|
|
|
|
Сборник задач по физике. 10—11 классы. Н. А. Парфентьева
| |
Скачать этот задачник можно бесплатно по этой ссылке.
Решение задач (решебник) для 10 класса по данной книге можно скачать здесь
Решение задач (решебник) для 11 класса по данной книге можно скачать здесь
Содержание
Развернуть содержание |
2. Левое колено U-образной трубки имеет радиус 0,5 мм, а правое — 1 мм (рис. 202). Чему равна разность уровней воды в этой трубке? Коэффициент поверхностного натяжения воды равен 0,073 Н/м, краевой угол 9 = 0°, g - 10 м/с2.
3. Определите силу, приложив которую можно разъединить два стекла, между
которыми попала капля воды массой т (рис. 203). Расстояние между стеклами dy коэффициент поверхностного натяжения воды а, плотность воды р. Вода полностью смачивает поверхность стекол.
4. В двух длинных, открытых с обеих сторон капиллярах, расположенных вертикально, находятся столбики воды высотой 1 и 2 см. Определите радиусы кривизны нижнего мениска в каждом из капилляров. Внутренний диаметр капилляра 1 мм, смачивание полное.
|
ЗАДАЧИ
911. Какую работу надо совершить, чтобы выдуть мыльный пузырь радиусом 10 см? Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора 4 • 10'11 Н/м.
912. Тридцать капель ртути радиусом 1 мм каждая сливаются в одну каплю. Определите количество выделившейся теплоты. Коэффициент поверхностного натяжения ртути 0,47 Н/м.
913. Определите разность уровней жидкости плотностью р в двух сообщающихся капиллярах каждый радиусом г, если один из них полностью смачивается, а другой полностью не смачивается жидкостью. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости а.
914. Определите давление воздуха в пузырьке радиусом 20 мкм, находящемся в воде па глубине 2 м. Плотность воды 103 кг/м1, атмосферное давление 1,013 • 105 Па.
915. В вертикальной капиллярной трубке из смачиваемого водой материала находится вода. Определите высоту столбика воды в капилляре, если сосуд с жидкостью поднимается с ускорением 4,9 м/с . Радиус капилляра 1 мм, коэффициент поверхностного натяжения воды 0,073 Н/м.
916. На сколько давление воздуха в мыльном пузырьке радиусом 1 мм больше, чем в пузырьке радиусом 2 мм? Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора 4 • 10 2 Н/м.
917. Три капли воды находятся между двумя горизонтальными стеклянными пластинами массой по 500 г. Определите расстояние между пластинами, если известно, что стекло смазано и вода его не смачивает. Масса каждой капли 1 г. Коэффициент поверхностного натяжения воды 0,073 Н/м.
Тепловое расширение жидких и твердых тел
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. Стержень длиной l10, сделанный из материала с коэффициентом линейного расширения a1, и стержень длиной I20 сделанный из материала с коэффициентом линейного расширения спаяли, и получился стержень длиной l10 + l20. Определите коэффициент линейного расширения нового стержня.
2. На сколько изменится вес тела, помещенного в керосин, если керосин нагреть на 50 °С? Тело представляет собой медный шарик радиусом г = 2 см. Коэффициент линейного расширения меди а = 1,7 • 10-5 К-1, плотность керосина рк = 0,8 • 103 кг/м3 при t = 20 °С.
3. Стальной бензобак автомобиля вместимостью V0 = 70 л полностью заполнили бензином при температуре 20 °С и автомобиль оставили на солнце. Бак разогрелся до 50 °С. Сколько бензина вытечет из бака? Коэффициент объемного расширения бензина 1 • 10“3 К"1, коэффициент линейного расширения стали 1,2* 10-6 К-1
4. Стальная балка закреплена между двумя стенами при темпе
ратуре 10 °С. С какой силой концы балки будут давить на сте
ну при температуре 35 °С? Площадь поперечного сечения бал
ки S - 50 см2. Модуль упругости стали £ = 2,1 • 10^11 Н/м2.
ЗАДАЧИ
918. Длина алюминиевой проволоки при температуре О °С равна 430 см, а длина стальной проволоки при этой же температуре равна 433 см. При какой температурю длины этих проволок одинаковы? Коэффициенты линейного расширения алюминия и стали равны соответственно 2,4 • 10“5 и 1,2 • 10-5 К-1.
919. На сколько градусов нужно нагреть тонкое стальное кольцо, чтобы через него проходил шарик радиусом 4 см? Радиус кольца до нагревания 3,98 см. Коэффициент линейного расширения стали 1,1 • 10 5 К-1.
920. На сколько градусов необходимо нагреть алюминиевую проволоку сечением 6 мм2, чтобы у нее была таже длина, что и под действием растягивающей силы 508 Н? Коэффициент линейного расширения алюминия 2,4 • 10~5 К"1, модуль Юнга 7 • Ю10 Н/м2.
921. При температуре 0 °С радиус колес вагона равен 1 м. На сколько будет отличаться число оборотов колес вагона летом (*! = 25 °С) от числа оборотов этих колес зимой (t2 = -25 °С) на длине пути 60 км? Коэффициент линейного расширения материала колеса 1,2 • 10‘5 К'1.
922. Покажите, что изменение площади однородной прямоугольной пластинки длиной а и шириной b при нагревании на АТ равно 2<хаЬАТ. Коэффициент линейного расширения а, величинами порядка (аδТ)2 можно пренебречь.
923. Н& сколько изменится площадь поверхности медного шарика диаметром 10 см при нагревании его на 800 °С? Коэффициент линейного расширения меди 1,7 • 10 5 К-1.
924. Медный лист площадью 1 м2 нагрели от 20 до 600 °С. Определите изменение площади.
925. Железные линейку и стержень нагревают на 20 °С, причем начальная температура линейки 0 °С, стержня 10 °С, а их длины при этих температурах одинаковы и равны 58 см. На сколько увеличиваются при нагревании длины линейки и стержня?
926. Стальная струна длиной 3 м натянута над окноммежду двумя стенами. Как изменяются сила натяжения и потенциальная энергия струны при охлаждении ее на 30 °С? Площадь поперечного сечения 1 мм2. Считайте, что до охлаждения деформацией струны можно пренебречь. |
Относительная диэлектрическая проницаемость
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. Два маленьких одноименно заряженных шарика каждый радиусом r= 1 см подвешены на двух нитях длиной I = 1м каждая и помещены в жидкий диэлектрик. Заряд каждого шарика равен q = 4 • ИГ6 Кл. Массы шариков равны т = 16 г. Плотность диэлектрика р = 800 кг/м3. Угол между нитями а = 60°. Определите относительную диэлектрическую проницаемость жидкого диэлектрика.
2. Точечный заряд q = 10~7 Кл окружен сферической диэлектрической оболочкой, внутренний радиус которой R1 = 0,5 м, а внешний R2 = 1 м. Относительная диэлектрическая проницаемость оболочки е = 3. Определите напряженности электрического поля в точках, удаленных от заряда на расстояния, равные гг 0,25 м, r2 = 0,75 м, r3 = 2 м. Не делая вычислений, постройте качественную зависимость Е(г).
ЗАДАЧИ
927. В однородном электрическом поле, напряженность которого равна 24 В/м, находятся две пластины, относительные диэлектрические проницаемости которых
равны 4 и 6 (рис. 209). Определите напряженность электрического поля внутри пластин и начертите график зависимости Е(х).
928. Определите силу давления шарика на дно сосуда, заполненного керосином, если сосуд находится в электрическом поле, напряженность которого направлена вверх и равна Е ** 20 В/м. Масса шарика 50 г, его радиус 4 см, заряд 9 мКл.
929. Точечный заряд q = 3 • 10-7 Кл окружен сферической диэлектрической оболочкой (рис. 210), относительная диэлектрическая проницаемость которой равна 3.
Определите заряд и поверхностную плотность заряда на внешней и внутренней поверхностях оболочки, если Ry = 10 см, R2 = 30 см.
930. Проводящая сфера радиусом 4 см находится в жидком диэлектрике с относительной диэлектрической проницаемостью, равной 2. Заряд сферы 1/9 • 10-9 Кл. Начертите график зависимости напряженности электрического поля от расстояния от центра сферы.
931. Два одинаково заряженных шарика массой 200 г и радиусом 2 см каждый висят на двух одинаковых нитях, угол между которыми равен 120°. Систему шариков помещают в жидкий диэлектрик, относительная диэлектрическая проницаемость которого равна 3. При этом угол между нитями становится равным 90°. Определите плотность диэлектрика.
Потенциал поля точечного заряда
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. Одинаковые одноименные точечные заряды 4 • 10"7 Кл расположены в двух вершинах равностороннего треугольника со стороной а =» 1 м. Определите значения напряженности и потенциала поля в третьей вершине Л треугольника (рис. 212).
2. На расстоянии 40 см от поверхности заряженного металлического шарика радиусом 10 см, несущего заряд q1 = 4 • 10-9 Кл, помещен точечный заряд q2 = 8 • 10-9 Кл. Определите потенциал шарика.
3. Определите значения напряженности и потенциала поля в точке А, находящейся на расстоянии I = 20 см от поверхности заряженной проводящей сферы радиусом R = 10 см, если потенциал сферы равен <р0 = 240 В (рис. 213).
4. В центр металлической сферической оболочки с внутренним радиусом Я, и внешним R2 помещают заряд q. Определите напряженность и потенциал поля как функции расстояния от центра сферы.
5. Проводящую сферу радиусом r = 20 см окружили тонкой сферической оболочкой радиусом R2 = 40 см и с зарядом q = 2 • 10“6 Кл (рис. 217). Сферу заземлили. Определите заряд сферы и потенциал оболочки после заземления.
6. Два одинаковых шарика, несущие одинаковые одноименные заряды, соединены пружиной, жесткость которой к = 20 Н/м, а длина 10 = 4 см. Шарики колеблются так, что расстояние между ними меняется от 3 до 6 см. Определите заряд шариков.
7. Протон с начальной скоростью v0 летит прямо на первоначально покоящееся ядро гелия. Определите скорость частиц в тот момент, когда расстояние между ними минимально. Считайте, что масса ядра гелия равна учетверенной массе протона.
8. Два небольших проводящих заряженных шара радиусом r каждый расположены на расстоянии l друг от друга (l=2r). Шары поочередно на некоторое время заземляют. Определите потенциал первого шара после первых двух последовательных заземлений. Первоначально каждый шар имел заряд q.
9. N одинаковых сферических капелек ртути заряжены до одного и того же потенциала ф0. Каким будет потенциал большой капли, если все капли сольются в одну? При каких значениях зарядов капель это может произойти?
ЗАДАЧИ
932. Определите потенциал на середине отрезка, соединяющего две точки поля точечного заряда, если потенциалы в этих точках равны 1 и 4 В.
933. Проводящий шар радиусом 10 см заряжен до потенциала 900 В. Определите работу поля при перемещении заряда q = -1 • 10“7 Кл из точки, находящейся на расстоянии 90 см от поверхности шара, к точке вблизи его поверхности.
934. Капли ртути, заряженные соответственно до 4 • 10" и 5 • 10 Кл и имеющие радиусы 2 и 3,82 мм, сливаются в одну каплю. Определите потенциал большой капли.
935. Два незаряженных неподвижных металлических шарика одинаковых размеров поочередно соединяют тонкой проволокой с третьим шариком тех же размеров, заряд которого qQ. Определите заряды этих трех шариков. Расстояния между шариками одинаковые.
936. Мыльному пузырю сообщают заряд, вследствие чего его радиус увеличивается втрое. Определите изменение энергии заряда, находящегося на пузыре, при увеличении его радиуса.
937. На расстоянии 40 см от центра равномерно заряженной сферы радиусом 11 см напряженность электрического поля равна 77 В/м. Определите потенциал сферы и поверхностную плотность заряда на сфере.
938. В трех вершинах квадрата со стороной 10 см находятся три положительных точечных заряда по 1 нКл каждый. Определите напряженность и потенциал электрического поля в четвертой вершине квадрата.
939. На расстоянии 20 см от центра незаряженного металлического шара радиусом 10 см находится точечный положительный заряд 100 нКл. Определите потенциал шара. Какой заряд приобретет шар, если его заземлить?
940. Маленький шарик массой 1 г и зарядом 0,15 мкКл движется к закрепленной сфере из точки, удаленной на большое расстояние от сферы. Заряд сферы 30 мкКл, ее радиус 5 см. При какой минимальной скорости шарик достигнет поверхности сферы?
941. Три небольших одинаковых металлических шарика, находящиеся в вакууме, помещены в вершинах равностороннего треугольника. Шарики поочередно соединяют с удаленным проводником, потенциал которого поддерживают постоянным. В результате заряд первого шарика оказался равным 4 нКл, а второго 2 мКл. Определите заряд третьего шарика. |
Электрическая емкость. Соединения конденсаторов
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. Четыре конденсатора электроемкостями С1 =1 мкФ, C2 = 1 мкФ, С3 = 3 мкФ, С4 = 2 мкФ соединены, как показано на рисунке 221. К точкам А и В подводится напряжение
U = 140 В. Определите заряд и напряжение на каждом из конденсаторов.
2. Определите эквивалентную электрическую емкость цепи, изображенной на рисунке 222.
3. Определите электроемкость системы одинаковых конденсаторов, изображенной на рисунке 224, если разность потенциалов подводится к точкам: а) А у D; б) Лу Е. Электроемкость каждого конденсатора С.
4. Определите электроемкость системы конденсаторов, изображенной на рисунке 226, если C1 = С2 = с3 = С4 = с5 = с, с6 = с7 =С/2
5. Определите электроемкость воздушного сферического конденсатора. Радиусы сфер R1, R2.
6. Конденсатор электроемкостью С1 = 1 мкФ, заряженный до разности потенциалов U1 = 100 В и отключенный от источника, соединили параллельно с конденсатором электроемкостью С2 = 3 мкФ, заряженным до разности потенциалов U2 = 60 В. Определите заряд каждого из конденсаторов и разность потенциалов между обкладками после их соединения, если: 1)соединяются обкладки, имеющие одноименные заряды; 2)соединяются обкладки, имеющие разноименные заряды.
7. Энергия плоского воздушного конденсатора Wx — 2 • 10”7 Дж.Определите энергию конденсатора после заполнения его диэлектриком с диэлектрической проницаемостью е =* 2, если: 1)конденсатор отключен от источника питания; 2) конденсатор подключен к источнику питания.
8. Пластины плоского конденсатора подключены к источнику с ζ= 2 В. Определите изменение электроемкости и энергии электрического поля конденсатора, если конденсатор наполовину заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью е = 2. Расстояние между пластинами d = 1 см, площадь пластин S = 50 см2.
9. В плоский воздушный конденсатор вставляется металлическая пластина толщиной d0. Заряд на обкладках конденсатора q. Конденсатор отключен от источника. Расстояние между пластинами d, площадь пластин S (рис. 229, а). Определите изменение электроемкости конденсатора и энергии его электрического поля.
10. Определите изменение заряда проводящей сферы радиусом 10 см, первоначально заряженной до потенциала 104 В, если с течением времени она частично потеряла заряд и ее энергия уменьшилась на 1,5 • 10“4 Дж.
ЗАДАЧИ
942. Два конденсатора емкостями Сх и С2 соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения U (рис. 230). На сколько изменится заряд на конденсаторах, если конденсатор емкостью С2 заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью £?
943.Определите эквивалентную электроемкость схем а - г (рис. 231). Электроемкости всех конденсаторов равны С.
944. Определите, какое количество теплоты выделится в проводнике, если через него разрядить плоский конденсатор, заряженный до разности потенциалов 2 кВ. Площадь
пластин 0,2 м , расстояние между ними 1 мм, диэлектрическая проницаемость вещества, заполняющего пространство между пластинами, равна 10. |
945. Два одинаковых конденсатора соединены параллельно. Заряд на пластинах каждого конденсатора q. Какое количество электричества пройдет по соединяющим эти конденсаторы проводам, если расстояние между пластинами одного из конденсаторов уменьшить в 4 раза?
946. Какое количество теплоты выделится в цепи при переводе ключа из положения 1 в положение 2 (рис. 232)? Электроемкость конденсатора С, подаваемое напряжение U.
947. Три конденсатора, емкости которых равны С1, С2, С3, соединены в схему, как показано на рисунке 233. Разность потенциалов между точками А и В равна U. Определите разность потенциалов между точками А и D.
948. Определите заряд, который пройдет по проводам, соединяющим обкладки плоского воздушного конденсатора и источник тока с ЭДС, равной 8 В, при погружении конденсатора в диэлектрик с е = 2. Площадь пластин конденсатора 200 см , расстояние между пластинами 2 мм.
949.Конденсатор емкостью 3 мкФ и напряжением на обкладках 100 В соединяют параллельно с конденсатором емкостью 4 мкФ и напряжением на обкладках 50 В разноименно заряженными обкладками. Определите заряды конденсаторов после соединения и изменение энергии электрического поля.
950. Определите емкость батареи конденсаторов и заряд каждого конденсатора в схеме, показанной на рисунке 234. Напряжение между точками А и В равно 10 В, C1 = С2 = С3 = С4 = С5 = Сб = 10 мкФ.
951. Два одинаковых конденсатора, в один из которых помещена диэлектрическая пластина с относительной диэлектрической проницаемостью е, соединены и заряжены до напряжения U (рис. 235). Определите работу, которую надо совершить, чтобы вытащить диэлектрическую пластину из конденсатора. Электроемкость воздушного конденсатора равна С.
Приложение
Физические величины и их значения, необходимые для решения задач
Основные физические постоянные
Атомная единица массы (1/12 массы нуклида углерода 12С)
Гравитационная постоянная
Магнитная постоянная
Масса покоя нейтрона
Масса покоя протона
Масса покоя электрона
Постоянная Авогадро
Постоянная Больцмана
Постоянная Планка
Постоянная Ридберга
Постоянная Фарадея
Скорость света в вакууме
Удельный заряд электрона
Универсальная газовая постоянная
Электрическая постоянная
Элементарный заряд (заряд электрона)
Плотности веществ ρ
Модули упругости E
Коэффициэнты теплового расширения
Давление насыщенного пара воды pн.п при при различных температурах (t)
Удельные теплоемскости c
Удельная теплота плавления (λ) и температура плавления (tпл)
Удельная теплота парообразования ® и температура кипения (t) при нормальном давлении
Удельная теплота сгорания q
Относительная диэлектрическая проницаемость (ε)
Удельное сопротивление (ρ) температурный коэффициент (α)
Показатель преломления среды
Работы выхода электрона из металла Aвых
Массы изотопов
Периоды полураспадов радиоактивных элементов (T1/2)
Астрономические величины
Параметры орбиты
Множители и приставки для обозначения десятичных кратных и дольных единиц: тера гига мега кило гекто дека деци санти МИЛЛИ микро нано пико
и другое...
|
|
|
|
|
