; 0,5 м/с2 ; 8,3 Н ; 10,3 Н) 2. Найти ускорения шара, диска и обруча, скатывающихся без скольжения с наклонной плоскости под углом α=30° к горизонту. (3,50 м/с2; 3,27 м/с2; 2,44 м/с2) 3. Колесо вращается с постоянным угловым ускорением β=3 рад/с2. Найти диаметр колеса, если через t= 1 с после начала вращения его полное ускорение составило 7,5 м/с2. (1,58 м) Вариант 3 1. Нормальное ускорение материальной точки, движущейся по окружности радиусом R=4 м, задается уравнением an=1+6t=9t2. Найти тангенциальное уравнение aτ для материальной точки и путь, пройденный ею за первые 5 секунд движения. ( 6 м/с2 ; 85 м ) 2. На шкив диаметром d=20 см, закрепленный на одной оси с маховиком моментом инерции J= 0,42 кгм2 , намотана нить, к концу которой подвешен груз массой m=1 кг. На какое расстояние L опустится груз к тому моменту, когда маховик будут вращаться со скоростью n=60 об/мин? (86,5 см) 3. На краю вращающейся платформы в виде однородного диска диаметром D=8 м и массой M=240 кг стоит человек массой m=80 кг. Во сколько раз изменится угловая скорость вращения платформы ω, если человек приблизится к центру платформы на расстояние r=2 м? Момент инерции человека рассчитывать так же, как для материальной точки. (1,43) 6.7.2. Примеры вариантов заданий к контрольной работе по теме « Электромагнитное поле» 1.1. В вершинах ромба с диагоналями 2а и 4а помещены точечные электрические заряды q1= -q, q2 = 4q, q3 = -2q, q4 = 8q (a =10,0 см, q =1,0нКл ) . Найти напряженность электрического поля в центре ромба и работу электростатических сил при перемещении точечного заряда Q = 200 пКл из центра ромба О в бесконечно удаленную точку. (Е =  q / 4πε0а2 = 1,27 кВ/ м; ά =45˚ ; А= 3qQ / 4πε0a =54 Дж ).1.2. Тонкое кольцо радиусом R= 50 см имеет заряд q = 100 нКл, равномерно распределенный по кольцу. Точка С лежит на прямой, перпендикулярной к плоскости кольца и проходящей через его центр О. найти разность потенциалов точек О и С электростатического поля , если длина отрезка ОС равен L= 1,0 м ________ (Δφ = q / 4πε0R ·(1 – R / √R2 + L2 ) = 1,0 кВ). 1.3. Две концентрические окружности радиусами r1 = R и r2 = 2R расположенные в вакууме, равномерно заряжены с поверхностными плотностями заряда σ1 = 2σ и σ2 = -σ, причем σ = 40 нКл/м2 . Найти объемную плотность энергии электрического поля в точке, расположенной на расстоянии r =4R от центра сфер. (ωE = σ 2 /128ε0 = 1,4 мкДж / м3). 1.4. Электрон влетает со скоростью υ= 6·106 м/c в отверстие в нижней пластине конденсатора под углом ά =60˚ к этой пластине. Расстояние между пластинами конденсатора d = 4см, разность потенциалов между ними U = 200 В. Найти максимальное удаление h электрона от нижней пластины. Электрическое поле внутри конденсатора считать однородным, силу тяжести не учитывать. (h=mυ2 sin2ά d /2eU =1,5 см). 2.1. По двум прямым бесконечно длинным параллельным тонким проводам, расположенным на расстоянии d = 5 см друг от друга, текут в противоположных направлениях постоянные электрические токи I1 = 6 А I2 = 8А. Найти модуль напряженности электрического поля в точке, находящейся на расстоянии r1 =3 см от первого источника и r2 =4см от второго. ___________ ( Н = 1/ 2π · √ ( (I1 / r1)2+ ( (I2/ r2)2 = 45 А/м 2.2. Постоянный ток I = 6А течет по тонкому замкнутому проводнику. Радиус дуги окружности R=16 см, центральный угол, опирающийся на хорду 2φ= 90˚. Найти магнитную индукцию в точке О. (В= μО I (π- φ + tg φ) / ( 2πR) =25 мкТл.) 2.3. Заряженная частица, обладающая скоростью υ = 4·106 м/с, влетела в однородное магнитное поле с индукцией. В= 0,73 Тл. Найти модуль удельного электрического заряда частицы, если частица в поле описала дугу окружности радиуса R=5,7 см . | q | /m = υ/BR =9,6 · 107 Кл 2.4. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,52 Тл движется протон по винтовой линии. Найти скорость протона, если шаг винтовой линии h =22 см, а радиус R= 2,0 см. ________________________ ( υ =qB/m · √ (h/2π)2 + R2 =2,0· 106 м/c ) 3.1. Замкнутый контур из медной проволоки массой m =1 г имеет форму квадрата и расположен в однородном магнитном поле с индукцией В= 0,2 Тл так, что плоскость контура перпендикулярна к линиям магнитной индукции. Какой электрический заряд протечет через поперечное сечение проволоки, если контур повернуть на угол ά =60˚ вокруг одной из его сторон? Плотность меди d = 8,94 · 103 кг/ м3, удельное электрическое сопротивление меди ρ =1,68 · 10-8 Ом . м. (| q | =m B(1-cosά ) / 16ρd =41,6мКл ) 3.2. Рамка площадью S =400 см2, содержащая N =100 витков , равномерно вращается с угловой скоростью ω=8π рад/с в одномерном магнитном поле, индукция которого изменяется по закону В=В0sin ωt , где В0= 0,4 Тл. Ось вращения рамки лежит в плоскости рамки и перпендикулярна к линиям магнитной индукции. Плоскость рамки в начальный момент времени перпендикулярна к линиям магнитной индукции. Найти ЭДС электромагнитной индукции, возникающую в рамке. (Eинд = NB0S ω cos 2ωt =40,2 cos 16πt , В) 3.3. Длинный соленоид без сердечника имеет n=20 витков на сантиметр. По обмотке сопротивлением R= 10 Ом течет постоянный ток. Найти объемную плотность энергии магнитного поля в соленоиде, если известно, что в обмотке за 1 с выделяется количество теплоты Q=40 Дж. (ω= μ0μn2Q /2Rt =10 Дж/ м3 ). 3.4. Соленоид без сердечника длиной L = 50 см содержит N =100 витков. Площадь поперечного сечения соленоида S=12 см2. С какой скоростью изменяется сила тока в обмотке, если ЭДС самоиндукции E =6,0 В ? (dI /dt = E L/ μ0μN2S=2,0 A/c) |
