Файл: Упр 1 Приведите примеры технических устройств, действие которых основано на открытии радиоактивности, электромагнитных волн, ультразвука, реактивного движения.docx

Скачать файл (4,63Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.04.2024

Просмотров: 63

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

2. На каком расстоянии от поверхности Марса сила взаимодействия межпланетной станции Маринер-9 массой 1000 кг с планетой была равна 1,78 кН? Масса Марса равна 6,4 ∙ 10 23 кг, радиус 3400 кмВ ычислите ускорение свободного падения тел вблизи поверхности Марса. Масса Марса равна 6⋅1023 кг, его радиус 3300 км. 3. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земным радиусам, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точке прямой, соединяющей их центры, следует поместить тело, чтобы оно притягивалось к Земле и Луне с одинаковыми силами? 4. Определите силу притяжения шарика массой m и однородного шара, внутри которого есть сферическая плоскость радиусом R/2 (рис. 32). Радиус шара R, масса M, расстояние между центрами тяжести LМасса шара, который заполнил бы сферическую полость, равна Mпол=(4/3)πρ(R/2)3=M/8Mпол=(4/3)πρ(R/2)3=M/8, а центр его лежит на расстоянии r−R/2r−R/2 от шарика массы mm. Искомая сила, равная разности сил притяжения сплошного шара и меньшего шара, заполняющего сферическую полость, выразится так: F=GMmr2−G(M/8)m(r−R/2)2=GMm[7r2−8rR+2R28r2(r−R/2)2]F=GMmr2−G(M/8)m(r−R/2)2=GMm[7r2−8rR+2R28r2(r−R/2)2]. 6. Определите потенциал гравитационного поля на геостационарной орбите Земли. Какой потенциальной энергией обладает космический аппарат спутниковой связи РК KazSat-3 массой 1,3 тонны на этой орбите (рис. 34). Расстояние от поверхности Земли до орбиты 36000 км. Масса Земли6 ∙ 10 24 кг, радиус Земли 6400 км определите кинетическую энергию космической станции при движении по орбите со скоростью 3,07 км/с, если масса станции 10 т. 7. Спутник движется вокруг Земли на расстоянии H от ее поверхности. Радиус Земли R 3 >> H. Определите период обращения спутника. Орбиту считайте круговойm*a=mw^2*(Ro+H)=F=m*G*M/(Ro+H)^2=m*g*(Ro)^2/(Ro+H)^2mw^2*(Ro+H)=m*g*(Ro)^2/(Ro+H)^2w^2=g*(Ro)^2/(Ro+H)^3w=корень(g*(Ro)^2/(Ro+H)^3)T=2*pi/w=2*pi/корень(g*(Ro)^2/(Ro+H)^3)=2*pi*корень((Ro+H)^3/(g*(Ro)^2))если Ro >> HT=2*pi*корень((Ro+H)^3/(g*(Ro)^2)) 2*pi*корень(Ro^3/(g*(Ro)^2)) == 2*pi*корень(Ro/g) 2*3,14*корень(6400000/9,81) сек 5072 сек 84,5 мин

2. В широкой части трубы нефть течет со скоростью 2 м/с. Определите скорость течения нефти в узкой части трубы, если разность давлений в широкой и узкой части трубы составляет 50 мм рт. СтУравнение: Р1+рgh1+рv1^2/2=Р2+рgh2+рv2^2/2. Здесь h1=h2, Р1-Р2=50мм. рт. ст. =6666Па. Плотность нефти бывает разная, от 0,65 до 1,05. Примем 900кг/м3. v2=(2(Р1-Р2+рv1^2/2)/р) ^(1/2)=(2*(6666+900*2^2/2)/900)^(1/2)=4,34м/с. Конечно нужно еще учесть местные сопротивления (переход) , но думаю вам это не нужно.3. По горизонтальной трубе переменного сечения течет вода. Площади поперечных сечений трубы в узкой и широкой ее части равны 10 см 2 и 20 см 2 соответственно. Разность давлений в указанных сечениях 200 мм водного столба. Определите объем воды, проходящий через произвольное сечениетрубы за 1 срешение: 4. Трубка расположена горизонтально. В широкой части трубы диаметром D расположен поршень, на него действует постоянная сила F. Узкая часть трубы имеет диаметр d, из нее вытекает струя воды. Определите скорость перемещения поршня, трение не учитывайтеA = F v Δt. эта работа идет на приращение кинетической энергии столбиков воды:F v Δt = (m/2) * (u² - v²)диаметра d: S1 v Δt = S2 u Δt или v (π D²)/4 = u (π d²)/4, то естьu = v (D/d)² (полученное выше равенство также называется теоремой о неразрывности струи) масса столбика воды: m = p V = p (π D²)/4 * v Δtобъединяя все полученные выше выражения, получаем: помимо прочего, можно решить несколько проще через закон Бернулли:P1 + (p v²)/2 = P2 + (p u²)/2, гдеP1 = (4 F)/(π D²) - давление, оказываемое на столбик воды поршнем(p v²)/2 и (p u²)/2 - плотности кинетических энергийP2 = 0, т.к. в трубе диаметра d на столбик воды давление не оказывается. считаем, что атмосферного давления нетупр 161. На дне бака высотой 50 см, полностью заполненного водой, имеется отверстие площадью 1 см 2 значительно меньшей площади сечения бака. Если открыть отверстие, то из него начинает вытекать струя воды. Чему равна площадь сечения струи на высоте 20 см ниже дна бака?о закону сохранения энергииm*g*h1=m*V1^2/2V1=√2*g*h1аналогично V2=√2*g*(h1+h2)так как m1=m2 p*V1*Δt*S1=p*V2*Δt*S2S2=S1*V1/V2=S1*√2*g*h1/√2*g*(h1+h2)=S1*√(h1/(h1+h2)=1*√20/70=0,53 см22. На какой высоте площадь поперечного сечения вертикальной струи фонтана в 3 раза больше выходного отверстия трубки? Скорость воды в выходном отверстии 9 км/ч. Сопротивление воздуха не учитывать сечения струи фонтана будет в 5 раз больше площади выходного отверстия трубки? Скорость воды в выходном отверстии 10м/сдано V1=10 м/с S2/S1=5 h- ?так как объемы одинаковыеV1*S1*t=V2*S2*tV1/V2=S2/S1=5V2=2 м/сh=V2^2-V1^2)/-2*g=(4-100)/19,6=4,9 м3. В водопроводной трубе образовалось отверстие сечением 4 мм 2 , из которого вертикально вверх бьет струя воды, поднимаясь на высоту 80 см. Какова утечка воды за сутки 4. Шарик всплывает в жидкости, плотность которой в 4 раза больше плотности материала шарика с постоянной скоростью. Во сколько раз сила трения, действующая на шарик, больше веса этого шарика?Дано:

В закрытом сосуде находится v = 4 моль аргона при температуре T = 300 K. На сколько процентов увеличится давление в сосуде, если газу сообщить количество теплоты Q = 900 Дж? A=URT=4*8.31*300=9972ДЖN=A*100%/Q= 9% Один киломоль гелия расширяется изобарно. Температура газа увели- чивается на ΔT =30 K. Определите изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и количество теплоты, полученное газом. Для изобарного нагревания газа от температуры T1 = 288 K до T2 = 340 K потребовалось количество теплоты Q = 5 кДж, для изохорного – Q = 3,56 кДж. Какой объем занимает газ при температуре 288 К и давлении р = 19,6 кПа? Q1=5*10^3 Дж Q2=3.56*10^3 Дж Т1=288 К Т2=340 К р=19,6*10^3 Па V=?==========ИзобарныйQ1=(i+2)*v*R*ΔT/2ИзохорныйQ2=(i/2)*v*R*ΔTQ1/Q2=(i+2)/ii=2/(Q1/Q2-1)=2/(5/3.56-1)=5Газ двухатмныйv=2*Q1/(7*R*ΔT)V=2*Q1*T1/(7*p*ΔT)=2*5*10^3*288/(7*19.6*10^3*(340-288))=0.4 м³5. При адиабатном расширении газ совершил работу A = 400 Дж. Как и на сколько изменилась его внутренняя энергия?Он сделал работу значит А=Uтак как Формула изменени внутренняя энергия Q =A+U=400+400=800ДжУпр 24 Тепловая машина работает по замкнутому циклу. Подведенное за цикл количество теплоты Q1 = 0,1 МДж, отданное холодильнику – Q2 = 80 кДж. Определите полезную работу за цикл и КПД тепловой машины. n=Q1-|Q2|:Q1n=0.1*106 степени - 80*103степени : 0.1*106 степени =0.2 или 20%А=0.2*0.1*106 степени = 20.000 КПД автомобиля η = 22 %. Какое количество теплоты выделяется в камере сгорания двигателя автомобиля ежесекундно, если двигатель автомобиля развивает мощность N = 22,5 кВт? кпд = A/Q*100% = P*t/Q*100%Q = P*t/кпд*100% = 22500*1/22*100 Дж = 102272,7 Дж

Электроемкость конденсатора, подключенного к источнику постоянного напряжения U = 1000 В, равна С1 = 5 пФ. Расстояние между его обклад ками уменьшили в n = 3 раза. Определите изменение заряда на обкладках конденсатора и энергии электрического поля. Согласно формуле (14.22) заряд конденсатора q = CU. Отсюда изменение заряда Δq — (С2 - C)U = (nC1 - C1)U = (п — 1)С1U = 10-8 Кл. Изменение энергии электрического поля Пластины воздушного конденсатора отсоединили от источника тока, раздвинули вдвое и заполнили зазор диэлектриком с диэлектрической проницаемостью, равной 4. Во сколько раз уменьшилась энергия электрического поля в конденсаторе? Конденсатор отсоединенФормула для энергииW= q^2/ 2CC1= e0S/d былоC2= 4e0S/2d= 2C1 сталоЕмкость увеличилась в 2 разаЭнергия уменьшилась в 2 разаОтвет уменьшилась в 2 раза Пластины плоского конденсатора, площадью 200 см² каждая, располо жены на расстоянии 1 см. Какова энергия поля, если его напряженность 500 кВ/м? Дано: Найти W.Решение. Ответ: W = 220 мкДж Конденсатору электроемкостью 2 мкФ сообщен заряд 10–3 Кл. Обкладки конденсатора соединили проводником. Определите количество теплоты, выделившееся в проводнике при разрядке конденсатора, и разность потенциалов между обкладками до и после разрядки. Упр 36 Через нить лампочки карманного фонаря за время t = 2 мин проходит заряд q1 = 20 Кл. Определите силу тока и время, за которое через нить лампочки пройдет заряд q2 = 60 Кл. Решение: I = I = = А Если за 2 мин проходит заряд q₁ = 20 Кл, то q₂ = 60 Кл пройдёт за 2 · 3 = 6 мин. Чему равно удельное сопротивление ρ проводника, если при силе тока I = 1 А падение напряжения на нем U = 1,2 B? Диаметр проводника d = 0,5 мм, длина l = 47 мм. R=U/I=1,2/1=1,2 ОмR=p*L/sp=R*s/L s=pi*D^2/4=3,14*0,25*10^-6/4=0,2*10^-6 м^2p=1,2*0,2*10^-6/4,5=5,3*10^-8 Ом*м Есть четыре резистора одинакового сопротивления R = 10 Ом. Сколько существует способов их соединения? Определите эквивалентное сопротивление в каждом случае. Последовательное или параллельное соединение. При последовательном соединении их общее сопротивление будет равно 40 Ом. При параллельном соединении их общее сопротивление будет равно 2,5 Ом.Формулы для расчета: Последовательное соединение резисторов Rобщ = R1 + R2 + R3 + R4Параллельное соединение резисторов 1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4. Определите общее сопротивление цепи, изображенной на рисунке 200, если R = 4 Ом.R1=6 ом, r2=12 om, r3=5 om, r4=4om, r5=2 om, r6=4 om.1/R1,2=1/6+1/12=1/4R1,2=4 Ом1/R4,5,6=1/4+1/2+1/4=1R4,5,6=1 ОмR=R1,2+R3+R4,5,6R=4+5+1=10 ОмОтвет: общее сопротивление 10 Ом.Упр 37 Конденсатор емкостью С = 100 мкФ, заряженный до напряжения U = 300 B разряжается за время Δt = 0,1 с. Определите среднее значение силы тока при разряде конденсатора. Uo=300 BC1=50 мкФC2=100 мкФ-------------Q2 - ?РЕШЕНИЕопределим начальный зарядQo=Uo*C1 = 300 *50*10^-6 =0.015 Клпри параллельном соединении емкость системы C=C1+C2=50 мкФ+100 мкФ=150 мкФтогда общее напряжение U=U1=U2=Qo/C=0.015 Кл / 150*10^-6 Ф =100 Взаряд на C1 Q1= U1*C1=100 *50*10^-6 =0.005 Клзаряд на С2 Q2= U2*C2=100 *100*10^-6 =0.01 Кл Конденсатор емкостью 100 мкФ заряжается до напряжения 500 B за 0,5 с. Каково среднее значение силы зарядного тока? Батарея аккумуляторов состоит из n = 8 элементов, соединенных последовательно. ЭДС каждого из элементов ε = 1,5 В, внутреннее сопротивление r = 0,25 Ом. Внешнюю цепь образуют два параллельно соединенных проводника сопротивлениями R1 = 10 Ом и R2 = 50 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи. Задачу решим по закону Ома для полной цепи: I=E/(R+r)ЭДС складывается из всех источников E = e*8 = 1,5*8 = 12 в.Внутреннее сопротивление r = 0,25 * 8 = 2 омПри параллельном сопротивлении R = R1*R2/(R1+R2)= 50*10/(50+10)=25/3 = 8⅓ омI = 12/(2+8⅓) = 1,16 aU = I*R = 1,16*8⅓ = 9,7 в Две группы из трех последовательно соединенных элементов соединены параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2 В, внутреннее сопротивление r = 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление R = 1,5 Ом. Определите силу тока во внешней цепи. Ответ:Даноэпсилон=U=1,2Br=0,2OmR=1,5Omнайти: I-?Решение R=R/(R+r)=1,5/1,7

Напряжение между двумя точками, лежащими на одной линии напряжен ности однородного поля, равно 2 кВ. Определите напряженность, если расстояние между точками 4 см.

Ответ:

U = 2 * 10^3 B

d = 0.04 м

E - ?

E = U/d = 5 В/м

Во сколько раз кулоновские силы отталкивания между двумя электронами больше силы гравитационного притяжения?

Заряд 5 нКл перемещен на 20 см в однородном электрическом поле напря женностью 60 кВ/м. Вектор перемещения образует угол 60° с направле нием силовой линии. Определите работу, совершенную полем, изменение потенциальной энергии заряда, напряжение между начальной и конечной точками перемещения.

Дано:

Найти A, ΔW, U.

Решение.

Ответ:

Три точечных заряда q1 = 2 нКл, q2 = 3 нКл и q3 = –4 нКл расположены в вершинах равностороннего треугольника со стороной a = 10 см. Опре делите потенциальную энергию этой системы.

Дано:

q₁=2нкл= кл

q₂=3нкл= кл

q₃=-4нкл= кл

a=10 см=0,1 м

Решение:

Упр 33

1. Одной из двух параллельных металлических пластин, которые расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, сообщают заряд q = 4 нКл. Какие заряды будут индуцированы на каждой стороне другой пластины? Какова напряженность поля между пластинами?

2. Определите изменение силы взаимодей ствия двух шаров, центры которых нахо дятся на расстоянии l, после того как их соединят тонкой проволокой (рис. 183). Заряды шаров равны q1 и q2 = 2 q1, радиусы шаров равны r1 и r2 = 2r1.

при электрическом контакте двух заряженных шаров суммарный заряд q1+q2 перераспределяется таким образом чтобы потенциал на шариках был одинаков
пусть q1;q2 - исходные заряды шаров
Q1;Q2 - конечные заряды шаров
q1+q2 =Q1+Q2
U=1/(4*pi*e0)*Q1/R1=1/(4*pi*e0)*Q2/R2 - установившийся общий потенциал
Q1/R1=Q2/R2
Q1=(q1+q2)*R1/(R1+R2)
Q2=(q1+q2)*R2/(R1+R2)
U=1/(4*pi*e0)*Q1/R1=1/(4*pi*e0)*(q1+q2)/(R1+R2) - это ответ

С какой силой взаимодействуют два точечных заряда q1 = 6,6 мкКл и q2 = 1,2 мкКл в керосине на расстоянии R = 10 см друг от друга? На каком расстоянии их следует поместить в вакууме, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

диэлектрическая проницаемость воды

Ф/м

F=

=8.14 Н

Заряженный шарик погрузили в масло. На каком расстоянии от шарика напряженность поля будет такой же, какой была до погружения на расстоянии R = 29 см.

Дано:

Найти r₂.

Решение.

Решение.

Ответ: r₂ = 20 см.

Две большие пластины расположены горизонтально на небольшом рассто янии друг от друга. На нижней непроводящей пластине лежит маленький шарик с зарядом q = 20 мкКл. На сколько изменится вес шарика, если пространство между пластинами заполнить жидкостью плотностью ρ = 800 кг/м3 с диэлектрической проницаемостью ε? Объем шарика V = 1 см3, напряженность электрического поля, созданного верхней поло жительно заряженной пластиной, Е = 100 В/м.

Упр 34

Конденсатор, состоящий из двух пластин, имеет электроемкость 5 пФ. Какой заряд находится на каждой из его обкладок, если разность потенци алов между ними 1000 В?

Плоский конденсатор с размером пластин 25 × 25 см и расстоянием между ними 0,5 мм заряжен от источника напряжения до разности потенциалов 10 В и отключен от источника. Какова будет разность потенциалов, если пластины конденсатора раздвинуть на расстояние 5 мм?

Имеются три различных конденсатора. Электроемкость одного из них 2 мкФ. Когда все три конденсатора соединены последовательно, электро емкость соединения равна 1 мкФ. Когда конденсаторы соединены парал лельно, то электроемкость цепи 11 мкФ. Определите электроемкость двух неизвестных конденсаторов.

Подставим численные значения:

С₂ = 3 Ф; С₃ = 6 Ф или С₂ = 6 Ф; С₃ = 3 Ф.

Электрическая схема, состоящая из двух последовательно соединенных незаряженных конденсаторов электроемкостью 1 мкФ и 3 мкФ, присоеди нена к источнику постоянного напряжения 220 В. Определите напряжение на каждом конденсаторе сразу после их подключения.

Упр 35

Конденсатору емкостью 20 мкФ сообщили заряд 5 мкКл. Какова энергия заряженного конденсатора?

Дано:

C=20 мкФ;

q=5 мкКл;

_________

Найти: W

СИ: C=2*10⁻⁵ Ф; q=5*10⁻⁶ Кл

Решение:

Воспользуемся формулой для энергии заряженного конденсатора: