Задачи по физике 0

Кинематика

1.1. Можно ли принять Землю за материальную точку при расчёте:

а) расстояния от Земли до Солнца;

б) пути, пройденного Землей по орбите вокруг Солнца за месяц;

в) длины экватора;

г) скорости движения точки экватора при суточном вращении Земли вокруг оси;

д) скорости движения Земли по орбите вокруг Солнца?

 

1.2. Указать, в каких из приведённых ниже примерах изучаемое тело можно принять за материальную точку:

а) вычисляют давление трактора на грунт;

б) определяют высоту поднятия метеорологической ракеты;

в) рассчитывают работу, совершённую при поднятии в горизонтальном положении плиты перекрытия известной массы на заданную высоту;

г) определяют объём стального шарика, пользуясь мерным цилиндром. 

2.1. Движение материальной точки в данной системе отсчёта характеризуется уравнением: y=1+2t, x=2+t. Найти уравнение траектории. Построить траекторию на плоскости x0y. Указать положение точки при t=0, направление и скорость движения.

 

2.2. Начертите траекторию движения точки обода велосипедного колеса при равномерном и прямолинейном движении велосипедиста в системах отсчета, жёстко связанных: а) с вращающимся колесом; б) с рамой велосипеда; в) с Землёй.

3. Может ли человек, находясь на движущемся эскалаторе метро, быть в покое в системе отсчёта, связанной с Землёй?

3.1. Скорость продольной подачи резца токарного станка 12 см/мин, а поперечной подачи 5 см/мин. Какова скорость резца в системе отсчёта, связанной с корпусом станка?

3.2. Скорость велосипедиста 36 км/ч, а скорость встречного ветра 4 м/с. Какова скорость ветра в системе отсчёта, связанной с велосипедистом?

4.1. Автомобиль проехал первую половину пути со скоростью v₁=10м/c, а вторую половину пути со скоростью v₂=15м/с. Найти среднюю скорость на всём пути. Доказать, что средняя скорость меньше среднего арифметического значения v₁ и v₂.

4.2. Скорость поезда за 20 с уменьшилась с 72 до 54 км/ч. Написать формулу зависимости скорости от времени и построить график этой зависимости.

5.1. Приблизительно оцените расстояние от вытянутой горизонтально руки до пола и вычислите время падения выпущенного из руки предмета и его скорость при ударе о пол.

5.2. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Написать уравнение зависимости x=x(t). Найти, через какой промежуток времени тело будет на высоте 15 м и 25 м.

6.1. Какое расстояние пройдёт велосипедист при 60 оборотах педалей, если диаметр колеса 70 см, ведущая зубчатка имеет 48 зубцов, а ведомая – 18 зубцов.

6.2. Детский заводной автомобиль, двигаясь равномерно, прошёл расстояние s за время t.

Найти частоту вращения, угловую скорость колёс и центростремительное ускорение точек на ободе колеса, если диаметр колеса равен d.

Динамика

1.1.  Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?

1.2.  При колке дров в полене застрял топор. Как лучше ударить о твёрдую опору: вниз поленом или вниз обухом топора, чтобы расколоть полено?

2. В известных опытах О. Герике (1654 г.) с магдебургскими полушариями по изучению атмосферного давления, чтобы разнять два полушария, из которых был выкачан воздух, впрягали шестнадцать лошадей (по восемь к каждому полушарию). Можно ли было обойтись в таком опыте меньшим количеством лошадей?

2.1. Сравнить силу давления штангиста на помост, когда он выжимает штангу с груди на вытянутые руки, с силой давления, когда он штангу держит неподвижно.

Считать, что сначала штанга движется ускоренно, затем некоторое время равномерно и, наконец, замедленно.

2.2. Что произойдёт с космонавтом при свободном полёте космического коробля, если он выпустит (без толчка) из рук массивный предмет? Если он бросит его?

3.1. Показать рассуждением, что жёсткость проволоки (или стержня), сделанной из данного материала, прямо пропорциональна площади сечения и обратно пропорциональна длине.

3.2. Почему крупные капли дождя падают с большей скоростью, чем мелкие?

4.1. Найти вес лётчика-космонавта массой 80 кг при старте с поверхности Земли вертикально вверх с ускорением 15 м/с₂.

5.1. Почему рулевое колесо автобуса имеет больший диаметр, чем легковой машины?

5.2. Чтобы удержать дверь открытой, иногда закладывают на полу камень или кирпич в щель у дверных петель. Почему это может привести к повреждению двери?

6.1. Два тела одинакового объёма – стального и свинцовое – движутся с одинаковыми скоростями. Сравнить импульсы этих тел?

6.2. Шарик массой 100 г свободно упал на горизонтальную площадку, имея в момент удара скорость 10 м/с. Найти изменение импульса при абсолютно неупругом и абсолютно упругом ударах.

7.1. Где больше скорость течения воды в реке: на плесе (широкое и достаточно глубокое место) или на перекате (узкое и мелкое место)?

7.2. Скорость течения воды в широкой части трубы 10 см/с. Какова скорость её течения в узкой части, диаметр которой в 4 раза меньше диаметра широкой части?

Термодинамика и молекулярная физика

1.1. Зная число Авогадро N_A, плотность данного вещества r и его молярную массу М, вывести формулы для расчёта числа молекул в единице массы данного вещества, в единице объёма, в теле массой m, в теле объемом V.

1.2. Рассматривая под микроскопом каплю молока, можно увидеть на фоне бесцветной жидкости мелкие капельки масла, находящиеся во взвешенном состоянии. Чем объясняется их хаотическое движение?

1.3. Почему из осколков разбитого стакана невозможно собрать целый стакан, а хорошо отшлифованные мерительные плитки плотно прилипают друг к другу?

2. Почему аэростаты окрашивают в серебристый цвет?

2.1. Бак с жидкостью, над поверхностью которой находится воздух, герметически закрыт. Почему, если открыть кран, находящийся в нижней части бака, после вытекания некоторого количества жидкости дальнейшее её течение прекратиться? Что надо сделать, чтобы обеспечить свободное вытекание жидкости?

2.2. Возьмём стакан и поместим его в горячую воду. Вытащив его из воды, опрокинем вверх дном на клеёнку стола, слегка придавив. Через несколько минут попробуем снять стакан с клеёнки. Почему это трудно будет сделать?

3.1. Чем отличаются друг от друга графики зависимости давления от абсолютной температуры для а) двух одинаковых масс идеального газа, нагреваемых изохорно в сосудах разного объёма; б) двух разных масс, нагреваемых изохорно в одинаковых по объёму сосудах?

3.2. Современная техника позволяет создать вакуум до 0,1 нПа. Сколько молекул газа остаётся при таком вакууме в 1 см³ при температуре 300 К? (Решить двумя способами).

4.1. В сосуд, на дне которого была вода, накачали воздух. Когда открыли кран и сжатый воздух вырвался наружу, сосуд заполнился водяным туманом. Почему это произошло?

4.2. Какова внутренняя энергия одноатомного газа, занимающего при температуре Т объём V, если концентрация его молекул n?

5.1. В стакан с горячим чаем один раз опустили серебряную ложку, а в другой раз – алюминиевую такого же объёма. В каком случае понижение температуры в стакане окажется более значительным?

5.2. 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. Который из шариков больше нагрелся?

6.1. Как по внешнему виду отличить в бане трубу с холодной водой от трубы с горячей?

6.2. Чем объяснить появление зимой инея на оконных стёклах? С какой стороны стекла он появляется?

6.3. Если в комнате достаточно тепло и влажно, то при открывании зимой форточки образуются клубы тумана, которые в комнате опускаются, а на улице поднимаются. Объясните явление.

6.4. Почему в морозные дни над полыньей в реке образуется туман?

6.5. Что обладает большей внутренней энергией: вода при 373 К или такая же масса водяного пара при той же температуре?

6.6. Удельная теплота парообразования эфира значительно меньше удельной теплоты парообразования воды. Почему же смоченная эфиром рука ощущает более сильное охлаждение, чем при смачивании её водой?

7.1. Положим на поверхность воды спичку и коснёмся воды кусочком мыла по одну сторону вблизи спички. Что произойдёт? Объясните наблюдаемое явление.

7.2. Как изменяется высота капиллярного поднятия воды в почве с повышением температуры?

8.1. Что будет с кристаллом, если опустить его в ненасыщенный раствор? Если опустить его в пересыщенный?

8.2. К проволоке был подвешен груз. Затем проволоку согнули пополам и подвесили тот же груз. Сравнить абсолютное и относительное удлинения проволоки в обоих случаях.

9.1. Как изменится внутренний диаметр отверстия металлической детали при нагревании?

9.2. Почему стальной болт легко ввинчивается в медную гайку, если они оба нагреты? Почему после остывания его трудно вывентить?

Электромагнетизм

1.1. Шарик массой m, несущий заряд q, свободно падает в однородном электрическом поле напряжённостью Е, направленной параллельно поверхности земли. Каково движение шарика? Написать уравнение траектории у = у (х), направив ось х горизонтально полю, а ось у вертикально вниз. Начальная скорость шарика равна нулю.

1.2. В некоторых двух точках поля точечного заряда напряжённость отличается в 4 раза. Во сколько раз отличаются потенциалы поля в этих точках?

2.1. Три конденсатора ёмкостью 12 мкФ рассчитаны на напряжение 600 В. Какие ёмкости можно получить и каковы допустимые напряжения в каждом случае?

2.2. В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора ёмкостью 800 мкФ, заряженного до напряжения 300 В. Найти энергию вспышки и среднюю мощность, если продолжительность разрядки 2,4 мс.

3. Конденсатор ёмкостью 100 мкФ заряжается до напряжения 500 В за 0,5 с. Каково среднее значение силы зарядного тока?

3.1. Медный и алюминиевый проводники имеют одинаковые массы и сопротивления. Какой проводник длиннее и во сколько раз?

3.2. Какие сопротивления можно получить, имея три резистора по 6 кОм?

4.1. На электрической плитке с открытой спиралью нагревается чайник. При кипении часть спирали залило водой. Как изменится накал незалитой части спирали?

4.2. Из-за испарения и распыления материала с поверхности нити накала лампы нить со временем становиться тоньше. Как это отражается на потребляемой мощности?

5.1. Доказать рассуждением, что соединения InAs (арсенид индия), в котором количества (в молях) индия и мышьяка одинаковы, будет обладать проводимостью типа собственной проводимости элементов четвёртой группы (Ge, Si). Какого типа будет проводимость при увеличении концентрации индия? Мышьяка?

5.2. Диаметр одного шара в два раза больше диаметра другого. Сравнить предельные заряды, которые можно сообщить шарам, и их потенциалы.

6.1. Протон в магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона.

6.2. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В=4мТл. Найти период Т обращения электрона.

7.1. Почему колебания стрелки компаса быстрее затухают, если корпус прибора латунный, и медленнее затухают, если корпус прибора пластмассовый?

7.2. Будет ли возникать индукционный ток в круговом витке, находящимся в однородном магнитном поле, если: а) перемещать виток поступательно; б) вращать виток вокруг оси, проходящей через его центр перпендикулярно плоскости витка; в) вращать виток вокруг оси, лежащей в его плоскости?

8.1. Объяснить, почему при касании пальцами руки выводов батареи от карманного фонарика нет болевых ощущений, но если батарею подключить к электрическому звонку, то во время работы звонка появляется ощущение сильных болевых ударов тока.

8.2. Почему отключение от питающей сети мощных электродвигателей производят плавно и медленно при помощи реостата?

Оптика

1.1. Справедливы ли законы отражения в случае падения света на лист тетрадной бумаги?

1.2. Как при помощи двух плоских зеркал можно проводить наблюдения из-за укрытия? Сделайте чертёж такого прибора (зеркального перископа).

2.1. Как изменяется размер изображения предмета в выпуклом зеркале по мере удаления предмета от зеркала?

2.2. Лампочка, устанавливаемая в автомобильной фаре, имеет две нити накала, питаемые независимо друг от друга. Нить накала, дающая так называемый «дальний свет», помещена в фокусе вогнутого зеркала, а нить накала, дающая «ближний свет», расположена ближе к зеркалу и немного ближе первой нити. Чем отличаются пучки «ближнего света» и «дальнего света»?

3.1. Почему, сидя у горящего костра, мы видим предметы, расположенные по другую сторону костра, колеблющимися?

3.2. Почему, измеряя угловую высоту небесного тела над горизонтом, мы находим её большей, чем она есть в действительности?

4.1. В каких случаях угол падения равен углу преломления?

4.2. Может ли луч, пройдя сквозь пластинку с параллельными гранями, сместиться так, чтобы расстояние между ним и его первоначальным направлением было больше толщины пластинки?

5.1. Фокусное расстояние объектива фотоаппарата «Зенит» равно 5 см, а аппарата типа «мыльница» – 4 см. Какой из этих аппаратов даёт более крупное изображение объекта, фотографируемого с одного и того же расстояния?

5.2. Как отличить очки для дальнозорких от очков для близоруких? С чем это связано?

6.1. На белой бумаге наклеены красные буквы. Каким светом надо осветить бумагу, чтобы буквы перестали быть видимыми?

6.2. Какими будут казаться красные буквы, если их рассматривать через зелёное стекло?

Излучение, световые кванты

Атомная и ядерная физика

1.1. К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относиться свечение: а) раскалённой отливки металла; б) лампы дневного света; в) звёзд; г) некоторых глубоководных рыб?

1.2. Почему при уменьшении напряжения «световая отдача» ламп накаливания уменьшается и свечение приобретает красноватый оттенок?

2.1. Какое свойство инфракрасных лучей используют при сушке – древесины, сена, овощей?

2.2. В парниках ставят обыкновенное стекло, а колбы ртутных медицинских ламп делают из кварцевого стекла. Почему?

3.1. Сравнить давления света, производимые на идеально белую и идеально чёрную поверхности при прочих равных условиях.

3.2. Как зарядить цинковую пластину, закреплённую на стержне электрометра, положительным зарядом, имея электрическую дугу, стеклянную палочку и лист бумаги? Палочкой прикасаться к пластине нельзя.

4.1. Каковы преимущества кобальтовой пушки перед рентгеновской установкой при обнаружении внутренних дефектов изделий?

4.2. Где больше длина пробега а-частицы: у поверхности земли или в верхних слоях атмосферы?

5.1. Изменяются ли массовое число, масса и порядковый номер элемента при испускании ядром гамма-кванта?

5.2. Как изменяются массовое число и номер элемента при выбрасывании из ядра протона? Нейтрона? Позитрона?