- •Рабочая программа по курсУ физики
- •2. Элементы специальной (частной) теории относительности
- •3. Механические колебания и волны в упругих средах
- •4. Основы молекулярной физики и термодинамики
- •5. Электростатика
- •6. Постоянный электрический ток
- •7. Электромагнетизм
- •8. Электромагнитные колебания и волны
- •9. Волновая оптика
- •10. Квантовая природа излучения
- •11. Элементы атомной физики и квантовой механики
- •12. Элементы квантовой статистики и физики твердого тела
- •13. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
- •Методические указания к рабочей программе
- •Методические указания к выполнению контрольных работ
- •1. Физические основы классической механики.
- •Задача 1.3
- •Решение
- •Задача 1.4
- •Решение
- •Задача 1.5
- •Решение
- •Задача 1.6
- •Решение
- •Задача 1.7
- •Решение
- •Задача 1.8
- •Решение
- •Задача 1.9
- •Решение
- •Задача 1.10
- •Решение
- •Задача 1.11
- •Решение
- •Задача 1.12
- •Решение
- •Задача 1.13
- •Решение
- •Задача 1.14
- •Решение
- •Задача 1.15
- •Решение
- •Задача 1.16
- •Решение
- •Задача 1.17
- •Решение
- •Задача 1.18
- •Решение
- •Задача 1.19
- •Решение
- •Контрольная работа №1
- •2. Электростатика.
- •Задача 2.2
- •Решение
- •Задача 2.3
- •Решение
- •Задача 2.4
- •Решение
- •Задача 2.5
- •Решение
- •Задача 2.6
- •Решение
- •Задача 2.7
- •Решение
- •Задача 2.8
- •Решение
- •Задача 2.9
- •Решение
- •Задача 2.10
- •Решение
- •Задача 2.11
- •Решение
- •Контрольная работа №2
- •3. Электромагнетизм Примеры решения задач Задача 3.1
- •Решение
- •Задача 3.2
- •Решение
- •Задача 3.3
- •Решение
- •Задача 3.4
- •Решение
- •Задача 3.5
- •Решение
- •Задача 3.6
- •Решение
- •Задача 3.7
- •Решение
- •Задача 3.8
- •Решение
- •Задача 3.9
- •Решение
- •Задача 3.10
- •Решение
- •Задача 3.11
- •Решение
- •Контрольная работа №3
- •4. Оптика. Элементы атомной физики
- •Волновые свойства частиц
- •Боровская теория водородоподобного атома
- •Атомное ядро. Радиоактивность
- •Теплоемкость кристалла
- •Элементы квантовой статистики
- •Дозы радиационного облучения
- •Полупроводники
- •Контрольная работа №4
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Содержание
- •220013, Минск, проспект ф.Скорины, 65.
Решение
Энергия, израсходованная на образование искры:
(2.1)
где W1 – энергия, которой обладал первый конденсатор до присоединения к нему второго конденсатора;
W2 – энергия, которую имеет батарея, составленная из двух конденсаторов.
Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле
(2.2)
где С – емкость конденсатора или батареи конденсаторов.
Выразив в формуле (2.1) энергии W1 и W2 по формуле (2.2) и приняв во внимание, что общая емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов, получим
, (2.3)
где U2 – разность потенциалов на зажимах батареи конденсаторов.
Учитывая, что заряд после присоединения второго конденсатора остался прежним, выразим разность потенциалов U2 следующим образом:
(2.4)
Подставив выражение U2 в (2.3), найдем
Произведем вычисления:
Задача 2.8
Потенциометр сопротивлением 100 Ом подключен к батарее с ЭДС 150 В и внутренним сопротивлением 50 Ом. Определить: 1) показание вольтметра, соединенного с одной из клемм потенциометра и подвижным контактом, установленным посередине потенциометра (сопротивление вольтметра 500 Ом); 2) разность потенциалов между теми же точками потенциометра при отключении вольтметра.
Дано:
|
Рис. 2.5 |
|
Решение
Показание вольтметра, подключенного к точкам А и В (рис. 2.5), определим по формуле
где R1 – сопротивление параллельно соединенных вольтметра и половины потенциометра;
I1 – суммарный ток в ветвях этого соединения, или ток в неразветвленной части цепи.
Ток I1 найдем по закону Ома для полной цепи:
, (2.5)
где Re – сопротивление внешней цепи. Это сопротивление есть сумма двух сопротивлений:
(2.6)
Сопротивление найдем по формуле параллельного соединения проводников:
,
откуда
Подставив в (2.5) выражение Re, по (2.6) найдем
В данном случае решение в общем виде было бы громоздким. Поэтому удобно вычисление величин провести раздельно:
Разность потенциалов между точками А и В при отключенном вольтметре равна произведению величины тока на половину сопротивления потенциометра:
(2.7)
где I2 – величина тока в цепи при отключенном вольтметре, определяемая по формуле
Подставив I2 в (2.7), найдем
Произведем вычисления:
Задача 2.9
Величина тока в проводнике сопротивлением 20 Ом нарастает в течение времени 2 с по линейному закону от 0 до 6 А (рис. 2.6). Определить теплоту, выделившуюся в этом проводнике за первую и вторую секунды.
Дано:
|
Рис. 2.6 |
|
Решение
Закон Джоуля – Ленца в виде справедлив для постоянного тока (I = const). Если сила тока в проводнике изменяется, указанный закон справедлив для бесконечно малого интервала времени и записывается в виде
, (2.8)
где сила тока I является некоторой функцией времени. В данном случае
(2.9)
где – коэффициент пропорциональности, характеризующий скорость изменения величины тока:
С учетом (2.9) формула (2.8) примет вид
. (2.10)
Для определения теплоты, выделившейся за конечный интервал времени , выражение (2.10) надо проинтегрировать в пределах отt1 до t2:
.
Произведем вычисления:
;