Сборник задач по физике 10-11 класс степанова скачать учебник
Dating > Сборник задач по физике 10-11 класс степанова скачать учебник
Download links: → Сборник задач по физике 10-11 класс степанова скачать учебник → Сборник задач по физике 10-11 класс степанова скачать учебник
При изобарном охлаждении на 100 К внутренняя энергия идеального газа уменьшилась на 1662 кДж. Что надо знать для того, чтобы предсказать, ящик или фанера начнет двигаться? Сферическая оболочка воздушного шара, сообщающаяся с атмосферой, имеет диаметр 10 м и массу 10 кг. Шар наполнен гелием при нормальном атмосферном давлении, температура воздуха и гелия 0 °С. Что можно сказать о направлении вектора скорости? Определите модуль и направление ускорения лифта. Баллон вместимостью 5 л содержит оксид углерода.
ПРОСВЕЩЕНИЕ МОСНОВСИИЙТНБВНИК Дорогие юные мостшчш! Я очень рад, что Вы теперь будете учиться по нашим — московским — учебникам. Правительство Москвы сделало всё, чтобы учебник выпускался добротного качества, опрятным и даже нарядным, чтобы с помощью такого учебника Вы имели возможность получать лучшее в России образование — столичное. Нам нужна культурная, думающая и толковая молодежь. Только такая молодежь сможет благоустраивать и развивать нашу Москву, на деле быть гражданами столицы России. Любите и уважайте свой учебный труд, цените и берегите Ваш учебник — итог труда большого коллектива профессионалов: ученых, издателей и полиграфистов. М, ЛУ2ККОВ CEOFHK ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ 9—11 КЛАССОВ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ СОСТАВИТЕЛЬ Г. СТЕПАНОВА Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации 3-е издание «Просвещение» АО «Московские учебники» Москва 1997 УДК 373. Хрусиыь Редактор Т П Каткова Младший редактор. С Дмитриева Художник П. Ефименков Художественный редактор О. Шкивы II и III жестко укреплены на одном валу. По данным таблицы 1 составьте задачи и решите их. Циркулярная пила имеет диаметр 600 мм. На ось пилы насажен шкив диаметром 300 мм, который приводится во вращение посредством ременной передачи от шкива диаметром 120 мм, насаженного на вал электродвигателя. Диаметр колеса велосипеда «Пенза» равен 70 см, ведущая зубчатка имеет 48 зубьев, а ведомая — 18 зубьев. Каков будет результат, если увеличить число зубьев задней шестерни цепной передачи велосипеда? Гайку закручивают на болт за время х. Найдите угловую скорость гайки, если радиус болта равен R, 99. По данным таблицы 2 составьте задачи и решите их. ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА, МАССА, СИЛА 100. Назовите тела, действие которых компенсируется в следующих случаях: а Айсберг плавает в океане. Назовите тела, действие которых компенсируется в следующих случаях; а Парашютист спускается на землю равномерно и прямолинейно. 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? В каких из приведенных ниже случаях речь идет о движении тела по инерции? В каких из приведенных ниже случаях речь идет о движении тела по инерции? При каком условии пароход, плывущий против течения. В чем основная причина разрушений при зем. В вагоне прямолинейно и равномерно движущегося поезда мальчик выпустил из рук мяч. Заяц, спасаясь от преследующей его собаки, делает резкие прыжки в сторону. Почему собаке трудно поймать зайца, хотя она бегает быстрее? Почему при сплаве леса большое количество бревен выбрасывается на берег на поворотах реки? Мяч, лежащий неподвижно на столе вагона движущегося равномерно поезда, покатился вперед по направлению движения поезда. Какое изменение в движении поезда произошло? Мяч после удара футболиста летит вертикально вверх. Укажите, с какими телами он взаимодействует, изобразите и сравните силы, действующие на мяч: а в момент удара; б во время полета мяча вверх; в во время полета мяча вниз; г при ударе о землю. Человек стоит в лифте. Укажите, с какими телами он взаимодействует, укажите и сравните силы, действующие на человека в следующих случаях; а лифт неподвижен; б лифт начинает движение вверх; - в лифт движется равномерно; г лифт останавливается на нужном этаже. Изобразите и сравните силы, действующие на автомобиль, когда он; а стоит неподвижно на горизонтальном участке дороги; б трогается с места; в движется равномерно и прямолинейно по горизонтальному шоссе; 22 Рис. Изобразите силы, действующие на тело, движущееся но наклонной плоскости, в случаях, приведенных на рисунке 28. Тело ДLшжeгея в жиде1. Какой пилой труднее пилить: разведенной или игра luvU' iной? Ведь, казалось бы, иода, играя роль смазки, должна уменьшать трение. Муравей ползет по соломинке, которая свободно надает, находясь в вертикальном положении. Сравните время падения соломинки с муравьем, если: а он ползет вверх; о ои ползет вниз; в он неподвижен относительно соломинки. Куда направлена сила трения покоя между. И1 в движ М1ие 1'руз, лежащий на тележке? Куда она на- iipaiuieiia 237. Что надо знать для того, чтобы предсказать, ящик или фанера начнет двигаться? ДВИЖЕНИЕ ТЕЛ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТРЕНИЯ 238. Определите силу трения и коэффициент трения. Ie: бросив ее под углом 45° к горизонту или спустив с такой же скоростшо скользить по льду? Коэффициент трения о лед принять равным 0,02. Сопротивлением воздуха можно пре-11г ргЧ ь. У1,ва деревянных бруска массой по 1 кг каждый лежа i II. Какую силу надо приложим.. Коэффициент трения равен 0,3. Коэффициент трения скольжения ящика массой 100 кг о пол равен 0,2. Ящик тянут за веревку, проходящую через его центр тяжести. Веревка образует угол 30° с горизонтом. Какую силу надо прикладывать, чтобы ящик двигался равномерно? Какова при этом сила трения скольжения? Тело массой 10 кг тянут по горизонтальной поверхности, прикладывая силу 50 Н, направленную под углом 30° к горизонту. Найдите коэффициент трения между телом и поверхностью. Тело массой М прижимают к потолку силой F, направленной под углом а к горизонту рис. При этом тело неподвижно. Чему равен коэффициент трения между телом и потолком? Почему монета, если она катится в вертикальном положении, движется по прямой, но как только немного наклонится, так сразу начинает двигаться по дуге окружности? В какую сторону поворачивает монета? На горизонтальной дороге автомобиль делает поворот радиусом 16 м. Какова наибольшая скорость, которую может развить автомобиль, чтобы его не занесло, если коэффициент трения скольжения колес о дорогу равен 0,4? Во сколько раз изменится эта скорость зимой, когда коэффициент трения станет меньше в 4 раза? На него поместили небольшой предмет. Предельное расстояние от оси вращения до предмета составляет 7 см. На этом расстоянии предмет 38 удерживается на диске. Каков коэффициент трения между предметом и диском? Описывая окружность радиусом 30 м, конькобежец наклонился в сторону поворота на угол 72° к горизонту, С какой скоростью двигался конькобежец? Каков коэффициент трения коньков о лед? С какой максимальной скоростью может ехать по горизонтальной поверхности мотоциклист, описывая дугу радиуса 90 м, если коэффициент трения скольжения резины о почву равен 0,42? На какой угол от вертикали он при этом должен отклониться? Что ему выгоднее; затормозить или повернуть? ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА В ГАЗЕ ИЛИ ЖИДКОСТИ 252. Тело брошено под углом к горизонту. Что займет больше времени: подъем или спуск? Крупные градины достигают земли, имея большую скорость, чем маленькие. Почему крупные капли дождя достигают поверхности земли быстрее, чем мелкие? Два тара из одного и того же вещества одинакового обьсма, но один из них сплошной, а другой полый, пада-юг с одинаковой высоты в воздухе. Одинаковые ли скорости будут иметь эти шары при падении на землю? Чему равна средняя сила сопротивления воздуха? Тело брошено вертикально вверх и достигло высшей точки подъема через 2,5 с. Найдите сред тою силу сопротивления воздуха. С какой скоростью приземлится мужчина массой 100 кг, если по ошибке воспользуется этим парашютом? Воздушный шар массой М опускается вниз с постоянной скоростью. Какую массу балласта надо сбросить с шара, чтобы он с такой же скоростью стал подниматься вверх? Составьте таблицу на тему «Вес тела», отвечая на следующие вопросы: а Что называется весом тела? Рассмотрите рисунок 48 и укажите, к чему приложен и как направлен вес тел, изображенных на нем. Спортсмен-акробат может выполнять на батуте многократные прыжки на высоту, значительно большую, чем без него. Изменяется ли во время этих прыжков сила тяжести спортсмена? Изменяется ли его вес? В каком положении его вес максимальный, а в каком — минимальный? Аквалангист полностью погружен в воду и находится в ней в положении безразличного равновесия. Можно ли утверждать, что аквалангист находится в состоянии невесомости? Подвешенное к динамометру тело массой 2 кг поднимается вверх. Определите вес человека массой 60 кг, если он стоит на горизонтальной поверхности и если он находится на наклонной плоскости с углом наклона 45°. Человек массой 60 кг находится на платформе, которая может двигаться в вертикальном направлении. График зависимости проекции скорости на это направление приведен на рисунке 49. Определите вес человека на разных этапах его движения. Вес человека в неподвижном лифте равен 600 Н. Когда его измерили в движущемся лифте, он оказался равным; а 540 Н; б 720 Н. Определите ускорение, с которым двигался лифт. Что можно сказать о направлении вектора ускорения? Что можно сказать о направлении вектора скорости? Какова масса этого тела? Груз массой 150 кг лежит на дне кабины спускающегося лифта и давит на него силой 1800 Н. Определите модуль и направление ускорения лифта. Каков вес космонавта массой 80 кг? Какую перегрузку он испытывает? Определите вес мальчика массой 40 кг в положениях Л и 5 рис. Каков вес белья массой 1 кг, заложенного в барабан? Найдите вес автомобиля в этой точке, если его масса 5 т. Автомобиль массой 2 т, проходящий по выпуклому мосту радиусом 40 м, имеет вес 15 кИ. С какой скоростью движется автомобиль? В результате мост прогибается 41 и образует дугу радиусом 40 м. Какова сила давления танка на мост в его центральной части? Почему невыгодно строить плоские мосты? Мальчик массой 50 кг качается на качелях с длиной подвеса 4 м. С какой силой прижимается летчик к сиденью в верхней и нижней точках петли? Мальчик, поднявшись на лестницу, выпустил из рук сосуд с водой. Чему равно давление воды на дно сосуда во время падения? К одному концу упругой стальной пластинки АВ подвешена гиря, а второй конец укреплен на доске, как показано на рисунке 51. Объясните изменения, которые будут наблюдаться в электрической цепи, когда доска начнет падать в вертикальной плоскости свободно. Изменится ли плотность воздуха в кабине космического корабля в состоянии невесомости? На каких этапах прыжка предметы, находящиеся в карманах его костюма, находились в состоянии невесомости? В фантастическом рассказе упоминается планета, угловая скорость вращения которой такова, что в районе экватора тела находятся в состоянии невесомости. Как должны поступить жители экваториальных районов планеты, чтобы сообщить предмету первую космическую скорость? Справедлив ли в невесомости закон Паскаля? С какой минимальной угловой скоростью надо вращать ведро в вертикальной плоскости, чтобы из него не выливалась вода? Расстояние от поверхности воды до центра вращения равно R. С какой скоростью должен двигаться автомобиль по мосту радиусом кривизны 40 м, чтобы в верхней части моста оказаться в состоянии невесомости? ДВИЖЕНИЕ ТЕЛ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕСКОЛЬКИХ СИЛ Движение в горизонтальном и вертикальном направлении 288. По какому закону изменяется скорость электровоза, который при трогании с места железнодорожного состава развивает максимальную силу тяги 650 кН? Масса состава равна 3250 т, а коэффициент трения равен 0,005. Найдите коэффициент трения, если сила тяги равна 14 кН. На рисунке 52 приведен график изменения проекции скорости грузовика от времени. Считая силу сопротивления постоянной и равной 0,6 кН, найдите силу тяги двигателя на разных этапах движения. Масса грузовика равна 8 т. На рисунке 53 приведен график изменения проекции скорости автобуса при движении между двумя остановками. Считая силу сопротивления постоянной и зная, что на участке, соответствующем отрезку ВС графика, сила тяги равна нулю, найдите силу тяги на участках, соответствующих отрезкам ОА и АВ. Масса автобуса 4 т. Ящик массой 10 кг перемещают по полу, прикладывая к нему некоторую силу под углом 30° к горизонту. Коэффициент трения скольжения между ящиком и полом равен 0,15. Под каким углом к горизонту 43 должна быть приложена сила, чтобы она была минимальной, и чему она равна? Динамометр вместе с прикрепленным к нему грузом сначала поднимают вертикально вверх, затем опускают. Чему равна масса груза, если разность показаний динамометра оказалась равной 29,4 Н? Движение по наклонной плоскости 296. Тело находится на наклонной плоскости. Нарисуйте график зависимости силы трения, действующей на тело, от угла наклона этой плоскости к горизонту. Какую силу надо приложить для подъема вагонетки массой 600 кг по эстакаде с углом наклона 20°, если ко-эффицент трения равен 0,05? На наклонной плоскости с углом наклона 30° покоится брусок массой 2 кг. При помощи динамометра брусок сначала равномерно втащили вверх по наклонной плоскости, а затем равномерно стащили вниз. Найдите разность показаний динамометра. Наклонную плоскость используют как простой механизм,-позволяющий получить выигрыш в силе. Пусть наклонная плоскость расположена под углом 30° к горизонту. При каких значениях коэффициента трения втаскивать по ней груз труднее, чем поднимать его вертикально? На наклонную плоскость с углом 30° положили кирпич массой 2 кг. Коэффициент трения скольжения между поверхностями равен 0,8. Чему равна сила трения, действующая на кирпич? С каким ускорением скользит брусок по наклонной плоскости с углом наклона 30° при коэффициенте трения, равном 0,2? На наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 3 м находится груз массой 50 кг. Ян1ик массой 200 кг находится на наклонной плоскости с углом при основании 30°. Коэффициент трения скольжения равен 0,2. Найдите силу тяги, если уклон равен 0,02 и коэффициент сопротивления 0,04. Поезд массой 3000 т движется вниз под уклон, равный 0,003. Коэффициент сопротивления движению равен 0,008. С каким ускорением движется поезд, если сила тяги локомотива равна: а 300 кН; б 150 кН; з 90 кН? Мотоцикл массой 300 кг начал движение из состояния покоя на горизонтальном участке дороги. Затем дорога пошла под уклон, равный 0,02. Какую скорость приобрел мотоцикл через 10 с после начала движения, если движение на горизонтальном участке заняло половину времени? Сила тяги и коэффициент сопротивления движению на всем пути постоянны и соответственно равны 180 Н и 0,04. С какой горизонтальной силой надо действовать на брусок массой 2 кг, находящийся на наклонной плоскости с углом наклона 30° рис. Коэффициент трения бруска о наклонную плоскость равен 0,3. Под каким углом к горизонту должен наклоняться кузов самосвала, чтобы находящийся на нем груз полностью высыпался? Коэффициент трения принять равным 0,6. С наклонной плоскости, угол наклона которой равен а, соскальзывает без трения клин. Верхняя грань клина горизонтальна. На клине находится тело массой т. Найдите силу трения, действующую на тело. Полотно дороги составляет угол а с горизонтальной плоскостью. Каково ускорение автомобиля, движущегося с постоянной по модулю скоростью? Движение связанных тел 311. Два груза, массы которых равны 0,1 кг и 0,2 кг, связаны нитью и лежат на гладкой поверхности. К левому грузу приложена сила 0,5 Н, к правому — в противоположном направлении сила 3 Н. Чему равна сила натяжения нити? Изменится ли натяжение нити, если силы поменять местами? Определите, при какой максимальной силе нить оборвется, если сила будет приложена: а к первому грузу; б ко второму грузу рис. Нить может выдержать наибольшую нагрузку 10 Н. Два груза массами и гп2 лежат на горизонтальной поверхности. Они связаны между собой невесомой, нерастяжимой нитью, способной выдержать нагрузку F. Найдите силу тяги вертолета и силу, действующую со стороны груза на прицепной механизм вертолета. Три тела массами 2 кг, 3 кг и 10 кг последовательно связаны нитями по вертикали. Какую силу надо приложить к верхнему телу, чтобы равномерно поднимать все тела вертикально вверх? Какой будет сила натяжения всех нитей? Брусок массой 400 г под действием груза массой 100 г рис. На нити, перекинутой через неподвижный блок, подвешены грузы массами 0,3 кг и 0,34 кг. За 2 с после начала движения каждый груз прошел путь 1,2 м. Найдите ускорение свободного падения, исходя из данных опыта. Два одинаковых груза массами Л1 связаны между собой нитью, перекинутой через неподвижный блок. С каким ускорением будут двигаться грузы? Каким будет натяжение нити при этом движении? Какой будет сила давления на ось блока при движении грузов? Массой нити, блока и сопротивлением воздуха пренебречь. Лестница, на которой находится клоун, уравновешена противовесом на веревке, перекинутой через блок. Масса клоуна равна массе лестницы, а масса веревки, блока и трение пренебрежимо малы. Клоун вначале находится на высоте h от пола, затем начинает подниматься вверх по лестнице. Он поднялся на п ступенек. На какой высоте от пола он окажется после этого, если расстояние между ступеньками равно d? Трение в блоке отсутствует. Массой блока можно пренебречь. Трением в блоках и массой блоков можно пренебречь. Два бруска массой 100 г каждый, связанные невесомой нитью, соскальзывают с наклонной плоскости с углом 30°. Коэффициент трения нижнего бруска о плоскость равен 0,2, верхнего — 0,5. Определите силу натяжения нити. Определите силы натяжения нитей и ускорение грузов в системах, изображенных на рисунке 58. Массами нитей, блоков, а также трением в блоках пренебречь. Какова сила трения, действую1цая на брусок массой т рис. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛ ПРИ ОТСУТСТВИИ ВРАЩЕНИЯ 325. Найдите равнодействующую трех сил по 100 Н каждая, если угол между первой и второй силами равен 60°, а между второй и третьей — 90°. При каком способе подвешивания качелей рис. Почему туго натянутая бельевая веревка часто обрывается под тяжестью повешенного на нее платья, в то время как слабо натянутая выдерживает тот же груз? Одинаковы ли показания обоих динамометров рис. Система подвижного и неподвижного блоков находится в равновесии рис. Что произойдет, если точку А крепления нити передвинуть вправо? Тело массой 2 кг подвешено на нити. К телу привязали другую нить и оттянули ее в горизонтальном направлении. Найдите силу натяжения нити в новом положении равновесия, если сила натяжения горизонтальной нити равна 12 Н. Можно равномерно прямолинейно перемешать тело по горизонтальной поверхности, прикладывая к нему силы, как показано на рисунке 63. Одинаковы ли эти силы, если коэффициент трения одинаков в обоих случаях? На бельевой веревке длиной 10 м висит только один костюм, весящий 20 Н. Вешалка расположена посередине веревки, и эта точка провисает на 10 см ниже горизонтали, проведенной через точки закрепления веревки. Чему равна сила натяжения веревки? На йдите силы, действующие на стержни АВ и ВС рис. К концу стержня АС рис. Найдите силы, действующие на трос и стержень. Тяжелый однородный шар подвешен на нити, конец которой закреплен на вертикальной стене. Точка прикрепления шара к нити находится на одной вертикали с центром шара. Каков должен быть коэффициент трения между шаром и стенкой, чтобы шар находился в равновесии? Других точек соприкосновения между шаром и нитью нет. Найдите силу натяжения нити. Однородный прямоугольный кирпич лежит на наклонной плоскости. Какая половина кирпича, верхняя или нижняя, оказывает большее давление на наклонную плоскость? При каком положении педали велосипеда момент действующей на нее силы, направленной вертикально, будет наибольшим? Почему длинный стержень легче держать в горизонтальном положении за его середину, чем за один из концов? Может ли удерживаться ящик, висящий на веревке у вертикальной стенки, так, как показано на рисунке 68? Какую силу надо приложить к рукоятке молотка, чтобы вырвать гвоздь рис. Длина рукоятки 32 см. Расстояние от конца молотка до гвоздя 8 см. Между двумя одинаковыми ящиками, стоящими на полу, вставлена палка, немного не доходящая до пола рис. К верхнему концу палки приложена горизонтальная сила. Какой из ящиков сдвинется быстрее? Рассмотреть два случая: трение между ящиками и полом отсутствует; трение между полом и ящиками есть. Какую силу, перпендикулярную доске, надо приложить к ее короткому концу, чтобы удержать доску в равновесии? Бревно длиной 12 м можно уравновесить в горизонтальном положении на подставке, отстоящей на 3 м от его толстого конца. Если же подставка находится в 6 м от толстого конца и на тонкий конец сядет рабочий массой 60 кг, бревно снова будет в равновесии. Рельс длиной 10 м и массой 900 кг поднимают на двух параллельных тросах. Найдите силу натяжения тросов, если один из них укреплен на конце рельса, а другой — на расстоянии 1 м от другого конца. К балке массой 200 кг и длиной 5 м подвешен груз массой 350 кг на расстоянии 3 м от одного из концов. Балка своими концами лежит на опорах. Каковы силы давления на каждую из опор? К концам стержня массой 10 кг и длиной 40 см подвешены грузы массами 40 кг и 10 кг. Где надо подпереть стержень, чтобы он находился в равновесии? Труба массой 2,1 т имеет длину 16 м. Какую минимальную силу надо приложить поочередно к каждому из ее концов, чтобы приподнять трубу за тот или другой конец? Консоль с одинаковым по всей длине поперечным сечением весит 1000 Н. Один ее конец прикреплен к стене, а другой поддерживается тросом. Трос образует угол 30° с консолью, расположенной горизонтально. Чему равна сила натяжения троса, если к концу консоли подвешен груз весом 2000 Н? Каковы модуль и направление силы, действующей на консоль в месте прикрепления к стене? Расстояние между осями передних и задних колес автомобиля равно 2,3 м. При взвешивании автомобиля на весовой платформе выяснилось, что передние колеса поддерживают 9 кН, а задние — 6,5 кН. На каком расстоянии от передней оси находится центр тяжести? Однородный куб весит 100 Н. Какую горизонтальную силу нужно приложить к верхней точке куба, чтобы его опрокинуть? Лестница составляет с землей угол 70° и опирается о вертикальную стену, трение о которую пренебрежимо мало. Найдите силы, действующие на лестницу со стороны земли и стены, если человек массой 70 кг поднялся по лестнице на две трети ее длины. Рабочий удерживает за один конец доску массой 40 кг так, что доска образует угол 30° с горизонтальным направлением. Какую силу прикладывает рабочий в случае, когда эта сила направлена перпендикулярно доске? Найдите силу реакции опоры по модулю и направлению. Тяжелый однородный прут согнули в середине под углом 90° и подвесили свободно за один из концов. Какой угол с вертикалью образует прикрепленный конец? Обе пружины в ненагру-женном состоянии имеют одинаковую длину, но при действии одинаковой нагрузки удлинение правой пружины в п раз больше, чем удлинение левой. На каком расстоянии от левого конца балки надо положить груз массой т, чтобы балка приняла горизонтальное положение? В цилиндрический стакан наливают воду. При каком положении уровня воды в стакане центр тяжести стакана с водой занимает наинизшее положение? Надо ли широко расставлять ноги при подъеме больших тяжестей, или их надо держать вместе? Почему труднее столкнуть мальчика, когда он стоит на двух ногах, чем когда на одной? Подтягиваясь на руках, как надо держать руки; широко расставив их или по возможности параллельно? Почему по скользкому льду люди ходят маленькими шажками? От однородного вала отрезали конец длиной 40 см. Куда и на сколько переместился центр тяжести? Два однородных шара массами 10 кг и 12 кг, радиусами 4 см и 6 см соединены посредством однородного стержня массой 2 кг и длиной 10 см. Центры шаров лежат на продолжении оси стержня. Найдите положение центра тяжести системы. Пользуясь только линейкой и не производя никаких измерений, найдите построением положение центра тяжести плоской однородной пластинки, изображенной на рисунке 71. Два шара одинакового объема, алюминиевый и цинковый, скреплены в точке касания. Найдите положение центра масс системы шаров. В свинцовом шаре сделана сферическая полость, поверхность которой касается шара и проходит через его центр. Масса сплошного шара равна М, радиус шара R. Найдите положение центра тяжести получившегося тела. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА 367. Два тела одинакового объема, стальное и свинцовое, движутся с одинаковыми скоростями. Сравните импульсы этих тел. Почему пуля, вылетевшая из ружья, не может отворить дверь, но пробивает в ней отверстие, тогда как давлением пальца дверь отворить легко, но проделать отверстие невозможно? Метеорит сгорает в атмосфере, не достигая поверхности Земли. Куда девается при этом его количество движения? Некоторые морские животные, например каракатицы, перемещаются в воде, выбрасывая из себя струю жид- 53 кости. Какое физическое явление лежит в основе такого движения? Белку с полными лапками орехов посадили на гладкий горизонтальный стол и толкнули по направлению к краю. Приближаясь к краю стола, белка почувствовала опасность. Она понимает законы Ньютона и предотвращает падение на пол. Обладает ли импульсом однородный диск, вращающийся вокруг своей оси? Найдите изменение импульса при абсолютно упругом и абсолютно неупругом ударах. Вычислите среднюю силу, действующую на шарик во время удара, если неупругий удар длился 0,05 с, а упругий — 0,01 с. Найдите модуль и направление силы, вызвавшей это изменение. Считая массу точки равной 3 кг, найдите изменение импульса тела за первые 8 с ее движения. Найдите импульс силы, вызвавшей это изменение за это же время. Пловец, масса которого 100 кг, способен оттолкнуться от края бассейна с силой 2,5 кН. Какую скорость можно приобрести при таком толчке за 0,1 с? Почему бы не порекомендовать пловцу отталкиваться подобным образом в течение 0,3 с? Белка массой 0,5 кг сидит на абсолютно гладкой, обледенелой, горизонтальной, плоской крыше. Человек бросает белке камень массой 0,1 кг. Белка хватает камень и удерживает его. Вычислите скорость белки, поймавшей камень. Вычислите скорость белки в этом случае. Объясните, изменится ли ответ задачи, если белка задержит камень в лапках на несколько секунд, прежде чем бросить его обратно. Чему равна скорость платформы с мальчиком? Чему равен импульс силы, действующей на мяч? Платформу массой 12 кг в течение 1,5 с толкают с силой 7,9 Н, затем в течение 1,2 с — с силой 4,5 Н и, наконец, в течение 2,0 с — с силой 10 Н. Чему равно изменение скорости платформы? Чему равна сила тяги, если каждую секунду отбрасывается масса, равная 100 кг? С какой скоростью движется сцепка? С какой скоростью они будут двигаться после абсолютно неупругого соударения, если первый догоняет второй? Движутся навстречу друг другу? Шар после попадания в песок застревает в нем. В какую сторону и с какой скоростью покатится тележка после столкновения с шаром? Масса тележки 10 кг. С какой скоростью будет двигаться тележка, если груз не соскальзывает с нее? На краю покоящейся тележки массой М стоят два человека, масса каждого из которых равна т. Пренебрегая трением, найдите скорость тележки относительно земли после того, как оба человека спрыгнут с нее с одной и той же горизонтальной скоростью V относительно тележки; а одновременно; б друг за другом. В каком случае скорость тележки будет больше и во сколько раз? Ваша масса вместе с велосипедом равна 70 кг. Вы наклоняетесь и подхватываете лежащий на земле рюкзак массой 15 кг. Какой станет ваша скорость? Если вы подхватываете его в течение 0,1 с, какую среднюю силу развивает ваша рука? Ваша масса вместе с велосипедом и рюкзаком равна 85 кг. Если теперь вы уроните рюкзак, который ударится о землю и будет на ней лежать, то какой будет ваша скорость? К свободному аэростату, масса которого М, привязана веревочная лестница, на которой находится человек массой т. Аэростат покоится относительно земли. В каком направлении и с какой скоростью будет двигаться аэростат, если человек начнет подниматься вверх по лестнице с постоянной скоростью относительно лестницы? Охотник стреляет с легкой надувной лодки. Ствол ружья во время выстрела образует угол 60° к горизонту. На какое расстояние откатится человек с мячом по горизонтальной поверхности льда, если коэффициент трения равен 0,05? На поверхности озера находится лодка. Она перпендикулярна к берегу и обращена к нему носом. Расстояние между носом лодки и берегом равно 0,75 м. В начальный момент лодка неподвижна. Человек, находящийся в лодке, переходит с носа лодки на корму. Причалит ли лодка к берегу за это время, если ее длина 2 м? Масса лодки 140 кг, масса человека 60 кг. Артиллеристы стреляют так, чтобы ядро попало в неприятельский лагерь. В момент вылета ядра из пушки на него садится барон Мюнхгаузен, и поэтому ядро падает, не долетев до цели. Какую часть пути Мюнхгаузену придется идти пешком, чтобы добраться до неприятельского лагеря? Принять, что барон имеет массу, в 5 раз большую, чем ядро. Посадку считать абсолютно неупругим ударом. На краю стола высотой h лежит маленький шарик массой т,. В него попадает пуля массой движу1цаяся горизонтально со скоростью v, направленной в центр шарика. Пуля застревает в нем. На каком расстоянии от стола по горизонтали упадет шарик на землю? Длина троса значительно больше линейных размеров ящика. Пуля, масса которой т, летит в горизонтальном направлении и попадает в ящик, застревая в нем. Трос после попадания пули отклоняется от вертикали на угол а. С высоты Н падает шар. Пуля застряла в центре шара. С какой скоростью шар упадет на землю? Пуля имеет массу, в 10 раз меньшую, чем масса шара. Ее скорость в момент попадания в шар равна и. Средневековая пушка массой 200 кг устанавливается у края плоской крыши высокой башни. Пушка выпускает ядро массой 5 кг горизонтально. Ядро опускается на расстоянии 300 м от основания башни. Пушка, колеса которой вращаются без трения, тоже движется и падает на землю рис. На каком расстоянии от основания башни пушка упадет на землю? Почему размеры башни не входят в расчет? Снаряд, выпушенный из пушки, установленной под углом 45° к горизонту на плоской горизонтальной равнине, разрывается в верхней точке своей траектории на два осколка одинаковой массы. Первый осколок падает прямо под точкой разрыва снаряда спустя 20 с после разрыва. На каком расстоянии упадет второй осколок, если разрыв произошел на высоте 2 км? Снаряд, выпущенный под углом 45° к горизонту из пушки, установленной на плоской горизонтальной равнине, разрывается в верхней точке своей траектории на два осколка. Первый осколок падает спустя 15 с после разрыва прямо под точкой разрыва. На каком расстоянии от пушки упадет второй осколок, если 57 разрыв снаряда произошел через 15 с после выстрела? Определите скорость и направление движения меньшего осколка. Две части по 0,5 кг каждая разлетаются горизонтально — одна на восток, другая на запад. Чему равна скорость третьей части, масса которой равна 1 кг? МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА И МОЩНОСТЬ 403. Совершает ли человек работу, поднимаясь по лестнице на верхний этаж здания? А если он поднимается на лифте? Одинаковую ли механическую работу совершают мальчики равной массы, вбегающие на одну и ту же высоту один за 1 мин, другой за 40 с? Четверо ребят на двух санях перевезли по одному и тому же пути металлолом. Веревки они натягивали с одинаковой силой, но ребята одной пары шли рядом, а другой — поодаль друг от друга. Которая из пар совершила большую работу? Какую работу совершает двигатель автомобиля «Жигули» массой 1,3 т при трогании с места на первых 75 м пути, если это расстояние автомобиль проходит за 10 с, а коэффициент сопротивления движению равен 0,05? Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку, составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совершается при этом? Под действием силы F, совпадающей по направлению с направлением движения тела, тело перемещается на расстояние s. Одинакова ли работа силы при равномерном и при ускоренном движении тела на этом пути? Какая работа совершается при подъеме тела? На рисунке 74 изображен график зависимзости проекции скорости материальной точки от времени. Тело движется вдоль оси ОХ, направленной горизонтально. Какую работу совершает сила, действующая на это тело, в течение 10 с, если она составляет угол 60° с направлением движения тела? Какую работу совершает сила за 5 с? Равнодействую1Дая всех сил, действующих на тело, равна 50 Н и направлена горизонтально. Как можно объяснить полученный результат? Автомобиль начинает двигаться по горизонтально- му участку шоссе и набирает скорость, равную и. Трением пренебречь, движение считать равноускоренным. Меняется ли в этих условиях мощность двигателя? На балкон, расположенный на высоте 6 м, бросили с поверхности земли предмет массой 200 г. Во время полета предмет достиг максимальной высоты 8 м от поверхности земли. Определите работу силы тяжести при полете предмета вверх, вниз и на всем пути. Найдите результирующее изменение потенциальной энергии. Груз массой 50 кг свободно падает из состояния покоя в течение 10 с. Какую работу совершает сила тяжести за этот промежуток времени? Человек поднимает ящик массой 10 кг с пола на высоту 1 м, затем перкеносит ящик, не изменяя высоты, на которой он находится, на расстояние 10 м и затем снова опу- 59 скает его на пол. Какую работу совершил человек на каждом этапе этой деятельности? Чему равна полная работа, совершенная человеком? Девушка стоит неподвижно на коньках и держит в руках мяч массой т. Масса девушки равна М, Она бросает мяч в стену со скоростью v. Мяч упруго отскакивает от стены, после чего девушка его снова ловит. Чему равна ее конечная скорость? Движение происходит без трения. Откуда у нее берется импульс и энергия? Ведь сначала у нее не было ни того, ни другого. Ящик, имеющий форму куба, перемещарот на расстояние I один раз волоком, другой раз опрокидывая через ребро. При каком коэффициенте трения эти работы равны? Для растяжения пружины на 4 мм необходимо совершить работу 0,02 Дж. Какую работу надо совершить, чтобы растянуть эту пружину на 4 см? Какую работу надо совершить, чтобы растянуть пружину от середины шкалы до последнего деления? Когда к некоторой пружине подвешен груз массой 2 кг, пружина удлиняется на 4 см. Какую работу надо совершить для того, чтобы растянуть пружину от 2 до 12 см? Какую минимальную работу надо совершить, чтобы груз массой 1 кг, стоящий на столе, поднять на высоту 1 м при помощи резинового шнура, привязанного к телу? В начальном состоянии шнур не растянут, массой шнура можно пренебречь. Шнур тянут горизонтально, в начальный момент шнур не растянут. Коэффициент трения груза о поверхность равен 0,1. Подъемный кран поднимает груз массой 5 т на высоту 15 м. За какое время поднимется этот груз, если мощность двигателя крана 10 кВт и КПД равен 80%? Обрабатываемая деталь прижимается к камню с силой 100 Н, коэффициент трения 0,2. Какова механическая мощность двигателя станка? Потери в механизме привода не учитывать. Трактор типа Т-150 имеет тяговую мощность 72 кВт. С какой скоростью может тянуть этот трактор при- 60 цеп массой 5 т на подъем 0,2 при коэффициенте трения 0,4? Найдите КПД наклонной плоскости длиной 1 м и высотой 60 см, если коэффициент трения при движении по ней тела равен 0,1. Чему равен реальный КПД, если коэффициент трения равен 0,1? Автомобили, снабженные двигателями мощностью yVj и N2, развивают скорости о, и Og соответственно. Какой будет скорость автомобилей, если их соединить тросом? Какую мощность должен развивать человек, чтобы подняться вверх по движущемуся вниз эскалатору метро на высоту Н за время т? Скорость эскалатора постоянна и равна у, угол наклона эскалатора к горизонту а. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ, ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ ВСЛЕДСТВИЕ РАБОТЫ СИЛЫ ТРЕНИЯ 435. Опишите превращения энергии, которые происходят при спортивной стрельбе из лука. Автомобиль спускается с горы с выключенным двигателем. За счет какой энергии движется автомобиль при этом? Ледокол колет только тонкий лед. Чаще он вползает на ледяное поле и проваливает его своей тяжестью. За счет какой энергии в этом случае совершается работа по разрушению льда? Зачем велосипедист, приближаясь к подъему дороги, увеличивает скорость движения? Почему лыжник, стремительно спустившийся с горы, катится дальше по ровной горизонтальной поверхности снежного поля с уменьшающейся скоростью? Если привести в быстрое вращение велосипедное колесо, то оно долго вращается, но со временем останавливается. Как можно сократить время вращения колеса? Одинакова ли сила тяги электровоза во время равномерного движения поезда по горизонтальному участку пути и в тот момент, когда этот поезд трогается с места? Два шара разной массы, имеющие одинаковые кинетические энергии, летят навстречу друг другу. В какую сторону они полетят после абсолютно неупругого столкновения? Ракета, входящая в плотные слои атмосферы с круговой орбиты, имеет настолько большую скорость, что большая ее часть сгорает из-за трения о воздух. Но чтобы запустить ракету на орбиту, ей нужно сообщить именно такую скорость. Почему же она не сгорает во время подъема? Цилиндр, диаметр которого равен высоте, один раз соскальзывает с наклонной плоскости высотой Н, а другой раз скатывается с нее. Сравните скорости цилиндра у основания наклонной плоскости рис. Какова начальная кинетическая энергия камня? Какова потенциальная энергия камня на максимальной высоте? Каково значение максимальной высоты подъема? Какова скорость камня на половине максимальной высоты? На какой высоте кинетическая энергия камня равна его потенциальной энергии? Тележка на «американских горах» начинает движение без начальной скорости в наивысшей точке на высоте 20 м над землей. Она резко опускается вниз до высоты 2 м и затем круто взмывает вверх до вершины следующей горы, которая расположена на высоте 15 м. Какова скорость тележки в желобе на высоте 2 м и на 15-метровой вершине, если потерями энергии на трение можно пренебречь? На какую высоту поднимется стрела, если ее масса равна 200 г? На какую высоту поднимется стрела вдвое большей массы? Пружинное ружье выстреливает шарик вертикально вверх на высоту 30 см, если пружина сжата на 1 см. Какова начальная скорость полета шарика? На какую высоту поднимается шарик, если эту пружину сжать на 3 см? С какой начальной скоростью Vq надо бросить вниз мяч с высоты 2 м, чтобы он подпрыгнул на высоту 4 м? Считать удар о землю абсолютно упругим. Определите его скорость на высоте 1 м. Под каким углом к горизонту она вылетела из дула ружья, если ее кинетическая энергия в высшей точке траектории равна 450 Дж? Шар радиусом R покоится на поверхности земли. С верхней точки шара скользит из состояния покоя тело, размеры которого много меньше размеров шара. На какой высоте над поверхностью земли тело отделится от шара? Груз массой 25 кг висит на шнуре длиной 2,5 м. На какую наибольшую высоту можно отвести в сторону груз, чтобы при дальнейших свободных качаниях груза шнур не оборвался? Максимальная сила натяжения, которую выдерживает шнур без обрыва, равна 550 Н. Какую скорость приобретет пуля массой 20 г при выстреле в горизонтальном направлении? Какова максимальная сила, с которой шайба подействовала на сетку? Считать, что сила упругости сетки изменяется в зависимости от ее прогиба по закону Гука. На «американских горах» имеется мертвая петля. Ее радиус 10 м. С какой минимальной высоты h над дном петли должна двигаться тележка, чтобы удержаться на колее, если потерями энергии на трение можно пренебречь? Найдите изменение кинетической энергии системы после удара. Найдите работу силы тяги и работу силы сопротивления на первых 10 м пути, если коэффициент тре- 63 ния равен 0,02. Какую кинетическую энергию приобрел троллейбус? Автомобиль массой 2 т затормозил и остановился, пройдя путь 50 м. Найдите работу силы трения и изменение кинетической энергии автомобиля, если дорога горизонтальна, а коэффициент сопротивления равен 0,4. Какой путь пройдет поезд без включения тормозов до полной остановки, если коэффициент сопротивления равен 0,005? Камень соскользнул с горки высотой h и остановился у ее подножия. Какую работу необходимо совершить, чтобы по той же траектории вернуть камень в исходную точку на горке? Два шарика массами т, и mg одновременно начинают соскальзывать навстречу друг другу без трения и вращения с двух горок одинаковой высоты и формы. При столкновении шарики слипаются. На какую высоту поднимется слипшийся шар? Какая работа была совершена силой сопротивления воздуха, если масса пули 10 г? Определите среднюю силу сопротивления песка. Сопротивле}1ие воздуха не учитывать. Масса тела 1 кг. От удара копра массой 500 кг, свободно падающего с некоторой высоты, свая погружается в грунт на 1 см. Сваю массой 100 кг забивают в грунт копром, масса которого 400 кг. Копер свободно падает с высоты 5 м, и при каждом ударе свая опускается на глубину 5 см. Определите среднюю силу сопротивления грунта. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ 471. Почему большие оконные стекла при сильном ветре выдавливаются изнутри? Почему иногда при урагане легкие и непрочно прикрепленные крыши домов уносит ветром? Что произойдет, если продувать струю воздуха между двумя теннисными шариками, подвешенными так, как показано на рисунке 76? Дайте объяснение наблюдаемому явлению. Две небольшие лодки закреплены посередине быстрой реки с помощью веревок, которые тянутся вверх по течению от лодок к двум якорям. В момент бросания якорей лодки находились на расстоянии нескольких десятков сантиметров одна от другой. Растащит ли течение лодки, или сблизит их? Два корабля идут параллельными курсами на близком расстоянии друг от друга. Почему при одинаковом направлении движения корабли сближаются? Где быстрее течение реки; на некоторой глубине или на поверхности воды; посередине реки или около берега? На эффекте Бернулли основано движение роторного судна. На этом необычном корабле, который успешно пересек Атлантику, вместо мачт и парусов имелись огромные вертикальные цилиндры, непрерывно вращавшиеся с помощью моторов. Допустим, что дует постоянный южный ветер, а корабль такой конструкции должен плыть на восток. Как должны вращаться цилиндры — по часовой стрелке или против часовой стрелки, если смотреть на них сверху? Предположим, что постоянный ветер дует вдоль горизонтального плато, поднимаясь у находящегося в конце плато горного кряжа. Над плато летит самолет, пилот которого определяет высоту полета с помощью специальным образом проградуированного барометра. Объясните, почему при наличии ветра может произойти несчастный случай. Почему бумажный цилиндр рис. Постоянный ветер дует над океаном, где образовались небольшие гребни и впадины волн. Опишите, каким образом ветер может увеличить гребни и впадины. На рисунке 78 показан прибор с боковой трубкой, погруженной в чернила. Что произойдет, если через горизонтальную трубку продувать воздух? Какова утечка воды за сутки? Если через трубку А рис. На рисунке 80 показан план части футбольного поля. В каком направлении надо сообщить вращение мячу при подаче углового удара из точки А, чтобы мяч, находясь на линии ворот, мог попасть в ворота MN при отсутствии ветра? Рассмотрите рисунок 81 и назовите, в каких из приведенных случаев могут возникнуть свободные колебания. Как на спутнике определить массу груза, если в вашем распоряжении имеется пружина и набор гирь? Если маятниковые часы уходят вперед, то как надо изменить положение чечевицы маятника? А если часы отстают? Опишите поведение маятника, колеблющегося в лифте, если он начал внезапно падать свободно. На рисунке 82 приведен график зависимости смещения колеблющейся точки от времени. Найдите амплитуду и период колебаний. Груз массой 2 кг подвешен на пружине и совершает гармонические колебания, график которых приведен на рисунке 83. Математический маятник совершает колебания, график которых приведен на рисунке 84. Найдите длину нити маятника. Найдите амплитуду, период и максимальную скорость, которую имеет груз, совершающий колебания на 68 Рис. График колебаний изображен на рисунке 86. На рисунке 87 представлены графики колебаний трех математических маятников. Укажите, чем отличаются друг от друга колебания этих маятников. Что можно сказать о длинах нитей этих маятников? На рисунке 88 представлены графики колебаний трех пружинных маятников. К пружинам этих маятников подвешены грузы одинаковой массы. Чем отличаются друг от друга колебания этих маятников? Что одинакового в этих колебаниях? Математический маятник имеет длину подвеса 10 м. Амплитуда колебания 20 см. Постройте график зависимости X t. Постройте график колебаний этого груза, если амплитуда равна 1 см. Какой груз следует прикрепить к этой пружине, чтобы период колебаний составлял 5 с? Каков будет период колебаний, если на рессоры упадет груз массой 500 кг? Какую длину имеет математический маятник с периодом колебаний 2 с? Каким будет период колебаний. Зависит ли ответ от массы груза? Какое значение получил для ускорения свободного падения учащийся при выполнении лабораторной работы, если маятник длиной 80 см совершил за 3 мин 100 колебаний? Два маятника начинают одновременно совершать колебания. За время первых 15 колебаний первого маятника второй совершил только 10 колебаний. Определите отношение длин маятников. Как относятся длины математических маятников, если за одно и то же время один из них совершает 10, а другой 30 колебаний? За одно и то же время один математический маятник делает 50 колебаний, а другой — 30. Найдите их длины, если один из них на 32 см короче другого. Амплитуда колебаний 15 см. Найдите полную механическую энергию колебаний и наибольшую скорость. В каком положении она достигается? Груз на пружине совершает колебания с периодом 1 с, проходя по вертикали расстояние 30 см. Какова максимальная скорость груза? При отскоке мяча от пола возникают колебания с медленно убывающей амплитудой. Покажите, что даже при неизменной амплитуде эти колебания не являются гармоническими. Возможно ли раскачать тяжелые качели, прилагая к ним очень малое усилие, и получить большую амплитуду колебания этих качелей? Если нести груз, подвешенный на веревочной петле, то при определенном темпе ходьбы груз начинает сильно раскачиваться. Чем объясняется это явление? Какими средствами можно уменьшить нежелательное раскачивание груза? В какой машине меньше трясет — в пустой или нагруженной? Мальчик несет на коромысле ведра с водой, период собственных колебаний которых 1,6 с. При какой скорости движения вода начнет особенно сильно выплескиваться, если длина шага мальчика равна 60 см? Можно, еще не видя поезда, узнать о его приближении, приложив ухо к рельсу. На чем основан этот способ? Зачем у камертона две ножки? В комнате обычного размера эхо вовсе не наблюдается, хотя в ней имеется шесть отражающих звук поверхностей. Почему летучие мыщи даже в полной темноте не натыкаются на препятствия? Рабочая пчела, вылетевшая из улья за взятком, делает в среднем 180 взмахов в секунду. Когда же она возвращается в улей, количество взмахов возрастает до 280. Как это отражается на звуке, который мы слышим? На скрипке имеется всего четыре струны. Однако с помощью этих немногих струн музыкант получает огромное количество весьма разнообразных звуков. Почему важно, чтобы все трубы органа сохраняли одну и ту же постоянную температуру? На какую характеристику волны — частоту или длину волны — реагирует человеческое ухо? Аквалангист, находящийся вблизи поверхности воды, слышит звучание камертона, находящегося на берегу. Частота звуковой волны, издаваемой камертоном, равна 440 Гц. Какой частоты звук слышит аквалангист? Каковы период и частота колебаний бакена, если длина волны 3 м? Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними горбами волн равно 1,2 м. Какова скорость распространения волн? На озере в безветренную погоду с лодки бросили тяжелый якорь. От места бросания пошли волны. Человек, стоящий на берегу, заметил, что волна дошла до него через 50 с, расстояние между соседними горбами волн 0,5 м, а за 5 с было 20 всплесков о берег. Как далеко от берега находилась лодка? Расстояние между гребнями волн в море 5 м. При встречном движении катера волна за 1 с ударяет о корпус катера 4 раза, а при попутном — 2 раза. Найдите скорости волны и катера, если известно, что скорость катера больше скорости волны. Частотный диапазон рояля от 90 до 9000 Гц. Найдите диапазон длин волн звука рояля в воздухе. Найдите длину звуковой волны частотой 440 Гц в воздухе и воде. Что происходит с волной при переходе из воздуха в воду? Мотоциклист, движущийся по прямолинейному участку дороги, увидел, как человек, стоящий у дороги, ударил стержнем по висящему рельсу, а через 2 с услышал звук удара. С какой скоростью двигался мотоциклист, если он проехал мимо человека через 36 с после начала наблюдения? Расстояние до преграды, отражающей звук, равно 68 м. Через сколько времени человек услышит эхо? МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОКИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ 25. МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА 531. Какое количество вещества содержится в воде массой 200 г? Сравните количество вещества, содержащееся в оловянной и свинцовой отливках одинаковой массы. Сравните количество вещества, содержащееся в одинаковых объемах ртути и алюминия. Сравните массы и объемы тел, сделанных из алюминия и свинца, если количество вещества в них одинаково. Какова масса 20 моль серной кислоты? Какой объем занимают 12 моль алюминия? Вычислите массу одной молекулы озона О3 , углекислого газа СО2 и метана СН4. Сколько атомов содержится в гелии массой 250 г? Найдите число атомов в серебряной ложке массой 54 г. Сравните числа атомов в серебряной и алюминиевой ложках равной массы. Сравните числа атомов в стальной и алюминиевой ложках равного объема. При никелировании изделия его покрывают слоем никеля толщиной 1,5 мкм. Сколько молекул этой соли оказалось бы в наперстке воды объемом 2 см , зачерпнутой из озера, если полагать, что соль, растворившись, равномерно распределилась во всем объеме воды? Принимая толщину слоя равной диаметру молекулы масла, определите этот диаметр. Почему газы легче сжимаются, чем твердые тела и жидкости? Чем объясняется увеличение длины проволоки при ее нагревании? Открытый сосуд с эфиром уравновесили на весах. Через некоторое время равновесие весов нарушилось. Почему дым от костра, поднимаясь вверх, быстро перестает быть видимым даже в безветренную погоду? Почему не рекомендуется стирать окрашенные в темные цвета ткани вместе с белыми? Воздушный шарик, наполненный гелием, поднялся к потолку комнаты. Через некоторое время он опустился на пол. 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? Молекулы твердых тел движутся непрерывно и хаотично? Почему же твердые тела не распадаются? Почему из кусков разбитой чашки невозможно без применения клея изготовить новую, хотя известно, что между молекулами стекла действуют силы притяжения? В потоке молекул, летящих со скоростью v под углом а к направлению движения, расположена пластинка. Какое давление испытывает пластинка? Удары молекул о пластинку считать абсолютно упругими. В атмосфере на высоте в несколько сот километров температура воздуха порядка тысячи градусов. Почему там не сгорают спутники и ракеты? Если в одном конце комнаты пролить некоторое количество пахучей и летучей жидкости, то через несколько секундр запах ее будет ощундаться в другом конце комнаты. Не противоречит ли этот факт тому, что средняя скорость молекул газа при комнатной температуре больше скорости пули и составляет несколько сотен метров в секунду? Какова средняя квадратичная скорость молекул гелия при температуре 0,10 К? Какова средняя квадратичная скорость атомов гелия в атмосфере Солнца при температуре 6000 К? Каково среднее значение скорости свободного электрона, находящегося в тепловом равновесии с газом при температуре 20 °С? В опыте Штерна полоска серебра, появляюнгаяся на внутренней поверхности наружного цилиндра, получается размытой. Какой вывод можно из этого сделать? Расстояние между внутренним и внешним цилиндрами равно 2 см. Сравните средние кинетические энергии этих молекул. Какова средняя ки- 75 нетическая энергия поступательного движения молекулы? Вычислите кинетическую энергию поступательного движения всех молекул, содержащихся в 1 кислорода. Определите среднюю кинетическую энергию молекулы одноатомного газа и концентрацию молекул при температуре 290 К и давлении 0,8 МПа. В баллоне вместимостью 10 л находится газ при температуре 27 °С. Вследствие утечки газа давление снизилось на 4,2 кПа. Какое число молекул вышло из баллона, если температура сохранилась неизменной? Смешиваются азот и водород так, что число молекул каждого газа одинаково. Каково отношение масс газов? Каково отношение средних кинетических энергий, приходящихся на одну молекулу? Каково отношение средних квадратичных скоростей? Каково отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда? Смешиваются кислород и водород одинаковой массы. Каково отношение числа молекул? Каково отношение кинетических энергий, приходящихся на одну молекулу? Каково отношение средних квадратичных скоростей? Каково отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда? Определите среднюю длину свободного пробега молекул аргона и частоту их столкновений. Найдите среднюю длину свободного пробега молекул азота при нормальных условиях. Диаметр сосуда равен 20 см. Какова должна быть концентрация молекул азота в сосуде, чтобы молекулы не испытывали взаимных столкновений? В баллоне вместимостью 2,53 л содержится углекислый газ при температуре 400 К и давлении 1,3 Па. Сколько столкновений происходит между молекулами за 1 с? В сосуде вместимостью V находится водород массой т. Во сколько раз отличается среднее расстояние между молекулами газа от средней длины свободного пробега? УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА 584. В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеальному газу; у поверхности Земли или на больших высотах? Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л под давлением 830 кПа при температуре 17 °С. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20 °С. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде? Какое давление рабочей смеси установилось в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, если к концу такта сжатия температура повысилась с 47 до 367 °С, а объем уменьшился с 1,8 до 0,3 л? Первоначальное давление было 100 кПа. Баллон вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа. При какой температуре возникает опасность взрыва? Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температуре 112°С занимает объем 1,6 л. Определите, какой это газ. В закрытом сосуде находится газ под давлением 500 кПа. В баллоне вместимостью 200 л находится гелий под давлением 100 кПа при температуре 17 °С. После подкачивания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а температура увеличилась до 47°С. На сколько увеличилась масса гелия? Из баллона со сжатым водородом вместимостью 10 л вследствие неисправного вентиля вытекает газ. При температуре 7 °С манометр показывает 50 атм. Через некоторое время при температуре 17 °С манометр показал такое же давление. Какая масса газа вытекла из баллона? Некоторое количество водорода находится при температуре 200 К и давлении 400 Па. Газ нагревают до температуры 10 000 К, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы. Определите давление газа, если его объем и масса остались без изменения. Определите плотность азота при температуре 27 °С и давлении 100 кПа. Найдите массу молекулы этого газа. Некоторый газ массой 7 г, находящийся в баллоне при температуре 27 °С, создает давление 50 кПа. Водород массой 4 г в этом же баллоне при температуре 60 °С создает давление 444 кПа. Какова молярная масса неизвестного газа? В баллоне вместимостью 10 л находится кислород, масса которого 12,8 г. Давление в баллоне изменяется U-образным водяным манометром. Чему равна разность уровней воды в коленах манометра при температуре 27 °С? Баллон вместимостью 5 л содержит оксид углерода. Температура газа в баллоне 400 К. Определите количество вещества в баллоне, массу газа и концентрацию молекул. Баллон, содержащий 1 кг азота, при испытании взорвался при температуре 350 °С. Какое количество водорода можно хранить в этом баллоне при 20 °С, имея пятикратный запас прочности? Определите плотность смеси, состоящей из 4 г водорода и 32 г кислорода, при температуре 7 ®С и давлении 700 мм рт. В баллоне вместимостью 1,64 л содержится смесь кислорода и азота общей массой 12 г. Смесь газов пропускается через ловушку, содержащую раскаленные медные стружки, и затем перекачивается в другой баллон вместимостью 30 л. Цилиндрический горизонтально расположенный сосуд длиной 85 см делится на две части подвижным тонким поршнем. Каким будет положение поршня, если в одну часть поместить некоторое количество водорода, а в другую— такую же массу кислорода? Б аллон содержит сжатый воздух объемом 40 л под давлением 15 МПа. Какой объем воды можно вытеснить из цистерны подводной лодки воздухом из этого баллона, если лодка находится на глубине 20 м? Сосуд вместимостью 100 л разделен на две равные части полупроницаемой перегородкой. В одной половине сосуда находится водород массой 2 г, в другой — азот в количестве 1 моль. Определите давление, установившееся по обе стороны перегородки, если она может пропускать только водород. Температура в обоих половинах одинакова и равна 127 °С. В одну половину введен водород массой 2 мг и гелий массой 4 мг. Через перегородку может диффундировать только гелий. Во время процесса поддерживается постоянная температура 27 К. Какие давления установятся в обеих частях сосуда? Столбик воздуха высотой 24 см заперт в установленной вертикально открытым концом вверх пробирке столбиком ртути. Длина пробирки 1 м. При нормальных условиях ртуть доходит до открытого конца пробирки. Воздух нагревают до температуры Т и затем охлаждают до первоначальной температуры. Уровень ртути после этого не доходит до открытого конца пробирки на 6 см. До какой температуры нагревали воздух? До какой минимальной температуры нужно было бы нагреть воздух, чтобы вся ртуть вылилась из пробирки? В запаянную с одного конца симметричную U-об-разную трубку налита вода, причем за счет присутствия в трубке воздуха разность уровней воды у ее концов оказалась равной h рис. Во сколько раз надо изменить температуру воздуха в трубке, чтобы разность уровней воды у ее концов уменьшилась вдвое? Запаянная с одного конца цилиндрическая трубка длиной L погружается в воду до тех пор, пока ее запаянный конец не окажется на одном уровне с поверхностью воды рис. Когда температуры воздуха в трубке и воды уравнялись, оказалось, что вода поднялась в трубке на вы- Рис. Найдите начальную температуру воздуха в трубке, если температура воды Т, а атмосферное давление Pq. Пузырек воздуха поднимается со дна водоема глубиной Я. Найдите зависимость радиуса пузырька от глубины его расположения, если его объем на дне равен Vq. Тонкий резиновый шар радиусом 2 см наполнен воздухом при температуре 20 °С и нормальном атмосферном давлении. Каков будет радиус шара, если его опустить в воду с температурой 4 °С на глубину 20 м? Сферическая оболочка воздушного шара, сообщающаяся с атмосферой, имеет диаметр 10 м и массу 10 кг. На сколько градусов надо нагреть воздух в шаре, чтобы он взлетел? Температура воздуха равна 27 °С, атмосферное давление 735 мм рт. Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу 1 кг. Шар наполнен гелием при нормальном атмосферном давлении, температура воздуха и гелия 0 °С. При каком минимальном радиусе шара он будет подниматься? В сосуд вместимостью V при помощи насоса с объемом рабочей камеры Vq нагнетают воздух. Каким будет давление в сосуде после п качаний насоса? Из сосуда вместимостью V откачивают воздух при помощи насоса с объемом рабочей камеры Vq. Каким будет давление воздуха в сосуде после п качаний насоса? В начальный момент сосуд сообщался с атмосферой. Из сосуда вместимостью V сначала откачивают воздух, делая п качаний насоса с объемом рабочей камеры Ко- Затем тот же насос переводят в режим нагнетания и делают п качаний, захватывая воздух из атмосферы. Нагрузка на одно колесо равна 350 Н. Во время езды температура в камерах велосипедных шин возрастает от 20 до 60 °С. Считая объем камер постоянным, определите, на сколько уменьшится площадь соприкосновения шин с дорогой, если нагрузка на колесо остается прежней см. Вертикальный цилиндр с тяжелым поршнем наполнен кислородом массой 10 г. Определите массу поргння, если над ним нормальное атмосферное давление. Трением поршня о стенки цилиндра пренебречь. К поршню через систему блоков подвешен груз массой 50 кг. Цилиндр охлаждается до 0 °С. На какую высоту поднимается груз? Атмосферное давление нормальное, весом поршня пренебречь. В закрытом с обоих концов откачанном цилиндре подвешен на пружине скользящий без трения поршень, положение равновесия которого находится у дна цилиндра. В пространство под поршнем вводится такое количество газа, что поршень поднимается на высоту h рис. На какой высоте установится поршень, если этот газ нагреть от Го до Г? Газ заперт в расположенном горизонтально цилиндре поршнем, который удерживается на расстоянии Iq от дна цилиндра силой F. В некоторый момент времени поршень освобождают. На каком расстоянии от дна сосуда скорость поршня станет максимальной? Трением поршня о стенки сосуда пренебречь. Давление ат- 81 Рис. Опишите качественно дальнейшее поведение поршня. Как изменятся при этом объем и давление газа? На рисунке 94 представлен циклический процесс, проведенный идеальным газом в количестве 1 моль. На рисунке 95 представлены циклические процессы, проведенные идеальным газом в количестве 1 моль. Дайте характеристику каждому из циклов по плану задачи 625 и изобразите эти циклы в других координатах. На рисунке 98 изображены графики зависимости V О Рис. Расширение газа проводится изотермически: а при разных температурах; б при одинаковой температуре. Какому графику соответствует: а более высокая температура; б большая масса газа? С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 99. Объясните, как менялся объем газа при переходе из 1—2, 2—3, 3—4, 4—1. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 100. С некоторой массой идеального газа был проведен циклический процесс, изображенный на рисунке 101. ИЗОПРОЦЕССЫ В ИДЕАЛЬНОМ ГАЗЕ 633. Бак с жидкостью, над поверхностью которой находится воздух, герметически закрыт. Почему, если открыть кран, находящийся в нижней части бака, после вытекания некоторого количества жидкости дальнейшее ее течение прекратится? Что надо сделать, чтобы обеспечить свободное вытекание жидкости? Во фляжке вместимостью 0,5 л находится вода объемом 0,3 л. Турист пьет из нее воду, плотно прижав губы к горлышку так, что во фляжку не попадает наружный воздух. Сколько воды удастся выпить туристу, если он может понизить давление оставшегося во фляжке воздуха до 80 кПа? Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной трубки длиной 1 м находится столбик ртути длиной 20 см. Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на 10 см. До какого давления была откачана трубка? В трубке с газом длиной 1,73 м, закрытой с обоих концов, находится столбик ртути длиной 30 см. Когда трубка расположена вертикально, столбик ртути делит трубку на две равные части. Давление газа над ртутью равно 8 кПа. На какое расстояние сместится столбик ртути, если трубку положить горизонтально? Барометр дает неверные показания, так как в него попал пузырек воздуха, который находится над столбиком ртути. При давлении 755 мм рт. Каково показание барометра, если давление равно 760 мм рт. В U-образную барометрическую трубку налита ртуть. Уровни ртути в обоих коленах одинаковы, объем воздуха в запаян- ном колене 10 -5 атмосферное давление нормальное. Сколько ртути можно налить в открытое колено? Балластный резервуар подводной лодки вместимостью 5000 л целиком заполнен водой. Какое давление воздуха должно быть в баллоне вместимостью 200 л, чтобы при присоединении баллона к балластному резервуару подводная лодка полностью освободилась от балласта на глубине 100 м? Температуру воздуха считать постоянной. Один конец цилиндрической трубки длиной 25 см и радиусом 1 см закрыт пробкой, а в другой вставлен поршень, который медленно вдвигают в трубку. Когда пор- 85 шень подвинется на расстояние 8 см, пробка вылетает. Определите силу трения пробки о стенки трубки в момент вылета пробки. Стеклянная трубка, запаянная с одного конца, расположена горизонтально. Два одинаковых сосуда, наполненные водородом, соединены трубкой, в которой находится столбик ртути рис. В одном сосуде температура водорода 0 °С, в другом —20 °С. Сместится ли столбик ртути, если оба сосуда нагреть на 10°С? Цилиндр нагревается до температуры 373 К. На какую высоту поднимается поршень, если его масса равна 100 кг? Стакан погружен вверх дном в воду так, что его дно находится на уровне поверхности воды. Сколько воды войдет в стакан, когда воздух в стакане примет температуру воды 17 °С? Давление воздуха в автомобильной камере при температуре —13 °С было 160 кПа избыточное над атмо- сферным. Каким станет давление, если в результате длительного движения автомобиля воздух нагрелся до 37°С? При изготовлении электроламп их наполняют инертным газом при температуре 150 °С. Под каким давлеЕ1ием должны наполняться лампы, что- 86 Рис. До какой температуры надо нагреть газ, чтобы пробка вылетела из бутылки, если сила трения, удерживающая пробку, 12 Н? Первоначальное давление воздуха в бутылке и наружное давление одинаковы и равны 100 кПа, а начальная температура равна —3°С. В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 200 кПа и температуре 27 °С. Какой массы груз надо положить на поршень после нагревания воздуха до 50 °С, чтобы объем воздуха в цилиндре остался прежним? ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА 649. После включения нагревательного прибора температура воздуха в комнате повысилась. Увеличилась ли внутренняя энергия воздуха в комнате? Рассчитайте внутреннюю энергию идеального газа в количестве 3 моль при температуре 127 °С. Какова температура идеального газа, если известно, что внутренняя энергия 2 моль составляет 831 кДж? Каково давление идеального газа, занимающего объем 2 л, если его внутренняя энергия равна 300 Дж? Идеальный газ занимает объем 5 л и имеет давление 200 кПа. Какова его внутренняя энергия? Какой объем занимает идеальный газ, если при нормальном атмосферном давлении его внутренняя энергия равна 600 Дж? Найдите концентрацию молекул идеального газа в сосуде вместимостью 2 л при температуре 27 °С, если внутренняя энергия его равна 300 Дж. Какова внутренняя энергия идеального газа, находящегося в закрытом сосуде вместимостью 1,5 л при комнатной температуре, если концентрация молекул газа равна 2. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ 657. Как определить, какой из двух непроградуирован-ных термометров показывает большую температуру? Какая масса водорода находится под поршнем в цилиндрическом сосуде, если при нагревании его от 250 до 680 К при постоянном давлении на поршень газ произвел работу, равную 400 Дж? Какую работу совершит газ при нагревании его от 25 до 625 °С? На сколько увеличится при этом объем газа? Идеальный газ расширяется по закону p — aV. Найдите графически работу, совершенную газом при увеличении объема от К, до Kg- Поглощается или выделяется тепло в этом процессе? Найдите графически работу, совершенную газом при увеличении его объема от К, до Kg. Поглощается или выделяется тепло в этом процессе? На рисунке 103 изображены циклические процессы, проведенные с неизменной массой идеального газа. Опишите характер теплообмена газа в каждом процессе, составляющем циклы. При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам теплоту 800 Дж. Какую работу совершил газ? Какую работу совершили внешние силы? При изохорном нагревании газу было передано от нагревателя количество теплоты 250 Дж. Какую работу совершил газ? Чему равно изменение внутренней энергии газа? При изохорном охлаждении внутренняя энергия уменьшилась на 350 Дж. Какую работу совершил при этом газ? Какое количество теплоты было передано газом окру-жаЕощим телам? Какую работу совершил газ и как при этом изменилась его внутренняя энергия при изобарном нагревании газа в количестве 2 моль на 50 К? Какое количество теплоты получил газ в процессе теплообмена? При изобарном охлаждении на 100 К внутренняя энергия идеального газа уменьшилась на 1662 кДж. Какую работу совершил при этом газ и какое количество теплоты было им передано окружающим телам? При адиабатном сжатии газа была совершена работа 200 Дж. Как и насколько изменилась при этом внутренняя энергия газа? При адиабатном процессе газом была совершена работа 150 Дж. Как и насколько изменилась его внутренняя энергия? После того как протопили печь, температура поднялась до 296 К. Найдите работу воздуха при расширении, если давление постоянно и равно 100 кПа. Какую работу совершит кислород массой 320 г при изобарном нагревании на 10 К? Вычислите увеличение внутренней энергии водорода массой 2 кг при повышении его температуры на 10 К: 1 изохорно; 2 изобарно. Объем кислорода массой 160 г, температура которого 27°С, при изобарном нагревании увеличился вдвое. Для изобарного нагревания газа в количестве 800 моль на 500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определите работу газа и приращение его внутренней энергии. К газу подводят количество теплоты 8,35 кДж. Определите температуру и давление газа после нагревания. При давлении 10® Па для нагревания аргона массой 1 кг на 2 К необходимо затратить количество теплоты 1,1 МДж. При охлаждении газа от 373 до 273 К при постоянном объеме 5 л выделяется количество теплоты 2,1 МДж, если начальное давление газа 10® Па. Газ при нормальных условиях имеет плотность р. Найдите молярную теплоемкость газа в указанном процессе. Найдите молярную теплоемкость газа в указанном процессе. Температура пули в момент удара 55°С. Какая часть пули расплавилась? Считать, что все выделяющееся количество теплоты получает пуля. Какая часть его расплавится, если температура окружающей среды равна 0 °С, а вся кинетическая энергия передается снегу? Определите температуру смеси и количество теплоты, необходимое для последующего нагревания смеси до 6 °С. В калориметре с очень малой теплоемкостью находится вода массой 1 кг при температуре 10 °С. В воду опу-90 скают спираль электронагревателя и бросают алюминиевую пластину массой 0,4 кг, предварительно охлажденную до температуры —200 °С. Мощность нагревателя 800 Вт. Какая температура установится в калориметре спустя 30 с после включения тока? Почему крупные озера редко замерзают от берега до берега, в то время как малые на той же географической широте покрываются сплошным слоем льда? При изготовлении льда в холодильнике потребовалось 5 мин для того, чтобы охладить воду от 4 °С до 0 °С, и еще 1 ч 40 мин, чтобы превратить ее в лед. Определите удельную теплоту плавления льда. Ванну вместимостью 100 л необходимо заполнить водой, имеющей температуру 30 °С. Для этого используют воду температурой 80 °С и лед, взятый при температуре —20 °С. Определите массу льда, которую надо положить в ванну. В сосуд, содержащий воду массой 100 кг при температуре 10 °С, положили кусок льда, охлажденный до —50 °С. После установления теплового равновесия температура ледяной массы оказалась равной —4 °С. Какова масса куска льда? В калориметр налита вода массой 2 кг при температуре 5 °С и положен кусок льда массой 5 кг, имеющий температуру —4 °С. Определите температуру и объем содержимого калориметра после установления теплового равновесия. Теплоемкостью калориметра и теплообменом со средой пренебречь. Почему ожоги паром опаснее ожогов кипятком? Какая масса воды окажется в смеси, если лед массой 150 г и воду массой 200 г, находящиеся в состоянии теплового равновесия, нагреть до 100 °С путем пропускания пара, имеющего температуру 100 °С? В теплоизолированном сосуде содержится смесь воды и льда. Масса воды 500 г, льда 54,4 г. Вода и лед находятся в тепловом равновесии. В сосуд вводится сухой водяной пар массой 6,6 г при температуре 100 °С. Какой будет температура после установления нового состояния теплового равновесия? В воду опущена спираль нагревателя мощностью 100 Вт. Пренебрегая потерями теплоты, определите, на какую высоту поднимется поршень спустя 5 мин после включения. Что обладает большей внутренней энергией: рабочая смесь, находящаяся в цилиндре двигателя внутреннего сгорания к концу такта сжатия до проскакивания искры , или продукт ее горения к концу рабочего хода? Можно ли было пользоваться ветряными двигателями, если бы температура атмосферного воздуха была везде одинаковой? Возможно ли понизить температуру воздуха в по-меш. Газ в количестве 1 моль совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. Наименьший объем газа 10 л, наибольший 20 л. Наименьшее давление 2,5 атм, наибольшее —5 атм. Изобразите график этого цикла и найдите работу за цикл. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определите КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 280 К. Тепловая машина работает по циклу Карно и за счет каждой килокалории, полученной от нагревателя, совершает работу 1,7 кДж. Температура холодильника равна 20 °С. Идеальный тепловой двигатель получает от нагревателя в каждую секунду количество теплоты 7200 кДж и отдает в холодильник 6400 кДж. Каков КПД идеальной паровой турбины, если пар поступает в турбину с температурой 480 °С, а оставляет ее при температуре 30 °С? Температура воздуха—35 °С, а температура воды в пруду подо льдом +1 °С. Нельзя ли использовать эту разность температур для энергетических целей? Котел современной тепловой станции работает при температуре 550 °С. Отработанное тепло может отводиться к озеру или реке при температуре около 20 °С. Каков был бы КПД такой станции, если бы она работала по идеальному циклу Карно? Двигатель работает по циклу Карно. Как изменится КПД теплового двигателя, если при постоянной температуре холодильника 17°С температуру нагревателя повысить со 127 до 447°С? Температура нагревателя идеальной тепловой машины 117 °С, а холодильника 27 °С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1 с, равно 60 кДж. Вычислите КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику за 1 с, и мощность машины. В идеальном тепловом двигателе абсолютная температура нагревателя в 3 раза выше, чем температура холодильника. Нагреватель передал газу количество теплоты 40 кДж. Какую работу совершил газ? Температура нагревателя 227 °С, Определите КПД идеального двигателя и температуру холодильника, если за счет каждого килоджоуля теплоты, полученной от нагревателя, двигатель совершает механическую работу 350 кДж. Идеальная машина, работающая по обратному циклу Карно, забирает тепло от воды, имеющей начальную температуру 0 °С, и передает его кипятильнику с водой, имеющему температуру 100 °С. Сколько воды превращается в пар при образовании льда массой 1 кг? Какую максимально возможную работу можно получить при этом, если температура пара в котле 300 °С, а температура отработанного пара 30°С? Температура поступающего в турбину пара 250 °С, температура холодильника 30 °С. Вычислите фактический КПД турбины и сравните его с КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же температурных условиях. Уравнение Ван-дер-Ваальса —b — RT написано для газа в количестве 1 моль. Запишите это уравнение для любой массы газа. В сосуде вместимостью 20 л при температуре 27 °С находится углекислый газ в количестве 0,05 кмоль. Вычислите давление азота в количестве 1 моль, находящегося в сосуде вместимостью 1 л при температуре 17 °С. Решите задачу в двух приближениях: один раз считая его идеальным газом, другой — реальным, описываемым уравнением Ван-дер-Ваальса. Сравните давления, производимые кислородом и водородом по отдельности на стенки сосуда вместимостью 5 л при температуре 27 °С, если газы взяты в количестве 10 моль. Вычисления проведите, считая газ: а идеальным; б реальным. Какую температуру имеет азот в количестве 1 моль, занимающий объем 11,5 л при давлении 200 кПа? Решите задачу считая газ: а идеальным; б реальным. Сосуд вместимостью 0,5 л один раз заполняют кислородом, другой раз — углекислым газом. В обоих случаях давление газа равно 300 кПа. Газы взяты в количестве 2 моль. На сколько отличаются температуры газов? Считать газы: а идеальными; б реальными. Насыщенный водяной пар находится при температуре 100 °С и занимает некоторый объем. Как изменится давление пара, если его объем уменьшить вдвое, сохраняя прежнюю температуру? Почему запотевают очки, когда человек с мороза входит в комнату? Если в комнате достаточно тепло и влажно, то при открывании зимой форточки образуются клубы тумана, которые в комнате опускаются, а на улице поднимаются. Чем объяснить появление зимой инея на оконных стеклах? С какой стороны стекла он появляется? В два полых стеклянных шара, соединенных трубкой, введено некоторое количество воды, после чего из них откачан воздух и вся система запаяна. Если перелить всю воду в верхний шар, а нижний, пустой, поместить в сосуд с жидким воздухом рис. Почему в теплый су-94 хой день наше самочувствие лучше, чем в теплый и сырой? В большинстве домов для одинакового ощущения комфорта температура воздуха зимой должна быть выше, чем летом. Чем вы можете объяснить этот эффект?
Last updated
