1. Протон влетает со скоростью 60 км/с в пространство с электрическим и магнитным полями. Траектория протона совпадает по направлению, перпендикулярному этим линиям. Индукция магнитного поля равна 0,1 Тл. Начальное ускорение протона при достижении этих полей равно 1012м/с2. Найти напряженность электрического поля.
Ответ: Е = 9 кВ/м
2. Маленький шарик падает свободно на наклонную плоскость и упруго отражается от нее. Наклонная плоскость составляет угол 30º с горизонтом. Скорость шарика в момент улара о плоскость 1 м/с. На какое расстояние переместится шарик по горизонтали к моменту его удара о плоскость?
Ответ: 0,17 м
|
|
|
|
|
Ответ: 16,25 м
4. Газ в количестве 0,15 моля находился при комнатной температуре в вертикальном цилиндре под поршнем массой 3,3 кг и площадью 30 см2.Поршень способен свободно перемещаться. Трение между поршнем и стенками сосуда отсутствует. Внешнее атмосферное давление нормальное. В результате медленного нагревания поршень переместился вверх на 3 см. на какую величину изменилась температура газа?
Ответ: 8 К
5. Состояние неизменной массы одноатомного идеального газа изменяется по циклу, показанному на рисунке. За цикл газ совершает работу А = 5 кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя?
Ответ: 57,5 кДж
6. На p – V диаграмме изображен замкнутый цикл, проведенный с одноатомным идеальным газом. Определить КПД этого цикла.
Ответ: 10%
7. С одним молем идеального одноатомного газа совершают циклический процесс 1-2-3-4-1 (см. рис.). Во сколько раз КПД данного цикла меньше, чем КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же максимальной и минимальной температурах?
Ответ: в 12 раз
8. Один моль идеального одноатомного газа переводят из состояния 1 с температурой Т1 = 300 К в состояние 2 таким образом, что в течение всего процесса давление газа возрастает пропорционально его объему. В ходе всего процесса газ получает количество теплоты Q = 14958 Дж. Во сколько раз уменьшается в результате этого процесса плотность газа?
Ответ: уменьшится в 2 раза
9. В сосуде содержится кусок льда. Температура льда t1 = 
. Если сообщить ему количество теплоты Q, то весь лед растает и образовавшаяся вода нагреется до температуры t2 = 20 
. Какая доля льда k растает, если сообщить ему количество теплоты 
? Тепловыми потерями на нагрев сосуда пренебречь.
Ответ: к = 0,63
10. В сосуде объемом 2 л находится гелий при давлении 100 кПа и температуре 200 К, а в сосуде объемом 5 л – неон при давлении 200 кПа и температуре 500 К. Определить температуру газа в сосудах после их соединения.
Приведенное решение является не единственным. Можно решить эту задачу, используя уравнение Менделеева-Клапейрона.
Ответ: 400 К
11. В сосуде объемом 0,5 л находится идеальный газ при температуре 27 и давлении 100 кПа. Сколько молекул газа нужно выпустить из сосуда, чтобы давление в нем уменьшилось в два раза. Температура газа не меняется.
Приведенное решение является не единственным. Можно решить эту задачу, используя уравнение Менделеева-Клапейрона или основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
Ответ: 6∙1021 молекул
12. Горизонтально расположенный цилиндр разделен скользящей без трения перегородкой на две части. С одной стороны от перегородки находится водород, с другой – гелий. Массы и температуры газов – одинаковы. Во сколько раз объем, занимаемый водородом, больше объема, занимаемого гелием?
Ответ: в 2 раза
13. С одним молем гелия провели процесс, при котором среднеквадратичная скорость атомов гелия выросла в n = 2 раза. В ходе этого процесса средняя кинетическая энергия атомов гелия была пропорциональна объему, занимаемому гелием. Какую работу совершил газ в этом процессе? Считать гелий идеальным газом, а значение среднеквадратичной скорости атомов гелия в начале процесса принять равным v1 = 100 м/c.
Запутанная формулировка, но как следует из записанных формул – процесс изобарный. Для решения используем формулу изобарного процесса. Попробуйте записать формулы для расчета тех физических величин, которые упомянуты в задаче и сделайте вывод о характере процесса.
Ответ: 40 Дж
14. В процессе колебаний в идеальном колебательном контуре амплитуда колебаний силы тока в катушке индуктивности 5мА, а амплитуда колебаний напряжения на конденсаторе – 2 В. В момент времени t сила тока в катушке 3 мА. Определить напряжение на конденсаторе в этот момент времени.
Ответ: 1,6 В
15. В электрической цепи, изображенной на рисунке, ЭДС источника тока – 12 В, емкость конденсатора – 2 мФ, индуктивность катушки – 5 мГн, сопротивление лампы – 5 Ом, сопротивление резистора – 3 Ом. Какая энергия выделится на лампочке после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока, сопротивлением катушки и проводов пренебречь.
Ответ: 0,29 Дж
16. В одном из вариантов опыта, поставленного А.К.Тимирязевым для демонстрации закона сохранения и превращения энергии, груз массой m = 1 кг, подвешенный на шнурке, перекинутом через блок, опускался с постоянной скоростью 1м/с, вращая динамо-машину, на вал которой был намотан другой конец шнурка. Динамо-машина питала электрическую лампочку, рассчитанную на напряжение 6 В и силу тока 0,5 А, причем лампочка горела с нормальным накалом. Каков был КПД превращения механической энергии в электрическую, выделяющуюся в лампочке в виде света и тепла?
Ответ: 30%
17. Препарат активностью 
частиц в секунду помещен в металлический контейнер массой 0,5 кг. За 2 ч температура контейнера повысилась на 5,2 К. Известно, что данный препарат испускает α-частицы с энергией 5,3 МэВ, причем практически вся энергия α-частиц переходит во внутреннюю энергию контейнера. Найти удельную теплоемкость металла контейнера. Теплоемкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь.
Ответ: 400Дж/кг*К
18. На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с внутренним сопротивлением), два одинаковых резистора, конденсатор, ключ, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.
19. В цепи, изображенной на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном – многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А положительного, а к точке В отрицательного полюсов батареи, с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая цепью мощность равняется 4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая цепью мощность оказалась 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диод и резисторы в обоих случаях и определите сопротивления резисторов в этой цепи.
Ответ: 10 Ом; 20 Ом
20. На уроке физики школьник собрал схему, изображенную на рисунке. Ему известно, что сопротивления резисторов R1 = 0.5 Ом, R2 = 2 Ом. Токи, измеренные школьником при помощи идеального амперметра А при последовательном подключении колюча К к контактам 1,2,3, оказались равными соответственно 3А, 2А и 1,5А. Чему было равно сопротивление резистора R3?
Ответ: 3,5 Ом
21. Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять от 1 до 5 Ом. Максимальная мощность тока, выделяющаяся на реостате, достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника тока?
Ответ:6 В
22. Цепь, схема которой изображена на рисунке, состоит из источника постоянного напряжения с нулевым внутренним сопротивлением,1 идеального амперметра, резистора с постоянным сопротивлением R3 и двух реостатов, сопротивления R1 и R2 сопротивления которых можно изменять. Сопротивления реостатов изменяют таким образом, что их сумма все время остается неизменной. Как при этом сила тока, текущего через идеальный амперметр А, изменяется? При каком отношении R2/R1 сила тока будет минимальной?
Ответ: 1.
23. Хорошо проводящая рамка площадью S = 20 см2 вращается в однородном магнитном поле с индукцией В = 1,5 Тл, перпендикулярной оси вращения рамки, с частотой 50 Гц. Скользящие контакты рамки присоединены к цепи, состоящей из резистора сопротивлением R1 = 5 Ом, к которому последовательно присоединены два параллельно соединенных резистора R2 = 10 Ом и R3 =15 Ом. Найти максимальную силу тока, текущего через резистор R3 в процессе вращения рамки. Индуктивностью цепи пренебрегаем.
Ответ:0,03 А.
24. Медное кольцо из провода диаметром 2 мм расположено в однородном магнитном поле, магнитная индукция которого меняется по модулю со скоростью 1,09 Тл/с. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Какой диаметр кольца, если возникающий в нем индукционный ток равен 10 А? Удельное сопротивление меди 1,72∙10 – 8 Ом∙м.
Ответ:0,2 м
25. Шарик, находящийся в масле, плотностью 800 кг/м3, «висит» в поле плоского конденсатора. Плотность вещества шарика 2700 кг/м3, его радиус 2мкм, расстояние между обкладками конденсатора 1 см. Каков заряд шарика, если электрическое поле направлено вертикально вниз, а разность потенциалов между обкладками 5 кВ. Объем шара 
Ответ: 
26. На шероховатом проводящем диске, расположенном в горизонтальной плоскости, лежит точечное тело, находящееся на расстоянии R=0,5 м от центра диска, и несущее заряд q=75 мкКл. Диск равномерно вращается вокруг своей оси против часовой стрелки (если смотреть сверху), совершая 0,5 оборотов в секунду. Коэффициент 
трения между телом и поверхностью диска равен 0,6. Какой должна быть минимальная масса тела для того, чтобы в однородном магнитном поле с индукцией В=2 Тл, направленном вертикально вверх, тело не скользило по поверхности диска?
Ответ:0,22 кг
27. На шероховатом горизонтальном диске, вращающемся вокруг вертикальной оси, покоится небольшое тело. Расстояние от оси вращения до тела 25 см. Угловую скорость тела начали медленно увеличивать. Каков коэффициент трения между телом и диском, если тело начало скользить по диску при угловой скорости ω =4,5 рад/с?
Ответ: 0,5
28. В изображенной на рисунке системе нижний брусок может двигаться по наклонной плоскости, составляющей угол в 30º, а верхний брусок вдоль наклонной плоскости, составляющей с горизонтом некоторый угол. Коэффициент трения между нижним бруском и плоскостью равен 0,2. Трение между верхним бруском и наклонной плоскостью отсутствует. Считая соединяющую бруски нить очень легкой и нерастяжимой и пренебрегая массой блока и трением в его оси, найдите, при каких значениях угла нить будет натянута.
Ответ: 
29. Система грузов М, m1 и m2, показанная на рисунке движется из состояния покоя. Поверхность стола гладкая горизонтальная. Коэффициент трения между грузами М и m1 равен 0,2. Грузы М и m2 связаны нерастяжимой и невесомой нитью, которая скользит по блоку без трения. Пусть М = 1,2 кг, m1=m2=m. При каких значениях m грузы М и m1 движутся как единое целое?
Ответ:0,4 кг
30. Однородный цилиндр с площадью поперечного сечения 0,01 м2 плавает на границе несмешивающихся жидкостей с плотностями 800 кг/м3 и 1000 кг/м3(см.рис.). Пренебрегая сопротивлением жидкостей, определите массу цилиндра, если период его малых вертикальных колебаний составляет 
.
Ответ:0,56 кг
31. Полый шарик массой 0,4 г с зарядом 8 нКл движется в горизонтальном однородном электрическом поле, напряженность которого равна 500 кВ/м. Какой угол образует с вертикалью траектория шарика, если его начальная скорость равна нулю?
Ответ:45º
32. Небольшая шайба в нижней точке гладкого закрепленного кольца радиуса R = 0,14 м приобретает после удара скорость v = 2 м/с и скользит по внутренней поверхности кольца (см. рисунок). На какой высоте h шайба отрывается от кольца и начнет свободно падать?
Ответ:0,18 м
33. Маятник состоит из маленького груза массой М = 200 г и очень легкой нити подвеса длиной L = 1,25 м. Он висит в состоянии покоя в вертикальном положении. В груз ударяется небольшое тело массой m = 100 г, летевшее в горизонтальном направлении со скоростью 10 м/с. После удара тело останавливается и падает вертикально вниз. На какой максимальный угол отклонится маятник от положения равновесия после удара?
Ответ: 90º
34. Два одинаковых воздушных конденсатора соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения. Затем один из них, не разрывая цепь опустили в масло с диэлектрической проницаемостью 3. Как и во сколько раз изменится при этом энергия конденсатора, который остался не погруженным в масло?
Ответ: увеличится в 2,25 раза
35. Два одинаковых груза массой по 100 г каждый подвешены на концах нерастяжимой нити, перекинутой через невесомый блок с неподвижной осью. На один из них кладут перегрузок массой 20 г, после чего система приходит в движение. Найдите модуль силы, действующей на ось блока во время движения грузов. Трением пренебречь.
Ответ: 0,55 Н
36. К вертикальной стене прислонена однородная доска, образующая с горизонтальным полом угол 45º. Коэффициент трения доски об пол равен 0,4. Каков должен быть коэффициент трения доски о стену, чтобы доска оставалась в равновесии?
Ответ: 0,5
37. Два заряженных тела с массами 0,2 и 0,8 г, обладающие зарядами 0,3 и 0,2 мкКл соответственно, соединены легкой нерастяжимой нитью длиной 20 см и движутся вдоль силовой линии однородного электрического поля. Напряженность поля равна 10 кН/Кл и направлена вертикально вниз. Определите ускорение шариков и натяжение нити.
Ответ: 15 м/с2; 11,5 м
38. Два пластилиновых шара, массы которых относятся как 1: 3, подвешены на одинаковых нитях и касаются друг друга. Шары симметрично развели в противоположные стороны и одновременно отпустили. Какая часть кинетической энергии шаров превратилась при этом в тепло?
Ответ: 0,75
39. Два абсолютно упругих шарика массами 100 и 300 г подвешены на одинаковых нитях длиной 50 см каждая. Первый шарик отклоняют от положения равновесия на угол 90º и опускают. На какую высоту поднимется второй шарик после удара?
Ответ: 12,5 см
40. Два одинаковых гладких шарика, один из которых неподвижен, а другой движется с постоянной скоростью, сталкиваются абсолютно упруго и разлетаются в разных направлениях. Найти угол между векторами скоростей шариков после удара.
Ответ: 90º
41. Из пушки массой 800 кг, находящейся у подножья горки, вылетает в горизонтальном направлении снаряд, массой 1 кг с начальной скоростью 500 м/с. На какую высоту поднимется пушка по горке в результате отдачи, если угол наклона горки 45º, а коэффициент трения о плоскость 0,1?
Ответ: ≈0,02 м
42. Вокруг невесомой горизонтальной оси может вращаться невесомый стержень, плечи которого равны L и 2L. На концах стержня укреплены грузы одинаковой массы. Чему будет равна линейная скорость одного из грузов в нижней точке при повороте на 90º под действием силы тяжести, если первоначально стержень находился в горизонтальном положении и был неподвижен?
Ответ: 
43. Образец, содержащий радий, за 1 с испускает 3,7∙1010 α-частиц. Скорость частиц1,5∙107 м/с. За какое время выделится энергия 100 Дж? Масса α-частицы 6,7∙10 –27кг.
Ответ: 1 ч.
44. На дифракционную решетку с периодом d=2 мкм нормально падает пучок света, состоящий из фотонов с импульсом
р = 1,32∙10–27кг∙м/с. Под каким углом к направлению падения пучка наблюдается дифракционный максимум второго порядка?
Ответ: 30º
45. Плоская световая монохроматическая волна подает по горизонтали на дифракционную решетку ДР с периодом d. На экране Э, расположенном в фокальной плоскости тонкой собирающей линзы Л, наблюдается дифракционная картина. Каково расстояние х между соседними дифракционными полосами вблизи центра картины, если фокусное расстояние линзы f, а длина волны l.
Ответ: 
46. Тонкая линза дает действительное изображение предмета АВ на экране Э (см.рис.1). Что произойдет с изображением предмета на экране, если верхнюю половину линзы закрыть куском черного картона К (см.рис.2). Постройте изображение предмета в обоих случаях, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
47. Замкнутый контур площадью S из тонкой проволоки помещен в магнитное поле. Плоскость контура перпендикулярна вектору магнитной индукции поля. В контуре возникают колебания тока с амплитудой 
, если индукция магнитного поля с течением времени меняется по закону 
, где 
. Электрическое сопротивление контура R=12 Ом. Чему равна площадь контура?
Ответ: 0,02 м
48. Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов 10 кВ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору его индукции (см. рис.). Радиус траектории движения иона в магнитном поле 0,2 м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите отношение массы иона к его электрическому заряду. Кинетической энергией иона при его вылете из источника пренебрегаем.
Ответ: 5∙10–6 кг/Кл
49. На проводящих рельсах, проложенных на наклонной плоскости, в однородном вертикальном магнитном поле находится горизонтальный прямой проводник прямоугольного сечения массой 20 г. Плоскость наклонена к горизонту под углом 30º. Расстояние между рельсами 40 см. Когда рельсы подключены к источнику тока, по проводнику протекает постоянный ток 11 А. При этом проводник поступательно движется вверх по рельсам равномерно и прямолинейно. Коэффициент рения между проводником и рельсами 0,2. Чему равен модуль индукции магнитного поля?
Ответ: 0,015 Тл
50. Полый стержень длиной 50 см и массой 100 г висит в горизонтальном положении на двух вертикальных нитях. Вокруг стержня создано внешнее однородное горизонтальное поле с индукцией В = 1 Тл, линии которого направлены перпендикулярно стержню. По стержню протекает ток силой 2 А так, как показано на рисунке (вид с торца стержня). Силу тока в стержне медленно изменяют. Какому значению должна стать равной сила тока и как он должен быть направлен для того, чтобы сила натяжения каждой из нитей, на которых висит стержень, уменьшилась в 4 раза?
Ответ: 1 А
51. В однородном магнитном поле с индукцией В равномерно скользит без трения и без потери контактов металлической стержень длины L и массой m по двум вертикальным рейкам, расположенным в вертикальной плоскости. Магнитное поле перпендикулярно плоскости, в которой лежат рейки и направлено от наблюдателя. Рейки замкнуты на резистор сопротивлением R, параллельно которому подключен конденсатом емкостью С. Какую максимальную энергию запасет конденсатор при движении стержня? Сопротивлением реек пренебречь.
Ответ: 
52. Квадратную рамку из медной проволоки со стороной b = 5 см перемещают вдоль оси Ох по гладкой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью v = 1м/с. Начальное положение рамки изображено на рисунке. За время движения рамка успевает полностью пройти между полюсами магнита. Индукционные токи, возникающие в рамке, оказывают тормозящее действие, поэтому для поддержания постоянной скорости движения к ней прикладывают внешнюю силу F, направленную вдоль оси Ох. Чему равно сопротивление проволоки рамки, если суммарная работа внешней силы за время движения А = 2,5∙10–3Дж? Ширина полюсов магнита d = 20 см, магнитное поле имеет резкую границу, однородно между полюсами, а его индукция В = 1 Тл.
53. Фотоэлектроны, выбитые рассеянным светом частоты ν = 6,7∙1014 Гц из металла с работой выхода А вых = 1,89 эВ, попадают в однородное электрическое поле. Какова напряжённость поля Е, если длина тормозного пути у фотоэлектронов, чья начальная скорость максимальна и направлена вдоль силовых линий поля Е, составляет 8,75 мм?
Ответ: 100 В/м
54. При падении света на поверхность платины их нее вылетают фотоэлектроны, имеющие скорость 2000 км/с. Затем этим же светом начинают облучать атомы водорода, вследствие чего они ионизируются. Какую скорость будут иметь электроны, вылетающие из ионизированных атомов водорода, если работа выхода электрона из платины 5,3 эВ, а энергия ионизации атома водорода 13,6 эВ? Изменением кинетической энергии атомов водорода пренебречь.
Ответ: 103м/с
55. Металлическая пластина облучается светом с частотой 1,6∙1015 Гц. Работа выхода электрона из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетевшие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряженностью 130 В/м, причем вектор напряженности Е направлен к пластине перпендикулярно ее поверхности. Какова максимальная энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины.
Ответ: 15,9 эВ
56. Четыре одинаковых заряда по 40 мкКл расположены в вершинах квадрата со стороной 
= 2 м. Какова будет напряженность поля на расстоянии 
от центра квадрата на продолжении диагонали?
Ответ: 103,5 кВ/м
57. Мощность излучения лазерной указки с длиной волны 600 нм равна Р = 2 мВт. Определите число фотонов, излучаемых указкой за 1 с.
Ответ: 6∙1015
58. 
На рисунке представлена схема энергетических уровней электронной оболочки атома и указаны частоты фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах между этими уровнями. Какова минимальная длина волны фотонов, излучаемых атомом при любых возможных переходах между уровнями Е1, Е2, Е3 и Е4, если 
?
Ответ:1,7∙10–5м
59. Уровни энергии в атоме водорода задаются формулой 
При переходе атома из состояния 
в состояние 
атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Частота света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода 
. Чему равна максимально возможная скорость фотоэлектронов?
Ответ: 1,6∙106м/с
60. В вакууме находятся два покрытых кальцием электрода, к которым подключен конденсатор емкостью С = 8000 пФ. При длительном освещении катода светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q = 11 нКл. Работа выхода электронов из кальция А вых = 4,42∙10 -19 Дж. Определите длину волны света, освещающего катод.
Ответ6 300 нм