Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
чтобы вода нагрелась не более, чем на А/= 10° С? Удельная теплоемкость
воды с = 4,2 Дж/(г-К), плотность воды р = 1 г/см3.
Задачи для повторения
269
6.3. Молекулярный пучок составляют одинаковые молекулы, движущиеся с
одинаковыми скоростями V (V = 500 м/с). Масса молекулы т = 4,8 • 10-26
кг. На пути пучка установлен экран, плоскость которого перпендикулярна V
. Найти давление р, оказываемое пучком на экран. Число молекул в единице
объема пучка п = 3 • 1025 м'3. Удар молекулы об экран считать абсолютно
упругим.
6.4. Заряженная частица массы т = 9,2 г влетает со скоростью V =
3 м/с в пространство между пластинками плоского конденсатора,
расположенными горизонтально. В момент влета направление скорости также
горизонтально, а расстояние частицы от нижней пластины h) = 4 мм.
Учитывая действие силы тяжести, найти расстояние hi частицы от нижней
пластины в момент вылета частицы из конденсатора, если ее заряд q = 10"8
Кл, заряд на верхней пластине конденсатора отрицателен, напряженность
электрического поля конденсатора Е = 10(r) В/м, длина пластин L = 30 см.
6.5. Вертикально расположенный цилиндрический сосуд, закрытый тяжелым
подвижным поршнем, содержит идеальный газ. Через зазор между поршнем и
стенкой сосуда газ медленно и равномерно вытекает из сосуда так, что
температура газа остается неизменной. В момент времени Г = 0 масса газа в
сосуде т = 0,15 кг, а расстояние от поршня до дна сосуда h = 75 см.
Изменение массы газа в сосуде в единицу времени составляет ц = 0,01 г/с.
С какой скоростью V будет двигаться поршень?
6.6. Из куска однородной проволоки длиной /, сопротивление которого R,
спаяна фигура в виде кольца с хордой АС, равной диаметру кольца (см.
рисунок). Кольцо помещают в однородное магнитное поле, вектор индукции
которого В перпендикулярен плоскости кольца. Модуль этого вектора
меняется со временем по закону а
В = kt. Найти выделяемую в проволоке мощность W.
6.7. Конденсатор емкостью С = 100 мкФ заряжается постоянным током через
резистор сопротивлением R = 100 кОм. Через какое
270
Задачи для повторения
время t после начала зарядки энергия, запасенная в конденсаторе, станет
равной энергии, выделенной на резисторе?
6.8. Какую емкость С нужно подключить к катушке с индуктивностью L =
0,001 Гн, чтобы полученный колебательный контур был настроен в резонанс с
электромагнитной волной, длина которой
X = 300 м?
6.9. По спирали, сопротивление которой R = 168 Ом, течет ток / = 10 А.
Спираль охлаждается потоком жидкости. Температура жидкости на входе
системы охлаждения =20° С, а на выходе
=60° С. Удельная теплоемкость жидкости с = 4,2 кДж/(кгК). Какую массу
жидкости ц нужно пропустить через систему охлаждения за секунду, чтобы
температура спирали не изменялась. Считать, что все выделяющееся в
спирали тепло передается жидкости.
6.10. Через спираль кипятильника сопротивлением R = 20 Ом пропускают
постоянный ток силой I = 5 А. Сколько времени потребуется, чтобы нагреть
кипятильником до температуры кипения т=
3 кг воды? Начальная температура воды t0 =20° С, удельная
теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг К). Считать, что на нагревание воды
идет 75% выделяемого кипятильником тепла.
6.11. Невесомый поршень соединен с дном цилиндрического сосуда пружиной
жесткостью к = 100 Н/м. В сосуде под поршнем находится одноатомный
идеальный газ. В начальном состоянии расстояние между поршнем и дном
сосуда составляет h = 0,2 м. Найти количество тепла ДQ , которое нужно
передать газу, чтобы расстояние между поршнем и дном сосуда удвоилось.
Считать, что пружина недеформирована при h = 0.
Атмосферное давление не учитывать.
6.12. Вертикальная стеклянная трубка, верхний конец которой запаян,
погружена в сосуд со ртутью, причем уровень ртути в трубке на И = 5 см
выше уровня в сосуде. Длина части трубки, заполнен-
Задачи для повторения
271
ной воздухом, / = 50 см. На какую величину At должна подняться
температура воздуха в трубке, чтобы ртуть в ней опустилась до ее уровня в
сосуде?
Первоначальная температура воздуха I =17° С, атмосферное давление ро =
760 мм рт.ст., плотность ртути р = 13,6 г/см3.
ЫУ
6.13. Тепловая машина с максимально возможным КПД имеет в качестве
нагревателя резервуар с кипящей водой при Ц =100° С, а в качестве
холодильника - сосуд со льдом при t2 = 0° С. Какая масса льда т растает
при совершении машиной работы А - 10 Дж? Удельная теплота плавления льда
q = 334 Дж/кг.
6.14. При центральном соударении шарика, движущегося со скоростью V = 20
м/с, с таким же неподвижным шариком последний приобретает скорость V/2.
Найти изменение температуры шариков
At , если удельная теплоемкость вещества, из которого они состоят, с =
0,25 кДж/(кг-К). Рассеянием тепла в окружающее пространство пренебречь.
6.15. В замкнутом сосуде к верхней стенке подвешена на пружине жесткостью
к = 4 Н/м сфера объемом V = 2 л. На какое расстояние
Ah поднимется сфера, если давление воздуха в сосуде повысить при
постоянной температуре t =17° С от р\ = 100 кПа до рг = 500 кПа? Молярная
