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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.04.2024

Просмотров: 57

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


Упр 42

  1. Концентрация  электронов  проводимости  в  германии  при  комнатной  температуре n = 3·1019 м3. Какую часть составляет число электронов проводимости от общего числа атомов? Плотность германия ρ = 5400 кг/ м3,  молярная масса германия μ = 0,073 кг/моль.



  1. При температуре 20 °С концентрация электронов проводимости в гер- мании 1·1014 см3. Какая доля его атомов ионизирована? Считайте, что  при ионизации удаляется в среднем лишь один из валентных электронов  атома.



  1. Каким должно быть удельное содержание примеси алюминия в кремнии  (по массе в %), чтобы концентрация «дырок» в нем равнялась 5,0·1016 см3?  Примите, что каждый атом алюминия участвует в образовании «дырки».




  1. К концам цепи, состоящей из последовательно включенных термистора  и реостата сопротивлением 1 кОм, подано напряжение 20 В. При комнатной температуре сила тока в цепи была равна 5 мА. Когда термистор  опустили в горячую воду, сила тока стала равна 10 мА. Во сколько раз  изменилось сопротивление термистора?

Дано:



Решение.

 

Найти



Ответ:



5.  Фоторезистор, который имеет сопротивление 25 кОм в темноте, включили  последовательно с резистором сопротивлением 5 кОм. Когда фоторезистор  осветили, сила тока в цепи при том же значении напряжения увеличилась  в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось сопротивление фоторезистора?


Дано:



Найти R.

Решение.



Ответ: R2 = 2,5 кОм.
Упр 43

  1. Две электролитические ванны с растворами AgNO3 и CuSO4 соединены  последовательно. Какая масса m2 меди выделится за время, в течение  которого выделилось серебро массой m1 = 180 г?

    Дано:

     

    m1 = 180 мг = 180·10-6 кг       

    Z Ag = 1

    Z Cu = 2                      

    m2 - ?  




     

    Решение:

     

    Для электрического тока справедливы два закона  Фарадея

    I закон Фарадея:

    Масса вещества, выделившегося при электролизе,



    где q – количество электричества, прошедшего через электролит, К – электрохимический эквивалент;

    II закон Фарадея:



     

    где А – молярная масса, Z – валентность, F = 96,48456·103 Кл/моль – постоянная Фарадея.

    Тогда  для серебра



     

     

     

    Для меди



    Отсюда произведение время на ток



     

     

    Тогда масса меди



     

                Ответ: 

  2. Сколько атомов двухвалентного цинка можно выделить за время t = 5 мин  при пропускании тока I = 2,5 А через раствор сернокислого цинка? Электрохимический эквивалент цинка определите по таблице 15 Приложения.

Заряд прошедший через электролит Q=I*t=2,5*300=750 Кл
Так как ион цинка при электролизе имеет заряд q=2*e=3,2*10^-19 Кл то
N=Q/q=750/3,2*10^-19=234,4*10^19
В ответ на просьбу посылаю второй способ:
Масса иона цинка m0=M/Na=65*10^-3/6*10^-3=10,8*10^-26 кг  m=k*I*t=0,34*10^-6*2,5*300=255*10^-6 кг   N=m/m0=255*10^-6/10,8*10^-23=236*10^19 Практически одинаковые ответы.


  1. При никелировании изделия сила тока в течении первых t1 = 15 мин  равномерно увеличивалась от нуля до Imax = 5 А; затем в течении t1 = 1 ч  оставалась постоянной и последние t3 = 15 мин равномерно уменьшалась  до нуля. Определите массу выделившегося никеля. Электрохимический  эквивалент никеля определите по таблице 15 Приложения.

 эквивалент никеля—никель (двухвалентный)-3,04*10^-7, никель (трёхвалентный)-2,03*10^-7. ! со всем решением, вместе с дано.​

u=i: r

r=r1+r2+r3+r4

r=184om

u=5: 184=0.027в

Итак, 2 квт соответствует 12%, значит вся мощность = 2квт/12*100 = 16. 67 квт, вычитаем 2 квт, остается 14.67 квт уходит на тепло, множим это на 3600 секунд (1 час) и получаем ответ 52 812 кдж = 52.8 мдж.  проверяй  это дело .

Мощность р = i*u = u^2/rобщее теперь надо найти r ощее а) в случае параллельного соединения  1/r = 1/50+1/100 = 3/100 => r = 100/3 б) последовательно r = 50+100 = 150 рпар/рпос = rпос/rпар = 150*3/100= 4,5 мощность параллельного соединения в 4,5 раза больше последовтельгного


  1. Электролиз раствора NiSO4 протекал при плотности тока j = 0,15 А/дм2.  Какое количество атомов никеля выделилось за время t = 2 мин на площади  S  =  1  см2  поверхности  катода?  Электрохимический  эквивалент  никеля определите по таблице 15 Приложения.



5.  За какое время при электролизе медного купороса масса медной пластинки (катода) увеличится на Δm = 99 г? Площадь пластинки S = 25 см2,  плотность тока j = 200 А/дм2. Определите толщину, слоя меди образовав- шегося на пластине.


Дано:

 

Δm Cu2SO4·5H2O = 99 мг= 99·10-6кг       

S = 25 см2 = 25·10-4 м2

j = 200 А/м2   

ZCu = 2                       

τ -? d - ?         




 

Решение:

 

Для электрического тока справедливы два закона  Фарадея

I закон Фарадея:

Масса вещества, выделившегося при электролизе,



где q – количество электричества, прошедшего через электролит, К – электрохимический эквивалент;

II закон Фарадея:



 

где А – молярная масса, Z – валентность, F = 96,48456·103 Кл/моль – постоянная Фарадея.

Тогда  для меди



 

 

Ток через площадь тока

Отсюда время



Масса меди



Толщина слоя меди



 

            Ответ: 


Упр 44

  1. Электрон со скоростью 1,83·106 м/с влетел в однородное электрическое  поле  в  направлении,  противоположном  направлению  напряженности  поля. Какую разность потенциалов должен пройти электрон, чтобы иони- зировать атом водорода, если энергия ионизации 2,18·10–18 Дж.

v = 1,83⋅106 м/с; Е = 2,18⋅10–18 Дж; U – ?




  1. Какова сила тока насыщения при несамостоятельном газовом разряде,  если ионизатор ежесекундно образует 109 пар ионов в 1 см2, площадь каждого из двух параллельных электродов 100 см2 и расстояние между ними  5 см?

Дано:



Найти In.

Решение.



N — максимальное число пар ионов, образующихся в 1 м3 за 1 с.



Ответ: 80 нА.


  1. При какой напряженности поля в воздухе начнется самостоятельный разряд,  если энергия ионизации молекул равна 2,4·1018 Дж, а длина свободного  пробега 5 мкм? Какова скорость электронов при ударе о молекулы?



  1. В  телевизионном  кинескопе  ускоряющее  анодное  напряжение  равно  16 кВ, а расстояние от анода до экрана составляет 30  см. За какое время  электроны проходят это расстояние?

Дано:



Найти t.

Решение.



Ответ: t = 4 нс.


  1. В электронно лучевой трубке поток электронов с кинетической энергией  Ек = 8 кэВ движется между пластинами плоского конденсатора длиной  х = 4  см, расстояние между пластинами l = 2  см. Какое напряжение нужно  подать на пластины конденсатора, чтобы смещение электронного пучка  на выходе из конденсатора оказалось равным y = 0,8 см?

Дано:



Найти U.

Решение.



Ответ: U = 3,2 кВ.

Упр 45

  1. Имеется два стальных бруска, один из которых намагничен. Как узнать, какой именно брусок намагничен, не пользуясь ничем, кроме этих брусков?

Поднести конец одного из стержней к середине другого. Ненамагниченный стержень не будет притягивать намагниченный.

  1. В прямом бесконечно длинном проводнике сила тока I = 20 А. Определите магнитную индукцию в точке, удаленной на расстояние r = 5 см от проводника.



  1. Два длинных параллельных проводника находятся на расстоянии d = 5 см друг от друга. По проводникам в противоположных направлениях текут одинаковые токи I = 10 А. Определите магнитную индукцию в точке, находящейся на расстоянии r1 = 2 см от первого и r3 = 3 см от второго проводника.



  1. В центре кругового тока радиусом R = 5,8 см индукция магнитного поля B = 1,3·10–4 Тл. Определите силу тока.


Упр 46

  1. Прямолинейный проводник с током длиной l = 1 м, по которому течет ток I = 1,5 А, находится в магнитном поле с индукцией B = 0,1 Тл. Определите силу, действующую на проводник, если силовые линии магнитного поля параллельны оси проводника.

Смотрите также файлы