Быстрый поиск

Реферат: 100 Задач по Физике со вступительных экзаменов

Начертите график зависимости давления р газа от его объёма V . используя график определите при каком из перечисленных процессов газ совершит наибольшую работу.

1) P1V1=P2V2 T-const

P2=P1V1/V2

2) V-const

3) P-const

при переходе 1-2 газ сов-т наиб работу

это опред-т площ-дь крив-й трапеции.

При переходе 2-3-A=0. Т,к V=0

При перходе 3-4 работа опред-ся площ-ю заштрих-ого прямоугольника. Из графика видно, что А(1-2)>A(3-4)

Газовый баллон , объёмом V=15 л, содержит гелий при температуре t=27 градС и давлении р=15 атм. Вычислите среднюю энергию одной молекулы гелия, а также энергию теплового движения всех молекул газа в баллоне.

Eш=3/2KT ;

PV/T=mR/M ; m=PVM/TR =0.018 кг

…m0=M/Nа

N=m/m0

E=EшN =33.5кдж

Ответ E=33.5кдж

Один моль одноатомного газа, температура которого t=27 градС занимает объё V=0,5 л. какое количество теплоты сообщили газу, если в процессе расширения при постоянном давлении его объём увеличился в 3 раза?

Q=U+A ; P-const

Q=3/2VRT+PV

V1/V2=T1/T2 ; T2=V2T1/V1=3T1

..dT=3T1-T1=2T1

PV=nRT ; Q=2.5nRT=5nRT1

Q=5*1моль*8,31дж/мольК*300=12500дж

Ответ Q=12,5кдж

При изобарическом нагревании азота м=2кг на dТ = 50К. Газу было сообщено Q1=50 кДж. Теплоты. Какое количество теплоты Q2 потребуется для такого же нагревания азота при постоянном объёме?

Q=1.5nRT+nRT=2.5nRT

Q=1.5nRT

Q*3/5=Q2 Q2=30кдж

Ответ Q=30кдж

Идеальная тепловая машина , работающая по циклу Карно получает от нагревания Q1= 130 Дж тепла и совершает работу А=30Дж. На сколько надо изменить температуру охладителя при неизменной температуре t=327 град нагревателя, чтобы увеличить КПД машины в два раза?

h1=A1/Q1*100%

h2=2A1/Q1*100%

m2=(T1-T2)/T2*100% след-но 2A1/Q1=(T1-T2)/T1

T2=T1(1-2A1/Q1)

h=(T1-T2)/T1*100% ; A1/Q1=(T1-T2)/T1

T2=T1(1-A1/Q1) T1-темпер-ра хол-ка до сов-я работы

Т2-т-ра после работы

…dT=T2-T1=-T1A1/Q1 минус показ-т, что темпер-ру надо уменьшить.

…dT=140K

Ответ Т=140К

100

Нагревателем идеальной тепловой машины служит резервуар, в котором происходит конденсация водяного пара при температуре 100 град. Тепло передаётся охладителю, содержащему лёд с температурой 0 град. За время работы машины в нагревателе образовалось 2 кг воды. Какое количество м2 льда расстаяло при этом в охладителе? g(гамма) = 2,26 МДж\кг. l=0,33 Мдж\кг.

Q1=rm1 ; Q2=lm2

Rm1=lm2 ; m2=rm1/l=13.7кг

Ответ m2=13.7 кг

1.Электростатика

2.Электрический ток

3.Магнетизм

Два разноимённых точечных разряда q и -4q находятся на расстоянии 25 см друг от друга. Определите положение точки пространства в которой напряжённость электрического поля , созданного обоими зарядами равно 0.

Принцип суперпозиции. Eо=E1+E2=0

E1=q/4ПeT1*T1 E2=(-4)q/4Пr2*r2*e след-но q/4Пe(1/r1*r1- 4/r2*r2

4r1*r1=r2*r2 2r1=r2 r1=x r2=d+x x=d=0.25м

Ответ: на прямой заряды на расстоянии x=0.25м от заряда q

плоский воздушный конденсатор , пластины которого расположены вертикально, погрузили до половины в жидкий диэлектрик. Во сколько раз увеличилась ёмкость конденсатора, если диэлектрическая проницаемость жидкости e= 5,0?

C=Se/d ; e=1

Cо=C1+C2 при пар-ом соед.

C1=(S*1/2*e)/d C2=(e*e*S*1/2)/d

Cо=Se(1+e)/2d Cо/C=(1+e)/2=3

Ответ: 3

Заряженная пылинка массой 3 *10 в минус 14 степени кг , находится в равновесии между горизонтальными пластинами плоского кондесатора. Расстояние между пластинами 5,3 мм , напряжение U1=480 вольт. После облучения ультрафиолетовыфм светом, пылинка теряет часть заряда и начинает опускаться, чтобы восстановить равновесие. Напряжение (U2 ) увеличили до 505 вольт. Какой заряд потеряла пылинка?

F=mg F=qE E=u/d

q1=mgd/u1 q2=mgd/u2 dq=q1-q2 dq=mgd(1/u1-1/u2)

dq=16408.8*((10) в минус23)

Ответ: 16*((10)в минус 20)

Бусинка массой 100 мг и зарядом q= 16,7 нкл, подвешена на нити. На какое расстояние надо поднести к ней снизу равный по величине одноимённый заряд, чтобы сила натяжения нити уменьшилась вдвое.

T2=mg-F где F=1q1*q1/4Пe1*e*r*r F=mg/2 mg/2=q1*q1/4Пr*r*e1*e

…r=q(1/2Gmge1*e) под корнем=0.07м

Ответ:0,07м

Конденсаторы ёмкостью равные С1= 2 мкф и С2= 3 мкф, включены в цепь напряжением U=110 вольт. Определите заряд , напряжение между обкладками и энергию каждого конденсатора, если они соединены а) параллельно;

б) последовательно

U=U1=U2=110B

C=q/u c1=q1/u1 q1=c1*u1=220*((10)в минус 6)Кл q2=c2*u2=330*((10)в минус 6)Кл W1=q1*u1/2=220*((10)в минус 6)*110/2m=12,1*((10)в минус 3)Дж W2=330*((10)в минус 6)*110/2=18,15*((10)в минус 3)Дж

Б) При послед-м соед. Заряды на обоих конденс-х одинаковы) q1=q2=q

F1-f2=q/c1=u1 f2-f3=q/c2=u2 f1-f3=q(1/c1+1/c2) f1-f3=u

…q=u/(1/c1+1/c2)=1.3*((10)в минус 4)Кл f1-f3=u

u1=q/c1=65B u2=q/c2=43B W1=c1*u1*u1/2=4.2*0.001Дж

W2=2.8*0.001Дж

Конденсатор, ёмкостью С1=5 мкФ , заряжен до разности потенциалов U=50V и отключён от источника напряжения. Параллельно к нему подсоединён второй конденсатор ёмкостью 10мкФ . найдите энергию искры , проскактвающей при соединении конденсаторов?

Q=c1*u=25*0.00001Кл

W1=c1*u*u/2 W1=6.25*0.001Дж

При соединении Со=С1+С2=15*0,000001Ф

W=q*q/2e W2=2.08*0.001Дж

Из закона сохр-я энергии W=W1-W2=4.2*0.001Дж

Ответ: 4.2*0.001Дж

Конденсатор С=20 мкФ, напряжение между пластинами которого равно u=70V, разряжается через два параллельно соединённых резистора М1=5Ом, М2=20Ом.

Какое количество теплоты выделится в каждом резисторе?

W=c*u*u/2=49*0.001Дж

Из закона сохранения энергии Q1+Q2=W

Q1/Q2=R2/U2*U2=R2/R1 Q1/Q2=4 след-но Q1=4Q2

Отсюда 5Q2=50*0.001Дж Q2=0.01Дж Q1=4*0.01Дж

Ответ: 0,01Дж ; 0.04Дж

В пространстве, где одновременно созданы вертикальные и горизонтальные электрические поля Еv= 300 V\м, а Еg=400V\м. Вдоль линии напряжённости , результирующей эти два поля летает электрон. При прохождении пути S=2.7 мм, его скорость изменилась в два раза. Определить конечную скорость электрона.

E=E1+E2=500 В/м

На электрон действует сила F=qE она сообщ-т ускорение ma=-|e|E=eE a=eE/m

3/4V*V=2aS V=(8*e*E*S/3*m)под корнем=25*10000*((10)в ½-й степени) м/с

Ответ: V=8*((10)в степени 5) м/с

Из проволоки , имеющей сопротивление 64 Ом, сделано кольцо. В каких точках кольца следует подключить провода, чтобы подключить сопротивление R=12Ом.

1/R=1/R1+1/R2 R=R1*R2/R1+R2 R1+R2=Rо

R1*R2=R(R1+R2)=R*Rо=768((ом)в квадрате) R1=48 ом R2=16ом

R1+R2=64

R*Rо=768 провода надо подс-ть так

L/Rо=L1/R1=L2/R2 L1=R1*L/Rо L2=L*R2/Rо

L1/L2=R1/R2=3

Ответ: места соед-я отдел-т уго=90 градусов

Катушка диаметром Д=15 см, содержит 500 витков МЕДНОГО ПРОВОДА. Предельно допускаемая плотность тока для меди равна 10 А\мм квадратн.

Какое максимальное напряжение можно приложить к катушке. Р=17 кОм\м

J=I/S. Где I=U/R

Umax=jrL

L=GdN Umax=jrПdN=40B

Ответ: 40B

К аккумулятору с внутренним сопротивлением 0,01 Ом подключён резистор с сопротивлением 10 Ом. Вольтметр даёт одинаковое показание при последовательном и параллельном подключении его к резистору. Найти сопротивление вольтметра.

I=e(R+r)

А) e=I(R1*R/(R1+R) +r) U=Ire

Б) e=I2(R1+R+r) U=IR

Имеются два вольтметра с сопротивлением 15 кОм и 20 кОм, рассчитанные на максимальное напряжение 100V и 80V. Какое наибольшее напряжение можно измерить с помощью этих вольтметров.

R2=R1(Umax/U1-1)

Umax=(R2/R1+1)U1

Umax=(R1/R2+1)U2=140

Батарея аккумуляторов, имеющая внутреннее сопротивление 1)м, замкнута на резистор. При этом нпряжение на зажимах батареи 20 V. При нормальном подключении ещё одного такого же резистора напряжение падает до 15 Ом.

U=eR/(R+r) R2=R1/2 след-но U1=eR/(R+r) ; U2=R*1/2e/(R*1/2+r)

Отсюда e=U1(R+r)/R e=U2(R*1/2+r)/R*1/2

Отсюда U1(r+R)=2U2(R*1/2+r)

R=r(2U2-U1)/(U1-U2)=2 ом

Ответ: 2ом

Два резистора сопротивлением 12,5 Ом и 2 Ом подключают к источнику тока последовательно, затем параллельно. В обоих случаях в цепи выделяется одинаковая мощность. Найти внутреннее сопротивление источника тока.

R3=R1+R2=14.5 ом

Б) Пар-но R4=R1*R2/(R1+R2)=1.7 ом

I=e/(R+r) P=I*IR

P3=(e/(R3+r)в квадрате) ;P4=((e/(R4+r)в квадрате)*R4

P3=P4 R3/(R3+r)*(R3+r)=R4/(R4+r)*(R4+r)

(R4+r)/(R3+r)=((R4/R3)под корнем) ; подставим значение R4 и R3

(r+1.7)/(r+14.5)=0.35 откуда r=5 ом

Ответ: 5 ом

Сила тяги электровоза при скорости 13 м\с равна 380 кН. Найти КПД электровоза, если напряжение в контактной сети 3кВа, а сила тока в обмотке какждого из восьми двигателей 230А.

M=Pпол/Pзатр*100%=F*V/nIU*100%=90%

Ответ: 90%

Железную проволоку длиной 10м подключили к источнику напряжения 10V. На сколько повысится температурав проволоки через 10 секунд. Зависимостью сопротивления проводника от температуры пренебречь. Плотность железа 7800 кг\ куб. м. Уд. Теплоёмкость 460 Дж\кг*Н

Q1=cmT=rcSLT Q2=U*UT/R=U*UST/rL

Из закона сох-я эн-ии Q1=Q2 след-тcLTSr=U*U*T*S/rL T=U*U*T/L*L*C*P*r=23K

Ответ: 23К

В медном проводнике длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,4 кв мм при протекании тока ежесекундно выделялось 0,35 Дж теплоты. Сколько электронов проходит за 1с через поперечное сечение проводника.

Р=17 кОм\м, Е=1,6 *10 в минус 19 степени Кулон

R=rL/s Q1=I*I*R*T=I*I*r*L*T/S I=((Q1S/LT1r)под корнем)

…q=IT N=q/e=It/e=1.27*((10) в 19-й степени)

Ответ: 1,27*((10) в 19-й степени)

Электрическая печь для термической обработки деталей имеет два нагревательных элемента. Один элемент нагревает деталь до нужной температуры за t=10 мин. Второй – за 20 ин. Какое время понадобится для нагревания детали, если включить оба элемента. А) параллельно – найдите t3.

Б) последовательно – t4 ?

Q1=Q2=Q а)параллельно Q=Ut1/R1 Q=Ut2/R2 R1=ut1/Q R2=ut2/Q

Подставляя в выражение 1 получаем

R3=U(t1*t2)/Q(t1+t2) след-но t3=t1*t2/(t1+t2) ; t3=4000c

Б) R3=R1+R2=U(t1+t2)/Q t4=t1+t2=30мин

Ответ: T3=4000c ; t4=1800c

Какой длины надо взять нихромовую проволоку площадью сечения 0,1 кв мм, чтобы изготовить нагреватель, способный за 3 мин нагреть 200 гр воды от 10 до 100 град С. Напряжение равно 220V. Р=100 мкОм\м, С=4200 Дж\кг*Кград ?

Q=cmT eh-bt ntgkjdjuj ,fkfycf Q1=Q2

Q=U*Ut/R cmT=U*U*t/R

R=rL/S=U*Ut/cmT; L=U*U*St/cmTr=0.11 м

Ответ: 11*((10) в минус 2-й)

Электродвигатель стиральной машины нагревает воду в 20 л банке от 10 град до 80 градС. На сколько квт-час увеличатся показания электросчётчика, если на другие операции машина израсходовала ещё W=0,5 квт-час. Какова стоимость всей стирки. Цена одного квт-час 0,15 руб. Уд. Теплоёмкость воды 4200Дж\кг*Кград

M=Vg=20кг Q1=cmt=5880*1000Дж

W=Q1=5880000 Вт*с (из закона сохр-я энергии)

W=W1+dW=2.1 кВт*ч

Ы=2,1кВт*ч*0,15=0,32руб

Ответ: dW=1.6кВт*ч , Ы=0,32руб

Мощность выделяющейся во внешней цепи аккумулятора при токе силой 1А равна 5вт , а при токе силой 0,5А, мощность равна 3,75вт. Определите величину тока короткого замыкания.

I=e/(R+r) U=e-Ir P=IU U=P/I=e-Ir

P1/I1=e-I1r ; 5=e-r

P2/I2=e-I2r ; 7.5=e-0.5r r+5=7.5+0.5r r=5 ом e=10B

При коротком замыкании R------0 след-но R+r=r Iк.з=e/r=2A

Ответ: 2A

Электрический насос, работающий от сети напряжением 220В, качает воду из колодца, глубиной 10 м. За время работы 1час , объём откаченной воды составил 10,9 куб м. Определить КПД, если сила тока 1,67А.

m=Aп/Aз

Aп=Eп2-Eп1=mgh=Vghr

Aз=Iut m=Vghr/Iut*100%=82%

Ответ: 82%

Горизонтальные рельсы находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией 0,1Тл. При L=30 см. Поперек рельсов лежит металлический стержень массой 30кг. Коэффициент трения между рельсами и стержнем равен 0,2. Какой силы ток необходимо пропустить по стержню, чтобы он сдвинулся с места.

Fа=IBL

Fтр=kmg

Чтобы проводник сдвинулся с места необходимо чтобы Fа>Fтр

IBL=kmg

I=kmg/BL=20A

Ответ I>20A

Электронный протон, ускоренный одинаковой разностью потенциалов, влетает в однородное магнитное поле, перпендикулярно линиям индукции. Во сколько раз различаются радиусы кривизны траектории электрона и протона.Масса электрона 9,1*10 в минус 31 степени кг, масса протона – 1,67 *10 в минус 27 степени кг.

R=mV/qB где V=((2q(f1-f2)/m) под корнем R=(m*m*2q(f1-f2)/q*qmB*B )

Под корнем

R1=(2m1(f1-f2)/q*B*B) под корнем R2= (2m2(f1-f2)/q*B*B) под корнем

R1/R2=(m1/m2)под корнем=0,4*100=40

Ответ: 40

Циклотрон предназначен для ускорения протонов до энергии 5 мВ. Индукция однородного магнитного поля перпендикулярно которому движутся частицы ускорителя В=0,5 Тл. Определите наибольший радиус орбиты протона. Е=1,6*10 в минус 19 степени кулон, М= 1,67 *10 в минус 27 степени кг.

R=mV/eB

E=m*V*V V=(2E/m)под корнем

R=(2Em/eB)под корнем

E=5мэв=5*1000000*1,6*((10) в минус19-й степени)Дж=8*((10) в минус 13-й степени)

R=0.64м

Ответ:Rmax=0.64 м

Магнитный поток, пронизывающий замкнутый проволочный контур, сопротивлением 0,5 Ом, равномерно увеличился с 0.2 мвв до 1 мвв. Какой заряд прошёл за это время через поперечное сечение проводника.

При равномерном движ-ии сила тока,эдс-постоянны

Из закона электро-магнитной индукции |e|=df/t I=e/R=df/tR

Отсюда dq=df/R=(f2-f1)/R=1.6*0.003Kл

Ответ: dq=1.6*0.003Кл

Проволочное кольцо из алюминия диаметром 25 см находится в однородном магнитном поле. Индукция, которая возрастает за 1 сек на 2 Тл. Плоскость кольца перпендикулярна линиям магнитной индукции. Определите толщину проволоки, если сила индукционного тока в кольце 12А. Уд сопротивление алюминия 26 нОм\м.

f=BS

e=BS/t из закона электро-маг-й индукции I=e/R R=e/I=BS/It, гдеS=ПD*D/4

R=BПD*D/4tI=rL/S=rПD/ПD*D/4=4rD/d*d

…d=(16Itrt/ПBD)под корнем=18*0,0001 м

Ответ: d=18*0.0001м

В замкнутое проволочное кольцо вводят магнит сначала быстро, затем медленно. Доказать, что в обоих случаях по кольцу протекает одинаковый заряд. Одинаковое ли количество теплоты выделится.

I=q\t=e/R e=f/t

…q=df/R как видно заряд не зависит от времени внесения в кольцамагнита

Страницы: 1, 2, 3, 4