Решение задач по физике. Онлайн-база готовых решений.
Поиск по задачам:
Вход на сайт
2424.
Какой радиус должен иметь алюминиевый шарик, натертый
парафином, чтобы он «плавал» в воде, погрузившись ровно наполовину?
2425.
Оцените максимальный размер капель воды, которые могут висеть
на потолке.
2426.
Докажите, что избыточное давление в жидкости под ее цилиндрической поверхностью радиуса R равно σ/R, а под сферической
поверхностью 2σ/R.
2427.
Радиус одного колена U-образной стеклянной капиллярной
трубки r1 = 1,0 мм, радиус другого колена r2 = 2,0 мм. В трубку
налита ртуть. К какому колену трубки следует присоединить
вакуумный насос и какую разность давлений воздуха Δр в коленах
трубки должен он создать, чтобы уровни ртути в обоих коленах
оказались одинаковыми? Ртуть не смачивает стекло.
2428.
Куда будет двигаться в горизонтальном коническом капилляре
капля смачивающей жидкости? Капля несмачивающей жидкости?
2429.
В двух длинных открытых с обеих сторон вертикальных капиллярах находятся столбики воды длиной 2,0 и 4,0 см. Найдите радиус
r кривизны нижнего мениска в каждом из капилляров, если их
внутренний диаметр d = 1,0 мм.
2430.
Конец стеклянной капиллярной трубки радиуса r = 0,50 мм
опущен в воду на глубину h = 2,0 см. Какое избыточное давление
Δр необходимо создать в трубке, чтобы выдуть пузырек воздуха
через ее нижний конец?
2431.
Предлагается проект вечного двигателя (см.
рисунок): тонкая смачиваемая водой изогнутая трубка вставлена в широкий сосуд с водой. Вода поднимается по трубке и стекает
обратно в сосуд. Вытекающая из трубки вода
может совершать полезную работу. В чем
дефект этого проекта?
2432.
Стеклянная капиллярная трубка, внутренний диаметр которой
d = 0,50 мм, вертикально погружена в воду. Верхний конец трубки
выступает на h = 2,0 см над поверхностью воды. Какую форму
имеет мениск?
2433.
Радиус мыльного пузыря равен R. Найдите давление воздуха р
внутри пузыря. Давление воздуха вне пузыря р0, поверхностное
натяжение мыльной пленки σ.
2434.
Оцените силу, необходимую для разъединения двух «слипшихся»
зеркальных стекол размером 1 м х 1 м, между которыми попала
вода. Среднее расстояние между стеклами d = 0,2 мм. Как можно
облегчить разъединение стекол?
2435.
На четыре ртутных шарика, лежащих на горизонтальной плоскости, осторожно кладут квадратную пластинку (на рисунке показан вид сверху). Радиус шариков r0 = 1 мм, масса пластинки m = 80 г.
Смачивания нет. Определите зазор d между плоскостью и пластинкой.
2436.
В три сосуда (см. рисунок) налита до одинакового уровня горячая
вода. Как изменится давление на дно сосудов после остывания воды?
2437.
При изготовлении некоторых точных приборов необходимо обеспечить постоянство разности длин двух стержней при изменении
температуры. Какие длины должны иметь железный и медный
стержни при 0°С, чтобы разность Δl их длин не зависела от
температуры и оставалась равной 10 см?
2438.
Металлическое кольцо и диск с вырезанным сектором (см. рисунок) нагревают. Изменится ли (и как) внутренний
диаметр кольца? Изменится ли угол
раствора сектора φ?
2439.
Концы стального стержня сечением S = 2,0 см2 прочно закреплены
при температуре t1 = 15°С. С какой силой F стержень будет
действовать на опоры, если его нагреть до t2 = 150°C?
2440.
Стальная проволока натянута горизонтально с небольшим усилием между двумя стенками при температуре t1 = 0°С. При
охлаждении до какой температуры t2 она может лопнуть?
2441.
Между двумя столбами натянута с небольшим усилием легкая проволока длиной 2l. К проволоке посередине подвешивают фонарь массой m. Площадь поперечного сечения проволоки равна S, модуль упругости материала Е. Определите
угол провисания проволоки α (см. рисунок), считая его малым.
2442.
Железобетонная колонна сжимается силой F. Какая часть нагрузки приходится на железо, если площадь поперечного сечения
железа Sж составляет 1/20 площади поперечного сечения бетона
Sб, а модуль упругости бетона Еб составляет 1/10 модуля упругости
железа Еж?
2443.
Из скольких стальных проволок диаметром d = 2,0 мм должен
состоять трос, рассчитанный на подъем груза массой m = 16 т?
2444.
В калориметр помещен лед с начальной температурой t1 = -10°С
и нагреватель постоянной мощности. Постройте график изменения в зависимости от времени τ температуры t в калориметре
(от t1 до t2 = +10°C).
2445.
Для нагревания некоторой массы воды от температуры t1 = 20°С
до температуры кипения t2 = 100° С электронагреватель работал в
течение τ1 = 12 мин. Какое время потребуется после этого, чтобы
обратить всю воду в пар? Теплоемкостью сосуда и потерями
теплоты пренебречь.
2446.
В калориметр1), содержащий mв = 1,5 кг воды при температуре
tв = 20° С, положили mл = 1,0 кг льда, имеющего температуру
tл = -10°С. Какая температура θ установится в калориметре?
2447.
Решите задачу 11.3 при: а) mл = 0,10 кг; б) mл = 8,0 кг. Остальные
числовые значения в условии не изменяются. Определите в каждом случае суммарный объем вещества в калориметре после
установления теплового равновесия.
2448.
В калориметре находится вода массой m1 = 400 г при температуре t1 = 5°С. К ней долили еще m2 = 200 г воды с температурой
t2 = 10°С и положили m3 = 400 г льда с температурой t3 = -60°С.
Какая температура θ установится в калориметре? Как изменится
количество льда?
2449.
В сосуд с водой при температуре t = 20°С поместили mл = 100 г
льда с температурой tл = -8°С. Какая установится температура?
Теплоемкость сосуда с водой 1,67 кДж/К.
2450.
Калориметр содержит лед массой mл = 100 г при температуре
tл = 0°С. В калориметр впускают пар с температурой tп = 100°С.
Сколько воды оказалось в калориметре, когда весь лед растаял?
Температура образовавшейся воды равна 0°С.
2451.
Смесь, состоящую из mл = 5,0 кг льда и mв = 15 кг воды при общей
температуре t1 = 0°С, нужно нагреть до температуры θ = 80°С,
.пропуская водяной пар с температурой t2 = 100°С. Определите
необходимую массу пара mп.
2452.
Калориметр содержит m1 = 250 г воды при температуре t1 = 15°С.
В воду бросили m2 = 20 г мокрого снега. В результате температура
в калориметре понизилась на Δt = 5°С. Сколько воды было в снеге?
2453.
Нагретый алюминиевый куб положили на лед, и куб полностью
погрузился в лед. До какой. температуры t был нагрет куб?
Температура льда 0°С, потерями тепла пренебречь.
2454.
При соблюдении некоторых мер предосторожности воду можно
переохладить, т. е. охладить ниже 0°С. Пробирку, содержащую
m = 12 г переохлажденной воды с температурой t = -5°C, встряхивают. При этом часть воды замерзает. Какова масса mл образовавшегося льда? Теплообменом с окружающей средой и теплоемкостью самой пробирки можно пренебречь.
2455.
В колбе находилась вода при 0°С. Выкачивая из колбы воздух,
добились того, что в ней остался только лед. Какая часть воды при
этом испарилась? Удельная теплота парообразования воды при 0°С
равна 2,50 МДж/кг.
2456.
Два одинаковых кусочка льда летят навстречу друг другу с
равными скоростями и при ударе превращаются в воду. Оцените,
при какой минимальной скорости v льдинок перед ударом это
возможно. Температура льдинок перед ударом t1 = -12°С.
2457.
Свинцовая пуля ударяется о броневую плиту и отскакивает от нее.
На нагревание пули идет 60% потерянной ею механической
энергии. Скорость пули перед ударом о плиту v0 = 400 м/с, после
удара v = 100 м/с. Температура пули перед ударом t1 = 50°С. Какая
часть пули расплавилась?
2458.
Установка, выделяющая тепловую мощность N = 50 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке диаметром d = 15 мм. При установившемся режиме проточная вода
нагревается на Δt = 25°С. Определите скорость v течения воды.
2459.
С какой высоты h должна падать вода, чтобы при ударе о землю
она закипала? На нагрев воды идет 50% расходуемой механической энергии, начальная температура воды t1 = 20°С.
2460.
После включения отопления воздух в комнате нагревается от
температуры Т0 до температуры Т. Во сколько раз изменяется
внутренняя энергия воздуха, содержащегося в комнате?
2461.
Объем некоторой массы газа увеличивается вдвое. В каком случае
газ совершит большую работу — при изобарном расширении или
при изотермическом?
2462.
На рисунке показан график циклического процесса с некоторой массой
идеального газа. На каких этапах
процесса газ получал тепло, на каких
отдавал? Какое количество теплоты
больше: полученное от нагревателя
или отданное холодильнику?
2463.
В цилиндре под поршнем находится воздух. С ним поочередно
происходят следующие процессы: изохорное нагревание, изобарное расширение, изотермическое расширение. Затем воздух изобарно возвращается в исходное состояние. Начертите график
процесса в координатах р, V. Укажите, на каких этапах процесса
воздух получает тепло и на каких отдает.
2464.
Газ находится в вертикальном цилиндре, герметично закрытом
сверху поршнем. Цилиндр помещают в термостат с высокой
температурой. Одинаковое ли количество теплоты получает газ,
если: 1) поршень закреплен; 2) поршень легко перемещается?
2465.
Докажите, что молярные теплоемкости1) идеального газа при постоянном давлении Сp и при постоянном объеме Cv связаны соотношением Сp - Cv = R, где R — универсальная газовая постоянная.
2466.
Для нагревания m = 2,0 кг неизвестного газа на ΔT = 5,0 К при
постоянном давлении требуется количество теплоты Qp = 9,1 кДж,
а для нагревания при постоянном объеме требуется Qv = 6,5 кДж.
Какой это может быть газ?
2467.
Чему равны молярные теплоемкости одноатомного идеального
газа при постоянном объеме Cv и при постоянном давлении Сp?
Найдите их отношение γ = Cp/Cv. Что можно сказать о величине
этого отношения для жидкости?
2468.
Всегда ли температура газа повышается при получении некоторого
количества теплоты?
2469.
На рисунке изображены два замкнутых процесса, происходящих
с идеальным газом: 1-2-3-1 и 3-2-4-3. В каком из них газ совершает
большую работу?
2470.
Определите работу А', совершенную одним молем идеального газа
за цикл (см. рисунок). Известны температуры газа T1 и Т3 в
состояниях 1 и 3. Точки 2 и 4 лежат на одной изотерме.
2471.
Газ под поршнем сжимают, помещая на поршень груз. Сравните
конечную температуру и необходимую для сжатия работу в двух
случаях: а) на поршень одну за другой медленно ставят небольшие
гири; б) на поршень сразу ставят одну гирю большой массы.
Конечный объем газа в обоих случаях одинаков. Сосуд с газом не
теплоизолирован.
2472.
Кислород нагревают при постоянном давлении от температуры
t1 = 0°С. Какое количество теплоты Q необходимо сообщить газу,
чтобы его объем удвоился? Количество вещества v = 1 моль.
2473.
Газ находится в вертикальном цилиндре с площадью дна S = 10 см2.
Цилиндр закрыт перемещающимся без трения поршнем массой
m = 9,8 кг. Начальный объем газа V0 = 5,0 л, температура t0 = 0°С.
Давление наружного воздуха рa = 100 кПа. Какое количество
теплоты Q необходимо затратить для нагревания газа при этих
условиях на ΔT = 10 К? Известно, что повышение температуры
газа на ту же величину при закрепленном поршне потребовало бы
количества теплоты Q1 = 90 Дж.
2474.
Какое количество теплоты получает одноатомный газ при нагревании в ходе
процесса, изображенного на рисунке?
Получает или отдает тепло газ при охлаждении? Чему равно это количество
теплоты?
2475.
В длинной, расположенной горизонтально теплоизолированной трубе между
двумя одинаковыми поршнями (масса каждого равна m) находится v = 1 моль
одноатомного газа при температуре T0. В начальный момент
поршни сближаются, причем скорости поршней направлены в
одну сторону и равны Зv и v. До какой максимальной температуры
Т нагреется газ? Массой газа по. сравнению с массой поршней
можно пренебречь. Поршни тепло не проводят. Трение пренебрежимо мало. Атмосферное давление не учитывать.
2476.
Автомобиль движется со скоростью v = 72 км/ч. Мощность двигателя N = 60 кВт, его КПД равен 30%. Определите расход бензина
на s = 1 км пути.
2477.
Реактивный самолет имеет четыре двигателя, каждый из которых
развивает силу тяги F = 30 кН. Коэффициент полезного действия
двигателей равен 25%. Определите расход керосина на перелет
длиной l = 4000 км.
2478.
Понизится ли температура в комнате, если открыть дверцу работающего холодильника?
2479.
Из-за несовершенства теплоизоляции холодильник получает от
воздуха в комнате количество теплоты Q = 420 кДж за время
t = 1 ч. Температура в комнате t1 = 20°С. Какую минимальную
мощность Р должен потреблять холодильник от сети, чтобы поддерживать внутри холодильного шкафа температуру t2 = -5°С?
2480.
Казалось бы, эффективнее всего отапливать Помещение с помощью
электронагревательных приборов: при втом вся потребляемая
электроэнергия превращается во внутреннюю и передается воздуху в помещении, т. е. КПД = 100%. Однако существует нагреватель и с большим КПД — так называемый «тепловой насос»,
который отбирает энергию для обогрева комнаты у наружного
воздуха1). Чему равен КПД теплового насоса, работающего по
циклу Карно, если температура воздуха в помещении равна T, а
на улице T'?
2481.
Холодильник, потребляющий мощность Р, за время τ превратил
воду в лед. Какое количество теплоты Q передал холодильник
воздуху в комнате, если масса воды m, а ее начальная температура t?
Теплоемкостью самого холодильника можно пренебречь.
2482.
Газовая нагревательная колонка потребляет V0 = 1,2 м3 метана
(СН4) в час. Найти температуру t подогретой воды, если вытекающая струя имеет скорость v = 0,5 м/с. Диаметр струи d = 1,0 см,
начальная температура воды и газа t0 = 11°С. Газ в трубе находится
под давлением р = 1,2 атм. КПД нагревателя η = 0,6.
2483.
Одноатомный идеальный газ совершает показанный на рисунке
цикл из двух изохор и двух изобар. Определите КПД цикла.
2484.
Рабочим телом тепловой машины является одноатомный идеальный газ. Определите КПД тепловой машины, график цикла которой показан на рисунке.
2485.
КПД цикла 1-2-3-1 (см. рисунок) равен η1, а КПД цикла 1-3-4-1
равен η2. Определите КПД η цикла 1-2-3-4-1.
2486.
Два металлических шара имеют равные по величине заряды.
Зависит ли величина силы их взаимодействия от того, будут эти
заряды одноименными или разноименными? Расстояние между
центрами шаров в обоих случаях одно и то же.
2487.
Могут ли два одноименно заряженных тела притягиваться?
2488.
Два разноименно заряженных шарика находятся на некотором
расстоянии друг от друга. Между ними помещают стеклянный
стержень. Как изменится сила взаимодействия шариков?
2489.
После того, как два маленьких заряженных металлических шарика привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние, сила их кулоновского взаимодействия увеличилась по модулю в n = 4/3 раза. Одноименными или разноименными были
первоначально заряды q1 и q2 на шариках? Во сколько раз они
отличались по модулю? Радиусы шариков равны.
2490.
Может ли точечный заряд находиться в состоянии устойчивого
равновесия под действием только кулоновских сил?
2491.
Два разноименных точечных заряда q и -4q
закреплены на расстоянии а друг от друга
(см. рисунок). Каким должен быть заряд q0
и где следует его расположить, чтобы вся система находилась в
равновесии?
2492.
Решите задачу 12.6, заменив в условии заряд -4q на 4q.
2493.
Три одинаковых одноименных заряда q расположены в вершинах
равностороннего треугольника. Какой заряд Q нужно поместить в
центре треугольника, чтобы система зарядов находилась в равновесии?
2494.
В вершинах квадрата находятся четыре одинаковых одноименных
заряда q. Какой заряд Q нужно поместить в центр квадрата, чтобы
система находилась в равновесии? Будет ли это равновесие устойчивым?
2495.
Совпадают ли силовые линии электростатического поля с траекториями движения точечного положительного заряда, начальная
скорость которого равна нулю?
2496.
Можно ли создать электростатическое поле, линии напряженности которого имеют вид, показанный на рисунке?
2497.
На рис. а, б, в показаны картины силовых линий трех электрических полей. Как будет вести себя незаряженный шарик, помещенный в каждое из этих полей?
2498.
Три одинаковых положительных заряда q расположены в вершинах равностороннего треугольника со стороной а. Определите
величину напряженности поля Е в точке, лежащей на расстоянии
а от каждого из зарядов.
2499.
В однородное электрическое поле вносят металлический незаряженный шар. Где и какие индуцированные заряды появятся на
шаре? Нарисуйте линии напряженности поля и эквипотенциальные поверхности.
2500.
Электрическое поле создается положительным точечным зарядом (см. рисунок). Как
изменятся напряженность Е и потенциал φ
поля в точке А, если справа от нее поместить незаряженный шар?
2501.
Пылинка покоится в пространстве между горизонтальными
пластинами плоского конденсатора. Ее масса m = 3,0*10-11 г, расстояние между пластинами конденсатора d = 5,2 мм. После
облучения ультрафиолетовым излучением пылинка теряет часть
заряда и начинает опускаться. Чтобы восстановить равновесие,
потребовалось увеличить начальное напряжение U0 = 480 В на
ΔU = 25 В. Какой заряд Δq потеряла пылинка?
2502.
Два одинаковых одноименно заряженных шарика, подвешенных
в одной точке на нитях равной длины, опускают в керосин. При
этом угол расхождения нитей не изменяется. Какова плотность
р материала шариков?
2503.
На одинаковых нитях, закрепленных в одной точке, висят два
одинаковых маленьких шарика, несущих одинаковые заряды.
Шарики разошлись на расстояние а = 9,5 см, которое намного
меньше длины нитей. Один из шариков разрядили. Что произойдет с шариками после этого? При каком расстоянии b между
шариками снова установится равновесие?
2504.
Три маленьких одинаково заряженных шарика массой m = 4,0 г
каждый подвешены на шелковых нитях длиной l = 1,0 м. Верхние
концы нитей закреплены в одной точке. Расстояние от каждого
шарика до двух других одинаково: а = 5,0 см. Каков заряд q
каждого шарика?
2505.
Два электрона, находящиеся очень далеко друг от друга, движутся
навстречу друг другу вдоль одной прямой с одинаковыми по
величине скоростями v0 = 1000 км/с. На какое, наименьшее
расстояние они сблизятся?
2506.
Два электрона находятся на большом расстоянии друг от друга.
Вначале один электрон неподвижен, а другой приближается к
нему с начальной скоростью v0, направленной вдоль соединяющей
электроны прямой. На какое наименьшее расстояние они сблизятся? С какими скоростями разлетятся?
2507.
Два одноименных точечных заряда q1 и q2 с массами m1 и m2
движутся навстречу друг другу. Когда расстояние между ними
равно r, их скорости v1 и v2. До какого минимального расстояния
сблизится заряды?
2508.
Четыре шарика, имеющие одинаковые заряды q, расположены
вдоль одной прямой с интервалом а. Какую работу А нужно
совершить, чтобы разместить шарики: а) в вершинах квадрата со
стороной а; б) в вершинах тетраэдра с ребром а?
2509.
Два одинаковых металлических шарика радиуса R = 1 мм соединены длинным тонким проводом. Один из них размещен в
разреженном воздухе, а другой — посередине большой вакуумной
камеры. На расположенный в вакууме шарик падает с большого
расстояния поток электронов с начальной скоростью v0 = 3000 км/с.
Какой заряд Q можно накопить таким способом на шариках?
Каким будет ответ, если увеличить начальную скорость электронов до v0' = 10 000 км/с? Электрический пробой разреженного
воздуха происходит при напряженности электрического поля
Е0 = 3 104 В/м.
2510.
По тонкому металлическому кольцу радиуса R равномерно распределен заряд q. Определите напряженность поля Е и потенциал
φ в точке А, расположенной на оси кольца на расстоянии h от его
центра.
2511.
Электрон находится на оси тонкого кольца радиуса R на расстоянии h от его центра. Кольцо получает положительный заряд q и
начинает притягивать электрон. С какой скоростью v пролетит
электрон через центр кольца? Обязательно ли это произойдет?
2512.
Тонкое проволочное кольцо радиуса R несет на себе электрический
заряд q. В центре кольца расположен одноименный с q заряд Q,
причем | Q | > | q |. Определите силу T, с которой растянуто кольцо.
2513.
Тонкое проволочное кольцо радиуса R имеет электрический заряд
+Q. Маленький шарик массой m, имеющий заряд -q, может
двигаться без трения по тонкой диэлектрической спице, проходящей вдоль оси кольца. Как будет двигаться шарик, если его
отвести от центра кольца на расстояние Х0 < R и отпустить без
начальной скорости? Запишите уравнение движения шарика x(t).
Как изменится движение, если убрать спицу?
2514.
Тонкое неподвижное проволочное кольцо радиуса R имеет заряд
+Q. В центре кольца — маленький шарик массы m с зарядом -q.
Шарику толчком придают начальную скорость v0, направленную
вдоль оси кольца. Как зависит характер движения шарика от
величины v0?
2515.
На расстоянии h от большой плоской проводящей пластины
находится точечный заряд +q. С какой силой F действует пластина
на заряд?
2516.
Заряд Q равномерно распределен по объему шара радиусом R из
непроводящего материала. Чему равна напряженность поля Е на
расстоянии r от центра шара? Постройте график Е(r).
2517.
Вернувшись к условию задачи 12.31, определите потенциал поля
φ на расстоянии r от центра шара. Постройте график φ(r).
2518.
Металлический шар радиуса R имеет заряд Q. Чему равны напряженность поля Е и потенциал φ на расстоянии r от центра шара?
Постройте графики зависимостей Е(r) и φ(r).
2519.
Металлический заряженный шар окружен толстым сферическим
слоем диэлектрика (ε = 2). Нарисуйте картину силовых линий
поля. Почему поле скачкообразно изменяется при переходе через
границу диэлектрика?
2520.
На расстоянии r от центра изолированной металлической незаряженной сферы радиуса R находится точечный заряд q. Определите
потенциал сферы φ при r > R.
2521.
Проводящий шар радиуса R соединен тонкой длинной проволокой
с землей. На расстоянии r от его центра размещают точечный
заряд +q. Какой заряд Q приобретает шар? Влиянием проволоки
на поле пренебречь.
2522.
Два металлических шара, расположенные далеко друг от друга,
имеют радиусы R1 = 5 см, R2 = 15 см и заряды q1 = 12 нКл,
q2 = -40 нКл. Щары соединяют тонкой проволокой. Какой заряд
Δq пройдет по проволоке?
2523.
Внутри полой проводящей незаряженной сферы радиуса R помещен (не обязательно в центре) маленький шарик с зарядом +Q.
1) Какие заряды индуцируются на сфере? Как они распределяются
по ней? 2) Как выглядят силовые линии электрического поля?
Чему равен потенциал φ сферы? 3) Будет ли поле действовать на
другой точечный заряд +q вне сферы, на расстоянии r от ее центра?
Если будет, то с какой силой? 4) Как изменятся распределение
зарядов и поле, если сферу заземлить? (Считайте q < Q.)
2524.
Внутрь полой проводящей незаряженной сферы помещен шарик
с зарядом q, после чего сферу на короткое время заземляют, а
затем шарик осторожно удаляют из сферы через небольшое
отверстие так, что со сферой он не соприкасается. Какой заряд
имеет сфера после этого? Как он распределен? Что представляет
собой электрическое поле сферы?
2525.
Внутри тонкой металлической сферы радиуса R = 20 см (см. рисунок) находится
металлический шар радиуса r = R/2 (центры шара и сферы совпадают). Через маленькое отверстие в сфере проходит длинный провод, с помощью которого шар
заземлен. На сферу помещают заряд Q = 20 нКл. Определите ее потенциал φ.