Сборник задач с профессионально-значимым содержанием

Департамент образования и науки Кемеровской области

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Кузнецкий индустриальный техникум»

г. Новокузнецк,2015

ББК 22.3

Утверждено на заседании методического совета

ГОУ СПО «Кузнецкий индустриальный техникум»

Протокол №___ от _____2015г.

Председатель методического совета

__________ Н.В. Ананьина

Рассмотрено

на заседании ЦМК

естественнонаучных дисциплин

Протокол №____ от_________

________ С.В. Поликаркина

Рецензент:

Демидова Н.В.

Сборник задач по физике с профессиональным содержанием [Текст] / Н.В.Демидова.- Новокузнецк: Кузнецкий индустриальный техникум, 2015.- 70с.

В данном сборнике подобраны задачи по всем темам традиционного курса физики, содержащие понятия и элементы профессиональной деятельности. Система задач в сборнике направлена на формирование умений объяснять явления и процессы на основе физических теорий. Многие задачи рассчитаны на то, что при их выполнении студенты должны самостоятельно находить нужные сведения в учебной и справочной литературе. Материал в сборнике задач распределен по разделам в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины.

Сборник задач по физике с профессиональным содержанием адресован преподавателям физики и студентам профессиональных образовательных организаций по программам подготовки квалифицированных рабочих и служащих.

Демидова Н.В., 2015

ГОУ СПО «Кузнецкий индустриальный техникум», 2015

Содержание

1. Введение

4

2. Что необходимо для решения задач по физике?

5

3. Методика решения задач

6-7

4. Задачи для самостоятельного решения с профессиональным содержанием:

-Раздел «Механика»

8-18

-Раздел «Молекулярная физика. Термодинамика»

19-34

-Раздел «Электродинамика»

35-60

-Раздел «Строение атома. Квантовая физика»

62-63

5. Как самостоятельно составить задачу?

64-65

6. Знания и умения, формируемые в ходе решения задач с профессиональным содержанием

66

7. Приложения

67

8. Список источников

70

Я мыслю, следовательно, я существую.

Р.Декарт

Введение.

Конкурентоспособными становятся профессионально-мобильные работники, умеющие оперативно осваивать новшества, принимать ответственные решения и быстро адаптироваться к изменяющимся условиям производства - качественные выпускники.

Сформировать в каждом выпускнике систему личностных качеств, которые ему необходимы для овладения профессией можно лишь одновременно с их качественной, направленной в единое русло общеобразовательной и профессиональной подготовкой. Поиск путей подготовки конкурентоспособных специалистов позволил сделать вывод, что не так важно дать сумму, систему знаний, как уметь раскрыть творческий потенциал, развить мышление, научить гибкому подходу в решении проблем и задач.

Критерием успешного освоения физики является умение использовать полученные знания на практике. Поэтому важно не только знать теоретический материал, но и уметь объяснять явления природы, проводить опыты и решать физические задачи.

Цель создания данного сборника задач - оказать помощь студентам в овладении основами физической науки, приобщить к самостоятельной творческой работе, в процессе которой они научатся анализировать физические явления, выделять главные факторы, определяющие тот или иной физический процесс, выбирать метод решения задачи. Именно умение решать задачи часто является определяющим критерием в оценке глубины усвоения теоретических знаний.

В предлагаемом сборнике подобраны задачи по всем темам традиционного курса физики. Система задач в сборнике направлена на формирование умений объяснять явления и процессы на основе физических теорий. Если обратиться к перечню типов задач, то он состоит из: качественных задач, задач на вычисление, графических, экспериментальных, комбинированных с учетом профессиональной направленности.

Сборник содержит задачи с профессиональным содержанием для самостоятельного решения. В нем также подробно рассмотрена последовательность действий, позволяющих осмысленно и рационально выполнять все этапы решения задачи: от анализа условий и требований задачи до анализа выполненного решения.

Сборник полностью соответствует рабочей программе по физике учреждений среднего профессионального образования.

Решение задач с профессиональным содержанием способствует ознакомлению студентов с принципом устройства и действия механизмов и машин, передачи и преобразования энергии, технологии промышленного производства, средств управления, умению применять физические знания' к объяснению действия технических объектов. Решая такие задачи, студенты глубже и прочнее усваивают изучаемые физические понятия, явления и их закономерности, получают сведения о новых достижениях и проблемах науки и техники, о специфике профессий. Разнообразие заданий по содержанию и форме их выполнения помогает реализовать межпредметные связи, поддерживает необходимый уровень работоспособности студентов, формирует интерес к учебной дисциплине, усиливает ориентацию студентов на их будущую профессиональную деятельность.

Что необходимо для решения задач по физике?

Учебная физическая задача - это ситуация, требующая от студента мыслительных и практических действий, основанных на знании им понятий и законов физики и направленных на закрепление, углубление и развитие этих знаний; формирование умений применять их на практике и развитие научного мышления.

Научное мышление - это способность анализировать явления (процессы), находить в них общие черты и различия, устанавливать причинные связи, отыскивать функциональные зависимости и, наконец, сопоставлять факты с теоретическими предпосылками.

Решить учебную задачу по физике - это значит найти такую последовательность общих положений физики (законов, формул, определений, правил), использование которых позволяет получить то, что требуется в задаче,- ее ответ.

Процесс решения физической задачи - это последовательность научно- обоснованных действий:

- изучение условий и требований задачи;

- запись условий в буквенных выражениях;

- перевод единиц физических величин в систему СИ;

- графическое изображение процесса, описанного в задаче;

- поиск пути решения;

- составление плана решения;

- осуществление решения;

- запись искомых величин в виде формул и вычисление их значений с

требуемой точностью;

- проверка правильности решения;

- оценка полученных результатов по здравому смыслу;

- анализ процесса решения задачи и отбор информации, полезной для дальнейшей деятельности.

Правильное и рациональное исполнение этих действий требует определенной системы знаний и умений, причем знаний не только тех разделов физики, к которым относится данная конкретная задача, но и знаний по физике, математике и другим учебным дисциплинам, полученным ранее.

Помните, нельзя научиться решать задачи, только наблюдая за тем, как это делают другие! «Когда задачу решает другой, все ясно, когда решаешь сам, ничего не выходит» (Леонард Эйлер).

Задачи на усвоение учебного материала - это стандартные задачи.

Для большей части из них имеются алгоритмы решения, одни из которых описаны в самих задачниках, другие анализируются преподавателями на занятиях. Решение стандартных задач у регулярно занимающихся студентов не вызывает затруднений. Ведь именно в этом состоят основные учебные функции упражнений по решению стандартных задач - перевод знаний, усвоенных на уровне воспроизведения, на уровень знаний-умений.

Задачи на активное использование изученного материала - задачи с профессиональным содержанием. Их решение вызывает затруднения иногда даже у наиболее подготовленных студентов. И это понятно: самостоятельный поиск способа решения задачи - дело непростое. Он требует от человека не только глубоких знаний, но и проявления находчивости, целеустремленности и большого напряжения умственных способностей.

Методика решения задач.

Методика работы с задачами должна соответствовать следующему алгоритму решения задач.

Алгоритм- это набор точных предписаний, однозначно задающих содержание и последовательность выполнения шагов (действий) для решения определенного класса задач.

Как искать решение?

(таблица Д.Пойа)

Понять предложенную задачу.

Понимание постановки задачи

Что гласит задача? Что дано? Что нужно найти? Определено ли неизвестное данными? Или они недостаточны или же чрезмерны? Нельзя ли сформулировать задачу иначе? Нельзя ли найти связь между данной задачей и какой-нибудь задачей с известным решением? Эти вопросы нужно повторять каждый раз, когда в ходе решения наступает заминка.

Сделайте рисунок. Введите подходящие обозначения. Разделите условие на части. Постарайтесь записать их.

Найти путь от неизвестного к данным, если нужно, рассмотрев промежуточные задачи («анализ»).

Составление плана решения

Сформулировать отношение (или отношения) между неизвестным и данными.

Преобразовать неизвестные элементы. Попытаться ввести новые неизвестные, более близкие к данным задачи.

Преобразовать данные элементы. Попытаться получить, таким образом, новые элементы, более близкие к искомым неизвестным.

Решить только часть задачи.

Удовлетворить только части условий: насколько неопределенным окажется тогда неизвестное?

Обобщить. Рассмотреть частные случаи. Применить аналогию.

Реализовать найденную идею решения («синтез»)

Осуществление плана

Испытывать правильность каждого шага, принимая лишь то, «что усматривается с полной ясностью или выводится с полной достоверностью» (Р.Декарт)

«Заменить термины их определениями». (Б.Паскаль)

Осуществляя план решения, контролируйте каждый свой шаг!

Решение проверить и оценить критически.

Взгляд назад (изучение полученного решения)

Правдоподобен ли результат? Почему?

Нельзя ли сделать проверку?

Нет ли другого пути, ведущего к полученному результату? Более прямого пути? Какие результаты еще можно получить на том же пути?

Из таблицы, и приведенных цитат видно, что на ее основе можно решать задачи по любой естественнонаучной дисциплине, а особенно - по физике.

Алгоритм решения задач также можно представить в стихотворной форме:

1. Для начала ты задачу прочитай раз или два, чтобы числа рассмотреть, понять научные слова.

2. И к анализу задачи тут же сразу перейди, выясни, что нам известно, а что надобно найти.

3. Данные фиксируй сразу, но запомни лишь одно: что в условии отыщешь, пишешь в секторе «Дано».

4. А теперь ты вместе с группой сформулируешь вопрос: Что искать в задаче будем?- и не будешь вешать нос.

5. Постарайся единицы перевести в систему СИ, если позабыл, как сделать у учителя спроси. ( Для успокоения души еще подсказку запиши).

6. А теперь «мозговой штурм» проведи и нужные формулы сразу подбери.

7. Выразив величину, проведи проверку размерности! А потом сравни результат с подсказкой- для верности.

8. Если размерность с подсказкой- в лад, подставь данные в формулу и посчитай результат.

9. Сразу результат оцени, что ты сделал, посмотри.

10. Ответ запиши. Это значит, мы решили всю задачу.

Раздел: Механика.

Профессия: Оператор прокатного производства

1. Какого вида деформации испытывают следующие тела:

А) металл на волочильном стане;

Б) валки прокатного стана;

В) резка листового металла ножницами.

2. Какая сталь больше удлинится при растяжении - сырая или закаленная? Почему?

3. Определить мощность сердца вальцовщика в процессе физической работы, зная, что при одном ударе оно совершает работу, равную 16 Дж, а в минуту делает примерно 240 ударов.

4. Свойство металла сопротивляться проникновению другого металла называют твердостью. Твердость определяют с помощью стального шарика. Какое давление производит шарик на поверхность стали под действием силы 1500 Н, если площадь отпечатка, оставляемого этим шариком, равна 0,01мм²?

Профессия: Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)

1. Электросварщик уронил огарок электрода. В момент удара о землю огарок имел скорость 28 м/с. На какой высоте работает электросварщик?

Профессия: Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)

1. Почему скорость воды, выходящей из гидротурбины, меньше, чем входящей?

Профессия: Подручный сталевара конвертера

1. В каких случаях рабочего можно считать материальной точкой: а) рабочий идет из дома на работу; б) рабочий выполняет плавку металла; в) рабочий выполняет гимнастические упражнения.

2. Подручный сталевара должен обладать хорошей реакцией. Один из способов проверки быстроты реакции состоит в следующем: метровую линейку прижимают рукой к стене в вертикальном положении. Отвлекая испытуемого разговором, неожиданно для него отпускают линейку. Испытуемый должен как можно быстрее ударом ладони остановить падение линейки. Измерив, пройденный путь, можно вычислить время падения и быстроту реакции. Используя предложенный способ, определите быстроту реакции ваших товарищей.

Профессия: Слесарь по КИП и А

1. Секундная стрелка часов делает полный оборот за 1 мин. Радиус стрелки равен 10 см. Какова угловая скорость острия стрелки, его линейная скорость, частота вращения, центростремительное ускорение?

2. Какими часами можно измерять время в искусственных спутниках: песочными, ходиками или пружинными?

Профессия: Машинист крана металлургического производства

1. Найдите частоту вращения барабана лебедки диаметром 16 см при подъеме груза со скоростью 0,4 м/с.

2. На тросе висит груз массой 100 кг. С какой силой трос действует на груз?

3. На рисунке 1 изображен груз, поднимаемый краном. Какая из стрелок изображает силу тяжести, вес груза?

Рис.1

4. С помощью башенного крана поднимают груз. Скорость подъема постоянна. Определите, какие силы действуют на груз? Каковы их направления? Какова равнодействующая? Почему?

5. У неопытных крановщиков бывают обрывы тросов в тех случаях, когда они не обращают внимания на сильно раскачивание переносимых грузов. Случайны ли такие обрывы?

6. Почему на рукоятки, головки болтов, гайки круглой формы, завинчиваемые и отвинчиваемые вручную, наносят специальную накатку (рифление)?

7. Колесо (шкив) приводится в движение при помощи ремня. Определите вид трения, возникающего между шкивом и ремнем: трение скольжения или трение покоя? Считайте, что ремень не проскальзывает.

8. Определите вид трения, возникающего между колесом движущейся тележки и грунтом, а также между втулкой колеса и осью. Ось прикреплена к тележке неподвижно.

Рис.2

9. На шляпке гвоздя имеется насечка в виде сетки, а под нею на стержне- несколько поперечных рисок. В чем их значение?

10. Груз весом поднимают при помощи зажимного приспособления (см. рис.3). Определите силу трения между лапкой 1 и поднимаемым предметом.

Рис.3

11. Почему надо беречь смазочные материалы от попадания в них песка и пыли?

12. В каком из перечисленных ниже явлений под действием силы совершается работа (см.рис.4 ): а)трос находится в натянутом состоянии под действием силы тяжести; б) на стол действует вес гири; в) газ давит на стенки баллона; г) поршень выталкивается из цилиндра под действием силы давления газов; д) мальчик тянет веревку, привязанную к прочной стене?

Рис.4

13. Груз какого веса может поднять башенный кран, если мощность его лебедки 60 кВт, а скорость подъема 0,6 м/с?

14. Подъемный кран поднимает груз массой 5т на высоту 15м. За какое время поднимется этот груз, если мощность двигателя крана 10 кВт и КПД равен 80 %?

15. Подъемный кран равномерно поднимает груз массой 2 т. Мощность двигателя крана 7,4 кВт. Определите скорость подъема груза, если КПД установки 60 %.

16. Подъемный кран в течение 15 с поднял с поверхности Земли на необходимую высоту груз массой 200 кг с ускорением 0,2 м/с². Какая работа выполнена при подъеме этого груза?

17. Почем разрывается трос при резком подъеме тяжелого груза и не разрывается при медленном подъеме? Подъемный кран равномерно поднимает груз весом 2т. Мощность двигателя крана 7,4 кВт. Определите скорость подъема груза, если КПД установки 60%.

18. Подъемный кран поднимает гранитную глыбу массой 3т на высоту 15 м в течение 2 мин. С какой мощностью работает двигатель подъемного крана?

19. Почему машинист подъемного крана не должен поднимать груз при косом расположении троса? Какая сила будет действовать на трос, если его отвести на угол 60 от вертикали и попытаться поднять груз массой 5т?

20. Какая работа совершается лебедкой при подъеме груза массой 0,2 т на высоту 120 м?

21. Определить напряжение, испытываемое стальным тросом диаметром 20 мм при подъеме лебедкой груза массой 3 т с ускорением 3 м/с².

22. Мостовой кран поднимает груз равноускоренно вверх, равномерно перемещает его по горизонтали, а затем равноускоренно опускает вниз. Как будет изменяться период колебаний груза при каждом из этих движений?

23. Какой длины канат наматывается на барабан лебедки башенного крана. Если подвижный блок с грузом поднимается на 68 м? С какой скоростью движется канат, наматываемый на барабан, если груз движется со скоростью 1,16 м/с?

24. Автокраном поднимают груз весом 30 кН с помощью подвижного блока на высоту 6,6м. Определите КПД блока, если трос при этом натягивается с силой 16 кН.

25. Клещевой захват применяется для подъема и транспортировки грузов (см. рис.5). Изучите устройство механизма. Каким образом механизм не позволяет выскользнуть грузу?

Рис.5

26. Изучите устройство подъемного механизма башенного крана, схема которого приведена на рисунке. Определите массу груза, поднимаемого крюком, если сила лебедки равна 20 кН.

Рис.6

Профессия: Лаборант-эколог

1. Как можно пользоваться пружинными весами для взвешивания грузов, вес которых выходит за пределы шкалы.

2. Крупные градины достигают земли, имея большую скорость, чем маленькие. Почему?

3. Чтобы предотвратить загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива. Ведутся поиски новых источников энергии. Одним из таких, как полагают, станет маховичный аккумулятор (накопитель). В шахтах давно используют гировозы (см рис.7), двигателем которых является тяжелый маховик, разгоняемый на остановках электродвигателем. Движение от маховика передается к осям с помощью коробки передач. За счет какой энергии движется гировоз? Почему по мере перемещения гировоза скорость маховика убывает?

Рис.7

Профессия: Токарь-универсал

1. Объясните относительность движения и покоя на примере перемещения резца токарного станка.

2. Гайку закручивают на болт за время t. Длина болта l, резьба составляет угол α с плоскостью гайки. Найдите угловую скорость гайки, если радиус болта равен R?

3. Для чего делается насечка около головки гвоздя? Зубья пилы разводят в разные стороны от плоскости пилы. Какой пилой труднее пилить: разведенной или неразведенной? Почему?

4. В каких явлениях, изображенных на рисунке, результат действия силы зависит от положения точки приложения? От направления действия силы?

Рис.8

5. Для уменьшения трения трущиеся поверхности шлифуют и полируют. Однако в зависимости от качества шлифовки и полировки трение уменьшается не беспредельно- при дальнейшей обработке поверхностей трение начинает увеличиваться. Объясните причину этого явления.

6. Почему при нарезании резьбы рекомендуется смазать метчик или лерку?

7. Как можно облегчить распиловку материала пилой?

8. Обладает ли импульсом однородный диск, вращающийся вокруг своей оси? Ось диска неподвижна.

9. Камень шлифовального станка имеет на рабочей поверхности скорость 30 м/с. Обрабатываемая деталь прижимается к камню с силой 100 Н, коэффициент трения 0,2. Какова механическая мощность двигателя станка? Потери в механизме привода не учитывать.

10. Для осуществления процесса резания необходимо иметь два движения - главное движение резания и движение подачи. Каковы эти движения при фрезеровании?

11. Резец строгального станка во время рабочего хода от одного крайнего положения до другого движется со скоростью ,возвращается в исходное положение со скоростью. Какую среднюю скорость развивает резец станка за время полного хода?

Рис.9

12. Скорость продольной подачи резца токарного станка 150мм/мин, а поперечной 80 мм/мин. Какова скорость резца в системе отсчета, связанной с корпусом станка?

13. При холостом ходе резец продольно-строгального станка движется со скоростью 0,4 м/с. В начале строгания его скорость в течение секунды снижается до 0,25 м/с. С каким ускорением движется при этом резец.

14. Масса стола строгального станка с обрабатываемой деталью 400 кг. В течение секунды стол приобретает скорость 1,5 м/с. Какую силу развивает механизм строгального станка при разгоне стола? Коэффициент трения скольжения стола о направляющие станка 0,15.

15. Для перемещения столов шлифовальных станков применяются роликовые направляющие. Скорость верхней точки каждого ролика 0,3 м/с. С какой скоростью перемещается стол станка? (рис. 10)

Рис.10

16. Почему обтачивание на токарных станках изделий большого диаметра производится с меньшей угловой скоростью, чем изделий малого диаметра?

17. Что означает заводской штамп «25м/с, 250 мм» на точильном круге. Допустима, ли посада круга на вал двигателя, вращающегося с частотой 2850 об/мин?

18. Почему при нарезании резьбы рекомендуется смазать метчик или лерку?

19. Определите давление на стержень болта С, если давление, производимое губкой тисков на головку Г равно 400 к Па. Площадь основания головки 2,5 см². а площадь поперечного сечения стержня 0,8 см² (рис.11).

Рис.11

20. Резец токарного станка мощностью 3 кВт снимает в минуту стружку длиной 500 мм. Какова сила резания резца?

21. Какую мощность развивает двигатель токарного станка, если при обработке стержня диаметром 20 мм резец преодолевает силу сопротивления 900 Н? Частота вращения детали 15.

22. На токарном станке обтачивается деталь диаметром 10 см, вращающаяся с угловой скоростью 31,4 рад/с. Определить мощность, развиваемую двигателем токарного стана, если резец действует на деталь с силой 2 кН, а КПД станка 0,75.

23. Определить мощность, потребляемую при фрезеровании. Сила =400 Н, а диаметр точильного круга 50мм.

24. Когда резец токарного станка снимет за каждую минуту стружку длиннее: в начале обтачивания или в конце, когда радиус детали уменьшился? Угловую скорость считать постоянной

25. Почему основания станков делают тяжелыми и широкими?

26. Какова роль инерции при работе различных механизмов, при работе на токарных станках. Приведите положительные и отрицательные примеры.

Профессия: Машинист локомотива

1. На рисунке 12 изображена схема железнодорожных путей. Определить координаты станции (А и В ), координаты светофора (С),координаты депо (Д).

Y

50

0 50 X

Рис.12

2. Путь или перемещение мы оплачиваем при поездке в поезде, самолете?

3. Какую линию представляет собой траектория какой- либо точки колеса поезда относительно его корпуса во время движения? Какова траектория колеса относительно земли?

4. Какие из перечисленных тел движутся равномерно: молоток; стрелка часов; поезд, отходящий от станции; лента конвейера?

5. Тепловоз переместился от станции «Восточная» с координатами х1=100,у1=200 на станцию Западная с координатами х2=500,у2=600. Сделайте чертеж, найдите перемещение тепловоза и его проекции на оси координат.

6. Тепловоз проехал на юг в горизонтальном направлении 12 км, затем повернул строго на восток и проехал еще 16 км. Сделайте чертеж, найдите путь и перемещение тепловоза.

7. На железной дороге между станциями установлены километровые столбы. Что они указывают: перемещение или пройденный путь?

8. Известно, что траектории двух тепловозов пересекаются. Столкнутся ли тепловозы?

9. Тепловоз движется по прямой при этом за любой интервал времени длительностью 1с он проходит путь длиной 1м. Можно ли утверждать, что точка движется равномерно?

10. Какую траекторию при движении тепловоза описывает центр его колеса относительно прямолинейного отрезка пути? Относительно точки обода колеса? Относительно корпуса тепловоза?

11. Вы - помощник машиниста тепловоза. Находитесь на смене. Тепловоз движется со скоростью 30 км/ч. Опишите свое движение в системе отсчета, в которой телом отсчета является: ваше тело; стрелка; проходящий мимо тепловоз со скоростью 15 км/ч.

12. По параллельным путям навстречу друг другу движутся два поезда. Скорость одного из них относительно земли 20 м/с, скорость второго- 25 м/с. На какое расстояние удаляются друг от друга локомотивы поездов за 1 с с момента их встречи?

Рис.13

13. По параллельным путям в одну сторону движется два подвижных состава: первый со скоростью 25 км/ч, второй со скоростью10 км/ч. Сколько времени первый поезд будет обгонять второй, если длина каждого из них 100 м?

14. Первую часть пути тепловоз прошел со скоростью 30 км/ч. Средняя скорость за смену оказалась равной 15 км/ч. С какой скоростью тепловоз двигался на оставшейся части пути?

15. Первый участок пути поезд прошел за 2 ч со скоростью 50 км/ч, а остаток пути длиной 240 км - за 3 ч. Какую среднюю скорость развил поезд на всем пути следования?

16. При подходе к светофору тепловоз уменьшил скорость с 43,2 км/ч до 28,8 км/ч за 8 с. Определите ускорение и длину тормозного пути.

17. Тепловоз, двигаясь равномерно со скоростью 2м/с, начинает торможение. Чему равен тормозной путь тепловоза, если он остановился через 10 с?

18. Подвижной состав начинает движение из состояния покоя и равномерно увеличивает скорость. На первом километре она возросла до 5 м/с. На сколько она возрастет на втором километре?

19. Скатившись с сортировочной горки, вагон проходит горизонтальный участок пути в 100 м за 25 с. Можно ли по этим данным определить, каковы скорость вагона в момент скатывания с горки? Если можно, то как? Чему она равна?

20. На горизонтальном участке пути маневровый тепловоз толкнул вагон. Какие тела действуют на вагон во время и после толчка? Как будет двигаться вагон под влиянием этих тел?

21. В вагоне прямолинейно и равномерно движущегося тепловоза машинист выпустил из рук яблоко. Где оно упадет?

22. Когда тепловоз резко трогает с места, то при этом иногда сцепки между вагонами разрываются. Почему и в каком месте чаще всего может происходить разрыв сцепок?

23. Одинаково ли сжимаются буфера при столкновении двух одинаковых вагонов, один из которых неподвижен? Рассмотрите случаи: порожний вагон неподвижен, движется груженый; груженный неподвижен, движется порожний.

24. Чтобы сдвинуть с места тяжелый железнодорожный состав, машинист дает задний ход, подавая состав немного назад, а потом уже дает передний ход. Почему таким образом, легче тронуть состав с места?

25. Тепловоз ТЭМ-2 везет состав, состоящий из 30 груженых вагонов. Масса вагона равна 70 т. Масса тепловоза 120т. Сила тяги равна 12,3 кН. Определить ускорение, которое получает состав в начале движения.

26. Тепловоз, двигаясь из состояния покоя, набрал скорость 2 м/с за время 10 с. Каково ускорение движения и какой путь прошел тепловоз от начала движения?

27. Тепловоз ТГМ подъезжает к депо со скоростью 18 км/ч. Определить коэффициент трения, если его тормозной путь 40м.

28. Тепловоз начал свое движение и через 16с увеличивает свою скорость до 12 км/ч. Найти его ускорение и пройденный путь.

29. Тепловоз поднимается в гору за 16 с и набирает скорость 9 км\ч, спускается с грузом в течение 10 с, набирая скорость 18 км/с. Построить график зависимости.

30. Скорость поезда 72 км/ч. Сколько оборотов в минуту делают колеса локомотива, радиус которых 1,2 м?

31. Тепловоз ТЭМ-2, работающий на транспортировке угля, развивает силу тяги 255 кН. Его КПД 29 %, развиваемая рабочая скорость 23 км/ч. Определите мощность двигателя.

32. Какой массы состав может вести тепловоз, если уравнение его движения должно иметь вид х=0,05 t² и он развивает силу тяги 300 кН при коэффициенте трения 0,005?

33. Вагон, массой 12 кг, движется со скоростью 43,2 км/ч. Определить силу торможения, останавливающую вагон на пути в 200 м.

34. Какую силу надо приложить к вагону массой 20т, чтобы он стал двигаться равноускоренно и за 30с прошел путь 36 м? Коэффициент трения равен 0,008.

35. Под действием силы тяги скорость вагона массой 24,5т возросла с 4,25 м/с до 32,4 км/ч на пути 75,5 м. Чему равна сила тяги, если коэффициент трения при движении вагона равен 0,025?

36. С какой силой надо толкать вагонетку, стоящую на рельсах, чтобы она стала двигаться равноускоренно и за 45с прошла путь в 15 м? Масса вагонетки 4,2 т, а коэффициент трения при ее движении 0,024.

37. Для предупреждения самопроизвольного отвертывания гаек применяют контргайку, которую завертывают после основной. Почему при наличии контргайки соединение не ослабевает?

Рис.14

38. Почему надо беречь смазочные материалы от попадания в них песка и пыли?

39. Почему нужно беречь тормозную колодку и тормозной барабан транспортного средства от попадания между ними масла?

40. Для чего при соединении мягких материалов под головку болта и гайку подкладывают шайбу большего диаметра?

41. Тепловоз, двигаясь из состояния покоя, набрал скорость 2 м/с за 10 с. Каково ускорение движения и какой путь прошел тепловоз от начала движения?

42. Состав массой 4000 т шел со скоростью 90 км/ч и после начала торможения у светофора с красным светом прошел путь 2 км. Определить ускорение движения поезда и силу торможения.

43. Поезд массой 3000 трогается с места и движется по горизонтальному пути под действием постоянной силы тяги локомотива, равной 400 кН. Коэффициент сопротивления движению 0,005.Определить ускорение поезда.

44. Поезд массой 1500 т увеличил скорость с 5 до 10 м/с в течение 2,5 мин. Определите силу, сообщающую поезду ускорение.

45. Тепловоз тянет состав из 50 одинаковых вагонов, развивая силу тяги 400 кН. Определите, с какой силой натянуто сцепление между 30 и 31 вагонами.

46. Сцепной вес маневрового тепловоза ТГМ3 равен 70 т. Сколько вагонов массой по 60т может передвигать этот тепловоз, если коэффициент сцепления 0,025, коэффициент трения состава 0,01?

47. Железнодорожный полувагон массой 72 кг спускается равномерно с сортировочной горки высотой 3,5 м и длиной 175м. Найти силу сопротивления.

48. На какой подъем может тянуть тепловоз ТГМ3 состав массой 3500т, если сила тяги равна 400 Н, а сила трения- 100 кН? Вагон 30т, движущийся по горизонтальному пути со скоростью 1,5 м/с, автоматически на ходу сцепляется с неподвижным вагоном массой 20 т. С какой скоростью движется сцепка?

49. Вагон массой 25т движется со скоростью 2 м/с и сталкивается с неподвижной платформой массой 15т. Какова скорость вагона и платформы после того, как работает автосцепка?

50. Две железнодорожные платформы движутся навстречу друг другу со скоростями 0,6 и 0,4 м/с. Массы платформы соответственно равны 18 и 28 т. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться платформы после столкновения? Удар считать упругим.

51. Машинист ведет состав 3000 т на подъем с уклоном 0,006 со скоростью 72 км/ч. Определить тяговую мощность тепловоза, если коэффициент трения равен 0,005.

52. При сжатии буферной пружины ж/д вагона на 5см произведена работа 3,75 кДж. Какая сила требуется для сжатия этой пружины на 1см? Постройте график зависимости удлинения пружины от величины приложенной силы.

53. При ударе двух вагонов буферная пружина сжалась на 5 см. Жесткость пружины 3000 кН/м. Определить работу при сжатии пружины.

54. Какая работа произведена при сжатии буферной пружины железнодорожного вагона на 3 см, если для сжатия пружины на 1 см требуется сила 350000Н?

55. Тепловоз равномерно проехал 27 км за 30 мин. Определить мощность двигателей электровоза, имеющего КПД 82%, если на пути он развивал силу тяги 50 кН.

56. Поезд массой 2000 т, отходит от станции с ускорением 0,15 м/с²и достигает наибольшей скорости через 1,5 мин. Определить кинетическую энергию поезда во время его движения с наибольшей скоростью.

57. Одинакова ли сила тяги тепловоза во время равномерного движения поезда по горизонтальному участку пути и в то момент, когда этот поезд трогается с места?

58. Шариковые подшипники обладают меньшим трением, чем роликовые. В каких случаях предпочтительно использовать роликовые подшипники?

59. Помощник машиниста тепловоза должен обладать хорошей реакцией. Один из способов проверки быстроты реакции состоит в следующем: метровую линейку прижимают рукой к стене в вертикальном положении. Отвлекая испытуемого разговором, неожиданно для него отпускают линейку. Испытуемый должен как можно быстрее ударом ладони остановить падение линейки. Измерив, пройденный путь, можно вычислить время падения и быстроту реакции. Используя предложенный способ, определите быстроту реакции ваших товарищей.

60. Тяжеловесный состав с углем массой 6000т преодолевает подъем в 100м. На какую высоту можно поднять тело массой 100 кг, если использовать запас потенциальной энергии в верхней точке подъема?

61. Вагонетка двигалась по горизонтальному пути, через некоторое время остановилась. Ее кинетическая энергия стала равна 0, а потенциальная осталась неизменной. Не нарушился ли в этом случае закон сохранения и превращения энергии?

62. Для погрузки угля в вагон применяется ленточный транспортер, который перемещает уголь вверх по наклону на высоту 5 м. В минуту погрузчик доставляет 12т угля. Вагон заполняется за 5 мин. Какую работу при этом совершает транспортер?

63. Тепловоз тянет состав со скоростью 72 км/ч, развивая мощность 880 кВт. Как велика в этом случае сила тяги?

64. Тепловоз грузовой серии ТЭ-3 имеет две секции. Двигатель тепловоза имеет мощность 206 кВт. Тепловоз с составом угля движется равномерно со скоростью 24 км/ч. Определит силу тяги тепловоза и массу состава, если коэффициент трения равен 0,01.

65. Двигатель тепловоза ТЭ-3 имеет мощность 206 кВт. Его КПД равен 30%. Какую полезную работу он совершил за 10 минут?

66. Почему груженый вагон спускается с сортировочной горки быстрее порожнего?

67. При постройке тепловозов их стараются сделать как можно тяжелее. Для чего это делается?

Раздел: Молекулярная физика. Термодинамика.

Профессия: Оператор прокатного производства

Тема: Молекулярная физика

1. Проникновение атомов некоторых металлов (алюминий, хром и др.) в глубь стального изделия делает его поверхность прочной и нержавеющей. Какое физическое явление лежит в основе металлизации поверхности стали и почему она производится при более высокой температуре?

2. Как известно, молекулы и атомы твердого тела колеблются около некоторого среднего положения. Вследствие этого твердые тела сохраняют свою форму неизменной. Почему в таком случае в твердых телах возможна диффузия? Почему диффузия в них происходит медленно при низкой температурах и быстрее при высокой?

3. Проволока длиной 5,4 м под действием нагрузки удлинилась на 2,7 мм. Определите абсолютное и относительное удлинение проволоки.

4. К концам стальной проволоки длиной 3м и площадью поперечного сечения 1мм² приложены растягивающие силы по 200Н каждая. Найдите абсолютное и относительное удлинение.

5. Какого наименьшего поперечного сечения нужно взять стальной стержень, чтобы растягивающая нагрузка 2,5 кН не вызвала остаточной деформации? Предел упругости стали при растяжении 1 кН/мм².

6. Какие приспособления применяются для правки гнутых валов и швеллеров? Для чего нужно подогревать гнутые части перед правкой?

7. Почему металлоизделия из стали и чугуна перед отправкой к потребителю обильно смазывают специальными маслами - тавотом или солидолом?

8. Каким физическим требованиям должна отвечать смазка, применяемая при обработке металлов давлением?

9. Какие деформации происходят в металле при обработке давлением?

10. Какое свойство металлов используют при обработке их ковкой и горячей штамповкой?

11. Почему большинство сплавов (сталь, чугун, бронза) меньше подвержены пластическим деформациям, чем чистые металлы?

12. Как изменяется структура металла при прокате?

13. При обработке металла давлением у заготовки возникает наклеп, если заготовки предварительно не нагреваются. Чем мешает наклеп?

14. Как изменяется энергия тела при пластических деформациях?

15. Проволока изготовляется на волочильном стане (металлический пруток многократно протягивается через ряд отверстий, с постепенно уменьшающимися отверстиями). Какие деформации испытывает при этом металл?

16. Прокат режут на полосы при температуре 800° С. Рассчитать длину горячих полос, если при температуре 20°С они должны иметь длину 15м.

17. Строительная сталь имеет предел прочности . Детали из этой стали должны работать с запасом прочности 3. Какое наибольшее напряжение растяжения можно допустить при этом условии?

18. Что сильнее противостоит изгибу: полоса стали, уголок или труба, изготовленная из той полосы? Проверьте это на опыте, изготовив нужные профили из бумаги.

19. На работу по растяжению проволоки затрачена энергия. Куда делась эта энергия, если деформация проволоки упругая? Пластическая?

20. Для чего используется смазка при обработке металлов давлением?

21. Одним из способов изготовления проволоки является метод выдавливания. Заготовку в разогретом состоянии помещают на дно цилиндра с отверстием, а затем на нее давит поршень. На сколько увеличится внутренняя энергия заготовки, если поршень под действием силы 30 кН перемещается на 50 см? На нагревание выдавливаемого материала идет 70% совершенной работы.

Рис.15

Профессия: Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)

Тема: Молекулярная физика

1. Объяснить с точки зрения МКТ соединение деталей с помощью клея. Почему твердые материалы склеиваются труднее, чем пластичные? Чем соединение деталей паянием сходно со склеиванием?

3. При соединении деталей паянием поверхности предварительно зачищают от загрязнений и оксидов, иначе жидкий припой не пристает к ним. Как это можно объяснить на основе знаний о силах молекулярного взаимодействия?

4. Что общего между сваркой металлов и паянием их?

5. Для соединения алюминиевых проводов, а также деталей из меди, никеля, цинка применяют так называемую холодную сварку. Соединяемые поверхности укладывают в нахлестку и сжимают прессом без предварительного нагрева. Объяснить, почему получается прочное соединение.

6. В чем заключается сущность сварки плавлением?

7. Для соединения металлов и сплавов, которые при нагревании не становятся пластичными, а сразу переходят в жидкое состояние (например, чугун, бронза, литейные сплавы алюминия, магния), применяют сварку плавлением. При этом детали нагревают в месте соединения до расплавленного состояния; жидкий металл заполняет зазор между свариваемыми поверхностями деталей. Объяснить, почему в данном случае получается прочное соединение.

8. Чтобы соединить два куска металла, один помещают в патрон и придают ему вращение, а другой с усилием прижимают к нему. Силы трения вызывают разогрев кусков металла и их сварку. Этот метод называют сваркой трением. Объяснить, почему в этом случае получается прочное соединение.

9. Почему для получения хороших соединений проводится одновременно нагревание и сжатие умеренным давлением свариваемых деталей?

10. Объясните, почему осуществима сварка без нагрева при применении очень больших давлений (осадочных давлений) сжатия.

11. Для соединения металлов и сплавов, способных переходить в пластическое состояние до плавления (например, стали, алюминий), применяют газопрессовую и контактную сварку. Для этого детали в месте их соединения нагревают либо пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной горелки, либо теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части, а затем детали сжимают и они свариваются. Объяснить, почему это происходит.

12. Для сварки металлов, не смешивающихся в жидком состоянии, используется диффузионная сварка - соединение деталей в вакууме при определенных значениях температуры, давления и времени сварки. Каков механизм диффузионной сварки и почему при прочих равных условиях с увеличением времени сварки растет и прочность свариваемых деталей?

13. Если под колпаком, из которого выкачан воздух, плотно прижать друг к другу две хорошо обработанные металлические поверхности, то происходит их сварка даже при низкой температуре. Какое физическое явление используется при таком способе сварки?

14. В сварочном цехе стоит 30 баллонов ацетилена (С2Н2) емкостью 40 л каждый. Все баллоны включены в общую магистраль. После 12 ч беспрерывной работы давление во всех баллонах упало с 13 до 17 ат. Найти расход ацетилена, если температура в цехе оставалась неизменной и равной 32 С.

15. Какая масса кислорода для газовой сварки может поместиться в баллоне емкостью 40 л, выдерживающем давление до 200 ат при температуре 27° С?

16. Перед проведением газосварочных работ манометр баллона с кислородом показывал давление 10 МПа, а после сварки - 8 МПа. Сколько кислорода (в %) было израсходовано? Температура и объем кислорода в баллоне не изменились.

17. Баллон содержит кислород при 27°С и давлении 150 ат. Определить давление газа, если для газосварки будет использована половина массы кислорода и температура в баллоне понизится до 12° С.

18. Как происходит сварка давлением?

19. Сварные швы газовых баллонов проверяют вакуумным методом: сваренные участки смачивают мыльным раствором и на шов устанавливают вакуумную камеру с прозрачным верхом. В камере создают разрежение. Зачем смачивают мыльным раствором?

20. Для испытания герметичности спаянных и сварных швов сосудов и полых деталей, работающих без давления, применяют керосин. Для этого шов с одной стороны смачивают керосином, а с другой окрашивают меловым раствором. Если в шве остались мельчайшие неплотности, через несколько часов на окрашенной поверхности в местах неплотностей выступят жирные пятна керосина. Объяснить это явление.

21. С помощью кислородной горелки можно резать сталь до полутора метров. При этом способе резки сталь подогревается в пламени ацетилена, горящего в кислороде, затем на нагретый участок направляет струю одного лишь кислорода. Металл при этом прожигается насквозь. За счет какой энергии происходит плавление стали в этом случае?

22. Какие свойства красной меди делают ее очень удобным материалом для изготовления жала паяльников? Назовите другие материалы, обладающие таким же свойством?

23. Недогретым и перегретым паяльником трудно произвести пайку. Почему? Каковы признаки перегретого паяльника?

24. При проведении газосварочных работ наблюдается некоторое охлаждение редуктора кислородного баллона по сравнению с температурой окружающего воздуха. Объяснить это явление.

25. Почему невозможно пользоваться маленьким паяльником при пайке массивных кусков железа или меди?

26. При ударе кусок некоторого твердого тела разбивается на части, представляющие собой прямоугольные параллелепипеды или кубики различных диаметров. Какое вещество: кристаллическое или аморфное?

27. Температура пламени газа, который горит в воздухе, достигает 1200° С, а газа, горящего в кислороде, 3000°С. Чем объясняется такая разница температуры в том и другом случае?

28. При сварке трением одну деталь сильно прижимают к другой и приводят во вращение. В месте стыка образуется огненное кольцо с температурой около 1200 °С. За счет какой энергии возрастает внутренняя энергия деталей? Определите количество теплоты, выделяемое при сварке данным способом, если двигатель развивает мощность 15 кВт, а процесс длится 20с.

29. С помощью кислородной горелки можно резать сталь толщиной до полутора метров. При этом способе резки сталь подогревают в пламени ацетилена, горящего в кислороде, затем на нагретый участок направляют струю одного лишь кислорода. Металл при этом прожигается насквозь. За счет какой энергии происходит плавление стали в этом случае?

Профессия: Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)

Тема: Молекулярная физика

1. При изготовлении электроламп их наполняют инертным газом при температуре 150° С. Под каким давлением должны наполняться лампы, чтобы при температуре 300° С, которая устанавливается при горении лампы, давление не превышало 0,1 МПа?

2. Какие требования надо предъявить к проволоке, которую впаивают в стекло электрической лампы? Почему?

Тема: Термодинамика

3. После включения нагревательного прибора температура воздуха в комнате повысилась. Увеличилась ли внутренняя энергия воздуха в комнате?

4. Внутренняя энергия 1 кг медной проволоки при комнатной температуре (17° С) составляет 118 000 Дж. Какой станет внутренняя энергия проволоки, если ей будет сообщено количество теплоты 10 700 Дж энергии?

5. Тепловая электростанция мощностью 2 400 000 кВт потребляет 1500т угля в час. Каков КПД станции?

6. Напор воды Нурекской ГЭС 300м. какие преобразования энергии происходят при падении воды из верхнего бьефа плотины в нижний? На сколько повысилась бы температура каждого кубического метра воды, если ее механическая энергия полностью превратилась во внутреннюю?

7. Для передачи энергии в энергетических установках, например атомных электростанциях, широко используют металлы- натрий, калий и др. в жидком состоянии. Как вы думаете, почему выгоднее применять эти вещества в качестве теплоносителя, хотя они обладают меньшей удельной теплоемкостью, чем вода?

8. Углекислотные огнетушители заряжают сжиженным углекислым газом. Почему при действии огнетушителя из него выходит не струя жидкости, а «углекислый снег»-плотное беловатое облако газа? На чем основано тушение пожара таким огнетушителем?

9. Потребляя 150 т угля, тепловая электростанция вырабатывает в котлах 950т пара при температуре 560 °С. Определите КПД парового котла электростанции. Удельная теплоемкость пара 210 Дж/(кгС).

10. Каким видом энергии является энергия молекул пара, действующего на лопатки турбины?

11. Для увеличения мощности паровых турбин стараются повысить температуру пара и его давление. Преимущественно какой вид энергии молекул пара увеличивается при повышении температуры? при увеличении давления?

12. Пар, входящий в турбину, имеет температуру, достигающую нескольких сот градусов. Изменяется ли температура пара в турбине? Какой она будет при выходе из турбины? Почему?

13. Почему турбина имеет не одно, а несколько рабочих колес (в) с лопатками? Какова роль направляющих лопаток (а), которые расположены между рабочими лопатками (см.рис)

Рис.16

14. Отработанный пар в паровой турбине охлаждается в градирнях (испарительных устройствах), имеющих форму башни. Какова мощность турбины, если в градирнях испаряется 0,85м³ охлаждающей воды в секунду? КПД турбины принять равным 30%.

15. Стационарная газовая турбина (рис.17) состоит из компрессора 1, который сжимает воздух и нагнетает его в камеру сгорания 2. Далее раскаленные газы с большой скоростью поступают в турбину 3. Движение вала тепловой машины передается к генератору 5 посредством редуктора 6. Установка имеет пусковой двигатель 4. Что является рабочим телом в газовой турбине? Какие такты можно различить в ее работе?

Рис.17

Профессия: Подручный сталевара конвертера

Тема: Молекулярная физика

1. Почему обработка стали труднее обработки дюралюминия?

2. Проникновение атомов некоторых металлов (алюминий, хром и др.) в глубь стального изделия делает его поверхность прочной и нержавеющей. Какое физическое явление лежит в основе металлизации поверхности стали и почему она производится при более высокой температуре?

3. Для придания стальным изделиям твердости насыщают их поверхностный слой углеродом (цементация), азотом (азотирование), алюминием (алютирование). Почему процессы проводят при высоких температурах? На каком физическом явлении они основаны?

4. При соединении деталей паянием поверхности предварительно зачищают от загрязнений и оксидов, иначе жидкий припой не пристает к ним. Как это можно объяснить на основе знаний о силах молекулярного взаимодействия?

5. Внутри чугунной отливки во время литья могут остаться пузырьки газа, что ухудшает его прочность. Имеются ли пустоты в чугунной отливке, если ее объем 5 дм³, а масса 30,5кг? Если имеются, то каков их объем?

6. Для плавки металла требуется воздушное дутье, обеспечивающее поступление в печь 25 м³ воздуха в секунду при давлении. Какой объем воздуха при давлении нужно подавать каждую секунду в печь, чтобы обеспечить ее работу: процесс изотермический.

7. Нагретые для закалки стальные детали охлаждают в воде, масле. В какой среде охлаждение идет наиболее быстро и почему?

8. При обработке металлов резанием в качестве охлаждающих жидкостей широко применяют масла и эмульсии. Почему почти не применяют для этих целей водные растворы?

9. Для изготовления арматуры железнобетонных конструкций применяют легированные стали. Легирующие элементы (марганец, кремний, хром) образуют с железом твердые растворы, структура и свойства которых отличаются от структуры и свойств твердых растворов углерода с железом - углеродистых сталей. В чем состоит это отличие?

10. Каков механизм кристаллизации металла?

11. Твердый сплав металлов может существовать в виде химического соединения или твердого раствора. К какому виду относятся цементит, феррит?

12. Какие изменения в стали происходят при отжиге?

13. Какими физико-химическими свойствами отличается быстрорежущая инструментальная сталь от легированной инструментальной стали?

14. При нормализации сталь после сильного нагрева охлаждают на воздухе. Какие свойства стали изменяются при этом?

15. Все виды термической обработки (отжиг, нормализация, отпуск, закалка) сплавов сводятся к их нагреву до определенной температуры, выдерживанию при этой температуре и охлаждению до комнатной температуры (+20°С) с разной скоростью. Как влияет скорость охлаждения на физико-химические свойства?

16. Закалка стали, содержащей свыше 0,25% углерода - процесс резкого охлаждения от температуры 723-910° С до нормальной. В результате закалки прочность и твердость стали повышаются. Объяснить почему?

17. Иногда стальное изделие закаливают путем охлаждения в расплавленном олове. Молекулы какого тела теряют часть своей энергии при этом? А какого тела приобретают? К какому виду энергии относится эта часть переданной энергии- энергии взаимодействия молекул или энергии их беспорядочного движения?

18. При закалке стали ее охлаждение производят в разных закалочных средах (вода, масло). Чем отличаются стали после закалки в воде? В масле?

19. Как изменяется температура и внутренняя энергия жидкости при кристаллизации?

20. Объясните на основе МКТ строения вещества, почему не повышается температура в момент плавления стали?

21. Процесс нанесения слоя расплавленного металла на поверхность металлического изделия называется наплавкой. При наплавке в отличие от сварки внутреннее напряжение и деформации незначительны. Чем это объяснить?

22. Какие свойства приобретает стальная деталь после цементации- диффузионного насыщения поверхностного слоя деталей углеродом?

23. Какие свойства приобретает стальная деталь после цементации- диффузионного насыщения поверхностного слоя деталей азотом?

24. Какие свойства приобретает стальная деталь после азотирования- диффузионного насыщения поверхностного слоя деталей углеродом?

25. Какие свойства приобретает стальная деталь после цианирования- одновременного насыщения поверхностного слоя деталей углеродом и азотом?

26. Чугун плавится при более низкой температуре, чем железо. Почему?

27. Прокат режут на полосы при температуре 800° С. Рассчитать длину горячих полос, если при температуре 20°С они должны иметь длину 15м.

28. Можно ли заливать металл в форму, сделанную из материала, который смачивается данным металлом?

29. В листе стали имеется круглое отверстие. Увеличится оно или уменьшится, если лист стали нагреть?

30. Каким способом - совершением работы или теплопередачей изменяется внутренняя энергия детали в следующих случаях: 1) строгание детали; 2) нагревание детали в печи перед закалкой; 3) быстрое охлаждение детали в воде (закалка)?

31. Рабочие горячих цехов носят комбинезоны, покрытые металлическими блестящими чешуйками. Почему они хорошо защищают человека от жары?

32. Почему в смотровые окошечки печей, в которых плавят металлы, вставляют не обычные, а кварцевые стекла? Какими свойствами они должны обладать?

33. Для фрикционной резки стали используют стальной диск без зубьев, вращающейся с большой скоростью. Почему такой диск режет металл?

34. Какую массу кокса потребуется сжечь, чтобы нагреть 10т чугуна на 10ºС?

35. В плавильную печь загрузили 2000 кг чугуна, взятого при 20°С. Какое количество теплоты затрачено в ней на его плавление? Сколько льда, взятого при 0°С, можно было бы расплавить за счет этого количества теплоты?

36. В плавильной печи за одну плавку получили 250 кг алюминия при температуре 660°С. Определите, насколько изменилась внутренняя энергия алюминия, если его начальная температура была 20° С. Удельная теплота плавления алюминия 3900000 Дж/кг.

37. Энергия движения и взаимодействия частиц, главным образом атомов, 1 кг железного стержня при 17° С равна 133980 Дж. После того как стержень охладили эта энергия до 5°С, эта энергия составила 128 460 Дж. На сколько изменится энергия 1 кг железа при изменении его температуры на 1°С? Как называется физическая величина, измеряемая таким количеством энергии?

38. Для повышения твердости и прочности стальных изделий применяют закалку (нагрев до некоторой температуры с последующим быстрым охлаждением). Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть стальной молоток массой 500г от 17 до 817°С? Вычислите, какое количество теплоты выделяет молоток, если его охлаждают в жидком кислороде, температура которого -183°С. Удельная теплоемкость стали 460 Дж/ (кг°С).

39. Закаливают сверло из стали массой 100г, нагретое до температуры 840°С, опуская в сосуд, содержащий машинное масло при температуре 20°С. Какое количество масла следует взять для того, чтобы конечная температура детали не превысила 70° С? Удельная теплоемкость масла 2000 Дж/(кг°С).

40. Для определения температуры печи нагретый в ней стальной шарик массой 0,3 кг бросили в медный сосуд массой 0,2 кг, содержащий 1027 кг воды при температуре 15С. Вычислите температуру печи, если температура воды повысилась до 32 °С.

41. Чугун в литейных цехах плавят в печах, называемых вагранками. Определите количество теплоты, необходимое для плавки 6т чугуна, доведенного до температуры плавления. Удельная теплота плавления сплава 138 270 Дж/кг.

42. Лом черных металлов переплавляют в сталь в мартеновских печах. Какое количество теплоты необходимо для нагревания и расплавления 10 т стального лома, если начальная температура его 20°С? Температура плавления стали 1400°С.

43. В плавильном горне за одну плавку получено 200 кг алюминия с температурой 668°С. Какие состояния прошел металл, если его начальная температура была 68°С? На сколько увеличилась внутренняя энергия металла? Изобразите графически зависимость температуры металла от времени.

44. На сколько изменяется внутренняя энергия стального изделия массой 10 кг после заливки металла в форму? Начальная температура сплава 1600С. Отливка остывает до комнатной температуры. При 1500°С сплав затвердевает. Удельная теплоемкость стали в жидком состоянии 712 Дж/(кг °С).

45. Нагретая печь постепенно охлаждается, не совершая никакой работы. Как это согласуется с законом сохранения и превращения энергии?

46. Поршень отливают из алюминия массой 1 кг. Одинакова ли внутренняя энергия алюминия в жидком и твердом состояниях, если в том и в другом случае температура вещества 660°С? Если неодинакова, то в каком состоянии больше? На сколько?

47. На сколько и как изменяется внутренняя энергия стального слитка массой 5 кг при его плавлении? Чем обусловлено это изменение (изменением энергии движения молекул или энергии их взаимодействия)? Почему?

Профессия: Слесарь по КИП и А

Тема: Молекулярная физика

1. Какое различие в тепловых процессах ртути и стекла обусловило их применение для устройства термометров?

2. Каким преимуществом обладает ртутный термометр перед водяным?

3. Для контроля температуры смазочно-охлаждающей жидкости и масла в гидросистеме станков применяются дистанционные термометры. Термометр состоит из датчика (металлический цилиндр с дном), который соединен капиллярной трубкой с манометром, шкала которого проградуирована в С. Вся система герметична и заполнена легкоиспаряющейся жидкостью, например хлорметилом. На каком физическом явлении основано действие дистанционного термометра?

Рис.18

4. Давление воздуха в заводской пневматической сети 3-6 ат. Выразить это давление в СИ.

5. Можно ли определять температуру как величину, характеризующую направление теплообмена?

6. Зачем на точных измерительных инструментах указывается температура (обычно 20 °С)?

7. Экспериментальная задача: Измерьте температуру воздуха в помещении. Поставьте два термометра в комнате: один на подоконник, другой в углу на пол. Спустя час сравните показания и сделайте выводы.

8. Влияет ли, и если влияет, то как, на границы изменения температур ртутным термометром изменение размеров ртутного шарика? А диаметр канала трубки?

9. При погружении ртутного термометра в горячую воду в трубочке термометра сначала немного опускается, а затем начинает подниматься. Объясните это явление.

10. Два одинаковых термометра отличаются друг от друга формой резервуаров для ртути: у первого резервуар имеет форму шара, у второго- форму цилиндра. Какой из этих термометров будет быстрее реагировать на повышение температуры?

11. Шарик термометра содержит ртуть массой 5,44г. Длина трубочки термометра равна 25 см. Каким должен быть диаметр канала трубочки, чтобы его можно было проградуировать от -10° С до +110 °С?

12. Как определить, какой из двух непроградуированных термометров показывает большую температуру?

13. Цилиндр соединен с манометрами А, В, С, D (рис.19). На жидкость, заключенную в цилиндр, давит поршень. Одинаковое ли давление показывают манометры?

Рис.19

14. Манометр, установленный на батискафе, показывает, что давление воды составляет 9,8 МПа. Определите, на какой глубине находится батискаф.

15. Можно ли измерить давление воздуха в кабине космического корабля ртутным барометром? барометром- анероидом?

Профессия: Машинист крана металлургического производства

Тема: Молекулярная физика

1. Каким должен быть диаметр стержня крюка подъемного крана, чтобы при подъеме груза весом 5Н напряжение не превышало 6,28Па?

2. Проволока длиной 5,4м под действием нагрузки удлинилась на 2,7мм. Определите абсолютное и относительное удлинение проволоки.

3. Какого диаметра должен быть стальной стержень для крюка подъемного крана с грузоподъемностью 80 кН при восьмикратном запасе прочности? Разрушающее напряжение для материала стержня 600 Н/мм².

4. Груз массой 30 кг нужно подвесить на проволоке сечением не более 5 мм². Из какого материала следует взять проволоку, если необходимо обеспечить пятикратный запас прочности?

5. Для подъема черпака с углем весом 100кН служит трос, свитый из 200 железных проволок. Из какого материала следует взять проволоку, если необходимо обеспечить пятикратный запас прочности?

6. Какой груз может быть подвешен на стальном тросе диаметром 3 см при запасе прочности, равном 10, если предел прочности стали 70 кН/см²?

7. Какое напряжение испытывает канат при подъеме угля из шахты скипом грузоподъемностью 6т, если сам скип весит 6,6 т, диаметр каната 46 мм?

8. Для передачи усилий в механизмах грузоподъемных машин применяют канаты двух видов: либо только из проволок, либо из проволок и сердечника. Почем вместо кантов не используют проволоку большого диаметра? Для чего нужны сердечники в канатах?

9. Какой груз может выдержать медная проволока сечением 2 мм²? Предел прочности 2,2Н/м²?

10. Башенный кран С-464 имеет грузоподъемность 5000 кг. Определите, с каким запасом прочности он работает, если его крюк подвешен на четырех стальных тросах, каждый из которых состоит из 300 проволок диаметром 0,4 мм. Предел прочности стали, из которой изготовлен трос, равен 9,8Н/м².

Профессия: Лаборант-эколог

Тема: Молекулярная физика

1. Какие предположения (выводы) о внутреннем строении вещества можно сделать, наблюдая следующие явления: а) масло, заключенное в прочный стальной цилиндр и подвергнутое сильному сжатию, просачивается сквозь стенки цилиндра; б) если в сосуд налить и перемешать две какие- либо смешивающиеся жидкости 9воду и спирт), то объем полученной смеси оказывается несколько меньше суммы объемов взятых жидкостей.

2. Измениться ли расстояние, которое проходит молекула газа от одного столкновения до другого, если из баллона, в котором хранится газ выпустить некоторое его количество? Почему?

3. Где нужно установить вытяжной вентилятор: ближе к потолку или полу, если в цехе завода скапливается водяной пар? хлор? аммиак?

4. Вода испарилась превратилась в пар. Изменились ли при этом сами молекулы воды? Как изменились их расположение и движение?

5. Если металлический порошок (для этого металл размельчают в шаровых мельницах в течение нескольких суток) ввести в керосин, то частички металлического порошка распределяются равномерно по всему объему жидкости. Объясните явление.

6. Почему газ при сжатии становится плотнее? Объясните на основе молекулярного строения.

7. Определите массу одной молекулы углекислого газа.

8. Сравните количество вещества, содержащееся в оловянной и свинцовой отливках одинаковой массы.

9. Сколько атомов содержится в гелии массой 250г?

10. Определить плотность смеси, состоящей из 4г водорода и 32 г кислорода, при температуре 7°С и давлении 700 мм рт.ст.

11. Вычислите плотность выпавшего на днях снега, если масса снега, выпавшего на специально поставленный лист стекла площадью 400 см³, равна 2 кг при толщине снежного покрова 25 см.

12. В одном баллоне содержится кислород, а в другом азот. Число молекул в обоих баллонах одно и тоже. Масса баллона с кислородом (без учета массы сосуда) больше массы другого баллона в 1,4 раз. Молекула какого газа обладает большей массой и во сколько раз?

13. Для обнаружения утечки природного газа (он почти не обладает запахом) в него добавляют пахучее вещество, называемое одорантом. Норма одоризации составляет 16г на 1000 м³ природного газа. Такое содержание одоранта в газе человек ощущает даже при стократном разбавлении газа воздухом. Рассчитайте число молекул одоранта в 1 м³ воздуха. Достаточное для ощущения его запаха, если масса одной молекулы одоранта .

14. Почему при хранении солидола, дизельного масла и других смазочных материалов недопустимо попадание в них пыли и мелких твердых частиц?

15. Какими опытами можно подтвердить непрерывное движение молекул вещества?

16. В помещениях, где пользуются эфиром, всегда чувствуется его запах. В каких состояниях находится эфир в склянке и с окружающем воздухе?

17. Насыщение крови кислородом и отдача ею двуокиси углерода происходит в легочных альвеолах и капиллярах. Объясните физическую сущность процесса в легких.

18. Одним из способов очищения и обезораживания воды, поступающей из водоемов (рек, озер) в водопровод, является озонирование, т.е. насыщение воды озоном. На каком явлении основано озонирование питьевой воды?

19. Санитарно-гигиенические нормы для жилых и общественных помещений допускают содержание оксида углерода, вредного для здоровья, не более 0,2кг/м³. Определить допустимое в соответствии с установленными нормами число молекул оксида углерода, содержащихся в помещении размером 5*4*25м. Сравнить полученное число молекул оксида углерода с числом молекул воздуха, содержащихся в помещении.

20. В двух баллонах одинакового объема содержится один и тот же газ, но число молекул в первом баллоне больше в два раза, чем во втором. Одинаково ли давление газа на стенки того и другого баллона? Если не одинаково, то в каком баллоне оно больше? Чем это обусловлено? Температура баллона в обоих баллонах одинакова.

21. Экспериментальная задача: Определите количество пыли, выпадающей около вашего дома. Приготовьте две одинаковые картонные коробки из- под обуви. Положите в них лист чистой бумаги так, чтобы он полностью покрывал дно, и поставьте на 5 сут. С двух сторон дома- рядом с дорогой и во дворе. После соберите пыль и сравните ее количество. Сделайте вывод.

22. Человек за 1 мин поглощает 200 см³ кислорода. Определить массу кислорода, необходимую ему на 1 час, на 6 час, рабочую смену. Как определить уровень загазованности? Какие меры безопасности необходимы каждому рабочему металлургического завода?

23. Газгольдер (сосуд для хранения газа) наполнен светильным газом. Определите давление газа р, если разность уровней воды h равна 50 см (см. рис.20). Атмосферное давление 101,3 кПа.

Рис.20

24. Для нормальной деятельности металлургу необходимо 0,05 м³ кислорода в сутки. Определить массу кислорода.

25. Почем свободная поверхность любой жидкости имеет зеркальный вид?

26. В шахтерских городах Кузбасса весной снег тает значительно быстрее, чем в сельской местности. Как это объяснить?

27. Почему опасно оставлять несобранную пролитую ртуть?

28. Почему две капли ртути, приведенные в соприкосновение сливаются в одну?

29. В носик стеклянной трубки от пипетки попадает капля воды. В какую сторону при этом устремляется капля: к широкому или узкому концу трубки?

30. Одна колба наполовину заполнена водой, а другая- ртутью. Какой будет форма этих жидкостей в состоянии невесомости?

31. Во время работы относительная влажность воздуха в мастерской при 15°С составляет 50%. До какой минимальной температуры может снижаться в ней ночью температура, чтобы на металлических предмета не происходила конденсация водяных паров?

32. Насколько чувствительными должны быть весы, чтобы с их помощью можно было бы оторвать проволочное кольцо от воды, если диметр кольца равен 6 см?

33. Десять маленьких капель ртути осторожно объединили в одну большую каплю. Изменится ли при этом температура ртути?

34. На какую высоту может подняться вода в капиллярной трубке диаметром 2мкм?

35. В цехе завода всегда должен быть свежий воздух. Где нужно установить вытяжной вентилятор: ближе к полу или к потолку, если в цехе возможно скопление водяного пара, хлора, аммиака? Есть ли смысл открывать форточки, если за окнами холодно и идет дождь?

36. Почему крупные озера редко замерзают от берега до берега, в то время как малые на той же географической широте покрываются сплошным слоем льда?

37. Почему летом становится прохладно, когда облака закрывают солнце?

38. При испарении, как известно, температура жидкости понижается. Почему в таком случае температура воды, бензина, спирта и т.д. в обычных условиях почти такая же, что и температура окружающего воздуха, хотя их поверхность открыта?

39. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем белый?

40. Почему земля прогревается быстрее до дождя, а не после него?

41. Каково соотношение между энергией взаимодействия молекул и энергией их теплового движения, когда вещество в жидком состоянии?

42. В лабораторию в сосуде принесли жидкий азот, температура которого очень низкая. Возникают ли конвекционные потоки около сосуда? Если возникают, то каково их направление?

43. Какое значение имеют высокие дымовые трубы?

Тема: Термодинамика

44. Обычно удельная теплоемкость вещества в твердом состоянии почти в два раза больше удельной теплоемкости этого вещества в газообразном состоянии. Например, для ртути эта величина соответственно равна 125 и 63 Дж/ кг°С. Чем можно объяснить это различие?

45. Определите количество теплоты, выделяемое за 45мин организмом человека, имеющего массу 50 кг, если известно, что человеческое тело массой 1 кг излучает в секунду 1,6 Дж энергии.

46. Теплота сгорания водорода () намного больше теплоты сгорания природного газа (). 1)В каком случае выделится больше количества теплоты- при полном сгорании водорода или природного газа? Полагать, что газы содержатся в баллонах одинакового объема, температура и давление газов в них одинаковы. 2) Докажите расчетным путем, если объемы баллонов по 0,04 м³, плотность водорода в баллоне составляет 4,5 кг/м³, а природного газа- 35 кг/м³.

Профессия: Токарь-универсал

Тема: Молекулярная физика

1. Почему трудно отвинтить гайку, много времени находившуюся в туго завинченном состоянии, хотя болт и гайка сделаны из нержавеющего металла?

2. Почему слесарная и станочная обработка металлов требует значительных усилий? Почему обработка стали труднее обработка дюралюминия?

3. Для охлаждения режущего инструмента охлаждающую жидкость иногда распыляют потоком воздуха на мелкие капли. Почему такой способ более эффективен, чем охлаждение сплошным потоком жидкости?

4. При обработке металлов резанием в качестве охлаждающих жидкостей широко применяют масла и эмульсии. Почему почти не применяют для этих целей водные растворы?

5. Какими механическими и тепловыми свойствами должны обладать материалы, используемые для изготовления фрез?

6. Многие детали машин, станков и приборов работают в условиях трения и испытывают значительные нагрузки - ударные, растягивающие, сжимающие, изгибающие, крутящие и т.д. Какими механическими свойствами должны обладать детали?

7. Почему при заточке инструментов на наждачном круге необходимо охлаждать их водой? Почему во избежание брака при обработке детали в «центрах» (на токарном станке) следует периодически ослаблять зажим заднего центра? Чем объяснить заедание заднего центра?

8. При обработке на токарном станке чугунный шкив нагрелся до 80С. Какой диаметр должен иметь при этой температуре шкив, чтобы при остывании до 0 С его диаметр стал равным 400 мм?

9. Стальная цилиндрическая деталь при обработке на шлифовальном станке нагревается на 10 С. Диаметр детали при 20 С должен быть равен 20 мм, допускаемые отклонения от заданного размера не должны превышать 5 мкм. Следует ли при измерениях, учитывая величину допуска, вносить поправку на тепловое расширение детали?

10. Каким способом - совершением работы или теплопередачей изменяется внутренняя энергия детали в следующих случаях: 1) строгание детали; 2)нагревание детали в печи перед закалкой; 3) быстрое охлаждение детали в воде?

11. При скоростной обработке металла температура в точках отделения стружки от изделия повышается на 800-900 С. Объясните причину явления.

12. Для фрикционной резки стали используют стальной диск без зубьев, вращающийся с большой скоростью. Почему такой диск режет металл?

13. Стальной резец массой 200 г нагрели до 800 С и погрузили для закалки в 5 кг воды, взятой при температуре 20 С. Определить температуру теплового равновесия.

14. На токарном станке обтачивается вал со скоростью резания 100м/мин. Сила резания равна 2150 Н. Какое количество теплоты надо отводить из зоны резания ежеминутно, если нагревание резца, детали и стружки идет 80 % механической энергии шпинделя?

15. Почему при заточке инструментов на наждачном круге необходимо охлаждать их водой?

16. При точении деталей на токарном станке иногда резец охлаждают водяной струей, иначе инструмент теряет прочность. Каким способом увеличивается внутренняя энергия резца при точении? Изменяется ли при этом внутренняя энергия охлаждающей воды?

17. Каким способом- путем совершения работы или теплопередачи - изменяется внутренняя энергия детали в следующих случаях: 1) строгание детали резцом; 2) нагревание детали в печи перед закалкой; 3) быстрое охлаждение нагретой детали в воде (закалка)?

18. В первом случае металлическая деталь нагрелась при обработке резцом на токарном станке, во втором- в пламени горелки. Какова причина повышения температуры в каждом случае?

19. При формовании изделий без пресса разогретый пластмассовый лист 1 ставят на форму-матрицу 2 и откачивают воздух из пространства под листом. Почему при этом пластмассовый лист втягивается в матрицу и принимает ее размеры?

Рис.21

Профессия: Машинист локомотива

Тема: Молекулярная физика

1. Нажимая на поршень в цилиндре, можно сократить объем воздуха, заключенного в нем. На что это показывает?

2. В компрессоре воздух подвергается сильному сжатию. Изменятся ли при этом расстояния между молекулами?

3. Почему трудно отвинтить гайку, много времени находившуюся в туго завинченном состоянии, хотя болт и гайка сделаны из нержавеющего металла?

4. Какое давление воздуха установилось в цилиндрах дизельного двигателя, если к концу такта сжатия температура повысилась с 47 до 367 С, а объем уменьшился с 1,8 до 0,3л? Первоначальное давление было 100кПа.

5. Для приведения в действие воздушных тормозов ж/д вагонов используется сжатый воздух. Под каким давлением находится воздух, если при температуре 20 С его плотность 8 кг/м³?

6. Почему шланг всасывающего насоса делают тонкостенным, усиленным стальной проволокой?

7. Чему равна масса воздуха, впускаемого в цилиндр дизельного двигателя объемом 1,58л при температуре 67 °С и давлении, равном 8?

8. Почему при хранении солидола, дизельного масла и других смазочных материалов недопустимо попадание в них пыли и мелких твердых частиц?

9. Поршни цилиндров двигателей обычно делаются из того же материала, что и стенки цилиндра. Почему?

10. Смазочный материал не должен содержать воды, которая может находиться в нем в виде мельчайших капелек. Для проверки содержания воды масло нагревают. Если масло содержит воду, то оно пенится. Почему?

11. Каким обязательным свойством должен обладать слой антикоррозийного покрытия?

12. Железнодорожные рельсы имеют длину 25 м и изготовлены из стали. Как изменяется их длина , если годовые изменения температуры колеблются от 30 до -30 °С?

13. В железнодорожную цистерну погрузили нефть объемом 50 м³ при температуре 40С. Какой объем нефти выгрузили, если на станции назначения температура воздуха была -40° С?

14. При укладке ж/д рельсов их сваривают на стыках. Какие напряжения возникают в рельсах при колебаниях температуры от 303 до 243 К, если их укладывали при температуре 283К?

15. Для повышения эксплутационных показателей ж/д полотна рельсы укладываются без стыков. Найти напряжение в поперечном сечении такого рельса, если его температура укладки изменилась на 30°С.

Тема: Термодинамика

16. Что обладает большей внутренней энергией: воздух, находящийся в дизельном двигателе к концу такта сжатия, или продукт горения к концу рабочего хода?

17. Для чего нужно охлаждать и как охлаждается двигатель внутреннего сгорания? Что обладает большей внутренней энергией: рабочая смесь, находящаяся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания к концу такта сжатия, или продукт ее горения к концу рабочего хода? За счет какой энергии осуществляется первые такты двигателя внутреннего сгорания в самом начале работы двигателя? В процессе его работы?

18. В чем преимущества многоцилиндрового двигателя перед одноцилиндровым? Почему в многоцилиндровом двигателе рабочие такты во всех цилиндрах совершаются не одновременно? Почему у многоцилиндрового двигателя шейки кривошипов коленчатого вала не лежат в одной плоскости?

19. Для чего нужна смазка трущихся деталей двигателя? Почему смазочный материал при работе двигателя все время проходит через фильтры, несмотря на то, что в картер заливают чистое масло?

20. Почему топливо, подаваемое в конце такта сжатия в цилиндр дизеля, воспламеняется?

21. Поступивший в цилиндр дизельного двигателя воздух подвергается сильному сжатию, вследствие этого температура воздуха повышается, достигнув нескольких сот градусов. Как изменяется при этом давление?

22. На рисунке 22 изображены тиски, приводимые в действие с помощью сжатого воздуха, поступающего в цилиндр, в котором находится поршень 1. Изучите устройство тисков и объясните, как происходит зажатие детали 5 губками 4 и 6.

Рис.22

23. На что расходуется кинетическая энергия движущегося вагона при его остановке?

24. Почему в дизеле не требуется зажигать горючую смесь с помощью электрической искры?

25. Тепловоз массой 3000 т, двигавшийся со скоростью 72 км/ч, остановлен тормозами. Какое количество теплоты выделилось при торможении?

26. Во время какого такта происходит воспламенение горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания?

27. Двигатель тепловоза совершает работу 800 МДж, расходуя при этом 800 кг дизельного топлива. Определите КПД двигателя тепловоза.

28. Воздух в цилиндре дизельного двигателя быстро сжимается так, что его объем уменьшается в 12-20 раз. Что при этом происходит?

29. Рабочий объем четырех цилиндров дизеля АМ-41 равен 7,45 л, работ одного цикла 5,96 Дж. Вычислите давление газа.

30. Почему в дизеле не требуется зажигания горючей смеси с помощью электрической искры?

31. В каком году немецкий инженер Рудольф Дизель построил двигатель внутреннего сгорания с воспламенением горючей смеси от сжатия?

32. Почему вагоны, предназначенные для перевозки скоропортящихся продуктов, окрашивают снаружи в белый цвет?

33. Вода из водяной рубашки двигателя выходит нагретой до 85°С, затем поступает в радиатор, где охлаждается до 80°С, и вновь следует в водяную рубашку. Какое количество теплоты уносится водой от двигателя ежесекундно, если производительность насоса, перекачивающего воду, равна 0,0001 м³/с?

34. Газ, заключенный в цилиндр, расширяясь, совершил работу. Изменилась ли внутренняя энергия газа, если бы не было теплообмена с окружающей средой? Обоснуйте.

35. Почему при сгорании (окислении) горючей смеси давление в цилиндре двигателя сильно увеличивается?

36. Расширяясь, газ переместил поршень на расстояние 0,5м. Площадь поршня 0,02м², атмосферное давление нормальное (101,3 кПа). Определите: работу газа по проталкиванию поршня; количество теплоты, отданное газу нагревателем. Считайте КПД нагревателя равным 1, а трением пренебрегите.

37. Во время какого такта закрыты оба клапана в четырехтактном двигателе?

38. Сколько раз открывается впускной клапан за два оборота коленчатого вала (кривошипа) четырехтактного двигателя?

39. Каково назначение кулачков распределительного вала? Сколько пар кулачков и клапанов имеет четырехцилиндровый четырехтактный двигатель?

40. Почему шестерня распределительного вала имеет в 2 раза больше зубцов, чем шестерня коленчатого вала?

Раздел: Электродинамика

Профессия: Оператор прокатного производства

1. Почему для переноски горячего проката не применяют подъемный магнитный кран?

2. Для выявления в стальной детали мелких трещин и внутренних дефектов ее намагничивают так, чтобы линии индукции магнитного поля замыкались внутри детали, т.е. отсутствовали магнитные полюсы изделия. Затем деталь поливают мыльной водой или маслом с примесью мельчайшего железного порошка. Как по расположению частиц порошка можно обнаружить дефекты?

3. Зачем для постоянных магнитов берется твердая сталь, а электромагнитов- мягкая сталь?

4. Почему струя расплавленного металла при пропускании в ней тока сужается? Какое применение может иметь это явление в металлургии?

Профессия: Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)

Тема: Электростатика

1. При электронно-лучевой сварке используется энергия электронов, прошедших ускоряющее электрическое поле с разностью потенциалов 40 кВ. Определить энергию электронов?

2. Какую ускоряющую разность потенциалов проходят электроны,

7

получая скорость 6,6 10 м/с, в установке для электронно-лучевой сварке?

Тема: Законы постоянного тока

3. Сварочный аппарат присоединен к источнику тока медными проводами длиной 20м, по которым идет ток 200 А. Каковы потери напряжения в проводах, если их сечение 25 мм ²?

4. Генератор с ЭДС = 80В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом соединен со сварочным аппаратом сопротивлением 0,5 Ом. Сопротивление подводящих проводов 0,1 Ом. Определить: силу тока в цепи, напряжение на зажимах сварочного аппарата, ток короткого замыкания.

5. Дуговая сварка ведется током 500 А при напряжении на дуге 40 В. какое количество энергии будет израсходовано за 30 мин работы?

6. На дуге сварочной машины поддерживают напряжение 40 В. Сила тока 750 А. Определить энергию, затрачиваемую на сварку 240 погонных метров шва, при скорости сварки 0,01 м/с.

7. Сварочные выпрямители имеют имеют выходную мощность 23,5 кВт (ВКС-500) и 60 кВт(ИПП-1000). Какой ток дают эти выпрямители при напряжении 60 В?

8. На рис.23 показана схема установки для дуговой сварки. Объяснить почему в мете касания электрода1 к свариваемому изделию 2 выделяется большое количество теплоты и эта часть сильно накаляется.

1

9. 2 2

Рис.23

10. Сварочный аппарат потребляет ток 600 А при напряжении 60 В от сварочного генератора с внутренним сопротивлением 0,02 Ом. Сопротивление подводящих контактов 0,01 Ом. Каковы ЭДС и напряжение на зажимах генератора?

11. Почему при электросварке большее количество теплоты выделяется именно в месте соединения сварных швов?

12. На рисунке 24 приведена схема точечной сварки. Свариваемые листы 9 они изображены в разрезе) прижимаются друг к другу двумя медными электродами, по которым пропускают ток. В течение короткого времени листы оказываются сваренными. На чем основан такой способ сварки? Почему при прохождении тока плавятся только соединяемые листы в точке их соприкосновения, а не электроды?

Рис.24

13. На электроды сварочного станка напряжение подают в зависимости от давления на них. Если давление электродов на деталь меньше, то напряжение между ними должно быть больше и наоборот. Чем это можно объяснить?

14. Как образуется дуга при дуговой сварке?

15. В чем физическая сущность дуговой сварки? Для чего применяется стабилизирующее покрытие электродов при дуговой сварке?

16. К массивной металлической детали нужно приварить тонкостенную деталь. Какую из них следует с плюсом, а какую с минусом сварочного аппарата.

17. Что произойдет с горящей электрической дугой, если сильно охладить отрицательный уголь? Что будет при охлаждении положительного угля?

18. Какие процессы обеспечивают устойчивость дугового разряда при сварке?

19. Почему при дуговом разряде не требуется высокого напряжения для того, чтобы ток проходил через газовый промежуток?

20. Какие физические процессы происходят в момент возбуждения сварочной дуги? Почему в точках контакта электрода с изделием достигается большая плотность тока?

Тема: Магнитное поле.

21. Для контроля сварных швов применяют магнитографический метод, который состоит в следующем. На поверхность шва накладывают ферромагнитную пленку, а вдоль шва перемещают магнит. На пленке фиксируется магнитная запись сварного шва. Как выявляются дефекты шва?

22. Почему для гашения электрической дуги, образующейся при размыкании больших токов, часто вблизи рубильника располагают электромагнит так, чтобы, линии магнитной индукции были перпендикулярны возникающей дуге?

23. При сварке и наплавке электродной лентой охватывающее ее магнитное поле при больших сварочных токах перемещает расплавленный металл в центральную часть валиков. Почему?

24. Магнитное поле отклоняет сварочную дугу от первоначального положения, что может нарушить и сам процесс сварки. Объясните, почему так происходит.

Тема: Электромагнитная индукция

25. При электросварке применяют стабилизатор- катушку со стальным сердечником, включаемую последовательно с другой. Почему такая катушка обеспечивает устойчивое горение дуги?

Тема: Электромагнитные колебания.

26. Какой ток удобнее применять для сварки: переменный или постоянный? Почему? Что такое сварка с обратной полярностью? Когда ее применяют?

27. Почему электрическая дуга, питаемая переменным током, горит устойчиво, если последовательно с электродом включается дроссель?

28. Короткое замыкание вторичной обмотки для сварочных трансформаторов является нормальным режимом работы как при контактной, та и при дуговой сварке. Как эта особенность учитывается в конструкции сварочных трансформаторов?

29. Для изготовления сердечников трансформаторов используют высоколегированные стали, предварительно прошедшие термомеханическую обработку. Почему не используют обычную сталь и для чего необходима термомеханическая обработка?

30. Почему сердечники трансформаторов набирают из отдельных листов или лент, изолированных лаком, окалиной или химическим способом. Почему толщину листов или лент подбирают в зависимости от частоты потребляемого тока?

31. Сварочный трансформатор питается от сети с напряжением 220 В. Первичная обмотка содержит 110 витков провода сечением 20 мм. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 70 В. Определить число витков вторичной обмотки трансформатора и сечение провода.

Тема: Электромагнитные волны.

32. На чем основана холодная сварка металлов и пластмасс ультразвуком?

33. При ультразвуковой сварке стали, цветных металлов детали очищают от ржавчины и жира, укладывают на жесткое основание и прижимают к вибратору. Одну из свариваемых деталей приводят в колебание с ультразвуковой частотой. Объяснить причину нагрева поверхностей до пластического состояния.

34. Почему выбор прозрачности стекла в щитках и шлемах, применяемых при проведении сварочных работ, зависит от режима сварки.

35. Почему защитные стекла, сделанные из поляризующих материалов, имеют явное преимущества перед стеклами, действие которых основано просто на поглощении света?

36. Почему в щитках и шлемах, применяемых при проведении сварочных работ, в зависимости от режима сварки устанавливаются стекла, лучше или хуже пропускающие лучи?

37. Пламя электрической дуги безвредно для зрения, если дуга горит в воде. Почему?

38. Какой спектр дает электрическая сварочная дуга?

39. Почему не следует смотреть на пламя, возникающее при электросварке? Почему темное стекло предохраняет глаза сварщика от вредного воздействия пламени?

40. Как при помощи рентгеновского излучения обнаружить газовые пузырьки в сварном шве или «раковины» в металлической отливке?

Профессия: Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)

Тема: Электростатика

1. На рисунке 25 изображены различные виды движения электрических зарядов: а) молния между облаком и землей; б) тепловое (беспорядочное) движение электронов в металле; в) поток электронов, вызывающих изображение на экране телевизора; г) движение положительных и отрицательных частиц (ионов) в водном растворе соли. В каком случае движение зарядов представляет собой электрический ток?

Рис.25

2. В лампах дневного света, а также в рекламных газосветных трубках газ светится под действием движущихся зарядов - электронов и положительно заряженных частиц. Можно ли движение этих частиц в трубке назвать электрическим током? Почему?

3. Какие источники тока изображены на рисунке 26? Какой вид энергии преобразуется в электрическую этими источниками?

Рис.26

4. Какие преобразования энергии имеют место при зарядке и разрядке аккумулятора?

5. Для чего рукоятки инструментов, которыми пользуются электромонтеры, покрывают резиной?

6. Какими специальными характеристиками должны обладать провода: А) спирали нагревательного прибора Б) плавкого предохранителя?

7. С какой целью корпусы электродвигателей и электрических щитов заземляют?

8. Почему вспомогательные детали в электрических цепях - зажимы, замыкатели, и т.п. - делают из толстых и коротких медных частей?

9. Для чего огнеопасные объекты, например, пороховые склады, покрывают металлической сеткой?

10. Как разрядник защищает линию электропередач от грозовых разрядов?

Рис.27

11. Какую опасность представляют обесточенные цепи с имеющимися в них конденсаторами? Что следует сделать с конденсаторами после размыкания цепи?

12. Конденсатор подключен к аккумулятору через баллистический гальванометр. (Баллистический гальванометр- чувствительный электроизмерительный прибор, регистрирующий кратковременные импульсы тока). Что покажет гальванометр: а) в момент включения аккумулятора; б)через некоторое время после включения, если раздвинуть пластины конденсатора?

13. Имеются три различных конденсатора. Электроемкость одного их них 2 мк Ф. Когда все три конденсатора соединены последовательно, электроемкость соединения равна 1 мкФ. Когда конденсаторы соединены параллельно, электроемкость цепи 11 мк Ф. Определите электроемкости двух неизвестных конденсаторов.

14. Четыре конденсатора электроемкостью 3 мкФ, 5мкФ,6мкФ,5мкФ соединены по схее, изображенной на рисунке 28. Вычислите электроемкость батареи конденсаторов.

С1 С3

С2 С4

Рис.28

15. Электрическая схема, состоящая из двух последовательно соединенных конденсаторов электроемкостью 1 мкФ и 3 мкФ, присоединена к источнику постоянного напряжения 220 В.Определите напряжение на каждом конденсаторе.

Тема: Законы постоянного тока

16. Кусок неизолированного провода сложили вдвое. Изменилось сопротивление провода?

17. Опасность поражения током человека во многом зависит от чистоты и сухости кожи, от влажности и температуры воздуха, от состояния человека. Объясните , почему?

18. Для чего в электрической цепи обязательно должен быть источник той или иной природы?

19. С какой целью заземляют корпуса электродвигателей?

20. Прилипание мокрого снега к проводам линий электропередачи может привести к их обрыву, что создаст опасность для жизни. Можно ли быстро избавиться от прилипшего снега?

21. Почему на реостате указываются две величины: максимальное сопротивление и сила тока? Какая сила тока указывается на реостате: номинальная, минимальная или максимальная?

22. Имеются три резистора по 1 Ом каждый. Начертите схемы всех возможных соединений резисторов и подсчитайте полученные сопротивления.

23. Почему все электролампы и электронагревательные приборы в квартирах соединены параллельно? Ответ поясните.

24. Электрическая цепь состоит из проводников, имеющих поперечное сечение различной площади. Известно, что сила тока во всех участках цепи, если нет разветвлений, одна и та же. Одинакова ли скорость перемещения электронов в различных участках цепи, которую они приобретают под действием электрического поля источника тока? Почему?

25. Определите общее сопротивление цепи, изображенной рисунке 29:

1 Ом 1 Ом

10 Ом 8 Ом

1 Ом 1 Ом

Рис.29

26. На рисунке 30 показаны два различных способа включения в цепь реостата. Перечислите особенности работы реостата в каждом случае. Каково максимальное сопротивление каждого участка цепи, если сопротивление каждого резистора равно R?

А Б

Рис.30

27. Сопротивление одного из двух последовательно включенных проводников в n раз больше сопротивления другого. Во сколько раз изменится сила тока на участке (напряжение постоянно), если эти проводники включить последовательно?

28. Цепь состоит из источника тока, потребителя электроэнергии (лампы), соединительных проводов и выключателя. На каком участке цепи для перемещения электронов совершается больше работы? Какие силы совершают эту работу? За счет какой энергии совершается эта работа? Как называют величину, измеряемую работой за 1с, т.е мощностью при силе тока в спирали электролампы 1А?

29. Какая энергия расходуется, когда создается напряжение между клеммами карманного фонаря «жучок»? генератора ГЭС?

30. Развитие алюминиевой промышленности в стране позволило отказаться от использования медных проводов для воздушных электрических линий. Чем это вызвано?

31. Для чего электромонтеры покрывают изоляционной лентой ручки кусачек, плоскогубцев и отверток?

32. В цехе завода шумно, и электрический звонок иногда плохо слышен. Как звуковой сигнал сопроводить световым? Предложите схему такой цепи.

33. Экспериментальная задача: Составьте и проверьте на опыте схему включения одной электролампы из двух разных мест с тем, чтобы, включив ее в одном месте, можно было бы включить ее в другом.

34. Найдите ошибки в схемах, приведенных на рисунке 31. В каких схемах допущено короткое замыкание?

А Б В Г

Рис.31

35. В цепь, состоящую из трех ламп, соединенных по схеме, приведенной на рисунке 31, подано напряжение 90 В. Сила тока, потребляемая от источника, равна 0,5 А. Сопротивление одной из ламп разветвленного участка равно сопротивлению лампы, включенной в неразветвленную часть цепи, а сопротивление второй лампы разветвленного участка в 4 раза больше. Найдите сопротивление каждой лампы, напряжение на лампах разветвленного участка и силу тока в них.

1

2

3

Рис.31

36. Имеются источник тока напряжением 6 В, реостат сопротивлением 30 Ом и две лампочки, на которых написано:3,5 В, 0,35 А и 2,5 В, 0,5 А. Как собрать цепь, чтобы лампочки работали в нормальном режиме?

37. Чтобы определить место повреждения изоляции двухпроводной телефонной линии длиной 4 км, к одному ее концу присоединили батарею с ЭДС, равной 15 В. При этом оказалось, что если провода у другого конца лини разомкнуты, сила тока, идущего через батарею, равна 1 А, а если замкнуты накоротко, то сила тока равна 1,8 А. Найдите место повреждения и сопротивление изоляции в месте повреждения. Сопротивление каждого провода линии 5 Ом, сопротивлением батареи пренебречь.

38. Каким сопротивлением должен обладать электроизмерительный прибор, чтобы его можно было использовать либо в качестве вольтметра с пределом измерения 15 В, либо в качестве миллиамперметра с пределом измерения 7,5 мА?

39. В чем опасность короткого замыкания? Почему нельзя допускать короткого замыкания с малым внутренним сопротивлением, например свинцового?

40. Почему спирали нагревательных приборов изготавливают из сплавов, обладающих большим удельным сопротивлением?

41. Почему значительное увеличение силы тока в электрических цепях опасно?

42. Можно ли в плавком предохранителе перегоревшую медную проволоку заменить такой же свинцовой?

43. Общее сопротивление участка цепи при параллельном соединении проводников меньше сопротивления отдельных проводников. Чем это можно объяснить?

44. При последовательном соединении проводников их общее сопротивление больше, чем сопротивление каждого из них. Чем это можно объяснить?

45. Напряжение на клеммах аккумулятора 12В. Амперметр показывает ток 5,1А. В цепи параллельно соединенные лампы с разными сопротивлениями. Определите сопротивление каждой лампы. Начертите схему.

46. Для определения места, где один из проводов кабеля вследствие повреждения замкнулся с землей, использовали схему, приведенную на рисунке. На каком расстоянии произошло замыкание кабеля, если при силе тока 0,5 А вольтметр показал напряжение 12В? Провод из алюминия, площадь поперечного сечения которого 5 мм². Сопротивление земли принять равным 10 Ом.

47. Две одинаковые лампы включены в городскую сеть так, как показано на рисунке 32. Если номинальная мощность этих ламп велика 200-300 Вт, то при подходящем выборе сопротивления резистора R наблюдается следующий эффект: когда обе лампы включены, они не горят. Если же одну вывернуть, то вторая загорается, но горит неполным накалом. Объясните это явление.

Рис.32

48. Почему провода осветительной сети обязательно имеют резиновую оболочку, а провода, предназначенные для сырых помещений, кроме того, еще просмолены снаружи?

49. Какой вред наносят искры и электрическая дуга контактам выключателей приборов?

50. Почему опаснее браться за электрические провода влажными руками, чем сухими?

51. Объяснить, почему провода линии высокого напряжения не покрыты изолирующей оболочкой.

52. Какая из приведенных на рисунке 33 схем наиболее опасна для человека, если он, находясь на изолированной подставке, касается руками точек А и В? Внутреннее сопротивление источника тока 10 Ом.

100 В 100 В 100 В

100 Ом 100 Ом

А В А В А В

Рис.33

53. При помощи каких приборов и как можно проверить исправность счетчика электроэнергии? Объясните.

54. Скоростной лифт массой 1600 кг поднимается со скоростью 1 м/с. Какова мощность электродвигателя, приводящего в движение лифт, если напряжение на его клеммах 380В, а КПД двигателя 90%? Какова сила тока, потребляемая электродвигателем?

55. Изменится ли мощность электроплитки, если ее нагревательный элемент, сделанный из нихрома, заменить фехралевым таких же размеров, что и у первого проводника? Если изменится, то как и во сколько раз?

56. Для автоматического отключения потребителя тока, например электродвигателя, в случае, когда сила тока превышает допустимое значение, используют тепловое реле, основной частью которого является биметаллическая пластинка 1, состоящая из двух сваренных пластинок (рис.34). При изменении температуры нижняя пластинка изменяет свою длину значительнее, чем верхняя. Кроме того, реле имеет нихромовую спираль 2, включенную последовательно с потребителем, контакты 3 и 4, а также рычаг 5 с пружиной 6. Изучите схему реле и объясните его действие.

Рис.34

57. Комнату размером 5*6*3м обогревает электрический камин мощностью 2кВт. За сколько времени температура в комнате повысится от 10 до 18°С? Удельная теплоемкость воздуха 1000Дж/кг, его плотность 1,3кг/м³.

58. В электрической печи, сопротивление спирали которой 10 Ом, нагревают 10 кг стальных деталей. До какой температуры нагреются за 20 мин детали, взятые при 0°С, если печь подключить в сеть напряжением 220В, а ее КПД 30%?

59. Плавкий предохранитель рассчитан на силу тока 6А. Можно ли при наличии такого предохранителя включить в сеть напряжением 220В потребитель энергии мощностью 2,4кВ?

60. Когда телевизор подключают в сеть напряжением 220В., то вставляют предохранитель, рассчитанный на силу тока 3А, а если напряжение сети 110-127В, то предохранитель вставляют на 5А. Чем это объясняется?

61. На что указывает сильное нагревание выключателей, штепсельных розеток, вилок, клемм и другой электрической арматуры? Какие последствия может иметь это явление?

62. Почему по правилам пожарной безопасности нельзя включать одновременно в сеть электроприборы с суммарной мощностью, превышающей расчетную для данной цепи? К чему это может привести?

63. Лампы накаливания изготавливают газонаполненными: колба лампы после откачки воздуха заполняется инертным (не поддерживающим горение) газом. Какое это имеет значение для удлинения срока эксплуатации лампы по сравнению с теми, в колбах которых создается только вакуум?

64. Почему при возникновении пожара в электрических установках необходимо немедленно отключить рубильник? Почему нельзя гасить огонь, вызванный электрическим током, водой или обычным огнетушителем, а следует применять песок или пескоструйный огнетушитель?

65. Основной частью телевизора является электроннолучевая трубка, в которой электроны, испускаемые накаленной проволокой К, проходят между пластинами (см.рис.35), падают на экран Э и вызывают свечение. Как должны быть заряжены пластины, чтобы поток электронов отклонялся так, как это изображено на рисунке?

Рис.35

Тема: Магнитное поле.

66. Объяснить, какой выигрыш дает замена литой стали электротехнической в электромагнитных устройствах.

67. На рисунке 36 показан продольный разрез проводника с током. Как направлены линии магнитного поля тока в плоскости сечения выше проводника? ниже проводника?

Рис.36

68. Кабель состоит из двух проводников: центрального и наружного (рис.37). Существует ли магнитное поле вокруг кабеля, когда по центральному и наружному проводникам течет ток одинаковой силы, но противоположного направления? А если токи имеют одинаковое направление?

Рис.37

69. На рисунке 38 изображено поперечное сечение двух параллельных токов. С помощью правила левой руки определите направление силы, действующей на второй проводник, находящийся в поле первого проводника. Притягиваются или отталкиваются эти токи?

Рис.38

Тема: Электромагнитная индукция

70. Почему подземный кабель, подающий переменный ток на предприятия и жилые дома, не разрешается прокладывать вблизи газовых, водопроводных и теплофикационных труб?

71. На рисунке 39 изображено устройство электродвигателя. Указаны направления токов, питающих якорь (он показан в сечении) и обмотку электромагнита. Почему ток в противолежащих сторонах витков обмотки якоря должен иметь противоположные направления? Каково направление вращения якоря?

Рис.39

72. Какое устройство обеспечивает автоматическую перемену направления тока в витках обмотки якоря в электродвигателе постоянного тока?

73. Изменится ли направление вращения якоря электродвигателя постоянного тока, если изменить направление токов, питающих как якорь, так и обмотку электромагнита? Почему?

74. На рисунке 40 изображено электромагнитное реле, состоящее из катушки К, сердечника С, якоря Я, толкателя Т, пружины П и мести контактов. Изучите устройство прибора и взаимодействие его звеньев. 1) В каком состоянии изображено реле- протекает ток по обмотке катушки или она обесточена? 2) Если ток в обмотке отсутствует, то какие явления должны произойти при замыкании цепи с обмоткой? 3) К каким клеммам реле должна подключаться управляющая цепь? К каким -управляемая?

Рис.40

75. В чем преимущество электромагнитного реле, используемого для управления цепью большой мощности, по сравнению с рубильником, с помощью которого включают и выключают эту цепь?

76. В генераторах переменного тока напряжение обычно создается в неподвижной обмотке, а магнитное поле вращается (рис.41). Почему появляется ток в обмотке, хотя она неподвижна? Почему обмотка надевается на сердечник из мягкой стали?

Рис.41

77. Почему отключение от питающей сети мощных электродвигателей производят плавно и медленно при помощи реостата?

78. Когда возникает между ножами рубильника плазменная дуга: при замыкании или размыкании цепи? Где она больше: в сети с безындукционной нагрузкой(электронагревательные приборы) или в сети, содержащей большие индуктивности (двигатели, трансформаторы, дроссели)?

79. Когда ЭДС самоиндукции больше: при быстром размыкании цепи постоянного тока или при плавном уменьшении тока до нуля с помощью реостата?

Тема: Электромагнитные колебания.

80. Как определить постоянный или переменный ток в цепи, если под руками нет никаких электроизмерительных приборов?

81. В генераторе переменного тока магнитное поле создается не парой полюсов, а несколькими. Зависит ли частота индуцированного тока в обмотке от числа пар полюсов (рис.42 ). Считайте скорость вращения полюсов постоянной.

Рис.42

82. Генераторы, приводимые в движение гидротурбины, делают многополюсными, а турбогенераторы имеют лишь два полюса. Чем это вызвано?

83. В каком случае легче вращать ротор генератора, когда внешняя цепь разомкнута или замкнута? Почему?

84. Почему сердечник обмотки индуктора генератора постоянного тока должен обладать остаточным магнетизмом?

85. В гидроаккумулирующих электростанциях электрическая машина должна действовать не только как генератор, но и работать в режиме насоса. Роль какой электрической машины должен выполнять генератор в этом случае? Какой ток должен вырабатывать генератор, чтобы легче это было осуществить?

86. Сила тока в цепи изменяется по закону i=14 sin t. Определить показания амперметра, включенного в эту цепь.

87. В больших промышленных генераторах переменного тока вращаются магниты, а в неподвижной обмотке индуцируется ЭДС. Почему появляется ток в обмотке? Зачем обмотка надевается на сердечник из магнитомягкой стали?

88. Почему сердечники трансформаторов имеют большей частью замкнутую форму?

89. Почему трансформатор выходит из строя, когда в нем замыкаются накоротко хотя бы два соседних витка?

90. Чем отличаются трансформаторы тока от трансформаторов напряжения?

91. На рисунке 43 показана схема передачи электроэнергии, -повышающая трансформаторная подстанции электростанции. На схеме указаны напряжения, соответствующие линиям передачи энергии. Трансформаторная подстанция намного ближе к электростанции, чем подстанция . Почему ток от повышающей подстанции передается на подстанцию под большим напряжением, чем на подстанцию ? Во сколько раз понижается напряжение в системе трансформаторов ---?

Рис. 43

92. Сейчас развитие электротехнической промышленности дает возможность выработать электроэнергию под высоким (до 11 000В) напряжением непосредственно в самом генераторе. Какое это имеет значение?

93. Допустимо ли в цепь переменного тока напряжением 220 В включать конденсатор, напряжение пробоя для которого равно 250 В?

94. Объясните, почему в душевых не устанавливают штепсельные розетки согласно техническим правилам?

95. Правилами техники безопасности запрещено производить монтажные переключения в электрических цепях, когда они находятся под напряжением свыше 30 В. Почему такое переключение особенно недопустимо, если в цепь включены устройства, содержащие катушки индуктивности (дроссели, трансформаторы и др.)

Тема: Электромагнитные волны.

96. Какие вещества лучше отражают электромагнитные волны: металлы или диэлектрики?

97. Раскаленная нить нала имеет красноватый оттенок, если ее рассматривать через матовую поверхность плафона. Объясните это явление.

98. Почему при уменьшении напряжения «световая отдача» ламп накаливания уменьшается и свечение приобретает красноватый оттенок?

99. В некоторых помещениях осветительные приспособления располагаются так, что создаваемый ими свет не попадает на рабочие места, а освещает потолок помещения. Какие преимущества представляет такой способ освещения?

Профессия: Подручный сталевара конвертера

Тема: Законы постоянного тока

1. Дуговая печь потребляет ток 200 А от сети, имеющей напряжение 380 В, через ограничивающее сопротивление 0,2 Ом. Определить мощность, потребляемую печью.

2. В тигельных печях, где производят плавку металлов или закалку отдельных деталей, температура достигает 500-1000 °С. Какими электрическими свойствами должен обладать материал стенки печей?

3. Для нагрева электропечей используются полосовые нагреватели из нихрома. Определить относительное изменение сопротивления нагревателя при нагреве печи до 1100° С.

Тема: Магнитное поле.

4. Почему струя расплавленного металла при пропускании в ней тока сужается? Какое применение может иметь это явление в металлургии?

5. Жидкий металл перекачивают «магнитным насосом». Через помещенный в магнитное поле жидкий металл пропускают постоянный электрический ток в направлении, перпендикулярном линии индукции поля. Под действием какой силы движется жидкий металл?

Тема: Электромагнитная индукция

6. Какая сталь обладает большей магнитной проницаемостью: 1) незакаленная;2) закаленная;3)легированная;4)быстрорежущая?

Тема: Электромагнитные колебания.

7. Поверхностная закалка токами высокой частоты дает возможность в короткое время (3-5с) получать на стальных изделиях хорошо сопротивляющийся износу поверхностный слой. При закалке нагреваемое изделие помещают внутрь медной спирали, изготовленной из медной трубки. Через эту спираль пропускают ток высокой частоты. Почему нагревается деталь? Для чего через медную трубку спирали пропускают воду?

8. Каким преимуществом обладает индукционная закалка по сравнению с химико-термической обработкой?

Тема: Электромагнитные волны.

9. Как объяснить образование цветов побежалости и каления на поверхности закаленных стальных изделий?

10. При отпуске стали после закалки ее прогревают до 220°С. Как определить температуру металла, не имея соответствующего прибора?

11. Для приближенного определения химического состава (марки) стали проводят так называемое испытание на искру. Для испытания образец стали обрабатывают на шлифовальном круге заточного станка. При этом образуются искры, цвет и форма которых характеризует марку стали испытуемого образца. Например, при испытании углеродистой стали, содержание 0,5 % углерода, образуется длинный светло-желтый пучок искр без звездочек. С повышением количества углерода с в стали становится светлее, укорачивается и расширяется, а количество звездочек увеличивается. Объяснить это явление.

12. Нагревая кусок стали, мы при температуре 800°С будем наблюдать яркое вишнево-красное каление, но прозрачный стерженек плавленого кварца при той же температуре совсем не светится. Объясните этот эффект.

13. К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относится свечение: а раскаленной отливки металла; б) лампы дневного света; в) звезд?

14. Для чего металлизируют (покрывают прочным слоем фольги) спецодежду сталеваров?

15. При отпуске стали после закалки ее прогревают до 220 °С. Как определить температуру металла, не имея соответствующего прибора?

16. Какое преимущество имеют защитные стекла, выполненные из поляризующих материалов, по сравнению со стеклами, действие которых зависит от поглощения света?

17. Испускает ли красные лучи кусок железа, нагретый до белого каления?

18. Как изменяется цвет нагреваемого тела по мере повышения его температуры?

19. Какой спектр дает раскаленный кусок железа?

20. Почему в смотровые окошечки печей, в которых плавят металлы, вставляют не обычные. А кварцевые стекла? Какими свойствами они должны обладать?

Профессия: Слесарь по КИП и А

Тема: Законы постоянного тока

1. На рисунке 44 изображены шкалы амперметров, пределы измерения которых соответственно равны 2А; 5мА; 2А; 10А; 1А. Определите цену деления каждой шкалы. Прочтите показания приборов.

Рис.44

2. На рисунке 45 изображены шкалы вольтметров, предел измерения которых 4 и 250 В. Определите цену деления шкалы каждого прибора, прочтите их показания. С какой точностью можно определить напряжение этими приборами? Какой их них более точен? Ответьте, подсчитав относительные ошибки (отношение цены деления к пределу измерения) прибора.

Рис.45

30. Вольтметром, изображенным на рисунке, модно измерить напряжение как от 0 до 150 В, так и от 0 до 300В. Определите цену деления шкалы при этих пределах измерения. Прочтите показание прибора, если предел измерения составляет 300В. Как изменяется точность прибора (отношение цены деления к пределу измерения) при переходе от одного предела к другому?

31. Миллиамперметр со шкалой от 0 до 50 делений имеет цену деления с=5000мкА/дел и внутреннее сопротивление 200 Ом. Какой резистор и ка его нужно включить совместно с прибором в цепь, чтобы этим прибором можно было измерить ток до 1 А?

32. Мастерская освещается четырьмя электрическими лампами сопротивлением 220 Ом каждая и двумя лампами сопротивлением 100 Ом каждая. Напряжение сети 120 В. Определить общую мощность, потребляемую лампами.

33. Имеется прибор с ценой деления 1 мкА/дел, и числом делений 100. Внутреннее сопротивление прибора 50 Ом. Как этот прибор приспособить для измерения силы тока до 1 мА или напряжения до 1 В?

34. Вольтметр постоянного тока рассчитан на измерение максимального напряжения 3 в. Сопротивление прибора 300 Ом. Шкала имеет 100 делений. Какой будет цена деления прибора, выраженная в миллиамперах, если использовать этот прибор в к прибору, чтобы качестве миллиамперметра?

35. Стрелка миллиамперметра отклоняется на всю шкалу, если через миллиамперметр идет ток 0,01 А. Сопротивление прибора 5 Ом. Какого сопротивления дополнительный резистор следует присоединить его использовать в качестве вольтметра на 300 В?

36. Какие сопротивления можно получить при помощи магазина сопротивлений, имея три штекера (рис.46)?

Рис.46

37. Радиолюбителю нужен резистор сопротивлением 70кОм. Но у него оказалось три резистора сопротивлениями 100,50 и 25 кОм. Может ли он составить из них требуемое сопротивление? Если может, то как?

38. Почему нельзя подключить амперметр параллельно потребителю?

39. Предел измерения амперметра 0,5А (рис.47). Можно ли изменить предел измерения амперметра до 1А? Как это сделать? Внутреннее сопротивление амперметра 4Ом.

Рис.47

40. Как изменится показания вольтметра, если к нему последовательно подключить добавочное сопротивление, равное внутреннему сопротивлению самого вольтметра? Объясните.

41. Сопротивление вольтметра 40 Ом, предел измерения 4В. Можно ли переделать вольтметр так, чтобы им можно было измерять напряжения до 200В? Если можно, то как? Объясните.

42. На что указывает такое явление, как сильное нагревание выключателей, штепсельных розеток, вилок, клемм и другой электрической аппаратуры? Какие последствия может иметь это явление?

43. На чем основан принцип действия термистора?

44. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается (рис.48). С помощью какой схемы и как можно измерять температуру на расстоянии (дистанционно), используя это свойство металлов?

Рис.48

45. На графике показана зависимость сопротивления терморезистора от температуры (рис.49) Начертите схему цепи, с помощью которой можно было бы измерять температуру на расстоянии. Если источник тока создает напряжение 3В, то какая сила тока соответствует температуре 20;40; 60;80; 100°С?

Рис.49

46. Желая проверить правильность показаний вольтметра, его подключили параллельно проводнику сопротивлением 30 Ом. Последовательно в общую цепь подключен прибор, в котором ведется электролиз серебра. За время 5 мин в этом приборе выделилось 55,6 мг серебра. Вольтметр показывал 6 В. Найдите разность между показаниями вольтметра и точным значением падения напряжения на проводнике, определенным при помощи электролиза. Током через вольтметр пренебречь.

47. Фоторезистор, который в темноте имеет сопротивление 25 кОм, включили последовательно с резистором сопротивлением 5 кОм. Когда фоторезистор осветили, сила тока в цепи увеличилась в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось сопротивление фоторезистора?

Тема: Магнитное поле.

48. Почему электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы не следует в работе располагать близко друг к другу?

49. Гальваноскопом пользуются только в тех случаях, когда нужно обнаружить слабые токи. Самодельный гальваноскоп состоит из коробки с двумя последовательно соединенными обмотками, имеющими большое число витков. В коробку помещают компас (рис.50). От чего зависит чувствительность такого прибора? Какое положение относительно витков обмоток стремится занять стрелка компаса при прохождении по ним тока? Первоначальное положение стрелки изображено на рисунке.

Рис.50

50. Прибор, называемый магнитометром и служащий для измерения силы магнитного поля Земли, состоит из проводящей рамки 1, электромотора, который приводит в движение рамку (рис.51). Концы рамки присоединены к кольцам, замкнутым на гальванометр 2 с помощью щеток 3. Объясните действие магнитометра.

Рис.51

51. Измерительными клещами пользуются для определения силы тока в линии без ее разрыва (рис.52). Прибор имеет амперметр. Для какого тока (постоянного или переменного) предназначены клещи? Объясните, на каких физических законах основано действие прибора.

Рис.52

Тема: Электромагнитные колебания

52. Правилами техники безопасности запрещено производить монтажные переключения в электрических цепях, когда они находятся под напряжением свыше 30 В. Почему такое переключение особенно недопустимо, если в цепь включены устройства, содержащие катушки индуктивности (дроссели, трансформаторы и др.)

53. Устройство, схема которого приведена на рисунке 53, подает сигнал, когда температура достигает предельного значения. Оно имеет ртутный термометр Т, называемый контактным. В верхней части канала термометра имеется проводник, являющийся частью цепи. Пользуясь схемой, объясните действие устройства.

Рис.53

54. Устройство, схема которого дана на рисунке 54, автоматически включает и выключает рабочую цепь, например уличные фонари или бакены, в зависимости от освещенности. Основной частью устройства является фоторезистор ФР, сопротивление которого уменьшается под действием света. Изучите схему. Их каких частей состоит управляющая цепь? управляемая? Какова роль электромагнитного реле в этой схеме? Как оно срабатывает? Как включается и выключается рабочая цепь?

Рис.54

55. При помощи контактного термометра Т, включенного в цепь с нагревательной спиралью С, можно поддерживать постоянную температуру в аквариуме, инкубаторе и др. (рис.55) Изучите схему и объясните ее действие.

Рис.55

Тема: Электромагнитные волны.

56. Почему все оптические приборы, имеющие объектив, дают дифракционную картину?

57. Какие оптические измерительные инструменты используют при слесарно- лекальных работах?

58. Два совершенно одинаковых спиртовых термометра отличаются только цветом окраски спирта. Будут ли термометры показывать одинаковую температуру, если их выставить на солнце?

Профессия: Машинист крана металлургического оборудования

Тема: Законы постоянного тока.

1. Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380В и потребляет силу тока 20 А. Каков КПД установки, если груз массой 1т кран поднимает на высоту 19м за 50 с?

2. Подъемный кран поднимает груз массой 10,4 кг со скоростью 0,5 м/с.Электродвигатель, предназначенный для подъема груза, работает под напряжением 220 В с КПД 78%. Определить силу тока, потребляемую двигателем.

3. Краны, применяемые на строительстве Саяно-Шушенской ГЭС, способны поднимать бадью массой 25 т со скоростью 2,6м/с. Определите КПД крана, если электролебедка при подъеме такого груза развивает мощность 670кВт.

Тема: Электромагнитные колебания

4. При переноске грузов электромагнитным подъемником бывает, что часть грузов не отрывается от сердечника при выключении тока. Почему? Крановщик пускает тогда слабый ток противоположного направления. Груз сразу отрывается. Объяснить почему?

4.Притянет ли электромагнитный подвешенный кран закрытую цинковую коробку, наполненную стальными шурупами?

Профессия: Лаборант-эколог

Тема: Электростатика

1. Почему атом в целом электронейтрален?

2. На рис.56 дана схема установки для улавливания пыли из воздуха. Как ведут себя пролетающие через трубу незаряженные пылинки? Заряженные положительно и отрицательно?

Рис.56

3. Сколько хлора ежечасно вырабатывает завод, если мощность тока, протекающего через ванны, 0,1 МВт при напряжении 120В? Выход по току 90 %.

Тема: Законы постоянного тока

4. На рисунке 57 изображено приспособление, позволяющее судить о влажности бумаги. Бумага протягивается между двумя металлическими валиками, включаемыми в цепь, которая питается от источника тока. В цепи имеется гальванометр. На каких законах основано действие влагометра?

Рис.57

5. На рисунке 58 изображена схема обнаружения трещин, неоднородностей, пустот и других дефектов в деталях, имеющих одинаковое сечение по длине (рельсы, балки, валы). Объясните, как этим способом определить место дефекта.

Рис.58

6. Чистую медь, широко применяемую в технике, получают, используя химическое действие тока через раствор медного купороса (). Зарядом какого знака обладают ионы меди? В каком направлении перемещаются ионы меди под действием электрического поля между электродами (рис)? На каком электроде выделяется чистая медь?

Рис.59

7. Установка для получения алюминия (рис.60) состоит из железного ящика (ванны), выложенного изнутри слоем графита, служащим одним из электродов. Роль другого электрода выполняют угольные пластины. Как заряжаются ионы алюминия (положительно или отрицательно)? К каким полюсам источника тока должны подключаться электроды, если алюминий должен выделяться на дне ванны?

Рис.60

8. С какой целью металлические изделия покрывают тонким слоем другого металла (никель, хром, медь, серебро и др.)? Раствор соли какого металла должен служить электролитом для никелирования? К какому полюсу источника тока нужно присоединить никелируемое изделие?

9. Используя, химическое действие тока, можно покрыть металлическим слоем изделие не только из проводящих материалов, но и из диэлектриков - воска, пластилина, гипса, дерева и др. Как это сделать?

Тема: Электромагнитные волны.

10. Предмет виден невооруженным глазом под углом 10°, а через лупу- под углом 47°. Найдите угловое увеличение лупы.

11. Как должны работать с микроскопом люди, пользующиеся очками: смотреть в окуляр через очки или без них?

12. Микроскоп установлен для нормального глаза. Куда должен передвинуть тубус близорукий или дальнозоркий человек (вверх, вниз)?

13. Чем можно объяснить образование цветных пятен на поверхности воды в тех местах, где она загрязнена нефтью или смазочным маслом?

14. Для чего предназначены спектральные приборы? Какие явления лежат в основе их работы? Каковы основные элементы в их конструкции?

15. Объясните народную примету: «Если предзакатная заря красноватая, а солнце во время заката красное, то ожидается плохая погода». Почему?

16. Почему при спектральном анализе исследуемое вещество помещают в пламя горелки или вводят в электрическую дугу?

17. Что можно узнать о составе сплава по изучению яркостей спектральных линий в его спектре?

18. Какой спектр дает раскаленный кусок железа? электрическая сварочная дуга?

19. К какому диапазону длин волн относятся излучения, вызывающие преимущественно: 1)химическое; 2)тепловое действие?

20. Для приближенного определения химического состава стали проводят так называемое испытание на искру. Для испытания образец стали обрабатывают на шлифовальном круге заточного станка. При этом образуются искры, цвет и форма которых характеризует марку стали испытуемого образца. Например, при испытании углеродистой стали, содержащей 0,5% углерода, образуется длинный светло-желтый пучок искр без звездочек. С повышением количества углерода в стали пучок становится светлее, укорачивается и расширяется, а количество звездочек увеличивается. Объяснить это явление.

21. Почему в парниках температур значительно выше, чем у окружающего воздуха, даже при отсутствии отопления и удобрений?

22. Жизнь и практика показывает, что в парниках между электрическими лампами накаливания и растениями устанавливают стеклянные емкости с водой. Дайте теоретическое объяснение.

Профессия: Токарь-универсал

Тема: Электростатика

1. Определить количество израсходованной энергии за 5 ч работы электродвигателя токарного станка, если при напряжении 220 двигатель потребляет ток 5А.

2. Электродвигатель токарного станка потребляет 12 А при напряжении 380 В и развивает мощность 4 кВт. Определить КПД двигателя.

3. В измерительных датчиках автоматических линий используются механотроны, имеющие два анода, между которыми располагается подвижный катод. 1) Для чего применяют два анода? 2)Какая должна быть зависимость между анодным током и перемещением катода, чтобы система обеспечивала точные измерения размеров обрабатываемых деталей?

Тема: Магнитное поле

4. На шлифовальных станках для обработки стальных деталей вместо механического держателя применяется электромагнитный. В чем его преимущество?

Тема: Электромагнитная индукция.

5. Для контроля качества термической обработки режущего инструмента или сортировки металла по маркам используется электромагнитный индукционный дефектоскоп с двумя катушками. В одну катушку вставляют контролируемую деталь, в другую- эталон. Полученные в обеих катушках сигналы сравниваются с помощью осциллограммы. Какова природа сигнала в катушке с контролируемой деталью?

6. Метод отделочной обработки деталей в магнитном поле ферромагнитными порошками состоит в следующем. Деталь помещают между двумя электромагнитами с небольшим зазором так, чтобы магнитный поток пронизывал деталь в поперечном направлении. В зазор между деталью и сердечниками подается твердый ферромагнитный порошок (ферробар, бористый чугун, белый чугун), выполняющий роль абразивных зерен. Цепь электромагнита питается пульсирующим током от выпрямителя. Деталь совершает сложное движение( вращение вокруг оси и колебание около нее). Объяснить, каким преимуществом ферромагнитный порошок обладает перед обыкновенным абразивным порошком.

7. Почему при механической перегрузке электродвигателя токарного или шлифовального станка в обмотке двигателя возникают большие токи?

8. Магниты можно использовать как опоры для подвешивания маховика, совершающего большое число оборотов. Такая опора состоит из двух кольцеобразных магнитов, разделенных друг от друга некоторым промежутком (рис.61). Изучите устройство опоры. Ответьте на вопросы: какова роль магнитной опоры? Какое преимущество по сравнению с другими она имеет? Как должны быть намагничены кольца, чтобы действовала опора?

Рис.61

9. На рисунке 62 приведена схема устройства автоматического выключения внутришлифовального станка. После закрепления шлифуемой детали в патроне следящую лапку Л устанавливают так, чтобы она касалась обрабатываемой поверхности под действием пружины 2, затем начинают шлифование (К- контакты, 1-рычаг следящей лапки). Изучите схему. Как происходит автоматическое выключение станка при достижении заданного диаметра Д детали?

Рис.62

Тема: Электромагнитные колебания

10. Период колебаний станины станка 0,02с. Определить частоту колебаний.

11. В некоторых шлифовальных станках шлифовальный круг, вращаясь, одновременно колеблется с большой частотой в плоскости, параллельной обрабатываемой поверхности. Зачем шлифовальному кругу придают такие колебания?

12. В цехе на заводе обнаружена сильная вибрация станка с частотой 20 Гц. Что является причиной вибрации, если частота вращения вала этого станка 150 об/мин, валы остальных станков вращаются с частотой от 1800 до 3500 об/мин, а вентилятор- 1200 об/мин?

13. При фрезеровании фрезой с равномерным шагом могут возникнуть колебания с определенной постоянной частотой. Чем опасны колебания? Как их можно устранить?

14. При обработке заготовки на токарном станке возникают иногда вибрации, представляющие собой автоколебания. Чем вредны эти вибрации.

15. Как при работе на токарном станке можно по звуку определить:1) тупой резец или острый, 2) правильно ли установлен резец относительно обрабатываемой детали?

16. Частота вращения фрезы на станке 420 об/мин, число зубьев на фрезе 50. Какова частота вибраций, возникающих при работе станка?

Тема: Электромагнитные волны.

17. Каково назначение оптической системы на оптико- шлифовальных станках?

18. Какое оптическое приспособление обязательно входит в набор контрольно-измерительного инструмента первой необходимости на шлифовальном участке?

19. Какие оптические измерительные инструменты используются при слесарно- лекальных работах?

20. Какие материалы легко обрабатываются лазерным лучом при сверлении и резании?

21. Для обнаружения трещин на поверхности детали из немагнитных материалов используют люминесцентный метод контроля. Деталь, очищенную от масел, помещают в ванну с флуоресцирующим жидким раствором на 10-25 мин, после чего деталь вынимают из ванны, промывают в горячей воде и сушат в струе горячего воздуха. В местах дефектов флуоресцирующая жидкость остается. Почему? Как обнаружить оставшуюся жидкость, а значит, и поверхностные трещины?

Профессия: Машинист локомотива

Тема: Законы постоянного тока

1. Для удаления льда с электрических проводов железнодорожной магистрали, образующегося во время гололеда, по проводу пропустили ток силой 450 А. Сколько льда при 0 С плавилось каждую минуту? Напряжение в линии 600 В. КПД приведенного способа очистки провода 50%.

2. Напряжение между контактным проводом и землей 9рельсами) в электрифицированной железной дороге 25кВ. Какую работу совершают электрические силы за 1 с при токе в цепи электродвигателей поезда 1А?

3. Электровоз двигается со скоростью 39,6 км/ч. В двигателе электровоза течет ток 117 А при напряжении 500 в. КПД действия двигателя 92%. Определить силу тяги электровоза.

4. ЭДС генератора тепловоза ТЭ3 равна 820 В, определить ток при сопротивлении цепи 0,5 Ом.

5. Определить напряжение на зажимах генератора при токе нагрузки 1200 А, если его ЭДС равна 640 в, а внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

6. Определить ток короткого замыкания тепловозного генератора, если его ЭДС равна 640 В и внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

7. При разгоне тепловоза в цепь обмотки возбуждения генератора сопротивлением 0,69 Ом вводится дополнительное сопротивление 14 Ом. Обмотка возбуждения питается от источника напряжения 55 В. Во сколько раз уменьшается ток в обмотке возбуждения и как распределится напряжение между обмоткой возбуждения и дополнительным сопротивлением?

8. Определить напряжение, под которым находятся тяговые двигатели электровоза ВЛ23, при последовательном соединении шести, трех и двух двигателей и напряжении в контактном проводе U=3000В.

9. Определить общее сопротивление двух секций пускового реостата 4 Ом и 10 Ом, соединенных параллельно и протекающий по этим секциям ток, если общий ток, подходящий к реостату, равен 250 А.

10. Определить ток, потребляемый электровозом при соединении двигателей в две и три параллельные группы, если ток каждого двигателя 250 А.

11. Электрический двигатель электровоза питается напряжением 1500 В при токе 380 В. Определить мощность, потребляемую двигателем.

12. Опасность поражения током человека во многом зависит от чистоты рук и сухости кожи, от влажности и температуры воздух, от состояния человека. Объясните, почему?

13. Почему техника безопасности требует надежного заземления металлических корпусов цистерн для перевозки и хранения горючего?

14. Сопротивление обмотки якоря тепловозного тягового двигателя ЭДТ-200Б при температуре 15 ºС было равно 0,000585 Ом, после работы двигателя в течение 1 ч сопротивление обмоток возросло до 0,00819 Ом. Определить, до какой температуры нагрелись обмотки двигателя ( обмотки выполнены из медного провода α=0,004).

Тема: Магнитное поле. Электромагнитная индукция.

15. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса тягового двигателя составляет 1,5 тл. Полюс имеет длину 300 мм и полезную ширину 220 мм. Определить магнитный поток, проходящий через полюс.

16. Почему рельсы, лежащие на складах, с течением времени оказываются намагниченными?

17. Почему при пуске электродвигателей или при их перегрузке возникают большие токи?

18. Почему железнодорожные рельсы иногда проявляют магнитные свойства?

Тема: Электромагнитные колебания.

19. Почему при проверке колес вагонов их обстукивают молотком?

20. По железнодорожному рельсу ударяют молотком. Наблюдатель, приложив ухо к рельсу, услышал звук на 3 с раньше, чем он дошел до него по воздуху. На каком расстоянии от наблюдателя был произведен удар?

21. Можно, еще не видя поезда, узнать о его приближении, приложив ухо к рельсу. На чем основан этот способ?

22. Расстояние между двумя железнодорожными станциями 8,3 км. Сколько времени идет звук от одной станции к другой по воздуху? По рельсам? Температура воздуха 0ºС. Скорость распространения звука в стали 5500м/с.

23. Вагон имеет период собственных вертикальных колебаний 0,8 с. При какой скорости вагона наступит резонанс? Рельсы длинномерные длиной 25м.

24. Проходя мимо железнодорожного переезда со скоростью 120 км/ч, тепловоз дал сигнал частотой 200 Гц. Какова частота сигнала, воспринимаемого при подходе поезда? При удалении? Скорость звука 330 м/с.

25. Колебания бывают линейными и угловыми. Ж/д вагон подвержен в движении 3-м видам линейных колебаний. Каким именно?

26. Период собственных вертикальных колебаний ж/д вагона 1,25с. На стыках рельсов вагон получает периодические удары, которые служат причиной его вынужденных колебаний. При какой скорости поезда возникнет резонанс ? Длина каждого рельса между стыками 25 м.

27. Определить, какое максимальное напряжение воздействует на человека при прикосновении его к двум проводам электрической сети переменного тока с действующим значением напряжения 220 В.

28. В цепь переменного тока напряжением 220 в включена электрическая лампочка сопротивлением 484 Ом. Определить, проходящий по лампочке ток, а также мощность, потребляемую лампочкой.

29. Катушка индуктивности с ничтожным активным сопротивлением и индуктивностью 200 мГн включена в сеть переменного тока напряжением 220 в и частотой 50 Гц. Определить ток, протекающий по катушке.

30. В цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц включен конденсатор емкостью 10 мкФ. Определить ток, протекающий по конденсатору.

31. Почему сигналы опасности подаются красным светом в то время, как глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому свету?

32. Почему для запрещающих сигналов при движении транспорта принят красный цвет?

33. Почему красный свет рассеивается туманом меньше, чем свет другого цвета?

34. Почему сигнальные флажки проводников ж/д транспорта желтого, а не белого цвета?

35. Светофор дает три света- красный, зеленый, желтый, а лампы внутри него белые. Объясните, как получаются разноцветные сигналы светофора.

36. Почему человеку, смотрящему вдоль ж/д пути, кажется, что : 1) рельсы постепенно сходятся;2) высота столбов постепенно уменьшается;3) далекие предметы движутся медленнее, чем близкие?

37. Объяснить различие КПД фар тепловозов ФРЭ-4 ( напряжение 24 В, мощность 50 Вт) и КПД 50% и типа ФР-4В (напряжение 24 В, мощность 55 Вт, КПД 45 %).

38. С какой целью стекла фар тепловоза делают рифлеными?

39. На железных дорогах встречаются вагоны, окрашенные в белый цвет. Каково их назначение?

Раздел: Строение атома и квантовая физика

Профессия: Оператор прокатного производства

1. Как изменяются свойства металлов под влиянием радиаций?

Профессия: Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)

1. Для получения гаммаграммы сварных швов используют радиоактивные вещества, выбор которых зависит от толщины стали. Например, при толщине стали 1-15 мм используют тулий -170, 3-50мм - иридий -192 , 20-250 мм- кобальт -60. Объясните это явление.

Профессия: Лаборант -эколог

1. Изменяется ли химическая природа элемента при испускании гамма-лучей его ядрами?

2. Почему радиоактивные препараты хранятся в толстостенных свинцовых контейнерах?

3. В одном из опытов резерфорда с золотой фольгой α-частицы отклонялись следующим образом (см рис.63):

Пользуясь данными опыта, ответьте на следующие вопросы: 1) Почему на больший угол отклоняется ничтожное количество α-частиц? 2)Если бы атомы «мишени», т.е. фольги, заполняли все пространство, то какими следовало ожидать результаты опыта? 3) Какие выводы о строении атома можно сделать на основе опыта Резерфорда?

Рис.63

4. Влияет ли масса атомных ядер «мишени»-фольги на угол отклонения α-частиц? Почему?

5. Почему опыт Резерфорда проводился с золотой фольгой, а не с другими металлами, например алюминием?

6. Атому какого элемента принадлежит ядро, изображенное на рисунке 64? Сколько электронов движутся вокруг ядра у такого атома?

Рис.64

7. Электрически нейтрален или заряжен атом, изображенный на рисунке 65? К какому элементу относится этот атом?

Рис.65

8. Если бы удалось сложить плотно друг к другу одни только ядра атомов, то плотность такой упаковки была бы ! Объясните причину столь большой плотности.

Как самостоятельно составить задачу?

Увидеть задачу, сформулировать ее и предложить для решения в виде, выявляющем нужные связи, совсем не простое дело. Путь к овладению таким умением - самостоятельное составление задач.

Задача - это всегда отражение определенной ситуации, требующей направленного размышления и действия. Для выявления такой ситуации нужно уметь наблюдать явления, устанавливать связи между величинами, характеризующими явления, выделять цель поиска и формулировать ее как конечный результат.

Для предполагаемой задачи, т. е. для задачи, которую Вы составляете, нужно уточнить следующее. Какое физическое явление будет рассмотрено в задаче? В каком объекте, и при каких условиях данное явление удастся наблюдать в наиболее ярком виде? Какие свойства объекта при этом должны оставаться постоянными? Изменения, каких свойств объекта и внешних условий необходимо контролировать для наблюдения явления? Какие величины, характеризующие явление, могут быть заданы и измерены прямо? Какие постоянные нужно использовать для решения задачи? Использование, каких других постоянных величин будет обязательно подразумевать предполагаемая задача? Можно ли характеризовать данное явление через наблюдение и проявление другого явления?

Цель Вашей деятельности при составлении задачи может быть разной. В зависимости от цели нужно по-разному подходить к ее составлению. Существуют различные способы составления учебных задач. Самый простой из них - это составление задачи, обратной уже решенной, с использованием этого же сюжета и значения физических величин: Вам нужно только сделать искомую величину известной, а одно из данных задачи - искомым. Другой способ составления задачи - это использование других числовых значений физических величин и сюжета: фактически Вы должны сформулировать новую задачу, опираясь лишь на разобранную задачу. Можно составить задачу, аналогичную решенной задаче, но с иным сюжетом или с другими числовыми значениями физических величин. Например, схема текста известна, и Вы должны подобрать новый сюжет и реальные данные. И еще можно сформулировать задачу так, чтобы результатом ее решения было нахождение другой физической величины: условие задачи дано, Вам нужно найти дополнительную физическую величину, зависящую от данных, приведенных в условии задачи.

Основная задача Вашей учёбы в техникуме - это получение профессиональных знаний и умений. Поэтому наиболее интересной и полезной для Вас окажется работа по самостоятельному составлению задач с профессиональным содержанием. Здесь приведены общие правила и примеры, помогающие выполнить такое задание.

Определите и запишите ответы на вопросы:

1. Что служит (выбрано) объектом в составляемой задаче: материал с определенными свойствами, способ изменения свойств материала, способ контроля свойств или состояния материала, процесс, способ контроля физического технологического процесса, специальное устройство, механизм, прибор?

2. Какие физические явления лежат в основе устройства, прибора, установки, выделенных методов контроля, рассматриваемого процесса?

3. Какие физические величины с достаточной для практики полнотой характеризуют это явление, какой закон и какая теория описывают особенности протекания этого явления?

4. Какие величины в реальных условиях обычно бывают заданы? Какие из этих величин не изменяют своих значений?

Возможно, что для ответа на эти вопросы придется обращаться к литературе по профилю Вашей будущей профессии: к справочникам, учебным пособиям, монографиям.

Составив несколько задач такого содержания, Вы еще раз убедитесь в особом значении и широком использовании физических знаний.

Для примера приведем задачи, составленные студентами:

Задача 1. Мостовой кран в механическом цехе вертикально поднимал контейнер с изделиями массой 250 кг на высоту 4 м с постоянной силой. При этом была совершена работа 10,6 кДж. С каким ускорением поднимали груз?

Задача 2. В процессе работы токарного патронно-центрового станка с ЧПУ в условиях повышенной температуры в его пневмоприводе используется инертный газ неон, который при низком давлении 45 кПа нагревается. Объем при этом увеличивается от 2 м³ до 4 м³. Определить изменение внутренней энергии неона; работу, совершенную при расширении; количество теплоты, сообщенное газу.

Задача 3. При обработке стальной детали массой 3 кг на токарно-винторезном станке температура детали повысилась на 150 K. Для охлаждения детали применяется смазочная охлаждающая жидкость на основе воды. При этом жидкость повышает свою температуру на 15 K. Сколько жидкости необходимо для охлаждения детали?

Задача состоит из двух взаимосвязанных частей: утверждающей - несущей информацию о физических явлениях и процессах, о конкретных условиях их протекания, и вопросительной. При формулировке утвердительной части как можно более полно и четко описывайте изучаемое явление. Используйте при этом логически законченные, правильно построенные и лучше простые предложения.

Вопросительная часть задачи должна быть точной и конкретной. Вопрос, по возможности, надо помещать в начале условия задачи, так как с него начинается активная мыслительная деятельность решающего. Старайтесь, чтобы вопрос ставил одну проблему. Не объединяйте в одно предложение два вопроса. Вопрос не должен направлять человека, решающего задачу, на неправильные рассуждения. Поэтому, составляя задачу, особое внимание уделяйте выделению искомой величины и формулировке вопроса. Составьте для начала одну настоящую задачу. Вы увидите, что эта работа посильная и очень интересная и поверите, что она полезна для Вашего становления как будущего профессионала.

Если Вы научитесь составлять новые задачи (желательно с профессиональным содержанием) и разрабатывать алгоритмы их решения, постоянно будете использовать, то у Вас будут выработаны устойчивые умения решать любые задачи, в том числе и профессиональные задачи.

Знания и умения, формируемые в ходе решения задач с профессиональным содержанием

Знания:

-различия целей решения учебных и производственных задач;

-общих этапов деятельности при решении учебных и производственных задач и их результатов;

-необходимости анализировать условия и требования задачи;

-особенностей различных форм изображения реальной и задачной ситуаций, правило оформления результатов анализа условий и требований задачи, составления графической модели задачной ситуации;

-эвристических приемов решения задач;

-правил приближенных вычислений;

-правил математических действий над именованными числами;

-методов проверки решения задач;

-правил оформления результатов решения;

-цели анализа, хода и результата решения задачи и различных подходов к такому анализу;

-структуры задач и требований к составлению задач.

Умения:

-выделять в задачах последовательность обязательных общих этапов;

-анализировать условия и требования задачи;

-выражать- условия и требования, приведенные в словесной форме, в буквенных выражениях, изображать задачную ситуацию в графической форме;

-составлять математические модели реальных ситуаций, т. е. выражать реальные процессы в виде математических формул;

-пользоваться эвристическими приемами для поиска решения задач и составления плана их решения;

-изображать функциональную зависимость между величинами в вербальной (словесной), табличной, графической и аналитической форме;

-проверять результаты решения;

-правильно записывать процесс решения задачи;

-анализировать процесс решения задачи, находить общие черты решения задач на определенную тему, составлять алгоритмы решения задач отдельных типов.

Приложения

1. Основные физические постоянные (округленные значения)

2. Единицы физических величин СИ, имеющие собственные наименования

3.Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований

4.Греческий алфавит

5.Таблицы физических величин

5.1 Плотность некоторых веществ ()

5.2 Удельная теплоемкость

5.3. Диэлектрическая проницаемость веществ

5.

5.4 Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления проводников

5.5 Периодическая система Д.И.Менделеева

Список источников

Основные источники:

1. Дмитриева, В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. [Текст] : учебник для учреждений нач. и сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева.- 4-е изд., стер.- М. : Издательский центр «Академия», 2012.-448 с.

2. Дмитриева, В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач [Текст] : учеб.пособие для образоват. учреждений нач. и сред. проф.образозования / В.Ф. Дмитриева.- М.: Издательский центр «Академия», 2012. - 256с.

3. Дмитриева, В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы [Текст] : учеб.пособие для учреждений нач. и сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева, Л.И. Васильев.- М. : Издательский центр «Академия», 2012.-112 с.

Дополнительные источники:

1.Абанкина, Д.М. Сборник задач и упражнений по физике для подготовки рабочих металлообрабатывающих профессий [Текст] / Д.М. Абанкина.- М.: Высшая школа,1990.-295с.

2. Гречишкина, И.П. Экологическое воспитание учащихся на уроках физики [Текст] / И.П. Гречишкина // Физика.-2005.-№10.-С.27-28.

3. Демкович, В.П. Сборник задач по физике для средних протехучилищ [Текст] / В.П. Демкович. - М.: Высшая школа,1987г.-115с.

4. Рымкевич, А.П. Сборник задач по физике [Текст] /- А.П. Рымкевич. М.: Просвещение,1986.-123с.

5. Степанова, Г.Н. Сборник задач по физике [Текст] / Г.Н. Степанова. М.:Просвещение,1996.-157с.

6. Тимошенко, С.А. Задачи интегрированного содержания по физике [Текст] - С.А. Тимошенко, О.А. Абдульманова. Кемерово: ГОУ «КРИРПО»,2003.-114с.

7. Фадеева, А.А. Физика [Текст] : Дидактические материалы-1,2 /А.А. Фадеева, П.М. Самойленко. М.: Высшая школа,1988.-105с.

8. Филин, О.М. Самостоятельные и контрольные работы по физике [Текст] / О.М. Филин.- Высшая школа,1984.-83с.

9. Пойа, Д. Как решать задачу. [Текст] / Д. Пойа.- М.: Учпедгиз, 1959.-207 с.

10. Низамов, И.М. Задачи по физике с техническим содержанием. [Текст] / И.М. Низамов.-М.:Просвещение, 1980.-96с.

72