Физика

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Курс физики
Методические указания и контрольные задания
Факультет вечернего и заочного обучения
Часть 1
Санкт-Петербург
1997

Готовые задач по физике можно приобрести онлайн.
Стоимость одной готовой задачи по физике указана напротив каждой задачи.
Стоимость выполнения на заказ уточняйте при заказе.

Решение подробно расписано в формате Word. На почту высылаем файл word + копию в pdf.
Выполнены следующие задачи
(можно купить решенные ранее задания по основам теории управления онлайн и мгновенно получить на email)

Зависимость скорости от времени прямолинейно движущегося тела задана уравнением v=s+2t² (м/с). Масса тела 1кг. Определить: среднее ускорение за первые 2с движения; силу, приложенную к телу в момент времени t = 3с; путь, пройденный телом за промежуток времени от t₁ = 1с до t₂ = 2с.

Импульс тела массой 0,5кг движущегося прямолинейно, изменяется по закону p=2+3t+4t² (кг·м/с).
Определить: скорость и ускорение тела в момент времени t = 2с; работу силы за промежуток времени от t₁ = 2с до t₂ = 3с; величину силы, приложенной к телу в момент времени 2с.

Зависимость пути, пройденного прямолинейно движущимся телом, от времени дается уравнением S = 2t - 3t² + 4t³ (м). Масса тела 2 кг.
Определить: через какой промежуток времени от начала движения импульс тела будет равен 16 кг·м/с; чему равна средняя скорость за этот промежуток времени; величину силы, действующей на тело в момент времени t = 2 с.

Камень массой 0,2 кг, летящий горизонтально со скоростью 15 м/с, ударяется о стену. В результате удара его скорость становится 10 м/с, а направление движения составляет угол 60° с первоначальным. Определить: импульс силы, полученной стенкой за время удара; работу силы взаимодействия камня со стенкой.

Деревянный шар массой 4 кг подвешен на невесомой нерастяжимой нити длиной 4 м. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально, попадает в шар и застревает в нем. Нить отклоняется от вертикали на максимальный угол 15 градусов. Определить начальную скорость пули. Считать, что радиус шара много меньше длины нити.

Груз массой 1 кг падает на чашку пружинных весов с высоты 0,5 м. Каким будет максимальное показание весов, если после успокоения чашка весов опускается на 2 см. Массами чашки и пружины пренебречь.

Человек массой 60 кг стоит на льду. Человек бросает горизонтально камень массой 4 кг со скоростью 5 м/с. На какое расстояние откатится человек, если коэффициент трения о лёд 0,02.

Колесо радиуса 0,2 м с равномерно распределённой по ободу массой 5 кг вращается относительно неподвижной оси, перпендикулярной его плоскости и проходящей через его центр, так, что зависимость угла поворота колеса от времени задаётся уравнением φ = 5+4t²+t³ (рад). Определить: для момента времени 1 с: момент импульса колеса; момент действующей силы; кинетическую энергию колеса.

Зависимость углового ускорения колеса, вращающегося относительно неподвижной оси, перпендикулярной к его плоскости и проходящей через его центр, от времени задана уравнением ε = 2+3t² (c^-2). Радиус колеса 0,3м, масса 20кг равномерно распределена по ободу. Определить: угловой путь, пройденный за время от t₁ =1с до t₂ = 3; полное число оборотов, сделанных колесом за это время; линейную скорость точек на ободе колеса; момент импульса колеса в момент времени 3 с (при t = 0 ω = 0)

Обруч, масса которого 1 кг равномерно распределена по ободу, вращается относительно оси, перпендикулярной его плоскости и проходящей через его центр. Радиус обруча 0,1 м. Зависимость момента импульса обруча от времени имеет вид L = 0,05t²(кг·м²/с).

Материальная точка массой 2·10^-3кг движется по окружности радиусом 2м. Её угловая скорость зависит от времени согласно уравнению ω = 0,4t² (c^-1).
Определить для момента времени t = 2 с: силу, действующую по касательной к траектории; нормальное, касательное и полное ускорение точки; кинетическую энергию.

Деревянный стержень массой 2 кг и длиной 1 м, расположенный горизонтально, может вращаться относительно вертикальной оси, проходящей через его конец. В другой конец стержня попадает пуля массой 0,02 кг, летящая со скоростью 600 м/с горизонтально, перпендикулярно стержню. Определить скорость, с которой будет вращаться стержень, если пуля застрянет в нём. Пулю можно считать материальной точкой.

На горизонтальной платформе, вращающейся вокруг вертикальной оси, проходящей через ее центр, стоит человек и держит на вытянутых руках две одинаковые гири массой по 2 кг каждая, при этом расстояние от оси платформы до каждой гири 0,75 м. Платформа вращается, делая 1 об/с. Человек сближает гири так, что их расстояние до оси платформы становится равным 0,4 м, а частота оборотов увеличивается до 1,2 об/с. Определить момент инерции платформы с человеком, считая его постоянным, а гири материальными точками.

Платформа в виде диска вращается по инерции вокруг вертикальной оси с частотой n₁ = 15 оборотов в минуту. На краю платформы стоит человек. Когда он перешел в центр платформы, частота вращения возросла до 25 оборотов в минуту. Масса человека m = 70 кг. Определить массу платформы M. Человека считать точечной массой.

Шар и диск имеют одинаковую массу и катятся по горизонтальной поверхности без скольжения с одинаковой постоянной скоростью. Кинетическая энергия шара 70 Дж.
Определить: кинетическую энергию диска; расстояние, которое пройдут диск и шар до полной остановки если на них начнёт действовать постоянная сила сопротивления 5 Н.

Горизонтальный стержень длиной 0,8 м и массой 1,5 кг вращается относительно вертикальной оси, проходящей через его конец, с угловой скоростью 50 с^-1. В некоторый момент времени к свободному концу стержня приложена тормозящая сила 3,2Н, линия действия которой горизонтальна и составляет угол 30° с осью стержня (рис.4).
Определить: число оборотов, сделанных стержнем за 10с действия силы; момент импульса стержня через 10с после начала действия силы.

Две гири, массами 2 кг и 3 кг соединены невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через блок, массой 1 кг. Блок является однородным диском.
Определить: ускорение, с которым движутся гири; силы натяжения нитей; кинетическую энергию системы через 1 с после начала движения.

Двум одинаковым маховикам, находящимся в покое, сообщили одинаковую угловую скорость 63 рад/с и предоставили их самим себе. Под действием сил трения один маховик остановился через одну минуту, а второй сделал до полной остановки 360 оборотов.
Определить: для какого маховика тормозящий момент сил трения больше и во сколько раз?

Обруч, вся масса которого распределена равномерно по его окружности, катится по горизонтали со скоростью 2 м/с.
Определить: какое расстояние он прокатится вверх по наклонной плоскости до полной остановки, если угол наклона плоскости к горизонту 5 градусов.

Электрический диполь образован зарядами q₁=10^-9 Кл и q₂=-10^-9 Кл, расположенными на расстоянии 2 см в воздухе.
Определить напряженность и потенциал поля в точках на перпендикуляре, восстановленном из середины диполя, на расстоянии 2 см и 30 см от диполя.

Два точечных заряда – 10^-9 Кл и 2·10^-9 Кл находятся на расстоянии 30 см друг от друга.
На каком расстоянии от первого заряда на прямой, проходящей через заряды, находится точка, в которой потенциал равен нулю? Какова напряжённость поля в этой точке?

Бесконечная равномерно заряженная нить и шар расположены как показано на рис.8. Заряд шара 10^-9 Кл; линейная плотность заряда на нити 5·10^-10 Кл/см; а = 10см. Окружающая среда – воздух. Определить напряжённость поля в точках А и В; работу поля по перемещению заряда 10^-8 Кл из точки А в точку В. Считать, что расположение зарядов не нарушено.

Бесконечная плоскость, заряженная с поверхностной плотностью 10^-11 Кл/см², и шар, заряд которого 10^-8 Кл, расположены, как показано на рис.9; а = 20 см. Окружающая среда - воздух. Определить: напряженность поля в точках А и В; работу перемещения заряда 10^-7 Кл из точки А в точку В. Считать, что распределение зарядов не нарушено взаимодействие.

Два бесконечных равномерно заряженных цилиндра расположены так, как показано на рис.8 (ось правого цилиндра перпендикулярна плоскости чертежа). Линейная плотность заряда правого цилиндра равна - 10^-7 Кл/см; линейная плотность заряда левого цилиндра 10^-7 Кл/см; а = 10 см. Окружающая среда воздух. Определить: напряжённость поля в точках А и В; работу перемещения заряда 10^-8 Кл из точки А в точку В. Считать, что распределение зарядов не нарушено взаимодействием.

Бесконечно большая плоскость и длинная нить расположены, как показано на рис.11 (перпендикулярно плоскости чертежа); а= 20 см; σ = 10^-6 Кл/м², τ = 10^-6 Кл/м. Определить: напряжённость поля в точках А и В; работу перемещения заряда 10^-7 Кл из точки А в точку В. Считать, что распределение зарядов не нарушено взаимодействием.

Потенциал электростатического поля задан выражением
, где а = b = c = 0,1 м.
Определить напряжённость электростатического поля в точке с координатами x = 0,2м, y = -0,2 м, z = 0,1 м.

Потенциал электростатического поля задан выражением
, где а = 0,1 м, b = 0,2 м.
Определить напряженность электростатического поля в точке с координатами x = y = 0,2 м, z = 0,1 м.

Потенциал электростатического поля задан выражением
, где а = 0,2м ; b = 0,1м; с = 0,3м.
Определить напряжённость электростатического поля в точке с координатами x = y = z = 0,2м.

Поток электронов, имеющих энергию 200 эВ, влетает в поле плоского воздушного конденсатора. Скорость электрона перпендикулярна силовым линиям поля. Плотность заряда на обкладках конденсатора 5·10^-11 Кл/см².
Определить: смещение электронов вдоль поля за 10^-8 с движения в поле; скорость электронов через 10^-8 с движения в поле.

Поток электронов движется к заряженному шару радиусом 1 см в радиальном направлении.
Какую линейную скорость должен иметь электрон на расстоянии 1 м от центра шара, чтобы достичь его поверхности, если поверхностная плотность заряда на шаре равна -10^-10 Кл/м²? Определить ускорение электронов на расстоянии 0,5 м от центра шара.

Электрон движется в радиальном направлении к заряженному цилиндру радиусом 1 см.
Какую минимальную скорость должны иметь электроны на расстоянии 1 м от оси цилиндра, чтобы достичь его поверхности, если линейная плотность заряда равна — 10^-10 Кл/м? Определить ускорение электрона на расстоянии 0,5 м от оси цилиндра.

Плоский воздушный конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В и отключен от источника. Расстояние между пластинами 0,5 см, площадь пластин 400 см². Пластины раздвигаются до расстояния 2,5 см.
Определить: объёмную плотность энергии поля конденсатора до и после раздвижения пластин.

Пластины плоского конденсатора имеют площадь 100 см². Расстояние между пластинами 0,5 мм. Диэлектрик стекло (ε = 7). Поверхностная плотность заряда на обкладках 10^-10 Кл/см² постоянна.
Определить: работу, необходимую для удаления диэлектрика из конденсатора; объёмную плотность энергии поля до и после удаления диэлектрика.

Сферический конденсатор состоит из двух концентрических обкладок радиусами 10 см и 14 см, пространство между которыми заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью равной 6. Конденсатор заряжен до напряжения 100 В.
Определить энергию, заключённую между сферическими поверхностями радиусами 11 см и 13 см.

Цилиндрический конденсатор состоит из двух коаксиальных обкладок высотой по 10 см и радиусами 2 см и 5 см, пространство между которыми заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью равной 7. Конденсатор заряжен до напряжения 200 В. Определить энергию, заключенную между цилиндрическими поверхностями коаксиальными с осью конденсатора высотой 10 см и радиусами 3 см и 4 см.

Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов 300 В и отключен от источника. Расстояние между пластинами 5 мм, их площадь 300 см².
Определить заряд и энергию конденсатора, если при извлечении диэлектрика из конденсатора его энергия увеличивается в 8 раз.

Между обкладками цилиндрического конденсатора (рис. 12) находятся два слоя диэлектрика: стекло (ε₁ = 7) и масло (ε₂ = 5). Заряд конденсатора 10^-8 Кл, длина 0,1 м R₁ = 5 см, R₂ = 7 см, R₃ = 9 см.
Определить напряжённость и электрическое смещение (индукцию) в точках на расстоянии r₁ = 6 см, r₂ = 8 см от оси конденсатора.

Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью равной 4. Расстояние между пластинами конденсатора 5мм, разность потенциалов 4 кВ, площадь пластин 200 см².
Определить: поверхностную плотность заряда на пластинах и на диэлектрике; работу поляризации диэлектрика.

Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике возрастает со временем по закону V(t) = 2·10^-4t (м/с). Удельное сопротивление проводника ρ = 10^-4 Ом·см. Концентрация электронов в проводнике n = 2,5·10²² см^-3. Площадь поперечного сечения проводника s = 4 мм².
Определить: напряженность электрического поля в проводнике в момент времени t = 2 с; заряд, прошедший через сечение проводника за время от t₁ = 2 с до t₂ = 4 с

Разность потенциалов на концах проводника длиной l = 3 м меняется по закону U(t) = 6·10^-2t² (В). Удельное сопротивление проводника ρ = 10^-4 Ом·cм. Площадь поперечного сечения s = 9 мм².
Определить: плотность тока в проводнике в момент времени t = 2 с; количество тепла, выделившееся в проводнике при пропускании тока за промежуток времени от t₁ = 1 с до t₂ = 2с

В 1 м³ некоторого проводника (ρ = 10^-4 Ом·см) длиной 2 м за 2 с выделяется количество тепла Q = 8·10⁶Дж.
Определить: напряжение на концах проводника; скорость упорядоченного движения и подвижность электронов в проводнике, считая концентрацию электронов n = 10²²см^-3.

К источнику с внутренним сопротивлением r = 0,1 Ом подсоединена катушка из нихромового провода (ρ = 4·10^-4 Ом·см. Сечение провода s = 1 мм². Длина провода l = 10 м. Удельная мощность (количество тепла, выделяемое в 1 м₃ за 1 с) ω = 10⁶ Вт/м³.
Определить: ЭДС источника; подвижность электронов в проводе, считая концентрацию электронов n = 10²² см^-3.

К источнику с ЭДС 8 В и внутренним сопротивлением 2 Ом присоединена катушка из нихромового провода (ρ = 10^-4 Ом·см). Длина провода 20 м. Сечение провода 1 мм².
Определить: скорость упорядоченного движения электронов в проводе, считая концентрацию n = 10²² см^-3; КПД электрической цепи.

В 1 см³ провода (ρ = 10^-4 Ом·см) за 2 мин выделяется количество тепла Q = 480 Дж.
Определить: напряженность электрического поля в проводе; скорость упорядоченного движения электронов, считая концентрацию электронов n = 10²² см^-3; подвижность электронов в проводе.

ЭДС источника E' = 10 В. К источнику присоединена катушка из никелинового провода (ρ = 4·10^-5 Ом·см) длиной 10 м. КПД такой цепи 80%. Определить: скорость упорядоченного движения электронов, считая концентрацию электронов в проводе n = 2,5·10²² см^-3; количество тепла, которое выделяется в 1 см³ провода за 1 мин.

В воздухе, находящемся между пластинами плоского конденсатора, в каждую секунду создаётся 100 пар ионов в 1 см³.
Определить при динамическом равновесии сопротивление слоя воздуха, заключённого между пластинами, в слабом электрическом поле. Площадь пластин 200 см², расстояние между ними 1 см. Подвижность ионов воздуха μ₊ = 1,9 см²/Вс; μ_- = 1,37 см²/Вс. Ионы одновалентны. Коэффициент рекомбинации 1,6·10^-6 см³·с^-1.

Концентрация ионов, обусловливающих проводимость атмосферного воздуха, в среднем равна 700 см^-3. Средняя величина напряженности земного электрического поля равна 130 В/м. Ионы одновалентны. Вычислить плотность тока проводимости в атмосфере. Подвижность ионов: μ₊= 1,37 см²/В·с; μ_-= 1,91 см²/В·с