Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физика. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Электростатика. Законы постоянного тока. Учебное пособие
.pdf
2. Правила Кирхгофа (для разветвленных цепей)
Задача 3. Рассчитать токи во всех участках
цепи, изображенной на рисунке.
I
1 1
r1
A I
2
r
2
I R
2
B
3. Работа и мощность тока
Задача 4. Определить ток короткого замыкания для источника,
который при токе в цепи
= 500 Вт, а при токе
I = 5 А – мощность 2Р = 375 Вт.
I = 10 А имеет полезную мощность 1Р =
1
2
Задача 5. Намотка в электрической кастрюле состоит из двух
одинаковых секций. Сопротивление каждой секции 20 Ом. Через какое время закипит 2,2 л воды, если: 1) включена одна секция; 2) обе
секции включены последовательно; 3) обе секции включены параллельно? Начальная температура воды 16 °С, напряжение в сети 110 В,
КПД нагревателя 85 %.
Задача 6. Сколько меди нужно для устройства линии электро-
передачи длиной 10 км, если напряжение на электростанции 440 В,
а потребителю необходимо передать мощность 50 кВт при допустимой
потере напряжения в проводе 10 %?
Домашнее задание. Задачи 19.4, 19.14, 19.22, 19.32. Чертов А.Г.,
Воробьев А.А.
Задачник по физике, 2001 г.
71
2 200 = 400 2 100 = 200
Тест
10 4 = 40 02 2 = 04
итоговый,
60 заданий
1 200 = 200 1 100 = 100
10 4 = 40 02 2 = 04
задания – 1 балл за задачу (баллы без коэффи-
1 200 = 200 1 100 = 100
920 0,065 = 59,8 412 0,065 = 26,78 60 0,665 = 40
Экзамен
число баллов
Минимальное
10 4 = 40 02 2 = 04
число баллов
Максимальное
РЕЙТИНГ-ЛИСТ
Сроки
ФБ ТОПП (1-я часть)
контроля
Вид
контроля
модуля
Название
Семестр
РГЗ «2–10» 7-я неделя
Лабораторные
работы «100–200»
Механика
Семестр
РГЗ «2–10» 12-я неделя
Лабораторные
работы «100–200»
ская физика
и статистиче-
Термодинамика
72
Семестр
РГЗ «2–10» 17-я неделя
Лабораторные
работы «100–200»
ток
Расчетно-графическое задание: 10 баллов – с защитой, 02 балла – без защиты.
Посещение всех лекций с наличием конспекта + 5 баллов, всех практических занятий с решением всех
Опоздание на занятие (лекция, практика, лабораторная работа) – 5 баллов одно занятие (баллы без ко-
Не сданная до следующего занятия задача из домашнего
и постоянный
Электростатика
Всего
задач + 5 баллов (баллы без коэффициента).
циента).
эффициента).
ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ ЗАДАЧ К РГЗ
«МЕХАНИКА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА,
ТЕРМОДИНАМИКА. ЭЛЕКТРОСТАТИКА»
Вари-
ант
1 1.01 1.11 1.21 1.31 2.01 2.11 2.21 2.31 3.01 3.11 3.21 3.31
2 1.02 1.12 1.22 1.32 2.02 2.12 2.22 2.32 3.02 3.12 3.22 3.32
3 1.03 1.13 1.23 1.33 2.03 2.13 2.23 2.33 3.03 3.13 3.23 3.33
4 1.04 1.14 1.24 1.34 2.04 2.14 2.24 2.34 3.04 3.14 3.24 3.34
5 1.05 1.15 1.25 1.35 2.05 2.15 2.25 2.35 3.05 3.15 3.25 3.35
6 1.06 1.16 1.26 1.36 2.06 2.16 2.26 2.36 3.06 3.16 3.26 3.36
7 1.07 1.17 1.27 1.37 2.07 2.17 2.27 2.37 3.07 3.17 3.27 3.37
8 1.08 1.18 1.28 1.38 2.08 2.18 2.28 2.38 3.08 3.18 3.28 3.38
9 1.09 1.19 1.29 1.39 2.09 2.19 2.29 2.39 3.09 3.19 3.29 3.39
10 1.10 1.20 1.30 1.40 2.10 2.20 2.30 2.40 3.10 3.20 3.30 3.40
11 1.06 1.16 1.26 1.36 2.06 2.16 2.26 2.36 3.10 3.20 3.30 3.40
12 1.07 1.17 1.27 1.37 2.07 2.17 2.27 2.37 3.09 3.19 3.29 3.39
13 1.08 1.18 1.28 1.38 2.08 2.18 2.28 2.38 3.08 3.18 3.28 3.38
14 1.09 1.19 1.29 1.39 2.09 2.19 2.29 2.39 3.07 3.17 3.27 3.37
15 1.10 1.20 1.30 1.40 2.10 2.20 2.30 2.40 3.06 3.16 3.26 3.36
16 1.01 1.11 1.21 1.31 2.01 2.11 2.21 2.31 3.05 3.15 3.25 3.35
17 1.02 1.12 1.22 1.32 2.02 2.12 2.22 2.32 3.04 3.14 3.24 3.34
18 1.03 1.13 1.23 1.33 2.03 2.13 2.23 2.33 3.03 3.13 3.23 3.33
19 1.04 1.14 1.24 1.34 2.04 2.14 2.24 2.34 3.02 3.12 3.22 3.32
20 1.05 1.15 1.25 1.35 2.05 2.15 2.25 2.35 3.01 3.11 3.21 3.31
21 1.10 1.20 1.30 1.40 2.01 2.11 2.21 2.31 3.06 3.16 3.26 3.36
22 1.09 1.19 1.29 1.39 2.02 2.12 2.22 2.32 3.07 3.17 3.27 3.37
23 1.08 1.18 1.28 1.38 2.03 2.13 2.23 2.33 3.08 3.18 3.28 3.38
24 1.07 1.17 1.27 1.37 2.04 2.14 2.24 2.34 3.09 3.19 3.29 3.39
25 1.06 1.16 1.26 1.36 2.05 2.15 2.25 2.35 3.10 3.20 3.30 3.40
26 1.05 1.15 1.25 1.35 2.06 2.16 2.26 2.36 3.01 3.11 3.21 3.31
27 1.04 1.14 1.24 1.34 2.07 2.17 2.27 2.37 3.02 3.12 3.22 3.32
28 1.03 1.13 1.23 1.33 2.08 2.18 2.28 2.38 3.03 3.13 3.23 3.33
29 1.02 1.12 1.22 1.32 2.09 2.19 2.29 2.39 3.04 3.14 3.24 3.34
30 1.01 1.11 1.21 1.31 2.10 2.20 2.30 2.40 3.05 3.15 3.25 3.35
Номера задач
73
ЗАДАЧИ К РАЗДЕЛУ «МЕХАНИКА»
x
x
s
x
x
s
x
x
1.01. Колесо радиусом R = 0,3 м вращается согласно уравнению
3
,At Bt где А = рад/с,
0,1 рад/с .B Определить полное ускоре-
ние точек на окружности колеса в момент времени
3
t = 2 c.
1.02. Движения двух материальных точек выражаются уравнения-
ми
1
ABtCt и
111 1
2
4 м/с ,C
2
2 м,A
2
ABtCt где
222 2
2 м/с,B
2
2
,
0,5 м/с .C В какой момент вре-
2
2
1
20 м,A
1
2 м/с,B
мени скорости этих точек будут одинаковы? Чему равны скорости и
ускорения точек в этот момент?
1.03. Материальная точка движется по окружности радиусом
согласно уравнению
скорость
момент времени
v тангенциальное а
t = 3 c.
At Bt где А = 8 м/с,
3
,
, нормальное
a и полное а ускорение в
n
0, 2 м/с .B Найти
R = 2 м
3
1.04. Материальная точка движется прямолинейно. Уравнение
движения имеет вид
скорость
v и ускорение точки в моменты времени
3
At Bt где А = 3 м/с,
,
0,06 м/с .B Найти
1
0t и
3
3 c.t
2
Каковы средние значения скорости и ускорения за первые 3 с движения?
1.05. Точка движется по прямой согласно уравнению
At Bt
3
,
А = 6 м/с,
где
0,125 м/с .B Определить среднюю скорость
3
t
точки в интервале времени от
1
2 ct до
6 c.t
2
1.06. Две материальные точки движутся согласно уравнениям
ABtCt и
111 1
3 м/с ,C
1
2
2
2
222
5 м,A
2
ACt где
5 м/с .С В какой момент времени скорости
2
,
2
1
10 м,A
1
32 м/с,B
этих точек одинаковы? Чему равны скорости и ускорения точек в этот
момент?
1.07. Диск радиусом
3
,ABtCt
где А = 3 рад, В = –1 рад/с,
тангенциальное
a
, нормальное
окружности диска для момента времени
R = 0,2 м вращается согласно уравнению
0,1 рад/с .С
a и полное a ускорение точек на
n
3
Определить
t = 10 c.
74
1.08. По дуге окружности радиусом R = 10 м вращается точка. В не-
который момент времени нормальное ускорение точки
4,9 м/с ,
a
n
2
вектор полного ускорения образует в этот момент с вектором нормального ускорения угол
ускорение
a
точки.
1.09. Точка движется по окружности с
ускорением
5 см/с .a
нормальное ускорение
= 60°. Найти скорость и тангенциальное
R = 0,2 м с тангенциальным
2
Через какое время после начала движения
a станет вдвое больше тангенциального?
n
1.10. Колесо вращается так, что зависимость угла поворота колеса от
времени определяется уравнением
1 рад/сС и
2
1 рад/с .D Найти радиус колеса, если известно, что
3
23
,ABtCt Dt где В = 1 рад/с,
к концу второй секунды движения нормальное ускорение точек, лежа-
3,46 10 м/с .
щих на ободе колеса, равно
a
n
1.11. Тело массой 3 кг поднимают вертикально с ускорением 4 м/с
22
2
При этом совершается работа 126 Дж. На какую высоту подняли тело?
1.12. К шнуру подвешена гиря. Гирю отвели в сторону так, что
шнур принял горизонтальное положение, и отпустили. Масса гири
0,5 кг. Определить силу натяжения в момент прохождения гирей положения равновесия.
1.13. Абсолютно упругий шар массой
1, 8 кгm сталкивается с
1
покоящимся упругим шаром большей массы. В результате центрального прямого удара шар потерял 36 % своей кинетической энергии.
Определить массу
1.14. Боек свайного молота массой
высоты на сваю массой
m большего шара.
2
150 кг.m Найти КПД бойка, считая удар
2
0,6 тm падает с некоторой
1
неупругим. Полезной считать энергию, пошедшую на углубление сваи.
1.15. Шарик массой
стальную плиту и подпрыгивает на высоту
р (по величине и направлению), сообщенный плитой шарику.
пульс
1.16. Шар массой
сталкивается с покоящимся шаром массой
A, совершенную при деформации шаров в случае прямого цен-
ту
m = 100 г свободно падает с высоты
0,5 м.h
2
5 кгm движется со скоростью
1
Определить им-
3 кг.m
Вычислить рабо-
1
2 м/сv и
1
1 мh на
трального удара. Шары считать неупругими.
.
75
25
1.17. Атом распадается на две части массами
25
2,3 10 кг.m
Определить кинетические энергии 1T и 2Т частей
2
атома, если их общая кинетическая энергия
Кине-
и
1
2, 2 10 Дж.T
1, 6 10 кгm
11
тической энергией и импульсом атома до распада пренебречь.
1.18. Гиря, положенная на верхний конец спиральной пружины,
сжимает ее на
шая на конец пружины с высоты
l = 2 мм. Насколько сожмет пружину та же гиря, упав-
h = 5 см?
1.19. Из ствола автоматического пистолета вылетела пуля массой
m = 10 г со скоростью 300 м/с.v Затвор пистолета массой M = 200 г
прижимается к стволу пружиной, жесткость которой
k = 25 кН/м.
На какое расстояние отойдет затвор после выстрела? (Считать, что пистолет жестко закреплен.)
1.20. Две пружины жесткостью
300 Н/мk и
1
500 Н/мk скреп-
2
лены последовательно. Определить работу по растяжению обеих пружин, если вторая пружина была растянута на
1.21. Диск радиусом
ласно уравнению
0,1 рад/с .C Найти закон, по которому меняется вращающий мо-
3
R = 20 см и массой m = 7 кг вращается сог-
3
,ABtCt где А = 3 рад, В = –1 рад/с,
мент, действующий на диск. Определить момент сил
t = 2 c.
мени
1.22. Маховик радиусом
R = 10 см насажен на горизонтальную ось.
l = 3 см.
М в момент вре-
На обод маховика намотан шнур, к которому привязан груз массой
m = 800 г. Опускаясь равноускоренно, груз прошел расстояние
S = 160 см за время t = 2 c. Определить момент инерции J маховика.
1.23. Через блок радиусом
торого привязаны грузы массами
грузы пришли в движение с ускорением
R = 3 cм перекинули шнур, к концам ко-
100 гm и
1
а = 3 м/с
120 г.m
2
2
. Определить момент
При этом
инерции блока. Трение при вращении не учитывать.
1.24. Тонкий стержень длиной
l = 40 см и массой m = 0,6 кг враща-
ется около оси, проходящей через середину стержня перпендикулярно
3
его длине. Уравнение вращения стержня
0,1 рад/с .B Определить вращающий момент М в момент времени
3
,At Bt где А = 1 рад/с,
t = 2 c.
76
1.25. Шарик массой m = 50 г, привязанный к концу нити длиной
1 м,l вращается с частотой
1
1 об/с,n опираясь на горизонтальную
1
плоскость. Нить укорачивается, приближая шарик к оси вращения до
расстояния
С какой частотой
А совершает внешняя сила, укорачивая нить? Трением шарика о
боту
2
0,5 м.l
n будет при этом вращаться шарик? Какую ра-
2
плоскость пренебречь.
1.26. Платформа в виде диска радиусом
ции с частотой
са которого
m = 80 кг. С какой частотой будет вращаться платформа,
6 об/мин.n На краю платформы стоит человек, мас-
1
R = 1 м вращается по инер-
если человек перейдет в ее центр? Момент инерции платформы
120 кг м .J Момент инерции человека рассчитывать, как для мате-
2
риальной точки.
1.27. Человек стоит на скамье Жуковского и ловит рукой мяч массой
m = 0,4 кг, летящий в горизонтальном направлении со скоростью
20 м/с. Траектория мяча проходит на расстоянии r = 0,8 м от вер-
тикальной оси вращения скамья. С какой угловой скоростью ω начнет
вращаться скамья Жуковского с человеком, поймавшим мяч? Считать,
что суммарный момент инерции человека и скамейки
6 кг м .J
2
1.28. Обруч и диск одинаковой массой катятся без скольжения с
одинаковой линейной скоростью. Кинетическая энергия обруча
40 Дж.W
1
Найти кинетическую энергию
W
2
диска.
1.29. Сплошной цилиндр скатился с наклонной плоскости высотой
h = 15 см. Определить скорость поступательного движения цилин-
дра в конце наклонной плоскости.
1.30. Сплошной однородный диск катится по горизонтальной плоскости со скоростью 10 м/с.
Какое расстояние пройдет диск до
остановки, если его предоставить самому себе? Коэффициент трения
при движении диска равен 0,02.
1.31. Амплитуда гармонического колебания 5 см, период 4 с. Найти
максимальную скорость колеблющейся точки и ее максимальное ускорение.
1.32. Тонкий обруч радиусом 40 см подвешен на нити длиной 20 см.
Определить частоту колебаний такого маятника.
1.33. Амплитуда колебаний
энергия
При каком смещении от положения равнове-
7
310 Дж.W
сия на колеблющуюся точку действует сила
материальной точки А = 2 см, полная
5
2, 25 10 НF
?
77
1.34. Толстостенное кольцо с радиусами
10 смR и
1
20 смR
2
колеблется около горизонтальной оси, отстоящей от центра кольца на
dR
расстояние
. Определить период колебаний такого маятника.
1
1.35. Определить полную энергию точки массой 20 г, совершающей
гармонические колебания согласно уравнению
0,15 cos 4 [м],
xt
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
а также определить силу, действующую на точку в момент времени
5
t = 0,2 c.
1.36. Диск радиусом 24 см колеблется около горизонтальной оси,
проходящей через середину радиуса перпендикулярно к плоскости
диска. Определить частоту колебаний такого маятника.
1.37. Амплитуда колебаний материальной точки 5 см, период 0,2 с,
начальная фаза равна
. Какова скорость точки в тот момент, когда ее
2
смещение равно 3 см?
1.38. Шар радиусом 40 см колеблется около оси, проходящей гори-
зонтально через шар на расстоянии 30 см от центра шара. Найти период колебаний этого маятника.
1.39. Написать уравнение гармонических колебаний точки, если ее
2
максимальное ускорение равно 0,5 м/с
, период колебаний 2 с, сме-
щение точки от положения равновесия в начальный момент времени
равно 2,5 см.
1.40. Стержень длиной 2 м колеблется около оси, проходящей на
расстоянии 0,4 м от одного из концов. Найти период колебаний
стержня.
ЗАДАЧИ К РАЗДЕЛУ «МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА,
ТЕРМОДИНАМИКА»
2.01. Сосуд емкостью 30,01 мV содержит азот массой
водород массой
ление
р смеси газов.
1 гm при температуре 280 К.T Определить дав-
2
2.02. Два сосуда одинаковой емкостью содержат кислород. В од-
ном сосуде давление
1, 5 МПа,p
2
2
находящийся в них кислород до температуры
установившееся давление
1 МПаp и температура
1
400 К,T в другом
1
250 К.T Сосуды соединили трубкой и охладили
Т = 300 К. Определить
р в сосудах.
78
1
7 гm и
2.03. Баллон емкостью
p
р
содержит смесь водорода и азота
15 лV
при температуре 300 КT и давлении 1, 23 МПа.p Масса смеси
m Определить массу m
145 г.
2.04. Определить массу
водорода и массу
1
m одной молекулы сероуглерода
1
m азота.
2
CS .
2
Принимая во внимание, что молекулы в жидкости имеют шарообразную форму и расположены вплотную друг к другу, определить диа-
d молекулы.
метр
2.05. Найти плотность
газовой смеси, состоящей по массе из од-
ной части водорода и восьми частей кислорода, при давлении
p и температуре Т = 290 К.
0,1 МПа
2.06. В баллоне емкостью
800 кПаp при температуре
1
20 лV находится аргон под давлением
325 К.T Когда из баллона было взя-
1
то некоторое количество аргона, давление в баллоне понизилось до
600 кПа,p
2
т аргона, взятого из баллона.
массу
а температура установилась
2.07. В баллоне емкостью
11, 2 лV находится водород при нор-
300 К.T
2
Определить
мальных условиях. После того как в баллон было дополнительно введено некоторое количество гелия, давление в баллоне возросло до
p а температура не изменилась. Определить массу гелия,
0,15 МПа,
введенного в баллон.
2.08. Вычислить плотность ρ кислорода, находящегося в баллоне
под давлением
р = 1 МПа при температуре Т = 300 К.
2.09. Газовая смесь, состоящая из кислорода и азота, находится в
баллоне под давлением
р = 1 МПа. Считая, что масса кислорода со-
ставляет 20 % от массы смеси, определить парциальные давления
отдельных газов.
и
2
2.10. Баллон емкостью 40 л
Т = 300 К. Когда часть азота израсходовали, давление в баллоне по-
та
низилось на 400 кПа.
p Определить массу m израсходованного
V заполнен азотом. Температура азо-
азота. Процесс считать изотермическим.
2.11. В азоте взвешены мельчайшие пылинки, которые движутся
так, как если бы они были очень крупными молекулами. Масса каждой
10
10 г.m
пылинки
квадратичные скорости
пост
Температура газа Т = 293 К. Определить средние
v, а также средние кинетические энергии
кв
поступательного движения молекул азота и пылинок.
1
79
2.12. Удельные теплоемкости некоторого газа
и 14,6 кДж/(кг К).
10,4 кДж/(кг К)
с Определить киломольные
p
c
V
теплоемкости.
2.13. Баллон емкостью
содержит азот массой
10 лV
1 г.m
Определить среднюю длину свободного пробега молекул.
2.14. Найти среднюю квадратичную скорость молекул газа, плот-
23
ность которого при давлении 750 мм рт. ст. равна
8, 2 10 кг/ м .
Чему равна молярная масса этого газа, если значение плотности дано
для температуры 17 °С?
2.15. Найти диаметр
d молекул водорода, если для водорода
при нормальных условиях длина свободного пробега молекул
112 нм.
l
2.16. Газ занимает объем
1 лV под давлением 0, 2 МПа.p
Определить кинетическую энергию поступательного движения всех
молекул, находящихся в данном объеме.
2.17. Некоторый газ находится при температуре
лоне емкостью
этого газа при постоянном объеме 140 Дж/К.
ние теплоемкостей /
100 лV под давлением 0, 2 МПа.p Теплоемкость
С Определить отноше-
CC.
pV
2.18. Определить среднее число соударений
молекулы водорода при температуре
3
10 мм рт. ст.р
2.19. Сосуд емкостью 4 л
под давлением 0, 2 МПа.
p Определить среднюю квадратичную ско-
V содержит 0, 6 гm некоторого газа
Т = 300 К и давлении
Т = 350 К в бал-
z в секунду
рость молекул газа.
2.20. Вычислить теплоемкость при постоянном объеме двухатомного газа, заключенного в сосуд объемом
при нормальных
10 лV
условиях.
2.21. В закрытом сосуде объемом 10 л находится воздух при давле-
нии 0,1 МПа. Какое количество теплоты надо сообщить воздуху,
чтобы повысить давление в сосуде в 5 раз?
2.22. При изотермическом расширении одного моля водорода,
имевшего температуру
Т = 300 К, затрачена теплота Q = 2 кДж.
Во сколько раз увеличился объем газа?
2.23. В цилиндре под поршнем находится азот массой 20 г.
Газ был нагрет от температуры
300 КT до температуры
1
m
450 КT
2
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]