Главная страница

физика задачи. физика-задачи. Решение s a bt Ct 2 Dt 3 a 6 м b 3 мс c 2 мс 2 d 1 мс 3 t 1 1 c


Скачать 6.65 Mb.
НазваниеРешение s a bt Ct 2 Dt 3 a 6 м b 3 мс c 2 мс 2 d 1 мс 3 t 1 1 c
Анкорфизика задачи
Дата20.05.2022
Размер6.65 Mb.
Формат файлаrtf
Имя файлафизика-задачи.rtf
ТипРешение
#540756

Задача № 1.18

Зависимость пройденного телом пути от времени задается уравнением s = A – Bt + Ct2 + Dt3 (A = 6 м, B = 3 м/с, C = 2 м/с2, D = 1 м/с3). Определите для тела в интервале времени от t1 = 1 c

до t2 = 4 c 1) среднюю скорость, 2) среднее ускорение.

Дано

Решение

s = A – Bt + Ct2 + Dt3

A = 6 м

B = 3 м/с

C = 2 м/с2

D = 1 м/с3

t1 = 1 c

t2 = 4 c



  1. - ?

- ?

= =(90-6)/(4-1)=94/3=28 м/с

S2 = S = 6-3*4+2*4^2+1*4^3=6-12+32+64=90

S1 = S =6-3*1+2*1^2+1*1^3=6-3+2+1=6
U =

=(67-10)/(4-1)=57/3=19 м/с^2

U2 = U = 3+2*2*4+3*1*4^2=3+16+48=67

U1 = = 3+2*2*1+3*1*1^2=3+4+3=10

U – скорость, а – ускорение.


Ответ: 1) 2)

Задача № 1.34

Колесо вращается с постоянным угловым ускорением ε = 3 рад/с. Определите радиус колеса, если через t = 1 c после начала движения полное ускорение колеса a = 7,5 м/с2.

Дано

Решение


ε = 3 рад/с2
t = 1 c
a = 7,5 м/с2
R - ?

a = at = εR
an =

a2 = R2 + ε4t4R2 = ε2R2(1 + ε2t4)

R = =7,5/(3*√(1+9*1))=0,79 м=79 см

ε – угловое ускорение,

t - время,

а – ускорение,

R – радиус


Ответ: R = 79 см

Задача №1.48

На рисунке изображена система блоков, к которым подвешены грузы массами m1 = 200 г и m2 = 500 г. Считая, что груз m1 поднимается, а подвижный блок с m2 опускается, нить и блоки невесомы, силы трения отсутствуют. Определите: 1) силу натяжения нити Т 2) ускорения, с которыми движутся грузы.

Дано

Решение

m1 = 200 г = 0,2 кг

m2 = 500 г = 0,5 кг



  1. T - ?

  2. a1 - ?

  3. a2 - ?











h1 = 2h2


m2T – m1m2g = 2 m1m2g – 4m1T

m2T + 4m1T = 2m1m2g + m1m2g

T(m2+4m1) = 3m1m2g

T = =(3*0,2*0,5*9,8)/(0,5+4*0,2)=2,94/1,3=2,26 Н

a1 = = =(2*(0,5-2*0,2)*9,8)/(0,5+4*0,2)=1,96/1,3=1,508

м/с2

a2 = =(0,5-2*0,2*9,8)/(0,5+4*0,2)=0,98/1,3=0,75 м/с2

m-масса, T- сила, а – ускорение.


Ответ: 1) T = 2,26 H 2) a1 = 1,5 м/с2 a2= 0,75 м/с2

Задача № 1.68

На железнодорожной платформе, движущейся по инерции со скоростью U0 = 3 км/ч, укреплено орудие. Масса платформы с орудием M = 10 т. Ствол орудия направлен в сторону движения платформы. Снаряд массой m = 10 кг вылетает из ствола под углом α = 600 к горизонту. Определите скорость U снаряда (относительно Земли), если после выстрела скорость платформы уменьшилась в n = 2 раза.

Дано

Решение

U0 = 3 км/ч = 0,833 м/с
M = 10 т = 104 кг
m = 10 кг
α = 600
U1 =

n = 2

U - ?

(m + M)U0 = mU cosα+ n = 2

mUcosα = mU0 + MU0 -

mUcosα = mU0 +

U = =((10+0,5*10000)*0,833)/(10*0,5)=4173,33/5=

=835 м/с

М-масса, m- масса, α-угол, U- скорость.


Ответ: U = 835 м/с

Задача № 1.100

К нижнему концу пружины жесткостью k1 присоединена другая пружина жесткостью k2, к концу которой прикреплена гиря. Пренебрегая массой пружины, определите отношение потенциальных энергий пружин.

Дано

Решение

k1
k2
mg


k1x1 = k2x2

П1 = П2 =



– жесткость


Oтвет:

Задача № 1.117

Зависимость потенциальной энергии П тела в центральном силовом поле от расстояния r до центра поля задается функцией П(r) = , (A = 6 мкДж *м2 и B = 0,3 мДж *м). Определите, при каких значениях r максимальное значение принимают: 1)потенциальная энергия тела 2) сила, действующая на тело.

Дано

Решение

П(r) =

A = 6 мкДж *м2 = 6 * 10-6 Дж *м2

B = 0,3 мДж *м = 3 * 10-4 Дж *м

П = Пmax

F = Fmax

r - ?





2A = Br r = =(2*6 * 10-6)/(3 * 10-4)= =0,04 м= 4 см

F = - =



3A = Br r = =(3*6 * 10-6)/(3 * 10-4)=0,06 м= 6 см

r-радиус, F – сила, П- потенциальная энергия.


Ответ: 1) r = = 4 см 2) r =

Задача № 1.146

Маховик в виде сплошного диска, момент инерции которого J = 1,5 кг*м2, вращаясь при торможении равно замедленно, за время t = 1 мин уменьшил частоту своего вращения с n0 = 240 об/мин до n1 = 120 об/мин. Определите: 1) угловое ускорение ε маховик 2) момент М силы торможения 3) работу торможения А.

Дано

Решение

J = 1,5 кг*м2
t = 1 мин = 60 c
n0 = 240 об/мин = 4 об /с
n1 = 120 об/мин = 2 об /с



  1. − ?

− ?

ꙍ = ꙍ0 – εt ꙍ0 = 2πn0 ꙍ = 2πn

ε = =(2*3,14/60)*(4-2)=0,21 рад/с2

M = Jε=1,5*0,21=0,315 H * м

A = )=

=2*3,14^2*0,315*(4^2-2^2)=355 Дж

J - момент инерции, t – время, n-частота вращения, А – работа торможения, – угловое ускорение, М- сила торможения.


Ответ: 1) ε = 0,21 рад/с2 2) M = 0,315 H * м 3) A = 355 Дж

Задача № 1.161

Платформа, имеющая форму сплошного однородного диска, может вращаться вокруг неподвижный вертикальной оси. На краю платформы стоит человек, масса которого в 3 раза меньше массы платформы. Определите, как и во сколько раз изменится угловая скорость вращения платформы, если человек перейдет ближе к центру на расстояние, равное половине радиуса платформы.

Дано

Решение

m1 =

r1 =



L = const

L = Jꙍ

J11 = J22



J1 =

J2 =



m-масса, r-радиус


Ответ :

Задача № 1.184

На экваторе некоторой планеты (плотность планеты ) тела весит в два раза меньше, чеми на полюсе. Определите период обращения планеты вокруг собственной оси.

Дано

Решение

= 3 * 108 кг * м3

Pэ =

T - ?

Pn = mg = mg - mg = G

M = 3 g = U =

mg = 2

g = g =

T2 =

T = =√(6*3,14)/(3 * 108*6,67*10−11)=2,7 ч

, T – время.


Ответ: T = 2,7 ч

Задача № 1.201

К потолку вагона, движущегося в горизонтальном направлении с ускорением a = 9,81 м/с2, подвешен на нити шарик массой m = 200 г. Определите для установивщегося движения: 1) силу натяжения нити Т, 2) угол отклонения нити от вертикали.

Дано

Решение

a = 9,81 м/с2
g = 9,81 м/с2
m = 200 г = 0,2 кг



  1. T - ?





Fu = -ma Fu + mg = F T = -F
F =

T = m =0,2*√(9,81^2+9.81^2)=2,77 Н

tg =arctg(9,81/9,81)=arctg1=45

а – ускорение, g- ускорение свободного падения, m-масса.


Ответ: 1) T = 2,77 H 2)

Задача № 1.237

Смесь свинцовых дробинок (плотность = 11,3 г/см3) диаметром 4 мм и 2 мм одновременно опускают в широкий сосуд глубиной, h = 1,5 м с глицерином (плотность I = 1,26 г/cм3, динамическая вязкость ᵑ = 1,48 Пa * c). Определите, на сколько больше времени потребуется дробинкам меньшего размера, чтобы достичь дна сосуда.

Дано

Решение


= 11,3 г/см3 = 11,3 *103 кг/м3

d1 = 4 мм = 4 * 103 м

d2 = 2 мм = 2* 10-3 м

h = 1,5 м

I = 1,26 г/cм3 = 1,26 * 103 кг/м3

ᵑ = 1,48 Пa * c



U = const

t = r =

mg = FA + F mg =

FA = IgV= Ig F=6πrU

I rU

U = =

U1 =

U2 =

t2 – t1 = - =

=((18*1,5*1,48)/(9,81*(11,3 *103-1,26 * 103))*(1/(4 *

103)^2-1/(2* 10-3)^2)=76,1 с

-плотность, d-длина , h-высота,

, ᵑ - динамическая вязкость.


Ответ:

Задача № 1.277

Определите кинетическую энергию электрона, если полная энергия движущегося электрона втрое больше его энергия покоя. Ответ выразите в электрон – вольтах.

Дано

Решение

mp =1,67 * 10-27 кг
e = 1,6 * 10-19 Кл
U = 0,9 c
U - ?


T = mpc2

T = eU

U = =(1,67 * 10-27*(3×108)^2)/(1,6 * 10-19)*

*((1/√(1-0,9^2/(3×108)^2)-1)=1.22 ГВ

m-масса, U-скорость, е – электрон.


Ответ: U = 1,22 ГB

Задача № 4.57

Точка участвует одновременно в двух гармонических колебаниях, происходящих во взаимно перпендикулярных направлениях и описываемых уравнениями x = 3 cos2ꙍt, см и y = 4 cos(2ꙍt +π), см. Определите уравнение траектории точки и вычертите ее с нанесением масштаба.

Дано

Решение

x = 3 cos2ꙍt, см

y = 4 cos(2ꙍt +π), см

y(x) - ?


y = 4cos(2ꙍt +π) = -4cos2ꙍt
cos 2ꙍt = cos2ꙍt =

y =

4 y, см
2
1 2 3
-3 -2 -1 x, см

-2
-4

x= 3 см, y = -4 см

x= -3 см, y = 4 см

x = 3 см, y = - 4 см

x = 0 см, y = 0 см


Ответ: y =

Задача № 4.73

За время, в течение которого система совершает N = 50 полных колебаний, амплитуда уменьшается в 2 раза. Определите добротность Q системы.

Дано

Решение

N = 50
A0|AN = 2
Q - ?


Q =

AN = A0 = A0 = A0



Q = =(3,14*50)/(0,69)=227

Q – добротность системы.

N – полные колебания.


Ответ: Q = 227

Задача № 4.148

Средняя квадратичная скорость молекул двухатомного газа при некоторых условиях составляет 480 м/с. Определите скорость распространения звука в газе при тех же условиях.

Дано

Решение

= 480 м/с

U - ?

U =



U = =√((5+2)/5)*(480/1,73)=328 м/с

U- скорость,


Ответ: U = 328 м/с

Задача № 2.26

Каково давление воздуха в шахте на глубине 1 км, если считать, что температура по всей высоте постоянная и равна 220C, а ускорение свободного паданеия не зависит от высоты ? Давление воздуха у поверхности Земли примите равны p0

Дано

Решение

h = 1 км = 105 м
t = 220C T= 295 K
M = 29 *10-3 кг/моль
g = const

p0
p - ?

p = p0 П = -m0gh

p = p0 =p0*2,8^(-29 *10-3*9,81*

*100000/(8,31*295))=1,12 p0

h-высота, t-температура, p – давление


Ответ: p = 1,12 p0

Задача № 2.38

Пространство между двумя параллельными пластинами площадью 150 см2 каждая, находящимися на расстоянии 5 мм друг от друга, заполнено кислородом. Одна пластина поддерживается при темсперате 170C, другая – при температуре 270C. Определите количество теплоты, прошедшее за 5 мин посредством теплопроводимости от одной пластины к другой. Кислород находится при нормальных условиях. Эффективный диаметр молекул кислорода считать равным 0,36 мм.

Дано

Решение

M = 32 * 10-3 кг/ моль

S = 150 см2 = 15 * 10-3 м2

x = 5 мм = 5 * 10-3 м

t1 = 170C

t2 = 270C

t = 5 мин = 300 c

T = 273 K

d = 0,36 нм = 3,6 *10-10 м

Q - ?

Q = t2 – t1



Q = =(5*1,38*10−23/3*3,14*(3,6 *10-10)^2)*

*√((8,31*273)/(3,14*32 * 10-3))*(27-17)/(5 * 10-3)*15 * 10-3*300=

=76,4 Дж

t- температура, Q- количество теплоты,

S – расстояние


Ответ: Q = 76,4 Дж

Задача № 2.59

Кислород объемом 1 л находится под давлением 1 МПа. Определите, какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы: 1) увеличить его объем вдвое в результате изобарного процесса; 2) увеличить его давление вдвое в результате изохорного процесса.

Дано

Решение

V1 = 1 л =10-3 м3

M = 32 * 10-3 кг/ моль

p1 = 1 МПа = 106 Па

1) p1 = const

V2 = 2V1

2) V1 = const

p2 = 2p1
1) Q1 - ?

2) Q2 - ?


Q1 =

p1V1 = p1V2 =

p1 =0,002-0,001=0,001

Q1 = =((5+2)/2)*106*0,001=3,5 кДж

Q2 =

p2V1 =

=106 V1 =

Q2 = =5/2*0,001*106= 2,5 кДж

V-объем, p-давление, Q- количество теплоты


Ответ: 1) Q1 = 3,5 кДж 2) Q2 = 2,5 кДж

Задача № 2.73

Рабочее тело - идеальный газ - теплового двигателя совершает цикл, состоящий из последовательных процессов изобарного адиабатного и изотермического. В результате изобарного процесса газ нагревается T1 = 300 K до T2 = 600 K. Определите термический КПД теплового двигателя.

Дано

Решение

T1 = 300 K

T2 = 600 K

n -?

p p = const

p1 1 3

dQ = 0

T = const

p3 3

V1 V2 V3 l

n =

= T3

Q12 =

Q31 = νRT1 ln

n = =((600-300)-300*ln(600/300))/(600-300)=0,307=30,7 %

Т – температура

n-КПД.


Ответ: n = 30,7 %

Задача № 2.106

Капилляр, внутренний радиус которого 0,5 мм, опущен в жидкость. Определите массу жидкости, поднявшейся в капилляре, если ее поверхностное натяжение равно 60 мН/м.

Дано

Решение

l = 0,5 мм = 5 * 10-4 м
мH/м = 6 *10-2 H/м

m - ?

P=F P = mg

F = l l = 2 r r=l/2 =5 * 10-4/2*3,14=0,8

m = =(2*3,14*0,8*6 *10-2)/9,81=1,92 * 10-5 кг

l-внутренний радиус,

m – масса.


Ответ: m = 1,92 * 10-5 кг

Задача № 3.54

К пластинам плоского водушного конденсатора приложена разность потенциалов U 1 = 500 B. Площадь пластин S = 200 см2, расстояние между ними d = 1,5 мм. После отключения конденсатора от источника напряжения в пространство между пластинами внесли парафин (ε = 2). Определите разность потенциалов U2 между пластинами после внесених диэлектрика. Определите также емкости конденсатора C1 и C2 до и после внесения диэлектрика.

Дано

Решение

U 1 = 500 B
S = 200 см2 = 2 * 10-2 м2
d = 1,5 мм = 1,5 * 10-3 м
ε = 2
U2 - ?

C1 - ?

C2 - ?


Q1 = Q2 = Q = const

= E1 =

E2 = U1 = E1d U2 = E2d

U2 = =500/2=250 В

C1 = =(8.85*10^-12*2 * 10-2)/1,5 * 10-3=118 пФ

C2 = =2*118=236 пФ

S –площадь, d-расстояние, С-емкость конденсатора, U- напряжение.


Ответ: U2 = 250 B C1 = 118 пФ C2 = 236 пФ

Задача № 3.66

Сплошной эбонитовых шар (ε = 3) радиусом R = 5 см заряжен равномерно с объемной плотность = 10 нК/м3. Определите энергию электрического поля, заключенную внутри шара.

Дано

Решение

ε = 3

R = 5 см

= 10 нК/м3 = 10 -8 Кл/м3

W - ?

dW = wdV, w = E = , dV = 4πr2dr

, D*4πr2 = r3 ,

D =

W = =

=(2*3,14*10 -8)/(45*8.85*10^-12*3)*5^5=0,164 пДж

R-радиус, , W- энергия электрического поля.


Ответ: W = 0,164 пДж.

Задача № 3.83

Через лампу накаливания течет ток, равный 0,6 А. Температура вольфрамовой нити диаметром 0,1 мм равна 2200 0C. Ток подводится медным проводом сечением 6 мм2. Определите напряженность электрического поля: 1) в вольфраме (удельное сопротивление при 00 С = 55 нОм*м, температурный коэффициент сопротивления α = 0,0045 0C-1) 2)в меди ( = 17 нОм*м).

Дано

Решение

I = 0,6 A
d = 0,1 мм = 10-4 м
t = 2200 0C
S = 6 мм2
= 55 нОм*м = 5,5 * 10-8 Ом*м

α = 0,0045 0C-1

= 17 нОм*м = 1,7 * 10-8 Ом*м

1) E1 - ? 2) E2 - ?

j =

1) j1 = E1 = , 1 = 0(1 +

j1 = E1 = j1 =(4*0,6)/(3,14*0,0004^2)*5,5 * 10-8*(1+0,0045*2200)=45, 8 В/м
2) j2= , j2 = , E2 = =(0,6*5,5 * 10-8)/6=1,7 мВ/м

I-ток, d-диаметр, t-температура, S – площадь, α-темературный коэффициент сопротивления, , Е-напряженность.


Ответ: 1)E1 = 45, 8 В/м 2) E2 = 1,7 мВ/м

Задача № 3.96

Даны четыре элемента с ЭДС = 1,5 B и внутренним сопротивлением r = 0,2 Ом. Как нужно соединить эти элементы, чтобы получить от собранной батареи наибольшую силу тока во внешней цепи, имеющей сопротивление R = 0,2 Ом? Определите максимальную силу тока.

Дано

Решение

k = 4
= 1,5 B

r = 0,2 Ом

R = 0,2 Ом

Imax - ?

P = nεI – I2 [n и m - соответственно число последовательно и параллельно соединенных элементов], I = Imax ,

,

I = , n = I ,

IR + I ,

n= 2, m = 2

Imax = =(2*1,5)/(0,2+2/2*0,2)=7,5 А

, r, R – сопротивление тока, I-сила тока.


Ответ: Imax = 7,5 A


написать администратору сайта