Тема №6404 Решение задач по физике Парфентьева, Фомина (Часть 4)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Решение задач по физике Парфентьева, Фомина (Часть 4) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Решение задач по физике Парфентьева, Фомина (Часть 4), 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

601. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности 0,4 Гн и конден­
сатора емкостью 10~5 Ф. Конденсатор зарядили до напряжения 4 В и замкнули
ключ. Как зависят от времени заряд, напряжение на обкладках конденсатора и
сила тока через катушку, а также энергии магнитного и электрического полей?
602. Чему равен период колебаний проводника, подвешенного на двух длинных
проволоках длиной I в однородном магнитном поле с индукцией В, направленной
перпендикулярно проводнику? Ток поддерживается постоянным и равным I,
длина проводника I, масса ш.
603. Поезд движется с предельной скоростью 100 км/ч. Расстояние между сты­
ками рельсов 30 м. Какова должна быть длина нити математического маятника,
висящего в вагоне поезда, чтобы амплитуда колебаний маятника была невелика?
604. Докажите, что скорость звука в воздухе при различных температурах да­
ется выражением v = 332д/1 + О-Т (м/с), где а — температурный коэффициент
расширения газа, Т — температура в градусах Цельсия.
605. Волна с частотой колебаний 165 Гц распространяется со скоростью 300 м/с.
Определите длину волны.
606. Камень брошен со скалы. Всплеск от его падения в воду был услышан через
5 с. Определите высоту скалы. Скорость звука 330 м/с.
607. С берега высотой h в реку бросают камень со скоростью Vq. Скорость обра­
зующейся при этом волны направлена горизонтально и равна v. Через какой
промежуток времени t волна дойдет до берега?
4. Колебания и волны; переменный ток 85
608. Основной тон органной трубы длиной I дается выражением v = v/21, где v —
скорость распространения звука в воздухе (или в том газе, который заполняет
трубу). Найдите длину открытой органной трубы, если при продувании ее угле­
кислым газом труба дает тон, соответствующий 435 колебаниям (” ля” третьей
октавы). Скорость звука в углекислом газе цзв(со2) = 260 м/с.
609. При какой минимальной частоте порывов ветра амплитуда колебаний те­
левизионной башни высотой h будет максимальной?
610. Электромагнитная волна распространяется с севера на юг. В некоторый мо­
мент времени ее вектор магнитной индукции направлен вертикально вверх Куда
при этом будет направлен вектор напряженности Е ее электрического поля?
611. В колебательном LC-контуре происходят колебания с амплитудой напря­
жения Uq. В момент времени когда заряд на пластинах конденсатора максима­
лен, их сдвигают, уменьшая расстояние между ними в 2 раза, при этом заряд на
пластинах не успевает измениться. Определите амплитуду напряжения и часто­
ту колебаний после сдвига пластин.
612. В колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивности 2 Гн и
конденсатора емкостью 4,5 мкФ, максимальное значение заряда на обкладках
конденсатора qo = 2 ■ 10-6 Кл. Найдите максимальное значение силы тока, а
также силу тока, при которой заряд на обкладках q = qo/2.
613. Какова мощность генератора, если при включении его в цепь амплитуда
тока 50 А, амплитуда напряжения 220 В, а сдвиг фаз между током и напря­
жением 7Г/4?
614. Определите период колебаний напряжения на пластинах конденсатора С в
схеме на рис. 115. D\ и D2 —диоды.
615. Обмотка, состоящая из 100 витков медного провода сечением 0,5 • 10-6 м2,
вращается в однородном магнитном поле. Длина одного витка 0,4 м. Определите
эффективное значение переменного тока в проводнике сопротивлением 5,64 Ом,
присоединенном к концам обмотки. Максимальная ЭДС, возникающая в обмот­
ке, равна 2 В. Удельное сопротивление меди 1,7 • 10~8 Ом • м.
616. Рамка равномерно вращается в однородном магнитном поле так, что маг­
нитный поток через поверхность, ограниченную рамкой, изменяется по закону
Ф = 0,1 cos(507r£) (Вб). Найдите максимальное и действующее значения ЭДС,
возникающей в рамке, а также частоту тока.
617. Действующее напряжение в сети переменного тока с периодом Т равно
100 В. В течение какого времени горит подсоединенная к этой сети неоновая
лампочка в каждый полупериод, если она зажигается и гаснет при напряжении
70 В?
618. В электрической цепи ток и напряжение меняются по законам I =
= 50 cos 100(7rf) (A), U = 30cos(1007rl + тг/З) (В). Найдите мощность, выделяе­
мую в цепи.
619. Расстояние между обкладками конденсатора изменяется по гармоническо­
му закону: d = do + D cosut, do D. Конденсатор подключен к источнику
86 4. Колебания и волны; переменный ток
постоянного тока £. Площадь пластин конденсатора S. Пренебрегая омическим
сопротивлением цепи, определите силу тока, текущего в ней.
620. Источник с ЭДС S и нулевым внутренним сопротивлением в момент вре­
мени t = 0 подключают к последовательно соединенным катушке индуктивно­
стью L и конденсатору емкостью С. Найдите максимальный ток в цепи и мак­
симальный заряд конденсатора.
621. При какой частоте полное сопротивление цепи, состоящей из резистора со­
противлением 10 Ом, катушки индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора емкостью
0,45 мкФ, равно 10 Ом?
622. Схема (рис. 116) состоит из резистора сопротивлением 2000 Ом, катушки
индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора емкостью 6 ■ 10~6 Ф. К схеме подклю­
чен источник переменного напряжения с Пэфф 100 В и частотой / = 50 Гц.
Определите эффективный ток в цепи и сдвиг фаз между током и напряжением.
623. Чему равен сдвиг фаз между напряжением и током в электрической цепи,
состоящей из последовательно соединенных резистора сопротивлением 50 Ом,
конденсатора емкостью 0,01 мкФ и катушки индуктивности 0,05 Гн. Частота
50 Гц. Определите мощность, выделяемую в цепи. Амплитудное значение напря­
жения 200 В.
624. Вычислите индуктивность катушки, если при ее включении в цепь посто­
янного тока при напряжении 100 В через нее идет ток 5 А, а при включении в
цепь переменного тока при напряжении 100 В и частоте тока 50 Гц через нее
идет ток 4 А.
625. Найдите для колебательного контура отношение Wu&rH/W3n энергий маг­
нитного и электрического полей в момент времени Г /6, где Т — период колеба­
ний контура.
626. Конденсатор емкостью 4-10“ 4 Ф включен в сеть переменного тока с частотой
50 Гц. Чему равна сила тока на участке цепи с конденсатором, если сопротивле­
ние подводящих проводов 6 Ом, а напряжение на всем участке цепи 10 В?
627. Определите силу тока в цепи, представленной на рис. 117. Коэффициент
трансформации равен к; КПД 100%. Частота источника переменного тока рав­
на U).
4. Колебания и волны; переменный ток 87
628. Найдите выражения для полного сопротивления цепи Z и сдвига фаз ме­
жду напряжением и током при различных способах включения резистора со­
противлением R, конденсатора емкостью С и катушки индуктивностью L: a) R,
L и С включены последовательно; б) R и С включены параллельно; в) R и L
включены параллельно.
629. Первичная обмотка трансформатора в радиоприемнике имеет 2000 витков,
напряжение в сети 220 В. Определите число витков во вторичной обмотке транс­
форматора, необходимое для питания электролампы, рассчитанной на напряже­
ние 10 В и силу тока 0,5 А, если сопротивление вторичной обмотки 2 Ом.
630. Трансформатор, повышающий напряжение со 100 до 3300 В, имеет замкну­
тый сердечник в виде кольца. Через кольцо пропущен провод, концы которого
присоединены к вольтметру. Вольтметр показывает 0,5 В. Сколько витков име­
ют обмотки трансформатора?
631. Во вторичной обмотке трансформатора, состоящей из 1000 витков, возни­
кает ЭДС 400 В. Сколько витков имеет первичная обмотка, если трансформатор
подключен к сети переменного тока с напряжением 120 В?
632. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть с на­
пряжением 380 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 25 В, ее сопроти­
вление 2 Ом, ток во вторичной обмотке 1,5 А. Определите коэффициент транс­
формации и КПД трансформатора (потерями в первичной обмотке пренебречь).
633. При включении первичной обмотки трансформатора в сеть переменного то­
ка на вторичной обмотке возникает напряжение 12 В. При включении вторичной
обмотки в сеть на первичной обмотке возникает напряжение 120 В. Найдите от­
ношение числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.
634. Переменное напряжение, вырабатываемое электростанцией, равно 220 В,
сопротивление проводов, соединяющих электростанцию с потребителем, г —
= 0,1 Ом, сдвиг фаз ф = 15°. Найдите мощность, теряемую в проводах, если
полная мощность равна 200 кВт.
5. Геометрическая оптика
635. Параллельный пучок лучей падает на полусферу, лежащую на плоском
зеркале, под углом а к зеркалу. Определите размеры тени на вертикальном экра­
не. Поверхность полусферы свет не отражает. Радиус полусферы R.
636. Два взаимно перпендикулярных луча падают на поверхность воды. Пока­
затель преломления воды 1,33. Угол падения одного из лучей 30°. Каким станет
угол между лучами в воде?
637. Луч падает на границу раздела сред под углом 30°. Показатель преломле­
ния первой среды 2,4. Определите показатель преломления второй среды, если
преломленный и отраженный лучи перпендикулярны друг другу.
638. Тело в форме конуса с углом между его осью и образующей, равным 60°,
погрузили целиком в прозрачную жидкость вершиной вниз. При этом боковую
поверхность нельзя видеть ни из какой точки пространства над поверхностью
жидкости. Чему равен показатель преломления жидкости?
639. На дне сосуда, наполненного водой до высоты 15 см, установлен точечный
источник света. Какого наименьшего диаметра непрозрачную круглую пластину
нужно поместить на поверхность воды, чтобы свет из воды не выходил? Пока­
затель преломления воды 1,3.
640. В стеклянной пластине образована узкая воздушная полость в виде призмы
с малым углом у основания 4°. Расстояние от основания призмы до плоскостей
пластины 5 см. Определите ширину темной полосы на экране, расположенном
на расстоянии 10 см от пластины, если свет падает на пластину под прямым
углом. Показатель преломления стекла 2.
641. На дне сосуда высотой 0,6 м, наполненного водой до высоты 15 см, нахо­
дится точечный источник света. Стенки сосуда непрозрачны. Определите радиус
светлого пятна на горизонтальном экране, находящемся на расстоянии 1 м от дна
сосуда. Показатель преломления воды 1,33. Радиус сосуда 20 см.
642. Призма составлена из двух призм с разными показателями преломления
для лучей с длиной волны А, причем п2 < п\. Свет падает перпендикулярно
грани 1—Р (рис. 118). При каком угле падения а свет не пройдет через грани­
цу 1-2?
643. Луч падает на боковую грань треугольной призмы под углом 45°. Основание
призмы представляет собой равносторонний треугольник. Показатель преломле-
5. Геометрическая оптика 89
;
Рис. 118.
ния вещества призмы 1,5. При каких значениях угла /3 у вершины призмы луч
не выйдет за пределы призмы?
644. Чему равен показатель преломления вещества призмы с углом при вершине
30°, если луч, падающий на боковую грань под углом 30°, не выходит из призмы?
645. Какая должна быть минимальная длина стороны квадратного плота, чтобы
с него не был виден камень, находящийся под серединой плота? Глубина водоема
1,5 м, показатель преломления воды 1,3.
646. Луч падает на плоскую стеклянную пластинку под углом а. Определите
смещение луча внутри нее. Показатель преломления вещества пластинки гг, ее
толщина d.
647. Луч АВ преломляется, как показано на рис. 119. Как будет преломляться
луч DE, если а = 45°, (3 = 60° и ) = 30°?
648. На систему плоскопараллельных пластинок с разными показателями пре­
ломления, падает луч под углом а (рис. 120). Определите угол преломления в
последней пластинке, если показатель преломления ее вещества равен п.
649. Равнобедренная стеклянная призма с малым углом преломления а, поме­
щена в параллельный пучок лучей, падающих нормально на ее основание. По­
казатель преломления стекла 1,5. Размер основания 5 см. Чему равен угол пре-
90 5. Геометрическая оптика
• S
Рис. 121.
В D
Рис. 122.
ломления а, если в середине экрана, расположенного на расстоянии 100 см от
призмы, наблюдается неосвещенный участок экрана шириной 1 см?
650. Стеклянная призма в сечении представляет собой равносторонний тре­
угольник. Луч падает на одну из боковых граней перпендикулярно ей. Найдите
угол между направлением падающего луча и луча, вышедшего из призмы. По­
казатель преломления вещества призмы равен 1,5.
651. Определите положение линзы на рис. 121, если 5 —точечный источник,
а 5 ' —его изображение.
652. Определите положение линзы в случаях, когда АВ — изображение, a CD —
предмет и, наоборот, АВ — предмет, a CD — изображение (рис. 122).
653. Луч АВ, преломляясь в линзе, идет по ВС (рис. 123). Как преломляется
луч DE?
654. Постройте изображение предмета АВ (рис. 124) в собирающей линзе.
655. Найдите положение линзы на рис. 125 и определите построением ее фокус
для трех показанных на рисунке случаев. Л —источник, В — изображение.
656. Постройте изображение предмета АВ в рассеивающей линзе (рис. 126).
657. Постройте изображение источника S в рассеивающей и собирающей линзах
(рис. 127).
658. Определите фокусное расстояние линзы (рис. 128), если 5 — источник,
а S' — изображение, h = Н/2. / — расстояние между проекциями S и S1 на опти­
ческую ось.
659. На рис. 129 изображены предмет и его изображение. Определите положение
линзы и ее фокус, если АВ = 2А'В', В В 1 — I.
5. Геометрическая оптика 91
660. Может ли рассеивающая линза дать действительное изображение?
661. На рис. 130 показан ход луча АВС. Постройте изображение источника S
в линзе.
662. Постройте ход преломленного луча DE на рис. 131.
663. Как преломляется луч АВ в двух линзах JIi и Л2 (рис. 132)? Линзы Л1 и
Л2 являются собирающими и имеют одинаковые фокусные расстояния.
664. Изменится ли положение изображения, полученного с помощью собираю­
щей линзы, если отколоть от нее кусок?
665. Изменится ли изображение, полученное с помощью собирающей линзы,
если закрыть половину линзы непрозрачным экраном?
666. Между собирающей линзой с фокусом F и точечным источником устана­
вливают плоскопараллельную стеклянную пластинку толщиной d с относитель­
ным показателем преломления стекла п. Источник находится на двойном фо­
кусном расстоянии от линзы. На какое расстояние сместится изображение, если
убрать пластинку?
667. Четкое изображение предмета на экране получается при двух положениях
линзы. Расстояние между предметом и изображением 2 м, между двумя поло­
жениями линзы 40 см. Определите фокусное расстояние линзы.
5. Геометрическая оптика 93
Рис. 133.
668. В фокусе рассеивающей линзы установлен предмет высотой 5 см. На каком
расстоянии х от линзы находится изображение? Определите размеры изображе­
ния hx. Фокусное расстояние линзы 10 см.
669. Расстояние между двумя источниками света 24 см. На каком расстоянии от
источников следует поставить собирающую линзу с фокусным расстоянием 9 см,
чтобы изображения обоих источников получились в одной точке?
670. В стеклянной пластине имеется тонкая воздушная полость с радиусами
кривизны R\ = 1 м и Й2 = 2 м. На каком расстоянии от второй поверхности
полости соберутся параллельные лучи, падающие на пластину, как показано на
рис. 133? Показатель преломления стекла 1,5.
671. Точечный светящийся предмет был сфотографирован фотоаппаратом, фо­
кусное расстояние объектива которого 5 см, дважды на один и тот же кадр при
двух положениях фотоаппарата. При втором фотографировании аппарат был
перемещен вверх на 10 см. Расстояние на пленке между изображениями равно
2 мм. Определите расстояние от объектива до предмета.
672. Собирающая линза с фокусным расстоянием 6 см дает изображение, раз­
меры которого в два раза больше размеров предмета. На каком расстоянии от
линзы надо поставить плоское зеркало, чтобы размеры предмета и изображения
были одинаковы?
673. На каком расстоянии от рассеивающей линзы находится точечный источ­
ник света, если при продолжении рассеянных ею лучей они пересекутся на рас­
стоянии 5 см от ее оптического центра? Фокусное расстояние линзы 10 см.
674. Точечный источник света находится на расстоянии 40 см от собирающей
линзы с фокусным расстоянием 30 см. На каком расстоянии от линзы нужно
установить экран, чтобы сфокусированный на нем пучок света имел диаметр
2 см? Диаметр линзы 4 см.
675. Какую экспозицию нужно делать при фотографировании автомобиля, дви­
жущегося со скоростью 72 км/ч, чтобы его изображение на негативе не получи­
лось размытым? Для этого смещение изображения на нем должно быть не более
0,1 мм. Длина автомобиля 3 м, неподвижный автомобиль на том же расстоянии
от объектива дает изображение величиной 1,5 мм.
94 5. Геометрическая оптика
676. На собирающую линзу с фокусным расстоянием jF\ = 2F падает парал­
лельный пучок лучей диаметром di. На расстоянии F от этой линзы поставлена
рассеивающая линза диаметром d-г с фокусным расстоянием F. Определите диа­
метр D пучка, выходящего из этой оптической системы.
677. Покажите, что переднее и заднее фокусные расстояния линзы, изготовлен­
ной из материала с показателем преломления п и расположенной на границе
раздела двух сред с показателями преломления П\ и п2, даются выражениями
соответственно
где R\ и R2 —- радиусы кривизны соответственно передней и задней поверхностей
линзы.
678. На поверхности воды (пвода = 1,3) лежит двояковыпуклая тонкая стеклян­
ная линза (пст = 1,5) с радиусом кривизны Bj = R2 = 10 см. Определите верхнее
и нижнее положения фокальной плоскости и фокусное расстояние линзы в воз­
духе.
679. Отрезок линейки длиной 20 мм с миллиметровыми делениями лежит на
главной оптической оси собирающей линзы так, что центр линейки находится
на двойном фокусном расстоянии. Фокусное расстояние линзы 5 см. Определите
размеры изображений двух крайних делений линейки.
680. Два светящихся источника А и В расположены перед собирающей линзой.
Отрезок АВ составляет с главной оптической осью угол 30°, причем точка А
находится на главной оптической оси и удалена от линзы на двойное фокусное
расстояние. Как нужно расположить экран, чтобы одновременно получить на
нем четкие изображения обоих источников?
681. Точечный источник света помещен в фокусе рассеивающей линзы с фо­
кусным расстоянием 4 см. На экране, расположенном за линзой на расстоянии
3 см, получено светлое пятно. На какое расстояние надо переместить источник,
чтобы диаметр пятна уменьшился в 2 раза?
682. Определите минимальное расстояние между источником и его действитель­
ным изображением, даваемым тонкой собирающей линзой с фокусом F.
683. Предмет находится на расстоянии 4F от собирающей линзы. Найдите от­
ношение размеров изображения и предмета.
684. В зрительном зале кинотеатра изображение кадра размером 18 х 24 мм
должно быть точно уложено на экране размером 3 х 4 м. Каково должно быть
фокусное расстояние объектива, если расстояние от кадра до экрана 16 м?
685. Предмет в виде стержня расположен вдоль главной оптической оси тонкой
собирающей линзы так, что его концы удалены от линзы на расстояние (3/2)F
и (5/4)F. Во сколько раз длина изображения больше длины самого предмета?
686. Точечный источник света находится на расстоянии 0,96 м от экрана. На ка­
ком расстоянии от источника следует поместить собирающую линзу с фокусным
5. Геометрическая оптика 95
расстоянием 0,16 м и диаметром оправы 0,1 м, чтобы получить на экране ярко
освещенный кружок диаметром 0,025 м?
687. Предмет находится на расстоянии 0,9 м от экрана. Между предметом и
экраном помещают линзу. При одном положении линзы на экране получает­
ся увеличенное изображение предмета, а при другом —уменьшенное. Найдите
фокусное расстояние линзы, если известно, что линейные размеры первого изо­
бражения в 4 раза больше линейных размеров второго.
688. Увеличение предмета линзой равно 3. Фокусное расстояние линзы 10 см.
Определите расстояние между предметом и изображением.
689. Предмет расположен на расстоянии (1/2)F от оптического центра рассеи­
вающей линзы. Определите положение изображения.
690. Точечный источник света находится на расстоянии 50 см от собирающей
линзы и на расстоянии 5 см от ее оптической оси. Чему равно фокусное рассто­
яние линзы, если действительное изображение источника получается на рассто­
янии 10 см от оптической оси?
691. С помощью тонкой линзы получено в 1,5 раза увеличенное действительное
изображение предмета. Затем линзу передвигают на 12 см и получают мнимое
изображение такого же размера. Определите фокусное расстояние линзы.
692. Расстояние от заднего фокуса тонкой линзы до изображения в 9 раз больше
расстояния от переднего фокуса до предмета. Найдите линейное увеличение.
693. На собирающую линзу падает сходящийся пучок лучей. Определите фокус­
ное расстояние линзы, если без линзы он сходится на расстоянии, которое в два
раза больше и равно 50 см.
694. На главной оптической оси тонкой собирающей линзы диаметром D нахо­
дится точечный источник света. Из линзы выходит пучок расходящихся лучей,
угол расхождения а. Определите угол расхождения в случае, когда вместо со­
бирающей поставлена рассеивающая линза. Расстояние от источника до оптиче­
ского центра линзы d. Фокусные расстояния линз одинаковы.
695. Чему равна оптическая сила тонкой рассеивающей линзы, если узкий пред­
мет, помещенный перед ней на расстоянии 40 см, дает изображение, уменьшен­
ное в 4 раза? Изменится ли величина изображения, если поверхность линзы,
удаленную от предмета, посеребрить?
696. Собирающая линза с F = 10 см и рассеивающая с F = 20 см имеют общую
главную оптическую ось. Расстояние между линзами 30 см. Предмет установлен
на расстоянии 10 см от рассеивающей линзы. Определите расстояние от изобра­
жения предмета, созданного обеими линзами, до собирающей линзы.
697. Плоскопараллельная пластинка составлена из двух призм с углами 2° у
вершины, показатель преломления вещества призм соответственно 1,3 и 1,5. На
пластинку падает параллельный световой пучок, проходящий затем через линзу,
в фокальной плоскости которой расположен экран. Насколько сместится све­
тлая точка на экране, если убрать линзу? Фокусное расстояние линзы 100 см.
96 5. Геометрическая оптика
698. В фокусе рассеивающей линзы с фокусным расстоянием F находится то­
чечный источник света. На каком расстоянии от этой линзы надо поставить со­
бирающую линзу с фокусным расстоянием 2F, чтобы на выходе такой системы
лучи были параллельны?
699. Вдоль главной оптической оси собирающей линзы с фокусным расстоянием
5 см ползет жук со скоростью 1 м/мин. С какой скоростью надо перемещать
экран в момент времени, когда расстояние от жука до линзы равно 3F, чтобы
на нем все время было четкое изображение жука?
700. Параллельный пучок лучей, отразившись под углом а от плоского зеркала,
падает на плосковыпуклую линзу. Плоская поверхность линзы посеребрена и
параллельна зеркалу. Найдите расстояние между изображениями, полученными
в линзе. Фокусное расстояние линзы F.
701. С помощью тонких рассеивающей и собирающей линз с одинаковыми по ве­
личине фокусными расстояниями получают параллельный пучок света. Источ­
ник находится на расстоянии 2F от собирающей линзы. На каком расстоянии от
нее надо поместить рассеивающую линзу? Постройте ход лучей в линзах.
702. Источник света расположен на двойном фокусном расстоянии от собира­
ющей линзы на ее оптической оси. За линзой перпендикулярно оси помещено
плоское зеркало. На каком расстоянии от линзы нужно поместить зеркало, что­
бы лучи, отраженные от плоского зеркала, после вторичного прохождения через
линзу стали параллельными? Фокусное расстояние линзы F.
703. Две собирающие линзы с фокусными расстояниями соответственно 12 и
7 см имеют общую оптическую ось. Расстояние между ними 19 см. Предмет
длиной 2 см находится в фокальной плоскости первой линзы. Найдите величину
изображения.
704. Пределы аккомодации у близорукого человека составляют 10-25 см. Как
изменятся пределы аккомодации, если человек наденет очки с оптической силой
—4 диоптрии?
705. Для ликвидации недостатка зрения человек носит очки с оптической силой
+2,75 диоптрий. Каков ближний предел аккомодации глаза человека?
6. Волновая оптика
706. Точка мыльного пузыря, ближайшая к наблюдателю, кажется ему зеленой
(Л — 540 нм). Определите минимальную толщину мыльной пленки. Показатель
преломления мыльной пленки п = 1,35.
707. Две щели находятся на расстоянии 0 ,2 мм друг от друга и отстоят на рас­
стояние 1,5 м от экрана. На щели падает поток монохроматического света (А =
= 500 нм) от удаленного источника. Найдите расстояние между соседними ин­
терференционными полосами.
708. В опыте Юнга расстояние между щелями 0,4 мм, расстояние до экрана 4 м.
Для какой длины световой волны расстояние между максимумами яркости на
экране равно 5 мм?
709. На мыльную пленку под углом 45° к ее поверхности падает белый свет.
Какова должна быть наименьшая толщина пленки, чтобы отраженный свет был
желтого цвета (А = 600 нм)?
710. Определите минимальную толщину воздушного зазора между двумя про­
зрачными стеклянными пластинками, чтобы стекло при нормальном падении на
него света с длиной волны 600 нм казалось темным.
711. Почему линзы с просветляющим покрытием кажутся пурпурного цвета
(смесь фиолетового и красного)?
712. Установка для получения колец Ньютона освещена монохроматическим
светом, падающим по нормали к поверхности пластинки. Радиус кривизны лин­
зы 10 м. Наблюдение ведется в. отраженном свете. Расстояние между вторым и
десятым светлыми кольцами 3 мм. Найдите длину волны падающего света.
713. Газовый лазер представляет собой трубку, закрытую с одного конца полу­
прозрачным, а с другого полностью отражающим зеркалами. Длина световой
волны А. Каким должно быть расстояние между зеркалами, чтобы лазер давал
излучение максимальной интенсивности?
714. Чему равна постоянная дифракционной решетки, если при ее освещении мо­
нохроматическим светом длиной волны 500 нм лучи, отклоняющиеся на угол 15°,
образуют максимум четвертого порядка?
4 -1 0 0 3
98 6. Волновал оптика
715. Дифракционная решетка, освещенная нормально падающим монохромати­
ческим светом, отклоняет спектр второго порядка на угол 8 °. На какой угол она
отклонит спектр третьего порядка?
716. На дифракционную решетку, имеющую 100 штрихов на 1 мм, по нормали
к ней падает белый свет. Найдите длину спектра первого порядка на экране,
если расстояние от линзы до экрана 2 м. Видимым считать свет в диапазоне
400-760 нм.
717. Спектр получен с помощью дифракционной решетки с периодом 0,003 мм.
Линия в спектре второго порядка находится на расстоянии 5 см от центрально­
го максимума и на расстоянии 150 см от решетки. Определите длину световой
волны.
718. Вычислите максимальный порядок спектра дифракционной решетки с пе­
риодом d = 2 ■ 10~ 6 м при облучении ее светом с длиной волны А = 5,89 ■ 10~ 7 м.
719. Один миллиметр дифракционной решетки содержит N = 20 штрихов. Под
каким углом идут лучи красного света, дающие на экране максимум второго
порядка (к = 2)? Считайте, что длина волны красного света равна А = 600 нм.
7. Квантовые свойства света;
фотоэффект
720. При какой длине электромагнитной волны энергия фотона была бы равна
1,326 ■ 10~ 19 Дж?
721. Сколько квантов видимого света за 1 с испускает нить электролампы мощ­
ностью 60 Вт, если на излучение видимого света расходуется 3% потребляемой
ею энергии? Длину волны видимого света принять равной 5,4 • 10~ 7 м.
722. Рубиновый лазер излучает импульс из Ю20 фотонов с длиной волны 693 нм.
Длительность импульса 5 ■ 10- 4 с. Вычислите среднюю мощность излучения ла­
зера.
723. Определите абсолютный показатель преломления среды, в которой свет с
энергией фотонов 6,62 • 10-1 9 Дж имеет длину волны 1,5 • 10~ 5 см. Постоянная
Планка 6,62 ■ 10-3 4 Дж • с.
724. Ультрафиолетовый свет (А = 0,3 мкм), попадая на катод фотоэлемента, вы­
бивает поток фотоэлектронов, движущихся со скоростью 106 м/с. Какой длины
волны свет выбьет фотоэлектроны с кинетической энергией 4 • 10“ 19 Дж? По­
стоянная Планка h ~ 6,63 • 10-3 4 Дж • с, скорость света с = 3 ■ 108 м/с, масса
электрона те = 9,1 ■ 10~ 31 кг.
725. Две металлические пластинки находятся в вакууме. На одну из них па­
дает свет частотой и. Между пластинками прикладывается напряжение. На
рис. 134 показана кривая зависимости силы тока от приложенного напряжения.
Определите по этой кривой работу выхода Лвых электронов из металла.
726. Какой должна быть длина волны ультрафиолетового света, падающего на
поверхность пластинки из цинка, чтобы скорость вылетающих из нее электронов
была равна 2000 км/с? Работа выхода электронов из цинка 6,4 • 10~ 19 Дж.
727. Красная граница фотоэффекта Амакс = 700 нм. Отношение скоростей вы­
летающих электронов при освещении светом с длинами волн Ai и Аг равно 3/4.
Найдите Аг, если Ai = 600 нм.
728. Работа выхода электронов из натрия Лвых = 2,27 эВ. Вычислите красную
границу фотоэффекта для натрия. Постоянная Планка h ~ 6,63 ■ 10“ 34 Дж • с.
4 *
100 7. Квантовые свойства света.; фотоэффект
729. Максимальная скорость фотоэлектронов при освещении металла монохро­
матическим светом с длиной волны 400 нм равна 8,2 • 105 м/с, а при освещении
того же металла монохроматическим светом с длиной волны 600 нм она равна
5,5 • 105 м/с. Найдите постоянную Планка h.
730. Какой максимальный заряд приобретает золотой шарик радиусом г = 0,1 м
при освещении его поверхности светом с длиной волны А = 2 • 10~ 7 м? Работа
выхода электронов из золота 4,59 эВ.
731. Красная граница фотоэффекта для бария Ai = 5,5 • 10~ 7 м. С какой скоро­
стью будут вылетать фотоэлектроны из бариевой пластинки при ее облучении
светом с длиной волны А = 4,4-10- 7 м? Постоянная Планка h ~ 6,63 1 0 -34 Дж-с,
масса электрона тпе = 9,1 ■ 10~ 31 кг.
8. Атомная и ядерная физика
732. При взаимодействии пары электрон — позитрон возникают два одинаковых
7 -кванта. Чему равны энергия и частота каждого 7 -кванта, если кинетическая
энергия электрона и позитрона была равна 2,05 МэВ?
733. В каких пределах должна лежать энергия W3„ электронов, бомбардирую­
щих атомы водорода, чтобы спектр возбужденных атомов водорода имел только
одну спектральную линию?
734. Минимальная частота линии спектральной серии Бальмера для атома во­
дорода 2,5 • 1015 Гц. Чему равны частоты двух ближайших линий этой серии?
735. Вычислите длину волны излучения, поглощаемого атомом водорода при
переходе его электрона со второй стационарной орбиты на четвертую.
736. Найдите импульс и полную энергию электрона на второй боровской орбите.
Радиус первой боровской орбиты 0,529 А.
737. Протон, движущийся со скоростью Vo = 4,6 • 104 м/с, сталкивается с не­
подвижным атомом гелия. После удара протон отскакивает назад со скоростью
г>о/2, а атом приходит в возбужденное состояние. Вычислите длину волны, ко­
торую излучит атом гелия, возвращаясь в первоначальное состояние.
738. Определите длину волны второй бальмеровской линии (переход электрона
с орбиты п = 4 на орбиту п — 2).
739. Вычислите отношение гравитационной и электрической сил, действующих
на электрон в атоме водорода.
740. При какой частоте падающего излучения электрон в атоме водорода перей­
дет с первой боровской орбиты на вторую?
741. В 1932 г. Дж. Чедвик в одной из ядерных реакций открыл нейтрон:
4Не + 94Ве -> 12С + $п.
Какая энергия выделится в этой ядерной реакции?
742. Ядро урана 2g|U при захвате нейтрона и двух последовательных /3-распадах
превращается в ядро плутония. Напишите уравнения реакций.
102 8. Атомная и ядерная физика
743. Сколько энергии выделится при образовании 10 г гелия из дейтерия и три­
тия в реакции
?Н + ?Н -¥ ^Не + in,
если масса Ш2Н = 2,01410 а. е.м., 7гиНе = 4,00260 а. е. м., шзн = 3,01605 а. е. м.
и m i. = 1,00866 а.е.м. 0П
744. Резерфорд осуществил первую ядерную реакцию, бомбардируя «-частица­
ми ядра азота, в которой образовывался кислород 1|0. Напишите эту реакцию,
вычислите ее энергию.
745. Реакция деления неизвестного ядра протекала под действием нейтрона сле­
дующим образом:
f X + J n —► 2^He + 2}H + 3jn.
Ядро какого элемента подвергалось распаду?
746. Радиоактивный азот 12N при распаде превращается в изотоп углерода 1|С.
Напишите уравнение ядерной реакции. Какая частица при этом излучается?
747. Вследствие радиоактивного распада уран 2g|U превращается в свинец 2«6РЬ.
Сколько а- и /3-превращений при этом он испытывает?
748. Период полураспада радона составляет 3,7 сут. Во сколько раз уменьшится
радиоактивность радона за два дня?
749. При какой температуре в газообразном дейтерии начнется термоядерная
рбаКЦИЯ 2Н + 2Н -^ Н е ?
750. Найдите энергию связи ядра двух изотопов гелия |He и 2Не.
751. Какой химический элемент образуется после четырех а-распадов и двух
/3-распадов элемента 2goTh?
752. Какие значения энергии выделяются в следующих реакциях,
?Н + ?Н -+ }Н + ?Н и ?Н + ?Н -> |Не + £п?
753. Вычислите энергию, выделяющуюся в ядерной реакции
4Be 4- зНе —> JgC + Jn.
754. При бомбардировке алюминия 2дА1 альфа-частицами образуется фос­
фор fgP. Напишите эту реакцию и вычислите выделившуюся энергию, если
1 а.е.м. = 1,66 • 10- 27 кг. Массы алюминия и фосфора равны соответственно
26,9901 а.е.м. и 29,97867 а.е.м., а массы а-частицы и нейтрона 4,00260 а.е.м.
и 1,00894 а. е. м.
755. Реакция пиона 7г~ с протоном происходит с образованием нейтрального пи­
она 7г°. Какая еще частица образуется при этом?
756. Какой изотоп образуется из лития ®Li после одного /3-распада и одного а-
распада?
9. Разные задачи
757. Покажите, что средняя ЭДС, возникающая при произвольных поворотах
рамки в магнитном поле, равна разности магнитных потоков Фх и Ф2 в исход­
ном и конечном положениях, деленной на время поворотов At, и не зависит от
характера движения рамки.
758. Изобразите картину силовых линий электрического поля, созданного точеч­
ным зарядом +q, расположенным в произвольной точке внутри незаряженной
проводящей сферической оболочки с внутренним и внешним радиусами R\ и R2.
759. По шару, движущемуся с некоторой начальной скоростью, ударяют так,
что импульс силы удара совпадает с направлением его скорости. Опишите каче­
ственно движение шара после удара для двух случаев, когда 1) удар произведен
по нижней части шара и 2 ) удар произведен по верхней части шара.
Указание: направление силы трения, действующей на шар, определяется на­
правлением скорости точки касания шара с поверхностью.
760. Пучок параллельных лучей диаметром D\ = 10 см падает на собирающую
линзу с фокусным расстоянием F\ = 10 см. На каком расстоянии I от первой
линзы следует поместить собирающую линзу с фокусным расстоянием F2 = 5 см,
чтобы лучи, вышедшие из нее, были параллельны? Определите диаметр d пучка
на выходе оптической системы.
761. Закрепленный воздушный вентилятор потребляет мощность N, его КПД =
= 77. Какая реактивная сила действует на вентилятор во время его работы?
Диаметр лопастей вентилятора D, плотность воздуха р.
Указания: 1) скорость воздуха одинакова для любой точки сечения вентиля­
тора; 2 ) лопасти вентилятора описывают круг диаметром D.
762. В начальный момент времени два электрона находятся на расстоянии I друг
от друга и их скорости v равны по величине и направлены так, как показано на
рис. 135. На какое минимальное расстояние сблизятся электроны?
763. Вычислите изменение плотности сухого воздуха при росте влажности от 10
до 90%. При этом давление сохраняется постоянным, температура воздуха 20 °С.
764. Каким способом, не применяя заземление, можно полностью разрядить за­
ряженное тело (у экспериментатора есть система проводников)?
765. Выделение вещества на катоде при электролизе определяется количеством
положительных ионов. Почему же количество вещества, выделяющегося на ка-
104 9. Разные задачи
А
Рис. 135. Рис. 136.
тоде, мы вычисляем исходя из полного тока через электролит, т. е. из суммы
токов положительных и отрицательных ионов?
766. На какое максимальное расстояние может упасть ядро спортивного молота
(спортивный молот представляет собой ядро на тросике длиной I), если перед
броском сила натяжения тросика превышала в п раз вес ядра (при этом п 1)?
767. Прямолинейный проводник АС длиной I и сопротивлением R перемещают
по металлическим шинам, сопротивление которых много меньше R. Перпенди­
кулярно плоскости шин приложено однородное магнитное поле с индукцией В.
Какую силу нужно приложить к проводнику, чтобы скорость его движения v
была постоянной? Вся система находится в горизонтальной плоскости, как по­
казано на рис. 136.
768. К источнику постоянного тока параллельно подключены конденсатор ем­
костью С = 20 мкФ и катушка, индуктивность которой L = 0,02 Гн. При этом
напряжение на конденсаторе U\ = 100 В, а ток через катушку 1\ = 2 А. Затем
источник отключают. Какой заряд будет на конденсаторе, когда ток в катушке
равен /г = 1 А? Потерями энергии на нагревание пренебречь.
769. Электровоз движется со скоростью 72 км/ч, развивая при этом в среднем
силу тяги 5 • 104 Н. Чему равна средняя сила тока, проходящего через мотор
электровоза, если напряжение на зажимах мотора 500 В, а КПД = 80%?
770. Автомобиль массой 1400 кг равноускоренно поднимается в гору, уклон ко­
торой 0,02. На участке длиной 100 м его скорость изменяется от 5 до 15 м/с.
Определите среднюю мощность двигателя на этом участке пути, если коэффи­
циент трения равен 0 ,1 .
771. Пластины плоского конденсатора соединены через гальванометр (рис. 137).
1) Покажет ли гальванометр ток, если между пластинами пропустить поток
электронов? Одну из пластин конденсатора заземлили. 2) Будет ли идти ток в
этом случае?
772. Четыре одинаковых источника тока соединены, как показано на рис. 138.
ЭДС одного источника равна 3 В, внутреннее сопротивление г = 0,5 Ом. 1) Опре-
9. Разные задачи 105
делите мощность, выделяющуюся на внешнем сопротивлении R = 2 Ом. 2) При
каком другом внешнем сопротивлении на нем будет выделяться такая же мощ­
ность?
773. Какая сила действует на окно площадью 1,5 м2, если ветер со скоро­
стью 10 м /с дует 1) перпендикулярно стеклу и 2) под углом 60°? Плотность
воздуха р — 1,3 кг/м 3.
774. Лампа накаливания мощностью 20 Вт используется для обогрева аквариу­
ма с объемом воды в нем 10“ 3 м3. За 20 мин вода нагревается на 3 °С. Определите
КПД лампы как нагревателя.
775. В холодильнике 5 кг воды с начальной температурой 20 °С за 1 ч превраща­
ется в лед. Какую мощность потребляет холодильник от электросети, если при
его работе в окружающее пространство передается мощность 600 Вт?
776. Сколько бензина израсходовал самолет, пролетевший расстояние 500 км со
средней скоростью 250 км/ч, если средняя мощность его двигателей 2 • 106 Вт?
КПД двигателей 25%.
777. На гладкий клин массы М падает шарик массой т. Шарик упруго ударя­
ется о грань клина, расположенную под углом а к горизонту. Скорость шарика
перед ударом Do- Найдите скорость клина после удара. Трение отсутствует.
778. В вершинах равностороннего треугольника со стороной а (рис. 139) закре­
плены точечные заряды д. В центре треугольника помещен подвижный точечный
заряд до массой т. Определите скорость заряда до в точке D.
779. Определите расход бензина автомобилем на 1 км пути при скорости 72 км/ч.
Мощность двигателя автомобиля 2 • 104 Вт, его КПД = 25%.
780. На тележке в направлении ее возможного движения установлен сосуд дли­
ной 36 см, разделенный пополам вертикальным невесомым поршнем. В левой
половине сосуда находится 2 моля кислорода, а в правой — 2 моля азота. Опре­
делите смещение тележки за счет перемешивания газов, если в поршне сделать
отверстие. Трение отсутствует.
106 9. Разные задачи
А D
Рис. 139.
781. Что будет происходить с медной пластинкой, оставленной на наклонной
железной крыше? Считать, что температуры воздуха днем и ночью различны.
782. Стальной снаряд, летевший со скоростью 300 м/с, ударяется в песчаную
насыпь и застревает в ней. Насколько повысилась температура снаряда, если на
его нагревание пошло 70% кинетической энергии?
783. Шарик бросают вертикально вверх со скоростью v0 = 1 м/с. Когда он до­
стигает наивысшей точки подъема, из той же начальной точки бросают еще один
шарик той же массы со скоростью 2г»о- Определите скорости шариков сразу же
после столкновения. Удар абсолютно упругий.
784. В висящий на нити деревянный шар массой 1 кг попадает свинцовая пуля
массой 9 г, летящая со скоростью 400 м/с, и застревает в нем. Насколько повы­
сится температура пули, если на ее нагревание затрачивается 40% выделенной
энергии.
785. Во сколько раз скорость метеорита, входящего в земную атмосферу, больше
скорости звука у поверхности Земли. Считать, что скорость метеорита vM на
значительном удалении от Земли равна 0, а скорость звука v3B = 330 м/с.
786. Со дна водоема поднимается пузырек воздуха. У поверхности его объем в
4 раза больше, чем на дне. Какова глубина водоема? Температуру воды в водоеме
на различной глубине считать постоянной.
787. Тело массой 1 кг скользит вниз по наклонной плоскости длиной 15 м с углом
наклона к горизонту 30°. Скорость тела у основания наклонной плоскости 2 м/с.
Сколько выделилось теплоты при движении тела?
788. Колесо массой 4 кг вращается вокруг неподвижной оси, делая 4 об/с. С ка­
кой силой надо прижать брусок к колесу, чтобы оно остановилось после 100 пол­
ных оборотов? Коэффициент трения между поверхностями бруска и колеса р =
= 0,01. Считать, что вся масса распределена по ободу колеса, радиус коле­
са 40 см.
9. Разные задачи 107
789. Найдите ускорение тела массой АД в системе блоков на рис. 140. Массы
тел М2 и Мз известны. Массами блоков пренебречь.
790. Сила тяги двигателей самолета 105 Н. Сколько топлива понадобится само­
лету для перелета на 2000 км, если КПД двигателя 30%, а теплотворная способ­
ность топлива 4,5 • 107 Д ж /кг?
791. Под каким углом а должна действовать сила F (рис. 141), чтобы ускорение
тела, находящегося на горизонтальной плоскости, было равно нулю? Коэффи­
циент трения между поверхностями тела и плоскости равен ц.
792. В кузове автомобиля лежит груз массой т — 500 кг. Как связана сила, дей­
ствующая на заднюю стенку кузова, с ускорением автомобиля а? Коэффициент
трения ц — 0,05. В неподвижном состоянии груз не давит на стенку. Постройте
кривую зависимости этой силы от ускорения.
Указание: движение груза происходит под действием силы реакции стенки
и силы трения.
793. На дне круглого колодца глубиной h взрывается граната. Каким должен
быть минимальный диаметр dMHH колодца, чтобы человек, стоящий на его краю,
остался невредимым? Максимальная скорость осколков ц0-
794. Небольшое зеркало массой 10- 5 кг подвешено на невесомой нити длиной
10 см. На зеркало по нормали к нему падает пучок света от импульсного лазе­
ра. Определите угол отклонения зеркала от вертикали, если энергия лазерного
импульса 10 Дж.
795. Электростатическое поле создается равномерно заряженной плоскостью с
поверхностной плотностью заряда а = 2 • 10-1 5 Кл/м2. Насколько изменится
скорость частицы с зарядом qo — 4 • 10“ 16 Кл, пролетевшей вдоль силовых линий
поля расстояние I — 1м ? Масса частицы 10-2 2 кг.
108 9. Разные задачи
796. Два тела движутся навстречу друг другу вдоль одной прямой с одинако­
выми постоянными скоростями vq. Находясь друг от друга на расстоянии L, они
начинают двигаться вниз по окружностям с той же скоростью и с ускорением а.
Найдите выражение для расстояния между телами как функцию времени l(t).
797. Чему равно давление одноатомного газа, если он занимает объем 10 л, а его
внутренняя энергия 900 Дж?
798. Нагреватель расположен в верхней части сосуда с жидкостью. Мощность
нагревателя W\. Мощность W2 , отдаваемая в окружающее пространство, пропор­
циональна толщине h нагретого слоя: Ид = kh. 1) Какова скорость перемещения
границы горячего и холодного слоев? Теплопотерями на испарение жидкости
пренебречь. 2) Какова толщина h нагретого слоя, при которой скорость переме­
щения границы равна нулю? Теплоемкость жидкости с, ее плотность р. Площадь
поперечного сечения сосуда S.
799. Масса космической станции 20 т. С какой скоростью движутся вокруг нее
космические пылинки, удаленные от станции на расстояние 100 м?
Указание: орбиту пылинок считать круговой.
800. Мяч брошен со скоростью vq под углом а к горизонту. В какой точке мяч
должен удариться о горизонтально расположенную ракетку, чтобы дальность
полета мяча увеличилась в 1,5 раза? Решите задачу в декартовой системе коор­
динат. Считать, что начало координат совпадает с точкой, из которой брошен
мяч.

 

 

Решение задач по физике Парфентьева, Фомина from zoner

Категория: Физика | Добавил: Админ (07.07.2016)
Просмотров: | Теги: Парфентьева, Фомина | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar