Тема №5705 Ответы к задачам по физике Степанова (Часть 3)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Ответы к задачам по физике Степанова (Часть 3) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Ответы к задачам по физике Степанова (Часть 3), узнаете ключевые особенности и основные понятия.

Уважаемые посетители сайта, если вы не согласны с той информацией которая представлена на данной странице или считаете ее не правильной, не стоит попросту тратить свое время на написание негативных высказываний, вы можете помочь друг другу, для этого присылайте в комментарии свое "правильное" решение и мы его скорее всего опубликуем.

Ответы в самом низу встроенного документа

401. Граната, летевшая в горизонтальном направлении
со скоростью 10 м/с, разорвалась на два осколка массами
1 кг и 1,5 кг. Скорость большего осколка осталась после
разрыва горизонтальной и возросла до 25 м/с. Определите
скорость и направление движения меньшего осколка.
402. Ракета, поднимающаяся вертикально вверх со ско­
ростью 100 м/с, разрывается на три части. Две части по
0,5 кг каждая разлетаются горизонтально — одна на вос­
ток, другая на запад. Чему равна скорость третьей части,
масса которой равна 1 кг?
20. МЕХАНИЧЕСКАЯ РАБОТА И МОЩНОСТЬ
403. Совершает ли человек работу, поднимаясь по лест­
нице на верхний этаж здания? А если он поднимается на
лифте?
404. Одинаковую ли механическую работу совершают
мальчики равной массы, вбегающие на одну и ту же высоту
один за 1 мин, другой за 40 с? Одинаковую ли мощность
развивают они при этом?
405. Четверо ребят на двух санях перевезли по одному
и тому же пути металлолом. Веревки они натягивали с оди­
наковой силой, но ребята одной пары шли рядом,
а другой — поодаль друг от друга. Которая из пар совер­
шила большую работу?
406. В воде с глубины 5 м поднимают до поверхности
камень объемом 0,6 м3. Плотность камня 2500 кг/м3. Най­
дите работу по подъему камня.
407. Какую работу совершает двигатель автомобиля
«Жигули» массой 1,3 т при трогании с места на первых
75 м пути, если это расстояние автомобиль проходит за
10 с, а коэффициент сопротивления движению равен 0,05?
408. Сани тянут на пути 100 м с силой 80 Н за веревку,
составляющую угол 30° к горизонту. Какая работа совер­
шается при этом?
409. Под действием силы F, совпадающей по направле­
нию с направлением движения тела, тело перемещается на
расстояние s. Одинакова ли работа силы при равномер­
ном и при ускоренном движении тела на этом пути?
410. Тело массой 100 кг поднимают с ускорением 2 м/с2
на высоту 25 м. Какая работа совершается при подъеме
тела?
58
411. При вертикальном
подъеме тела массой 2 #г на
высоту 10 м совершен# ра­
бота 240 Дж. С каким уско­
рением двигалось тело?
412. На рисунко 74 изоб­
ражен график зависимости
проекции скорости матери­
альной точки от времени.
Определите работу силы,
действующей на тело, за
10 с, если масса его рявна 15 кг.
413. Тело движется вдоль оси ОХ, направленной гори­
зонтально. Проекция скорости этого тела на эту ось изме­
няется со временем по закону ^ = 1 0 + 2/. Какую работу
совершает сила, действующая на это тело, в течение 10 с,
если она составляет угол 60° с направлением движения
тела?
414. Равнодействующая сил, действующих на тело, рав­
на 20 Н и направлена горизонтально. Тело движется так,
что его координата изменяется по закону х — 10-4-2/ + /2.
Какую работу совершает сила за 5 с?
415. Равнодействующая всех сил, действующих на тело,
равна 50 Н и направлена горизонтально. Координата тела
изменяется по закону х^=24+ 10/ —/2. Какую работу совер­
шает сила за 5 с? за 10 с? Как можно объяснить получен­
ный результат?
416. Автомобиль начинает двигаться по горизонтально­
му участку шоссе и набирает скорость, равную и. Сравните
работы, совершенные его двигателем при увеличении скоро­
сти от нуля до v{=iv/2, при увеличении скорости от v/2 до
v. Трением пренебречь, движение считать равноускоренным.
Меняется ли в этих условиях мощность двигателя?
417. На балкон, расположенный на высоте 6 м, бросили
с поверхности земли предмет массой 200 г. Во время полета
предмет достиг максимальной высоты 8 м от поверхности
земли. Определите работу силы тяжести при полете пред­
мета вверх, вниз и на всем пути. Найдите результирующее
изменение потенциальной энергии.
418. Груз массой 50 кг свободно падает из состояния по­
коя в течение 10 с. Какую работу совершает сила тяжести
за этот промежуток времени?
419. Человек поднимает ящик массой 10 кг с пола на вы­
соту 1 м, затем переносит ящик, не изменяя высоты, на ко­
торой он находится, на расстояние 10 м и затем снова опу­
59
скает его на пол. Какую работу совершил человек на каж­
дом этапе этой деятельности? Чему равна полная работа,
совершенная человеком?
420. Девушка стоит неподвижно на коньках и держит
в руках мяч массой т. Масса девушки равна М. Она броса­
ет мяч в стену со скоростью v. Мяч упруго отскакивает от
стены, после чего девушка его снова ловит. Чему равна ее
конечная скорость? Движение происходит без трения. От­
куда у нее берется импульс и энергия? Ведь сначала у нее
не было ни того, ни другого.
421. Ящик, имеющий форму куба, перемещают на рас­
стояние / один раз волоком, другой раз опрокидывая через
ребро. При каком коэффициенте трения эти работы
равны?
422. Для растяжения пружины на 4 мм необходимо со­
вершить работу 0,02 Дж. Какую работу надо совершить,
чтобы растянуть эту пружину на 4 см?
423. Динамометр, рассчитанный на 40 Н, имеет пружи­
ну жесткостью 500 Н/м. Какую работу надо совершить,
чтобы растянуть пружину от середины шкалы до последне­
го деления?
424. Когда к некоторой пружине подвешен груз массой
2 кг, пружина удлиняется на 4 см. Какую работу надо со­
вершить для того, чтобы растянуть пружину от 2 до 12 см?
425. Какую минимальную работу надо совершить, что­
бы груз массой 1 кг, стоящий на столе, поднять на высоту
1 м при помощи резинового шнура, привязанного к телу?
Жесткость шнура 10 Н/м. В начальном состоянии шнур не
растянут, массой шнура можно пренебречь.
426. Какую минимальную работу надо совершить, что­
бы передвинуть по шероховатой поверхности груз массой
20 кг на расстояние 1 м с помощью невесомого резинового
шнура жесткостью 10 Н/м? Шнур тянут горизонтально,
в начальный момент шнур не растянут. Коэффициент тре­
ния груза о поверхность равен 0,1.
427. Подъемный кран поднимает груз массой 5 т на вы­
соту 15 м. За какое время поднимется этот груз, если мощ­
ность двигателя крана 10 кВт и КПД равен 80%?
428. Камень шлифовального станка имеет на рабочей
поверхности скорость 30 м/с. Обрабатываемая деталь при­
жимается к камню с силой 100 Н, коэффициент трения
0,2. Какова механическая мощность двигателя станка? По­
тери в механизме привода не учитывать.
429. Трактор типа Т-150 имеет тяговую мощность
72 кВт. С какой скоростью может тянуть этот трактор при­
60
цеп массой 5 т на подъем 0,2 при коэффициенте трения 0,4?
430. Найдите КПД наклонной плоскости длиной 1 м и
высотой 60 см, если коэффициент трения при движении по
ней тела равен 0,1.
431. Чему равен идеальный КПД наклонной плоскости,
образующей угол 10° к горизонту? Чему равен реальный
КПД, если коэффициент трения равен 0,1?
432. Насос, двигатель которого развивает мощность
25 кВт, поднимает 100 м3 нефти на высоту 6 м за 8 мин.
Найдите КПД установки.
433. Автомобили, снабженные двигателями мощностью
Nt и УУ2, развивают скорости и v2 соответственно. Какой
будет скорость автомобилей, если их соединить тросом?
434. Какую мощность должен развивать человек, чтобы
подняться вверх по движущемуся вниз эскалатору метро
на высоту Н за время т? Скорость эскалатора постоянна
и равна v, угол наклона эскалатора к горизонту а.
21. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ. ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ
ВСЛЕДСТВИЕ РАБОТЫ СИЛЫ ТРЕНИЯ
435. Опишите превращения энергии, которые происхо­
дят при спортивной стрельбе из лука.
436. Автомобиль спускается с горы с выключенным дви­
гателем. За счет какой энергии движется автомобиль при
этом?
437. Ледокол колет только тонкий лед. Чаще он вполза­
ет на ледяное поле и проваливает его своей тяжестью. За
счет какой энергии в этом случае совершается работа по
разрушению льда?
438. Зачем велосипедист, приближаясь к подъему доро­
ги, увеличивает скорость движения?
439. Почему лыжник, стремительно спустившийся с го­
ры, катится дальше по ровной горизонтальной поверхности
снежного поля с уменьшающейся скоростью?
440. Если привести в быстрое вращение велосипедное
колесо, то оно долго вращается, но со временем останавли­
вается. Почему? Как можно сократить время вращения ко­
леса? Предложите несколько способов.
441. Одинакова ли сила тяги электровоза во время рав­
номерного движения поезда по горизонтальному участку
пути и в тот момент, когда этот поезд трогается с места?
442. Одинаковая ли работа требуется при равномерном
поднятии груза на высоту Н и при равномерном перемеще­
нии того же груза по горизонтальной поверхности на рас­
стояние s = H?
61
443. Два шара разной массы, имею­
щие одинаковые кинетические энергии,
летят навстречу друг другу. В какую сто­
рону они полетят после абсолютно неуп­
ругого столкновения? Удар лобовой.
444. Ракета, входящая в плотные
слои атмосферы с круговой орбиты, име­
ет настолько большую скорость, что боль­
шая ее часть сгорает из-за трения о воз­
дух. Но чтобы запустить ракету на орби­
ту, ей нужно сообщить именно такую ско­
рость. Почему же она не сгорает во вре­
мя подъема?
445. Цилиндр, диаметр которого ра­
вен высоте, один раз соскальзывает с на­
клонной плоскости высотой Я, а другой
раз скатывается с нее. Сравните скорости цилиндра у осно­
вания наклонной плоскости (рис. 75).
446. Камень массой 2 кг бросают вертикально вверх
с начальной скоростью 20 м/с. Какова начальная кинетиче­
ская энергия камня? Какова потенциальная энергия камня
на максимальной высоте? Каково значение максимальной
высоты подъема? Какова скорость камня на половине мак­
симальной высоты?
447. Камень брошен вертикально вверх со скоростью
10 м/с. На какой высоте кинетическая энергия камня рав­
на его потенциальной энергии?
448. Тележка на «американских горах» начинает дви­
жение без начальной скорости в наивысшей точке на высо­
те 20 м над землей. Она резко опускается вниз до высоты
2 м и затем круто взмывает вверх до вершины следующей
горы, которая расположена на высоте 15 м. Какова ско­
рость тележки в желобе на высоте 2 м и на 15-метровой
вершине, если потерями энергии на трение можно прене­
бречь?
449. Стрела вылетает из арбалета вертикально вверх со
скоростью 60 м/с. На какую высоту поднимется стрела,
если ее масса равна 200 г? На какую высоту поднимется
стрела вдвое большей массы? Потерями энергии прене­
бречь.
450. Пружинное ружье выстреливает шарик вертикаль­
но вверх на высоту 30 см, если пружина сжата на 1 см. Ка­
кова начальная скорость полета шарика? На какую высоту
поднимается шарик, если эту пружину сжать на 3 см?
62
451. С какой начальной скоростью vQ надо бросить вниз
мяч с высоты 2 м, чтобы он подпрыгнул на высоту 4 м?
Считать удар о землю абсолютно упругим.
452. Тело брошено со скоростью 20 м/с под углом 30°
к горизонту. Определите его скорость на высоте 1 м.
453. Начальная скорость пули 600 м/с, ее масса
10 г. Под каким углом к горизонту она вылетела из дула
ружья, если ее кинетическая энергия в высшей точке тра­
ектории равна 450 Дж?
454. Шар радиусом R покоится на поверхности земли.
С верхней точки шара скользит из состояния покоя тело,
размеры которого много меньше размеров шара. На какой
высоте над поверхностью земли тело отделится от шара?
455. Груз массой 25 кг висит на шнуре длиной 2,5 м. На
какую наибольшую высоту можно отвести в сторону груз,
чтобы при дальнейших свободных качаниях груза шнур не
оборвался? Максимальная сила натяжения, которую вы­
держивает шнур без обрыва, равна 550 Н.
456. При подготовке игрушечного пистолета к выстрелу
пружину жесткостью 800 Н/м сжали на 5 см. Какую ско­
рость приобретет пуля массой 2 0 г при выстреле в горизон­
тальном направлении?
457. Хоккейная шайба массой 160 г, летящая со скоро­
стью 2 0 м/с, влетела в ворота и ударила в сетку, которая
при этом прогнулась на 6,4 см. Какова максимальная сила,
с которой шайба подействовала на сетку? Считать, что си­
ла упругости сетки изменяется в зависимости от ее прогиба
по закону Гука.
458. Какую минимальную скорость в горизонтальном
направлении необходимо сообщить телу массой т: а) под­
вешенному на конце нити длиной /; б) закрепленному на
конце жесткого невесомого стержня длиной /, чтобы оно
описало окружность в вертикальной плоскости? Потерями
энергии пренебречь.
459. На «американских горах» имеется мертвая петля.
Ее радиус 10 м. С какой минимальной высоты h над дном
петли должна двигаться тележка, чтобы удержаться на ко­
лее, если потерями энергии на трение можно пренебречь?
460. Неупругие шары массами 1 кг и 2 кг движутся на­
встречу друг другу со скоростями соответственно равными
1 м/с и 2 м/с. Найдите изменение кинетической энергии си­
стемы после удара.
461. Троллейбус массой 15 т трогается с места с ускоре­
нием 1,4 м/с2. Найдите работу силы тяги и работу силы со­
противления на первых 1 0 м пути, если коэффициент тре­
63
ния равен 0 ,0 2 . Какую кинетическую энергию приобрел
троллейбус?
462. Автомобиль массой 2 т затормозил и остановился,
пройдя путь 50 м. Найдите работу силы трения и изменение
кинетической энергии автомобиля, если дорога горизонталь­
на, а коэффициент сопротивления равен 0,4.
463. Электропоезд в момент выключения тока имел ско­
рость 20 м/с. Какой путь пройдет поезд без включения тор­
мозов до полной остановки, если коэффициент сопротивле­
ния равен 0,005?
464. Камень соскользнул с горки высотой h и остановил­
ся у ее подножия. Какую работу необходимо совершить,
чтобы по той же траектории вернуть камень в исходную
точку на горке?
465. Два шарика массами т{ и т2 одновременно начи­
нают соскальзывать навстречу друг другу без трения
и вращения с двух горок одинаковой высоты и формы. Вы­
сота горок Н. При столкновении шарики слипаются. На ка­
кую высоту поднимется слипшийся шар?
466. Хоккейная шайба скользит 5 м, если при броске ей
сообщают начальную скорость 2 м/с. Какой путь она прот
скользит, если ей сообщить начальную скорость 4 м/с?
467. Пуля, вылетевшая из винтовки со скоростью
1000 м/с, упала на землю со скоростью 500 м/с. Какая ра­
бота была совершена силой сопротивления воздуха, если
масса пули 1 0 г?
468. Тело с начальной скоростью 14 м/с падает с высо­
ты 240 м и углубляется в песок на 0,2 м. Определите сред­
нюю силу сопротивления песка. Сопротивление воздуха не
учитывать. Масса тела 1 кг.
469. От удара копра массой 500 кг, свободно падающе­
го с некоторой высоты, свая погружается в грунт на
1 см. Определите силу сопротивления грунта, считая ее по­
стоянной, если скорость копра перед ударом равна 10 м/с.
Массой сваи пренебречь.
470. Сваю массой 100 кг забивают в грунт копром, мас­
са которого 400 кг. Копер свободно падает с высоты 5 м,
и при каждом ударе свая опускается на глубину
5 см. Определите среднюю силу сопротивления грунта.
22. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
471. Почему большие оконные стекла при сильном ветре
выдавливаются изнутри?
64
Рис. 76
472. Почему иногда при урагане легкие и непрочно при­
крепленные крыши домов уносит ветром?
473. Что произойдет, если продувать струю воздуха
между двумя теннисными шариками, подвешенными так,
как показано на рисунке 76? Дайте объяснение наблюдае­
мому явлению.
474. Две небольшие лодки закреплены посередине быст­
рой реки с помощью веревок, которые тянутся вверх по те­
чению от лодок к двум якорям. В момент бросания якорей
лодки находились на расстоянии нескольких десятков сан­
тиметров одна от другой. Растащит ли течение лодки, или
сблизит их?
475. Два корабля идут параллельными курсами на
близком расстоянии друг от друга. Почему при одинаковом
направлении движения корабли сближаются?
476. Где быстрее течение реки: на некоторой глубине
или на поверхности воды; посередине реки или около бе­
рега?
477. На эффекте Бернулли основано движение ротор­
ного судна. На этом необычном корабле, который успешно
пересек Атлантику, вместо мачт и парусов имелись огром­
ные вертикальные цилиндры, непрерывно вращавшиеся
с помощью моторов. Допустим, что дует постоянный южный
ветер, а корабль такой конструкции должен плыть на вос­
ток. Как должны вращаться цилиндры — по часовой стрел­
ке или против часовой стрелки, если смотреть на них
сверху? Ответ поясните рисунком.
478. Предположим, что постоянный ветер дует вдоль го­
ризонтального плато, поднимаясь у находящегося в конце
плато горного кряжа. Над плато летит самолет, пилот кото­
рого определяет высоту полета с помощью специальным об­
разом проградуированного барометра. При ночном полете
пилот пытается вести самолет на постоянной высоте, доста­
3 Заказ № 1122 65
точной, чтобы перелететь
через горы. Объясните,
почему при наличии вет­
ра может произойти не­
счастный случай.
479. Почему бумаж­
ный цилиндр (рис. 77),
скатываясь с наклонной
плоскости, движется не
по параболе АВ, а от­
клоняется к основанию
наклонной плоскости?
480. Постоянный ветер дует над океаном, где образо­
вались небольшие гребни и впадины волн. Опишите, каким
образом ветер может увеличить гребни и впадины.
481. На рисунке 78 показан прибор с боковой трубкой,
погруженной в чернила. Что произойдет, если через гори­
зонтальную трубку продувать воздух? Объясните наблюда­
емое явление.
482. В водопроводной трубе образовалось отверстие се­
чением 4 мм2, из которого бьет вертикально вверх струя во­
ды, поднимаясь на высоту 80 см. Какова утечка воды за
сутки?
483. Если через трубку А (рис. 79) продувать воздух, то
при некоторой скорости его движения по трубке В будет
подниматься вода, а из трубки С воздух будет выходить пу­
зырьками. Почему?
484. На рисунке 80 показан план части футбольного по­
ля. В каком направлении надо сообщить вращение мячу
при подаче углового удара из точки А у чтобы мяч, находясь
на линии ворот, мог попасть в ворота MN при отсутствии
ветра?
66
МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
23. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ
485. Рассмотрите рисунок 81 и назовите, в каких из при­
веденных случаев могут возникнуть свободные колебания.
486. Как на спутнике определить массу груза, если в ва­
шем распоряжении имеется пружина и набор гирь?
487. Если маятниковые часы уходят вперед, то как надо
изменить положение чечевицы маятника? А если часы от­
стают?
Струна
jL ____
г • 67
488. Опишите поведение маятника, колеблющегося в
лифте, если он начал внезапно падать свободно.
489. На рисунке 82 приведен график зависимости сме­
щения колеблющейся точки от времени. Найдите амплиту­
ду и период колебаний.
490. Груз массой 2 кг подвешен на пружине и соверша­
ет гармонические колебания, график которых приведен на
рисунке 83. Какова жесткость пружины?
491. Математический маятник совершает колебания,
график которых приведен на рисунке 84. Найдите длину
нити маятника.
492. Найдите амплитуду, период и частоту колебаний
груза на пружине жесткостью 40 Н/м, если график колеба­
ний изображен на рисунке 85. Какова масса груза?
493. Найдите амплитуду, период и максимальную ско­
рость, которую имеет груз, совершающий колебания на
Рис. 82
Рис. 83
Рис. 84
68
Рис. 86
пружине жесткостью 40 Н/м. График колебаний изобра­
жен на рисунке 8 6 .
494. На рисунке 87 представлены графики колебаний
трех математических маятников. Укажите, чем отличаются
друг от друга колебания этих маятников. Что можно ска­
зать о длинах нитей этих маятников? Найдите их.
69
495. На рисунке 88 представлены графики колебаний
трех пружинных маятников. К пружинам этих маятников
подвешены грузы одинаковой массы. Чем отличаются друг
от друга колебания этих маятников? Что одинакового
в этих колебаниях? Найдите массу подвешенного груза
и жесткости двух пружин, если жесткость первой пружины
40 Н/м.
496. Математический маятник имеет длину подвеса
10 м. Амплитуда колебания 20 см. Постройте график зави­
симости х (t).
497. На пружине жесткостью 40 Н/м подвешен груз
массой 500 г. Постройте график колебаний этого груза, ес­
ли амплитуда равна 1 см.
498. Демонстрационная пружина имеет постоянную же­
сткость, равную 10 Н/м. Какой груз следует прикрепить
к этой пружине, чтобы период колебаний составлял 5 с?
499. Автомобильные рессоры могут иметь жесткость по­
рядка 2 • 104 Н/м. Каков будет период колебаний, если на
рессоры упадет груз массой 500 кг?
500. Какую длину имеет математический маятник с пе­
риодом колебаний 2 с?
501. Ускорение свободного падения на Луне равно
1,7 м/с2. Каким будет период колебаний математического
маятника на Луне, если на Земле он равен 1 с? Зависит ли
ответ от массы груза?
502. Найдите массу груза, который на пружине жестко­
стью 250 Н/м делает 20 колебаний за 16 с.
503. Какое значение получил для ускорения свободного
падения учащийся при выполнении лабораторной работы,
если маятник длиной 80 см совершил за 3 мин 100 ко­
лебаний?
504. Два маятника начинают одновременно совершать
колебания. За время первых 15 колебаний первого маятни­
ка второй совершил только 10 колебаний. Определите отно­
шение длин маятников.
505. Как относятся длины математических маятников,
если за одно и то же время один из них совершает 1 0 ,
а другой 30 колебаний?
506. За одно и то же время один математический маят­
ник делает 50 колебаний, а другой — 30. Найдите их дли­
ны, если один из них на 32 см короче другого.
507. Груз массой 400 г совершает колебания на пружи­
не жесткостью 250 Н/м. Амплитуда колебаний 15 см. Най­
дите полную механическую энергию колебаний и наиболь­
шую скорость. В каком положении она достигается?
70
508. Груз на пружине совершает колебания с периодом
1 с, проходя по вертикали расстояние 30 см. Какова макси­
мальная скорость груза? максимальное ускорение?
509. При отскоке мяча от пола возникают колебания
с медленно убывающей амплитудой. Покажите, что даже
при неизменной амплитуде эти колебания не являются гар­
моническими.
510. Возможно ли раскачать тяжелые качели, прила­
гая к ним очень малое усилие, и получить большую ампли­
туду колебания этих качелей?
511. Если нести груз, подвешенный на веревочной пет­
ле, то при определенном темпе ходьбы груз начинает силь­
но раскачиваться. Чем объясняется это явление? Какими
средствами можно уменьшить нежелательное раскачивание
груза?
512. В какой машине меньше трясет — в пустой или на­
груженной? Почему?
513. Мальчик несет на коромысле ведра с водой, период
собственных колебаний которых 1,6 с. При какой скорости
движения вода начнет особенно сильно выплескиваться, ес­
ли длина шага мальчика равна 60 см?
24. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ. ЗВУК
514. Можно, еще не видя поезда, узнать о его прибли­
жении, приложив ухо к рельсу. На чем основан этот
способ?
515. Зачем у камертона две ножки?
516. В комнате обычного размера эхо вовсе не наблюда­
ется, хотя в ней имеется шесть отражающих звук поверхно­
стей. Чем это объясняется?
517. Почему летучие мыши даже в полной темноте не
натыкаются на препятствия?
518. Рабоч ая пчела, вылетевшая из улья за взятком, де­
лает в среднем 180 взмахов в секунду. Когда же она воз­
вращается в улей, количество взмахов возрастает до
280. Как это отражается на звуке, который мы слышим?
519. На скрипке имеется всего четыре струны. Однако
с помощью этих немногих струн музыкант получает огром­
ное количество весьма разнообразных звуков. Как это дела­
ется?
520. Почему важно, чтобы все трубы органа сохраняли
одну и ту же постоянную температуру?
521. На какую характеристику волны — частоту или
длину волны — реагирует человеческое ухо?
71
522. Аквалангист, находящийся вблизи поверхности во­
ды, слышит звучание камертона, находящегося на берегу.
Частота звуковой волны, издаваемой камертоном, равна
440 Гц. Какой частоты звук слышит аквалангист?
523. По поверхности воды в озере волна распространя­
ется со скоростью 6 м/с. Каковы период и частота колеба­
ний бакена, если длина волны 3 м?
524. Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совершил
на волнах 2 0 колебаний, а расстояние между соседними
горбами волн равно 1,2 м. Какова скорость распростране­
ния волн?
525. На озере в безветренную погоду с лодки бросили
тяжелый якорь. От места бросания пошли волны. Человек,
стоящий на берегу, заметил, что волна дошла до него через
50 с, расстояние между соседними горбами волн 0,5 м, а за
5 с было 20 всплесков о берег. Как далеко от берега нахо­
дилась лодка?
526. Расстояние между гребнями волн в море 5 м. При
встречном движении катера волна за 1 с ударяет о корпус
катера 4 раза, а при попутном — 2 раза. Найдите скорости
волны и катера, если известно, что скорость катера больше
скорости волны.
527. Частотный диапазон рояля от 90 до 9000 Гц. Най­
дите диапазон длин волн звука рояля в воздухе.
528. Найдите длину звуковой волны частотой 440 Гц
в воздухе и воде. Что происходит с волной при переходе из
воздуха в воду?
529. Мотоциклист, движущийся по прямолинейному
участку дороги, увидел, как человек, стоящий у дороги,
ударил стержнем по висящему рельсу, а через 2 с услышал
звук удара. С какой скоростью двигался мотоциклист, если
он проехал мимо человека через 36 с после начала наблю­
дения?
530. Расстояние до преграды, отражающей звук, равно
68 м. Через сколько времени человек услышит эхо?
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО­
КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ
25. МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
531. Какое количество вещества содержится в воде мас­
сой 200 г?
532. Сравните количество вещества, содержащееся в
оловянной и свинцовой отливках одинаковой массы.
533. Сравните количество вещества, содержащееся в
одинаковых объемах ртути и алюминия.
534. Сравните массы и объемы тел, сделанных из алю­
миния и свинца, если количество вещества в них одинаково.
535. Какова масса 20 моль серной кислоты?
536. Какой объем занимают 12 моль алюминия?
537. Вычислите массу одной молекулы озона (0 3), угле­
кислого газа (С02) и метана (СН4).
538. Сколько атомов содержится в гелии массой 250 г?
539. Найдите число атомов в серебряной ложке массой
54 г.
540. Сравните числа атомов в серебряной и алюминие­
вой ложках равной массы.
541. Сравните числа атомов в стальной и алюминиевой
ложках равного объема.
542. При никелировании изделия его покрывают слоем
никеля толщиной 1,5 мкм. Сколько атомов никеля содер­
жится в покрытии, если площадь поверхности изделия
800 см2?
543. В озеро, имеющее среднюю глубину 10 м и пло­
щадь поверхности 2 0 км2, бросили кристаллик поваренной
соли массой 0,01 г. Сколько молекул этой соли оказалось
бы в наперстке воды объемом 2 см , зачерпнутой из озера,
если полагать, что соль, растворившись, равномерно рас­
пределилась во всем объеме воды?
544. Капля масла объемом 0,003 мм3 растеклась по по­
верхности воды тонким слоем и заняла площадь 300 см2.
Принимая толщину слоя равной диаметру молекулы масла,
определите этот диаметр.
545. Почему газы легче сжимаются, чем твердые тела
и жидкости?
73
546. Чем объясняется увеличение длины проволоки при
ее нагревании?
547. Открытый сосуд с эфиром уравновесили на весах.
Через некоторое время равновесие весов нарушилось. По­
чему?
548. Почему дым от костра, поднимаясь вверх, быстро
перестает быть видимым даже в безветренную погоду?
549. Почему не рекомендуется стирать окрашенные
в темные цвета ткани вместе с белыми?
550. Воздушный шарик, наполненный гелием, поднялся
к потолку комнаты. Через некоторое время он опустился на
пол. Почему?
551. Для придания стальным изделиям твердости насы­
щают их поверхностный слой углеродом (цементация), азо­
том (азотирование), алюминием (алютирование). Почему
процессы проводят при высоких температурах? На каком
физическом явлении они основаны?
552. Молекулы твердых тел движутся непрерывно и ха­
отично? Почему же твердые тела не распадаются?
553. Почему из кусков разбитой чашки невозможно без
применения клея изготовить новую, хотя известно, что меж­
ду молекулами стекла действуют силы притяжения?
СВОЙСТВА ГАЗОВ
26. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ. СКОРОСТЬ МОЛЕКУЛ
554. В потоке молекул, летящих со скоростью v под уг­
лом а к направлению движения, расположена пластинка.
Масса молекулы газа равна т 0, концентрация молекул
п. Какое давление испытывает пластинка? Удары молекул
о пластинку считать абсолютно упругими.
555. Какое давление на стенки сосуда производит кис­
лород, если средняя квадратичная скорость его молекул
400 м/с и число молекул в 1 см3 равно 2,7 • 1019?
556. Сколько молекул газа находится в сосуде вмести­
мостью 480 см3 при температуре 20 °С и давлении
2,5 • 104 Н/м2?
557. Сколько молекул содержится в газе объемом 2 м3
при давлении 150 кПа и температуре 27 °С?
558. Какое количество ртути содержится в воздухе объ­
емом 1 м3 зараженного ртутью помещения при температуре
20 °С, если давление насыщенного пара ртути при этой
температуре равно 0 ,0 0 11 мм рт. ст.?
559. Современные вакуумные насосы позволяют пони­
жать давление до 10~ 12 мм рт. ст. Сколько молекул газа
74
содержится в 1 см3 при указанном давлении и температуре
48 °С?
560. Давление газа в современной телевизионной трубке
составляет около 10“ 9 атм. Каково число молекул в 1 см3?
561. В атмосфере на высоте в несколько сот километров
температура воздуха порядка тысячи градусов. Почему там
не сгорают спутники и ракеты?
562. Если в одном конце комнаты пролить некоторое ко­
личество пахучей и летучей жидкости, то через несколько
секундр запах ее будет ощущаться в другом конце комна­
ты. Не противоречит ли этот факт тому, что средняя ско­
рость молекул газа при комнатной температуре больше скоро­
сти пули и составляет несколько сотен метров в секунду?
563. Какова средняя квадратичная скорость молекул ге­
лия при температуре 0 ,10 К? Какова средняя квадратичная
скорость атомов гелия в атмосфере Солнца при температу­
ре 6000 К?
564. Средняя квадратичная скорость молекул газа око­
ло 400 м/с. Определите объем, который займет газ при
среднем давлении 1 * 105 Н/м2 и массе 1,0 кг.
565. Считая воздух однородным газом, найдите, во
сколько раз средняя квадратичная скорость пылинки мас­
сой 1,74-10-1^ кг, взвешенной в воздухе, меньше средней
квадратичной скорости движения молекул.
566. Каково среднее значение скорости свободного элек­
трона, находящегося в тепловом равновесии с газом при
температуре 20 °С?
567. Каково давление азота, если средняя квадратичная
скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,35 кг/м3?
568. Какова средняя квадратичная скорость движения
молекул газа, если, имея массу 6 кг, он занимает объем
5 м3 при давлении 200 кПа?
569. В опыте Штерна полоска серебра, появляющаяся
на внутренней поверхности наружного цилиндра, получает­
ся размытой. Какой вывод можно из этого сделать?
570. Какой скоростью обладала молекула паров сереб­
ра, если ее угловое смещение в опыте Штерна составляло
5,4° при частоте вращения прибора 150 с-1? Расстояние
между внутренним и внешним цилиндрами равно 2 см.
571. Средние квадратичные скорости молекул водорода
и кислорода соответственно равны 1840 м/с и 460 м/с.
Сравните средние кинетические энергии этих молекул.
572. При нормальных условиях средняя квадратичная
скорость хаотического движения молекулы кислорода
460 м/с, масса молекулы 5,3-10“ 26 кг. Какова средняя ки­
75
нетическая энергия поступательного движения молекулы?
Вычислите кинетическую энергию поступательного движе­
ния всех молекул, содержащихся в 1 м3 кислорода.
573. Определите среднюю кинетическую энергию моле­
кулы одноатомного газа и концентрацию молекул при тем­
пературе 290 К и давлении 0,8 МПа.
574. В баллоне вместимостью 10 л находится газ при
температуре 27 °С. Вследствие утечки газа давление снизи­
лось на 4,2 кПа. Какое число молекул вышло из баллона,
если температура сохранилась неизменной?
575. При повышении температуры идеального газа на
150 К средняя скорость его молекул возросла от 400 до
500 м/с. На сколько градусов надо нагреть газ, чтобы уве­
личить среднюю скорость его молекул от 500 до 600 м/с?
576. Смешиваются азот и водород так, что число моле­
кул каждого газа одинаково. Каково отношение масс га­
зов? Каково отношение средних кинетических энергий, при­
ходящихся на одну молекулу? Каково отношение средних
квадратичных скоростей? Каково отношение парциальных
давлений газов на стенки сосуда?
577. Смешиваются кислород и водород одинаковой мас­
сы. Каково отношение числа молекул? Каково отношение
кинетических энергий, приходящихся на одну молекулу?
Каково отношение средних квадратичных скоростей? Каково
отношение парциальных давлений газов на стенки сосуда?
578. Средняя квадратичная скорость атомов аргона
при давлении 105 Па равна 414 м/с. Определите среднюю
длину свободного пробега молекул аргона и частоту их
столкновений.
579. Найдите среднюю длину свободного пробега моле­
кул азота при нормальных условиях. Диаметр молекулы
принять равным 3-10~~8 см.
580. Найдите среднюю длину свободного пробела молеку­
лы азота при температуре 0 °С и давлении 10~ 3 мм рт. ст.
581. Диаметр сосуда равен 20 см. Какова должна быть
концентрация молекул азота в сосуде, чтобы молекулы не
испытывали взаимных столкновений?
582. В баллоне вместимостью 2,53 л содержится угле­
кислый газ при температуре 400 К и давлении 1,3 Па. Сколь­
ко столкновений происходит между молекулами за 1 с?
583. В сосуде вместимостью V находится водород мас­
сой т. Эффективный диаметр молекулы водорода равен d0.
Во сколько раз отличается среднее расстояние между моле­
кулами газа от средней длины свободного пробега?
76
27. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
584. В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеаль­
ному газу: у поверхности Земли или на больших высотах?
585. Определите массу водорода, находящегося в бал­
лоне вместимостью 20 л под давлением 830 кПа при темпе­
ратуре 17 °С.
586. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмо­
сферном давлении и комнатной температуре 20 °С. Каково
количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом со­
суде?
587. Определите температуру азота, имеющего массу
2 г, занимающего объем 830 см3 при давлении 0,2 МПа.
588. Какое давление рабочей смеси установилось в ци­
линдрах двигателя внутреннего сгорания, если к концу так­
та сжатия температура повысилась с 47 до 367 °С, а объем
уменьшился с 1,8 до 0,3 л? Первоначальное давление было
100 кПа.
589. Б аллон вместимостью 40 л содержит 1,98 кг угле­
кислого газа. Баллон выдерживает давление не выше
30• 105 Н/м2. При какой температуре возникает опасность
взрыва?
590. Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температу­
ре 112 °С занимает объем 1,6 л. Определите, какой это газ.
591. В закрытом сосуде находится газ под давлением
500 кПа. Какое давление установится в этом сосуде, если
после открытия крана 4/5 массы газа выйдет наружу?
592. В баллоне вместимостью 200 л находится гелий под
давлением 100 кПа при температуре 17 °С. После подкачи­
вания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а темпера­
тура увеличилась до 47 °С. На сколько увеличилась масса
гелия?
593. Из баллона со сжатым водородом вместимостью
10 л вследствие неисправного вентиля вытекает газ. При
температуре 7 °С манометр показывает 50 атм. Через неко­
торое время при температуре 17 °С манометр показал та­
кое же давление. Какая масса газа вытекла из баллона?
594. Некоторое количество водорода находится при тем­
пературе 200 К и давлении 400 Па. Газ нагревают до тем­
пературы 1 0 000 К, при которой молекулы водорода прак­
тически полностью распадаются на атомы. Определите
давление газа, если его объем и масса остались без изме­
нения.
595. Определите плотность азота при температуре 27 °С
и давлении 100 кПа.
596. Число молекул, содержащихся в единице объема
неизвестного газа при нормальных условиях, равно
2,7-1025 м_3. Этот же газ при температуре 91 °С и давлении
800 кПа имеет плотность 5,4 г/см3. Найдите массу молеку­
лы этого газа.
597. Некоторый газ массой 7 г, находящийся в баллоне
при температуре 27 °С, создает давление 50 кПа. Водород
массой 4 г в этом же баллоне при температуре 60 °С созда­
ет давление 444 кПа. Какова молярная масса неизвестного
газа?
598. В баллоне вместимостью 10 л находится кислород,
масса которого 12,8 г. Давление в баллоне изменяется
U-образным водяным манометром. Чему равна разность
уровней воды в коленах манометра при температуре 27 °С?
Атмосферное давление нормальное.
599. Баллон вместимостью 5 л содержит оксид углеро­
да. Ртутный манометр, подключенный к баллону, пока­
зывает^ давление 0,5-105 Па при наружном давлении
р0= Ю5 Па. Температура газа в баллоне 400 К. Определите
количество вещества в баллоне, массу газа и концентрацию
молекул.
600. Б аллон, содержащий 1 кг азота, при испытании
взорвался при температуре 350 °С. Какое количество водо­
рода можно хранить в этом баллоне при 20 °С, имея пяти­
кратный запас прочности?

 

Категория: Физика | Добавил: Админ (13.03.2016)
Просмотров: | Теги: Степанов | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar