Файл: Упр 1 Приведите примеры технических устройств, действие которых основано на открытии радиоактивности, электромагнитных волн, ультразвука, реактивного движения.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.11.2023

Просмотров: 142

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Упр81. Ракета-носитель массой 33 т приближаетсяк Международной космической станции массой 410 т. Определите силу притяженияв момент, когда расстояние между их центрами масс уменьшилось до 100 м.Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 100 м. Найти силу их взаимного притяжения. 2. На каком расстоянии от поверхности Марса сила взаимодействия меж-планетной станции Маринер-9 массой 1000 кг с планетой была равна1,78 кН? Масса Марса равна 6,4 ∙ 10 23 кг, радиус 3400 кмВ ычислите ускорение свободного падения тел вблизи поверхности Марса. Масса Марса равна 6⋅1023 кг, его радиус 3300 км. 3. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земнымрадиусам, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точкепрямой, соединяющей их центры, следует поместить тело, чтобы онопритягивалось к Земле и Луне с одинаковыми силами? 4. Определите силу притяжения шарика массой m и однородного шара,внутри которого есть сферическая плоскость радиусом R/2 (рис. 32).Радиус шара R, масса M, расстояние между центрами тяжести LМасса шара, который заполнил бы сферическую полость, равна Mпол=(4/3)πρ(R/2)3=M/8Mпол=(4/3)πρ(R/2)3=M/8, а центр его лежит на расстоянии r−R/2r−R/2 от шарика массы mm. Искомая сила, равная разности сил притяжения сплошного шара и меньшего шара, заполняющего сферическую полость, выразится так: F=GMmr2−G(M/8)m(r−R/2)2=GMm[7r2−8rR+2R28r2(r−R/2)2]F=GMmr2−G(M/8)m(r−R/2)2=GMm[7r2−8rR+2R28r2(r−R/2)2]. 6. Определите потенциал гравитационного поля на геостационарной орбитеЗемли. Какой потенциальной энергией обладает космический аппаратспутниковой связи РК KazSat-3 массой 1,3 тонны на этой орбите (рис. 34).Расстояние от поверхности Земли до орбиты 36000 км. Масса Земли6 ∙ 10 24 кг, радиус Земли 6400 кмопределите кинетическую энергию космической станции при движении по орбите со скоростью 3,07 км/с, если масса станции 10 т. 7. Спутник движется вокруг Земли на расстоянии H от ее поверхности.Радиус Земли R 3 >> H. Определите период обращения спутника. Орбитусчитайте круговойm*a=mw^2*(Ro+H)=F=m*G*M/(Ro+H)^2=m*g*(Ro)^2/(Ro+H)^2mw^2*(Ro+H)=m*g*(Ro)^2/(Ro+H)^2w^2=g*(Ro)^2/(Ro+H)^3w=корень(g*(Ro)^2/(Ro+H)^3)T=2*pi/w=2*pi/корень(g*(Ro)^2/(Ro+H)^3)=2*pi*корень((Ro+H)^3/(g*(Ro)^2))если Ro >> HT=2*pi*корень((Ro+H)^3/(g*(Ro)^2)) 2*pi*корень(Ro^3/(g*(Ro)^2)) == 2*pi*корень(Ro/g) 2*3,14*корень(6400000/9,81) сек  5072 сек 84,5 мин

Ветер дует перпендикулярно стене. Плотность воздуха 1,29 кг/м 3p = 200 Паρ = 1,29 кг/м³_________v - ?F*Δt = 2*m*vm=ρ*V    (здесь V - объем, не путать с v - скоростью!!! :)F*Δt = 2*ρ*V*v              (1)Займемся объемом воздуха:V = S*L = S*v*Δt            (2) (S - площадь стены, L - путь, который воздух со  скоростью v пройдет за Δt секунд.Подставляя (2) в (1) получаем:F = 2*ρ*S*v²                   (3)Но сила давленияF = p*S                           (4)Опять приравниваем (4) и (3) и сокращаем на площадь стены:p = 2*ρ*v²Отсюда скорость:v = √ (p / (2·ρ) = √ (200 / (2·1,29) ≈ 8,5 м/с2. Определите силу давления ураганного ветра на стену дома высотой 30 ми длиной 50 м. Скорость ветра достигает 40 м/с и направлена под углом30° к стене. Сравните давление ветра с атмосферным давлением. Примитепоток воздуха вблизи стены ламинарным. упр 151. В широкой части горизонтальной трубы вода течет со скоростью 8 см/спри давлении, равном 1,5·10 5 Па. В узкой части трубы давление равно1,4·10 5 Па. Определите скорость течения в узкой части трубы без учетатрения.Для горизонтально расположенной трубы уравнение Бернулли записывается:rv1(2)/2+p1=rv2(2)/2+p2v2(2)=rv1(2)/2+p1-p2/(r/2)==1000кг/м3*(0.08м\с))*(0.08м\с)/2+1.5*10(5)Па-1.4*10(5)Па/1000кг\м3/2=4.47м\с2. В широкой части трубы нефть течет со скоростью 2 м/с. Определитескорость течения нефти в узкой части трубы, если разность давленийв широкой и узкой части трубы составляет 50 мм рт. СтУравнение: Р1+рgh1+рv1^2/2=Р2+рgh2+рv2^2/2. Здесь h1=h2, Р1-Р2=50мм. рт. ст. =

Определите внутреннюю энергию одноатом- ного идеального газа, взятого в количестве 5 молей, при температуре 27 °С? U = i/2*v*R*Ti=3 - для одноатомного газаv = 5 мольT=273+27=300 КU = i/2*v*R*T = 3/2 * 5 * 8,31 * 300 Дж = 18 698 Дж 18,7 КДж Зависит ли изменение внутренней энергии газа от способа его перевода из состояния 1 в состо- яние 2 (рис. 119)? Найдите изменение внутренней энергии при переходе из состояния 1 в состояние 2, если газ одноатомный; p0 = 105Па, V0 = 2 л. p1=3*10^4 Па V1=4 м3 р2=6*10^4 Па V2=12 м3 ΔU=?ΔU=(i/2)*v*R*ΔT Для 2-х атомных газов i=5Работа газа A=(p1+p2)*(V2-V1)/2=v*R*ΔT (графически - работа равна площади трапеции).ΔU=(5/4)*p1+p2)*(V2-V1)=(5/4)*(6+3)*(12-4)*10^4=0,9*10^6 Дж Один моль газа, имевший начальную температуру Т = 300 К, изобарно расширился, совершив работу А = 12,5·103 Дж. Во сколько раз при этом увеличится объем газа?

Плоский конденсатор с размером пластин 25 × 25 см и расстоянием между ними 0,5 мм заряжен от источника напряжения до разности потенциалов 10 В и отключен от источника. Какова будет разность потенциалов, если пластины конденсатора раздвинуть на расстояние 5 мм? Имеются три различных конденсатора. Электроемкость одного из них 2 мкФ. Когда все три конденсатора соединены последовательно, электро­ емкость соединения равна 1 мкФ. Когда конденсаторы соединены парал­ лельно, то электроемкость цепи 11 мкФ. Определите электроемкость двух неизвестных конденсаторов. Подставим численные значения: С2 = 3 Ф; С3 = 6 Ф или С2 = 6 Ф; С3 = 3 Ф. Электрическая схема, состоящая из двух последовательно соединенных незаряженных конденсаторов электроемкостью 1 мкФ и 3 мкФ, присоеди­ нена к источнику постоянного напряжения 220 В. Определите напряжение на каждом конденсаторе сразу после их подключения. Упр 35 Конденсатору емкостью 20 мкФ сообщили заряд 5 мкКл. Какова энергия заряженного конденсатора? Дано:C=20 мкФ;q=5 мкКл;_________Найти: WСИ: C=2*10⁻⁵ Ф; q=5*10⁻⁶ КлРешение:Воспользуемся формулой для энергии заряженного конденсатора: Выполним подстановку и расчет:  Дж или 625 нДжОтвет: 625 нДж. Электроемкость конденсатора, подключенного к источнику постоянного напряжения U = 1000 В, равна С1 = 5 пФ. Расстояние между его обклад­ ками уменьшили в n = 3 раза. Определите изменение заряда на обкладках конденсатора и энергии электрического поля. Согласно формуле (14.22) заряд конденсатора q = CU. Отсюда изменение заряда Δq — (С2 - C)U = (nC1 - C1)U = (п — 1)С1U = 10-8 Кл. Изменение энергии электрического поля Пластины воздушного конденсатора отсоединили от источника тока, раздвинули вдвое и заполнили зазор диэлектриком с диэлектрической проницаемостью, равной 4. Во сколько раз уменьшилась энергия электрического поля в конденсаторе? Конденсатор отсоединенФормула для энергииW= q^2/ 2CC1= e0S/d былоC2= 4e0S/2d= 2C1 сталоЕмкость увеличилась в 2 разаЭнергия уменьшилась в 2 разаОтвет уменьшилась в 2 раза Пластины плоского конденсатора, площадью 200 см² каждая, располо­ жены на расстоянии 1 см. Какова энергия поля, если его напряженность 500 кВ/м? Дано: Найти W.Решение. Ответ: W = 220 мкДж Конденсатору электроемкостью 2 мкФ сообщен заряд 10–3 Кл. Обкладки конденсатора соединили проводником. Определите количество теплоты, выделившееся в проводнике при разрядке конденсатора, и разность потенциалов между обкладками до и после разрядки. Упр 36 Через нить лампочки карманного фонаря за время t = 2 мин проходит  заряд q1 = 20 Кл. Определите силу тока и время, за которое через нить  лампочки пройдет заряд q2 = 60 Кл. Решение: I =  I = =   А Если за 2 мин проходит заряд q₁ = 20 Кл, то q₂ = 60 Кл пройдёт за 2 · 3 = 6 мин.  Чему равно удельное сопротивление ρ проводника, если при силе тока I = 1 А падение  напряжения на нем U = 1,2 B? Диаметр  проводника d = 0,5 мм, длина l = 47 мм. R=U/I=1,2/1=1,2 ОмR=p*L/sp=R*s/L   s=pi*D^2/4=3,14*0,25*10^-6/4=0,2*10^-6 м^2p=1,2*0,2*10^-6/4,5=5,3*10^-8 Ом*м Есть четыре резистора одинакового сопротивления R = 10 Ом. Сколько существует  способов их соединения? Определите эквивалентное сопротивление в каждом случае. Последовательное или параллельное соединение. При последовательном соединении их общее сопротивление будет равно 40 Ом. При параллельном соединении их общее сопротивление будет равно 2,5 Ом.Формулы для расчета: Последовательное соединение резисторов Rобщ =  R1 + R2 + R3 + R4Параллельное соединение резисторов 1/Rобщ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4.  Определите общее сопротивление цепи, изображенной на рисунке 200, если R = 4 Ом.R1=6 ом, r2=12 om, r3=5 om, r4=4om, r5=2 om, r6=4 om.1/R1,2=1/6+1/12=1/4R1,2=4 Ом1/R4,5,6=1/4+1/2+1/4=1R4,5,6=1 ОмR=R1,2+R3+R4,5,6R=4+5+1=10 ОмОтвет: общее сопротивление 10 Ом.Упр 37 Конденсатор емкостью С = 100 мкФ, заряженный до напряжения U = 300 B  разряжается за время Δt = 0,1 с. Определите среднее значение силы тока  при разряде конденсатора. Uo=300 BC1=50 мкФC2=100 мкФ-------------Q2 - ?РЕШЕНИЕопределим начальный зарядQo=Uo*C1 = 300 *50*10^-6 =0.015 Клпри параллельном соединении емкость системы   C=C1+C2=50 мкФ+100 мкФ=150 мкФтогда общее напряжение  U=U1=U2=Qo/C=0.015 Кл / 150*10^-6 Ф =100 Взаряд на C1    Q1= U1*C1=100 *50*10^-6 =0.005 Клзаряд на С2    Q2= U2*C2=100 *100*10^-6 =0.01 Кл Конденсатор емкостью 100 мкФ заряжается до напряжения 500 B за 0,5 с.  Каково среднее значение силы зарядного тока? Батарея аккумуляторов состоит из n = 8 элементов, соединенных последовательно. ЭДС каждого из элементов ε = 1,5 В, внутреннее сопротивление  r = 0,25 Ом. Внешнюю цепь образуют два параллельно соединенных  проводника сопротивлениями R1 = 10 Ом и R2 = 50 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи. Задачу решим по закону Ома для полной цепи:  I=E/(R+r)ЭДС складывается из всех источников E = e*8 = 1,5*8 = 12 в.Внутреннее сопротивление r = 0,25 * 8 = 2 омПри параллельном сопротивлении R = R1*R2/(R1+R2)= 50*10/(50+10)=25/3 = 8⅓ омI = 12/(2+8⅓) = 1,16 aU = I*R = 1,16*8⅓ = 9,7 в Две группы из трех последовательно соединенных элементов соединены  параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2 В, внутреннее сопротивление r = 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление R = 1,5 Ом. Определите силу тока во внешней цепи. Ответ:Даноэпсилон=U=1,2Br=0,2OmR=1,5Omнайти: I-?Решение R=R/(R+r)=1,5/1,7


Р(давление)=р(плотность)•g•h=(13600+1000+800)•10•0,12м=15400•10•0,12=18480па

  1. Частица массой m = 10–22 кг и зарядом q = 10–6 Кл движется по дуге окружности радиусом R = 1 см в магнитном поле с индукцией B = 0,1 Тл. Чему равна кинетическая энергия частицы?

составим уравнение теплового :

cm1(t-20) + cm2 (t-80)= 0

v1(t-20) + v2 (t-80)= 0

40(t-20) + 60 (t-80)= 0

2(t-20) + 3 (t-80) = 0

2t-40 + 3t-240 =0

5t=280

t= 56 c

    ответ: 56 c

  1. В однородном магнитном поле с индукцией B = 100 мкТл по винтовой линии движется электрон. Определите скорость электрона, если радиус винтовой линии R = 5 см, а шаг h = 20 см.

Дано

В=100 мкТл= 10^-4 Тл

h=20 см=0.20 м

r= 5см = 0.05 см

е=1.6*10^-19 Кл

m=9.1*10^-31 Кг

e/m=-1.759*10^11 Кл*кг  - удельный заряд -по таблице

---------------------

v -?

РЕШЕНИЕ

Электрон движется по винтовой линии.

скорость имеет две составляющих (вращательную v1  и поступательную

v2)

v= √ (v1^2 + v2^2) (1)

 на электрон действует сила Лоренца , приводящая к вращению

F=e*v1*B (2)

в то же время по 2-му закону Ньютона 

F=ma=m*v1^2/r (3)

приравняем правые части (3) и (2)

e*v1*B = m*v1^2/r

v1= e/m*r*B

поступательное движение с шагом   h=v2*T

где Т=2pi*r/v1 - период обращения  электрона

тогда h=v2*2pi*r/v1 ;   v2= h*v1/ (2pi*r)

подставим  в (1)

v= √ (v1^2 + v2^2) =  √ (v1^2 + [h*v1/ (2pi*r)]^2 )=v1* √(1 +[h/(2pi*r)]^2)=

= e/m*r*B*√(1 +[h/(2pi*r)]^2)= e/m*B*√(r^2 +[h/(2pi)]^2)

 

подставим численные значения

 

v=1.759*10^11 *10^-4*√(0.05^2 +(0.2/(2pi))^2)=1.04*10^6 м/с =10^6 м/с

 

Ответ 10^6 м/с

Упр 48

  1. По графику (рис. 305) определите магнитную проницаемость стали при индукции В0 намагничивающего поля, равной 0,4 и 1,2 мТл.

Дано:



Найти μ.

Решение.



Ответ: 1) 2000; 2) 1000.

  1. Во сколько раз изменится магнитный поток, если чугунный сердечник в соленоиде заменить стальным таких же размеров? Для ответа исполь- зуйте график (рис. 305).

Дано:



Найти



Решение.



Ответ: увеличится в 1,75 раза.

3. К противоположным концам диагонали каркаса в форме куба (рис. 306) подводится постоянное напряжение, по ребрам куба текут токи. Чему равна магнитная индукция поля в центре куба? Как изменится магнитная индукция, если внутрь каркаса поместить стеклянный куб?


р=1000кг/м в кубе

f=50н

v-?

решение:
P=v*f f=mg f=80кг*9,8 м/c^2=784 н  p=784н*6м/c=4704

Упр 49

  1. Проволочное кольцо расположено в однородном магнитном поле с индук- цией B = 0,5 Тл так, что плоскость кольца составляет с силовыми линиями поля угол α = 30°. При этом магнитный поток через кольцо Ф = 24 Вб. Определите радиус кольца.



  1. Проволочное кольцо радиусом R = 0,1 м находится в однородном маг- нитном поле так, что линии индукции перпендикулярны его плоскости. Индукция магнитного поля B = 20 мТл. Насколько изменится магнитный поток, пронизывающий кольцо, если его повернуть на угол α, равный: а) 180°; б) 360°?

По формуле магнитного потока нужно найти S, так как у нас кольцо, то S=пR^2.

Далее в формулу Ф=ВS cos подставляем значение углов и находим.



Упр 50

  1. Определите скорость изменения магнитного потока в соленоиде, состо- ящем из N = 400 витков, при возбуждении в нем ЭДС индукции εi = 100 B.

Для одного витка 100/400=0,25 В. Скорость изменения Ф/t=0,25 Вб/с

P1v1=p2v2 -итп(изотермический процесс)  p2v2/p1 2700кг/м3*0,1м3 / 900кг/м3=0,3 м3 


  1. Лежащее на столе металлическое кольцо перевернули. Радиус кольца r = 10 см, его сопротивление R = 2 Ом. Какой заряд прошел при этом через кольцо, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли B = 5·10–5 Тл?

ЭДС = ΔФ / Δt

Изменение магнитного потока:

ΔФ = S·ΔB

Площадь кольца:

S = π·r² = 3,14·(0,10)² = 31,4·10⁻³ м²

Изменение магнитного поля:

ΔB = B₁ - B₂ = 5·10⁻⁵ Тл

Тогда:

ЭДС = ΔФ / Δt = S·ΔB / Δt = 31,4·10⁻³·5·10⁻⁵ / Δt = 1,57·10⁻⁶ / Δt

Сила тока:

I = ЭДС / R        (1)

Но:

I = Δq / Δt          (2)

Приравнивая правые части (2) и (1), получаем:

Δq / Δt = ЭДС / 2

Δq / Δt = 1,57·10⁻⁶  / (2·Δt)

Δq = 1,57·10⁻⁶  / 2 ≈ 0,79·10⁻⁶ Кл   или    790 000 Кл

  1. Два параллельных проводника распо- ложены в однородном магнитном поле с индукцией B = 1 Тл так, что силовые линии поля перпендикулярны пло- скости, в которой лежат проводники. По проводникам перпендикулярно им скользит металлическая перемычка, приближаясь к вольтметру со скоростью υ = 10 м/с. Расстояние между проводниками l = 1 м (рис. 328). Определите показания вольтметра.

a = f∆s. ∆s = 0,4-0,15 = 0,25.

f = k*(q1*q2/r²)

f = 9*10^9*(10^-7*10^-8/0,4²) = 9*10^9*(10^-15/0,16) = 56,25*10^-6 н.

а = 56,25*10^-6*0,25 ≈ 14 мкдж.

ответ: а = 14 мкдж.

  1. Определите направление индукционного тока в проводнике CD (рис. 329) в случаях, когда: а) цепь проводника AB замыкают; б) цепь проводника AB размыкают; в) ручку реостата в замкнутой цепи проводника AB перемещают вверх; вниз; г) прямолинейные части контуров AB и CD сближают; удаляют.

 а) Вверх; б) вниз; г) вниз; д) нет тока.

5. Магнитный поток, пронизывающий катушку, изменяется со временем, как показано на рисунке (рис. 330). Начер- тите график изменения ЭДС индукции, наводимой в катушке. Каково макси- мальное значение ЭДС индукции, если в катушке 400 витков?



Упр 51

  1. Индуктивность контура L = 0,04 Гн. Сила тока в контуре увеличилась на ΔI = 0,4 А. На сколько изменился магнитный поток, создаваемый током в контуре?



  1. Индуктивность контура L = 20 мГн. Чему равна средняя ЭДС самоин- дукции в этом контуре, если за время Δt = 0,02 c сила тока в нем уменьши- лась на ΔI = 0,04 А?



  1. Соленоид, индуктивность которого L = 6 мГн, содержит N = 400 витков. Сила тока, протекающая по обмотке, I = 10 А. Определите магнитный поток, возникающий в соленоиде.

50 ом и 10 ом,а напряжение на их концах ровно 120в

u=220 в   i - ?     r3-?

найдем общий ток

i = u12/(r1+r2)=120/(50+10)=2 а

найдем полное сопротивление   r =u/i=220/2=110 ом

r=r1+r2+r3

r3=110 -50-10=50 ом - ответ

  1. По длинному соленоиду течет ток I = 10 А, создающий внутри соленоида магнитное поле с энергией W = 0,5 Дж. Определите магнитный поток, пронизывающий витки соленоида.

Смотрите также файлы