Всесоюзные олимпиады по физике - Слободецкий И.Ш.
Скачать (прямая ссылка):
Q'2
Qi
г,-г,
Q2
или
Qk=Tl Q2 Т2'
то для КПД идеальной холодильной машины получаем:
_ Q1IQ2 _
1-Q1/Q2 r.-Ti' Минимальное значение работы, которая должна быть
произведена над рабочим телом идеальной холодильной машины, определяется
так:
А =
1 2 I i
Поэтому потребляемая холодильной машиной мощность вычисляется по формуле
Р = -
t г,-7^'
Подставив сюда значения Qi " 7,9-105 Дж, 7\ = 278К и Т2 = 293К, найдем
для мощности, потребляемой холодильником от сети, значение Р = 12 Вт.
Конечно, КПД обычных холодильных машин (неидеаль-пых) значительно ниже,
и, следовательно, реальные холо-Нильники потребляют от сети зн ачтггелыю
большую мощность.
Это связано с тем, что процессы в реальных холодильных машинах являются
необратимыми.
104. Мощность Р нагревателя с сопротивлением R определяется формулой
S2
Р= PR
-R,
(R + г)2
где S - ЭДС источника, г - его внутреннее сопротивление. Эта мощность
максимальна при R = г. Действительно, Р максимально, когда выражение
(Я+г)* п .
= R
R
+ 2г
2г.
минимально. Но
* + ТГ >2УЦ
Следовательно, Р максимально при
г2
R 4-----2г, т. е. при R = г.
1 R
Таким образом, рассматриваемый нагреватель будет иметь максимальную
мощность, если его сопротивление сделать близким или равным 25 Ом. Для
этого спирали нужно соединить так, как- показано на рисунке
173. Нетрудно убедиться, что мощность каждой спирали при этом не будет
превышать 2 Вт.
105. См. задачу 85.
юом
2,0 0м
1СЗ
106. См. задачу 98. Если сидящий на велосипеде (рис. 174) мальчик будет
толкать нижнюю педаль носком ботинка вперед, то на сиденье велосипеда
мальчик будет действовать с такой же силой, как и на педаль (так как
мальчик находится в равновесии, то горизонтальные силы, действующие на
него со стороны педали и сиденья, должны быть равны). Но момент си-
' лы F, приложенной к седлу относительно оси "О", значительно
больше момента силы Fx - Fr-
ra
(где г - длина рычага педали, г о - радиус первой шестерни), приложенной
к задней шестерне. Поэтому в этом случае велосипед двинется назад.
107. Если независимо от полярности подключения источника постоянного
напряжения накал лампы отсутствует (рис. 175), то это означает, что в
ящике находится элемент электрической цепи,представляющий большое
сопротивление для постоянного тока. Второе испытание состоит в
подключении источника переменного напряжения: свечение лампы позволяет
сделать вывод, что в ящике находится конденсатор.
Рис. 174
Ч<Н2>-о ~Т°' 3°-
мо-
Рис. 175 Рис. 176
108. Подключим батарейку к клеммам 1-2 (рис. 176). Показания вольтметра
между всеми выводами ящика представлены в таблице 1. Подключим батарейку
к выводам 3-4. Показания вольтметра между всеми выводами ящика
представлены в таблице 2.
Таблица /
номер контакта 1 2 3 4
1 и0 0 i/o
2 иа i/o 0
3 0 i/o i/o/2
4 и0 0 U0/2
Таблица 2
Номер контакта 1 2 3 4
I </о 0 i/o
2 i/o </о 0
3 0 i/o </о
4 i/o 0 i/o
При других вариантах включения источника вольтметр всегда показывает
нуль.
Проведенные испытания позволяют сделать вывод, что в ящике осуществлена
схема, изображенная на рисунке 25.
Примечание. Вольтметр должен иметь сопротив-
104,
ление, много большее сопротивлений резисторов, находящихся в "черном
ящике".
109. Нужно намотать кусок провода на одну из обмоток трансформатора и
подсчитать число витков п0. Затем подать напряжение на одну из обмоток и
измерить напряжения на всех обмотках. В случае ненагру-женного
трансформатора отношения этих напряжений равны отношениям чисел витков.
110. На одну из чашек весов поместить гирю, масса которой заведомо больше
массы груза. На другую чашку весов положить разновес до установления
равновесия весов. Затем на эту же чашку кладется груз неизвестной массы,
а разновес снимается до тех пор, пока равновесие весов не восстановится.
Масса снятого разновеса равна массе груза. При этом способе решения массу
чашек весов знать не надо. Такой способ измерения массы тел впервые
предложил Д. И. Менделеев.
111. Нагрев определенную массу воды тг до температуры tlt переливают ее в
калориметр массой т2с начальной температурой t2. Измерив температуру воды
0 после переливания, можно определить удельную теплоемкость с2 вещества
калориметра
схтл (/i - 0) = с2т2 (0 - t2),
g _ cimi (^i Q)
2 m2 (0 -12) '
где Cj - удельная теплоемкость воды (считается известной).
Массы т1 и т2 воды и калориметра определяют путем взвешивания.
112. Брусок кладут на доску, которую наклоняют до такого угла а, при
котором
брусок начинает равномерно скользить вниз при легком постукивании по
доске. Из уравнения движения
FTP - mg sin а = 0,
или
\img cos а - mg sin а = 0, находим:
р = tg а.
Измерив угол а, находим значение р.
113. Скорость v0 вылета снаряда пружинного пистолета можно определить по
дальности его полета I в горизонтальном направлении с высоты h:
I
v°~ t'
где t - время падения снаряда, определяемое по формуле
' = Vr
Следовательно,
v0 = l Vfh-
Для повышения точности измерений следует произвести серию выстрелов,
