Материалы для самостоятельной подготовки к урокам (11 класс)
учебно-методический материал по физике (11 класс)

Механические колебания

Механические колебания

Механические волны. Звук

1.        Лодка качается на волнах, при этом расстояние между ближайшими гребнями волн равно 6 м. Определите скорость распространения волн, если период колебаний лодки равен 4 с.

2.        Приемник, находящийся на расстоянии L= 900 м от источника, улавливает испущенный источником звук через промежуток времени t1= 3 c. Колебания в точке O, где находится источник, описываются уравнением S0=0.02sin(40⋅π⋅t) (м). Определите разность фаз колебаний в точках M и N, находящихся на расстояниях 7,5 м друг от друга, запишите уравнение колебаний в этих точках.

3.        На озере в безветренную погоду с лодки бросали тяжелый якорь. От места бросания якоря пошли волны. Человек, стоящий на берегу, заметил, что волна дошла до него через 50 с, расстояние между соседними гребнями волн 0,5 м, а за 5 с было 20 всплесков о берег. Как далеко от берега находилась лодка?

4.        На поверхности воды распространяется волна со скоростью 2,4 м/с при частоте колебаний 2 Гц. Какова разность фаз в точках, лежащих на одном луче и отстоящих друг от друга на 10, 60, 90, 120 и  140 см?

5.        Звук распространяется в воде со скоростью 1450 м/с. Расстояние между ближайшими точками, в которых колебания происходят в противофазе 0,1 м. Определите частоту звуковой волны.

6.        Звук от всплеска при попадании камня в воду колодца наблюдатель слышит через 2,1 с после того, как он отпустил камень. Определите расстояние до воды в колодце, если известно, что скорость звука в воздухе 340 м/с.

7.        На расстоянии 1060 м от наблюдателя ударяют молотком по железнодорожному рельсу. Наблюдатель, приложив ухо к рельсу, услышал звук на 3 с раньше, чем звук дошел до него по воздуху. Чему равна скорость звука в стали? Скорость звука в воздухе примите равной 340 м/с.

8.        Определите разность фаз между двумя точками звуковой волны в воздухе, если разность их расстояний от источника составляет 25 см, а частота колебаний равна 680 Гц. Скорость звука примите равной 340 м/с.

9.        Во сколько раз измениться длина звуковой волны при переходе звука из воздуха в воду? Скорость звука в воде 1435 м/с, в воздухе 340 м/с.

10.        В одном направлении в разных средах бегут со скоростями V1 и V2 (V1>V2) две плоские волны одинаковой частоты ν. Определите расстояние между точками, расположенными в этих двух средах вдоль направления распространения волн, колебания в которых происходят в фазе.

11.        При возбуждении колебаний одного конца шнура с частотой 20 Гц вдоль него распространяется волна со скоростью 250 м/с. На сколько различаются длины волн в шнуре и в воздухе, в котором колебания шнура возбуждают волны? Скорость звука в воздухе 330 м/с.

12.        Провод массой 1,5 кг и длиной 30 м натянут между двумя опорами. Сила натяжения Fн= 2000 Н. Скорость распространения волны в проводе определяется выражением:

где              - масса на единицу длины.

Определите время, за которое волна дойдет от одной опоры до другой.

13.        Смещение от положения равновесия точки, находящейся на расстоянии x= 4 см от источника колебания, через промежуток
T/6 равно половине амплитуды. Найдите длину волны.

14.        Два когерентных источника, одновременно излучающие звук на частоте 51 Гц, расположены на расстоянии 50 м друг от друга. Человек находится на расстоянии 30 м от одного источника и на расстоянии 40 м от другого. Услышит ли он звук? Скорость звука 340 м/с. Поглощением энергии звуковых волн можно пренебречь.

15.        Труба длиной 1 м открыта с обеих концов. Определите самую низкую резонансную частоту в трубе. Скорость звука равна 330 м/с.

16.        Частота колебаний камертона 200 Гц. Чему должна быть равна длина закрепленной с двух сторон струны, чтобы она и камертон звучали в унисон? Скорость звука 340 м/с.

17.        Два когерентных источника звука колеблются в одинаковых фазах. В точке А, отстоящей от первого источника на 1,5 метра, а от второго – на 3 метра, звук не слышен. Скорость звука принять равной 340 м/с. Определите, будет ли слышен звук, если:

1. Увеличить расстояние второго источника от точки А в 2 раза.
2. Увеличить расстояние обоих источников от точки А в 2 раза.
3. Не передвигая источники, увеличить их частоту в 2 раза.

Оптика

Закон отражения света

1        Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения равен 150. Чему равен угол между отраженным лучом и зеркалом? 

2        Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим лучом и зеркалом равен 200. Чему равен угол между падающим и отраженными лучами?

4        Плоское зеркало повернули на угол α=170 вокруг оси, лежащей в плоскости зеркала. На какой угол β повернется отраженный от зеркала луч, если направление падающего луча осталось неизменным?

5        Постройте изображение точечного источника S в плоском зеркале KM и определите расстояние между источником и его изображением. Расстояние от источника до зеркала равно h. 

6        Найти число изображений N точечного источника света S, полученных в двух плоских зеркалах, образующих друг с другом угол γ = 60°. Источник находится на биссектрисе угла.

8        Угловая высота Солнца над горизонтом α = 20°. Как надо расположить плоское зеркало, чтобы отраженные лучи света направить:

а) вертикально вверх;

б) вертикально вниз?

Оптика

Закон преломления света

1        Показатели преломления воды, стекла и алмаза относительно воздуха равны: 1,33; 1,5; 2,42. В каком из этих веществ предельный угол полного отражения при выходе в воздух имеет максимальное значение?

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1. Протон движется в вакууме со скоростью 0,8с. Определите полную энергию протона и энергию покоя.

2. Время жизни некоторой частицы в системе отсчета, связанной с ней, равно 31 нс. Частица движется относительно неподвижного наблюдателя со скоростью 0,9с. Масса частицы равна 3·10-26 кг. Определите полную энергию частицы и время жизни частицы в системе отсчета, связанной с наблюдателем.

5. Неизвестная частица движется в ускорителе со скоростью, близкой к скорости света. Кинетическая энергия и энергия покоя этой частицы соответственно равны
Eк = 6·10-12 Дж и E0 = 9·10-12 Дж. Определите полную энергию частицы и ее скорость.

7. Собственное время жизни частицы отличается в 2 раза по сравнению с временем жизни по неподвижным часам. Масса частицы равна 1·10-10 кг. Определите скорость частицы и полную энергию частицы.

8. В ядре Солнца осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом известно, что мощность излучения Солнца составляет 3,83·1026 Вт. Определите ежесекундное уменьшение массы солнца, а также скорость света, испускаемого солнцем.

1.

2.

4.

5.

7.

8.