Решение задач по физике. Онлайн-база готовых решений.
Поиск по задачам:
Вход на сайт
17085. В эксперименте, аналогичном опыту Стюарта и Тол-мена, катушка диаметром d=500 мм имела N=400 витков медной проволоки. С помощью двух скользящих контактов катушка в момент торможения присоединялась к баллистическому гальванометру (рис. 31.1). Общее сопротивление всей цепи R=50 Ом. Катушка приводилась в равномерное вращение со скоростью n=6000 об/мин и резко затормаживалась, при этом через гальванометр проходил заряд Q=1,1·10-^8 Кл. Определить удельный заряд носителей тока в меди.
17086. Медный диск радиусом r0=20 см вращается в вертикальной плоскости, совершая 3000 об/мин. Чувствительный гальванометр присоединен одной клеммой к оси диска, другой — через ртутный контакт — к наружному краю диска (рис. 31.2 а). Определить разность потенциалов. Изменится ли направление отклонения стрелки гальванометра при изменении направления вращения диска? Магнитное поле Земли скомпенсировано.
17087. Медная пластинка имеет размеры, показанные на рис. 31.3. При продольной разности потенциалов dfi по проводнику течет ток i. Если, не выключая тока, создать перпендикулярно пластинке магнитное поле с индукцией В, то между нижним и верхним основаниями возникает холловская разность потенциалов dfi_h- Найти концентрацию свободных электронов в меди и их подвижность, если l=60 мм, b=20 мм, d=1,0 мм, dfi==0,51 мВ, dfi_H=55 нВ, i=10 А, В=0,1 Тл.
17088. Вычислить постоянную Холла для серебра по его плотности и атомной массе.
17089. Удельное сопротивление арсенида индия 2,5·103 Ом- м, постоянная Холла 10-2 м3/Кл. Полагая, что проводимость осуществляется зарядами одного знака, определить их концентрацию и подвижность. Сопоставить с задачей 31.3. 31.3. Медная пластинка имеет размеры, показанные на рис. 31.3. При продольной разности потенциалов dfi по проводнику течет ток. Если, не выключая тока, создать перпендикулярно пластинке магнитное поле с индукцией В, то между нижним и верхним основаниями возникает холловская разность потенциалов dfi_H Найти концентрацию свободных электронов в меди и их подвижность, если l=60 мм, b=20 мм, d=1,0 мм, dfi==0,51 мВ, dfi_H=55 нВ, i=10 А, В=0,1 Тл.
17090. Допустимая сила тока в изолированном алюминиевом проводе сечением 1 мм2 равна 8 А. Определить среднюю скорость дрейфового движения электронов проводимости.
17091. Определить среднее время свободного пробега электрона в меди и длину свободного пробега (при комнатных температурах).
17092. Термопара константан-медь имеет постоянную, равную 4,3·10-2 мВ/К. Сопротивление термопары 0,5 Ом, гальванометра 100 Ом. Один спай термопары погрузили в тающий лед, второй — в горячую жидкость. Определить ее температуру, если сила тока в цепи 56 мкА.
17093. Постоянная термопары равна 7,6 мкВ/К, температура холодного спая -80°С (сухой лед), горячего 327°С (расплавленный свинец). Какой заряд протечет через термопару, если горячему спаю будет передано количество теплоты, равное одному джоулю? КПД термопары 20%.
17094. Температура Дебая для серебра равна 213 К. Постоянная решетки 0,2 нм. Определить скорость звука.
17095. Определить тепловой поток через медную пластину толщиной 5 см, если на ее торцах поддерживается разность температур 100 К.
17096. Кирпичная стена жилой комнаты имеет следующие размеры: толщина 40 см, ширина 5 м и высота 2,8 м. В комнате поддерживается температура 20 °С, наружная температура -15 °С. Сколько тепла в сутки теряется через эту стену?
17097. Определить длину свободного пробега фонона в четыреххлористом углероде.
17098. Определить теплопроводность серебра и ртути при комнатной температуре (20 °С).
17099. Удельное сопротивление чистого германия при 27 °С равно 0,47 Ом-м, кремния — 2,3·103 Ом-м. Пользуясь данными § 45.1, определить концентрацию электронов и дырок этих полупроводников при данной температуре. Сопоставить с концентрацией электронов проводимости в металлах (см. в т. 1, § 44.2 табл. 44.1).
17100. Пользуясь данными предыдущей задачи, определить постоянную Холла в этих полупроводниках. 31.15. Удельное сопротивление чистого германия при 27 °С равно 0,47 Ом-м. кремния — 2,3·103 Ом-м. Пользуясь данными § 45.1, определить концентрацию электронов и дырок этих полупроводников при данной температуре. Сопоставить с концентрацией электронов проводимости в металлах (см. в т. 1, § 44.2 табл. 44.1).
17101. Определить коэффициент диссоциации водного раствора хлорида калия с концентрацией 0,1 г/см3, если удельное сопротивление этого раствора при 18 °С равно 7,36·10-2 Ом-м. Подвижность ионов калия 6,7·10-8 м2/(В·с), ионов хлора 6,8·10-8 м2/(В·с).
17102. Определить толщину слоя никеля, который отложится на изделии площадью 1200 см2 за 6 часов электролиза при силе тока 10,5 А.
17103. Сколько меди выделится из раствора медного купороса за 3 минуты, если ток, протекающий через электролит, меняется по закону i=6 - 0,03t? Все величины выражены в единицах СИ.
17104. Электролитическая ванна с раствором медного купороса присоединена к источнику постоянного тока с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом. Сопротивление раствора 0,5 Ом, ЭДС поляризации 1,5 В. Сколько меди выделится за час?
17105. Определить, при какой наименьшей ЭДС источника тока может происходить электролиз подкисленной воды, если при сгорании 1 г водорода выделяется 1,45·102 кДж.
17106. Конденсатор емкостью 10 мкФ заряжен до разности потенциалов 600 В. Разрядим его через электролитическую ванну с подкисленной водой. Сколько водорода выделится? Сколько энергии можно получить, сжигая этот водород? Как это увязать с законом сохранения энергии?
17107. Сколько энергии надо затратить, чтобы при нормальных условиях заполнить водородом воздушный шар с подъемной силой 3000 Н? Сколько это стоит при тарифе 4 коп за 1 кВт-ч? Нагревом раствора при электролизе пренебречь.
17108. Определить силу тока насыщения в диоде с вольфрамовым катодом при температуре катода 2700 К, если длина нити канала 3 см и ее диаметр 0,1 мм. Постоянная В==6·105 А/(м2·К2).
17109. Как изменится сила тока насыщения в диоде с катодом из цезия на вольфраме, если температура катода возрастет с 1000 К до 1200 К?
17110. В современных диодах часто анод располагается очень близко к катоду, так что их площади примерно одинаковы. Полагая, что электроны покидают катод с нулевой скоростью, найти, с какой силой они действуют на анод. Сила тока в лампе i_нас==500 мА, потенциал анода fi0=600 В.
17111. Сравнить эмиссионную способность катода из вольфрама с цезиевым покрытием при 1000 К с эмиссионной способностью катода из чистого вольфрама при 2700 К. Постоянную В в формуле Ричардсона-Дегамана считать одинаковой для обоих катодов.
17112. На рис. 33.5 изображены сеточные характеристики триода, снятые при анодных напряжениях 450 В и 600 В. Определить внутреннее сопротивление триода Ri на линейном участке характеристики и проницаемость лампы m — чисто, показывающее, во сколько раз изменение потенциала сетки эффективнее изменения потенциала на аноде.
17113. Ионизационная камера имеет два плоских электрода площадью 300 см2, расстояние между ними 2 см. Камера заполнена воздухом при нормальных условиях. При напряжении 200 В сила тока далека от насыщения и равна 1,8 мкА. Найти концентрацию ионов и коэффициент ионизации газа. Подвижности ионов: m+==1,37·10-4 м2/(В·с), m-==1,89·10-4 м2/(В·с).
17114. Под действием гамма-излучения кислород ионизуется, и концентрация ионов составляет 1015 м-3. Определить проводимость газа при этих условиях. Подвижности ионов m+==1,32·10-4 м2/(В·с),m-==1,81·10-4 м2/(В·с)
17115. Как изменится сила тока вдали от насыщения, если приблизить друг к другу электроды ионизационной камеры? Как изменится ток насыщения? Нарисовать вольт-амперные характеристики при некотором расстоянии d1 между электродами и при d21. Все остальные параметры считать неизменными.
17116. В ионизационной камере объемом 0,5 л ток насыщения равен 0,02 мкА. Определить концентрацию ионов, возникающих ежесекундно.
17117. Энергия ионизации атома водорода Eкон=13,6 эВ. Между тем, ионизация водорода наблюдается при температурах, когда средняя кинетическая энергия молекул много меньше этого числа. Чем это объяснить?
17118. Высокотемпературная водородная плазма с температурой 105 К помещена в магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Определить циклотронные радиусы ионов и электронов (т.е. радиусы орбит, по которым движутся положительные ионы и электроны).
17119. По трубе с проводящими стенками диаметром 5 см течет ртуть со скоростью 20 см/с. Труба помещается в зазоре между полюсами электромагнита, где создано магнитное поле с индукцией 0,6 Тл. Повлияет ли магнитное поле на коэффициент гидравлического трения? Электропроводность ртути 106 Ом-1·м-1.
17120. В условиях предыдущей задачи оценить влияние магнитного поля, если в трубе течет 30 %-ный раствор серной кислоты. Электропроводность раствора 74 Ом-1·м-1. 33.12. По трубе с проводящими стенками диаметром 5 см течет ртуть со скоростью 20 см/с. Труба помещается в зазоре между полюсами электромагнита, где создано магнитное поле с индукцией 0,6 Тл. Повлияет ли магнитное поле на коэффициент гидравлического трения? Электропроводность ртути 106 Ом-1·м-1.
17121. Оценить индукцию магнитного поля пульсара, учитывая, что у обычных звезд индукция поля порядка 10-5 - 10-4 Тл
17122. Найти давление магнитного поля пульсара и сопоставить его с давлением гравитационных сил
17123. Гармоническое колебание происходит по закону s=0,20cos(300t + 2). Определить амплитуду, частоту, период и начальную фазу колебания.
17124. Материальная точка массой 0,2 кг совершает колебания по закону s=0,08 cos (20pi·t +pi/4 ) . Найти скорость точки, ее ускорение и действующую силу, а также амплитудные значения этих величин.
17125. По условию предыдущей задачи найти кинетическую, потенциальную и полную энергию осциллятора. 34.2. Материальная точка массой 0,2 кг совершает колебания по закону s=0,08 cos (20pi·t +pi/4 ) . Найти скорость точки, ее ускорение и действующую силу, а также амплитудные значения этих величин.
17126. По условию предыдущей задачи определить частоту и период изменения кинетической энергии. 34.3. По условию предыдущей задачи найти кинетическую, потенциальную и полную энергию осциллятора. 34.2. Материальная точка массой 0,2 кг совершает колебания по закону s=0,08 cos (20pi·t +pi/4 ) . Найти скорость точки, ее ускорение и действующую силу, а также амплитудные значения этих величин.
17127. Материальная точка совершает гармонические колебания с частотой 0,5 Гц. В начальный момент она находится в положении равновесия и движется со скоростью 20 см/с. Написать закон колебания.
17128. В начальный момент времени смещение частицы равно 4,3 см, а скорость равна — 3,2 м/с. Масса частицы 4 кг, ее полная энергия 79,5 Дж. Написать закон колебания и определить путь, пройденный частицей за 0,4 с.
17129. Сложить аналитически и с помощью векторной диаграммы два колебания: S1=3 sin ( 6t + pi/4 ) и s2=3 sin (6t-pi/4) . Найти амплитуду скорости результирующего колебания.
17130. Найти результирующую амплитуду и фазу суммарного колебания s=Acoswt+A/2·Cos(wt+pi/2)+A/4·(wt+pi)+A/8Cos(wt+3pi/2).
17131. Биения возникают при сложении двух колебаний: s1=cos (4999pit) и s2=cos (5001pit). Найти период биений и «условный период» почти синусоидального колебания.
17132. Колебание материальной точки происходит по закону s=4cos2(0,5t)-sin(1000i). Разложить колебание на гармоники и нарисовать его спектр.
17133. Колебание материальной точки происходит по закону s=(1 + cos2t + sin4t) sin (500i). Разложить колебание на гармоники и нарисовать его спектр.
17134. Колебание материальной точки происходит по закону s=(1 + cos2t + cos4t) sin (500t). Разложить колебание на гармоники и нарисовать его спектр.
17135. Дифференциальное уравнение гармонического колебания имеет вид s" + 4s=0. Начальная координата и начальная скорость равны соответственно 3 м и 8 м/с. Найти закон колебания.
17136. На вертикально висящую пружину подвесили груз массой m, при этом удлинение пружины оказалось равным l. Затем груз оттянули еще немного вниз и отпустили. Какова собственная частота колебаний?
17137. На пружине с жесткостью 1,0·102 Н/м висит шарообразный медный груз радиусом 3,0 см, опущенный в прованское масло (рис. 35.2). Определить собственную частоту колебательной системы, ее добротность и время, в течение которого колебания практически затухнут.
17138. На горизонтальном стальном стержне может колебаться груз массой 1 кг, прикрепленный к пружине с жесткостью 20 Н/м (рис. 35.3). Начальное отклонение груза от положения равновесия равно 30 см. Определить, сколько качаний сделает груз до полной остановки. Одно качание — это движение от максимального отклонения до положения равновесия (или обратно) Для численного расчета принять g=10 м/c2 и m=0,05.
17139. Поршень массой т делит цилиндр с газом на две равные части. Допустим, что поргаенъ сдвинули влево на расстояние х и отпустили (рис. 35.4). Полагая процесс изотермическим, определить частоту колебаний поршня.
17140. Решить задачу 35.4, полагая, что процесс адиабатный. 35.4. Поршень массой т делит цилиндр с газом на две равные части. Допустим, что поршень сдвинули влево на расстояние х и отпустили (рис. 35.4). Полагая процесс изотермическим, определить частоту колебаний поршня.
17141. В стеклянную трубочку (рис. 35.6) налили ртуть так, что весь столбик имеет длину 20 см. Затем трубочку качнули, и ртуть начала колебаться. Определить частоту и период колеба-
17142. Брусок из плотного дуба размерами 10 см x20 см x20 см плавает в воде (рис. 35.7). Брусок слегка погрузили в воду и отпустили. Найти частоту и период колебаний.
17143. Маятниковые часы идут на поверхности Земли точно. На сколько они отстанут за сутки, если их поднять на сотый этаж высотного дома? Высота этажа 3 м.
17144. Период маятника, покоящегося относительно земной поверхности, равен 1,50 с. Каков будет его период, если поместить маятник в вагон, движущийся горизонтально с ускорением 4,9 м/c2? На какой угол сместится положение равновесия маятника?
17145. Математический маятник длиной 1 м отклонили на угол 40° от вертикали и отпустили. Численным методом найти период колебания. Какую ошибку мы совершим, вычисляя в этом случае период по формуле малых колебаний?
17146. Период колебаний математического маятника при больших углах отклонения можно определить по приближенной формуле.
17147. Однородный стержень длиной l колеблется около оси, проходящей через его конец. Найти период колебаний и приведенную длину этого маятника.
17148. Физический маятник, изображенный на рис. 35.13, состоит из стержня длиной 60 см и массой 0,50 кг и диска радиусом 3,0 см и массой 0,60 кг. Определить период колебаний этого маятника.
17149. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 100 пФ и катушки индуктивностью 64 мкГ и сопротивлением 1,0 Ом. Определить собственную частоту калебаний, период колебаний, добротность контура.
17150. В контур, параметры которого заданы в предыдущей задаче, включили последовательно резистор сопротивлением 2 кОм. Возникнут ли тогда в контуре свободные колебания?
17151. Если в колебательном контуре нет активного сопротивления, то сумма энергий электрического и магнитного полей сохраняется. Получить из этого условия дифференциальное уравнение контура.
17152. На пружине с жесткостью 103 Н/м висит железный шарик массой 0,8 кг. Со стороны переменного магнитного поля на шарик действует изменяющаяся по синусоидальному закону сила, амплитудное значение которой равно 2.0 Н. Добротность системы равна 30. Определить амплитуду вынужденных колебаний в случаях, если w=w0/2; w=w0; w=2wo-
17153. Нарисовать резонансную кривую для амплитуды скорости.
17154. Груз массой 0,5 кг подвесили на пружину, которая при этом растянулась на 5 мм. Когда систему вывели из состояния равновесия и отпустили, она совершала свободные колебания в течение 3,5 с. Найти резонансную амплитуду для этой системы. Что произойдет при резонансе?
17155. Радиоприемник принимает телеграфную передачу, закодированную по азбуке Морзе в виде синусоидальных импульсов (рис. 36.4). Индуктивность контура 100 мкГ, емкость 250 пФ и активное сопротивление 0,2 Ом. Оценить скважность импульсов т_ска, т.е. время между двумя соседними сигналами, необходимое для того, чтобы они не сливались. Полагая, что длительность сигнала «точка» т_тчк=1,5т_скв, а длительность сигнала «тире» т_тире=4,5т_скв, определить максимальный объем информации в единицу времени.
17156. Вывести выражение для индуктивного сопротивления и сдвига фаз в цепи переменного тока с катушкой, полагая ее активное сопротивление равным нулю.
17157. Вывести выражение для емкостного сопротивления и сдвига фаз в цепи переменного тока с конденсатором.
17158. Построить векторную диаграмму для цени с последовательным соединением катушки и резистора и найти полное сопротивление этой цепи. Определить сдвиг фаз.
17159. То же — при последовательном соединении конденсатора и резистора. 36.7. Построить векторную диаграмму для цени с последовательным соединением катушки и резистора и найти полное сопротивление этой цепи. Определить сдвиг фаз.
17160. То же — при параллельном соединении конденсатора и резистора. 36.8. То же — при последовательном соединении конденсатора и резистора. 36.7. Построить векторную диаграмму для цени с последовательным соединением катушки и резистора и найти полное сопротивление этой цепи. Определить сдвиг фаз.
17161. Выразить полное сопротивление последовательной цепи, состоящей из резистора, катушки и конденсатора, через ее добротность и отношение частот y=w/w0.
17162. Построить векторную диаграмму токов в схеме, изображенной на рис. 36.11 а, и найти силу тока в неразветвленном участке цепи. При каком условии сила тока в неразветвленном участке цепи окажется минимальной? Каков сдвиг фаз между колебаниями напряжения и силы тока в неразветвленном участке цепи в общем случае и при резонансе?
17163. В схеме, изображенной на рис. 36.11а, емкость равна 20 мкФ, индуктивность 0,2 Г и активное сопротивление 5 Ом. Какую мощность потребляет эта цепь, если на зажимы подано напряжение u=312·cos314t?
17164. При какой частоте тока в цепи, параметры которой заданы в предыдущей задаче, сила тока в неразветвленном участке цепи окажется минимальной? Какая мощность будет потребляться при той же амплитуде напряжения?
17165. Докажите, что ваттметр электродинамической системы измеряет в цепи переменного тока активную мощность Р==IU cos fi.
17166. Ваттметр на щите показывает мощность 12 кВт, вольтметр — напряжение 380 В и амперметр — силу тока 36 А. Какой сдвиг фаз в цепи? Чему равны полное и активное сопротивления нагрузки?
17167. Потенциал зажигания неоновой лампы 80 В, потенциал гашения 70 В. Вольтметр показывает, что в цепи переменного тока напряжение равно 60 В. Будет ли лампочка гореть в этой цепи?
17168. На конденсаторе указано, что его пробивное напряжение составляет 300 В. Можно ли его включить в цепь переменного тока с напряжением 220 В?
17169. По двухпроводной ЛЭП передается мощность 100 МВт при коэффициенте мощности 0,87 и сопротивлении линии 8 Ом. При каком напряжении передается электроэнергия, если потери мощности составляют 2 %?
17170. Первичная обмотка сварочного трансформатора содержит 120 витков провода сечением 20 мм2; ее сопротивление 8·10-2 Ом. При номинальной нагрузке сила тока равна 40 А. Сколько витков содержит вторичная обмотка и каково сечение ее провода, если коэффициент трансформации к=220/60? Полагая, что обмотки наматываются на сердечник в один слой, определить сопротивление вторичной обмотки. Пренебрегая потерями на перемагничивание и токи Фуко (т.е. потерями в стали), определить потери мощности на нагрев обмоток и КПД трансформатора. Полезная мощность трансформатора 8 кВт.
17171. Показать, что «потери в стати» практически равны мощности, потребляемой при холостом ходе трансформатора.
17172. Объяснить, почему «парит» в воздухе медное кольцо при включении в обмотку переменного тока (рис. 36.21).
17173. Первичная обмотка трансформатора находится под напряжением 220 В и потребляет ток силой 1,5 А. Вторичная обмотка питает лампу накаливания током 20 А при напряжении 12 В. КПД трансформатора 91 %. Определить коэффициент мощности при этой нагрузке.
17174. Сравнить скорость звука в газе со средней квадратичной скоростью его молекул. Сделать расчет для двухатомного газа.
17175. Скорость звука в стержне из дюралюминия 5,1·103 м/с, плотность вещества 2,7·103 кг/м3. Определить модуль Юнга.
17176. Наблюдатель, находящийся на расстоянии 800 м от источника звука, воспринимает сначала звуковой сигнал, прошедший по воде, а через 1,78 с — сигнал, прошедший по воздуху. Определить скорость звука в воде и сжимаемость воды. Температура воздуха 17 °С.
17177. Скорость звука в кислороде при нормальных условиях 317,2 м/с. Определить коэффициент Пуассона.
17178. По цилиндрической круглой трубе распространяется волна воздуха частотой 440 Гц. Интенсивность волны 1,2·10-2 Вт/м2. Определить плотность энергии и амплитуду колебаний, если температура воздуха 27 °С, давление 780 мм рт. ст.
17179. Малый по размерам источник звука излучает волны частотой 500 Гц. Мощность источника 5 Вт, температура воздуха 0°С, давление 1,01·105 Па. Каковы амплитуды колебаний звуковой волны на расстояниях 10 м и 15 м от источника? Затуханием пренебречь.
17180. Сравнить уровни интенсивности звуковой волны оо данным предыдущей задачи. 37.6 Малый по размерам источник звука излучает волны частотой 500 Гц. Мощность источника 5 Вт, температура воздуха 0°С, давление 1,01·105 Па. Каковы амплитуды колебаний звуковой волны на расстояниях 10 м и 15 м от источника? Затуханием пренебречь.
17181. На расстоянии 20 м от малого источника звука интенсивность волны равна 3,0 нВт/м2. Найти интенсивность волны на расстоянии 32 м от источника, если для звука данной частоты толщина слоя ооловинного поглощения равна 120 м. Сравнить уровни интенсивности.
17182. Найти связь между линейным коэффициентом поглощения волны m, и слоем половинного поглощения L.
17183. Звук распространяется по цилиндрической трубе длиной 80 см. Линейный коэффициент поглощения равен 1,2·10-2 м-1. Сравнить уровни интенсивности звука в начале и конце трубы.
17184. Два камертона с собственной частотой 340 Гц движутся относительно неподвижного наблюдателя. Один камертон удаляется от наблюдателя, второй приближается к нему с такой же скоростью. При этом наблюдатель регистрирует биение с частотой 3 Гц. Определить скорость движения камертонов, полагая, что скорость звука в воздухе 340 м/с.