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

Скачать файл (4,74Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.11.2023

Просмотров: 143

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?

R=6-2 = 4 Ома

Значить сопротивление одной лампы

R1=R*2 = 4*2= 8 Ом

Если одна лампа перегорит

I3 = E / (R1+r) = 12 / (8+2) = 1.2 Ампера

Для измерения ЭДС своего аккумулятора автомобилист собрал замкнутую цепь, в которой последовательно соединил аккумулятор, источник тока с ЭДС 2 В и амперметр. Амперметр показал 1 А. При изменении полярности включения аккумулятора ток в цепи изменил направление и стал равным 0,75 А. Определите ЭДС аккумулятора.

Пусть ЭДС аккумулятора равен X B.
Запишем закон Ома для полной цепи:
I₁ = (ЭДСакк + ЭДСит) / R
1 = (Х + 2) / R (1)
(здесь R - сопротивление аккумулятора, источника тока и амперметра).

При смене полярности:
0,75 = (X-2) / R (2)

Разделим (1) на (2)
1/0,75 = (X+2) / (X-2)

(X-2)*1 = (X+2)*0,75
X - 2 = 0,75*X + 1,5
0,25*X = 3,5
X = 3,5 / 0,25 = 14 В

Ответ: ЭДС аккумулятора 14 вольт.

Упр 39

1.Определите общее сопротивление цепи, изображенной на рисунке 217, если R = 9 Ом.

2. Определите общее сопротивление цепи, изображенной на рисунке 218, если R = 5 Ом.

Ответ:

R+50=30м

R•50+30=80

80•R=40

Ответ:40R

3. Определите сопротивление проволочного каркаса, имеющего форму куба (рис.219), при включении его в цепь между точками 1 и 7. Сопротивление каждого ребра каркаса R = 0,3 Ом.

4. Две батареи с ЭДС ε1 = 10 B и ε2 = 8 B и внутренними сопротивлениями r1 = 1 Ом и r2 = 2 Ом соединены последовательно с резистором сопротивлением R = 6 Ом так, как показано на рисунке220. Найдите силу тока, текущего через резистор.

Упр 40

В течение какого времени можно нагреть в чайнике воду объемом V = 1 л от температуры t1 = 20 °С до кипения при напряжении в сети U = 220 B, если сила тока I = 8 А?

2. В течение какого времени можно нагреть в чайнике воду объемом V = 1 л от температуры t1 = 20 °С до кипения при напряжении в сети U = 220 B, если сила тока I = 8 А?

3. Электроплитка имеет три спирали сопротивлением R = 120 Ом каждая, соединенные параллельно друг с другом. Плитку включают последовательно с резистором сопротивлением r = 50 Ом. Как изменится время, необходимое для нагревания чайника с водой до кипения, при перего- рании одной из спиралей плитки?

Общее сопротивление плитки с 3-мя спиралями

R(o3) = R(c)/3 = 120/3 = 40

Общее сопротивление плитки с 2-мя спиралями

R(o2) = R(c)/2 = 120/2 = 60

Общее сопротивление плитки в 1-м случае

R1 = R(o3) + R = 40 +50 = 90 Ом

Общее сопротивление плитки во 2-м случае

R2 = R(o2) + R = 60 +50 = 110 Ом

Количество тепла для нагрева воды до кипячения в 1-м случае

Q1 = U^2*t1/R1

Количество тепла для нагрева воды до кипячения во 2-м случае

Q2 = U^2*t2/R2

Так как Q1 = Q2

U^2*t1/R1 = U^2*t2/R2 t1/R1 = t2/R2 t2 = t1*R2/R1 = t1*110/90 = t1*11/9

4. Лампочка мощностью Р = 500 Вт рассчитана на напряжение U0 = 110 В. Определите дополнительное сопротивление, позволяющее включить лам- почку в сеть напряжением U = 220 B без изменения ее мощности.

5. Электрокипятильник имеет две обмотки. При включении одной из них вода в сосуде закипает через время t1 = 5 мин а при включении другой – через t2 = 15 мин. Через какое время закипит вода в том же сосуде, если обе обмотки включить: а) последовательно; б) параллельно?

Дано:

Решение:

Ответ:

1 2 3 4 5 6 7 8

При подключении резистора сопротивлением R к источнику тока КПД последнего η = 20 %. Сколько таких резисторов нужно взять и как их соединить, чтобы мощность, выделяющаяся на этом соединении, была максимальной?

N=4, последовательно

7. Определите КПД источника тока при силе тока в цепи I = 0,8 А, если сила тока короткого замыкания Iк.з. = 2 А?

I=0.8 A Ikz=2 A η=?
===
η=Pн/Р=Uн/E
r=E/Ikz
I=E/(R+r) R=E*(1/I - 1/Ikz)
η=I*R/E=1-I/Ikz=1-0.8/2=0.6 (60%)

Упр 41

1. Определите среднюю скорость направленного движения электронов вдоль медного проводника при плотности тока j = 1 А/мм2, если считать, что на каждый атом приходится один свободный электрон.

Какова напряженность поля в алюминиевом проводнике сечением 1,4 мм2 при силе тока 1 А?

Дано:

Найти Е.

решение.

Ответ: Е = 20 мВ/м.

Вычислите отношение сопротивлений вольфрамовой проволоки при тем- пературах t = 0 °C и t = 2400 °C.

Дано:
t0 = 0
t = 2400
R(уд)=5.5 * 10^-8
a = 4.1*10^-3
Решение
Обозначим сопротивление при 0 градусах как R1, а при 2400 градусах как R2.
R1 = R(уд)(1+a(t0-20))
R2 = R(уд)(1+a(t-20))
Вычислим соотношение R1/R2:
(1+a(t0-20))/(1+a(t-20)) = (1 - 82*10^-3)/(1+ 9758*10^-3) = 0.918/11= 0.08
Ответ: 0.08

При погружении катушки из алюминиевой проволоки под напряжением в тающий лед сила тока в ней равна I1 = 29 мА, а при погружении в кипяток – I2 = 20 мА. Определите температурный коэффициент сопротивления алюминия.

Дано:

Найти α.

Решение.

Ответ: α = 0,004 К ^-1.

6. На сколько процентов изменится мощность, потребляемая электромагнитом, обмотка которого выполнена из медной проволоки, при изменении температуры от 0 °C до 30 °C?

Дано:

Найти

Решение.

Ответ: уменьшится на 11,4%.

Упр 42

Концентрация электронов проводимости в германии при комнатной температуре n = 3·1019 м3. Какую часть составляет число электронов проводимости от общего числа атомов? Плотность германия ρ = 5400 кг/ м3, молярная масса германия μ = 0,073 кг/моль.

При температуре 20 °С концентрация электронов проводимости в гер- мании 1·1014 см3. Какая доля его атомов ионизирована? Считайте, что при ионизации удаляется в среднем лишь один из валентных электронов атома.

Каким должно быть удельное содержание примеси алюминия в кремнии (по массе в %), чтобы концентрация «дырок» в нем равнялась 5,0·1016 см3? Примите, что каждый атом алюминия участвует в образовании «дырки».

К концам цепи, состоящей из последовательно включенных термистора и реостата сопротивлением 1 кОм, подано напряжение 20 В. При ком- натной температуре сила тока в цепи была равна 5 мА. Когда термистор опустили в горячую воду, сила тока стала равна 10 мА. Во сколько раз изменилось сопротивление термистора?

Дано:

Решение.

Найти

Ответ:

5. Фоторезистор, который имеет сопротивление 25 кОм в темноте, включили последовательно с резистором сопротивлением 5 кОм. Когда фоторезистор осветили, сила тока в цепи при том же значении напряжения увеличилась в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось сопротивление фоторезистора?

Дано:

Найти R.

Решение.

Ответ: R₂ = 2,5 кОм.

Упр 43

Две электролитические ванны с растворами AgNO3 и CuSO4 соединены последовательно. Какая масса m2 меди выделится за время, в течение которого выделилось серебро массой m1 = 180 г?

Дано: