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?
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.
2) Вал совершает 1200 об/мин. Определить угловую скорость вала и линейную скорость точек на его ободе, если диаметр равен 0,3 м.
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 = ?
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.
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.
Задача по физике
5) Истребитель F22 имеет массу 29,2 тонн. Какой импульс имеет самолёт при скорости 1960 километров в час?
Импульс тела при поступательном движении определяется формулой
p = m·v.
По условию задачи
m = 29,2т. = 29200 кг;
v = 1960 км/ч = 1960·1000/3600 = 544,44 м/с.
Подставляя данные, получим
p = m·v = 29200 кг·544,44 м/с =
= 15897777,78 кг·м/с = 15,9 килотонн·м/с.
Ответ: p = 15,9 килотонн·м/с.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
1) Определить количество вещества и число молекул кислорода массой
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;
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
Решение задачи по физике
Согласно молекулярно кинетической теории газов, давление газа, его концентрация и температура связаны соотношением
p = n·k·T.
Здесь
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.
3) Газ, занимающий объём
Решение задачи по физике
Процесс изотермический. Следовательно, справедлив закон Бойля-Мариотта, согласно которому произведение давления газа на его объём есть величина неизменная, то есть
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?
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;
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:
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
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:
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.
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.
Тупо подставим значение
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