§III. 3 работа и энергия. Законы сохранения а. Вопросы по теории
Дайте определение механической работы и мощности. Каковы свойства этих физических величин? В каких единицах они измеряются?
Рассмотрите и проанализируйте следующие случаи: а) работа постоянной силы; б) работа переменной силы; в) работа против силы тяжести; г) работа против сил трения; д) работа, затрачиваемая на ускорение тела; е) работа, затрачиваемая на упругую деформацию тела.
Что характеризует мощность? Средняя и мгновенная мощность. Единицы измерения мощности.
Дайте определения потенциальных, непотенциальных сил. Какие силы относятся к непотенциальным силам?
Какие поля являются: потенциальными, непотенциальными?
Какие механические системы называются консервативными; неконсервативными?
Какие системы материальных точек называются: замкнутыми; незамкнутыми?
Введите понятие энергии. Что характеризует механическая энергия и какой функцией она является?
Какая энергия называется кинетической? Получите выражение для кинетической энергии, движущейся материальной точки. Сформулируйте и запишите теорему о кинетической энергии.
Какая энергия называется потенциальной? Выведите формулу для потенциальной энергии: а) тела поднятого над землей; б) упругодеформированной пружины.
Взаимные превращения кинетической и потенциальной энергии. Рассмотрите на примере падения тела с некоторой высоты.
Какие превращения энергии происходят при стрельбе из воздушного пистолета?
Из чего складывается полная механическая энергия тела и системы тел? Для каких систем тел справедлив закон сохранения механической энергии и как он формулируется?
Что такое диссипация энергии? Какие механические системы являются диссипативными? Приведите примеры.
Какими фундаментальными свойствами пространства и времени обусловлены законы сохранения?
Какое взаимодействие называется ударом? Приведите примеры абсолютно упругого и неупругого ударов.
Сформулируйте закон сохранения импульса для системы материальных точек, указав на его связь с однородностью пространства. Приведите примеры проявления закона сохранения импульса.
Какие законы сохранения выполняются при абсолютно упругом и неупругом ударах?
Какими законами сохранения определяется соотношение между начальным и конечным состоянием тел, участвующих в соударении? В какие виды энергии может переходить кинетическая энергия соударяющихся тел? Позволяют ли законы сохранения определить, что происходит в процессе соударения?
Два шара одинакового объема, деревянный и свинцовый, движутся с одинаковыми по модулю скоростями. Какой шар обладает большим импульсом?
Два шара движутся с одинаковыми по модулю скоростями навстречу друг другу по одной прямой. Что произойдет после их упругого и неупругого столкновений? Рассмотрите случаи одинаковых и разных масс шаров.
В. Тестовые задания
На рисунке 108 изображены зависимости ускорений трёх прямолинейно движущихся материальных точек одинаковой массы от координаты . Для работ
сил, действующих на точки, справедливо
следующее соотношение:
А.
;
В.
;
С.
;
D.
Рисунок
108 – Графики зависимости
для
трёх прямолинейно движущихся материальных
точек одинаковой массы
Шар массы совершает центральный абсолютно упругий удар о покоящийся шар массой . Первый шар полетит после удара в обратном направлении при следующем соотношении масс…
А.
;
В.
;
С.
;
D.
На частицу, находящуюся в начале координат, действует сила, вектор которой определяется выражением
,
где
и
единичные векторы декартовой системы
координат. Работа, совершенная этой
силой при перемещении частицы в точку
с координатами
равна….
А. 3 Дж; В. 15 Дж; С. 25 Дж; D. 10 Дж
Тело движется под действием силы, зависимость проекции которой от координаты представлены на рисунке 109. Работа силы на пути 4 м равна…
А. 40 Дж; В. 30 Дж; С. 20 Дж; D. 2,5 Дж
Рисунок
109 – Зависимость проекции силы от
координаты
Небольшая шайба начинает движение без начальной скорости по гладкой ледяной горке из точки . Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Зависимость потенциальной энергии шайбы от координаты изображена на графике
(рис.110) Скорость шайбы в точке
..
А.
в
раз больше, чем в точке
;
В.
в
раза меньше, чем в точке
;
С.
в
раз больше, чем в точке
;
D.
в
раза меньше, чем в точке
Рисунок
110 – График зависимости потенциальной
энергии
шайбы от координаты
.
Теннисный мяч летел с импульсом
(масштаб и направления указаны на
рисунке 111). Теннисист произвёл по мячу
резкий удар со средней силой -
Н. Изменившийся импульс мяча стал равным
.
Сила действовала на мяч в течении…
А. 0,5 с; В. 2 с; С. 0,05 с; D. 0,2 с
Рисунок
111 – Направления импульсов до и после
удара
Тело массой 10 кг движется равномерно по выпуклому мосту. В верхней точке моста сила давления тела на мост вдвое меньше силы тяжести. Модуль скорости изменения импульса тела в этой точке равен…
А. 0 (кг∙м)/с2; В. 10 (кг∙м)/с2; С. 100 (кг∙м)/с2; D. 50 (кг∙м)/с2
Шарик массой упал с высоты на стальную плиту и упруго отскочил от неё вверх. Изменение импульса шарика в результате удара равно…
А.
;
В.
;
С.
;
D.
Тело массой 2 кг поднятого над Землёй. Его потенциальная энергия 400 Дж. Если на поверхности Земли потенциальная энергия тела равна нулю и силами сопротивления воздуха можно пренебречь, то скорость с которой оно упадёт на Землю, составит…
А. 10 м/с; В. 14 м/с; С. 20 м/с; D. 40 м/с
Тело брошено горизонтально с некоторой высоты с начальной скоростью. Если сопротивлением воздуха пренебречь, то график зависимости кинетической энергии тела от времени (рис. 112) будет иметь вид…
А. В.
С. D.
Рисунок
112 - Графики зависимости кинетической
энергии тела от времени
С ледяной горки с небольшим шероховатым участком
из точки
без начальной скорости скатывается
тело. Сопротивление воздуха пренебрежимо
мало. Зависимость потенциальной энергии
шайбы от координаты
изображена на графике
(рис. 113). При движении тела сила трения
совершила работу
Дж. После абсолютно неупругого удара
тела со стеной в точке
выделилось…тепла.
А. 80 Дж; В. 120 Дж; С. 60 Дж; D. 100 Дж
Рисунок
113 – График зависимости потенциальной
энергии шайбы от координаты
Скорость тела
изменилась под действием кратковременного
удара и импульс тела стал равен
,
как показано на рисунке 114. В момент
удара сила могла действовать в
направлении…
А. 1, 2, 3, 4; В. 1; С. 3; D. 2, 3, 4
Рисунок
114 – Направления импульса тела
после удара
Небольшая шайба начинает движение без начальной скорости по гладкой ледяной горке из точки . Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Зависимость потенциальной энергии шайбы от координаты изображено на графике (рис. 115). Скорость шайбы в точке …
А.
в
раз больше, чем в точке
;
В.
в
раз меньше, чем в точке
;
С.
в
раз больше, чем в точке
;
D.
в
раз меньше, чем в точке
.
Рисунок
115 – График зависимости потенциальной
энергии шайбы от координаты
Тело массой 2 кг бросили с поверхности Земли вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Если на поверхности Земли потенциальная энергия тела равна нулю и силами сопротивления воздуха можно пренебречь, значение его кинетической энергии после прохождения
расстояния до точки максимального
подъёма составит…
А. 200 Дж; В. 300 Дж; С. 100 Дж; D. 400 Дж
Два маленьких массивных шарика закреплены на длинном невесомом стержне, на расстоянии
друг от друга (рис.116). Стержень может
вращаться без трения в горизонтальной
плоскости вокруг вертикальной оси,
проходящей посередине между шариками.
Стержень раскрутили из состояния покоя
до угловой скорости
,
при этом была совершена работа
.
Шарики раздвинули симметрично на
расстояние
и раскрутили до той же угловой скорости.
При этом была совершена работа…
А.
;
В.
;
С.
;
D.
Рисунок
116 – Вращение стержня в горизонтальной
плоскости вокруг вертикальной оси,
проходящей посередине между шариками.
Обруч массой 0,3 кг и радиусом 0,5 м привели во вращение, сообщив ему энергию вращательного движения 1200 Дж, и опустили на пол так, что его ось вращения оказалась параллельной плоскости пола (рис.117). Если обруч начал двигаться без проскальзывания, имея кинетическую энергию поступательного движения 200 Дж, то сила трения совершила работу, равную…
А. 800 Дж; В. 1400 Дж; С. 600 Дж; D. 1000 Дж
Рисунок
117 – Движение обруча по горизонтальной
поверхности |
|
