Решебник по физике

Рассмотрим решение задач по физике, представленное ниже из разных разделов.

МЕХАНИКА

Задача по физике

1) Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 28 м/с. На какую наибольшую высоту тело поднимется и чему равно время подъёма?

Решение задачи по физике

        Уравнение движения тела, брошенного вертикально вверх,

y = v0t-0,5gt2.

При этом скорость изменяется по закону

v = v0 - gt.

        В самой верхней точке траектории скорость равна нулю. То есть

v0 - gt = 0.

Отсюда находим время подъёма

t = v0/g = 2,8 c.

Тогда максимальная высота подъёма

ymax = 28м/с · 2,8c - 0,5·10м/с2·(2,8c)2 = 39,2 м.


        Ответ: t = 2,8 c; h = 39,2 м.

Задача по физике

2) Вал совершает 1200 об/мин. Определить угловую скорость вала и линейную скорость точек на его ободе, если диаметр равен 0,3 м.

Решение задачи по физике

        Частота вращения равна n = 1200 об/мин = 20 об/с. Угловая скорость вала определяется соотношением

ω = 2πn = 2π·20 об/c = 125,6 рад/с.


        Линейная скорость точек обода равна

v = ω·R = 125,6 рад/с ·0,3 м = 37,68 м/с.


        Ответ: ω = 125,6 рад/с; v = 37,68 м/с.

Задача по физике

3) Шарик массой 200 г ударился о стенку со скорость 10 м/с и отскочил от неё с такой же скоростью. Определить импульс, полученный стенкой, если до удара шарик двигался под углом 30 градусов к плоскости стенки.

        Дано: m = 200 г. = 0,2 кг.; v = 10 м/c; α = 30°.
        Найти: p = ?

Решение задачи по физике

        По закону сохранения импульса, импульс, полученный стенкой равен разности импульса шарика до и после столкновения со стенкой. То есть

p = p1 - p2

Здесь p1 = m·v1, p2 = m·v2 — импульсы шарика до и после столкновения со стенкой.



        Тогда

p = m·v1 - m·v2

        В проекции на направление перпендикулярное стенке, получим.

p = m·v·sin(α) + m·v·sin(α) = 2m·v·sin(α) =

= 2·0,2кг·10 м/c·sin(30°) = 2Н·с.



        Ответ: p = 2 Н·c.

Задача по физике

4) Тело массой в 2 тонны падает с высоты 500 метров. Найти кинетическую энергию тела в момент падения. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение задачи по физике

        По закону сохранения энергии, кинетическая энергия тела в момент падения равна его потенциальной энергии в исходном положении. То есть

Eкин = mgh = 2000 кг·10 м/с2·500 м = 107Дж = 10 МДж


        Ответ: Eкин = 10 МДж.


МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА


Задача по физике

1) Определить количество вещества и число молекул кислорода массой 16 кг.

Решение задачи по физике

        Количество вещества определяется формулой

ν = m / μ

Здесь m = 16 кг — масса кислорода; μ = 0,032 кг/моль — молярная масса кислорода.
        С другой стороны, количество вещества равно

ν = N / NA

Здесь N — число молекул кислорода; NA = 6,02·1023моль-1 — число Авогадро, равное числу молекул в одном моле вещества.

        Из последней формулы находим число молекул

N = ν·NA

        Таким образом, подставляя данные, получим

ν = 16 кг / 0,032 кг/моль = 500 моль

N = 500моль·6,02·1023моль-1 = 3,01·1026


        Ответ:ν = 500 моль; N = 3,01·1026

Задача по физике

2) Определить какой газ, водород или кислород, имеет болшую концентрацию при нормальных условиях. Определить эту концентрацию, если при нормальных условиях давление p = 105 Па, температура t = 20°C.

Решение задачи по физике

        Согласно молекулярно кинетической теории газов, давление газа, его концентрация и температура связаны соотношением

p = n·k·T.

Здесь k = 1,38·10-23Дж/К — постоянная Больцмана; T = 20 + 273 = 293 К — температура газа по шкале Кельвина.

        Таким образом, для концентрации получаем

n = p/(k·T).

То есть концентарция зависит только от давления и температуры и одинакова для кислорода и водорода. Подставляя в последнюю формулу значения давления и температуры, получим

p = 105 Па /( 1,38·10-23Дж/К · 293К) = 2,47·1025м-3.


        Ответ: n = 2,47·1025м-3. Концентрация одинакова для водорода и кислорода.

Задача по физике

3) Газ, занимающий объём 20 м3 при давлении 200 кПа, расширился при постоянной температуре до объёма 30 м3. Найти давление газа в новом состоянии.

Решение задачи по физике

        Процесс изотермический. Следовательно, справедлив закон Бойля-Мариотта, согласно которому произведение давления газа на его объём есть величина неизменная, то есть pV = const.

p2·V2 = p1·V1.

Отсюда для давления газа в новом состоянии получим

p2 = p1·V1/V2 =

= 2·105Па·20 м3/30 м3 = 1,33·105Па = 133 МПа.


        Ответ: p2 = 133МПа.


ЭЛЕКТРОДИНАМИКА


Задача по физике

1) Какова напряжённость поля в алюминиевом проводнике сечением 1,4 кв. мм. При силе тока 1 А?

Решение задачи по физике

        Напряжённость электростатического поля есть величина равная

E = U/l

Здесь U — напряжение на участке проводника, а l — длина участка проводника.

        По закону Ома, напряжение равно

U = I·R.

Здесь I — сила тока, протекающего в проводнике; R — сопротивление проводника.

        Тогда напряжённость равна

E = I·R/l

        Сопротивление металлического проводника определяется формулой

R = ρ·l/S

Здесь S — площадь поперечного сечения проводника; ρ = 2,8·104Ом·м — удельное сопротивление алюминия.

        Таким образом, для напряжённости получаем

E = I·ρ·l/(Sl) = I·ρ·/S =

= 1 А·2,8·104Ом·м/1,4·10-6м2 = 2·1010В/м = 20ГВ/м.

        Ответ:Е = 20ГВ/м.

Задача по физике

2) Почему спирали электронагревательных приборов делают из материала с большим удельным сопротивлением?

Решение задачи по физике

        По закону Джоуля-Ленца, тепло, выделяемое в проводнике равно


То есть выделяемое тепло тем больше, чем больше сопротивление. Но сопротивление проводника

R = ρ·l/S

Здесь S — площадь поперечного сечения проводника; l — длина проводника; ρ — удельное сопротивление проводника.

        Таким образом, выделяемое тепло тем больше, чем больше удельное сопротивление и длина, и, чем меньше площадь поперечного сечения проводника. Вот почему спирали нагревательных приборов делают из материала с большим удельным сопротивлением. Их делают очень тонкими и весьма длинными.

Задача по физике

3) При подключении к батарее гальванических элементов резистора сопротивлением 16 Ом сила тока в цепи была 1А, а при подключении резистора 8 Ом сила тока стала 1,8 А. Найти ЭДС и внутренне сопротивление батареи.

        Дано: R1 = 16 Ом; I1 = 1 А; R2 = 8 Ом; I2 = 1,8 Ом;

        Найти: r, ε = ?

Решение задачи по физике

        По закону Ома для замкнутой цепи

ε = I·(R+r).



        Применяя последнюю формулу для двух случаев, получим

ε = I1·(R1+r),

ε = I2·(R2+r).

Отсюда

I1·(R1+r) = I2·(R2+r)

или

I1·R1 + I1·r = I2·R2 + I2·r.

        Из полученного равенства находим

(I2 - I1)·r = I1·R1 - I2·R2.

Выразим отсюда внутренне сопротивление гальванического элемента

r = (I1·R1 - I2·R2)/(I2 - I1).

Подставляя данные получим

r = (1 А·16 Ом - 1,8 А·8 Ом)/(1,8 А - 1 А) = 2 Ом.

        Электродвижущая сила (ЭДС) равна

ε = I1·(R1+r) =

= 1 А·(16 Ом + 2 Ом) = 18 В.

        Ответ: r = 2 Ом; ε = 18 В.

Задача по физике

4) Зная постоянную Фарадея и используя таблицу Менделеева найти электрохимические эквиваленты 2-х и 4-х валентного олова.

Решение задачи по физике

        Электрохимический эквивалент

k = μ/(F·Z)

Здесь F = 96320 Кл/моль — постоянная Фарадея; μ = 0,119 кг/моль — молярная масса олова; Z — валентность.

        Для двухвалентного олова получим

k = 0,119кг/моль/(96320 Кл/моль ·2) = 6,18·10-7кг/Кл.

        Для четырёхвалентного олова получим

k = 0,119кг/моль/(96320 Кл/моль ·4) = 3,09·10-7кг/Кл.

        Ответ: k = 6,18·10-7кг/Кл; k = 3,09·10-7кг/Кл.

Задача по физике

5) В какую сторону сместится под действием магнитного поля электронный луч в вакуумной трубке, изображённой на рисунке?



Решение задачи по физике

       Электрон имеет отрицательный заряд. Вырываясь из катода, электрон движется по направлению к аноду, то есть слева направо. При этом положительный заряд переносится в противоположном направлении, то есть справа налево.
        По правилу левой руки: если вектор магнитной индукции входит в ладонь, а четыре пальца направлены в сторону перемещения положительного заряда, то оттопыренный на 90 градусов большой палец указывает направление действия силы Лоренца.
        Размещаяя левую руку так как полагается в правиле левой руки, то есть ладонью к нам и пальцами влево, видим, что большой палец указывает вниз. Таким образом, сила Лоренца направлена вниз. Следовательно, электронный луч сместится вниз.

        Ответ: Вниз.

Задача по физике

6) Какая ЭДС самоиндукции возбуждается в обмотке электромагнита с индуктивностью 0,4 Гн при равномерном изменении сила тока в ней на 5А за 0,02с.?

Решение задачи по физике

        ЭДС самоиндукции равна

ε = - L·ΔI/Δt.

        Подставляя данные, получим

ε = - 0,4 Гн·5 А/0,02 с = 100 В.

        Ответ: ε = 100 В.


ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ


Задача по физике

1) Уравнение движения гармонического колебания имеет вид

x = 0,02·sin(1000π·t).

Найти смещение через 0,0005с и через 0,005с.

Решение задачи по физике

        Тупо подставим значение t1 = 0,0005 c и t2 = 0,005 c в заданную формулу. Получим

x1 = 0,02·sin(1000π·0,0005 c) = 0,02·sin(π/2) = 0,02 м =2 см,

x2 = 0,02·sin(1000π·0,005 c) = 0,02·sin(5π) = 0 м.


        Ответ: x1 = 2 см, x2 = 0.

Задача по физике

2) Как изменится ход часов с маятником на металлическом стержне: a) при повышении температуры; б) поднятии на гору; в) при перемещении от полюса к экватору?

Решение задачи по физике

        Период колебаний математического маятника определяется формулой


        а) При нагревании длина стержня увеличится, но незначительно. Следовательно, период колебаний маятника увеличится и часы немного замедлят ход;
        б) при поднятии на гору g уменьшится, период увеличится и часы замедлят ход;
        в) при перемещении от полюса к экватору g уменьшится, период увеличится и часы замедлят ход.

_________________________________________________________________

Решение задач по физике из сборника Чертова А. Г.

Заказать решение задач можно здесь.

Посмотрите образцы решения задач по физике и по математике.

Задачи по физике

Помощь в решении задач по физике

Посмотреть другие совершенно бесплатные решения






Ссылки                   Контакты