Тема №8288 Сборник заданий по физике Невзорова (Часть 2)
Поиск задачи:

Рассмотрим тему Сборник заданий по физике Невзорова (Часть 2) из предмета Физика и все вопросы которые связанны с ней. Из представленного текста вы познакомитесь с Сборник заданий по физике Невзорова (Часть 2), 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.

4.4. Термодинамика


4-1. Определить удельные теплоемкости ср и сv газообразной окиси углерода СО.

4-2. Известны удельные теплоемкости сv = 649 Дж/(кгК); ср = 912 Дж/(кгК). Определить молярную массу газа и число степеней свободы его молекул.

4-3. Определить удельные теплоемкости сv и ср для газа, состоящего из 85% кислорода (О2) и 15% озона (О3).

4-4. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса равняется
4103 кг/моль, а отношение .
4-5. Трехатомный газ, находящийся под давлением Р = 240 кПа и температуре t = 20С, занимает объем V = 10 л. Определить теплоемкость этого газа при постоянном давлении.

4-6. При изобарическом нагревании от температуры t1 = 0С до температуры t2 = 100 С моль идеального газа поглощает Q = 3,32 кДж тепла. Определить значение .
4-7. Найти отношение для газовой смеси, состоящей из 8 г гелия и
16 г кислорода.

4-8. Удельная теплоемкость cр газовой смеси, состоящей из одного киломоля кислорода и нескольких киломолей аргона, равняется 430 Дж/(кгК). Какая масса аргона находится в данной смеси?

4-9. Чему равны удельные теплоемкости cv и cр некоторого двухатомного газа, если плотность этого газа при нормальных условиях  = 1,43 кг/м3?

4-10. Для некоторого двухатомного газа удельная теплоемкость при постоянном давлении cр = 15103 Дж/(кгК). Чему равна масса одного киломоля этого газа?

4-11. В сосуде объемом V = 6 л находится двухатомный газ при нормальных условиях. Определить теплоемкость Сv этого газа при постоянном объеме.

4-12. Определить молярные теплоемкости газа, если его удельные теплоемкости
сv = 10,4 кДж/(кгК) и сp = 14,6 кДж/(кгК).

4-13. Найти удельные теплоемкости азота и гелия при постоянном объеме и давле-нии.

4-14. Вычислить удельные теплоемкости газа, зная, что его молярная масса
 = 4103 кг/моль и отношение теплоемкостей Cp/Cv = 1,67.

4-15. Трехатомный газ под давлением р = 240 кПа и температуре t = 20С занимает объем V = 10 л. Определить теплоемкость Сp этого газа при постоянном давлении.

4-16. Одноатомный газ при нормальных условиях занимает объем V = 5 л. Вычислить теплоемкость Сv этого газа при данных условиях.

4-17. Определить молярные теплоемкости Сp и Сv смеси двух газов  одноатомного и двухатомного. Количество вещества 1 одноатомного и 2  двухатомного газов соответственно равны 0,4 моля и 0,2 моля.

4-18. Определить удельные теплоемкости сv и сp водорода, в котором половина молекул распалась на атомы.

4-19. В сосуде находится смесь двух газов  кислорода массой m1 = 6 г и азота массой m2 = 3 г. Определить удельные теплоемкости сv и сp такой газовой смеси.

4-20. Одноатомный газ, количество вещества 1 которого равно 2 моля, смешан с трехатомным газом, количество вещества 2 которого равно 3 моля. Определить молярные теплоемкости Сv и Сp этой смеси.

4-21. Смесь двух газов состоит из гелия массой m1 = 5 г и водорода массой m2 = 2 г. Найти отношение теплоемкостей Сp/Сv этой смеси.

4-22. Найти молярные теплоемкости Сv и Сp смеси кислорода массой m1 = 2,5 г и азота массой m2 = 1 г.

4-23. Относительная молекулярная масса Мr газа равна 30, показатель адиабаты
 = 1,40. Вычислить удельные теплоемкости сv и сp этого газа.

4-24. Азот, занимающий при давлении Р = 105 Па объем V = 10 л, расширяется вдвое. Найти работу, совершаемую газом при следующих процессах: 1) изобарическом, 2) изотермическом, 3) адиабатическом.

4-25. Кислород (О2) массой m = 1 кг сжимается адиабатически, вследствие чего температура газа возрастает от t1 = 20С до t2 = 500С. Вычислить: 1) приращение внутренней энергии газа; 2) работу, затраченную на сжатие газа.

4-26. Кислород массой m = 200 г занимает объем V1 = 100 л и находится под давлением Р1 = 200 кПа. При нагревании газ расширяется при постоянном давлении до объема V2 = 300 л, а затем его давление возрастает до Р2 = 500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и количество теплоты, переданное газу.

4-27. Кислород при неизменном давлении Р = 80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от V1 = 1 м3 до V2 = 3 м3. Определить изменение внутренней энергии кислорода, работу, совершенную им при расширении, а также количество теплоты, сообщенное газу.

4-28. Водород занимает объем V = 10 м3 при давлении Р1 = 0,1 МПа. Газ нагрели при постоянном объеме. Его давление стало Р2 = 0,3 МПа. Определить изменение внутренней энергии газа, работу, совершенную газом, и количество теплоты, сообщенное газу.

4-29. Азот массой m = 0,1 кг был изобарически нагрет от температуры Т1 = 200 К до температуры Т2 = 400 К. Определить работу, совершенную газом, полученное им количество теплоты и изменение внутренней энергии азота.

4-30. При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа
А = 160 Дж. Какое количество тепла было сообщено газу?

4-31. Газ, занимающий объем V = 5 л, находящийся под давлением Р = 2105 Па и при температуре t = 17С, был нагрет и расширялся изобарически. Работа расширения газа А = 200 Дж. На сколько градусов нагрет газ?

4-32. Найти работу, совершенную при изотермическом расширении азота массой m = 10,5 г от давления Р1 = 2,5105 Па до давления Р2 = 105 Па. Температура газа t = 23С.

4-33. Гелий объемом V1 = 1 л, находящийся при нормальных условиях, изотермически расширяется за счет полученного извне тепла до объема V2 = 2V1. Найти работу, совершенную газом при расширении, а также количество теплоты, сообщенное газу.

4-34. Какая часть молекул двухатомного газа распалась на атомы, если показатель адиабаты  образовавшейся смеси равен 1,5?

4-35. При адиабатическом сжатии давление воздуха было увеличено от р1 = 50 кПа до р2 = 0,5 Мпа. Затем при неизменном объеме температура воздуха была понижена до первоначальной. Определить давление р3 газа в конце процесса.

4-36. Кислород массой m = 200 г занимает объем V1 = 100 л и находится под давлением р1 = 200 кПа. При нагревании газ расширился при постоянном давлении до объема V2 = 300 л, а затем его давление возросло до р3 = 500 кПа при неизменном объеме. Найти изменение внутренней энергии U газа, совершенную им работу А и количество теплоты Q, переданное газу. Построить график процесса.

4-37. Объем водорода при изотермическом расширении увеличился в 3 раза. Определить работу А, совершенную газом, и количество теплоты Q, полученное им при этом. Масса водорода равна 200 г, температура 27 0С.

4-38. Водород массой m = 400 г, имевший температуру Т = 300 К, адиабатически расширился, увеличив свой объем в 3 раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в 2 раза. Определить полную работу А, совершенную газом, и конечную температуру Т газа.

4-39. Азот массой m = 0,4 кг был изобарически нагрет от температуры Т1 = 200 К до температуры Т2 = 300 К. Определить работу А, совершенную газом, полученное им количество теплоты Q и изменение U внутренней энергии азота.

4-40. Кислород массой m = 250 г, имевший температуру Т1 = 200 К, был адиабатически сжат. При этом была совершена работа А = 25 кДж. Определить конечную температуру газа.

4-41. Во сколько раз увеличился объем 0,4 молей водорода при изотермическом расширении, если при этом газ получил количество теплоты Q = 800 Дж. Температура водорода Т = 300 К.

4-42. В баллоне при температуре Т1 = 145 К и давлении р1 = 2 МПа находится кислород. Определить температуру Т2 и давление р2 кислорода после того, как из баллона будет очень быстро выпущена половина газа.

4-43. Определить работу А2 изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, к.п.д. которого  = 0,4, если работа А1 изотермического расширения равна 8 Дж.

4-44. Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику количество теплоты Q2 = 14 кДж. Определить температуру Т1 нагревателя, если при температуре холодильника Т2 = 280 К работа цикла А = 6 кДж.

4-45. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от нагревателя количество теплоты Q1 = 4,38 кДж и совершил при этом работу А = 2,4 кДж. Определить температуру нагревателя, если температура холодильника Т2 = 273 К.

4-46. Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику 67% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру Т2 холодильника, если температура нагревателя Т1 = 430 К.

4-47. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного действия  цикла Карно при повышении температуры нагревателя от Т1 = 380 К до Т1 = 560 К? Температура холодильника Т2 = 280 К.

4-48. Газ, совершающий цикл Карно, получает количество теплоты Q1 = 84 кДж. Какую работу А совершает газ, если температура Т1 нагревателя в три раза выше температуры Т2 холодильника?

4-49. Совершая цикл Карно, газ получил от нагревателя количество теплоты Q1 = 500 Дж и совершил работу А = 100 Дж. Температура нагревателя Т1 = 400 К. Определить температуру холодильника.

4-50. Тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя
Т1 = 500 К. Определить к.п.д. цикла и температуру Т2 холодильника, если за счет количества теплоты Q1 = 1 кДж, полученной от нагревателя, машина совершает работу А = 350 Дж.

4-51. Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику количество теплоты Q2 = 14 кДж. Определить температуру Т1 нагревателя, если при температуре холодильника Т2 = 280 К работа цикла А = 10 кДж.

4-52. Газ, совершающий цикл Карно, получает количество теплоты Q = 84 кДж. Какую работу совершает газ, если температура Т1 нагревателя в два раза выше температуры холодильника Т2?

4-53. Газ, совершающий цикл Карно, отдал холодильнику 76% теплоты, полученной от нагревателя. Определить температуру холодильника Т2, если температура нагревателя Т1 = 400 К.

4-54. Определить работу А2 изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, к.п.д. которого  = 0,4, если работа изотермического расширения А1 = 18 Дж.

4-55. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Температура нагревателя Т1 = 500 К, температура холодильника Т2 = 250 К. Определить к.п.д. цикла, а также работу А1, совершенную рабочим веществом при изотермическом расширении, если при изотермическом сжатии совершена работа А2 = 70 Дж.

4-56. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, и за один круговой процесс газ совершает работу 980 кДж. К.п.д. цикла составляет 38%. Определить количество теплоты, переданное холодильнику.

4-57. Идеальная холодильная машина работает по обратному циклу Карно и потребляет мощность 1 кВт. При этом она отдает теплоту от тела с температурой -15 0С телу с температурой 27 0С. Определить к.п.д. цикла и количество теплоты, отданное нагретому телу за 1 с.

4-58. Идеальная холодильная машина работает по обратному циклу Карно и потребляет мощность 1 кВт. При этом она забирает теплоту от тела с температурой -37 0С и отдает телу с температурой 67 0С. Определить к.п.д. цикла и количество теплоты, отнятое у холодного тела за 1 с.

4-59. Идеальный газ совершает прямой цикл, состоящий из адиабаты, изобары и изохоры. Определить к.п.д. цикла, если при адиабатическом процессе объем идеального газа уменьшился в n раз. Показатель адиабаты γ.

4-60. Идеальный газ совершает прямой цикл, состоящий из адиабаты, изобары и изохоры. Определить к.п.д. цикла, если при адиабатическом процессе объем идеального газа увеличился в 11 раз. Показатель адиабаты γ.

4-61. Используя неравенство Клаузиуса, показать, что к.п.д. всех циклов с одинаковыми максимальной и минимальной температурами меньше, чем цикла Карно при тех же температурах.

4-62. Найти к.п.д. цикла, состоящего из двух изохор и двух изотерм, если в пределах его объем идеального газа изменяется в n раз, а абсолютная температура в k раз.

4-63. В каком случае к.п.д. цикла Карно повысится больше: при увеличении температуры нагревателя на ΔТ или при уменьшении температуры холодильника на ту же самую величину?

4-64. Водород совершает работу по циклу Карно. Найти к.п.д. цикла, если при адиабатическом расширении объем газа увеличивается в 3 раза.

4-65. Водород совершает работу по циклу Карно. Найти к.п.д. цикла, если давление уменьшается в 2 раза.

4-66. Найти изменение энтропии при изобарическом расширении гелия массой m = 8 г от объема V1 = 10 л до объема V2 = 25 л.

4-67. Найти изменение энтропии при изотермическом расширении водорода массой m = 6 г, если давление изменяется от Р1 = 105 Па до Р2 = 0,5105 Па.

4-68. Найти изменение энтропии при переходе 8 г кислорода из состояния с объемом V1 = 10 л и температурой t1 = 80С в состояние с объемом V2 = 40 л и температурой t2 = 300С.

4-69. Вычислить приращение энтропии одного киломоля трехатомного идеального газа при нагревании его от температуры t1 = 0С до температуры t2 = 500С, если процесс нагревания происходит при постоянном объеме.

4-70. Найти приращение энтропии при расширении 2 г водорода от объема V1 = 1,5 л до объема V2 = 4,5 л, если процесс расширения происходит при постоянной темпера-туре.

4-71. В закрытом сосуде объемом V = 2,5 л находится водород при температуре
t1 = 17 С и давлении Р1 = 100 мм. рт. ст. Водород охлаждают до температуры
t2 = -183 С. Вычислить приращение энтропии.

4-72. Азот массой m = 10,5 г азота изотермически расширяется от объема V1 = 2 л до объема V2 = 5 л. Найти приращение энтропии при этом процессе.

4-73. Вычислить изменение энтропии водорода массой m = 100 г при изотермическом расширении его от объема V1 до объема V2 = 10V1.

4-74. При нагревании 1 киломоля двухатомного газа его абсолютная температура увеличивается в 1,5 раза. Найти изменение энтропии, если нагревание происходит: 1) изохорически, 2) изобарически.

4-75. Найти изменение энтропии при плавлении 1 кг льда, находящегося при -10 0С. Удельная теплоемкость льда 2·103 Дж/кг•К, удельная теплота плавления 33•104 Дж/кг.

4-76. Найти изменение энтропии при нагревании 200 г олова от температуры 20 0С до температуры плавления.

4-77. Найти прирост энтропии при превращении 5 кг воды, взятой при 0 0С, в пар при 100 0С.

4-78. Найти изменение энтропии при превращении 3 л воды, взятой при 18 0С, в лед при –5 0С.

4-79. Найти изменение энтропии 2 молей кислорода при увеличении его температуры в 3 раза в изохорическом процессе.

4-80. Во сколько раз увеличился объем 4 молей идеального газа, если его энтропия увеличилась на 40 Дж/К?

4-81. Смешивают два разнородных, не реагирующих химически, газа при температуре 300 К и давлении 105 Па. Их объемы соответственно 5 л и 2 л. Найти изменение энтропии.

4-82. В цилиндре под поршнем находится смесь 0,8 г водяного пара и 0,25 г капелек тумана при температуре 60 0С. Смесь сжимают и получают насыщенный водяной пар при температуре 170 0С. Получает или отдает теплоту смесь при этом процессе?

4-83. Найти изменение энтропии при охлаждении 100 г воздуха от 35 0С до 5 0С при постоянном объеме.

4-84. Найти изменение энтропии при охлаждении 100 г воздуха от 35 0С до 5 0С при постоянном давлении.

4-85. Проверить, что для идеального газа изменение энтропии равно нулю для кругового процесса, состоящего из двух изохор и двух адиабат.

4-86. Проверить, что для идеального газа изменение энтропии равно нулю для кругового процесса, состоящего из двух изохор и двух изобар.

4-87. Проверить, что для идеального газа изменение энтропии равно нулю для кругового процесса, состоящего из изотермы, изобары, изохоры.

4-88. Показать, что энтропия увеличивается, если горячая вода отдает тепло такому же количеству холодной воды, и их температуры выравниваются.

4-89. 4 литра воды нагревают от 10 0С до кипения и обращают в пар. Определить изменение энтропии.

4-90. Рассчитать поверхностное натяжение мыльной пленки, если на перекладину длиной 35 мм и массой 0,09 г для равновесия нужно подвесить груз массой 0,4 г (см. рис.).






4-91. Мыльный пузырь сферической формы выдувается так, что его радиус каждую секунду увеличивается на 1 см. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости равен 2,510-2 Н/м. Вычислить мощность, необходимую для создания поверхности пузыря с радиусом кривизны, равным 2 см.

4-92. При плавлении проволоки с одного конца процесс образования капель такой же, как при вытекании жидкости из трубочки. При оплавлении серебряной проволоки диаметром 0,5 мм образовалось 12 капель серебра. На сколько сантиметров укоротилась проволока? (Для серебра коэффициент поверхностного натяжения  = 0,42 Н/м).

4-93. Каков коэффициент поверхностного натяжения жидкости, если масса капли этой жидкости, стекающей из капилляра диаметром 5 мм, равна 48 мг?

4-94. На дне сосуда имеется отверстие диаметром 0,2 мм (см. рис.). До какой наибольшей высоты можно налить ртуть в сосуд, чтобы она не выливалась из отверстия? Коэффициент поверхностного натяжения ртути  = 0,44 Н/м. Плотность ртути 13,6 г/см3.






4-95. Какой высоты должен быть столбик спирта в капилляре диаметром 1 мм, чтобы на нижнем конце его могла образоваться капля? Коэффициент поверхностного натяжения спирта  = 2,15 мГ/мм.

4-96. В капилляр диаметром 2 мм втянута вода так, что образовался столбик длиной 110 мм. Сколько капель воды вытечет из капилляра, если предоставить воде возможность вытекать? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7,210-2 Н/м.

4-97. В воронку налита вода. Отросток воронки имеет диаметр 1,5 мм. На какой высоте должна стоять вода в воронке, чтобы она начала по каплям выливаться из отростка? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7,2·10-2 Н/м.

4-98. Почва покрыта снегом при 0С. Толщина снежного покрова 10 см. Какой интенсивности требуется дождь с температурой воды 10С, чтобы расплавить весь снег? Плотность снега равна 0,2 г/см3. (Примечание: интенсивность осадков обычно задается толщиной слоя).

4-99. Какое количество пара требуется для нагревания 80 л воды от 6С до 35С?

4-100. Сосуд, массой и теплоемкостью которого можно пренебречь, содержит 1 кг воды. Его поместили на плиту, причем вблизи точки кипения температура воды возрастает на 10С в минуту. Через сколько времени с момента закипания выкипит вся вода, если тепло будет поступать в таком же количестве?

4-101. В системе центрального отопления нагрев осуществляется пропусканием воды, поступающей в радиаторы при температуре 60С и выходящей из них при температуре 37С. Эта система заменяется другой, в которой нагрев производится паром, который при атмосферном давлении конденсируется в радиаторах, причем конденсат покидает радиаторы при температуре 82С. Какое количество пара даст такой же эффект, что и 1 кг воды в первоначальной системе?

4-102. В топке парового котла сжигается уголь со скоростью 25,2 кг/час. Пар от котла приводит в движение паровую машину мощностью 1,5 кВт. Найти к.п.д. машины, если 1 кг угля при сгорании превращает 14,85 кг воды при температуре кипения в пар той же температуры. Теплота парообразования воды 2,26106 Дж/кг.

4-103. 450 кг воды кипят при 100С, давлении 1 атм. и превращаются в пар, занимающий объем 7,2105 см3. Вычислить произведенную при этом работу против внешнего давления и увеличение внутренней энергии. Теплота парообразования 2,26106 Дж/кг.

4-104. 1 кг пара при 150 С введен в сосуд, содержащий 10 г воды при 50С. Какова будет температура пара? Теплоемкость пара рассчитывать, как для идеального газа. Теплоемкостью сосуда пренебречь.

4-105. Наружная поверхность кирпичной стены толщиной 40 см находится при температуре - 20 0С, а внутренняя при 20 0С. Определить количество теплоты, проходящее за сутки через 1 м2 стены. Коэффициент теплопроводности кирпича λ = 2,52·103 Дж/м•час•град.

4-106. Две стеклянных трубки диаметром 0,25 мм и 0,4 мм соединены внизу резиновой трубкой и заполнены водой при 20 0С. При какой разности давлений воздуха в трубках уровень воды в них будет одинаков?

4-107. Капиллярная трубка с внутренним диаметром 0,5 мм заполнена водой. Внизу трубки образовалась капля радиусом 6 мм. Определить высоту столба воды в трубке. Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7•10-2 Дж/м2.

4-108. В горизонтальной трубе с двумя различными по величине сечениями течет стационарный поток воды: в широкой части со скоростью 6 см/с при давлении 16•104 Н/м2. Определить скорость течения воды в узкой части трубы, если давление в ней 14 Н/м2.

4-109. Определить скорость истечения 1 дм3 воздуха, находящегося под давлением 1200 мм.рт.ст. в пространстве, наполненном воздухом при давлении 700 мм.рт.ст.

4-110. При каждом биении сердца человека левый желудочек выталкивает в аорту 0,07 кг крови при давлении 200 мм.рт.ст. Считая, что в минуту происходит 75 сокращений желудочка, и плотность крови 1,05•103 кг/м3, определить работу сердца в течение суток.

4-111. Определить добавочное давление в пузырьке воздуха диаметром 0,006 мм, находящегося под поверхностью глицерина. Коэффициент поверхностного натяжения глицерина равен 6,5•10-2 Дж/м2.

4-112. Определить диаметр капилляра термометра, если в нем находится ртуть, величина добавочного давления которой 5•103 Н/м2.

4-113. Разлившаяся ртуть образовала 3•104 капель диаметром 1,5 мм каждая. При этом выделилось 0,2 Дж энергии. Определить коэффициент поверхностного натяжения ртути, если она находилась в колбе диаметром 10 см. Плотность ртути 13,6•103 кг/м3.

4-114. Какое количество энергии высвобождается при слиянии мелких водяных капель радиусом 2•10-3 мм в одну большую каплю радиусом 2 мм? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 7,3•10-2 Дж/м2.

4-115. Капилляр опустили в воду. Какое количество тепла выделится при поднятии воды по капилляру? Считать смачивание полным, а коэффициент поверхностного натяжения равным α.

4-116. Определить работу при изотермическом выдувании мыльного пузыря радиусом R, если давление окружающего воздуха P0, поверхностное натяжение мыльной пленки α.

4-117. Найти силу притяжения двух параллельных стеклянных пластинок, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,1 мм, после того, как между ними поместили каплю воды массой 100 мг.

4-118. Две вертикальные параллельные друг другу стеклянные пластины погружены в воду частично. Ширина их 15 см, расстояние между ними 0,15 мм. Считая, что смачивание полное, определить силу, с которой они притягиваются друг к другу.

4.1. Электростатика.
1-1. Точки А,В,С и Д находятся на одной прямой. Причем АВ = ВС = СД = 10 см. В точках А и С расположены заряды qА = +2106 Кл, qС = 15106 Кл. Определить напряженность и потенциал поля в точках В и Д.

1-2. Два шарика одинакового радиуса и массы подвешены на нитях так, что их поверхности соприкасаются. После сообщения шарикам заряда 4107 Кл они оттолкнулись друг от друга и разошлись на угол 60 градусов. Найти массу шарика, если расстояние от точки подвеса до центра каждого из шариков равно 20 см.

1-3. В вершинах квадрата АВСД со стороной 25 см находятся заряды:
qА = qВ = +100106 Кл, qС = qД = 100106 Кл. Вычислить напряженность и потенциал электростатического поля в центре квадрата.

1-4. Расстояние между двумя точечными зарядами q1 = 22,5106 Кл и
q2 = 44106 Кл равно 5 см. Найти напряженность и потенциал поля в точке, находящейся на расстоянии 3 см от положительного заряда и 4 см от отрицательного заряда.

1-5. Два шарика одинакового радиуса и массы подвешены на двух нитях так, что их поверхности соприкасаются. Какой заряд нужно сообщить шарикам, чтобы натяжение нитей стало равно 0,098Н? Расстояние от точки подвеса до центра каждого шарика равно 10 см. Масса шарика 5103 кг.

1-6. В точках А и В помещены заряды qА = 5106 Кл и qВ = +20106 Кл. Найти на прямой, проходящей через эти заряды, ближайшую к точке А точку С, в которой напряженность поля равна нулю. АВ = 10 см.

1-7. Три заряда q1, q2 и q3 , лежащие на одной прямой, связаны между собой нитями длиной L. Определить силу натяжения этих нитей.

1-8. Поток вектора напряженности электрического поля через плоскую поверхность пластины, равномерно заряженную с поверхностной плотностью заряда σ, равен N. Определить силу, действующую на пластину в направлении, перпендикулярном ее плоскости.

1-9. Четыре маленьких заряженных шарика соединены тонкими нитями так, что система зарядов образует ромб с острым углом α. Определить отношение зарядов соседних шариков.

1-10. Кольцо из тонкой проволоки разрывается, если на нем находится заряд q. При какой величине заряда разорвется кольцо, если диаметр кольца и диаметр проволоки увеличить в два раза?

1-11. Какой заряд необходимо сообщить мыльному пузырю радиусом 6 мм, чтобы он стал раздуваться? Коэффициент поверхностного натяжения мыльной пленки равен 40•10-3 Н/м.

1-12. Незаряженный металлический цилиндр вращается вокруг своей оси с постоянной угловой скоростью ω. Определить напряженность E электрического поля цилиндра на расстоянии R от его оси. Заряд и масса электрона равны соответственно q и m.

1-13. Два заряда q1 и q2= 6q1 находятся в вакууме на расстоянии 10 см друг от друга. На каком расстоянии от первого заряда находится точка, в которой напряженность поля равна нулю? Определить положение этой точки в случае, когда второй заряд отрицательный.

1-14. L1 Тонкий стержень согнут под прямым углом так, что
L1= 10 см, а L2= 20 см. Определить напряженность
L2 поля в точке A, если стержень заряжен с линейной
A плотностью τ = 0,8·10-6 Кл/м.

1-15. Прямой проводник длиной l = 25 см заряжен с линейной плотностью τ= 0,6·10-6 Кл/м. Определить напряженность поля в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленному к середине проводника, на расстоянии 10 см от него.

1-16. Два заряда q1 =0,8•10-6 Кл и q2 = -0,6•10-6 Кл находятся на расстоянии 36 см друг от друга. Определить напряженность поля в точке, лежащей посередине между зарядами. Чему станет равна напряженность в этой точке, если второй заряд изменит знак на противоположный?

1-17. Точечный заряд q = 0,2•10-6 Кл находится на расстоянии 2 мм от большой равномерно заряженной пластины. Определить силу, действующую на заряд, если поверхностная плотность заряда пластины равна 0,4•10-6 Кл/м2.


1-18. На двух одинаковых капельках воды находятся по два лишних электрона. При этом сила электрического отталкивания капелек уравновешивает силу их взаимного тяготения. Определить радиусы капелек.

1-19. Три одинаковых одноименных заряда расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой противоположного знака заряд нужно поместить в центре треугольника, чтобы результирующая сила, действующая на каждый заряд, была равна нулю?

1-20. Три одинаковых заряда по 0,7 мкКл каждый, расположены в вершинах прямоугольного треугольника с катетами 30 и 60 см. Вычислить напряженность электрического поля создаваемого всеми зарядами в точке пересечения гипотенузы с перпендикуляром, опущенным на нее из вершины прямого угла.

1-21. С какой силой будут притягиваться два одинаковых стальных шарика радиусом 2 см, расположенных на расстоянии 1,5 м друг от друга, если у каждого атома первого шарика отнять по одному электрону и все их перенести на второй шарик? Атомная масса железа 56 у.е., а плотность равняется 7,8•103 кг/м3.
1-22. Две параллельные металлические пластины площадью S каждая имеют заряды q1 и q2. Вычислить поверхностную плотность зарядов, пренебрегая эффектом стекания их с краев пластины.

1-23. Две плоские пластины площадью 300 см3 каждая, имеющие равные заряды, притягиваются в керосине с силой 0,26 Н. Считая, что расстояние между пластинами мало, определить величины находящихся на них зарядов.

1-24. Полусфера равномерно заряжена с поверхностной плотностью заряда σ. Определить напряженность поля в центре основания полусферы.

1-25. Фарфоровому шарику радиусом 5 см сообщен заряд 2 мКл. Определить напряженность поля на расстоянии 5 см, 10 см, 15 см и 25 см от центра шара. Построить график зависимости E = f(r).

1-26. Две бесконечные параллельные проводящие пластины заряжены так, что поверхностная плотность зарядов первой пластины σ1, а второй σ2. Определить заряды на каждой поверхности пластин.

1-27. Плоский конденсатор находится во внешнем однородном электрическом поле с напряженностью E = 103 В/м, перпендикулярном пластинам. Площадь пластин 10-2 м2. Определить заряды на каждой из пластин, если конденсатор замкнуть проводником накоротко.

1-28. В плоском вакуумном конденсаторе во взвешенном состоянии находится капелька ртути. Первоначальная разность потенциалов, приложенная к конденсатору, составляла 1200 В. Затем она внезапно уменьшилась до 1115 В. За какое время капелька достигнет нижней пластины, если она первоначально находилась посередине между пластинами конденсатора, расстояние между которыми 0,5 см?

1-29. Плоский конденсатор, длина пластин которого много больше расстояния между ними, присоединен к источнику постоянного напряжения. Докажите, что напряженность электрического поля внутри конденсатора не изменится, если пространство между обкладками заполнить диэлектриком.

1-30. Плоский конденсатор состоит из двух пластин, разделенных стеклом с диэлектрической проницаемостью ε = 7. Какое давление производят пластины на стекло перед пробоем, если напряженность электрического поля в этом случаеE = 50·106 В/м?

1-31. Используя теорему Остроградского-Гаусса, определите напряженность электрического поля внутри и вне заряженной сферы, если заряд сферы q.

1-32. Используя теорему Остроградского-Гаусса, определите напряженность электрического поля внутри и вне равномерно заряженного бесконечного цилиндра с объемной плотностью заряда ρ. Постройте график зависимости напряженности поля от расстояния до оси цилиндра.

1-33. Используя теорему Остроградского-Гаусса, определите напряженность электрического поля внутри и вне равномерно заряженной бесконечной пластины толщиной d и объемной плотностью заряда ρ. Постройте график зависимости напряженности поля от расстояния до центральной плоскости пластины.

1-34. Плоская прямоугольная площадка со сторонами a =5 см и b = 8 см находится на расстоянии 0,5 м от точечного заряда q = 0,5 мкКл. При этом линии напряженности составляют угол α = 300 с ее поверхностью. Найти поток вектора напряженности электростатического поля через эту площадку.

1-35. Электрическое поле создано прямым бесконечным проводом, равномерно заряженным с линейной плотностью τ = 0,2 мкКл/м. Определить поток вектора напряженности поля через прямоугольную площадку со сторонами a = 10 см и b = 30 см, две большие стороны которой параллельны проводу и одинаково удалены от него на расстоянии 15 см.

1-36. Две длинные прямые нити параллельны друг другу и находятся на расстоянии R =10 см друг от друга. На них равномерно распределены заряды с линейными плотностями τ1 = 0,7 мкКл/м и τ2 = 10 мкКл/м. Определить напряженность поля в точке, удаленной от первой нити на расстоянии 4 см, а от второй на расстоянии 8 см.

1-37. К бесконечной равномерно заряженной вертикальной плоскости подвесили на нити одноименно заряженный шарик массой 100 мг и зарядом 0,5 мкКл. Определить поверхностную плотность заряда на плоскости, если натяжение нити, на которой висит шарик, равняется 1 мН.

1-38. По тонкому кольцу радиуса R = 8 см равномерно распределен заряд 50 нКл. Определить напряженность поля в точке на оси кольца, удаленной на расстоянии 15 см от центра кольца.

1-39. На бесконечном тонкостенном цилиндре диаметром d = 10 см равномерно распределен заряд с поверхностной плотностью σ = 2 мкКл/м2. Определить напряженность поля в точке, отстоящей от поверхности цилиндра на расстоянии 12 см.

1-40. Бесконечно протяженная вертикальная плоскость заряжена с поверхностной плотностью σ = 600 мкКл/м2. К плоскости на нити подвешен заряженный шарик массой 30 г. Нить составляет с плоскостью угол 450. Определить заряд шарика.

1-41. Определить потенциал в точке на оси диполя, если расстояние R>> L (L –длина диполя, R – его плечо).

1-42. Два проводящих шара различных диаметров приводят в соприкосновение и заряжают. Затем их отводят на значительное расстояние. Одинаковыми ли будут у них потенциалы?

1-43. Заряд величиной 0.2 Кл удален от заряда 0,6 Кл на расстояние 25 м. Определить потенциал поля в точке, находящейся на середине отрезка, соединяющего заряды.

1-44. Заряды по 10-6 Кл каждый находятся в углах квадрата со стороной 20 см. Определить разность потенциалов в поле этих зарядов между центром квадрата и серединой одной из его сторон.

1-45. Точечный заряд 10 нКл находится в спирте, диэлектрическая проницаемость которого равняется 25. Определить потенциал в точке, отстоящей на 10 см от заряда.

1-46. Определить разность потенциалов между вершиной и основанием Эйфелевой башни высотой 350 м, образующейся из-за вращения Земли. Широта Парижа 450.

1-47. Шарик радиусом 2 см заряжен с объемной плотностью 6108 Кл/см3. Определить напряженность Е и потенциал поля  на расстоянии 3 см от поверхности шара. Построить график зависимости Е(r) и (r), где расстояние r отсчитывается от центра шарика.

1-48. Найти потенциал в точке, находящейся на высоте h/2 над металлической плоскостью, в двух случаях: а) плоскость заряжена с поверхностной плотностью ; б) плоскость незаряженна, а на высоте h находится точечный заряд +e.

1-49. Известно, что электрический заряд Земли составляет около 6105 Кл. Найти потенциал и градиент потенциала электростатического поля на земной поверхности, приняв радиус Земли R = 6400 км. Пояснить, почему такое поле не опасно для жизни человека.

1-50. Полому металлическому шару радиуса 10 см, который находится в воздухе, сообщен заряд 1,6·10-9 Кл. Определить потенциал: а) внутри шара; б) на поверхности шара; в) на расстоянии 0,5 м от центра шара.

1-51. Свет Под действием света, падающего на элек -
трод A в вакуумной трубке, вылетают
электроны с начальной скоростью 200
А В км/с. Между катодом (А) и анодом (В) приложена разность потенциалов 5 В, а расстояние между ними 15 см. Какое расстояние от катода А пройдут электроны, прежде чем начнут возвращаться назад?

1-52. Электрон, движущийся со скоростью 50·106 м/с влетает в пространство между пластинами плоского конденсатора. Расстояние между пластинами 0,3 см, длина 1 см. К конденсатору приложено напряжение 60 В. На сколько увеличится скорость электрона на выходе из конденсатора по сравнению с начальной скоростью?

1-53. Электрон движется по направлению силовых линий однородного электрического поля с напряжённостью 160 В/м. Какое расстояние он пролетит в вакууме до остановки, имея начальную скорость 800 км/с.

1-54. Две альфа - частицы летят из бесконечности навстречу друг другу со скоростями V1 и V2. На какое минимальное расстояние они смогут сблизиться и как будут после этого двигаться?

1-55. Молекулу воды можно представить как диполь, электрический момент которого 610-30 Клм. Положительные и отрицательные заряды равны 8е. Определить электрическую энергию в стакане воды объёмом 250 см3.

1-56. Какую работу нужно совершить, чтобы ионизировать атом водорода? Диаметр атома 10-8 см, заряд электрона 1,610-19 Кл.

1-57. Большая тонкая проводящая пластинка площади S и толщиной d помещена в однородное электрическое поле напряжённости Е, перпендикулярное пластине. Определить количество тепла, выделившееся в пластине, если поле мгновенно выключить?

1-58. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 3000 В. Пространство между пластинами заполнено парафином толщиной 5 мм с диэлектрической проницаемостью ε =2. Определить напряжённость поля в парафине, диэлектрическую восприимчивость парафина и плотность связанных зарядов на его поверхности.

1-59. В установке “статический душ” на электроды приложена разность потенциалов 105 В. Определить заряд, проходящий за 1 мин лечения, если силы электрического поля совершают работу 20 кДж.

1-60. Градиент потенциала электрического поля плоского конденсатора 800 кВ/м. Определить плотность заряда на пластинах, если диэлектрическая проницаемость среды равняется 10.

1-61. На поверхности двух концентрических сфер равномерно распределён заряд с поверхностной плотностью σ. Определить его величину, если для переноса из бесконечности в общий центр сфер 1 мКл требуется 10-4 Дж энергии.

1-62. Напряжённость электрического поля внутри конденсатора равна Е. Определить работу перемещения заряда q по замкнутому прямоугольному контуру.


1-63. На расстоянии r1=4 см от бесконечно длинной заряженной нити находится точечный заряд 210-6 Кл. Под действием поля заряд перемещается по силовой линии в точку находящуюся на расстоянии r2 см от нити. При этом совершается работа 0,5 Дж. Найти линейную плотность заряда нити.

1-64. Около заряженной бесконечно протяженной плоскости находится точечный заряд 2106 Кл. Под действием поля заряд перемещается по силовой линии в точку, находящуюся на расстояние 2 см от плоскости. При этом совершается работа 0,5 Дж. Найти поверхностную плотность заряда плоскости.

1-65. Электрон, пройдя в плоском конденсаторе путь от одной пластины до другой, приобретает скорость 108 см/с. Расстояние между пластинами 5,3 мм. Найти: 1) разность потенциалов между пластинами; 2)напряженность электрического поля конденсатора; 3) поверхностную плотность заряда на пластинах.

1-66. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 280 В. Поверхностная плотность заряда на пластинах 4,951011 Кл/см2. Площадь каждой пластины 100 см2. Найти: 1) напряженность поля внутри конденсатора; 2) расстояние между пластинами; 3) скорость, которую получит электрон, пройдя в конденсаторе путь от одной пластины до другой.

1-67. Электрическое поле образовано положительно заряженной бесконечно длинной нитью. Двигаясь под действием этого поля по силовой линии от точки, находящейся на расстоянии x1 = 1 см от нити, до точки x2 = 4 см,  - частица изменила свою скорость от 2105 до 3106 м/с. Найти линейную плотность заряда на нити.

1-68. Электрон влетает в плоский конденсатор, имея скорость, равную
10000 км/с и направленную параллельно пластинам. Расстояние между пластинами равно 2 см, разность потенциалов 1,5 кВ, длина пластин 10 см. На сколько миллиметров сместится электрон за время движения между пластинами под действием электростатического поля?

1-69. Электрон влетает в плоский конденсатор, находясь на одинаковом расстоянии от каждой пластины и имея скорость 10000 км/с, направленную параллельно пластинам. Какую наименьшую разность потенциалов нужно приложить к пластинам, чтобы электрон не вылетел из конденсатора, если расстояние между пластинами 2 см и длина пластин 10 см?

1-70. Разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора 900 В. Ёмкость конденсатора равна 200 см. Пространство между пластинами конденсатора заполнено стеклом с диэлектрической проницаемостью ε = 6. Какую работу нужно совершить, чтобы вынуть стекло из конденсатора, предварительно отключив его от источника напряжения? (Трением пренебречь).

1-71. Плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого 2 см, заряжен до разности потенциалов 3000 В. Какова будет напряжённость поля конденсатора, если, не отключая его от источника напряжения, пластины раздвинуть до расстояния в 5 см? Вычислить энергию конденсатора до и после раздвижения пластин. Площадь каждой пластины 100 см2.

1-72. Шар, погружённый в масло с диэлектрической проницаемостью среды ε=4, имеет потенциал 4500 В и поверхностную плотность заряда 3,410-6 Кл/см2. Найти радиус, заряд, ёмкость и энергию шара.

1-73. Напряжение на четырёх конденсаторах соединённых параллельно, равно 200 В. Сколько тепла выделиться при разряде этой батареи, если ёмкость каждого конденсатора 2мкФ.

1-74. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора 100 см2 и расстояние между ними 5 мм. Найти, какая разность потенциалов была приложена к пластинам конденсатора, если известно, что при разряде конденсатора выделилось 4,1910-3 Дж тепла.

1-75. Найти объёмную плотность энергии электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 2 см от поверхности заряженного шара радиусом в 1 см. Поверхностная плотность заряда на шаре 510-6Кл/м2, диэлектрическая проницаемость среды ε = 2. Вычислить ёмкость и полную энергию шара.

1-76. Плоский конденсатор, состоящий из двух пластин, имеет изолирующий слой толщиной 0,2 мм. Определить плотность связанных зарядов на поверхности изолирующего слоя, если конденсатор заряжен до 600 В, а диэлектрическая восприимчивость изолирующего слоя равна 0,5.

1-77. Первоначально плоский воздушный конденсатор с зазором между обкладками в 1 см был заряжен до 300 В. Затем, отключив конденсатор от источника, в него внесли пластину с диэлектрической проницаемостью ε = 5 и толщиной в половину зазора. Найти напряженность электростатического поля в обоих случаях.

1-78. Плоский конденсатор заряжен до 120 В. Определить диэлектрическую проницаемость изолирующего слоя, если площадь одной пластины 60 см2, заряд на ней 108 Кл, а расстояние между пластинами 6 мм. Определить также силу взаимодействия пластин.

1-79. Определить энергию электрического поля равномерно заряженного шара радиуса R и заряда q.

1-80. Батарея из шести последовательно соединённых лейденских банок, каждая емкостью 4·10-10 Ф, питается напряжением 80 кВ. Одна из банок пробивается. Определить изменение энергии батареи банок.

1-81. Вычислить электроёмкость системы конденсаторов, представленной на рисунке, если ёмкость каждого конденсатора 0,9 мкФ.

1-82. Несколько (N) одинаковых конденсаторов соединили параллельно и зарядили до разности потенциалов φ0. Затем с помощью переключателя их соединили последовательно. Определить разность потенциалов между крайними клеммами. Изменится ли энергия системы?

1-83. Два одинаковых конденсатора заряжены до разных потенциалов φ1 и φ2 относительно заземлённых отрицательных электродов. Затем конденсаторы соединили параллельно. Определить их потенциал после соединения и изменение энергии системы.

1-84. В пространство между пластинами плоского воздушного конденсатора помещён стеклянный конденсатор с большой площадью пластин. Определить ёмкость такой системы, если: площадь пластины S1=300 см2, S2=600 см2, d1=4 мм, d2=3 мм. Толщиной пластин стеклянного конденсатора пренебречь.

1-85. Определить ёмкость батареи конденсаторов, если С1 = 2 мкФ,
С2 = 6 мкФ, С3 = 8 мкФ, С4 = 5 мкФ.

1-86. В цепи имеется участок, содержащий конденсаторы, показанные на рисунке. Потенциал точек 1,2,3 равны соответственно φ1, φ2, φ3. Определить потенциал точки 0, если емкости конденсаторов одинаковы.


1-87. Между соединёнными проводником обкладками конденсатора помещена металлическая пластина. Какой заряд потечёт по проводнику, если внутренней пластине сообщить заряд Q?

1-88. Система состоит из двух шаров радиусами r, находящихся в среде с диэлектрической проницаемостью ε. Найти ёмкость системы, считая, что расстояние между центрами шаров R>>r. Заряды по поверхности шаров распределены равномерно.

1-89. Для того, чтобы сложить вместе две одинаковые пластины с равными зарядами, которые были удалены друг от друга на большое расстояние, необходимо совершить работу А. Какую работу нужно совершить, чтобы сложить 5 таких пластин? N пластин?

1-90. Протон и альфа – частица, двигаясь с одинаковой скоростью, влетают в плоский конденсатор параллельно пластинам. Во сколько раз отклонение протона полем конденсатора от прямолинейной траектории будет больше отклонения альфа – частицы.


Категория: Физика | Добавил: Админ (16.09.2016)
Просмотров: | Теги: невзорова | Рейтинг: 0.0/0


Другие задачи:
Всего комментариев: 0
avatar