Контрольныеработы № 1. Основы молекулярно-кинетической теории

КОНТРОЛЬНЫЕРАБОТЫ

№ 1. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

1 ВАРИАНТ

1. Найдите концентрацию молекул кислорода, если его давле­ние 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул 700 м/с.

2. В баллоне емкостью 10 л находится 75 г водорода при 27 °С.Определите давление в баллоне.

3. На рис. 1 дан график измене­ния состояния идеального газа в ко­ординатах р, Т. Представьте этот процесс на графике в координатах У, Т. Какая из линий, изображенных на исходном и на вашем рисунках, будет изохорой, изобарой и изотер­мой? рис. 1

4. К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2 мм подвешен груз массой 10 кг. Найдите механическое напряжение в проволоке при покоящемся грузе.

II ВАРИАНТ

1. Средняя кинетическая энергия молекул газа равна 1,5 • 10^ Дж. Определите температуру газа в градусах Цельсия (постоянная Бопьц-мана ^М. Ю-^Дж/К).

2. Определите массу кислорода, находящегося в сосуде объе­мом 40 л, если его давление при -23 °С равно 2,5 • 10s Па.

V

3. На рис. 2 изображен замкну­тый цикл изменения состояния неко­торой массы газа. Направление про­цесса указано стрелками. Каким процессам изменения состояния газа соответствуют отдельные участки цикла? Изобразите графики этих про­цессов в координатах р, Г; V, Т.

Рис. 2

4. Две проволоки, диаметры которых отличаются в 3 раза, подвержены действию одинаковых растягивающих сил. Сравните возникающие в них напряжения.

III ВАРИАНТ

1. При какой температуре средняя квадратичная скорость мо­лекул гелия достигнет первой космической скорости (7,9 км/с)? Масса атома гелия равна 6,4 • 10»27 кг. Постоянную Больцмана при­нять равной 1,4 • 10-2 Дж/К.

2. Какой объем занимает. 350 г кислорода при давлении 1,5 • 105 Па и температуре О °С?

3. Изобразите графически изобарное расширение заданной массы идеального газа в координатах р, V; V, Т; р, Г.

4. К концам стальной проволоки длиной 3 м и сечением 1 мм2 приложены растягивающие силы по 200 Н каждая. Найти абсолют­ное и относительное удлинения проволоки.

№ 2. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

I ВАРИАНТ

1. В цилиндре находится 88 г водорода. Какую работу совер­шит газ при изобарном нагревании на 50 °С?

2. Идеальная тепловая машина работает как двигатель в интер­вале температур 327 °С и 27 °С. Определите кпд этой машины. Как можно увеличить кпд тепловых машин? .

3. Идеальный газ, занимающий р 1 объем V , расширяется до объема V. Расширение газа происходит в трех случаях различным образом (рис. 4): 1) изобарно, 2) изотерми­чески, 3) адиабатно. В каком из этих процессов внутренняя энергия газа увеличивается, уменьшается, остает­ся постоянной? ^мс- ^

4. Качественная задача по выбору учителя.

II ВАРИАНТ

1. В цилиндре заключено 1,6 кг кислорода. На сколько граду­сов надо нагреть газ, чтобы при изобарном расширении он совер­шил работу 40 кДж?

f 2. Тепловая машина работает по циклу Карно. Количество теп­лоты, получаемое от нагревателя за цикл, равно 1,5 кДж. Из них 80% передается холодильнику. Найти кпд цикла и работу, совер­шенную за цикл.

\»Ъ. Газ адиабатно сжали. Как при этом изменилась его внутрен­няя энергия? Почему?

4. Качественная задача по выбору учителя.

Ill ВАРИАНТ

v 1. В цилиндре под тяжелым поршнем находится 200 г водоро­да. Какую работу совершит газ при изобарном нагревании на 50 °С?

• 2. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемого от нагревателя, совершается работа 300 Дж. Определите кпд машины и температуру нагревателя, если темпе­ратура холодильника 17 °С.

3. Определенную массу газа можно нагреть на одно и то же количество градусов по-разному: при постоянном объеме и по­стоянном давлении. В каком случае требуется больше энергии? Почему?

4. Качественная задача по выбору учителя.

N5 3. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

1 ВАРИАНТ

1. В некоторой точке электрического поля а воздухе на точечечный заряд 3,0 • 102 Кп действует сипа 1,5 • 10'5 Н. Найдите напря­женность поля в этой точке и определите величину точечного заря­да, создающего ее, если данная точка удалена от заряда на 0,3 м.

2. Электрон из состояния покоя пробегает в однородном элек­трическом поле расстояние 5 102 м и приобретает скорость 1,6-107 м/с. Чему равна напряженность поля?

3. Какое физическое явление используется при электростати­ческой защите электро - и радиотехнических аппаратов?

.

Н ВАРИАНТ

1. В точках ан В, расстояние между которыми 0,2 м, поме­щены заряды I. O-IO^Kn и 2,0-Ю^Кл. Определите величину и направление силы, действующей в воздухе со стороны этих заря­дов на третий заряд величиной 1,0 • 10»* Кл, помещенный в сере­дине отрезка АВ.

2. Определите электроемкость конденсатора, для изготовле­ния которого использовали ленту алюминиевой фольги длиной 2 м и шириной 0,1 м. Толщина парафинированной бумаги 1,0-10~4 м. Какая энергия запасена в конденсаторе, если он заряжен до рабо­чего напряжения 400 В? (е^^^, = 2,5)

3.Какую опасность представляет собой обесточенная цепь с имеющимися в ней конденсатором. Что следует сделать после размыкания такой цепи?

И ВАРИАНТ

1. Два одинаковых маленьких металлических шарика с заряда­ми 1,8 • 10~7 Кл и -8,0 • 10»» Кл приведены в соприкосновение и вновь раздвинуты на расстояние 0,5 м. Определите силу взаимодействия между ними.

2. Между параллельными, разноименно заряженными пласти­нами, расположенными горизонтально, находится неподвижная пылинка массой 1,0 • 10'» кг. Разность потенциалов между пласти­нами 500 В, расстояние 0,1 м. Определите заряд пылинки.

3. При каких условиях перенос электрического заряда из од­ной точки электрического поля в другую не сопровождается зат­ратой энергии?

IV ВАРИАНТ

1. Два заряда 9 • 10'* Кл и 4 • 10»8 Кп расположены на расстоя­нии 50 см Друг от друга. На каком расстоянии от большего заряда надо поместить третий заряд, чтобы силы, действующие на него со стороны указанных зарядов, взаимно компенсировались?

2. Определите величину работы, совершаемой при переме­щении заряда 4,0 • 10»9 Кл в однородном электрическом поле на­пряженностью 6,0-104 В/м. Величина перемещения равна 5 см. Направление перемещения составляет с направлением напряжен­ности поля угол 60°.

3. Зависит ли емкость конденсатора от величины приложенно­го к нему напряжения?

№ 4. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1 ВАРИАНТ

1. Батарея накала электронной лампы имеет ЭДС 6,0 В. Для накала лампы необходимо напряжение 4,0 В при силе тока 80 мА. Внутреннее сопротивление батареи 0,2 Ом. Чему должно быть равно сопротивление резистора, который необходимо включить последовательно с нитью лампы во избежание ее перегрева?

2. Для нагревания некоторой массы воды до кипения требует­ся 3 Дж. Определите, сколько времени будет происхо­дить нагревание воды, если пользоваться одним нагревателем мощностью 500 Вт? двумя такими же нагревателями, соединенными последовательно? Напряжение в сети и сопротивление спира­лей плиток считать постоянным.

3. Почему при коротком замыкании источника напряжение на его зажимах близко к нулю?

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

II ВАРИАНТ

1. К источнику тока с ЭДС 4,5 В и внутренним сопротивлением 1,50м присоединена цепь, состоящая из двух проводников по 10 Ом каждый, соединенных между собой параллельно, и третье­го проводника сопротивлением 2,5 Ом, присоединенного после­довательно к двум первым. Чему равна сила тока в неразветвлен­ной части цепи?

2. Электродвигатель механической мощностью 3,3 кВт и кпд, равным 75%, работает под напряжением 220 В. Определите силу тока в цепи.

3. Две спирали одинакового .сопротивления включаются в сеть:

один раз последовательно, другой раз параллельно. В каком слу­чае выделится большее количество теплоты и во сколько раз?

4. Можно ли включить в сетьс напряжением 220 В потенцио­метр, на котором написано: 6Ом, 5 А; б) 2000 Ом, 0,2 А?

III ВАРИАНТ

1. Цепь состоит из источника тока с ЭДС 4,5 В и внутренним сопротивлением 1,5 Ом и двух последовательно соединенных про­водников с сопротивлениями 2 и 4 Ом. Чему равна сила тока в цепи и напряжение на проводниках?

2. Подъемный кран поднимает груз массой 8,8 т на высоту 10 м в течение 49 с. Определите силу тока в цепи электродвигате­ля крана, если напряжение в сети 220 В, кпд крана 80%.

3. В сеть параллельно включены две лампы с различными со­противлениями. В которой из ламп выделится большее количество теплоты за одинаковое время?

4. Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом, рассчитан­ную на напряжение 120 В, надо питать от сети напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник сечением 0,55 мм2 надо вклю­чить последовательно с лампой? (р = 1,1 • 10»»* Ом • м)

№5. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

1 ВАРИАНТ

1. Ядро атома гелия, имеющее массу 6,6-10»27 кг и заряд 3,2-10~'9 Кл, влетает в однородное магнитное поле индукцией 1,0 • 10»2 Тл и начинает двигаться по окружности радиусом 1,0 м. Определите скорость этой частицы.

2. Каков расход энергии на рафинирование 1 т меди, если напря­жение на электролитической ванне по техническим нормам равно 0,4В?

3. Как изменится сила тока насыщения в газе между пластинами плоского конденсатора, если при неизменном действии ионизатора сблизить пластины?

2 ВАРИАНТ

1. Электрон влетает в однородное магнитное поле индукцией 2,0•10-4Tп перпендикулярно силовым линиям со скоростью 1,0-10'м/с. Вычислите радиус окружности, по которой он будет двигаться.

2. Зная электрохимический эквивалент серебра, вычислите элект­рохимический эквивалент золота.

3. При перенапряжении между рогами разрядника (рис. 111*) возникает плазменная дуга. Почему дуга сначала возникает внизу, а затем перемещается вверх и гаснет?

3 ВАРИАНТ

1. Какая по величине сила действует на электрон, летящий в одно­родном магнитном поле индукцией 1,0 • 10»2 Тл перпендикулярно ли­ниям магнитной индукции со скоростью 3,0 • 10' м/с?

2. При электролитическом получении алюминия используются ванны, работающие под напряжением 5 В при силе тока 40 кА. Сколько требуется времени для получения 1 т алюминия и каков при этом расход энергии?

3. Для получения примесной проводимости нужного типа в полу­проводниковой технике часто применяют фосфор, галлий, мышьяк, индий, сурьму. Какие из этих элементов можно ввести в качестве примеси в германий, чтобы получить электронную проводимость?