|
|
|
|
Задачник Рымкевич 10-11 классы
| |
Физика. Задачник. 10—11 кл.: пособие для общеобразоват. учреждений / А. П. Рымкевич. — 10-е изд., стереотип. — М. : Дрофа, 2006. — 188, [4] с.: ил. — (Задачники «Дрофы»).
| |
26. Насыщенные и ненасыщенные пары.
Зависимость температуры кипения от давления.
Влажность воздуха
546(541). Почему, если подышать себе на руку, получается ощущение тепла, а если подуть — ощущение холода?
547(542). Удельная теплота парообразования эфира значительно меньше удельной теплоты парообразования воды.
Почему же смоченная эфиром рука ощущает более сильное
охлаждение, чем при смачивании ее водой?
548(543). Давление водяного пара при температуре 14 °С
было равно 1 кПа. Был ли этот пар насыщенным?
549(544). Плотность водяного пара при температуре 25 °С
равна 23 г/м3. Насыщенный это пар или ненасыщенный?
550(545). В закрытом сосуде вместимостью 5 л находится
ненасыщенный водяной пар массой 50 мг. При какой температуре пар будет насыщенным?
551(546). В цилиндрическом сосуде под поршнем, площадь которого 10 см2, находится вода при температуре 20 °С,
причем поршень касается поверхности воды. Сколько грамм
воды испарится при перемещении поршня на 15 см?
552(547). В закрытом сосуде вместимостью 2 л находится
насыщенный водяной пар при 20 °С. Сколько воды образуется
в сосуде при понижении температуры до 5 °С?
553(548). Плотность насыщенного пара ртути при 20 °С
равна 0,02 г/м3. Найти давление пара при этой температуре.
554(549). Давление насыщенного пара эфира при 0 °С
равно 24,7 кПа, а при 40 °С — 123 кПа. Сравнить значения
плотности пара при этих температурах.
555(550). Во сколько раз концентрация молекул насыщенного водяного пара при 50 °С больше, чем при 5 °С?
556(551). Трубка, один конец которой закрыт, наполнена
водой и открытым концом погружена в сосуд с водой (рис. 65).
Вода в сосуде и трубке нагрета до температуры кипения. Что
будет происходить с водой в трубке?
557(552). Можно ли считать, что при нормальном атмосферном давлении вода, находящаяся в достаточно глубоком
сосуде, кипит при 100 °С?
558(553). При каком давлении вода будет кипеть при
19 °С?
559(554). В кастрюле-скороварке вода кипит примерно при
120 °С. Кастрюля герметично закрыта крышкой, в которой
имеется клапан, выпускающий пар при давлении 90—110 кПа
(сверх атмосферного). Объяснить работу кастрюли.
560(555). Образующиеся белые клубы при выдохе на морозе иногда называют паром. Правильно ли это?
561(556). Почему запотевают очки, когда человек с мороза входит в комнату?
562(557). Почему в морозные дни над полыньей в реке образуется туман?
563(558). Если в комнате достаточно тепло и влажно, то
при открывании зимой форточки образуются клубы тумана, которые в
комнате опускаются, а на улице поднимаются. Объяснить явление.
564(559). Как по внешнему виду отличить в бане трубу с холодной
водой от трубы с горячей?
565(560). Чем объяснить появление зимой инея на оконных стеклах? С какой стороны стекла он появляется?
566(561). Парциальное давление водяного пара в воздухе
при 19 °С было 1,1 кПа. Найти относительную влажность.
567(562). В 4 м3 воздуха при температуре 16 °С находится
40 г водяного пара. Найти относительную влажность1.
568(563). Найти относительную влажность воздуха в
комнате при 18 °С, если при 10 °С образуется роса.
569(564). Относительная влажность в комнате при температуре 16 °С составляет 65%. Как изменится она при понижении температуры воздуха на 4 К, если парциальное давление
водяного пара останется прежним?
570(565). Относительная влажность воздуха вечером при
16 °С равна 55%. Выпадет ли роса, если ночью температура
понизится до 8 °С?
571(566). Для осушки воздуха, находящегося в баллоне
вместимостью 10 л, в баллон ввели кусок хлорида кальция,
который поглотил 0,13 г воды. Какова была относительная
влажность воздуха в баллоне, если его температура равна
20 °С?
572(567). Днем при 20 °С относительная влажность воздуха была 60%. Сколько воды в виде росы выделится из каждого кубического метра воздуха, если температура ночью понизилась до 8 °С?
573*(568). В цилиндре под поршнем находится водяной
пар массой 0,4 г при температуре 290 К. Этот пар занимает
объем 40 л. Как можно сделать пар насыщенным?
574(569). Сухой термометр психрометра показывает
16 °С, а влажный 8 °С. Относительная влажность, измеренная
по волосному гигрометру, равна 30%. Правильны ли показания гигрометра?
575(570). Влажный термометр психрометра показывает
10 °С, а сухой 14 °С. Найти относительную влажность, парциальное давление и плотность водяного пара.
576*(571). При 4 °С показания сухого и влажного термометров психрометра одинаковы. Что покажет влажный термометр, если температура повысилась до 10 °С? если она повысилась до 16 °С? Считать, что парциальное давление водяного
пара остается неизменным.
| |
27. Поверхностное натяжение. Смачивание.
Капиллярные явления
577(572). На одном конце соломинки выдули мыльный
пузырь и поднесли другой ее конец к пламени горящей свечи.
Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторону?
578(573). С какой силой действует мыльная пленка на
проволоку АВ (рис. 66), если длина проволоки 3 см? Какую работу надо совершить, чтобы переместить проволоку на
2 см?
579(574). Положите на поверхность воды спичку и коснитесь воды
кусочком мыла по одну сторону
вблизи спички. Объяснить наблюдаемое явление. Найти силу, приводящую спичку в движение, если
длина спички 4 см.
580(575). Какова масса капли
воды, вытекающей из пипетки, в
момент отрыва, если диаметр отверстия пипетки равен 1,2 мм? Считать, что диаметр шейки капли равен диаметру отверстия пипетки.
581(h). ДЛЯ определения коэффициента поверхностного
натяжения воды была использована пипетка с диаметром выходного отверстия 2 мм. Масса 40 капель оказалась равной
1,9 г. Каким по этим данным получится значение коэффициента поверхностного натяжения воды?
582*(577). Из капельницы накапали равные массы сначала холодной, а затем горячей воды. Как и во сколько раз изменился коэффициент поверхностного натяжения воды, если в
первом случае образовалось 40, а во втором 48 капель? Плотность воды считать оба раза одинаковой.
583(578). Тонкое проволочное кольцо К диаметром 34 мм,
подвешенное к пружине А с указателем Z, погружают в сосуд В
с водой (рис. 67). Отметив положение указателя на шкале S,
медленно опускают сосуд. Пружина при этом растягивается.
В момент отрыва кольца от жидкости вновь отмечают положение указателя на шкале. Какое значение коэффициента поверхностного натяжения воды получено, если пружина растянулась на 31 мм? Жесткость пружины 0,5 Н/м.
584(579). Почему маленькие капли росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как
листья других растений роса покрывает тонким слоем?
585(580). Как объяснить происхождение поговорки Как с гуся вода ?
586(581). Почему, прежде чем покрыть штукатурку масляной краской,
производят грунтовку олифой?
587(582). Резервуар одного из
двух термометров психрометра обмотан полоской ткани, конец которой
опущен в сосуд с водой. Почему, несмотря на непрерывное испарение воды, ткань все время остается влажной?
588*(583)1. Найти массу воды, поднявшейся по капиллярной трубке диаметром 0,5 мм.
589(584). На какую высоту поднимется вода между параллельными пластинками, находящимися на расстоянии 0,2 мм друг от друга?
590(585). Можно ли носить воду в решете?
591(586). Сравнить высоты поднятия воды и керосина в
капиллярах равного радиуса.
592(587). Спирт поднялся в капиллярной трубке на
1,2 см. Найти радиус трубки.
593(588). В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найти плотность данной жидкости,
если ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/м.
594(589). Ртутный барометр имеет диаметр трубки 3 мм.
Какую поправку в показания барометра надо внести, если
учитывать капиллярное опускание ртути?
595(590). Сообщающиеся капиллярные трубки разного
диаметра заполнены водой. Как изменится разность уровней
воды в трубках при нагревании воды?
596(591). В двух капиллярных трубках разного диаметра, опущенных в воду, установилась разность уровней
2,6 см. При опускании этих же трубок в спирт разность уровней оказалась 1 см. Зная коэффициент поверхностного натяжения воды, найти коэффициент поверхностного натяжения
спирта.
28. Механические свойства твердых тел
597(592). Кубик, вырезанный из монокристалла, нагреваясь, может превратиться в параллелепипед. Почему это возможно?
598(h). ЕСЛИ тело обладает анизотропией, означает ли
это, что оно является кристаллическим?
599(H). Почему предел упругости при сжатии больше
предела упругости при растяжении?
600(595). Какого вида деформации испытывают: а) ножка скамейки; б) сиденье скамейки; в) натянутая струна гитары; г) винт мясорубки; д) сверло; е) зубья пилы?
601(596). Какого вида деформации возникают в стержне,
на котором крепятся дверные петли?
602(597). Какого вида деформации возникают в перекладине, когда гимнаст делает полный оборот ( солнце )?
603(598). Для чего рама велосипеда делается из полых
трубок, а не из сплошных стержней?
604(599). К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2 мм подвешен груз массой 10 кг. Найти механическое
напряжение в проволоке.
605(600). Две проволоки, диаметры которых отличаются
в 3 раза, подвержены действию одинаковых растягивающих
сил. Сравнить возникающие в них напряжения.
606(601). Балка длиной 5 м с площадью поперечного сечения 100 см2 под действием сил по 10 кН, приложенных к ее
концам, сжалась на 1 см. Найти относительное сжатие и механическое напряжение.
607(602). При растяжении алюминиевой проволоки длиной 2 м в ней возникло механическое напряжение 35 МПа.
Найти относительное и абсолютное удлинения.
608(603). Найти механическое напряжение, возникающее в стальном тросе при его относительном удлинении 0,001.
609(604). Во сколько раз абсолютное удлинение латунной проволоки больше, чем стальной (такой
же длины и такого же поперечного
сечения), при действии на них одинаковых растягивающих сил?
610(605). К концам стальной
проволоки длиной 3 м и сечением
1 мм2 приложены растягивающие
силы по 210 Н каждая. Найти абсолютное и относительное удлинения.
611(606). На рисунке 68 представлен график зависимости
упругого напряжения, возникающего в бетонной свае, от ее
относительного сжатия. Найти модуль упругости бетона.
612(607). Какие силы надо приложить к концам стальной
проволоки длиной 4 м и сечением 0,5 мм2 для удлинения ее на
2 мм?
613(608). Во сколько раз относительное удлинение рыболовной лесы диаметром 0,2 мм больше, чем лесы диаметром
0,4 мм, если к их концам приложены одинаковые силы?
614(609). К проволоке был подвешен груз. Затем согнули
пополам и подвесили тот же груз. Сравнить абсолютное и относительное удлинения проволоки в обоих случаях.
615(610). Во сколько раз изменится абсолютное удлинение проволоки, если, не меняя нагрузку, заменить проволоку
другой — из того же материала, но имеющей вдвое большую
длину и в 2 раза больший диаметр?
616(611). Диаметр капроновой рыболовной лесы 0,12 мм,
а разрывная нагрузка 7,5 Н. Найти предел прочности на разрыв данного сорта капрона.
617(612). Из скольких стальных проволок диаметром
2 мм должен состоять трос, рассчитанный на подъем груза
массой 2 т?
618(613). При какой наименьшей длине Л свинцовая проволока, подвешенная за один конец, разорвется от собственного веса?
619(614). Проволока с висящим на ней грузом массой /пх
имеет длину llt а при увеличении массы груза до т2 длина становится 12. Найти длину проволоки /0 без нагрузки.
ГЛАВА VI
ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
29. Внутренняя энергия одноатомного газа.
Работа и количество теплоты.
Первый закон термодинамики.
Адиабатный процесс
620(615). Какова внутренняя энергия 10 моль одноатомного газа при температуре 27 °С?
621(616). На сколько изменяется внутренняя энергия гелия массой 200 г при увеличении температуры на 20 °С?
622(617). Сравнить внутренние энергии аргона и гелия
при одинаковой температуре. Массы газов одинаковы.
623(618). Как изменяется внутренняя энергия одноатомного газа при изобарном нагревании? при изохорном охлаждении? при изотермическом сжатии?
624(619). Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объемом 60 м3 при давлении 100 кПа?
625(620). При уменьшении объема одноатомного газа в
3,6 раза его давление увеличилось на 20%. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия?
626(621). Сравнить внутреннюю энергию газа, находящегося в открытой колбе до нагревания, с внутренней энергией
газа, оставшегося в колбе после изобарного нагревания.
627(622). В вертикально расположенном цилиндре с площадью основания 1 дм2 под поршнем массой 10 кг, скользящим без трения, находится воздух. При изобарном нагревании воздуха поршень поднялся на 20 см. Какую работу совершил воздух, если наружное давление равно 100 кПа?
628(H). Идеальный газ в количестве 4 моль изобарически
нагревают при давлении 3р так, что его объем увеличивается в
3 раза. Затем газ изохорически охлаждают до давления р, после
чего изобарически сжимают до первоначального объема и изохорически нагревают до начальной температуры Ту = 250 К.
Изобразить циклический процесс в координатах p,V и определить работу газа в этом процессе.
629(624). Какую работу А совершает газ, количество вещества которого V, при изобарном повышении температуры на
АТ? (Полученный результат можно использовать при решении последующих задач.)
630(625). В двух цилиндрах под подвижным поршнем находятся водород и кислород. Сравнить работы, которые совершают эти газы при изобарном нагревании, если их массы, а
также начальные и конечные температуры равны.
631(H). Какую работу совершил воздух массой 200 г при
его изобарном нагревании на 20 К? Какое количество теплоты
ему при этом сообщили?
632(627). Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800 моль, на 500 К ему сообщили количество
теплоты 9,4 МДж. Определить работу газа и приращение его
внутренней энергии.
633(628). Удельная теплоемкость азота, когда его нагревают при постоянном давлении, равна 1,05 кДж/(кг • К), а при
постоянном объеме — 0,75 кДж/(кг*К). Почему эти величины имеют разные значения? Какая совершается работа при
изобарном нагревании азота массой 1 кг на 1 К?
634(629). Объем кислорода массой 160 г, температура которого 27 °С, при изобарном нагревании увеличился вдвое.
Найти работу газа при расширении, количество теплоты, которое пошло на нагревание кислорода, изменение внутренней
энергии.
635(630). Во сколько раз количество теплоты, которое
идет на нагревание газа при постоянном давлении, больше работы, совершаемой газом при расширении? Удельная теплоемкость газа при постоянном давлении ср, молярная масса М.
636*(631). Найдя по таблицам значение удельной теплоемкости воздуха ср и зная молярную массу М, вычислить, во
сколько раз большее количество теплоты потребуется для изобарного нагревания, чем для изохорного. Масса воздуха и разность температур в обоих случаях одинаковы.
637(632). Какое количество теплоты Q надо сообщить одноатомному газу, количество вещества которого v, для изобарного нагревания на АТ? Полученный результат можно использовать при решении последующих задач.
638(633). Какая часть количества теплоты, сообщенного
одноатомному газу в изобарном процессе, идет на увеличение
внутренней энергии и какая часть — на совершение работы?
639(634). Доказать, что при постоянном давлении удельная теплоемкость одноатомного газа, молярная масса которо
CD
го M, находится по формуле ср =5R/2M. Найти удельную теплоемкость гелия при постоянном давлении.
640(635). Для получения газированной воды через воду
пропускают сжатый углекислый газ. Почему температура воды при этом понижается?
641(636). В сосуд, на дне которого была вода, накачали воздух. Когда открыли кран и сжатый воздух вырвался наружу, сосуд заполнился водяным туманом. Почему это произошло?
642(637). Поршень перевели из положения А в положение В (рис. 69) в первом случае очень медленно, а во втором —
очень быстро и выждали достаточное время. В обоих случаях
точки А' и В' отражают начальное и конечное состояния. Объяснить происходящие процессы и начертить ход графиков.
30. Изменение внутренней энергии тел
в процессе теплопередачи
643(638). На рисунке 70 изображены графики изменения
температуры двух тел в зависимости от подводимого количества теплоты. Какова начальная и конечная температура каждого тела? Каковы их удельные теплоемкости, если масса
каждого из них равна 2 кг?
644(H). Смесь из свинцовых и алюминиевых опилок с общей массой 150 г и температурой 100 °С погружена в калориметр с водой, температура которой 15 °С, а масса 230 г. Окончательная температура установилась 20 °С. Теплоемкость1 калориметра 42 Дж/К. Сколько свинца и алюминия было в смеси?
645(640). В калориметр с теплоемкостью 63 Дж/К было налито 250 г масла при 12 °С. После опускания в масло медного
тела массой 500 г при 100 °С установилась общая температура
33 °С. Какова, по данным опыта, удельная теплоемкость масла?
646(641). Для приготовления ванны вместимостью 200 л
смешали холодную воду при 10 °С с горячей при 60 °С. Какие
объемы той и другой воды надо взять, чтобы температура установилась 40 °С?
647*(642). После опускания в воду, имеющую температуру 10 °С, тела, нагретого до 100 °С, через некоторое время установилась общая температура 40 °С. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще
одно такое же тело, нагретое до 100 °С?
648(643). Бытовой газовый водонагреватель проточного
типа имеет полезную мощность 21 кВт и КПД 80%. Сколько
времени будет наполняться ванна вместимостью 200 л водой,
нагретой в нагревателе на 24 °С, и каков расход газа (в литрах) за это время? При сгорании 1 м3 природного газа выделяется энергия 36 МДж.
649(644). Сравнить величину внутренней энергии воды и
водяного пара одинаковой массы при температуре кипения.
650(H). ВЫЧИСЛИТЬ КПД газовой горелки, если на нагревание чайника с 3 л воды от 10 °С до кипения было израсходовано 60 л газа. Теплоемкость чайника 100 Дж/К, теплота сгорания газа 36 МДж/м3.
651(646). В сосуд, содержащий 1,5 кг воды при 15 °С,
впускают 200 г водяного пара при 100 °С. Какая общая температура установится в сосуде после конденсации пара?
652(647). Колбу с 600 г воды при 10 °С нагревают на спиртовке с КПД 35%. Через какое время вода закипит? Сколько
воды ежесекундно обращается в пар при кипении, если -в
1 мин сгорает 2 г спирта? Теплоемкость колбы 100 Дж/К.
653*(648).* Алюминиевый чайник массой 400 г, в котором находится 2 кг воды при 10 °С, помещают на газовую горелку с КПД 40%. Какова мощность горелки, если через 10
мин вода закипела, причем 20 г воды выкипело?
654(649). В сосуд, содержащий 2,8 л воды при 20 °С, бросают кусок стали массой 3 кг, нагретый до 460 °С. Вода нагревается до 60 °С, а часть ее обращается в пар. Найти массу воды, обратившейся в пар. Теплоемкостью сосуда пренебречь.
655*(650). Через воду, имеющую температуру 10 °С, пропускают водяной пар при 100 °С. Сколько процентов составит
масса воды, образовавшейся из пара, от массы всей воды в сосуде в момент, когда ее температура равна 50 °С?
656(651). Сравнить внутренние энергии свинца массой
600 г в твердом и жидком состояниях при температуре плавления.
657(H). До какой температуры следует нагреть алюминиевый куб, чтобы, поставленный на лед, он мог полностью в него
погрузиться? Температура льда 0 °С.
658(653). Сколько дров надо сжечь в печке с КПД 40%,
чтобы получить из 200 кг снега, взятого при температуре
-10 °С, воду при 20 °С?
659(654). Сколько стали, взятой при 20 °С, можно расплавить в печи с КПД 50%, сжигая 2 т каменного угля?
660(655). Для определения удельной теплоты плавления
олова в калориметр, содержащий 330 г воды при 7 °С, влили
350 г расплавленного олова при температуре затвердевания.
После этого в калориметре, теплоемкость которого 100 Дж/К,
установилась температура 32 °С. Определить по данным опыта значение удельной теплоты плавления олова.
661(656). Чтобы охладить 200 г воды, имеющей температуру 25 °С, в нее бросают взятые из холодильника брусочки
льда объемом 6,4 см3, температура которых -5 °С. Сколько надо бросить брусочков для охлаждения воды до 5 °С?
662(657). В стальной сосуд массой 300 г налили 1,5 л воды при 17 °С. В воду опустили кусок мокрого снега массой
200 г. Когда снег растаял, установилась температура 7 °С.
Сколько воды было в комке снега?
663(H). ДЛЯ определения удельной теплоты парообразования воды в алюминиевый калориметр массой 52 г, содержащий 250 г воды при 9 °С, ввели пар при температуре 100 °С.
После его конденсации в калориметре оказалось 259 г воды с
установившейся температурой 30 °С. Вычислить по этим данным удельную теплоту парообразования воды.
664*(659). В алюминиевый калориметр массой 300 г
опустили кусок льда. Температура калориметра и льда —15 °С.
Затем пропустили через калориметр водяной пар при 100 °С.
После того как температура смеси стала 25 °С, измерили массу смеси, она оказалась равной 500 г. Найти массу сконденсировавшегося пара и массу льда, находившегося в калориметре
в начале опыта.
665(H). Сосуд содержит 2 л воды и лед при общей температуре 0 °С. После введения 380 г водяного пара при температуре 100 °С лед растаял и вся вода нагрелась до 70 °С. Сколько
льда было в сосуде? Теплоемкость сосуда 57 Дж/К.
31. Изменение внутренней энергии тел
в процессе совершения работы.
Тепловые двигатели
666(661). При обработке детали слесарь совершил 46 движений стальным напильником, перемещая его на 8 см при каждом движении. На сколько повысилась температура напильника, если он имеет массу 100 г и на увеличение его внутренней энергии пошло 50% совершенной работы? Составляющая
силы, направленная по движению напильника, равна 40 Н.
667(662). С высоты h свободно падает кусок металла,
удельная теплоемкость которого с. На сколько повысилась его
температура при ударе о землю, если считать, что k% механической энергии куска металла превращается во внутреннюю
энергию?
668(663). Два одинаковых стальных шарика упали с одной и той же высоты. Первый упал в вязкий грунт, а второй,
ударившись о камень, отскочил и был пойман рукой на некоторой высоте. Какой из шариков больше нагрелся?
669(664). Свинцовая пуля, летящая со скоростью 200 м/с,
падает в земляной вал. На сколько повысилась температура пули, если 78% кинетической энергии пули
превратилось во внутреннюю энергию?
670(665). Стальной осколок, падая с
высоты 500 м, имел у поверхности земли
скорость 50 м/с. На сколько повысилась
температура осколка, если считать, что
вся работа сопротивления воздуха пошла на его нагревание?
671*(666). Шарик, подвешенный на
нити длиной I, отвели в положение В
(рис. 71) и отпустили. После удара о стен
ку шарик отклонился на угол а до положения С. На сколько
повысилась температура шарика, если k% потерянной механической энергии перешло во внутреннюю энергию шарика?
Удельную теплоемкость с вещества шарика считать известной.
672(667). Два свинцовых шара одинаковой массы движутся со скоростями v и 2v навстречу друг другу. Определить
повышение температуры At шаров в результате неупругого
удара.
673(668). С какой наименьшей скоростью должна лететь
свинцовая дробинка, чтобы при ударе о препятствие она расплавилась? Считать, что 80% кинетической энергии превратилось во внутреннюю энергию дробинки, а температура дробинки до удара была 127 °С.
674(669). При выстреле снаряд (пуля) массой т вылетает
из ствола со скоростью v. Сколько процентов от энергии, освободившейся при сгорании порохового заряда массой М, составляет кинетическая энергия снаряда (пули)?
Сделать расчеты для пушечного снаряда при т = 6,2 кг,
v = 680 м/с, М = 1 кг и для пули автомата при т = 8 г,
v = 700 м/с, М = 1,6 г.
675(670). Что обладает большей внутренней энергией: рабочая смесь, находящаяся в цилиндре двигателя внутреннего
сгорания к концу такта сжатия (до проскакивания искры),
или продукт ее горения к концу рабочего хода?
676(671). Температура нагревателя идеальной тепловой
машины 117 °С, а холодильника 27 °С. Количество теплоты,
получаемое машиной от нагревателя за 1 с, равно 60 кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1 с, и мощность машины.
677(672). В идеальной тепловой машине за счет каждого
килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определить КПД машины и температуру
нагревателя, если температура холодильника 280 К.
678(H). Идеальная тепловая машина поднимает груз
массой т = 400 кг. Рабочее тело машины получает от нагревателя с температурой t = 200 °С количество теплоты, равное
Qi = 80 кДж. Определить КПД двигателя и количество теплоты, переданное холодильнику Q2. На какую максимальную
высоту Н поднимет груз эта тепловая машина? Трением пренебречь. В качестве холодильника выступает окружающий
воздух, находящийся при нормальных условиях.
679(674). Какую среднюю мощность развивает двигатель
мотоцикла, если при скорости движения 108 км/ч расход бензина составляет 3,7 л на 100 км пути, а КПД двигателя 25% ?
680*(675). Междугородный автобус прошел путь 80 км за
1 ч. Двигатель при этом развивал среднюю мощность 70 кВт
при КПД, равном 25%. Сколько дизельного топлива, плотность которого 800 кг/м3, сэкономил водитель в рейсе, если
норма расхода горючего 40 л на 100 км пути?
681*(676). Автомобиль массой 4,6 т трогается с места на
подъеме, равном 0,025, и, двигаясь равноускоренно, за 40 с
проходит 200 м. Найти расход бензина (в литрах) на этом участке, если коэффициент сопротивления 0,02 и КПД равен
20%.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
ГЛАВА VII
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
32. Закон Кулона. Напряженность поля1
682(677). С какой силой взаимодействуют два заряда2 по
10 нКл, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?
683(678). На каком расстоянии друг от друга заряды
1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9 мН?
684(679). Во сколько раз надо изменить расстояние между зарядами при увеличении одного из них в 4 раза, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?
685(680). Одинаковые шарики массой по 0,2 г
подвешены на нити так, как показано на рисунке 72.
Расстояние между шариками ВС = 3 см. Найти силу
натяжения нити на участках АВ и ВС, если шарикам
сообщили одинаковые по модулю заряды по 10 нКл.
Рассмотреть случаи: а) заряды одноименные; б) заряды разноименные.
686(681). Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см друг от друга, имеют одинаковые отрицательные заряды и взаимодействуют с силой
0,23 мН. Найти число избыточных электронов на
каждом шарике.
687(H). На нерастяжимой нити висит шарик массой 100 г,
имеющий заряд 20 мкКл. Как необходимо зарядить второй
шарик, который подносят снизу к первому шарику на расстояние 30 см, чтобы сила натяжения: уменьшилась вдвое;
рассмотреть случай невесомости; увеличилась в 4 раза?
688(H). ВО СКОЛЬКО раз сила электрического отталкивания
между двумя электронами больше силы их гравитационного
притяжения друг к другу?
689(684). Одинаковые металлические шарики, заряженные одноименно зарядами q и 4q, находятся на расстоянии г
друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. На какое
расстояние х надо их развести, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?
690(685). Заряды 10 и 16 нКл расположены на расстоянии 7 мм друг от друга. Какая сила будет действовать на заряд
2 нКл, помещенный в точку, удаленную на 3 мм от меньшего
заряда и на 4 мм от большего?
691(686). Заряды +q и -q расположены так, как показано
на рисунке 73. Заряд | помещают сначала в точку С, а затем в
точку D. Сравнить силы (по модулю), действующие на этот заряд, если DA = АС = СВ.
692(687). Заряды 90 и 10 нКл расположены на расстоянии 4 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы силы, действующие на него со стороны других зарядов, были равны по модулю и противоположны по направлению?
693(688). В вершинах правильного шестиугольника со стороной а помещены друг за другом заряды +q, +q, +q, -q, -q, -q.
Найти силу, действующую на заряд +q, который находится в
центре шестиугольника.
694(689). Заряды 40 и -10 нКл расположены на расстоянии 10 см друг от друга. Какой надо взять третий заряд и где
следует его поместить, чтобы равнодействующая сил, действующих на него со стороны двух других зарядов, была бы равна нулю?
695(690). Два заряда по 25 нКл каждый, расположенные
на расстоянии 24 см друг от друга, образуют электростатическое поле. С какой силой это поле действует на заряд 2 нКл,
помещенный в точку, удаленную на 15 см от каждого из зарядов, если заряды, образующие поле, одноименные? разноименные?
696(691). На двух одинаковых по длине нитях, закрепленных в одной точке, подвешены два шарика. Сравнить углы
отклонений нитей от вертикали, если: а) шарики, имея одинаковые массы, заряжены одноименно и заряд первого шарика
больше заряда второго; б) заряды шаров одинаковы, а масса
первого больше массы второго.
697(H). На нитях длиной 1 м, закрепленных в одной точке, подвешены два одинаковых шарика массой 2,7 г каждый.
Когда шарикам сообщили одинаковые одноименные заряды,
они разошлись и нити образовали угол 60°. Найти заряд каждого шарика.
698(693). В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке.
699(694). Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического
поля равна 2 кВ/м?
700(695). С каким ускорением движется электрон в поле
напряженностью 10 кВ/м?
701(696). Найти напряженность поля заряда 36 нКл в
точках, удаленных от заряда на 9 и 18 см.
702(697). В точке А (рис. 74) расположен заряд qlt в точке
В — заряд q2. Найти проекцию на ось X вектора напряженности результирующего поля в точках С и D, если АС = 6 см,
СВ = BD = 3 см. Решить задачу для следующих значений зарядов: a) qt = 40 нКл, q2 = 10 нКл; б) qx = 40 нКл, q2 = -10 нКл;
в) ql = -40 нКл, q2 = 10 нКл; г) qx = -40 нКл, q2 = -10 нКл.
703(698). Заряды по 0,1 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найти напряженность поля в точке,
удаленной на 5 см от каждого из зарядов. Решить эту задачу
для случаев: а) оба заряда положительные; б) один заряд положительный, а другой отрицательный.
704(699). Два заряда, один из которых по модулю в 4 раза
больше другого, расположены на расстоянии а друг от друга.
В какой точке пространства напряженность поля равна нулю,
если заряды: а) одноименные; б) разноименные?
705(700). В однородном поле напряженностью 40 кВ/м
находится заряд 27 нКл. Найти напряженность результирующего поля на расстоянии 9 см от заряда в точках, лежащих:
а) на силовой линии однородного поля, проходящей через заряд; б) на прямой, проходящей через заряд и перпендикулярной силовым линиям.
706(701). При внесении заряженного металлического шарика, подвешенного на изолирующей нити, в однородное
электрическое поле нить образовала с вертикалью угол 45°.
На сколько уменьшится угол отклонения нити при стекании с
шарика 1/10 доли его заряда? Линии напряженности поля направлены горизонтально.
707(702). В вершинах равностороннего треугольника со
стороной а находятся заряды +q, +q и -q. Найти напряженность поля Е в центре треугольника.
708(703). Шарик массой т, несущий заряд q, падает в однородном электрическом поле напряженностью Е. Линии напряженности направлены параллельно поверхности земли.
Каково движение шарика? Написать уравнение траектории
у = у(х), направив ось X параллельно вектору напряженности,
а ось Y вертикально вниз. Начальная скорость шарика равна
нулю, сопротивлением воздуха пренебречь.
| |
33. Проводники в электрическом поле.
Поле заряженного шара и пластины.
Диэлектрики в электрическом поле
709(704). На шелковой нити висит алюминиевая гильза.
Необходимо определить, заряжена ли эта гильза, а если заряжена, то каков знак заряда. Предложите несколько способов.
710(705). К заряженному электрометру подносят с достаточно большого расстояния отрицательно заряженный предмет. По мере приближения предмета показания электрометра
сначала уменьшаются, а с некоторого момента вновь увеличиваются. Заряд какого знака был на электрометре?
711(706). В каком случае листочек незаряженной металлической фольги с большего расстояния притянется к заряженной палочке: если он лежит на заземленном стальном листе или когда он находится на сухом стекле?
712(707). Сравнить силу взаимодействия двух одинаковых шаров в случае одноименных и разноименных одинаковых по модулю зарядов. Расстояние между зарядами сравнимо с их радиусом.
713(708). Как, имея заряженную палочку, зарядить два
металлических шара, укрепленных на изолирующих подставках, одинаковыми по модулю и противоположными по знаку
зарядами?
714(709). В однородное электрическое поле внесли металлический шар. Останется ли поле однородным вблизи поверхности шара?
715(710). К заряженному электрометру подносили: а) изолированный незаряженный проводник; б) заземленный проводник. Как изменялись показания электрометра в кажд jm из
этих случаев?
716(711). К незаряженной алюминиевой гильзе подносят
наэлектризованное тело. Можно подобрать такое расстояние,
на котором гильза еще не притягивается к телу, но стоит коснуться ее пальцем, и гильза притянется. Объяснить явление.
717(712). Металлические шары, помещенные на изолирующих подставках, привели в соприкосновение и зарядили
отрицательно (рис. 75). Поместив на некотором расстоянии
отрицательно заряженную палочку, шар А отодвинули и палочку убрали. Доказать рассуждением, что шар .А всегда заряжен отрицательно, а шар В в зависимости от расстояния ВС
может быть заряжен отрицательно, остаться нейтральным
или зарядиться положительно.
718(713). Металлическому шару радиусом 3 см сообщили заряд
16 нКл. Найти поверхностную
плотность заряда и напряженность
поля в точках, удаленных от центра шара на 2 и 4 см.
719(714). Заряженный шар
имеет поверхностную плотность заряда а. Найти напряженность Е поля в точке, отстоящей от поверхности шара на расстоянии, равном
его диаметру.
720(715). Заряженный металлический лист свернули в
цилиндр. Как изменилась поверхностная плотность заряда?
721(716). Найти напряженность поля заряженной бесконечной пластины, если поверхностная плотность заряда на
ней равна 354 нКл/м2.
722(717). Отклонится ли стрелка электрометра, если
между его стержнем и заряженной палочкой поместить стеклянную пластину так, чтобы она не касалась ни стержня, ни
палочки? если, оставив пластину, убрать палочку? если, оставив палочку, убрать пластину?
723(718). В однородном электрическом поле находятся
вплотную прижатые друг к другу пластины винипласта, текстолита и слюды, расположенные так, что силовые линии перпендикулярны большим граням пластин. Напряженность поля в текстолите 60 В/м. Найти напряженность поля в винипласте, слюде, а также напряженность поля вне пластин.
724(719). Большая заряженная пластина с поверхностной плотностью заряда 40 нКл/м2 погружена в масло. Найти
напряженность поля вблизи середины пластины.
725(720). Найти значение каждого из двух одинаковых
зарядов, если в масле на расстоянии 6 см друг от друга они
взаимодействуют с силой 0,4 мН.
726(721). Во сколько раз надо изменить значение каждого из двух одинаковых зарядов, чтобы при погружении их в
воду сила взаимодействия при неизменном расстоянии между
ними была такая же, как в воздухе?
727(722). Во сколько раз надо изменить расстояние между двумя зарядами, чтобы при погружении их в керосин сила
взаимодействия между ними была такая же, как в воздухе?
728(723). На расстоянии 3 см от заряда 4 нКл, находящегося в жидком диэлектрике, напряженность поля равна
20 кВ/м. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?
729(724). Очень маленький заряженный шарик погрузили в керосин. На каком расстоянии от шарика напряженность
поля будет такая же, какая была до погружения на расстоянии 29 см?
730(725). Одинаковые шарики, подвешенные на закрепленных в одной точке нитях равной длины, зарядили одинаковыми одноименными зарядами. Шарики оттолкнулись, и
угол между нитями стал равен а = 60°. После погружения шариков в жидкий диэлектрик угол между нитями уменьшился
до Р = 50°. Найти диэлектрическую проницаемость среды е.
Выталкивающей силой пренебречь.
731(726). Положительно заряженный шарик массой 0,18 г
и плотностью вещества 1800 кг/м3 находится в равновесии в
жидком диэлектрике. В диэлектрике создано однородное
электрическое поле, напряженность которого равна по модулю 45 кВ/м и направлена вертикально вверх. Плотность
диэлектрика 900 кг/м3. Найти заряд шарика.
34. Энергия заряженного тела в электрическом поле.
Разность потенциалов.
Связь между напряженностью и напряжением
732(727). Какую работу совершает электрическое поле при
перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 В
в точку с потенциалом 200 В? из точки с потенциалом -100 В
в точку с потенциалом 400 В?
34. Энергия заряженного тела в электрическом поле.
Разность потенциалов.
Связь между напряженностью и напряжением
732(727). Какую работу совершает электрическое поле при
перемещении заряда 20 нКл из точки с потенциалом 700 В
в точку с потенциалом 200 В? из точки с потенциалом -100 В
в точку с потенциалом 400 В?
733(728). В однородном электрическом поле напряженностью 1 кВ/м переместили заряд -25 нКл в направлении силовой линии на 2 см. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии заряда и напряжение между начальной и конечной точками перемещения.
734(729). При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 1 кВ электрическое поле совершило работу 40 мкДж. Чему равен заряд?
735(730). В однородном электрическом поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 60° с направлением силовой линии. Найти работу поля, изменение потенциальной
энергии взаимодействия заряда и поля и напряжение между
начальной и конечной точками перемещения. Дать ответы на
те же вопросы для случая перемещения отрицательного заряда.
736(731). Электрон переместился в ускоряющем электрическом поле из точки с потенциалом 200 В в точку с потенциалом 300 В. Найти кинетическую энергию электрона, изменение его потенциальной энергии и приобретенную скорость.
Начальную скорость электрона считать равной нулю.
737(H). Какую работу надо совершить, чтобы перенести
заряд 5 мкКл из бесконечности в точку поля, удаленную от
центра заряженного шара на 18 см. Заряд шара 20 мкКл.
738(732). Какую разность потенциалов должен пройти
электрон, чтобы его скорость увеличилась от 10 до 30 Мм/с?
739(733). а-Частица (т = 6,7-10~27 кг, q = 3,2* 10~19 Кл)
вылетает из ядра радия со скоростью v = 20 Мм/с и попадает в
тормозящее однородное электрическое поле, линии напряженности которого направлены противоположно направлению движения частицы. Какую разность потенциалов должна пройти
частица до остановки?
740(734). Сравнить кинетические энергии и приобретенные скорости протона и а-частицы, которые прошли одинаковые ускоряющие разности потенциалов. Масса а-частицы в
4 раза больше массы протона, а заряд — в 2 раза больше.
741(735). Напряжение между двумя точками, лежащими на одной линии напряженности однородного электрического поля, равно 2 кВ. Расстояние между этими точками
10 см. Какова напряженность поля?
742(736). Точка А лежит на линии напряженности однородного поля, напряженность которого 60 кВ/м. Найти разность потенциалов между этой точкой и точкой В, расположенной в 10 см от точки А Рассмотреть случаи, когда точки А
и В лежат: а) на одной линии напряженности; б) на прямой,
перпендикулярной линии напряженности; в) на прямой, направленной под углом 45° к линиям напряженности.
743(737). Найти напряжение между точками А и В
(рис. 76), если АВ = 8 см, а = 30° и напряженность поля
Е = 50 кВ/м.
744(738). Между двумя пластинами, расположенными
горизонтально в вакууме на расстоянии 4,8 мм друг от друга,
находится в равновесии отрицательно заряженная капелька масла массой 10 нг. Сколько избыточных
электронов имеет капелька, если на
пластины подано напряжение 1 кВ?
745(739). К заряженному шару
поднесли руку. Будет ли одинаковой
поверхностная плотность заряда в
различных местах шара? напряженность поля вблизи разных участков поверхности шара? Будут ли одинаковы потенциалы в различных точках поверхности шара?
746(740). Сравнить значения работы поля при перемещении заряда из точки А в точки В, С, D (рис. 77).
747(741). На рисунке 78 показаны силовые линии электростатического поля и две эквипотенциальные поверхности
(А и В). В какой точке, С или D, больше напряженность поля?
потенциал?
748(742). На рисунке 79, а показано расположение трех
заряженных пластин и их потенциалы. Начертить линии напряженности электрического поля. Построить графики
зависимости напряженности (рис. 79, б) и распределения потенциала (рис. 79, в) от расстояния между пластинами.
749(743). На пластинах А и В, расположенных параллельно на расстоянии 8 см друг от друга, поддерживаются потенциалы +60 и -60 В соответственно. Между ними поместили заземленную пластину С на расстоянии 2 см от пластины
А. На сколько изменилась напряженность поля на участках
АС и СВ? Построить графики зависимостей ср(х) и Ех(х), расположив ось X так же, как в предыдущей задаче.
35. Электроемкость конденсатора.
Энергия заряженного конденсатора.
Энергия электрического поля
750(744). Площадь каждой пластины плоского конденсатора 401 см2. Заряд пластин 1,42 мкКл. Найти напряженность
поля между пластинами.
751(745). Найти поверхностную плотность заряда на
пластинах плоского конденсатора, разделенных слоем стекла толщиной 4 мм, если на конденсатор подано напряжение
3,8 кВ.
752(746). Емкость первого конденсатора 0,5 мкФ, а второго — 5000 пФ. Сравнить напряжения, которые надо подавать на эти конденсаторы, чтобы накопить одинаковые заряды.
753(747). Емкость одного конденсатора 200 пФ, а другого — 1 мкФ. Сравнить заряды, накопленные на этих конденсаторах при их подключении к полюсам одного и того же источника постоянного напряжения.
754(748). Какова емкость конденсатора, если при его зарядке до напряжения 1,4 кВ он получает’заряд 28 нКл?
755(749). Наибольшая емкость школьного конденсатора
58 мкФ. Какой заряд он накопит при его подключении к полюсам источника постоянного напряжения 50 В?
756(750). На конденсаторе написано: 100 пФ; 300 В.
Можно ли использовать этот конденсатор для накопления заряда 50 нКл?
757(751). Во сколько раз изменится емкость конденсатора при уменьшении рабочей площади пластин в 2 раза и
уменьшении расстояния между ними в 3 раза?
758(752). Во сколько раз изменится емкость конденсатора, если в качестве прокладки между пластинами вместо бумаги, пропитанной парафином, использовать листовую слюду
такой же толщины?
759(753). При введении в пространство между пластинами воздушного конденсатора твердого диэлектрика напряжение на конденсаторе уменьшилось с 400 до 50 В. Какова диэлектрическая проницаемость диэлектрика?
760(754). Одна из пластин школьного плоского конденсатора соединена со стержнем электрометра, а другая с заземленным корпусом. Какими способами можно показания электрометра уменьшить? увеличить?
761(H). Найти емкость плоского конденсатора, состоящего из двух круглых пластин диаметром 20 см, разделенных
парафиновой прослойкой толщиной 1 мм.
762(755). Площадь каждой пластины плоского конденсатора равна 520 см2. На каком расстоянии друг от друга надо
расположить пластины в воздухе, чтобы емкость конденсатора была равна 46 пФ?
763(756). Плоский конденсатор состоит из двух пластин
площадью 50 см2 каждая. Между пластинами находится слой
стекла. Какой наибольший заряд можно накопить на этом
конденсаторе, если при напряженности поля 10 МВ/м в стекле происходит пробой конденсатора?
764(757). Расстояние между пластинами плоского конденсатора увеличили в 3 раза. Во сколько раз изменился заряд, напряжение между пластинами и напряженность поля, если конденсатор: а) отключен от источника напряжения; б) остается
подключенным к источнику постоянного напряжения?
765(H). ПЛОСКИЙ конденсатор состоит из двух круглых
пластин радиусом 10 см. Между пластинами находится слой
диэлектрика толщиной 1 мм с диэлектрической проницаемостью 2,1. Заряжен конденсатор до напряжения 2,4 кВ. Найти
емкость конденсатора, заряд на пластинах, энергию и плотность энергии электрического поля.
766(759). В импульсной фотовспышке лампа питается от
конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найти энергию вспышки и среднюю мощность, если продолжительность разрядки 2,4 мс.
767(760). Во сколько раз изменится энергия конденсатора при увеличении напряжения на нем в 4 раза?
768(761). Емкость одного конденсатора в 9 раз больше емкости другого. На какой из этих конденсаторов надо подать
большее напряжение, чтобы их энергия была одинаковой?
во сколько раз большее?
769(762). Конденсатору емкостью 10 мкФ сообщили заряд 4 мкКл. Какова энергия заряженного конденсатора?
770(763). Площадь каждой из пластин плоского конденсатора 200 см2, а расстояние между ними 1 см. Какова энергия поля, если напряженность поля 500 кВ/м?
771(764). Расстояние между пластинами плоского конденсатора с диэлектриком из бумаги, пропитанной парафином, равно 2 мм, а напряжение между пластинами 200 В.
Найти плотность энергии поля.
772(765). Во сколько раз изменится энергия поля заряженного конденсатора, если пространство между пластинами
конденсатора заполнить маслом? Рассмотреть случаи: а) конденсатор отключен от источника напряжения; б) конденсатор
остается присоединенным к источнику постоянного напряжения. Ответ объяснить, пользуясь законом сохранения энергии.
773(766). Расстояние между пластинами заряженного
плоского конденсатора уменьшили в 2 раза. Во сколько раз
изменилась энергия и плотность энергии поля? Рассмотреть
два случая: а) конденсатор отключили от источника напряжения; б) конденсатор остался присоединенным к источнику постоянного напряжения.
774(767). При увеличении напряжения, поданного на
конденсатор емкостью 20 мкФ, в 2 раза энергия поля возросла
на 0,3 Дж. Найти начальные значения напряжения и энергии
поля.
| |
ГЛАВА VIII
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
36. Характеристики электрического тока
и электрической цепи.
Закон Ома для участка цепи и его следствия
775(H). Конденсатор емкостью 100 мкФ заряжается до напряжения 500 В за 0,5 с. Каково среднее значение силы зарядного тока?
776(768). Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом выполнена из никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм2. Какова длина проволоки?
777(769). Во сколько раз изменится сопротивление проводника (без изоляции), если его свернуть пополам и скрутить?
778(H). Определить плотность тока, протекающего по
константановому проводнику длиной 5 м, при напряжении
12 В.
779(H). Медный провод длиной 5 км имеет сопротивление
12 Ом. Определить массу меди, необходимой для его изготовления.
780(771). Можно ли включить в сеть напряжением 220 В
реостат, на котором написано: а) 30 Ом, 5 А; б) 2000 Ом, 0,2 А?
781(772). Какова напряженность поля в алюминиевом
проводнике сечением 1,4 мм2 при силе тока 1 А?
782(773). Участок цепи состоит из стальной проволоки
длиной 2 м и площадью поперечного сечения 0,48 мм2, соединенной последовательно с никелиновой проволокой длиной
1 м и площадью поперечного сечения 0,21 мм2. Какое напряжение надо подвести к участку, чтобы получить силу тока
0,6 А?
783(774). На рисунке 80 представлен график падения напряжения на трех последовательно соединенных проводниках
одинаковой длины. Каково соотношение сопротивлений этих
проводников?
784(775). Цепь состоит из трех последовательно соединенных проводников, подключенных к источнику напряжением 24 В. Сопротивление первого проводника 4 Ом, второго
6 Ом, и напряжение на концах третьего проводника 4 В. Най
ти силу тока в цепи, сопротивление третьего проводника и напряжения на концах первого и второго проводников.
785(776). Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом,
рассчитанную на напряжение 120 В, надо питать от сети напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник с
площадью поперечного сечения 0,55 мм2 надо включить последовательно с лампой?
786(777). От источника напряжением 45 В необходимо
питать нагревательную спираль сопротивлением 20 Ом, рассчитанную на напряжение 30 В. Имеются три реостата, на которых написано: а) 6 Ом, 2 А; б) 30 Ом, 4 А; в) 800 Ом, 0,6 А.
Какой из реостатов надо взять?
787(778). Кабель состоит из двух стальных жил площадью поперечного сечения 0,6 мм2 каждая и четырех медных жил площадью поперечного сечения 0,85 мм2 каждая.
Каково падение напряжения на каждом километре кабеля
при силе тока 0,1 А?
788(779). Определяя сопротивление лампочки карманного фонаря, учащийся ошибочно составил цепь, схема которой
представлена на рисунке 81. Описать режим работы этой цепи
и указать, какими приблизительно будут показания приборов, если напряжение на полюсах источника тока 2 В.
789(780). На школьном демонстрационном гальванометре (от амперметра) указаны сопротивление прибора 385 Ом и
сила тока, вызывающая отклонение стрелки на одно деление,
3,8 • 10 5 А/дел. Вся шкала имеет 10 делений. Каковы сопротивления приложенных двух шунтов, делающих прибор амперметром с пределами измерения 3 и 10 А?
790(781). На школьном гальванометре (от вольтметра)
указаны сопротивление прибора 2,3 Ом и напряжение, которое надо подать, чтобы стрелка отклонилась на одно деление,
1,4 • 10 3 В/дел. Вся шкала имеет 10 делений. Найти, каким
должно быть сопротивление добавочного резистора, чтобы
прибор можно было использовать в качестве вольтметра с пределом измерений 5 В; 15 В.
791(782). Гальванометр имеет сопротивление 200 Ом, и
при силе тока 100 мкА стрелка отклоняется на всю шкалу. Резистор какого сопротивления надо подключить, чтобы прибор
можно было использовать как вольтметр для измерения напряжения до 2 В? Шунт какого сопротивления надо подключить к этому гальванометру, чтобы его можно было использовать как миллиамперметр для измерения силы тока до 10 мА?
792(783). Какие сопротивления можно получить, имея
три резистора по 6 кОм?
793(784). Сопротивление одного из последовательно включенных проводников в п раз больше сопротивления другого.
Во сколько раз изменится сила тока в цепи (напряжение постоянно), если эти проводники включить параллельно?
794(785). Четыре лампы, рассчитанные на напряжение
3 В и силу тока 0,3 А, надо включить параллельно и питать от
источника напряжением 5,4 В. Резистор какого сопротивления надо включить последовательно лампам?
795(786). Во сколько раз изменятся показания амперметра, если от схемы, приведенной на рисунке 82, а, перейти к
схеме, показанной на рисунке 82, 61 Напряжение, поданное
на концы цепи, остается прежним.
796(787). Три одинаковые лампы соединены по схеме,
приведенной на рисунке 83. Как будут гореть лампы при
включении их в сеть с напряжением, на которое рассчитана
каждая лампа? Как будет изменяться накал каждой из ламп,
если эти лампы по одной поочередно: а) выключать; б) закорачивать? При возможности проверить ответ на опыте.
797(788). К цепи, показанной на рисунке 83, подведено
напряжение 90 В. Сопротивление лампы Н2 равно сопротивлению лампы Н1, а сопротивление лампы НЗ в 4 раза больше
сопротивления лампы HI. Сила тока, потребляемая от источника, равна 0,5 А. Найти сопротивление каждой лампы, напряжение на лампах Н1 и НЗ и силу тока в них.
798(789). Резисторы сопротивлениями Rl = l Ом, R2 = 2 Ом,
Д3 = 3 Ом, R4 = 4 Ом (рис. 84) подключены к источнику тока в
точках: а) АВ; б) АС; в) AD; г) ВС; д) BD; е) CD. Найти общее
сопротивление цепи при каждом способе включения.
799(790). Найти силу токов и напряжения в цепи (рис.
85), если амперметр показывает 2 А, а сопротивление резисторов Rx = 2 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 15 Ом, R4 = 4 Ом.
800(H). В цепь (рис. 86) подано напряжение 100 В. Сопротивление каждого резистора равно 21 Ом. Найти общее сопротивление цепи, а также распределение токов и напряжений.
801*(792). Имеются источник тока напряжением 6 В, реостат сопротивлением 30 Ом и две лампочки, на которых написано: 3,5 В, 0,35 А и 2,5 В, 0,5 А. Как собрать цепь, чтобы
лампочки работали в нормальном режиме?
| |
37. Работа и мощность тока
802(793). На цоколе лампочки карманного фонаря написано: 3,5 В, 0,28 А. Найти сопротивление в рабочем режиме и
потребляемую мощность. На баллоне сетевой лампы накаливания написано: 220 В, 60 Вт. Найти силу тока и сопротивление в рабочем режиме.
803(794). В бытовой электроплитке, рассчитанной на напряжение 220 В, имеются две спирали, сопротивление каждой
из которых равно 80,7 Ом. С помощью переключателя в сеть
можно включить одну спираль, две спирали последовательно
или две спирали параллельно. Найти мощность в каждом случае.
804(H). Две электрические лампочки включены в сеть параллельно. Сопротивление первой лампочки Ri = 360 Ом, второй R2 = 240 Ом. Какая из лампочек потребляет большую
мощность и во сколько раз?
805(796). Десять параллельно соединенных ламп сопротивлением по 0,5 кОм, рассчитанных каждая на напряжение 120 В,
питаются через реостат от сети напряжением 220 В. Какова
мощность электрического тока в реостате?
806(797). Объяснить, почему при последовательном включении двух ламп мощностью 40 и 100 Вт первая горит значительно ярче второй. При возможности проверьте это на опыте.
807(798). При ремонте электрической плитки спираль
была укорочена на 0,1 первоначальной длины. Во сколько раз
изменилась мощность плитки?
808(799). Электродвигатель подъемного крана работает
под напряжением 380 В, при этом сила тока в его обмотке равна 20 А. Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает на высоту 19 м за 50 с?
809(H). Троллейбус массой 11т движется равномерно со
скоростью 36 км/ч. Найти силу тока в обмотке двигателя, если напряжение равно 550 В и КПД 80%. Коэффициент сопротивления движению равен 0,02.
810(801). Почему спирали электронагревательных приборов делают из материала с большим удельным сопротивлением?
811(H). Электромотор питается от сети с напряжением
220 В. Сопротивление обмотки мотора 2 Ом. Сила потребляемого тока 10 А. Найти потребляемую мощность и КПД мотора.
812(803). Какой длины надо взять никелиновую проволоку площадью поперечного сечения 0,84 мм2, чтобы изготовить нагреватель на 220 В, при помощи которого можно было
бы нагреть 2 л воды от 20 °С до кипения за 10 мин при КПД
80%?
813(H). Электрокипятильник со спиралью сопротивлением R = 160 Ом поместили в сосуд, содержащий воду массой
0,5 кг при 20 °С, и включили в сеть напряжением 220 В. Какая масса воды выкипит за 20 мин, если КПД кипятильника
80%?
38. Электродвижущая сила.
Закон Ома для полной цепи
814(805). При питании лампочки от элемента с ЭДС 1,5 В
сила тока в цепи равна 0,2 А. Найти работу сторонних сил в
элементе за 1 мин.
815(806). К источнику с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат, сопротивление которого
5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника.
816(807). Каково напряжение на полюсах источника с
ЭДС, равной £, когда сопротивление внешней части цепи равно внутреннему сопротивлению источника?
817(808). При подключении лампочки к батарее элементов с ЭДС 4,5 В вольтметр показал напряжение на лампочке
4 В, а амперметр — силу тока 0,25 А. Каково внутреннее сопротивление батареи?
818(809). При подключении электромагнита к источнику
с ЭДС 30 В и внутренним сопротивлением 2 Ом напряжение на
зажимах источника стало 28 В. Найти силу тока в цепи. Какую работу совершают сторонние силы источника за 5 мин?
Какова работа тока во внешней и внутренней частях цепи за
то же время?
819(810). Как изменятся показания амперметра и вольтметра (рис. 87), если замкнуть ключ?
820(811). В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключенном к элементу с ЭДС 1,1В, сила тока равна 0,5 А. Какова
сила тока при коротком замыкании элемента?
821(H). Для определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока собрали цепь по схеме, приведенной на
рисунке 88. При некотором положении скользящего контакта
реостата амперметр показал 0,5 А, а вольтметр 4 В. Когда контакт переместили немного влево, амперметр стал показывать
0,9 А, а вольтметр 3,6 В. Вычислить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.
822(813). При подключении к батарее гальванических
элементов резистора сопротивлением 16 Ом сила тока в цепи
была 1 А, а при подключении резистора сопротивлением 8 Ом
сила тока стала 1,8 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление
батареи. При возможности выполните работу экспериментально, используя два резистора, сопротивления которых известны, и амперметр.
823(814). Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока, если при силе тока 30 А мощность во внешней цепи
равна 180 Вт, а при силе тока 10 А эта мощность равна 100 Вт.
824(815). Вольтметр, подключенный к зажимам источника тока, показал 6 В. Когда к тем же зажимам подключили резистор, вольтметр стал показывать 3 В. Что покажет вольтметр, если вместо одного подключить два таких же резистора,
соединенных последовательно? параллельно?
825(816). От генератора с ЭДС 40 В и внутренним сопротивлением 0,04 Ом ток поступает по медному кабелю площадью поперечного сечения 170 мм2 к месту электросварки,
удаленному от генератора на 50 м. Найти напряжение на зажимах генератора и на сварочном аппарате, если сила тока в
цепи равна 200 А. Какова мощность сварочной дуги?
826(H). Генератор питает 50 ламп сопротивлением 300 Ом
каждая, соединенных параллельно. Напряжение на зажимах
генератора 128 В, его внутреннее сопротивление 0,1 Ом, а сопротивление подводящей линии 0,4 Ом. Найти силу тока в линии, ЭДС генератора, напряжение на лампах, полезную мощность, потерю мощности на внутреннем сопротивлении генератора и на подводящих проводах.
827(H). От генератора с ЭДС 250 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом необходимо протянуть к потребителю двухпроводную линию длиной 100 м. Какая масса алюминия пойдет на изготовление подводящих проводов, если максимальная мощность потребителя 22 кВт и он рассчитан на напряжение 220 В?
828(818). Лампочки, сопротивления которых 3 и 12 Ом,
поочередно подключенные к некоторому источнику тока, потребляют одинаковую мощность. Найти внутреннее сопротивление источника и КПД цепи в каждом случае.
829(819). Источник тока с ЭДС 9 В и внутренним сопротивлением 1 Ом питает через реостат три параллельно соединенные лампочки, рассчитанные на напряжение 6,3 В и силу
тока 0,3 А. Реостат поставлен в такое положение, что лампочки работают в номинальном режиме. Одна из лампочек перегорела. Во сколько раз изменилась мощность каждой из двух
оставшихся лампочек по сравнению с номинальной, если считать, что сопротивление каждой лампочки осталось прежним?
830(820). Источник тока с внутренним сопротивлением г
и ЭДС £ замкнут на три резистора с сопротивлением Зг каждый, соединенные последовательно. Во сколько раз изменяется сила тока в цепи, напряжение на зажимах источника и полезная мощность, если резисторы соединить параллельно?
|
|
|
|
|
