Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
49
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
3.38 Mб
Скачать

45.Каков КПД холодильника, если для охлаждения 2 л воды от 282,5 К до точки замерзания потребовалось испарить 73 г фреона? Удельная теплота парообразования фреона 1,68 МДж/кг.

46.Какова стоимость плавления и последующего нагрева до 20 °С 5 кг льда, взятого при температуре –1 °С, если стоимость 1 кВт·ч потра- ченной энергии равна 2 руб.?

47.Судно на подводных крыльях развивает мощность 1500 кВт. Расход топлива на 1 км пути составляет 5 кг при скорости судна 72 км/ч. Удельная теплота сгорания топлива 50 МДж/кг. Каков КПД двигателя?

48.Сколько времени работал двигатель мотоцикла, если известно,

что сгорело 0,25 кг бензина с удельной теплотой сгорания 46 · 106 Дж/кг? КПД двигателя 20 %, его мощность 6400 Вт.

49.КПД двигателя 25 %. За 1 ч работы двигателя сгорело 2 л бензина. Удельная теплота сгорания бензина 46 · 106 Дж/кг, его плотность 800 кг/м3. Какую мощность развивает двигатель?

50.Четыре точечных заряда q1 = q2 = q3 = q4 = 1 нКл расположены

âвершинах квадрата. Какой заряд q нужно поместить в центре квадрата, чтобы указанная система зарядов находилась в равновесии?

51.Два точечных электрических заряда q1 = 2 íÊë è q2 = –1 íÊë íà-

ходятся в воздухе на расстоянии d = 5 см друг от друга. Определить на-

пряженность E поля, создаваемого этими зарядами в точке À, удаленной от заряда q1 на расстояние r1 = 4 см и от заряда q2 на расстояние r2 = 3 ñì.

52.Два точечных электрических заряда q1 = –2 íÊë è q2 = 1 нКл находятся в воздухе на расстоянии d = 10 см друг от друга. Определить потенциал поля, создаваемого этими зарядами в точке À, удаленной от заряда q1 на расстояние r1 = 6 см и от заряда q2 на расстояние r2 = 8 ñì.

53.Точечный заряд q = 10 нКл находится в поле, созданном прямой бесконечной нитью, равномерно заряженной с линейной плотностью

= 0,2 нКл/см. Определить силу F, действующую на заряд, если его расстояние от нити r = 10 ñì.

54.Два шарика массой m = 10 г каждый подвешены на нитях, верхние концы которых соединены вместе. Длина каждой нити = 1 м. Какие одинаковые заряды надо сообщить шарикам, чтобы нити разошлись на

óãîë = 30°?

55. Одинаковые по модулю, но разные по знаку заряды q1 è q2 находятся на расстоянии 5 см друг от друга. Модуль вектора напряженности электрического поля, создаваемого этими зарядами в точке, отстоящей

321

на 3 см от заряда q1 и на 4 см от заряда q2, E = 13,5 кВ/м. Определить величины зарядов q1 è q2.

56.Одинаковые заряды q1 è q2 находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Потенциал электрического поля, создаваемого этими зарядами

âточке, отстоящей на 6 см от заряда q1 и на 8 см от заряда q2, = 657 В. Определить величины зарядов q1 è q2.

57.Бесконечно длинная прямая тонкая проволока имеет равномерно

распределенный заряд. Вычислить линейную плотность заряда, если напряженность поля на расстоянии d = 0,1 м от проволоки E = 1 Â/ì.

58.Три одинаковых точечных заряда по 20 нКл расположены в вершинах равностороннего треугольника. На каждый заряд действует сила 10 мН. Найти длину стороны треугольника.

59.Какой угол с вертикалью составит нить, на которой висит шарик массой 25 мг, если поместить шарик в горизонтальное однородное электрическое поле с напряженностью 35 В/м, сообщив ему заряд 7 мкКл?

60.Определить ускоряющую разность потенциалов U, которую должен пройти в электрическом поле протон, обладающий скоростью v1 = 104 м/с, чтобы скорость его возросла в n = 4 ðàçà.

61.Конденсатор емкостью Ñ1 = 1 мкФ был заряжен до разности потенциалов U1 = 10 В. После отключения от источника тока конденсатор был соединен параллельно с другим незаряженным конденсатором емкостью Ñ2 = 6 мкФ. Какая энергия W израсходуется на образование искры в момент присоединения второго конденсатора?

62. Электрон прошел ускоряющую разность потенциалов U = 200 В. Какую скорость приобретает при этом электрон?

63. Конденсатор емкостью Ñ1 = 3 Ф зарядили до разности потенциалов U = 2 кВ и отключили от источника напряжения. Затем к конденсатору присоединили второй, незаряженный конденсатор емкостью Ñ2 = 2 Ф. Какова стоимость энергии, потерянной при соединении конденсаторов, если цена электроэнергии 2 руб. за 1 кВт·ч?

64. Между двумя параллельными горизонтальными пластинами с разностью потенциалов 0,7 кВ находится во взвешенном состоянии капелька масла, радиус которой 1,5 мкм. Расстояние между пластинами 0,4 см, плотность масла 800 кг/м3. Найти заряд капли.

65. Конденсатор емкостью 20 мкФ, заряженный до разности потенциалов 100 В, соединили параллельно с заряженным до разности потенциалов 40 В конденсатором, емкость которого неизвестна (соединили

322

одноименно заряженные обкладки конденсаторов). Найти емкость второго конденсатора, если разность потенциалов между обкладками конденсаторов после соединения оказалась равной 80 В.

66.Потенциалы двух проводников относительно Земли соответственно равны 24 В и –8 В. Какую работу нужно совершить, чтобы перенести заряд +8 нКл со второго проводника на первый?

67.Конденсатор электроемкостью Ñ1 = 0,6 мкФ был заряжен до разности потенциалов U1 = 300 В и соединен параллельно со вторым конденсатором электроемкостью C2 = 0,4 мкФ, заряженным до разности потенциалов U2 = 160 В. Найти заряд, перетекший с пластин первого конденсатора на второй.

68.В однородное электрическое поле напряженностью Å = 200 В/м влетает вдоль силовых линий электрон со скоростью v0 = 2 · 106 м/с. Определить расстояние , которое пройдет электрон до точки, в которой его скорость будет равна половине начальной.

69.Два конденсатора емкостями Ñ1 = 5 ìêÔ è Ñ2 = 8 мкФ соединены последовательно, и на них подано общее напряжение 80 В. Определить заряды q1 è q2 конденсаторов и разности потенциалов U1 è U2 между их обкладками.

70.Сопротивление R1 = 5 Ом, вольтметр и источник тока соединены параллельно. Вольтметр показывает напряжение U1 = 10 В. Если заменить сопротивление R1 íà R2 = 12 Ом, то вольтметр покажет напряжение U2 = 12 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. Током через вольтметр пренебречь.

71.ЭДС автомобильного аккумулятора = 12 В, внутреннее сопротивление r = 5 Ом. Электрическая цепь автомобиля потребляет мощность Ð = 100 Вт. Определить силу тока I â öåïè.

72.Согласно инструкции максимальная мощность, потребляемая стиральной машиной, составляет 2,2 кВт. На какой ток должны быть рассчитаны провода бытовой электрической сети, если напряжение

âней 220 В. Определить стоимость одной стирки при максимальной мощности, если время цикла стирки 2 ч, а цена 1 кВт·ч электроэнергии равна 2 руб.

73.В сеть с напряжением U = 100 В подключили катушку с сопротивлением R1 = 2 кОм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра U1 = 80 В. Когда катушку заменили другой, вольтметр показал U2 = 60 В. Определить сопротивление R2 другой катушки.

323

74.К батарейке, имеющей ЭДС = 1,5 В и внутреннее сопротивление r = 1 Ом, подключена лампочка с сопротивлением R = 9 Ом. Найти напряжение на лампочке.

75.Провода бытовой электрической сети рассчитаны на силу 10 А при напряжении 220 В. Определить стоимость нагрева воды в электриче- ском чайнике до кипения, если чайник, потребляя максимальную мощность, нагревает воду за 10 мин. Цену 1 кВт·ч электроэнергии принять равной 2 руб.

76.Два параллельно соединенных резистора с сопротивлениями 40

è10 Ом подключены к источнику тока с ЭДС 10 В. Ток в цепи 1 А. Найти внутреннее сопротивление источника.

77.Стоимость нагрева воды в электрическом чайнике до кипения 10 коп. Чайник включается в бытовую электрическую сеть с напряжением 220 В. Определить сопротивление нагревательного элемента чайника, если время нагрева равно 15 мин. Цену 1 кВт·ч электроэнергии принять равной 2 руб.

78.Источник тока питает 100 ламп, рассчитанных на напряжение

220 В и соединенных параллельно. Сопротивление каждой лампы 1,2 кОм, сопротивление подводящих проводов 4 Ом, внутреннее сопротивление источника 0,8 Ом. Какой должна быть ЭДС источника для того, чтобы лампы горели в полный накал?

79.Для поддержания постоянной температуры комнаты используется электрическая печь, сопротивление нагревательного элемента которой равно 300 Ом. Печь включается в бытовую сеть с напряжением 220 В. Определить стоимость тепла, потерянного комнатой за сутки, если цена 1 кВт·ч электроэнергии равна 2 руб.

80.Два иона разных масс с одинаковыми зарядами влетели в однородное магнитное поле и стали двигаться по окружностям радиусами R1 = 3 ñì è R2 = 1,73 см. Определить отношение масс ионов, если они прошли одинаковую ускоряющую разность потенциалов.

81.Два бесконечно длинных провода, по которым текут в разных на-

правлениях токи силой I = 60 А, расположены на расстоянии d = 15 ñì

друг от друга. Определить магнитную индукцию B поля, создаваемого проводниками в точке À, отстоящей от оси одного проводника на расстояние r1 = 9 см, от оси другого — на расстояние r2 = 12 ñì.

82. По двум параллельным прямым проводам длиной = 1 м каждый, находящихся на расстоянии d = 10 см друг от друга, текут одинако-

324

вые токи. Сила взаимодействия проводников F 3 H. Вычислить значе- ния токов, текущих по проводам.

83. Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов U = 1 кВ, влетел в однородное магнитное поле и начал двигаться по окружности радиусом R = 1 см. Определить индукцию магнитного поля.

84. По двум бесконечно длинным проводам текут в одинаковом направлении токи I1 = 1 A è I2 = 5 A. Расстояние между проводами à = 0,1 м. Определить напряженность Í магнитного поля в точке, удаленной от первого провода на расстояние r1 = 80 мм и от второго — на расстояние r2 = 60 ìì.

85. В однородном магнитном поле с индукцией Â = 1 мТл помещен прямой проводник длиной = 1 м (подводящие провода находятся вне поля). Определить силу F, действующую на проводник, если по нему те- чет ток силой I = 10 А, а угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен 45°.

86.Определить период обращения электрона по круговой орбите

âмагнитном поле с индукцией Â = 1 ìÒë.

87. По горизонтально расположенному проводнику длиной 20 см и массой 4 г течет ток силой 10 А. Найти индукцию магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

88.По двум бесконечно длинным прямолинейным параллельным проводникам, расстояние между которыми 15 см, в одном направлении текут токи 4 и 6 А. Определить расстояние от проводника с меньшим током до геометрического места точек, в котором напряженность магнитного поля равна нулю.

89.По двум прямым параллельным проводам, находящимся на одинаковом расстоянии à = 10 см друг от друга, текут одинаковые токи по 100 А. В проводах направления токов совпадают. Вычислить силу, действующую на единицу длины каждого провода.

90. Магнитный момент рамки, по которой течет ток I = 10 À, ðm = 1 À·ì2. Рамка с током содержит N = 20 витков тонкого провода. Определить площадь рамки.

91. В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,1 Тл, вращается катушка, состоящая из 200 витков. Ось вращения катушки перпендикулярна ее оси и направлению магнитного поля. Период обращения катушки равен 0,2 с, площадь поперечного сечения катушки 4 см2. Найти максимальную ЭДС индукции во вращающейся катушке.

325

92.Квадратный контур со стороной à = 10 см, в котором течет ток I = 6 А, находится в магнитном поле (Â = 0,8 Тл) под углом = 60° к линиям индукции. Какую работу À нужно совершить, чтобы при неизменной силе тока в контуре изменить его форму на окружность?

93.Энергия магнитного поля внутри соленоида W = 100 Дж. Определить напряженность магнитного поля в соленоиде, если на один сантиметр длины соленоида намотано 200 витков провода. Индуктивность соленоида L = 0,4 Ãí.

94.В однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,1 Тл, вращается катушка, состоящая из 200 витков. Ось вращения катушки перпендикулярна оси симметрии катушки и направлению магнитного

поля. Максимальная ЭДС индукции в катушке равна 0,3 В. Найти период обращения катушки, если площадь поперечного сечения катушки 4 см2.

95.Плоский контур с током I = 5 А свободно установился в однородном магнитном поле (Â = 0,4 Тл). Площадь контура S = 200 ñì2. Поддерживая ток в контуре неизменным, его повернули относительно оси,

лежащей в плоскости контура, на угол = 30°. Определить совершенную при этом работу À.

96.На стальной стержень длиной 100 см и сечением 1 см2 намотан

âодин слой провод так, что на каждый сантиметр длины стержня приходится 100 витков. Определить энергию магнитного поля в сердечнике соленоида, если сила тока в обмотке 0,1 А.

97.Квадратная рамка из медной проволоки сечением 1 мм2 помеще-

на в магнитное поле, индукция которого меняется по закону Â = Â0sin t, ãäå Â0 = 0,01 Òë, = 2 /Ò, Ò = 0,02 с. Площадь рамки 25 см2. Плоскость рамки перпендикулярна направлению магнитного поля. Найти наибольшее значение ЭДС индукции, возникшей в рамке.

98.Виток, в котором поддерживается постоянная сила тока I = 60 А, свободно установился в однородном магнитном поле (Â = 20 мТл). Диаметр витка d = 10 см. Какую работу À нужно совершить для того, чтобы повернуть виток относительно оси, совпадающей с диаметром, на угол

= /3 ðàä?

99.Какую работу совершает сила Ампера при перемещении проводника длиной = 20 см на расстояние, равное его длине в магнитном

поле с индукцией B = 0,5 Тл, если по проводнику течет ток I = 10 А и проводник движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля?

326

100.Плоское зеркало поворачивают на угол, равный 27°. На какой угол повернется отраженный от зеркала луч?

101.Определить фокусное расстояние линзы, если при расстоянии 40 см от линзы до предмета действительное изображение получается на расстоянии 120 см от линзы.

102.Солнечные лучи составляют с горизонтом угол 40°. Под каким углом к горизонту надо расположить плоское зеркало, чтобы направить лучи горизонтально? Угол отсчитывается от отражающей поверхности.

103.Определить фокусное расстояние линзы, если при расстоянии 20 см от линзы до предмета мнимое изображение получается на расстоянии 10 см от линзы.

104.Луч падает на поверхность воды (n = 1,33) под углом 40°. Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла (n = 1,5), чтобы угол преломления оказался таким же?

105.Определить оптическую силу линзы, если при расстоянии 40 см от линзы до предмета действительное изображение получается на расстоянии 120 см от линзы.

106.Солнечный свет падает на поверхность воды (n = 1,33) в сосуде. Каковы углы падения и преломления, если угол отражения 30°?

107.На каком расстоянии от линзы с фокусным расстоянием 30 см надо поставить экран, чтобы получить четкое изображение свечи? Расстояние от свечи до линзы 40 см.

108.Найти показатель преломления света в скипидаре, если при угле падения 45° угол преломления 30°.

109.Расстояние между свечой и стенкой 1 м. На каком расстоянии от свечи нужно поместить линзу с фокусным расстоянием 9 см, чтобы на стене получилось резкое уменьшенное изображение свечи?

110.На мыльную пленку под углом 30° падает параллельный пучок

белых лучей. В отраженном свете пленка кажется красной ( = 0,7 · 10–6 м). Какова возможная наименьшая толщина пленки?

111.Дифракционная решетка освещена белым светом, падающим нормально. Спектры 2-го и 3-го порядков частично накладываются друг на друга. На какую длину волны в спектре 3-го порядка накладывается середина желтой части 2-го порядка, соответствующая длине волны 0,575 мкм?

112.Угол преломления луча в жидкости = 35°. Определить показатель преломления жидкости, если известно, что отраженный луч максимально поляризован.

327

113. Пучок белого света падает нормально на стеклянную пластинку, толщина которой d = 0,4 мкм. Показатель преломления стекла n = 1,5. Какие длины волн, лежащие в пределах видимого спектра (от 400 до 700 нм), усиливаются в отраженном пучке?

114.На дифракционную решетку с частотой 2000 линий на 1 см падает свет с длиной волны = 5 · 10–5 см. Экран расположен на расстоянии 30 см от решетки. Найдите расстояние между изображениями нулевого и первого порядка.

115.Во сколько раз ослабляется свет, проходя через два николя, плоскости поляризации которых составляют угол 30°, если в каждом из николей в отдельности теряется 10 % падающего на него светового потока?

116.На стеклянную пластинку нанесен тонкий слой вещества (n = 1,4).

Пластинка освещается пучком параллельных лучей ( = 0,54 мкм), падающих на пластинку нормально. Какую толщину должен иметь слой, чтобы отраженные лучи имели наименьшую яркость (nñò = 1,5)?

117. Дифракционная решетка шириной 12 мм содержит 4800 штрихов. Определить: 1) число максимумов в спектре дифракционной решетки для длины волны = 5,5 · 10–7 м; 2) период дифракционной решетки.

118.В начальном положении плоскости колебаний поляризатора

èанализатора совпадают. На какой угол следует повернуть анализатор, чтобы в три раза уменьшить интенсивность света, приходящего к нему от поляризатора. Потерями света можно пренебречь.

119.Расстояние между двумя когерентными источниками света

( = 0,5 мкм) равно 0,1 мм. Расстояние между светлыми полосами на экране в средней части интерференционной картины равно 1 см. Определить расстояние от источников света до экрана.

120.Из смотрового окошка печи за 5 мин излучается 6,3 ккал. Площадь окошка равна 3 см2. Принимая, что окошко излучает, как абсолютно черное тело, определить температуру печи.

121.Красная граница фотоэффекта для цинка ê = 310 нм. Определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов в электрон-

вольтах, если на цинк падают лучи с длиной волны = 200 нм.

122.Температура зачерненного шарика изменяется при остывании от 27 до 20 °С. На сколько изменилась длина волны, соответствующая максимуму излучательной способности?

123.На фотоэлемент с катодом из лития падают лучи с длиной вол-

ны = 200 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности

328

потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить фототок.

124.Вольфрамовая нить накаливается в вакууме током 1 А до температуры 1000 К. При каком токе нить накалится до 3000 К? Потерями энергии пренебречь.

125.На металлическую пластину направлен пучок ультрафиолето-

вых лучей ( = 0,25 мкм). Фототок прекращается при минимальной задерживающей разности потенциалов 0,96 В. Определить работу выхода электронов из металла.

126. Раскаленная металлическая поверхность S = 10 ñì2 излучает в 1 мин 4 · 104 Дж энергии. Температура поверхности равна 2500 К. Каково отношение энергетических светимостей этой поверхности и черного тела при данной температуре?

127.На металлическую пластинку падает монохроматический пу- чок света с длиной волны 0,413 мкм. Поток фотоэлектронов, вырываемых с поверхности металла, полностью задерживается разностью потенциалов 1 В. Определить работу выхода и красную границу фотоэффекта.

128.Какое количество энергии излучает 1 см2 затвердевающего свинца в 1 с? Отношение энергетических светимостей поверхности свинца и абсолютно черного тела для этой температуры считать равным

0,6, tçàòâ.ñâ = 327 °Ñ.

129.На фотоэлемент с катодом из рубидия падают лучи с длиной волны 100 нм. Найти наименьшее значение задерживающей разности потенциалов, которую нужно приложить к фотоэлементу, чтобы прекратить эмиссию фотоэлектронов.

130.Определить наибольшую и наименьшую длины волн в первой инфракрасной серии водорода (серия Пашена).

131.Найти радиус первой боровской орбиты электрона в атоме во-

дорода.

132.Определить максимальную энергию фотона серии Бальмера

âспектре излучения атомарного водорода.

133.Двухзарядный ион лития Li++ перешел со второго энергетиче- ского уровня на первый. Определить длину волны, испускаемую при этом переходе.

134.Найти энергию и потенциал ионизации двухзарядного иона ли-

òèÿ Li++.

135.Какова кинетическая энергия электрона в атоме водорода на первой боровской орбите?

329

136.Найти период обращения на первой боровской орбите.

137.Найти скорость электрона на первой боровской орбите.

138.Определить энергию фотона, испускаемого атомом водорода при переходе электрона со второй орбиты на первую.

139.Определить длину волны, соответствующую третьей линии серии Бальмера.

140.Во сколько раз отличается удельная энергия связи (энергия связи, рассчитанная на один нуклон) для ядер 32 He è 13 H?

141.При ядерной реакции в энергоблоке атомной электростанции дефект массы составил 1 г. Сколько выделилось при этом энергии? Какова стоимость выделившейся энергии, если цена 1 кВт·ч равна 2 руб.

142.Какая доля начального количества атомов распадается за один год в радиоактивном изотопе тория 23290 Th?

143.Написать недостающее обозначение в ядерной реакции:

X11 H 1122 Na 42 He.

144.Во сколько раз отличается удельная энергия связи (энергия связи, рассчитанная на один нуклон) для ядер 73 Li è 74 Âå?

145.Мощность атомного энергоблока при потреблении в сутки 2 кг изотопа урана 23592 U равна 3,2 МВт. При одном делении ядра освобождает-

ñÿ 3,2 · 10–13 Дж энергии. Каков коэффициент полезного действия АЭС? Какова стоимость полученной энергии, если цена 1 кВт·ч равна 2 руб.?

146. При бомбардировке изотопа азота 147 N нейтронами получается изотоп углерода 146 С, который оказывается минус -радиоактивным. Написать уравнения этих реакций.

147.За сутки активность нуклида уменьшилась от 3,2 до 0,2 Бк. Определить период полураспада этого нуклида.

148.Какую наименьшую энергию нужно затратить, чтобы разделить на отдельные нуклоны ядро 74 Be?

149.Какая частица испускается в результате бомбардировки ядер азота 147 N нейтроном, если в результате получилось ядро 105 В? Написать

уравнение реакции.