|
|
|
|
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 | |
281. В сосуде находится азот. Количество вещества равно 200 моль. Определите массу азота.
282. Сколько молекул находится в одном стакане воды, если масса воды в стакане равна 200 г?
283. В Мировом океане содержится приблизительно 1.3 * 10 18 м3 воды. Если в Океан вылить стакан воды, всю воду перемешать, а затем зачерпнуть стакан воды, то сколько прежних молекул окажется вновь в этом стакане?
284. Сколько молекул содержится в водороде массой 10 г?
285. Определите отношение числа молекул в капельке ртути диаметром 2 мм и в капельке воды того же диаметра.
286. Относительная молекулярная масса кислорода равна 32. Отношение масс диоксида углерода С02 и кислорода 02 одинаковых объемов при нормальных условиях (температура 0 С0 и давление 1,013 • 10 5 Па) составляет 11/8. Определите относительную молекулярную массу диоксида углерода.
287. При нормальных условиях в 1 см3 любого газа содержится 2,68 • 10 19 молекул (число Лошмидта). Определите, какой объем в среднем занимает одна молекула, а также объем газа в количестве 1 моль при этих же условиях.
288. Кубическая кристаллическая решетка железа содержит один атом железа на элементарный куб, повторяя который можно получить всю решетку. Определите расстояние между атомами железа. Плотность железа 7,9 г/см3, молярная масса 56 г/моль.
289. Кольцо массой 10 г изготовлено из сплава золота и серебра. Сколько атомов золота и серебра содержится в этом кольце, если серебра в нем по массе в 4 раза больше, чем золота?
290. Плотность 40%-ного водного раствора соляной кислоты 1200 кг/м3. Определите концентрацию молекул НС1 в этом растворе.
Молекулярно-кинетическая теория газа (§ 63—65)
291. Молекула кислорода подлетает к стенке со скоростью 400 м/с и упруго ударяется о нее. Определите импульс силы, подействовавшей на стенку в результате этого удара.
292. Молекулярный пучок азота летит перпендикулярно стенке и ударяется в нее. После соударения молекулы отскакивают от стенки с той же по модулю скоростью. Определите давление пучка на стенку, если скорость молекул 3000 м/с, а их концентрация 1.3 • Ю20 м"3.
293. На пути молекулярного пучка находится стенка. Скорость молекул 10 3 м/с, их концентрация в пучке 5 • 10 25 м“3, а масса одной молекулы 3,3 • 10“27 кг.
Определите давление, испытываемое при этом стенкой, если: 1) она неподвижна; 2) движется навстречу молекулярному пучку со скоростью 50 м/с.
294. Спутник сечением 1 м2 движется по околоземной орбите на высоте 200 км. Определите число соударений молекул воздуха со спутником за 1 с. Атмосферное давление на этой высоте 1,37 • 10 4 Па, а температура 1226 К.
295. С какой скоростью растет толщина слоя серебра на неподвижной пластинке при напылении, если атомы серебра, обладая энергией 10~17 Дж, оказывают на пластинку давление 0,1 Па?
296. Группа состоит из 22 молекул. Две молекулы имеют скорость 10 м/с, семь — 15 м/с, четыре — 20 м/с, одна — 25 м/с, пять — 30 м/с, одна — 35 м/с, две — 40 м/с. Определите среднюю квадратичную скорость молекул.
297. Определите плотность газа при давлении р — 10 6 Па, если средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул vcp KB = 5 • 10 3 м/с.
298. Определите концентрацию молекул кислорода, если его давление 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул 700 м/с.
299. При атмосферном давлении 10 5 Па плотность воздуха 1,29 кг/м3. Определите среднюю квадратичную скорость молекул.
300. Как изменилось бы давление идеального газа, если при ударе его молекул о стенку они теряли бы половину своей скорости?
|
301. Предельное давление газа в неоновой лампе равно 1,5 • 10 5 Па. Плотность неона в лампе равна 0,9 кг/м3. Определите среднюю квадратичную скорость молекул неона при этом давлении.
302. Определите, во сколько раз средняя квадратичная скорость молекул водорода больше средней квадратичной скорости молекул кислорода, если энергии поступательного движения молекул равны.
303. Сколько молекул газа содержит сосуд объемом 1 л, если средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы 6 • 10“21 Дж? Давление в сосуде 2 • 10 5 Па.
304. Молекула массой 10 24 кг движется со средней квадратичной скоростью 400 м/с. Определите изменение концентрации молекул при изменении давления от 10 5 до 4 • 10 Па.
305. Докажите, что при любом абсолютно упругом ударе молекулы о стенку на стенку действует перпендикулярная ей сила.
Температура. Энергия теплового движения молекул
306. Температура в водоеме изменяется с глубиной от 20 до 16 °С и остается такой в течение длительного времени. Можно ли сказать, что такое состояние является равновесным?
307. Определите среднюю кинетическую энергию молекул неона и гелия при температуре t — 27 °С.
308. В сосуде содержалось N молекул газа при температуре Т. Затем число молекул увеличили на 20%, а температуру уменьшили на 10%. На сколько процентов изменилось давление?
309. На сколько процентов изменится число молекул в комнате, если температура воздуха увеличится с t1 = 15 °С до t2 = 27 °С? Давление постоянно.
310. Как изменится давление в закрытом сосуде, если при повышении абсолютной температуры в 3 раза все молекулы водорода распадутся на атомы?
311. Температура — мера средней кинетической энергии молекулы. Можно ли сказать, что кинетическая энергия молекул — мера температуры?
312. В сосуде находится газ. Как изменится его давление и температура, если средняя скорость молекул увеличится на 30%?
313. Средняя кинетическая энергия молекулы одноатомного газа, находящегося в сосуде вместимостью V = 4 л, равна Е = 3,2 • 10~19 Дж. Давление газа в сосуде равно атмосферному. Определите число молекул газа в этом сосуде.
314. При температуре 300 К плотность газа 1,2 кг/м3, а средняя квадратичная скорость молекул 500 м/с. Определите концентрацию газа.
315. Оцените число молекул воздуха, попадающих на 1 см2 стены комнаты за 1 мин. Температура воздуха в комнате 27 °С, давление 10 5 Па, молярная масса воздуха 0,03 кг/моль.
316. Определите среднюю квадратичную скорость молекул гелия при температуре 100 °С.
317. На сколько изменится энергия теплового движения молекул неона при изменении температуры на 100 °С? Молярная масса неона 20 г/моль.
318. Средняя квадратичная скорость молекул равна 500 м/с. Какой объем займет газ массой 1 кг при атмосферном давлении 10 5 Па?
319. Сколько молекул находится в объеме 10 м3 при температуре 27 °С и давлении 10° Па?
320. В сосуде содержится N молекул газа при температуре Т. Во сколько раз изменится давление газа, если увеличить число молекул в сосуде на 0,2N и уменьшить температуру газа на 0,2Т?
|
321. В опыте Штерна атомы серебра, вылетающие с поверхности раскаленной нити, проходят через щель внутреннего цилиндра и оседают на охлажденной стенке наружного цилиндра (рис. 74). Когда система цилиндров приводится в быстрое вращение, изображение щели смещается. Прибор вращается сначала в одну сторону, а затем в другую. При этом расстояние, измеренное между смещенными изображениями щели, равно ΔΖ = 2,66 мм. Определите скорость атомов, если радиус внутреннего цилиндра = 2 см, внешнего — R2 = 8 см, скорость вращения цилиндров со = 283 рад/с.
322. Скорость вращения цилиндров в опыте Штерна 20 рад/с. Расстояние между внутренним и внешним цилиндрами 10 см. Определите смещение полоски серебра при скорости атомов 300 м/с. Радиус внешнего цилиндра 63 см.
Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы
Уравнение состояния идеального газа (§ 70)
323. В сосуде вместимостью 2 л находится кислород при температуре 27 °С и давлении 2 • 10 5 Па. Определите массу кислорода в сосуде.
324. Какое давление необходимо создать, чтобы при температуре 0 °С в объеме, равном 1 л, масса воздуха была равна 1 г? Эффективная молярная масса воздуха М — 0,029 кг/моль.
325. Сосуд, содержащий гелий массой m = 1 г, разрывается при температуре t = 400 °С. Определите максимальную массу азота, который можно хранить в таком сосуде при температуре tx — 30 °С, если при этом необходимо иметь пятикратный запас прочности.
326. Воздух в сосуде находится под поршнем, причем сосуд не вполне герметичен. Зависимость объема воздуха от температуры при постоянном давлении показана на рисунке 75. Что можно сказать о массе газа?
327. Баллон содержал гелий массой m = 0,3 кг. За время хранения абсолютная температура в баллоне уменьшилась на 10%, а давление упало на 20%.
Сколько молекул гелия ушло из баллона?
328. Из баллона вместимостью 100 л со сжатым кислородом из-за неисправности крана уходит газ. При температуре 273 К манометр на баллоне показывает давление 2 * 10 5 Па. Через некоторое время при температуре 300 К манометр показывает то же давление. Определите массу кислорода, который ушел из баллона.
329. Азот массой 42 г находится под давлением 2 • 10 5 Па при температуре 17 °С. После изобарного расширения азот занял объем 40 л. Определите первоначальный объем азота и его конечную температуру.
330. Трехатомный газ находится в герметичном сосуде при температуре и давлении рх. Газ нагревают до температуры Т2, при которой он полностью диссоциирует на атомы. Определите давление газа при температуре Т2.
331. Для исследования верхних слоев атмосферы Венеры используется аэростатный зонд. Определите объем зонда V, когда он находится в равновесии на высоте, на которой давление равно 5 • 10 4 Па, а температура 10 °С. Считайте, что атмосфера Венеры состоит из углекислого газа С02, а зонд наполнен гелием. Масса зонда 20 кг.
332. При изотермическом процессе плотность газа изменилась на 0,2 кг/м3, а давление увеличилось на 0,4 атм. Первоначальное давление было равно 1 атм. Вычислите плотность газа в начале процесса.
333. По газопроводу с площадью сечения трубы 5 см2 пропускают углекислый газ со скоростью 0,9 м/с. Определите температуру газа, если его давление 4 атм, а за 10 мин по газопроводу проходит газ массой 2 кг.
334. Из баллона выпустили половину газа, при этом температура понизилась от +127 до —73 °С. Во сколько раз понизилось давление в баллоне?
335. При температуре 295 К и давлении 10 5 Па плотность пара равна 2,4 кг/м3. Определите массу пара количеством вещества 1 моль, считая пар идеальным газом.
336. Вертикально установленный цилиндр с тяжелым поршнем площадью 100 см2, движущимся без
трения, наполнен кислородом, масса которого 0,2 кг. При увеличении температуры на 100 К поршень поднялся на 50 см.
Чему равна масса поршня? Атмосферное давление 10 5 Па.
337. В цилиндре на пружине подвешен поршень массой 20 кг и площадью поперечного сечения 200 см2. В положении равновесия поршень находится у дна сосуда.
Под поршень закачивают воздух массой 29 г, при этом поршень поднимается на высоту 15 см. Определите жесткость пружины. Эффективная молярная масса воздуха 0,029 кг/моль, температура воздуха 17 °С.
338. В запаянном цилиндре, из которого откачан воздух, на пружине подвешен поршень, масса которого очень мала. Когда поршень находится на дне сосуда, пружина не деформирована (рис. 76). При закачивании между дном цилиндра и поршнем воздуха при температуре 27 °С поршень поднимается на высоту 10 см. Определите, на сколько поднимется поршень, если массу закачиваемого воздуха увеличить в 4 раза, а температуру повысить до 47 °С.
339. Закрытый сосуд заполнен газом при температуре 300 К и давлении 150 кПа. Сосуд снабжен клапаном, открывающимся при давлении 200 кПа. Сосуд нагрели до 600 К. При этом из него вышел газ массой 10 г. Определите массу газа в сосуде до его нагрева.
| |
Газовые законы (§ 71)
340. Газ изотермически сжимают от объема 4 л до объема 2 л. При этом давление возрастает на 1,5 • 10 5 Па. Определите начальное давление газа.
341. При изотермическом сжатии объем газа уменьшился на 0,5 л, а давление возросло на 10%. Определите начальный объем газа.
342. Газ перевели из состояния 1 в состояние 2 (рис. 77). Как изменилась температура газа?
343. Со дна водоема глубиной 80 м поднимается вверх пузырек воздуха. Атмосферное давление 10 5 Па. На какой глубине радиус пузырька увеличится в 2 раза? Температуру воздуха в пузырьке считайте постоянной.
344. Трубку длиной 80 см наполовину погружают в ртуть, затем герметично закрывают сверху и вынимают. Определите длину столбика ртути, который останется в трубке. Атмосферное давление 10 5 Па,
плотность ртути 13,6 *10 3 м
345. Пробирку длиной l = 80 см погружают открытым концом в сосуд с водой на глубину Определите разность уровней воды в пробирке и сосуде.
346. Аквалангист, находясь на глубине h = 15 м, вдохнул воздух и заполнил 2/3 объема легких. До какого объема расширятся легкие, если он, не выдохнув, всплывет на поверхность? Плотность воды 1,1 • 10 3 кг/м3. Объем легких аквалангиста 5 л.
347. Цилиндрический стакан высотой 10 см, в который налита вода до уровня 6 см, плавает на поверхности воды, причем его края находятся на уровне воды (рис. 78). Из стакана выливают воду и опускают его в сосуд вверх дном, при этом стакан плавает на некоторой глубине. На какой глубине находится дно стакана?
348. Баллон вместимостью 50 л наполнили воздухом до давления 10 МПа. Какой объем воздуха можно вытеснить из цистерны подводной лодки с помощью этого баллона на глубине 40 м. Температура воздуха не меняется.
349. Узкая трубка, запаянная с одного конца, содержит воздух, отделенный от наружного воздуха столбиком ртути. Если трубка повернута запаянным концом вниз, то высота столбика воздуха l1; если трубка повернута запаянным концом вверх, то высота столбика воздуха l2. Высота столбика ртути h, плотность ртути ррт. Определите атмосферное давление воздуха.
350. Газ перешел из состояния 1 в состояние 2 (рис. 79). Как изменилось давление газа?
351. В процессе изобарного расширения газа его объем увеличился на 10%. Начальная
температура газа была равна 7 °С.
Определите конечную температуру газа.
352. Газ нагревают от 300 до 450 К при постоянном давлении, при этом объем увеличивается на 2 л.
Определите конечный объем газа.
353. При охлаждении газа температура уменьшилась от 127 до 7 °С.
Во сколько раз изменилась плотность газа? Масса газа и его давление остались неизменны.
354. В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ при температуре 27 °С. На сколько градусов по шкалам Цельсия и Кельвина следует изменить температуру газа, чтобы поршень поднялся на высоту h, равную - первоначальной высоты поршня над дном сосуда?
355. В комнате размером 5хбхЗ м температура повысилась от 15 до 25 °С. Определите объем воздуха, который вышел при этом из комнаты. Давление считайте постоянным, р=10 5 Па, М=0,029 кг/моль.
356. Газ переходит из состояния 1 в состояние 2 (рис. 80). Как изменяется объем газа? Масса газа постоянна.
357. При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 140 К давление возросло в 1,5 раза?
358. В закрытом сосуде находится газ. При увеличении абсолютной температуры газа в 1,5 раза давление увеличивается на 10 5 Па. Определите начальное давление газа в сосуде.
359. На сколько процентов увеличится давление газа в сосуде, если температура увеличится на 40% ? Объем газа считайте постоянным.
360. В закрытом сосуде находится газ под давлением 0,5 атм. Во сколько раз нужно изменить температуру газа, чтобы давление в сосуде увеличилось на 1,5 атм?
| |
361. Давление воздуха внутри бутылки, закрытой пробкой, равно 0,1 МПа при температуре 7 °С. На сколько градусов нужно нагреть воздух в бутылке, чтобы пробка вылетела? Без нагревания пробку можно вынуть, приложив к ней силу 30 Н. Площадь сечения пробки 2 см2.
362. Автомобильные шины накачивались до 2 атм при температуре 20 °С. В процессе движения шины разогрелись до температуры 60 °С. На сколько повысилось давление в шинах?
363. В пятилитровый сосуд, стенки которого рассчитаны на давление 2 МПа, закачали кислород массой 70 г. Выдержат ли стенки, если температура кислорода 300 °с?
364. Газ, имеющий температуру 300 К и объем 5 л, изохорно нагрели до температуры 350 К. Затем газ изотермически расширили до объема 8 л, при этом его давление упало до 80 кПа. Определите первоначальное давление газа.
365. При температуре 15 °С и давлении 720 мм рт. ст. гелий занимает объем 3 л. Определите объем гелия при давлении 780 мм рт. ст. и температуре 25 °С. Масса газа постоянна.
366. Воздух в открытом сосуде медленно нагрели от 20 до 200 °С, а затем, герметически закрыв сосуд, охладили до прежней температуры. Изобразите последний процесс на р — V, р — Т и V — Т диаграммах.
367. В вертикально расположенном цилиндре с площадью сечения 100 см под поршнем, массой которого можно пренебречь, находится воздух при температуре
0 °С. На поршень ставят гирю массой 10 кг, при этом поршень опускается. На сколько градусов надо повысить температуру воздуха, чтобы поршень вернулся в прежнее положение? Атмосферное давление нормальное.
368. На рисунке 81 дан график изменения состояния идеального газа в координатах р — V. Изобразите переход газа из состояния 1 в состояние 4 на графиках в координатах р — Т и V — Т.
369. На рисунке 82 дан график изменения состояния идеального газа в координатах р — V. Изобразите эти процессы на графиках в координатах р — Т и V — Т. Точки 2 и 3 принадлежат гиперболе.
370. На рисунке 83 показан цикл, совершаемый над газом. Определите отношение максимальной плотности
газа к его минимальной плотности, достигаемых в ходе этого цикла.
371. На рисунке 84 показан цикл, совершаемый над идеальным газом. Температуры в состояниях 1 и 3 соответственно равны 300 и 400 К. Определите температуру газа в состоянии 2. Масса газа постоянна.
372. На рисунке 85 на графике в координатах V — Т показан цикл, совершаемый над идеальным газом. Изобразите этот цикл на графиках в координатах р — V и р — Т.
Взаимные превращения жидкостей и газов
373. При нагревании воды сначала вы слышите шипение, затем звук становится более резким. А в конце перед кипением звук становится мягче. Объясните изменение звука при нагревании воды.
374. Почему для ускорения процесса охлаждения горячей жидкости на нее дуют?
375. Можно ли увеличить концентрацию и давление насыщенного пара, если медленно поднимать поршень? Поршень находится над поверхностью жидкости в сосуде. Над жидкостью находится только пар.
376. На графиках в координатах р — V VL р — Т изобразите зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры и от объема при t = 20 °С.
377. В комнате объемом 200 м3 при температуре 20 °С относительная влажность 50%. Определите массу водяных паров в комнате. Давление насыщенных паров при этой температуре 2,33 кПа.
378. Относительная влажность воздуха при температуре 20 °С равна 70%. Чему будет равна относительная влажность, если воздух нагреть в закрытом помещении до 50 °С? При 20 °С давление насыщенных паров воды 2,33 кПа, при 50 °С давление 12,3 кПа. Чему будет равна относительная влажность, если воздух охладить до 10 °С?
379. В комнате объемом 60 м3 относительная влажность воздуха 30%, а температура 20 °С. Оптимальной для комфорта считается влажность от 40 до 50%. Определите массу воды, которую надо испарить для создания комфортных условий. При 20 °С давление 2,33 кПа.
380. В закрытом сосуде вместимостью 8 л, из которого откачали воздух, находится вода массой 36 г при температуре 0 °С. Каким будет давление в сосуде, если его нагреть до температуры 100 °С?
|
|
|
|
|
