МЭИ(ТУ) Физика

Билет № 27

1.Абсолютно неупругий удар. Вывод формулы для скорости после абсолютно неупругого удара.

2.Тонкий стержень длиной 50 см и массой 400 г вращается с угловым ускорением 3 с-2 вокруг оси, проходящей через середину стержня перпендикулярно ему. Найти вращающий момент, описывающий действие внешних тел на стержень.

Билет № 28

1.Абсолютно упругий удар. Вывод формул для скоростей после упругого прямого удара.

2.К грузу массы 5 кг, лежащему на наклонной плоскости, привязали шнур, перекинутый через невесомый блок, к концу которого прикреплен другой груз массы 2 кг. Угол наклона плоскости 30°. Найти натяжение шнура при движении грузов. Трением пренебречь.

Билет № 29

1.Кинематика вращательного движения. Угловая скорость, угловое ускорение. Связь

столкновения, считая удар абсолютно неупругим.

Билет № 30

1.Вывод формулы кинетической энергии при вращательном движении. Чем определяется изменение кинетической энергии вращающегося тела? В каких случаях его энергия постоянна?

2.Найти линейную скорость центра однородного шара, скатившегося без проскальзывания с поклонной плоскости длиной l, составляющей с горизонтом угол α. Мо-

мент инерции шара I = 25 mR 2 , где m – масса шара, R – его радиус.

Билет № 31

1.Сила инерции. Пример вывода формулы для силы инерции.

2.Диск радиусом 40 см вращается вокруг вертикальной оси. На краю диска стоит кубик. Коэффициент трения кубика о доску 0,4. Найти, при какой частоте вращения кубик соскользнет с диска.

Билет № 32

1.Вывод закона сохранения импульса.

2.На ступенчатый цилиндрический блок намотаны в противоположных направлениях две легкие нити, к концам которых прикреплены небольшие грузы массами 1 кг и 2 кг. Найти угловое ускорение блока и натяжение нитей, если радиусы цилиндров 5 см и 10 см и момент инерции блока 0,02 кг·м2.

Билет № 33

1.Потенциальная энергия. Связь ее изменения с работой потенциальных сил. Условия сохранения полной механической энергии.

2.Брусок массой 300 г может скользить по горизонтальной плоскости под влиянием груза массой 100 г, подвешенного на нити, перекинутой через блок. Коэффициент трения бруска о плоскость 0,1. Масса блока 50 г, радиус блока 5 см. Найти угловое ускорение и натяжение нити. Блок считать однородным диском.

Билет № 34

1.Кинетическая энергия. Связь ее изменения с работой сил.

2.Однородный стержень АВ длиной 1 м закреплён на горизонтальной оси, отстоящей от конца B на 25 см и перпендикулярной стержню. Стержень приводят в горизонтальное положение и отпускают. Найти линейную скорость точки А в момент, при котором стержень примет вертикальное положение.

Билет № 35

1.Инерциальные системы отсчета. Механический принцип относительности.

2.Какую скорость приобретает обруч (кольцо), скатившись (без скольжения) с наклонной плоскости длиною 2 м, если угол наклона равен 30°? Найти ускорение центра масс кольца при его движении по наклонной плоскости. Начальная скорость кольца равна нулю.

Билет № 36

1.Центр масс системы материальных точек. Уравнение динамики для ускорения центра масс (формулировка, вывод).

2.Человек массой 60 кг прыгает с неподвижной тележки, стоящей на рельсах, в направлении рельсов, при этом тележка, масса которой 30 кг, откатывается в сторону, противоположную прыжку, на 2 м. Коэффициент трения при движении тележки равен 0,1. Вычислить энергию (работу), затраченную при прыжке.

КОЛЛОКВИУМ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКЕ И ТЕРМОДИНАМИКЕ

Билет № 1

1.Работа при расширении и сжатии газа. Вывод формулы для работы газа при изотермическом расширении.

2.Какой кинетической энергией обладают все молекулы 0,005 кг окиси углерода СО при температуре 290 К? Какова энергия, приходящаяся на долю вращательного движения молекул?

Билет № 2

1.Количество теплоты. Теплоемкость и ее зависимость от процесса. Вывод уравнения Майера (C p −CV = R ).

2.Найти полную кинетическую энергию молекул азота, занимающих при давлении

2·105 Па объем 1·10-4 м3.

Билет № 3

1.I начало термодинамики. Определение всех величин, входящих в него. Применение I начала термодинамики к изохорическому и изобарическому процессам.

2.Найти молярную массу, давление и плотность смеси 10 г водорода и 112 г азота, находящейся в объеме 2 л при температуре 550 К.

Билет № 4

1.Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах.

2.0,056 кг азота нагреваются до температуры T2 = 300 К от исходной T1 = 280 К один раз изобарно, другой раз изохорно. Найти количество сообщенной теплоты и изменение внутренней энергии в обоих случаях.

Билет № 5

1.Средняя квадратичная скорость и средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул. Вывод формулы для средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

2.0,5 моля одноатомного газа расширяется от V1 = 1·10-3 м3 до V2 = 2·10-3 м3 первый раз изобарно, второй раз – изотермически. В каком процессе работа, совершенная газом, будет больше и насколько? Начальная температура газа 300 К.

Билет № 6

1.Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Вывод формулы для внутренней энергии 1 моля и данной массы газа.

2.2 л азота находятся под давлением 1·105 Па. Сколько тепла надо сообщить азоту, чтобы: а) при постоянном давлении увеличить объем вдвое; б) при постоянном объеме увеличить вдвое давление?

Билет № 7

1.Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории для давления.

2.Одинаковую ли работу совершает идеальный газ в циклах, изображенных на рисунке? Сравнить количество тепла, необходимого для проведения каждого цикла, считая, что давления и объёмы известны и в обоих случаях одинаковы.

Билет № 8

1.I начало термодинамики. Адиабатический процесс. Вывод уравнения адиабаты (уравнения Пуассона).

2.Чему равна плотность водорода при 0°С и давлении 1·105 Па? Чему равна энергия поступательного и вращательного движения одной молекулы при этих условиях?

Билет № 9

1.I начало термодинамики. Изотермический и адиабатический процессы. Сравнение работы газа при изотермическом и адиабатическом процессах.

2.Найти число молекул водорода в 1·10-6 м3, если давление равно 4·104 Па, а средняя квадратичная скорость при данных условиях 900 м/с? Чему равна кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы?

Билет № 10

1.Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Наиболее вероятная, среднеквадратичная и средняя скорости. Зависимость их от температуры.

2.При адиабатическом расширении 10 молей азота температура понизилась с 300 К до 290 К. Затем газ изохорно нагрели до прежней температуры. Найти совершенную газом работу и количество подведенного тепла. Изобразить процессы графически.

Билет № 11

1.Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность.

2.Найти плотность газа, если при давлении 1·106 Па средняя квадратичная скорость его молекул 1000 м/с.

Билет № 12

1.Зависимость давления газа от высоты его столба. Барометрическая формула.

2.Найти работу, которую надо совершить, чтобы сжать 1 кмоль гелия, взятого при температуре 300 К, до объема в 2 раза меньшего: а) изотермически, б) изобарически.

Билет № 13

1.Закон Больцмана для распределения частиц в потенциальном поле.

2.Начальный объем 1 кг кислорода V1 = 0,1 м3, начальное давление p1 = 5·105 Па. Кислород нагревают при постоянном объеме так, что его давление становится равным p2 = 10·105 Па, затем изотермически расширяют до давления p1 и, наконец, изобарически охлаждают так, что конечный объем становится равным V1. Найти изменение внутренней энергии и работу, произведенную газом за этот цикл. Нарисовать в координатах p, V весь цикл.

Билет № 14

1.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов для энергии. Физический смысл абсолютной температуры.

2.3,2 кг кислорода, находящегося при температуре 300 К, подвергают адиабатическому сжатию, причем его новый объем становится в 10 раз меньше прежнего. Найти температуру газа после сжатия и работу внешних сил.

Билет № 15

1.Основные предпосылки молекулярно-кинетической теории. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории газа для давления.

2.0,01 кг кислорода при температуре 300 К и начальном давлении 6·105 Па расширяется до нормального атмосферного давления. Найти работу газа, если расширение проходит: а) адиабатно; б) изотермически.

Билет № 16

1.Первое начало термодинамики и его применение для адиабатического процесса. Графики этого процесса в координатах p, V; U, V (U – внутренняя энергия газа).

2.Найти число молекул азота в объеме 1·106 м3 и плотность этого газа при давлении 3·106 Па и температуре 300 К.

Билет № 17

1.Работа при расширении и сжатии газа. Вывод формулы для работы газа при изотермическом расширении. Графический смысл работы.

2.Плотность смеси азота и водорода при температуре 320 К и давлении 2·105 Па равна 0,3 кг/м3. Найти концентрацию молекул водорода в смеси.

Билет № 18

1.I начало термодинамики и его применение к изохорическому и изотермическому процессам. Молярные теплоемкости CV и CT. Графики процессов в координатах p, V и U, V (U – внутренняя энергия газа).

2.Удельная теплоемкость при постоянном объеме газовой смеси, состоящей из одного киломоля кислорода и нескольких киломолей аргона, равна 430 Дж/кг. Какое количество аргона находится в газовой смеси?

Билет № 19

1.Предмет молекулярной физики. Статистический и термодинамический метод исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния.

2.Найти удельную теплоемкость при постоянном объеме некоторого многоатомного газа, если известно, что плотность этого газа при нормальных условиях 0,8 кг/м3.

Билет № 20

1.Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеальных газов для давления.

2.Газ совершает круговой процесс, состоящий из двух изотерм (1-2 и 3-4) и двух изобар (2-3 и 4-1). Т3 = 1000 К, Т1 = 700 К, p2 = 6·105 Па, V1 = 5 л. Вычислить работу газа за цикл.

Билет № 21

1.Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Сравнение наиболее вероятной и среднеквадратичной скоростей. Что определяют эти скорости?

2.В цилиндре под поршнем находится идеальный газ, состояние которого изменяется следующим образом: газ расширяется вдвое при постоянном давлении, затем при постоянном объеме газ охлаждают до первоначальной температуры и возвращают в исходное состояние. Нарисовать в координатах p, V; p, T; V, T графики всех процессов. Указать, как изменяется внутренняя энергия газа и в каких процессах газ получает тепло.

Билет № 22

1.I начало термодинамики и его применение к адиабатному процессу. Вывод уравнения адиабаты (уравнения Пуассона).

p1 = 4 . p4

Билет № 23

1.Распределение молекул газа по высоте. Вывод барометрической формулы.

2.Азот, занимающий при давлении 1·105 Па объем 1·10-2 м3, расширяется вдвое. Найти конечное давление и работу, совершенную газом в случае: а) изобарического процесса; б) изотермического процесса.

Билет № 24

1.Количество теплоты. Теплоемкость и ее зависимость от процесса. Вывод уравнения Майера (C p −CV = R ).

2.Цикл, совершаемый двумя киломолями одноатомного идеального газа, состоит из изотермы, изобары и изохоры. Изотермический процесс происходит при минимальной температуре цикла, равной 400 К. Объем газа в пределах цикла изменяется в 2 раза. Вычислять работу газа за цикл.

Билет № 25

1.Первое начало термодинамики. Работа газа. Сравнение работ при изотермическом и адиабатическом расширениях газа от объема V1 до объема V2. Графический смысл работы.

2.Какой внутренней энергией обладает 0,07 кг азота при температуре 273 К? Какова энергия поступательного движения молекул газа при данной температуре?

Билет № 26

1.I начало термодинамики. Количество теплоты. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости от процесса. Сравнение теплоемкостей при изохорическом и изобарическом процессах.

2.Плотность газа при нормальном давлении равна 0,18 кг/м3. Найти среднеквадратичную скорость молекул газа.

Билет № 27

1.I начало термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Изменение внутренней энергии при адиабатическом сжатии и расширении газа.

2.Газ занимает при температуре 290 К объем 1·10-3 м3. Найти давление газа на стенки сосуда, если в объеме содержится 1·1024 молекул.