Задачи по физике |
Задача по физике
Задача по физике является одним из основных инструментов обучения на уроках физики. Не у всех одинаково легко получается освоить этот предмет. На этой странице мы рассмотрим на примерах, как решается стандартная задача по физике. В отличии от многих других предметов, физика не ограничивается набором фактов и знаний. Для её освоения недостаточно просто заучить наизусть часть материала. Требуется глубокое понимание взаимосвязей между отдельными частями этого предмета. Задача по физике и является тем инструментом, который позволяет глубже проникнуть в суть изучаемого материала. Рассмотрим несколько таких задач.
Задача по физике № 1 |
|
Для решения этой задачи необходимо вспомнить, что кислород
Далее вспомним формулу для количества вещества
Здесь m — масса газа; N — число молекул газа;
Из уравнения Менделеева-Клапейрона
получаем выражение для молярной массы
Здесь
Количество молекул
Подставляя в полученную формулу данные, находим
Ответ: N = 2,47·1016.
Задачи по физике различаются по сложности и могут быть из различных разделов. Это ясно без слов. Можно было об этом не говорить. Рассмотрим простенькую задачу.
Задача по физике № 2
Найти центростремительное ускорение точки, движущейся по окружности радиуса 25 см со скорость 50 см/c.
Решение.
Дано: R = 25 см = 0,25 м ; V = 50 см/c = 0,5 м/c . Найти: aц = ?
Центростремительное ускорение, возникающее при движении точки по окружности и направленное к центру этой окружности, вычисляется по формуле:
aц = V2/R.
Подставляя в последнее выражение данные, получим
aц = (0,5м/c)2/0,25м = 1 м/с2.
Ответ: aц = 1 м/с2.
Следующая задача по физике является немного более сложной, чем предыдущая. Хотя, по сути, также является довольно простой.
Задача по физике № 3
С какой высоты должен падать град, чтобы полностью испариться при падении? Температуру льдинок принять равной 0o C . Считать, что потери энергии не происходит и вся энергия расходуется только на нагревания градинок. Сопротивление воздуха не учитывать. Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·oC). Удельная теплота плавления льда λ = 3,3·105 Дж/кг. Удельная теплота парообразования воды r = 2,3·106 Дж/кг.
Решение.
Эта задача на применение закона сохранения энергии. В рассматриваемом примере гравитационная потенциальная энергия шариков града сначала превращается в кинетическую энергию движения этих шариков, а затем преобразуется в тепло. Тепло расходуется на плавление льда, последующее нагревание образовавшейся воды до температуры кипения и её испарение. Рассмотрим произвольную льдинку массой m, начинающую свой падение с высоты h. Потенциальная энергия этой льдинки
Eп = mgh.
Тепло, требуемое для плавления льда, находим по формуле Q1 = mλ . Тепло, необходимое для нагревания образовавшейся воды и доведения её до кипения при температуре 100oC, равно Q2 = mс(tкипения - 0) . Тепло, необходимое для испарения образовавшейся воды, находим по
формуле Q3 = mr . Таким образом, общее тепло, идущее на плавление, нагревание и испарение, равно
Q = Q1 + Q2 +Q3 = mλ + mс(tкипения - 0) + mr.
По закону сохранения энергии это тепло равно потенциальной энергии льдинок в начале падения, то есть Q = Eп , или
mλ + mс(tкипения - 0) + mr = mgh.
Разделим последнее уравнение на mg . Получим
h = (λ + сtкипения + r)/g.
Подставляя данные, находим
h = (3,3·105 Дж/кг + 4200 Дж/(кг·oC)·100oC + 2,3·106 Дж/кг)/9,81м/c2 =
= 310907 м =311 км.
Ответ: h = 311 км.
Задача по физике № 4
Под действием силы тяги 6 кН автомобиль совершает перемещение 54 м в направлении действия силы тяги. Какую работу совершает сила тяги? Какую скорость будет иметь автомобиль в конце этого перемещения, если его масса равна 40 тонн?
Решение.
Дано: F = 6 кН = 6000 Н; s = 54 м; m = 40 т = 40000 кг. Найти: A, V.
Работа равна произведению силы на перемещение.
A = Fs = 6000 Н·54 м = 324000 Дж = 324 кДж.
По второму закону Ньютона ускорение автомобиля равно
a = F/m.
При равноускоренном движении перемещение и скорость определяются формулами
s = at2/2,
v = at.
Отсюда
t = (2s/a)1/2,
v = (2sa)1/2.
Подставляя в последнее уравнение выражение для ускорения, а затем производя вычисления, находим
v = (2sa)1/2 = (2sF/m)1/2 =
= (2·54 м·6000 Н/40000 кг)1/2 = 4,02 м/с.
Ответ: A = 324 кДж, V = 4,02 м/с.
Задача по физике № 5
На некоей экзопланете математический маятник длиной 1,2 м совершает 100 гармонических колебаний за 3 минуты. Найти ускорение свободного падения на поверхности этой планеты и первую космическую скорость для неё, если известно, что её радиус равен 8500 км.
Решение.
Дано: l = 1,2 м; N = 100; t = 3 мин = 180 с. R = 8500 км = 8,5·106 м. Найти: g, V = ?
Период колебаний маятника есть время, за которое совершается одно колебание маятника. Поэтому
С другой стороны, период колебаний математического маятника определяется формулой
Приравнивая периоды, получим
Отсюда
Подставляя данные в последнюю формулу, находим для ускорения свободного падения на поверхности экзопланеты g = 14,606 м/с2.
Первая космическая скорость на планете определяется формулой
Таким образом V = 11142 м/с = 11,14 км/с. Почти как на Земле. Для Земли первая космическая скорость равна 7,9 км/c.
Ответ: g = 14,606 м/с2, V = 11,142 м/с2.
Задача по физике № 6
Некоторый газ находится в закрытом сосуде при температуре 20oC и давлении 100000 Па. Сосуд нагревают до 80oC . Как при этом изменяется давление газа в сосуде?
Решение.
Дано: T1 = 20oC = 20 +273 = 293 K ; T2 = 80oC = 80 + 273 = 353 K ; p1 = 100000 Па . Найти: p2 = ?
Так как газ находится в закрытом сосуде, то процесс изохорный. Для изохорного процесса, по закону Шарля
p2/ p1 = T2/ T1.
Отсюда
p2 = p1· T2/ T1 =
= 100000 Па ·353 K / 293 K = 120477 Па = 120,5 кПа.
Ответ: p2 = 120,5 кПа.
Следующая задача по физике относится к разделу "Электростатика". Для решения этой задачи необходимо знать закон Ома и понимать как сопротивление цепи зависит от типа соединения. На рисунке представлены два способа соединения резисторов. При последовательном соединении сопротивления резисторов складываются, а при параллельном соединении складываются обратные величины сопротивлений.
Закон Ома устанавливает пропорциональную взаимосвязь между напряжением и силой тока на участке цепи. При этом коэффициентом пропорциональности является сопротивление участка цепи. То есть
как-то так.
Задача по физике № 7
Два сопротивления 200 Ом и 300 Ом соединены сначала последовательно, а потом параллельно. На участок цепи, созданный таким образом, подаётся напряжение 50 вольт. Сравнить силу тока, протекающую по созданным участкам.
Решение.
Дано: R1 = 200 Ом ; R2 = 300 Ом ; U = 50 В ; Найти: II = ? III = ?
Сопротивление участка при последовательном соединении:
RI = R1 + R2 = 200 Ом + 300 Ом = 500 Ом.
По закону Ома:
II = U/RI = 50 В / 500 Ом = 0,1 А.
Сопротивление участка при параллельном соединении:
RII = R1·R2/(R1 + R2) = 200Ом · 300 Ом/500 Ом = 120 Ом.
По закону Ома:
III = U/RII = 50 В / 120 Ом = 0,417 А.
При параллельном соединении сила тока больше, чем при последовательном.
Ответ: II = 0,1 А, III = 0,417 А.
Задача по физике № 8
Какой заряд протекает через поперечное сечение проводника сопротивлением 2,2 кОм за 10 минут, если проводник находится под напряжением 300 кВ? Какое тепло выделится при прохождении тока через проводник?
Решение.
Дано: R = 2,2 кОм = 2200 Ом ; U = 300 кВ = 3·105 В ; t = 10 мин = 600 с . Найти: q = ? Q = ?
По закону ома
то есть I = 300000 В/2200 Ом = 136,364 А.
Заряд, протекающий через поперечное сечение проводника,
равен
q = It = 136,364А·600c = 81818 Кл = 81,82 кКл.
По закону Джоуля-Ленца, тепло, выделяющееся в проводнике, определяется формулой
Подставляя данные и производя вычисления, получим:
Q = 2,455·1010Дж = 24,5 Гдж.
Ответ: q = 81,82 кКл, Q = 24,5 ГДж.
Как нетрудно догадаться, для учителей и преподавателей технических образовательных учреждений задача по физике является не только важнейшим инструментом обучения школьников и студентов, значимым элементом контрольных, зачётных, экзаменационных работ и домашних заданий, но и мощным средством стимулирования учащихся к познанию и творческому переосмыслению явлений природы на занятиях физики.
Также и на нашем сайте в полном соответствии с требованиями времени, потребностями учащихся и нашим искренним желанием, задача по физике занимает весьма значительное место.
По закону сохранения энергии это тепло равно потенциальной энергии льдинок в начале падения, то есть
Разделим последнее уравнение на
Подставляя данные, находим
= 310907 м =311 км.
Ответ: h = 311 км.
Задача по физике № 4
Под действием силы тяги 6 кН автомобиль совершает перемещение 54 м в направлении действия силы тяги. Какую работу совершает сила тяги? Какую скорость будет иметь автомобиль в конце этого перемещения, если его масса равна 40 тонн?
Решение.
Дано: F = 6 кН = 6000 Н; s = 54 м; m = 40 т = 40000 кг. Найти: A, V.
Работа равна произведению силы на перемещение.
A = Fs = 6000 Н·54 м = 324000 Дж = 324 кДж.
По второму закону Ньютона ускорение автомобиля равно
a = F/m.
При равноускоренном движении перемещение и скорость определяются формулами
s = at2/2,
v = at.
Отсюда
t = (2s/a)1/2,
v = (2sa)1/2.
Подставляя в последнее уравнение выражение для ускорения, а затем производя вычисления, находим
v = (2sa)1/2 = (2sF/m)1/2 =
= (2·54 м·6000 Н/40000 кг)1/2 = 4,02 м/с.
Ответ: A = 324 кДж, V = 4,02 м/с.
Задача по физике № 5
На некоей экзопланете математический маятник длиной 1,2 м совершает 100 гармонических колебаний за 3 минуты. Найти ускорение свободного падения на поверхности этой планеты и первую космическую скорость для неё, если известно, что её радиус равен 8500 км.
Решение.
Дано: l = 1,2 м; N = 100; t = 3 мин = 180 с. R = 8500 км = 8,5·106 м. Найти: g, V = ?
Период колебаний маятника есть время, за которое совершается одно колебание маятника. Поэтому
С другой стороны, период колебаний математического маятника определяется формулой
Приравнивая периоды, получим
Отсюда
Подставляя данные в последнюю формулу, находим для ускорения свободного падения на поверхности экзопланеты g = 14,606 м/с2.
Первая космическая скорость на планете определяется формулой
Таким образом V = 11142 м/с = 11,14 км/с. Почти как на Земле. Для Земли первая космическая скорость равна 7,9 км/c.
Ответ: g = 14,606 м/с2, V = 11,142 м/с2.
Задача по физике № 6
Некоторый газ находится в закрытом сосуде при температуре 20oC и давлении 100000 Па. Сосуд нагревают до 80oC . Как при этом изменяется давление газа в сосуде?
Решение.
Дано: T1 = 20oC = 20 +273 = 293 K ; T2 = 80oC = 80 + 273 = 353 K ; p1 = 100000 Па . Найти: p2 = ?
Так как газ находится в закрытом сосуде, то процесс изохорный. Для изохорного процесса, по закону Шарля
p2/ p1 = T2/ T1.
Отсюда
p2 = p1· T2/ T1 =
= 100000 Па ·353 K / 293 K = 120477 Па = 120,5 кПа.
Ответ: p2 = 120,5 кПа.
Следующая задача по физике относится к разделу "Электростатика". Для решения этой задачи необходимо знать закон Ома и понимать как сопротивление цепи зависит от типа соединения. На рисунке представлены два способа соединения резисторов. При последовательном соединении сопротивления резисторов складываются, а при параллельном соединении складываются обратные величины сопротивлений.
Закон Ома устанавливает пропорциональную взаимосвязь между напряжением и силой тока на участке цепи. При этом коэффициентом пропорциональности является сопротивление участка цепи. То есть
как-то так.
Задача по физике № 7
Два сопротивления 200 Ом и 300 Ом соединены сначала последовательно, а потом параллельно. На участок цепи, созданный таким образом, подаётся напряжение 50 вольт. Сравнить силу тока, протекающую по созданным участкам.
Решение.
Дано: R1 = 200 Ом ; R2 = 300 Ом ; U = 50 В ; Найти: II = ? III = ?
Сопротивление участка при последовательном соединении:
RI = R1 + R2 = 200 Ом + 300 Ом = 500 Ом.
По закону Ома:
II = U/RI = 50 В / 500 Ом = 0,1 А.
Сопротивление участка при параллельном соединении:
RII = R1·R2/(R1 + R2) = 200Ом · 300 Ом/500 Ом = 120 Ом.
По закону Ома:
III = U/RII = 50 В / 120 Ом = 0,417 А.
При параллельном соединении сила тока больше, чем при последовательном.
Ответ: II = 0,1 А, III = 0,417 А.
Задача по физике № 8
Какой заряд протекает через поперечное сечение проводника сопротивлением 2,2 кОм за 10 минут, если проводник находится под напряжением 300 кВ? Какое тепло выделится при прохождении тока через проводник?
Решение.
Дано: R = 2,2 кОм = 2200 Ом ; U = 300 кВ = 3·105 В ; t = 10 мин = 600 с . Найти: q = ? Q = ?
По закону ома
то есть I = 300000 В/2200 Ом = 136,364 А.
Заряд, протекающий через поперечное сечение проводника,
равен
q = It = 136,364А·600c = 81818 Кл = 81,82 кКл.
По закону Джоуля-Ленца, тепло, выделяющееся в проводнике, определяется формулой
Подставляя данные и производя вычисления, получим:
Q = 2,455·1010Дж = 24,5 Гдж.
Ответ: q = 81,82 кКл, Q = 24,5 ГДж.
Как нетрудно догадаться, для учителей и преподавателей технических образовательных учреждений задача по физике является не только важнейшим инструментом обучения школьников и студентов, значимым элементом контрольных, зачётных, экзаменационных работ и домашних заданий, но и мощным средством стимулирования учащихся к познанию и творческому переосмыслению явлений природы на занятиях физики.
Также и на нашем сайте в полном соответствии с требованиями времени, потребностями учащихся и нашим искренним желанием, задача по физике занимает весьма значительное место.
v = at.
v = (2sa)1/2.
= (2·54 м·6000 Н/40000 кг)1/2 = 4,02 м/с.
Задача по физике № 5
Период колебаний маятника есть время, за которое совершается одно колебание маятника. Поэтому
С другой стороны, период колебаний математического маятника определяется формулой
Приравнивая периоды, получим
Отсюда
Подставляя данные в последнюю формулу, находим для ускорения свободного падения на поверхности экзопланеты
Первая космическая скорость на планете определяется формулой
Таким образом
Ответ: g = 14,606 м/с2, V = 11,142 м/с2.
Задача по физике № 6
Некоторый газ находится в закрытом сосуде при температуре 20oC и давлении 100000 Па. Сосуд нагревают до 80oC . Как при этом изменяется давление газа в сосуде?
Решение.
Дано: T1 = 20oC = 20 +273 = 293 K ; T2 = 80oC = 80 + 273 = 353 K ; p1 = 100000 Па . Найти: p2 = ?
Так как газ находится в закрытом сосуде, то процесс изохорный. Для изохорного процесса, по закону Шарля
p2/ p1 = T2/ T1.
Отсюда
p2 = p1· T2/ T1 =
= 100000 Па ·353 K / 293 K = 120477 Па = 120,5 кПа.
Ответ: p2 = 120,5 кПа.
Следующая задача по физике относится к разделу "Электростатика". Для решения этой задачи необходимо знать закон Ома и понимать как сопротивление цепи зависит от типа соединения. На рисунке представлены два способа соединения резисторов. При последовательном соединении сопротивления резисторов складываются, а при параллельном соединении складываются обратные величины сопротивлений.
Закон Ома устанавливает пропорциональную взаимосвязь между напряжением и силой тока на участке цепи. При этом коэффициентом пропорциональности является сопротивление участка цепи. То есть
как-то так.
Задача по физике № 7
Два сопротивления 200 Ом и 300 Ом соединены сначала последовательно, а потом параллельно. На участок цепи, созданный таким образом, подаётся напряжение 50 вольт. Сравнить силу тока, протекающую по созданным участкам.
Решение.
Дано: R1 = 200 Ом ; R2 = 300 Ом ; U = 50 В ; Найти: II = ? III = ?
Сопротивление участка при последовательном соединении:
RI = R1 + R2 = 200 Ом + 300 Ом = 500 Ом.
По закону Ома:
II = U/RI = 50 В / 500 Ом = 0,1 А.
Сопротивление участка при параллельном соединении:
RII = R1·R2/(R1 + R2) = 200Ом · 300 Ом/500 Ом = 120 Ом.
По закону Ома:
III = U/RII = 50 В / 120 Ом = 0,417 А.
При параллельном соединении сила тока больше, чем при последовательном.
Ответ: II = 0,1 А, III = 0,417 А.
Задача по физике № 8
Какой заряд протекает через поперечное сечение проводника сопротивлением 2,2 кОм за 10 минут, если проводник находится под напряжением 300 кВ? Какое тепло выделится при прохождении тока через проводник?
Решение.
Дано: R = 2,2 кОм = 2200 Ом ; U = 300 кВ = 3·105 В ; t = 10 мин = 600 с . Найти: q = ? Q = ?
По закону ома
то есть I = 300000 В/2200 Ом = 136,364 А.
Заряд, протекающий через поперечное сечение проводника,
равен
q = It = 136,364А·600c = 81818 Кл = 81,82 кКл.
По закону Джоуля-Ленца, тепло, выделяющееся в проводнике, определяется формулой
Подставляя данные и производя вычисления, получим:
Q = 2,455·1010Дж = 24,5 Гдж.
Ответ: q = 81,82 кКл, Q = 24,5 ГДж.
Как нетрудно догадаться, для учителей и преподавателей технических образовательных учреждений задача по физике является не только важнейшим инструментом обучения школьников и студентов, значимым элементом контрольных, зачётных, экзаменационных работ и домашних заданий, но и мощным средством стимулирования учащихся к познанию и творческому переосмыслению явлений природы на занятиях физики.
Также и на нашем сайте в полном соответствии с требованиями времени, потребностями учащихся и нашим искренним желанием, задача по физике занимает весьма значительное место.
= 100000 Па ·353 K / 293 K = 120477 Па = 120,5 кПа.
Задача по физике № 7
Сопротивление участка при последовательном соединении:
По закону Ома:
Сопротивление участка при параллельном соединении:
По закону Ома:
При параллельном соединении сила тока больше, чем при последовательном.
Ответ: II = 0,1 А, III = 0,417 А.
Задача по физике № 8
Какой заряд протекает через поперечное сечение проводника сопротивлением 2,2 кОм за 10 минут, если проводник находится под напряжением 300 кВ? Какое тепло выделится при прохождении тока через проводник?
Решение.
Дано: R = 2,2 кОм = 2200 Ом ; U = 300 кВ = 3·105 В ; t = 10 мин = 600 с . Найти: q = ? Q = ?
По закону ома
то есть I = 300000 В/2200 Ом = 136,364 А.
Заряд, протекающий через поперечное сечение проводника,
равен
q = It = 136,364А·600c = 81818 Кл = 81,82 кКл.
По закону Джоуля-Ленца, тепло, выделяющееся в проводнике, определяется формулой
Подставляя данные и производя вычисления, получим:
Q = 2,455·1010Дж = 24,5 Гдж.
Ответ: q = 81,82 кКл, Q = 24,5 ГДж.
Как нетрудно догадаться, для учителей и преподавателей технических образовательных учреждений задача по физике является не только важнейшим инструментом обучения школьников и студентов, значимым элементом контрольных, зачётных, экзаменационных работ и домашних заданий, но и мощным средством стимулирования учащихся к познанию и творческому переосмыслению явлений природы на занятиях физики.
Также и на нашем сайте в полном соответствии с требованиями времени, потребностями учащихся и нашим искренним желанием, задача по физике занимает весьма значительное место.
Ссылки Контакты