Физика. Контрольная работа

Определить массу тела, если известно, что для равномерного подъема его вверх по наклонной плоскости с углом наклона α к нему надо приложить силу F, параллельную этой плоскости, а будучи предоставленным самому себе, тело скользит по ней равномерно вниз.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Контрольная работа

1. Определить массу тела, если известно, что для равномерного подъема его вверх по наклонной плоскости с углом наклона α к нему надо приложить силу F, параллельную этой плоскости, а будучи предоставленным самому себе, тело скользит по ней равномерно вниз.
Дано:

Решение.

Рассмотрим сначала равномерное движение тела при подъеме (рисунок слева).
По второму закону Ньютона имеем: , где - сила тяжести, - сила, действующая на тело, - сила трения, - сила реакции опоры.
В проекции на ось x имеем: .
Значит, (1).
Теперь рассмотрим равномерное скольжение вниз (рисунок справа).
По второму закону Ньютона имеем: .
В проекции на ось x имеем: (2).
Приравниваем (1) и (2): .
Значит, масса тела равна: .
Проверка размерности: .
Ответ. Масса тела равна .

2. Мяч массой 100 г, летевший со скоростью 20 м/с, ударился о горизонтальную плоскость под углом 60º к нормали. Удар абсолютно упругий. Найти импульс силы, полученный мячом при ударе.
Дано:

Решение.

Импульс силы для стенки равен: .
В проекции на ось x имеем: .
Получаем, .
Ответ. Импульс силы равен .

3. Определить число моль газа, содержащегося в сосуде объемом 5•10-2 м3 при давлении 6•106 Па, если средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 6,63•10-20 Дж.
Дано:

Решение. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы равна: , где - постоянная Больцмана, - температура газа.
Значит, температура равна: .
По уравнению Менделеева-Клапейрона имеем: , где - число моль газа, - универсальная газовая постоянная.
Тогда, .
Проверка размерности: .
Получаем, .
Ответ. Число моль газа равно 11,27.

4. Определить среднюю арифметическую скорость молекул газа, если известно, что средняя квадратичная скорость равна 103 м/с.
Дано:

Решение. Средняя квадратичная скорость равна: , где - универсальная газовая постоянная, - молярная масса газа, - температура газа.
Тогда, .
Средняя арифметическая скорость равна: .
Значит, .
Получаем, .
Ответ. Средняя арифметическая скорость равна 921,6 м/с.

5. Вычислить внутреннюю энергию аммиака, находящегося в баллоне емкостью 10-2 м3 при давлении 2,82•103 Па. Какую часть этой энергии составляет кинетическая энергия поступательного теплового движения молекул?
Дано:

Решение. Внутренняя энергия газа равна: , где - число моль газа, - универсальная газовая постоянная, - температура газа.
По уравнению Менделеева-Клапейрона имеем: .
Число степеней свободы аммиака равно 6, так как аммиак (NH3) многоатомный газ.
Значит, внутренняя энергия равна: .
Кинетическая энергия поступательного движения молекул равна: , где - постоянная Больцмана, - число молекул, - число Авогадро.
Тогда, (так как ).
Значит, .
Отношение энергии поступательного движения молекул к внутренней энергии равно: .
Получаем, .
Ответ. Внутренняя энергия равна 84,6 Дж; 50% внутренней энергии составляет кинетическая энергия поступательного движения.

6. Определить работу, совершенную идеальным газом при изотермическом расширении, если его давление уменьшилось от 12•105 Па до 2•105 Па и, если в начале расширения газ занимал объем равный 2 м3.
Дано:

Решение. При изотермическом процессе (изменение внутренней энергии равно нулю ) работа равна: , где - число моль газа, - универсальная газовая постоянная, - температура газа, - объем газа до расширения, - объем газа после расширения.
По закону Бойля — Мариотта имеем: .
Тогда, .
По уравнению Менделеева-Клапейрона имеем: .
Значит, .
Получаем, .
Ответ. Работа, совершенная газом равна .

7. При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул азота равна 10-3 м, если при нормальном давлении она равна 6•10-8 м?
Дано:

Решение. В условии не указано, но будем считать, что температура газа в обоих случаях одинакова.
Длина свободного пробега определяется по формуле: , где - диаметр молекулы азота, - концентрация молекул.
По основному уравнению молекулярно-кинетической теории имеем: , где - давление газа, - постоянная Больцмана, - температура газа.
Значит, концентрация равна: .
Тогда, .
Значит, , .
Тогда, .
Получаем, .
Ответ. Давление газа равно 6 Па.

8. Во сколько раз изменится коэффициент диффузии газа при изотермическом двукратном уменьшении давления?
Дано:

Решение. Коэффициент диффузии определяется по формуле: , где - средняя арифметическая скорость движения молекул, - средняя длина свободного пробега, - молярная масса газа, - универсальная газовая постоянная, - температура газа, - диаметр молекулы газа, - концентрация молекул.
По основному уравнению молекулярно-кинетической теории имеем: , где - постоянная Больцмана. Тогда, .
Значит, .
Тогда, .
Значит, , .
Тогда, .
Так как , то имеем: .
Ответ. Коэффициент диффузии увеличится в 2 раза.

9. 8,8 кг углекислого газа занимают объем 4,2 м3 при давлении 1,2•105 Па. Определить температуру углекислого газа и сравнить ее с температурой, вычисленной пользуясь уравнением Менделеева-Клапейрона. Постоянные для углекислого газа: a=0,36 Н•м4/моль2, b=4,3•10-5 м3/моль.
Дано:

Решение. Уравнение Ван-дер-Ваальса имеет вид: , где - число моль газа, - универсальная газовая постоянная, - температура газа, - молярная масса углекислого газа.
Значит, температура реального газа равна: .
По уравнению Менделеева-Клапейрона имеем: .
Значит, температура идеального газа равна: .
Получаем, , .
Ответ. Температура реального газа равна 304,7 К; температура идеального газа равна 303,3 К.

10. Какую работу нужно совершить, чтобы изотермически выдувая мыльный пузырь, увеличить его диаметр от 10-2 м до 11•10-2 м?
Дано:

Решение. При изменении площади мыльной пленки на совершена работа: , где - коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора.
Ввиду же двусторонности мыльной пленки приращение пленки удваивается: .
Изменение площади мыльной пленки равно: , где - площадь поверхности до начала выдувания, - площадь поверхности после выдувания.
Значит, .
Тогда, .
Проверка размерности: .
Получаем, .
Ответ. Работа выдувания пузыря равна 3•10-3 Дж.

Контрольная работа 2

1. Разность хода звуковых волн, приходящих в левое и правое ухо человека, составляет 1 см. Определите сдвиг фаз между обоими звуковыми ощущениями для тона с частотой 1000 Гц.
Дано:

Решение. Сдвиг фаз между обоими звуковыми ощущениями определяется по формуле: , где - длина волны звука, - скорость звука в воздухе.
Значит, .
Получаем, .
Ответ. Сдвиг фаз между обоими звуковыми ощущениями равен 0,059π.

2. Рассчитайте потенциал покоя гигантского аксона кальмара, если известно, что концентрация ионов натрия снаружи равна 440 ммоль/л, а внутри него 49 ммоль/л (температура 20º).
Дано:

Решение. По формуле Нернста для равновесного мембранного потенциала имеем: , где - универсальная газовая постоянная, - число Фарадея, - заряд иона электролита.
Для ионов , , тогда .
Тогда, .
Проверка размерности: .
Получаем, .
Ответ. Потенциал покоя гигантского аксона кальмара равен .

3. Расстояние между когерентными источниками света 0,5 мм, расстояние от источников до экрана 5 м. В зеленом свете получились интерференционные полосы на расстоянии 5 мм друг от друга. Найдите длину волны зеленого света.
Дано:

Решение.

Условие интерференционного максимума имеет вид: (1), где
Оптическая разность хода двух волн равна: .
Оптические длины и равны: , , где - показатель преломления среды. Тогда, . Значит, .
Из рисунка видно, что , .
Тогда, . Так как , то .
Значит, (2).
Подставим (2) в (1) имеем: . Тогда, , где
Значит, . В воздухе ( ): .
Значит, .
Получаем, .
Ответ. Длина волны зеленого света равна .

4. На щель падает нормально монохроматический свет. Угол отклонения лучей, соответствующих второму минимуму, равен 2º18'. Скольким длинам волн падающего света равна ширина щели?
Дано:

Решение. Условие минимума для щели имеет вид: , где - ширина щели, - длина волны света.
Значит, .
Получаем, .
Ответ. Ширина щели составляет 49,84 длины волны.

5. Чему равен угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора, если интенсивность естественного света, прошедшего через эти призмы, уменьшилась в четыре раза? Поглощением света пренебречь.
Дано:

Решение.

Пучок естественного света, падая на грань ни¬коля N1 (поляризатора), расщепляется вследствие двойного лучепрелом¬ления на два пучка: обыкновенный и необыкновенный. Оба пучка одинаковы по интенсивности и полностью поляризованы. Плоскость колебаний для необыкновенного пучка лежит в плоскости чертежа (плоскость главного сечения). Плоскость колебаний для обыкновенного пучка перпендикулярна плоскости чертежа. Обыкновенный пучок (o) вследствие полного отражения от границы АВ отбрасы¬вается на зачерненную поверхность призмы и поглощается ею. Необыкновенный пучок (е) проходит через николь. При этом интен¬сивность света уменьшается вследствие поглощения в веществе николя.
После прохождения поляризатора интенсивность света равна: .
Пучок плоскополяризованного света интенсивности I1 падает на николь N2 (анализатор) и также расщепляется на обыкновенный и необыкновен¬ный. Обыкновенный пучок полностью поглощается в николе, а ин¬тенсивность необыкновенного пучка света, вышедшего из николя, определяется законом Малюса.
После анализатора, с учетом закона Малюса, имеем: .
Значит, .
Так как , то . Значит, .
Получаем, .
Ответ. Угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора равен 45º.

6. Определите энергетическую светимость тела человека при температуре 36ºС, принимая его за серое тело с коэффициентом поглощения 0,9.
Дано:

Решение. По закону Стефана-Больцмана для серого тела имеем: , где - постоянная Стефана-Больцмна.
Получаем, .
Ответ. Энергетическая светимость тела человека равна .

7. Электрон пролетает через щель шириной 1 мкм. С какой наименьшей в момент пролета щели может быть определена составляющая импульса электрона на ось x.
Дано:

Решение. По соотношению неопределенностей имеем: , где - постоянная Планка, деленная на .
Имеем, . Значит, .
Получаем, .
Ответ. Неопределенность составляющей импульса равна .

8. Чему равен молярный показатель поглощения некоторого вещества, если при прохождении света через раствор с концентрацией 0,05 моль/л интенсивность света уменьшилась в 25 раз? Длина кюветы 0,5 см.
Дано:

Решение. По закону Бугера-Ламберта-Бера имеем: , где - молярный показатель поглощения.
Значит, .
Так как , то имеем: .
Получаем, .
Ответ. Молярный показатель поглощения равен .

9. Средняя мощность экспозиционной дозы облучения в рентгеновском кабинете равна 6,45•10-12 Кл/(кг•с). Врач находится в течение дня 5 ч в этом кабинете. Какова его доза облучения за шесть рабочих дней?
Дано:

Решение. Экспозиционная доза облучения в течение шести рабочих дней по 5 часов в день равна: .
Получаем, .
Ответ. Доза облучения равна .

10. В источнике минеральной воды активность радон составляет 1000 Бк на 1 л. Какое количество атомов радона попадает в организм пациента, выпившего стакан минеральной воды объемом 0,2 л?
Дано:

Решение. Активность определяется по формуле: , где - постоянная радиоактивного распада, - период полураспада радона, - число атомов радона в 1 л воды.
Значит, .
Имеем, . Тогда, .
Получаем, .
Ответ. В организм пациента попадает 9,47•107 атомов радона.


Скачиваний: 1
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат