Фонд оценочных средств для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине
Оценочные средства контроля формируемых компетенций
Таблица 5
Конкретизированные цели освоения дисциплины (знать, уметь, владеть), обеспечивающие формирование компетенции
|
Оценочные средства контроля формирования компетенции
|
ОПК-2, способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования
|
З.1. Основные научные факты, понятия, законы, теории в рамках современной физической картины мира;
З.2. Границы применимости законов, теорий и концепций физики;
У.1. Решать типовые задачи по основным разделам курса физики, используя методы математического анализа;
У.2. Планировать и выполнять учебное экспериментальное исследование физических явлений;
У.3. Самостоятельно пополнять свои знания путем работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками;
В.1. Методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешностей при проведении физического эксперимента;
В.2. Навыками представления физической информации различными способами (в вербальной, знаковой, аналитической, графической, схематической, образно-алгоритмической формах).
|
Текущий контроль:
задания к лекциям,
индивидуальные домашние задания,
отчеты о лабораторных работах;
защиты лабораторных работ;
проверочные работы на семинарах.
Промежуточная аттестация: тестирование; зачет (3 семестр), экзамен (4, 5 семестры)
|
Контроль учебных достижений студентов осуществляется на основе «Положения о балльно-рейтинговой системе оценивания результатов освоения основных профессиональных образовательных программ студентами в Челябинском государственном педагогическом университете ».
Оценки на зачете (3 семестр) выставляются на основании индивидуального рейтинга. После выполнения заданий первого этапа аттестации студент имеет возможность получить оценку «зачтено». В противном случае студент сдает зачет подобно экзамену.
Оценки на экзамене (4, 5 семестры) также выставляются в зависимости от индивидуального рейтинга студента в соответствии с переводной шкалой. После выполнения заданий первого этапа аттестации студент имеет возможность получить оценку «автоматом». При желании повысить или подтвердить оценку студент идет на экзамен.
Типовые задания и материалы текущего контроля
Терминологический минимум
Раздел 1.
Материальная точка, уравнение движения, перемещение, путь, траектория, вектор линейной скорости, ускорение, тангенциальное и нормальное ускорения, вектор угловой скорости и вектор углового ускорения.
Законы динамики Ньютона, сила, масса, центр масс, импульс, инерциальные и неинерциальные системы отсчета, силы в механике (тяжести, трения, упругости), закон всемирного тяготения.
Момент инерции, момент импульса (материальной точки, твердого тела), момент силы, основной закон динамики вращательного движения, теорема Штейнера.
Работа силы, геометрический смысл работы, кинетическая и потенциальная энергия, замкнутые системы, консервативные и неконсервативные силы и системы, работа и мощность при вращательном движении, кинетическая энергия вращательного движения.
Закон сохранения импульса, реактивное движение, закон сохранения механической энергии, закон сохранения момента импульса.
Постулаты СТО, сокращение длины, замедление времени, преобразование скоростей, релятивистский импульс, масса, полная энергия, энергия покоя.
Раздел 2.
Уравнение гармонических колебаний, координата, скорость, ускорение при гармонических колебаниях, амплитуда, амплитуда скорости и ускорения, период, фаза, частота, циклическая частота, резонанс, свободные и вынужденные колебания, дифференциальные уравнения свободных, затухающих и вынужденных колебаний, энергия механических колебательных систем, зависимость кинетической, потенциальной, полной энергии колебательной системы от времени, коэффициент затухания, время релаксации, логарифмический декремент затухания, маятники (математический, пружинный, физический).
Сложение колебаний, метод векторных диаграмм, сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний, фигуры Лиссажу, биения.
Волны, волновая поверхность, продольные и поперечные волны, уравнение волны, волновое число, длина волны, скорость распространения волны, интерференция волн, дифракция волн, эффект Доплера.
Раздел 3.
Идеальный газ, постоянная Больцмана, концентрация молекул, метод статистический и термодинамический, распределение Максвелла, характеристические скорости (средняя скорость, средняя квадратичная и наиболее вероятная скорость молекул), статистическое распределение Больцмана, степени свободы молекул, закон о равномерном распределении энергии молекул по степеням свободы.
Моль, молярная масса, температура, молярная теплоемкость, универсальная газовая постоянная, уравнение состояния идеального газа, флуктуация, число Авогадро, градиент, диффузия, длина свободного пробега,
Теплопроводность, первое начало термодинамики, количество теплоты, работа газа, геометрический смысл работы, внутренняя энергия, изменение внутренней энергии, параметры термодинамической системы, теплообмен, адиабатный процесс, теплоёмкость (удельная, при постоянном объёме и давлении), термодинамическое равновесие.
Обратимые и необратимые процессы, тепловая и холодильная машины, тепловая смерть Вселенной, энтропия, характер изменения энтропии, цикл Карно, коэффициент полезного действия, второе начало термодинамики.
Раздел 4.
Электрический заряд, напряженность, принцип суперпозиции полей, силовые линии электрического поля, потенциал, эквипотенциальные поверхности, градиент потенциала, теорема Остроградского-Гаусса, работа сил поля по перемещению заряда, дипольный электрический момент,
Свойства сигнетоэлектриков, виды диэлектриков, механизмы поляризации диэлектриков, диэлектрик, диэлектрическая проницаемость, вектор электрической индукции. Электростатическая индукция. Емкость уединенного проводника, конденсатора. Конденсатор. Плоский конденсатор. Законы соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора.
Проводник, электрический ток, сила тока, плотность электрического тока, сопротивление, разность потенциалов, напряжение, добавочное сопротивление, шунт, закон Ома в дифференциальной форме, закон Ома для замкнутой цепи, закон Джоуля-Ленца, работа и мощность электрического тока, ЭДС и работы электрического тока, мощность тока во внешней цепи, правило Кирхгофа.
Носители тока в различных средах. Сверхпроводимость. ТермоЭДС. Вольтамперная характеристика. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы. Электролит. Электролиз. Закон электролиза.
Раздел 5.
Индукция магнитного поля, напряженность магнитного поля, индуктивность, магнитное поле различных видов проводников, магнитный поток, магнитный дипольный момент, принцип суперпозиции, сила Ампера, сила Лоренца, закон Био-Савара-Лапласа, явление электромагнитной индукции и самоиндукции, закон Фарадея, правило Ленца. Токи Фуко.
Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Домены. Температура Кюри.
Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла, их физический смысл.
Раздел 6.
Электромагнитные колебания (свободные, затухающие и вынужденные). Колебательный контур. Формула Томсона. Энергия при электромагнитных колебаниях. Переменный ток. Активное сопротивление, реактивное (емкостное и индуктивное) сопротивление. Полное сопротивление. Резонанс в цепи переменного тока. Генератор. Трансформатор.
Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Скорость электромагнитных волн в вакууме и среде. Вектор плотности потока энергии электромагнитной волны, объемная плотность энергии. Шкала электромагнитных волн.
Раздел 7.
Геометрическая оптика. Луч, точечный источник света. Закон отражения света, закон преломления света. Показатель преломления (абсолютный, относительный). Полное внутреннее отражение. Линза. Формула тонкой линзы.
Волновая оптика. Интерференция света. Разность хода, условия максимума и минимума. Пространственная и временная когерентность. Полосы равной толщины. Полосы равного наклона. Кольца Ньютона. Интерферометр.
Дифракция света. Зона Френеля, зонная пластинка, дифракция Френеля и Фраунгофера, дифракционная решетка, постоянная решетки. Разрешающая способность.
Явление поляризации света. Характер и степень поляризации света. Плоскость поляризации. Закон Малюса. Анизотропия сред, Оптическая ось кристалла, поляризатор, анализатор, призма Николя. Оптически активная среда. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление, дихроизм.
Раздел 8.
Тепловое излучение. Энергетическая светимость. Испускательная способность тела. Поглощательная способность тела. Абсолютно черное тело (АЧТ), серое тело. Закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина, закон Кирхгофа. Квант энергии. Формула Планка.
Фотоэффект (внешний, внутренний). Фотон, энергия фотона. Энергия фотона. Законы Столетова. Задерживающее напряжение. Формула Эйнштейна. Красная граница фотоэффекта.
Эффект Комптона. Давление света. Энергия, импульс и масса фотона. Корпускулярно-волновой дуализм.
Раздел 9.
Квантовые числа (главное, орбитальное, магнитное, спиновое), правила отбора, линейчатый спектр, сплошной спектр, спектр поглощения, спектр испускания, обобщенная формула Бальмера, серии Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкета, Пфунда, модель атома Томсона, планетарная модель атома, постулаты Бора, корпускулярно-волновой дуализм свойств частиц вещества, гипотеза де Бройля, соотношения неопределенностей Гейзенберга, общий вид стационарного уравнения Шредингера, плотность вероятности, уравнение Шредингера для различных квантово-механических задач, физический смысл ψ-функции, являющейся решением уравнения Шредингера, физический смысл квадрата модуля ψ-функции, потенциальный барьер, туннельный эффект, лазер, характеристики лазерного излучения.
Раздел 10.
Состав ядра, масса ядра, энергия связи, удельная энергия связи, дефект массы, атомная единица массы, кварковый состав нейтрона и протона, ядерные силы, сильное взаимодействие.
Радиоактивность, естественная радиоактивность, искусственная радиоактивность, закон радиоактивного распада, постоянная распада, период полураспада, активность вещества, альфа-частица, альфа-распад, бета-распад, виды бета-распадов, гамма-распад, ядерная реакция, энергия реакции, деление ядер, осколки деления, цепная ядерная реакция
Классификация элементарных частиц (мезоны, виртуальные частицы, бозоны и фермионы, лептоны, адроны, гипероны, кварки, глюоны). Законы сохранения электрического, лептонного, барионного зарядов, спинового момента импульса при превращении элементарных частиц.
Фундаментальные взаимодействия, типы фундаментальных взаимодействий и их характеристики, обменный характер фундаментальных взаимодействий, переносчики фундаментальных взаимодействий.
Примеры индивидуальных домашних заданий
ИДЗ № 1
Свободно падающее тело за последнюю секунду падения прошло третью часть всего пути. Определить время падения тела и высоту, с которой оно падало?
Определить момент инерции сплошного однородного диска радиусом 40 см и массой 1 кг относительно оси, проходящей через середину одного из радиусов перпендикулярно плоскости диска
При взрыве гранаты, летящей со скоростью 8 м/с, образовались два осколка. Осколок, масса которого составляла 0,3 массы гранаты, продолжал двигаться в прежнем направлении со скоростью 30 м/с. Определить скорость второго осколка
Какая энергия пошла на деформацию двух столкнувшихся шаров массами m1 = m2 = 4 кг, если они двигались навстречу друг другу со скоростями v1 = 3 м/с, v2 = 8 м/с, а удар был прямой неупругий?
Человек, стоящий на скамье Жуковского, держит в руках стержень длиной 2,5 м и массой 8 кг, расположенный вертикально вдоль оси вращения скамейки. Эта система (скамья и человек) обладает моментом инерции 10 кг·м2 и вращается с частотой 12 мин-1. Определить, какой станет частота вращения системы, если стержень повернуть в горизонтальное положение.
ИДЗ № 2
Написать уравнение гармонического колебания, зависимости скорости и ускорения от времени, если максимальное отклонение от положения равновесия колеблющейся точки 2 см, за 2 мин совершается 120 колебаний, в начальный момент времени тело находилось в крайнем правом положении.
Какую длину имеет математический маятник с периодом колебаний 2 с?
Однородный диск радиусом R=0,10 м совершает колебания вокруг горизонтальной оси, которая проходит через точку, расположенную 0,5R от центра диска, и перпендикулярна плоскости диска. Определить частоту колебаний диска.
Логарифмический декремент затухания математического маятника λ = 0,2. Во сколько раз уменьшится амплитуда колебаний за два полных колебания маятника?
Движение некоторой точки незатухающей волны описывается уравнением х = 0,05cos 2πt. Написать уравнения движения точек, лежащих на луче, вдоль которого распространяется волна, и отстоящих от заданной на 15 и 30 см. Скорость распространения волны 0,6 м/с.
ИДЗ № 3
Найти массу m сернистого газа (SO2), занимающего объем V = 25 л при температуре t = 27С и давлении р = 100 кПа.
Определите давление, оказываемое газом на стенки сосуда, если его плотность равна 0,01 кг/м3, а средняя квадратичная скорость молекул газа составляет 480 м/с.
В сосуде объемом 1 дм3 находится газ массой 6 г под давлением 80 кПа. Определить среднюю квадратичную скорость молекул газа.
Идеальный газ совершает цикл Карно. Газ получил от нагревателя количество теплоты 5,5 кДж и совершил работу 1,1 кДж. Определите КПД цикла и отношение температур нагревателя и холодильника.
Найти приращение энтропии при переходе массы 8 г кислорода от объема 10 л при температуре 80С к объему 40 л при температуре 300С.
ИДЗ № 4
Два точечных заряда 10 нКл и 15 нКл расположены на расстоянии 10 см друг от друга. Определить силу, действующую на точечный заряд 1 нКл, помещенный на расстоянии 2 см от первого заряда на продолжении прямой, соединяющей первый и второй заряды.
Поле создано вертикальной бесконечной равномерно заряженной плоскостью с напряженностью 150 В/м, в котором подвешен на нити шарик массой 0,02 г и зарядом 1 мкКл. Определить угол, образованный нитью и плоскостью.
Конденсаторы емкостями 2 мкФ, 3 мкФ и 4 мкФ соединены параллельно и присоединены к источнику постоянного напряжения, заряд на первом конденсаторе равен 0,44 мКл. Определить напряжение на каждом конденсаторе и заряды на втором и третьем. 
Электроплитка мощностью 1 кВт рассчитана на напряжение 120 В. При длительной работе 1/20 часть спирали электроплитки пришлось удалить. Какой стала мощность электроплитки?
Батареи имеют ЭДС ε1=2 В, ε2=4 В и ε3=6 В, сопротивления R1 = 4 Ом, R2= 6 Ом и R3= 8 Ом. Найти токи во всех участках цепи.
ИДЗ № 5
Найти напряженность магнитного поля в точке, отстоящей на 2 см от бесконечно длинного проводника, по которому течет ток 5 А.
Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 5 мТл. Найти период обращения электрона.
На рисунке изображены два провода, по которым текут токи в указанных стрелками направлениях. Провода отталкиваются или притягиваются в результате взаимодействия? Ответ поясните.
Однородное магнитное поле с индукцией В перпендикулярно плоскости медного кольца (ρ=1,7·10-8 Ом·м), имеющего диаметр 20 см и толщину 2мм. С какой скоростью должна изменяться во времени магнитная индукция, чтобы индукционный ток в кольце равнялся 10 А?
На рисунке изображена рамка, подключенная к источнику тока. Определите направление магнитного поля, образованного током, в точках А, В, С.
ИДЗ № 6
Колебательный контур содержит конденсатор электроемкостью 0,1 мкФ. Какую индуктивность надо ввести в контур, чтобы получить электромагнитные колебания с частотой 10 кГц?
Сила тока в колебательном контуре, содержащем катушку индуктивности 10 мГн, меняется по закону I=0,01 sin 104πt (А). Определите период, частоту и циклическую частоту колебаний в контуре, емкость конденсатора. Напишите уравнение зависимости заряда и напряжения на обкладках конденсатора от времени.
Изменение силы тока в цепи переменного тока задано уравнением I=5 cos 200πt. Найдите частоту и период колебаний, амплитуду силы тока , а также значение силы тока при фазах π/3 рад и 2π/3 рад.
Катушка индуктивностью 45 мГн и активным сопротивлением 10 Ом включена в сеть переменного тока с частотой 50 Гц. Напряжение в сети 220 В. Определите силу тока в катушке и сдвиг фаз между силой тока и напряжением.
Напишите в СИ уравнение бегущей гармонической волны, распространяющейся в положительном направлении оси Х в вакууме. Амплитуда напряженности электрического поля 1 кВ/м, частота 600 ТГц (зеленый цвет).
ИДЗ № 7
Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр (λ1 = 500 нм) заменить красным (λ2 = 700 нм)?
Интерференционная картина получена при помощи бизеркал, угол между которыми 12/. Расстояния от линии пересечения зеркал до узкой щели 10,0 см, до экрана 120 см. Длина волны света λ=0,55 мкм. Определить ширину интерференционной полосы на экране и число возможных максимумов.
Зонная пластинка дает изображение источника, удаленного от нее на 2 м, на расстоянии 1 м от своей поверхности. Где получится изображение источника, если его удалить на бесконечность.
На дифракционную решетку нормально падает монохроматический свет. Определить угол дифракции для линии 0,55мкм в четвертом порядке, если этот угол для линии 0,6 мкм в третьем порядке составляет 300.
Естественный луч падает на систему из 3-х последовательно расположенных поляризаторов, причем оптическая ось среднего из них составляет 60 с направлением оптической оси двух других. Коэффициент пропускания каждого поляризатора 0,81. Во сколько раз уменьшится интенсивность света после прохождения через эту систему?
ИДЗ № 8
На рисунке показана кривая зависимости спектральной плотности энергетической зависимости АЧТ от длины волны при 6000 К. Какой станет длина волны, соответствующая максимуму излучения, при уменьшении температуры в 4 раза?
Найти температуру печи, если известно, что излучение из отверстия площадью 6,1 см2 имеет мощность 34,6 Вт. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.
В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор. При длительном освещении катода светом длиной волны 300 нм фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд 11·10 -9 Кл. Работа выхода электронов из кальция равна 4,42·10-19 Дж. Определите емкость конденсатора.
Давление света с длиной волны 400 нм, падающего нормально на черную поверхность, равно 2 нПа. Определить число фотонов, падающих за время 10 с на площадь 1 мм2 этой поверхности.
Длина волны рентгеновских лучей после комптоновского рассеяния увеличилась с 2 до 2,4 пм. Найти энергию электронов отдачи.
ИДЗ № 9
Энергия атома водорода в невозбужденном состоянии E0 = –13,55 эВ. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные. Поясните свой выбор.
А. Для перехода с первого энергетического уровня на второй атом должен поглотить энергию, меньшую 10 эВ.
Б. При переходе с четвертого энергетического уровня на второй испускается фотон с энергией 
В. Одна из спектральных линий водорода соответствует частоте 4 1015 Гц.
Г. Поглощение фотона с частотой 5 1015 Гц приведет к ионизации атома.
Найти длину волны де Бройля для: а) атома водорода, движущегося со средней квадратичной скоростью при температуре 300 К; б) шарика массой 1 г, движущегося со скоростью 1 см/с.
На какой орбите скорость электрона атома водорода равна 734 км/с?
Электрон в ионе Не+ перешел с третьего энергетического уровня на второй. Определить энергию испущенного при этом фотона и соответствующую ему длину волны.
Основываясь на том, что первый потенциал возбуждения атома водорода φ1 = 10,2 эВ, определите в электрон-вольтах энергию фотона, соответствующего второй линии серии Бальмера.
ИДЗ № 10
В результате попадания нейтрона в ядро алюминия  образуется α-частица и ядро некоторого элемента. Отметьте, какие из следующих четырех утверждений правильные, а какие — неправильные. Поясните свой выбор.
А. α-частица представляет собой ядро атома тяжелого водорода.
Б. Атомный номер образовавшегося ядра меньше 12.
В. Уравнение реакции имеет вид 
Г. Уравнение реакции имеет вид 
В результате последовательной серии радиоактивных распадов торий-232 превращается в полоний-216. Сколько α- и β-превращений он при этом испытывает? Запишите соответствующие уравнения реакций, считая, что сначала происходят α-распады.
Какая масса урана-235 расходуется в неделю на атомной электростанции мощностью 5000 кВт? КПД составляет 17% и при каждом акте распада выделяется 200 МэВ.
Определить промежуток времени, в течение которого активность изотопа стронция Sr90 уменьшится: а) в 10 раз; б) в 100 раз?
Дополните правую часть ядерной реакции  . Выделяется или поглощается энергия в результате такой реакции? Найдите эту энергию.
5.2.3. Примеры заданий проверочных работ к семинарским занятиям по решению задач
|
