Решения задач по физике - файл n1.doc

приобрести
Решения задач по физике
скачать (958.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5066kb.23.06.2006 20:15скачать

n1.doc

Билет 1 №4

Шарик с q = 0,2 мкКл и В = 0,1 Тл имеет L = 30 см

Решение:

F = qB?∙Іsin?І

Іsin?І = cos? F = qB?∙cos?

(m∙?2)/2=mgh где g = 10 м/с2

Найдем максимальную F для этого

найдём

cos2? - 2∙sin2? = 0 cos2? – 2 + 2∙cos2? = 0 cos2? = 2/3



Билет 2 №4 Найдите внутреннюю энергию воздуха S = 1 м2 , h = 8,31 км

Решение:


Дж

Билет 3 №4 Распределение заряда по пространству имеет осевую симметрию и описывается соотношением, где r – расстояние до оси симметрии

Решение:

  1. Заряд заключён внутри цилиндра радиуса r и высотой l

2) Поток ФД через боковую поверхность ФД = = ?0∙E∙2?∙r∙l

3) По теореме Гауса ?

(Если подставить начальные данные можно построить схематично график E от r, он будет иметь вид)


Билет 3 №3 Короткий сплошной цилиндр массой m=80кг и R; лежит на горизонт. поверхности,

к основанию цилиндра прикреплена пружина с k = 0.2*105 Н/м. Сместили на х0=2 см,

t =0 , отпустили.

Найти

  1. ускорение цилиндра при t = 0

  2. x = x (t) Fтр




F
x
1



Билет 4 №4 При адиабатном расширении идеального газа его объём изменился от V1 до V2 = 4 V1 , а давление при этом уменьшается от P1 до P2 = P1 / 8 Найти работу газа при расширении

Решение:

  1. Найдём коэффициент Пуассона



  1. Работа расширения



Подставим ?




Билет 5 №4 Сплошной вал m = 16 кг в виде цилиндра закреплён на горизонтальной оси,

к нему подвешено ведёрко m0 = 2 кг из него вытекает жидкость со скоростью ? = 0,22 кг/с. Найти скорость ведёрка через t = 5 с

Решение:

1) 2-й закон Ньютона m2q – T = m2a где q = 10м/с2

2) Закон динамики вращательного движения для вала

? TR = J∙? где J = mR2/2 – момент инерции для вала

? = a/R – угловое ускорение ? T = ma/2

3) m2q = T + m2a ? m2q = (m2 + m / 2)∙a ?

подставим m2 = m0  ?∙t тогда a(t) =

  1. ? ==

=

Подставив числа получим ? = 7,6 м/с
Билет 5 №3 Катушка индуктивности или соленоид с L = 20 мГн соединена в схеме с

E = 20В; R = 2 Ом

Найти :

  1. на какую величину изменится W после размыкания ключа при I2

  2. I = I (t) после размыкания

Решение:


Билет 6 №4 Пузырик газа всплывает со дна водоёма h = 10 м V1 = 5 мм3. Какую работу совершит газ при всплытии ?

Решение:

Давление в пузыре P = P0 + g?(h – x)

PV = P1V1 V = P1V1/P

dV =

dA = PdV ? A =

A = A = 6.9 ∙10-4 Дж
Билет 6 №3 Для измерения больших сопротивлений применяют схему с зарядом конденсатора.

Для этого измеряемый резистор подкл. последоват. с конденсатором к источнику E и через время t измеряют заряд, и рассчитывают R.
При E = 100 В и t = 1мин на кондер С = 20 мкФ натекло q = 1мКл.
Найти:

  1. кол-во теплоты Q - ?

  2. R - ?


Работа источника ЭДС


Билет 7 №4 Мыльная плёнка толщиной d0 = 1.2 мкМ (n = 4/3 ) имеет форму параболы …

Решение:

1) Условие ослабления света при отражении от плёнки

или

max: (sin? = 0)

при подстановке чисел получаем k1 = 5

min: (sin? = 1)

при подстановке чисел получаем k2 = 4

Выразим sin? : sin2? = tg? =

? ? ? k = 4 ; 5 .

Билет 7 №3 Последовательно два кондера включены с резистором R = 0.2 МОм и незамкн. ключом. Один конд. С1 = 20 мкФ заряжен до U0 = 200 В , на другом С2 = 10 мкФ ноль. Ключ замкнули.

Найти :

  1. Uc на обоих кондерах после прекращения тока в цепи

  2. Uc2 = Uc2 (t) - ?




Билет 8 №4 Труба сечением S = 10 см2

Решение:

1) При смещении столба жидкости на x ∆h = 2x давление столба ?g∆h = ?g2x Давление воздуха

P = P0+ 2?gx dV = Sdx

2) dA = PdV A =Sh1(P0+3?gh1) A = 750 дж

Работа совершается расширяющимся воздухом при увеличении V в 2 раза

Билет 8 №3 Сплошной диск m = 0.4 кг, R = 0.04 м вращается с ?0 = 10? c-1 . R = 0.5 Ом

В момент t0 = 0 включается поле B = 0,2 Тл.
Найти ? = ?(t).
Р
r0

R
ешение

  1. находим ток в радиальном направлении. На элементе dr ЭДС индукции


2. Сила Ампера, действующая на dr



3.


Билет 9 №4 По длинной прямой полосе 2b = 20 см течёт ток I = 10 A Найти индукцию поля B в т.А

расстояние до которой а.

  1. Полоса толщиной dy вызывает в т.А магнитное поле с индукцией dB



где dI = (I/2b)∙dy x = a





интеграл домножен на 2 в виду того, что выше рассматривалась только верхняя часть полоски, а нижняя не учитывалась. ?0 = 4?∙10-7 Гн/м

Билет 9 №3 Два шарика r1 = 4 см и r2 = 2 см, нагретые до T0 = 1000К, находятся в вакууме на расстоянии d0 = 0.6 м. Между шарами помещена небольшая пластинка ( r0 << d0 ).

Найти на каком расстоянии ? от первого шарика надо поместить пластину, чтобы температура ее была бы наименьшей.

Решение


r0

r1

r2




d0



  1. Энергия, поглощаемая площадкой за 1с от обоих шаров.




  1. Излучаемая площадкой энергия




  1. При тепловом равновесии




  1. находим минимум функции



Билет 10 №3 Внутри длинного теплопроводящего цилиндра, герметично закрытого с обеих сторон, находится поршень m = 10 г , l0 = 1 м , S = 2 см2 , p0 = 100 кПа , x0 = 2 мм. Процесс изотермический.

Найти

  1. ускорение поршня в начальный момент времени

  2. уравнение колебаний поршня x = x(t) , x0 < l0

Решение


  1. l0

    l0
    Объем газа в левой и правой части


x

l0 - x

l0 + x

x





2. Сила, действующая на поршень



при x0 << l0 можно пренебречь x2



3. Уравнение движения


4. Ускорение поршня в начальный момент времени


Билет 11 №3 Капли дождя падают на тележку m0 = 4 кг, 0 = 20 м/c , ? = 60° ,  = 58 грамм/с.

Найти зависимость скорости тележки u(t) , если t = 0, u0 = 0.

Решение

За время dt на тележку упадет dt воды со скоростью .





Билет 11 №4 Два проводника с токами I1 и I2 скрещиваются на расстоянии L.

Дано : I1 = 1А, I2 = 8А, L = AB = 10 см .

Найти точку с минимальным H.


I2


L

I1

x


Билет 12 №3 Два проводника расположены в горизонтальной плоскости на расстоянии d0 = 20 см. На проводнике лежат 2 перемычки m = 40 гр каждая, R = 0,02 Ом, B = 0,2 Тл, a = 0,1 м/с2 .

Найти скорость 2й перемычки u = u(t).


B

m

m



Н
a
айти скорость 2й перемычки u = u(t).

Решение





Билет 13 №3


V0y

V0x

V0


Лодка стоит на расстоянии s = 8м от отвесного берега реки, h = 6 м. С берега сбрасывают груз.

  1. С какой скоростью груз упадет на лодку, если 0 = 10 м/с.

  2. П
    H
    од каким углом надо бросить груз, чтобы его скорость при ударе была минимальной.



s

Решение :






Билет 14 №3 По длинному прямолинейному проводнику квадратного сечения с a = 2 мм течет I = 20А.

Найти тепловую мощность.




dH


r


x

x



I



Р
dx


ешение :



Билет 17 №4 Круглая пластина R = 0.2 м

Найти тепловой поток излучаемый с 2-х сторон пластины.

Решение

dФ = 2?T4dS dS = 2?rdr



Ф = 104 Вт
Билет 18 №4 Материальная точка m = 0,5 кг x = x0cos?t y = y0sin?t x0 = 0.2 м y0 = 0.1м ? = 20 гц

Найти max мощность развиваемую силой.

Решение



Билет 18 №5 Идеальный 3х атомный газ. Найти изменение энтропии при изменении объема.


Билет 19-4 Идеальный двухатомный газ в количестве ? = 3 моль совершает процесс TV…

Решение

dQ = ?CvdT + PdV P = dQ = ? ( CvdT + RT)



=165 Дж/К

Билет 20 Тонкая круглая пластина R = 0.1 м в некоторый момент времени…

Решение

Мощность излучаемая с площади dS = 2?∙r∙dr

dФ = 2?T4dS = 2?T42?∙r∙dr Ф = =

Далее следует подставить начальные данные.
Билет 21 Тонкая нить согнута в форме дуги полуокружности радиусом R и заряжена с линейной плотностью ? = 10 нКл/м… Найти поле действующее со стороны эл поля стержня.

Решение

dq = ?1dl = ?1Rd? (? = ф)



dFx = dFsin? = 2k ?1 ?2sin?d?


Билет 22 В трубе сечением S = 1 дм2 и длиной L = 3 м находится воздух…

Решение

T = T1 + Rx



dV = Sdx


Мощность max при sin2?t =1 Pmax = – (1/2)·m?3(x02 – y02) = 60 вт

Билет 24№4 Воздушный шар с V = 10 м3 поднимается на h = 4,15 км P0 = 100 кПа. Найти работу Fарх по подъёму шара

Решение





24-3

По длинному прямолинейному проводнику квадратного сечения с a = 2 мм течет j = 20(А/м2).

Н
dBy
айти тепловую мощность.





dB


x


dBx



Р
x

I

dx

r


ешение :




Билет 25-4 Идеальный трёхатомный газ ? = 3 моль PT–2 = const V2/V1=2
Решение:




Билет 25 №3

К
K
атушка индуктивности L = 0,1 Гн соединена последовательно с двумя сопротивлениями R = 6 Ом каждое, и эта цепочка подключена к источнику ЭДС E = 12 В.

Н
L
айти I = I (t)в

E

R

R


Решение:

Билет 26-4 По круглому проводу радиусом R течёт ток I = 20 А Равномерно распределён по его сечению Найти энергию магнитного поля внутри провода в расчёте на единицу длины

Решение:

Направление магнитного поля H(r) внутри провода



Плотность энергии магнитного поля



В элементе длиною l радиусом r площадью dr



На единицу длины



26-3

Маленький шарик, обладающий свойствами черного тела нагрет до температуры T = 6000К

Решение:

Билет 27-4 По плоскому кольцу с внутренним радиусом R1 = 5 см и внеш. R2 = 8 см толщиной

h = 1 мм Найти магнитный момент кольца

Решение:

В элементе радиусом r и толщиной dr течёт ток dI = jdS = j·h·dr

Магнитный момент элемента dr



Билет 27-3 Стержень из диэлектрика ( = 4) радиусом R = 2см заряжен по объему, и заряд распределен осе симметрично  = (r).

Найдите разность потенциалов и вид функции (r).



Билет 28-3 Внутри соленоида помещена плоская круглая пластина R = 2см толщиной h = 1мм из немагнитного материала.

Найти:

  1. плотность тока в *родн*з. пл. на расстоянии r = R/2 от центра

  2. Количество теплоты, выделившееся в пластине за время нарастания магнитного поля соленоида

Решение.





r



Плотность энергии w = r*j2

Э
dr
нергия, выделившаяся в элементе радиуса dr и объемом

Билет 29 №4.

Блок в форме сплошного цилиндра закреплён на высоте h=4 м.

Найти кинетическую энергию блока через t=4 с, если его масса m=4 кг.

Решение.

Длина свободного конца .

Скорость точек на поверхности цилиндра



Билет 29 №3


y

Бесконечно длинная тонкая прямолинейная лента, шириной 2b = 4см заряжена с поверхностной плотностью  = 0,5 (мкКл/м2).

Найдите разность потенциалов между точками А и В, расположенных на перпендикуляре к поверхности ленты, восстановленном из ее середины.


B

x

dE

A

dEx

b

-b



Решение:

Находим напряженность электрического поля на оси x E = E(x).

Для элемента полосы шириной dy:








Билет 30 №4




Билет 30 №3
Металлический стержень массой m = 0,2 кг длиной l = 0,2 м висит на двух параллельных пружинах жескостью k = 250 Н/м.


R

Н
k

k
айти уравнение движения



B



Решение :


m, l







Билет 31 №4 Бесконечная прямолинейная тонкая лента шириной =4 см заряжена с поверхностной

плотностью




31-3 На колеса в виде сплошного диска радиусом R = 0,2 м и массой m = 10 кг…


1

Решение :

1u






32-3 Проводники 1 и 2, согнутые так как показано на рисунке, лежат в горизонтальной плоскости. Наименьшее расстояние d0 = 10 см.


Найти u = u(t); если t = 0.

Решение:


m

2

1

B

2d0

d0

0






33-5



33-3 С вышки высотой h = 10м со скоростью Vo = 10 м/с бросают мяч. Под каким углом надо бросить мяч дальше всего.

V0y V0 Решение

В момент падения


V0x

S x

формулу с sin возводим в квадрат и складываем


Билет 34-4 Две бесконечные прямые заряженные с линейной плотностью ?1 = 8 нКл/м и

?2 = 1 нКл/м пересекаются под прямым углом…

Решение

0A = a y = a – x В точке С E = (1)

Находим Emin

?

x = = 0.1 м y = 0.4 м Подставим x в (1) и получим

Emin = 400 В/м
34-3
Один моль идеального двухатомного газа совершает тепловой процесс, в котором С зависит от температуры по закону



Найти

  1. Работу, совершаемую газом при его нагревании от T0 = 300К до T1 = 600К

  2. Уравнение процесса

Решение

Билет 35-4 Лодка массой 200 кг стоит на некотором удалении S0 от берега высотой h = 6 м …Найти работу по перемещению лодки

Решение

Расстояние S до берега S = ? l =

Скорость лодки :

? = == ?2 = =

A = Дж
35-3
Д
B

R
ва вертикальных проводника находятся на расстоянии l = 0,5м и сверху замкнуты через сопротивление R = 0,05 Ом…


Fa



Найти  = (t)



mg


x

Решение


l







36-3
Шарик с площадью поверхности S = 4см2 нагрели до температуры T0 = 1000К и поместили в вакуумную камеру.

За какое время t он остынет до 500К.

Решение:



37-4



37-3

Тонкий диск R2 = 0,1 м имеет концентрическое отверстие R1 = 5 см и заряжен с  = 0,4.

Ось Ox перпендикулярна плоскости диска и проходит через центр.

Найти : E = E(x), потенциал в точке x.

Решение



38-3 По соленоиду с плотностью намотки n = 10000 вит/м течет переменный ток I = I0*sin(t)

(I0 = 2А,  = 100)…

Найти

  1. плотность индукционного поля тока вблизи поверхности сердечника

  2. энергию магнитного поля внутри сердечника

Решение :

39-4
39-3

М
I1
агнитное поле создано током I1 = 5А, протекающим…

I2

a

l



b

A

b

x1

x1

0

x

x




dx

Решение:


40-4


40-3

Перемычка массой m = 20 г лежит на двух параллельных проводах…


d0


~I

I


Решение :







41-4



41-3

Сплошной цилиндр массой m = 2кг вращается по инерции с угловой скоростью 0 = 20 с-1












42-4


42-3
Д
B



m

m
ва параллельных проводника расположены в горизонтальной плоскости на…


d0





Решение :




43-3

Д
y
линный прямой цилиндрический стержень квадратного сечения.

Найти E электрического поля на поверхности стержня в точках, равноудаленных от его ребер.




dB

dBy



dBx

x

x

dx

r








44-4



44-3

Один моль идеального трехатомного газа совершает процесс, в котором…

Решение :



45-4


45-3

Конденсатор емкостью С = 200 мкФ через ключ К соединяют с сопротивлением R…

Решение :

R

C

K


Билет 46 №4 Две бесконечные нити заряженные с линейной плотностью ?1 = 2 нКл/м и ?2 = 8 нКл/м находятся на расстоянии b = 12 см. В какой точке будет минимальная напряжённость.

Решение:

Напряжённость поля в точках:



Находим dE/dx:



x1 = 4 см



46-3

Шарик радиусом r1, имеющий температуру T1 и теплоемкость С выброшен в космическое пространство на расстояние…

Решение :

За время dt внутренняя энергия изменится на величину dU = C*dt. Излучаемая энергия



Билет 47 №4 Кислород в количестве 1,2 моль находится в трубе сечением S = 1 Дм2 и длинною l = 3 м T1 , T2

Решение:

dV = Sdx PdV = d?RT(x) PSdx =

T(x) = T1+?x где ? = выразим dm

dm = Отсюда

P = 1.14∙105 Мпа


Билет 48 №4 Стержень обладает свойством чёрного тела имеет длину l = 2 м и радиус r = 2 см…

Решение:

С поверхности dS = 2?∙r∙dx за время dt излучается dQ = ?T4dSdt = = ?T42?∙r∙dxdt

Мощность dP =

P =

P = 3.15 кВт

Билет 49 №4 На блок в форме цилиндра m = 2 кг намотали нить l0 = 4 м, свободный конец нити свисает, его начали перемещать по горизонтали с ? = 2 м/с. Найти кинетическую энергию блока через t = 1,5 с

Решение:




l = - длина нити

Скорость точек на поверхности блока:



Угловая скорость блока :



Кинетическая энергия блока :

E = 0.72 Дж

Билет 50 №4 Идеальный газ в количестве 2 моль совершает процесс на рис. P1= 300 кПа V1= 10 л

P2= 200 кПа V2= 30 л Найти max температуру

Решение:

- уравнение прямой проходящей через две точки

найдём max функции



теперь в эти формулы нужно подставить числа чтобы определить V0 P0

получим 360 k

Билет 51 №4 По двум 2-м параллельным проводникам в противоположном направлении идут токи...

Решение:

Пусть по первому проводнику ток идёт от нас, а по второму на нас, тогда

H =

I2∙x2 = I1∙(d0 - x)2

x = = 3 см Hmin = = 32 А/м


Билет 52 №4 Вдоль прямолинейной тонкой полосы шириной b = 4 см

Решение:

Выделим элемент шириной dx1 на расстоянии x1 от края. Через этот элемент течёт ток

dI = Индукция магнитного поля dB в т.А dB =

Интегрируем по всей ширине B =

При x = b B = Тл


Билет 53 №4 Физический маятник представляет собой тонкий однородный стержень l = 1,2 м. При каком a период стержня минимален.

Решение:

T = I = I0 + ma2 = T = Находим экстремум

a2  l2/12 = 0 a = a = 1.2/3.5 = 0.32 м

Находим минимальный период T = c


Билет 54 №4 По проволочному кольцу идёт ток I = 5.2 А точка А находится на расстоянии d0 = 4 см при каком R H наибольшая ?

Решение:

По закону Био-Савара Лапласа sin? = 1 dHx = dH∙cos? = dH∙sin? = H = Hx = Находим максимальную H

R2+x2 ? 0 2R2+2x2 3R2 = 0 R =

в случае когда x = d0 R = H min = А/м



Билет 55 №4 Лодка массой 150 кг стоит на некотором расстоянии …

Решение:

Расстояние S до берега S =

Скорость лодки :

? = - скорость каната ? = l = l 0=15 м - длина каната

Работа лебёдки равна кинетической энергии лодки

А = E k = = 35,5 дж


Билет 56 №4 Тонкий проводящий стержень длинной l = 0.2 м подвешен на двух нитях длиною L = = 1.2 м Найдите наиб. ЭДС индукции при его движении

Решение:

? = B?lsin?

? = находим наиб. ?


2sin2? = cos2? sin? = 1/3 sin? = cos? =

?max = = 1.2 в




Билет 57 №4 Найдите массу водяного пара заключённого в столбе атмосферного воздуха S = 1м2 и высотой h0 = 4.15 км

Решение:

PV = ? m = В столбе высотой dh содержится масса dm

dm = ?(h)dV = где p(h) = P0 dm = Интегрируем по высоте

m = = в данную формулу подставить исходные данные

Билет 59 №4 Тонкий стержень согнут в форме дуги полуокружности радиуса R = 0.1 м и заряжен с линейной плотностью ? = 20 нКл/м

Решение:




dq = ?dl =?Rd? ? = ?r = ?Rsin?

dF = dq?B = ?R2?sin?d? F =
F = 2∙2∙10-8∙10-2∙20? = 2.5*10 – 8 Н
Задача 3
Расстояние ? от щели до экрана в опыте Юнга равно 1м. Определите расстояние между щелями, если на отрезке длиной L = 1м, укладывается 10 темных интерференционных полос ?=0,7 мкм.


Задача 4
Между двумя плоскопаралл. пластинами на расст. 10 см от граница их соприкосновения находится проволока диаметром d =0,01 мм; образует воздушный клин.

Пластина освещ. нормально монохроматич. светом ? = 600 нм. Определить ширину световых интерференц. полос в отраженном свете.


Задача 5
На дифракцион. решетку, содержащую 600 штрихов на 1 мм, падает нормально белый свет (400< ? < 780) нм. Спектр проецируется линзой на экран. Определить длину спектра первого порядка на экране, если расстояние от линзы до экрана 1,2 м.


Задача 6
При прохождении света через трубку длиной L1 = 20см , содержащей раствор сахара концентрацией С1 = 10 % , плоскость поляризации света повернулась на угол ?1=13,3є.

В другой раствор сахара, налитого в трубку длиной L2=15 см ,плоскость поляризации повернулась на ?2=13,3є. Определить С2- ?

Задача 7
Средняя энергия светимости поверхн. среды Земли ?0=0,54 Дж/см2 . Какова должна быть температута поверхности Земли, если условно считать, что она излучает как серое тело с коэффиц. поглощения а=0,25.


Задача 8
На металлическую пластину направлен монохр. пучок света с частотой света ? = 7,8*1014 Гц. Красная граница фотоэффекта для данного материала ?пр=560нм. Определите max скорость электронов.

Один моль идеального двухатомного газа совершает тепловой процесс

C = CV + *T2











Задача



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации