Физика (стр. 3 )

33. Определите из графика работу переменной силы F, направленной вдоль перемещения S.

Работа на графике зависимости силы от перемещения определяется площадью ограниченной кривой F(S) и осью ОS.

А (площадь трапеции)=

34. Вычислить по графику работу силы упругости.

Работа переменной силы упругости на графике F=f(x) определяется площадью ограниченной кривой F(x) и осью ОХ.

А(площадь треугольника) =

35. Проекции импульсов тел на координатные оси равны:

Х: Р1х =2 кгм/с; Р2х =2,5 кгм/с; Р3х =-0,5 кгм/с;

Y: Р1у =-1,5 кгм/с; Р2у =3 кгм/с; Р3у =-2,5 кгм/с; Найти импульс системы.

Импульс системы тел где

Рх =(2+2,5-0,5) = 4 кгм/с, Ру =(-1,5+3-2,5)=-1кгм/с, тогда

36. Человек массой 60 кг, бегущий со скоростью 7 м/с, догоняет тележку массой 40 кг, движущуюся со скоростью 2 м/с, и вскакивает на нее. С какой скоростью станет двигаться тележка после этого?

Закон сохранения импульса в данном случае

37. Камень объемом V=10-3 м3 подняли из воды с глубины h=10 м. Плотность воды 1 г/см3. Плотность камня 5 г/см3. Определите работу, совершенную при подъеме камня (g=10 м/с2)?

Силу, совершающую работу по подъему тела, найдем из уравнения T+FA =mg, где FA- сила Архимеда равна , тогда T =mg-FA, или .Следовательно,

38. Турист может спуститься с горы от точки М до точки N по одной из четырех траекторий, представленных на рисунке. При движении по какой траектории работа силы тяжести будет иметь минимальное по модулю значение?

Работа силы тяжести вычисляется по формуле и не зависит от формы траектории.

39. На рисунке представлена траектория движения тела, брошенного под углом к горизонту. В какой точке траектории сумма кинетической и потенциальной энергий имела минимальное значение?

По закону сохранения энергии для замкнутых систем механическая энергия во всех точках одинакова.

40. Тело обладает кинетической энергией Ек=100Дж и импульсом Р=40 кгžм/с. Чему равна масса тела?

Из формул и найдем

41. Два автомобиля с одинаковыми массами m движутся со скоростями V и 2V относительно Земли в одном направлении. Чему равна кинетическая энергия второго автомобиля в системе отсчета, связанной с первым автомобилем?

Скорость одного автомобиля в системе отсчета, связанной с другим автомобилем, равна следовательно, кинетическая энергия его в этой системе отсчета равна

42. На подножку вагонетки, которая движется по рельсам со скоростью 5,5 м/с, прыгает человек массой 60 кг в направлении, перпендикулярном ходу вагонетки. Масса вагонетки 240 кг. Скорость вагонетки вместе с человеком стала равна:

Закон сохранения импульса записывается в векторном виде

Проекция скорости человека до взаимодействия с тележкой на ось ОХ равна 0,

Значит

Следовательно,

43. Мяч массой 0,4 кг, брошенный вертикально вверх со скоростью 20 м/с, возвращается на исходное место со скоростью 15 м/с. Вычислите работу силы сопротивления воздуха.

В соответствии с законом сохранения энергии работа сил сопротивления равна изменению кинетической энергии, взятой с обратным знаком

44. Футболист бьет по неподвижному мячу с силой, которая в течение времени удара меняется в соответствии с графиком, представленным на рисунке. Какую скорость приобретает мяч массой m=400г после удара?

По второму закону Ньютона т. к. то и Величина Ft равна площади между кривой F(t) осью оt.

Ft (площадь треугольника)=

45. На нити подвешен груз. Пуля, летящая горизонтально, попадает в груз. При этом возможно три случая: 1) Пуля, пробив груз и сохранив часть скорости, летит дальше. 2) Пуля застревает в грузе. 3) Пуля после удара отскакивает от груза. В каком случае груз отклонится на больший угол? Скорость пули во всех трех случаях одинакова.

Груз отклонится на больший угол в случае получения большей скорости, т. е. большего импульса, что будет при отскакивании пули от груза, т. к.

46. Вычислите количество теплоты, выделившееся в результате абсолютно неупругого, центрального соударения двух шаров массами 1 кг и 2 кг, двигавшихся со скоростью 2 м/с и 1 м/с соответственно? Шары движутся навстречу друг другу.

Для неупругого удара выполняется закон сохранения импульса,

и закон сохранения энергии

Из уравнения (1) найдем скорость после соударения Тогда из уравнения (2)

47. В сосуде с водой плавает кусок льда. Что будет с уровнем воды, когда лед растает?

Вес плавающего льда равен силе Архимеда или весу вытесненной им воды. Поэтому объем воды, образовавшейся при таянии льда, будет в точности равен объему вытесненной им воды, и уровень воды в сосуде не изменится.

48. В трубе с переменным сечением течет жидкость. Отношение площадей некоторых двух сечений равноОпределите отношение скоростей жидкости в этих сечениях.

При стационарном течении жидкости количество жидкости, протекающее через любое сечение трубы за время t, одинаково и равно Следовательно,

49. Если плотность льда, воды , а объем не погруженной в воду части айсберга V1, то каков полный объем айсберга?

Айсберг будет плавать, если mg =FA , где тогда значитоткуда

50. Какую силу надо приложить, чтобы удержать под водой камень массой 30 кг, объем которого 0,012 м3?

Камень будет находится в равновесии, если так как FA- сила Архимеда равна , то

II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА.

Краткий справочник

Температура

Число молей ;

Число молекул

Концентрация

Основное уравнение МКТ

Связь давления со средней

кинетической энергией

молекул

Связь средней кинетической

энергии с температурой

Зависимость давления

газа от температуры

Средняя квадратичная

скорость молекул

Уравнение состояния

идеального газа

Изопроцессы

(P=const)

изобарный

0

(V=const)

изохорный

0

адиабата

(Т=const)

изотермический

0

Количество теплоты, необходимое

для нагревания или выделяемое

при охлаждении.

Количество теплоты, необходимое

для плавления тела, взятого при

температуре плавления, или

выделяемого при кристаллизации.

Количество теплоты, необходимое

для парообразования жидкости,

взятой при температуре кипения,

или выделяемое при конденсации

Количество теплоты, выделяемое

при сгорании топлива

I закон термодинамики

Работа при изобарном

расширении

Внутренняя энергия

одноатомного идеального

газа

КПД любой тепловой машины

КПД машины Карно

Задачи

51. При нагревании идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения молекул увеличилась в 4 раза. Как изменилась абсолютная температура газа?

Формула средней квадратичной скорости , тогда

Следовательно, при увеличении в 4 раза температура увеличится в 16 раз.

52. Железнодорожный состав, идущий со скоростью 36 км/ч, резко затормозил. Определить, на сколько поднялась температура спирта, перевозимого в цистерне.

По закону сохранения энергии вся кинетическая энергия железнодорожного состава перешла во внутреннюю энергию спирта (пошла на нагревание).

следовательно, .

53. Как изменился объем данной массы идеального газа при переходе из состояния 1 в состояние 2?

Проведем изохору (V1=const) через точку (1) и изохору (V2=const) через точку (2). Из графика видно, что

0

таким образом

Так как ,значит V1<V2. Следовательно, объем газа увеличивается.

54. Как изменится плотность азота в баллоне, если температура повысится от 270 до 3270С? (Расширением баллона пренебречь).

При нагревании газа при постоянном объеме плотность остается постоянной.

55. Как изменится давление газа, если концентрация его молекул увеличится в 3 раза, а средняя квадратичная скорость молекул уменьшится в 3 раза?

В соответствии с основным уравнением молекулярно-кинетической теории при увеличении n в 3 раза и уменьшении в 3 раза давление газа уменьшится в 3 раза.

56. Как изменится внутренняя энергия одноатомного идеального газа, если его давление увеличится в 3 раза, а объем уменьшится в 2 раза?

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа . Следовательно, при увеличении давления в 3 раза и уменьшении объема в 2 раза энергия увеличится в 1,5 раза.

57. Из сосуда выпустили половину находящегося в нем газа. Как необходимо изменить абсолютную температуру оставшегося в сосуде газа, чтобы давление его увеличилось в 3 раза?

Из уравнения состояния идеального газа давление в начальном состоянии , в конечном . Поделив второе уравнение на первое, получим. Следовательно, для увеличения давления в 3 раза температуру оставшейся части газа необходимо увеличить в 6 раз.

58. Какие молекулы в атмосфере движутся быстрее: кислорода или водорода?

Средняя квадратичная скорость молекул . Следовательно, молекулы водорода, имеющие меньшую молярную массу движутся быстрее.

59. Идеальный газ при давлении Р0 имел объем V0. При неизменной массе и постоянной температуре объем газа уменьшили на 10%. Как изменилось давление газа?

Уравнение изотермического процесса Р0V0=P1V1, по условию задачи V1=0,9V0, тогда P0V0=P10,9V0. Следовательно, .