Мод.1,2,3-3ур.-осн.-08. Мод.1,2,3-3ур.-осн. Сборник тестовых контрольных заданий (модулей) по физике 3го уровня сложности Утверждено Редакционно издательским советом
 Скачать 2.81 Mb.
|
|
Вариант №22 1. Поезд массой m=600 т движется под гору с уклоном =0,30 и за время t=1 мин развивает скорость v=18 км/ч. Коэффициент трения =0,01. Определить среднюю мощность локомотива. Ответ: а) г) 2. Тело массой m=1 кг скользит без трения по гладкому горизонтальному столу и въезжает на подвижную горку массой М=5 кг. Высота горки h=1,2 м (рис. 1). Трение между горкой и столом отсутствует. Найти модуль конечной скорости тела. Начальная скорость тела v0=5 м/с. Ответ: а) u1=3,63 м/с; б) u1=3,53 м/с; в) u1=3,43 м/с; г) u1=3,33 м/с; д) u1=3,23 м/с. 3. Два неупругих шара массами m1=2 кг и m2=3 кг движутся со скоростями соответственно v1=8 м/с и v2=4 м/с. Определить увеличение U внутренней энергии шаров при их столкновении, если меньший шар нагоняет больший (рис. 2). Ответ: а) U=10,6 Дж; б) U=9,6 Дж; в) U=8,6 Дж; г) U=7,6 Дж; д) U=6,6 Дж. 4. Шар массой m налетает на другой шар массой 4m, движущейся в том же направлении. Кинетические энергии шаров до удара одинаковы (W1=W2=250 Дж). Удар шаров прямой, центральный, упругий. Определить непосредственно после удара изменение кинетической энергий второго шара W2'. Ответ: а) W2=220 Дж; б) W2=230 Дж; в) W2=240 Дж; г) W2=250 Дж; д) W2=260 Дж. 5. Однородная тонкая пластинка массы m0=1 кг может свободно вращаться вокруг вертикальной оси. В точку А, находящуюся на расстоянии 2/3а (а=10 см) от оси, нормально к пластинке ударяется шар с массой m=0,5 кг, летевший со скоростью v=2 м/с (рис. 3). Определить угловую скорость пластинки после соударения, которое происходит по закону упругого удара. Ответ: а) =24 рад/с; б) =26 рад/с; в) =28 рад/с; г) =30 рад/с; д) =32 рад/с. 6. Ближайший спутник Марса движется вокруг нее со скоростью v=2,1 км/с и находится на расстоянии r=9,4106 м от центра планеты. Определить массу Марса. Ответ: а) М=6,111023 кг; б) М=6,211023 кг; в) М=6,311023 кг; г) М=6,411023 кг; д) М=6,511023 кг. 7. Искусственный спутник, имеющий форму шара радиусом r=0,5 м, обращается вокруг Земли по круговой орбите на такой высоте (200 км), где плотность атмосферы =10-13 г/см3. Оценить, на сколько будет снижаться спутник за один оборот вокруг планеты. Плотность вещества спутника 0=1 г/см3. При решении задачи принять, что скорость сопротивления пропорциональна квадрату скорости движения спутника. Ответ: а) R- 12 м; б) R- 10 м; в) R- 8 м; г) R- 6 м; д) R- 4 м. 8. Звуковая волна с частотой =5000 Гц испускается в направлении тела, которое приближается к источнику звука. Скорость приближения 3,3 м/с. Чему равна частота отраженной волны? Ответ: а) '=5020 Гц; б) '=5030 Гц; в) '=5040 Гц; г) '=5050 Гц; д) '=5060 Гц. Вариант №23 1. Тепловоз тянет поезд, общая масса которого равна 2000 т. Принимая, что мощность тепловоза постоянна и равна 1800 кВт и коэффициент силы тяги равен 0,005, определить ускорение поезда, когда скорость его 12 м/с. Ответ: а) а=0,016 м/с2; б) а=0,026 м/с2; в) а=0,036 м/с2; г) а=0,046 м/с2; д) а=0,056 м/с2. 2. Тело массой m=1 кг скользит без трения по гладкому горизонтальному столу и въезжает на подвижную горку массой М=5 кг (рис. 1). Высота горки 1,2 м. Трение между горкой и столом отсутствует. Найти конечную скорость горки. Начальная скорость тела v0=5 м/с. Ответ: а) u2=1,47 м/с; б) u2=1,57 м/с; в) u2=1,67 м/с; г) u2=1,77 м/с; д) u2=1,87 м/с. 3. Два неупругих шара массами m1=2 кг и m2=3 кг движутся со скоростями соответственно v1=8 м/с и v2=4 м/с. Определить увеличение U внутренней энергии шаров при их столкновении, если шары движутся навстречу друг другу (рис. 2). Ответ: а) U=90,4 Дж; б) U=88,4 Дж; в) U=86,4 Дж; г) U=84,4 Дж; д) U=82,4 Дж. 4. Шар массой m налетает на другой шар массой 4m, движущейся в том же направлении. Кинетические энергии шаров до удара одинаковы (W1=W2=250 Дж). Удар шаров прямой, центральный, упругий. Определить непосредственно после удара кинетическую энергию W1' первого шара. Ответ: а) W1'=14 Дж; б) W1'=12 Дж; в) W1'=10 Дж; г) W1'=8 Дж; д) W1'=6 Дж. 5. Однородная тонкая пластинка массы m0=1 кг может свободно вращаться вокруг вертикальной оси (рис. 3). В точку А, находящуюся на расстоянии 2/3а (а=10 см) от оси, нормально к пластинке ударяется шар с массой m=0,5 кг, летевший со скоростью v=2 м/с. Определить линейную скорость шара после соударения, которое происходит по закону упругого удара. Ответ: а) v1=0,4 м/с; б) v1=0,5 м/с; в) v1=0,6 м/с; г) v1=0,7 м/с; д) v1=0,8 м/с. 6. Ракета, запущенная с Земли на Марс, летит, двигаясь вокруг Солнца по эллиптической орбите (рис. 4). Среднее расстояние r планеты Марс от Солнца равно 1,5 среднего расстояния Земли от Солнца. В течение какого времени t будет лететь ракета до встречи с Марсом? Ответ: а) t=275 суток; б) t=265 суток; в) t=255 суток; г) t=245 суток; д) t=235 суток. 7. Легкий спутник, вращаясь по круговой орбите радиуса R=2Rз (Rз=6400 км – радиус Земли), переходит на эллиптическую орбиту приземления, которая касается земной поверхности в точке, диаметрально противоположной точке начала спуска. Сколько времени продлится спуск по эллиптической орбите? Сопротивление воздуха не учитывать (рис. 5). Ответ: а) =4,1103 с; б) =4,3103 с; в) =4,5103 с; г) =4,7103 с; д) =4,9103 с. 8. Подводная лодка, погружаясь вертикально, излучает короткие звуковые импульсы сигнала гидролокатора длительностью 0=100 мс в направлении дна. Длительность отраженных сигналов, измеренных гидроакустиком на лодке, равна =99,5 мс. Какова скорость погружения лодки? Скорость звука в воде v=1485 м/с. Ответ: а) u=3,42 м/с; б) u=3,52 м/с; в) u=3,62 м/с; г) u=3,72 м/с; д) u=3,82 м/с. Вариант №24 1. Тепловоз тянет поезд, общая масса которого 2000 т. Принимая, что мощность тепловоза постоянна и равна 1800 кВт и что коэффициент силы тяги равен 0,005, определить максимальную скорость поезда. Ответ: а) vmax=56 км/ч; б) vmax=66 км/ч; в) vmax=76 км/ч; г) vmax=86 км/ч; д) vmax=96 км/ч. 2. Лента горизонтального транспортера движется со скоростью u=0,5 м/с. На ленту, касаясь ее, влетает шайба с начальной скоростью v0=2,1 м/с, перпендикулярной краю ленты. Найти ширину ленты, при которой шайба остановится на ее краю, если коэффициент трения между шайбой и лентой =0,75 (рис. 1). Ответ: а) =0,21 м; б) =0,31 м; в) =0,41 м; г) =0,51 м; д) =0,61 м. 3. Шар массой m1=2 кг, летящий со скоростью v1=5 м/с, ударяет неподвижный шар массой m2=8 кг. Удар прямой, неупругий. Определить долю w кинетической энергии летящего шара, израсходованной на увеличение внутренней энергии этих шаров. Ответ: а) w=0,90; б) w=0,85; в) w=0,80; г) w=0,75; д) w=0,70. 4. Шар массой m налетает на другой шар массой 4m, движущейся в том же направлении. Кинетические энергии шаров до удара одинаковы (W1=W2=250 Дж). Удар шаров прямой, центральный, упругий. Определить непосредственно после удара кинетическую энергию W2' второго шара. Ответ: а) W2'=250 Дж; б) W2'=240 Дж; в) W2'=230 Дж; г) W2'=220 Дж; д) W2'=210 Дж. 5. Однородный сосновый брус с массой М (плотность сосны =0,5103 кг/м3), длина которого ℓ=300 см, ширина b=25 см и толщина d=10 см, может вращаться около оси АВ, проходящей через один из его концов, параллельной ширине бруса. В точку О, отстоящую на расстоянии а=100 см от свободного конца бруса, расположенную по середине его ширины, ударяет горизонтально летящее ядро массой m=10 кг. Определить начальную скорость ядра v, если брус отклонился на угол =280, а ядро упало на месте удара (рис. 2). Ответ: а) v=7 м/с; б) v=6 м/с; в) v=5 м/с; г) v=4 м/с; д) v=3 м/с. 6. Ракета пущена с Земли с начальной скоростью v0=15 км/с. К какому пределу будет стремиться скорость ракеты, если расстояние от Земли бесконечно увеличивается? Сопротивление воздуха и притяжение других небесных тел, кроме Земли, не учитывать. Ответ: а) v=13 км/с; б) v=12 км/с; в) v=11 км/с; г) v=10 км/с; д) v=8 км/с. 7. Вычислить вторую космическую скорость при старте ракеты с поверхности Юпитера, используя следующие данные. Третий спутник Юпитера («Ганимед») вращается вокруг планеты практически по круговой орбите радиуса R=1,07106 км с периодом обращения Т=7,15 суток. Радиус планеты r=7104 км. Ответ: а) v=40 км/с; б) v=45 км/с; в) v=50 км/с; г) v=55 км/с; д) v=60 км/с. 8. Плоская звуковая волна имеет период T=3 мс, амплитуду А=0,2 мм и длину волны =1,2 м. Для точек среды, удаленных от источника колебаний на расстояние x=2 м, найти смещение (x,t) в момент t=7 мс. Начальную фазу колебаний принять равной нулю. Ответ: а) =-0,20 мм; б) =-0,15 мм; в) =-0,1 мм; г) =-0,25 мм; д) =-0,05 мм. Вариант № 25 1. Автомобиль движется вверх по слабому подъему с установившейся скоростью 3 м/с; если он движется в обратном направлении, т.е. под уклон, то при той же мощности двигателя автомобиля установившаяся скорость равна 7 м/с. Какую скорость будет иметь автомобиль при той же мощности двигателя, если он будет двигаться по горизонтальному шоссе? (При указанных скоростях принять, что сила тяги не зависит от скорости.) Ответ: а) vг=4,2 м/с; б) vг=4,4 м/с; в) vг=4,6 м/с; г) vг=4,8 м/с; д) vг=5,0 м/с. 2. Пуля, летящая горизонтально, попадает в шар, подвешенный на невесомом жестком стержне, и застревает в нем. Масса пули в 1000 раз меньше массы шара. Расстояние от центра шара до точки подвеса стержня =1 м (рис. 1). Найти скорость пули, если известно, что стержень отклонился после удара пули на угол =100. Ответ: а) v=550 м/с; б) v=560 м/с; в) v=570 м/с; г) v=580 м/с; д) v=590 м/с. 3. Шар массой m1=8 кг, летящий со скоростью v1=5 м/с, ударяет неподвижный шар массой m2=2 кг. Удар прямой, неупругий. Определить долю w кинетической энергии летящего шара, израсходованной на увеличение внутренней энергии этих шаров. Ответ: а) w=0,35; б) w=0,30; в) w=0,25; г) w=0,20; д) w=0,15. 4. Шар массой m налетает на другой шар массой 4m, движущейся в том же направлении. Кинетические энергии шаров до удара одинаковы (W1=W2=250 Дж). Удар шаров прямой, центральный, упругий. Определить непосредственно после удара изменение кинетической энергий первого шара W1'. Ответ: а) W1=500 Дж; б) W1=490 Дж; в) W1=480 Дж; г) W1=470 Дж; д) W1=460 Дж. 5. Стержень массой М=5 кг и длиной ℓ=1 м, который может вращаться вокруг горизонтальной неподвижной оси, проходящей через один из его концов, под действием силы тяжести переходит из горизонтального положения в вертикальное положение (рис. 2). Проходя через вертикальное положение, нижний конец стержня упруго ударяет о малое тело массой m=0,1 кг, лежащее на гладком горизонтальном столе. Определить скорость v тела m после удара. Ответ: а) v=8,2 м/с; б) v=9,2 м/с; в) v=10,2 м/с; г) v=11,2 м/с; д) v=12,2 м/с. 6. Комета огибает Солнце, двигаясь по орбите, которую можно считать параболической. С какой скоростью v движется комета, когда она проходит через ближайшую к Солнцу точку своей орбиты (перигей), если расстояние r кометы от Солнца в этот момент равно 50 Гм? Ответ: а) v=75,6 км/с; б) v=74,6 км/с; в) v=73,6 км/с; г) v=72,6 км/с; д) v=71,6 км/с. 7. Пренебрегая сопротивлением атмосферы, определить минимальную работу которую надо затратить, чтобы массу в 1 кг доставить с поверхности Земли на поверхность Луны. Ускорение свободного падения на Луне, вызванное ее собственным притяжением, составляет gЛ=0,16gЗ, где gЗ=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения на поверхности Земли. Влияние Солнца и других планет не учитывать. Ответ: а) А=60106 Дж; б) А=50106 Дж; в) А=40106 Дж; г) А=30106 Дж; д) А=20106 Дж. 8. Плоская звуковая волна имеет период T=3 мс, амплитуду А=0,2 мм и длину волны =1,2 м. Для точек среды, удаленных от источника колебаний на расстояние x=2 м, найти скорость волны в момент t=7 мс. Начальную фазу колебаний принять равной нулю. Ответ: а) v=0,383 м/с; б) v=0,373 м/с; в) v=0,363 м/с; г) v=0,353 м/с; д) v=0,343 м/с. III. Основы молекулярной физики и термодинамики. Модуль №3 Конденсированное состояние. Кинематика и динамика жидкостей. Основные представления молекулярно–кинетической теории. Статистический метод исследования. Основы термодинамики. Реальные газы. Фазовые равновесия и превращения. Кинетические явления Вариант № 1 1. Посередине откачанного и запаянного с обоих концов горизонтального капилляра находится столбик ртути длиной L=20 см (рис. 1). Если капилляр поставить вертикально, то столбик ртути переместится на расстояние L=10 см. До какого давления был откачан капилляр? Длина капилляра 1 м. Ответ: а) p=30 кПа; б) p=40 кПа; в) p=50 кПа; г) p=60 кПа; д) p=70 кПа. 2. В боковую поверхность цилиндрического сосуда радиусом R=2 см вставили горизонтальный капилляр, внутренний радиус которого r=1 мм и длина ℓ=1,5 см (рис. 2). В сосуд налито касторовое масло, динамическая вязкость которого η=1,2 Пас. Найти значение скорости v понижения уровня косторого масла в сосуде, если высота уровня над капилляром h=26 см. Ответ: а) v=3,210-5 м/с; б) v=3,110-5 м/с; в) v=3,010-5 м/с; г) v=2,910-5 м/с; д) v=2,810-5 м/с. 3. Найти число n ходов поршня, которое надо сделать, чтобы поршневым воздушным насосом откачать воздух из сосуда емкостью V=1 м3 от давления p=1 атм до давления 0,1 атм, если емкость насоса V=100 см3. Ответ: а) N=5103; б) N=6103; в) N=7103; г) N=8103; д) N=9103. 4. В стеклянном сосуде сферической формы с внутренним диаметром 3 см находится азот. Давление азота при температуре 190 оС равно 0,001 мм рт. ст. На стенках сосуда имеется мономолекулярный слой адсорбированного азота. Площадь, занимаемая одной молекулой азота на стенке, равна 10-15 см2. Каково давление азота в сосуде при температуре 427 оС, при которой азот полностью десорбируется со стенок? Ответ: а) p=34,6 Па; б) p=32,6 Па; в) p=30,6 Па; г) p=28,6 Па; д) p=26,6 Па. 5. В сферической колбе вместимостью V=3 л, содержащей азот, создан вакуум с давлением p=80 мкПа. Температура газа Т=250 К. Можно ли считать вакуум в колбе высоким? Вакуум считается высоким, если длина свободного пробега <λ> молекул в нем много больше линейных размеров сосуда. Ответ: а) <λ>=0,179 м; б) <λ>=0,169 м; в) <λ>=0,159 м; г) <λ>=0,149 м; д) <λ>=0,139 м. 6. В цилиндре под поршнем находится водород массой 20 г при температуре 20 oС. Водород сначала расширился адиабатически (рис. 3), увеличив свой объем в 5 раз, а затем был сжат изотермически, при этом объем газа уменьшился в 5 раз. Найти полную работу, совершенную газом. Ответ: а) А=5,4 кДж; б) А=6,4 кДж; в) А=7,4 кДж; г) А=8,4 кДж; д) А=9,4 кДж. 7. Идеальный газ, расширяясь изотермически (Т=400 К), совершает работу А=800 Дж (рис. 4). Определить изменение энтропии в этом случае. Ответ: а) ΔS=5 Дж/К; б) ΔS=4 Дж/К; в) ΔS=3 Дж/К; г) ΔS=2 Дж/К; д) ΔS=1 Дж/К. 8. Один киломоль кислорода находится при температуре 27 oС и давлении 100 кПа. Найти объем газа, считая, что кислород при данных условиях ведет себя как реальный газ. Ответ: а) V=26,92 м3; б) V=25,92 м3; в) V=24,92 м3; г) V=23,92 м3; д) V=22,92 м3. 9. Найти зависимость коэффициента диффузии водорода от температуры при постоянном давлении. Ответ: а) D=bT3; б) D=bT-2; в) D=bT2; г) D=bT1/2; д) D=bT3/2. 10. Два горизонтальных диска радиусами R=20 см расположены друг над другом так, что оси их совпадают. Расстояние между плоскостями дисков d=0,5 см. Верхний диск неподвижен, нижний вращается относительно геометрической оси с частотой ν=10 с-1. Найти вращающий момент М, действующий на верхний диск (рис. 5). Динамическая вязкость воздуха, в котором находятся диски, η=17,210-6 Пас. Ответ: а) М=5810-5 Нм; б) М=5610-5 Нм; в) М=5410-5 Нм; г) М=5210-5 Нм; д) М=5010-5 Нм. |