Федеральное агентство по образованию Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ» С. Н. Борисов.

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "Федеральное агентство по образованию Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ» С. Н. Борисов."

Транскрипт

1 Федеральное агентство по образованию Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ» С. Н. Борисов Пособие по физике В помощь учащимся 8-го класса Москва 009

2 УДК 53(075) ББК.3я7 Б8 Борисов С.Н. Пособие по физике. В помощь учащимся 8-го класса. М.: НИЯУ МИФИ, с. В настоящем пособии представлено пять тем, которые изучаются в курсе физики 8-го класса. По каждой теме представлен необходимый теоретический материал, рассмотрены примеры решения задач. Задачи для самостоятельного решения, которые приведены в конце каждой темы, сгруппированы по трем уровням сложности. Задачи второй и третьей группы сложности могут быть использованы при проведении физических олимпиад. Пособие предназначено для учащихся 8-го класса профильных физико-математических классов, а также для учителей, преподающих в этих классах. Оно может быть полезно и для учащихся старших классов, желающих глубже изучать физику. Рекомендовано редсоветом НИЯУ МИФИ в качестве учебного пособия. Рецензент к.ф.-м.н., доц. Е. Е. Городничев Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 009 ISBN

3 Тема. КИНЕТИЧЕСКАЯ И ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИИ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Кинетическая энергия материальной точки (в дальнейшем просто тела) определяется как половина произведения массы материальной точки на квадрат ее скорости: mυ K =. (.) Как и работа, кинетическая энергия измеряется в джоулях (Дж). Кинетической энергией обладает только движущееся тело, при этом кинетическая энергия не зависит от направления его скорости. На практике мы наблюдаем, что кинетическая энергия тел может изменяться увеличиваться или уменьшаться. Согласно теореме о кинетической энергии изменение кинетической энергии тела (разность между конечной и начальной кинетическими энергиями) равно работе равнодействующей силы: mυ mυ Δ K = = A. (.) р Как известно из курса физики 7 класса, работа силы может быть как положительной, так и отрицательной. Поэтому кинетическая энергия может как увеличиваться, так и уменьшаться под действием на тело каких-либо сил. Кинетической энергией системы тел называют сумму всех кинетических энергий отдельных тел. Потенциальной энергией называют физическую величину, определяемую взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного тела. Понятие «потенциальная энергия» гораздо более сложное, чем понятие «кинетическая энергия». В школьном курсе физики изучаются три вида потенциальной энергии: энергия гравитационного взаимодействия тел, энергия упругой деформации и энергия взаимодействия неподвижных зарядов. Потенциальная энергия тела массой m вблизи поверхности Земли (энергия взаимодействия тела и Земли) рассчитывается по формуле: 3

4 П = mgh, (.3) где h высота подъема тела над некоторым уровнем, на котором потенциальная энергия условно принята за ноль. Удобно (но совершенно не обязательно!) выбирать этот нулевой уровень на поверхности Земли (рис..). Рис.. Потенциальная энергия упругодеформированной пружины определяется выражением: k( Δl) Пупр =, (.4) где k коэффициент жесткости пружины (измеряемый в Н/м), l деформация пружины (измеряемая в метрах). Заметим, что формула (.4) справедлива как для сжатой, так и для растянутой пружины. Механическая энергия определяется как сумма кинетической и потенциальной энергий: E = K + П. (.5) Переход механической энергии из одного вида в другой подчиняется закону сохранения механической энергии: в изолированной системе тел, между которыми действуют только силы тяготения и упругости, механическая энергия E остается неизменной: K + П = K + П (.6) ( ) ( ). нач Задача.. С высоты h на плиту с нулевой начальной скоростью падает шарик массой m. Какие превращения кинетической и потенциальной энергий происходят при этом? Решение. Если пренебречь сопротивлением воздуха, можно считать, что во время падения шарика его механическая энергия сохраняется. За нулевой уровень потенциальной энергии выберем поверхность плиты (рис..). Тогда в положении (шарик начинает падение) кинетическая энергия шарика равна нулю, а потенциальная энергия П = mgh. кон 4 Рис..

5 Такое же значение имеет и механическая энергия шарика, которая до момента столкновения шарика с плитой остается неизменной: E = mgh. В положении шарик обладает и кинетической, и потенциальной энергией. В положении 3 непосредственно перед ударом о плиту шарик обладает только кинетической энергией. Далее превращения механической энергии зависят от характера соударения шарика с плитой. Если происходит так называемый абсолютно упругий удар, то плита и шар упруго деформируются. Эта энергия упругой деформации как раз будет равна первоначальной механической энергии E = mgh. После отскока шарик при такой модели соударения поднимется на максимальную высоту h. Затем превращения энергии будут в точности повторяться сколь угодно долго. Сами понимаете, что такое на практике не встречается, так как в реальных условиях хоть малая доля механической энергии, но теряется при соударениях. Если же удар шарика о плиту абсолютно неупругий, то механическая энергия шарика полностью переходит во внутреннюю энергию шарика и плиты (об этом будет подробнее рассказано в теме.) Задача.. Недеформированную пружину жесткостью k = = 00 Н/м растянули на 5 см. Чему равна ее потенциальная энергия в этом состоянии? Решение. Воспользуемся формулой (.4) для расчета потенциальной энергии пружины: Н ( ) 00 (0,05м) k Δl П м упр = = = 0,5 Дж. Ответ: 0,5 Дж. Задача.3. Недеформированную пружину жесткостью k = = 300 Н/м и длиной l 0 = 0 см растягивают до длины l = 5 см. Чему равно при этом изменение потенциальной энергии пружины? Изменится ли ответ, если сжать пружину до длины l = 5 см? Решение. В начальном недеформированном положении (длина пружины равна l 0 ) потенциальная энергия пружины П ) 0. ( упр нач = 5

6 Так как деформация пружины равна Δl = l l0 = 5 см = 0,05 м, то в растянутом состоянии потенциальная энергия пружины k ( ) ( Δl) k( l l0 ) П = = упр = кон Н 00 (0,05м) м = 0,375 Дж. Этим значением и определяется изменение потенциальной энергии пружины. При сжатии пружины до длины l = 5 см изменение длины Δl = l l0 = 5 см = 0,05 м. Поэтому в данном случае изменение потенциальной энергии пружины при сжатии будет точно таким же, как и при ее растяжении. Ответ: в обоих случаях 0,375 Дж. Задача.4. С поверхности земли вертикально вверх бросили небольшой шарик со скоростью υ 0. Какую скорость будет иметь шарик в тот момент, когда его кинетическая энергия вдвое больше потенциальной энергии? Нулевой уровень потенциальной энергии находится на земле. Решение. Для решения задачи воспользуемся законом сохранения механической энергии в форме (.6): K + П = K + П () ( ) ( ). нач Начальное состояние соответствует моменту броска с поверхности земли. Так как нулевой уровень потенциальной энергии выбран на поверхности земли, то mυ0 ( K + П ) нач =. По условию задачи в конечном состоянии кинетическая энергия вдвое больше потенциальной энергии шарика. Следовательно, потенциальная энергия вдвое меньше кинетической энергии: Kкон П кон =. Поэтому Kкон 3Kкон ( K + П) кон = Kкон + Пкон = Kкон + =. 6 кон

7 mυкон Так как конечная кинетическая энергия K кон =, получим выражение для механической энергии в конечном состоянии, содержащее неизвестную скорость шарика: 3K 3mυ 4 кон кон ( K + П) = =. кон mυ 0 3mυкон Поставляя в (), получим уравнение: =. Отсюда 4 υ 0 υ кон =. Окончательно υ кон = υ Ответ: υ кон = υ 0. 3 Уровень А Задачи к теме.. Автомобиль массой т движется равномерно со скоростью 36 км/ч. Чему равна кинетическая энергия автомобиля?.. Деревянный брусок равномерно перемещают по горизонтальной поверхности стола с помощью динамометра (рис..3) на пути s =,5 м. Показание динамометра F = 3 Н. Чему равна работа по перемещению бруска? Какая сила совершает эту работу? Какую работу совершает сила тяжести? Рис Лошадь везет равномерно телегу со скоростью υ = 0,8 м/с, прилагая к телеге силу F = 500 Н, направленную вдоль перемещения. Какую работу совершает лошадь за время t = 0,5 ч? Какую мощность развивает лошадь?.4. Какую работу нужно произвести, чтобы поднять два ящика массой т = 0 кг каждый на кузов автомобиля высотой h = 3 м и 7

8 медленно переместить их в кузове на расстояние s = м? Сила трения между ящиком и кузовом F = 40 Н..5. Тело массой кг движется прямолинейно из состояния покоя под действием постоянной силы. Какую работу должна совершить эта сила, чтобы скорость тела стала равной 0 м/с?.6. Верно ли, что водитель автомобиля по отношению к деревьям вдоль дороги обладает кинетической энергией, а по отношению к своему автомобилю нет?.7. Один кирпич лежит на столе "плашмя", а другой поставлен "торцом" (рис..4). Одинакова ли потенциальная энергия кирпичей относительно поверхности стола? Рис Потенциальная энергия взаимодействия камня массой кг увеличилась на 0 Дж. В результате чего это могло произойти?.9. Тело массой т = кг подняли на высоту h = 4 м относительно Земли. Чему равна потенциальная энергия тела относительно уровня Земли на этой высоте?.0. Для каких систем применим закон сохранения механической энергии?.. Мячик, выпущенный под углом к горизонту, в точке вылета обладает кинетической энергией 50 Дж. В самой высокой точке траектории потенциальная энергия мячика с точки зрения точки вылета равна 3 Дж. Чему равна кинетическая энергия в самой высокой точке полета? Сопротивлением воздуха пренебречь... Товарный вагон, движущийся с небольшой скоростью по горизонтальному железнодорожному полотну, сталкивается с другим вагоном и останавливается. Какие преобразования энергии происходят в этом процессе? Уровень В.3. Груз массой m = 50 г свободно падает с высоты H = 0 м с нулевой начальной скоростью. Чему равна кинетическая энергия груза на высоте h = 8 м?.4. Тело массой т = кг, поднятое на высоту h = 4 м, отпустили, и оно стало свободно падать. Чему равна работа силы тяже- 8

9 сти за время падения от h = 4 м до h = 3 м? Чему равна кинетическая энергия тела в момент прохождения высоты h? Чему равна полная механическая энергия в этот момент?.5. По условию задачи.4 определите, чему равна работа силы тяжести от момента прохождения высоты h до момента падения на Землю. Чему равна кинетическая энергия тела в момент падения на Землю? Какова связь между работой силы тяжести и изменением кинетической энергии?.6. Металлический шарик падает с высоты h на чашку пружинных весов (рис..5) и отскакивает от нее, поднимаясь на высоту h < h. При этом чашка весов начинает совершать вертикальные колебания. Опишите, какие превращения энергии происходят при этом..7. Пластилиновый шарик падает с высоты h на мраморную плиту и прилипает к Рис..5 ней. Опишите превращения энергии шарика в процессе падения и удара о плиту..8. Недеформированную пружину жесткостью k = 30 Н/м растянули на l = 4 см. Насколько при этом изменилась потенциальная энергия пружины?.9. Какова будет потенциальная энергия пружины, растянутой на Δl = см, если для сжатия этой пружины на Δl = 4 см требуется сила F = 40 кн? Какую работу совершает сила упругости при сжатии этой пружины на Δl 3 = 5 см?.0. Какова будет потенциальная энергия пружины, сжатой на Δl = 5 см, если для сжатия этой пружины на Δl = см требуется сила F = 30 кн? Какую работу совершает сила упругости при растяжении этой пружины на Δl 3 = 3 см?.. Первоначальное удлинение пружины равно l. Как изменится потенциальная энергия пружины, если ее удлинение станет вдвое больше? 9

10 .. Первоначальное удлинение пружины равно l. Как изменится потенциальная энергия пружины, если ее удлинение станет вдвое меньше? Уровень С.3. Шарик массой m движется со скоростью v. После абсолютно упругого соударения с неподвижной стенкой он стал двигаться в противоположном направлении в такой же по величине скоростью. Чему равна работа силы упругости, которая действовала на шарик во время удара? Попробуйте найти два способа решения этой задачи..4. Тело массой m = кг, брошенное с уровня земли вертикально вверх, через некоторое время упало обратно. Непосредственно перед ударом о землю оно имело кинетическую энергию K = 00 Дж. Определите начальную скорость тела. Чему равно изменение потенциальной энергии тела за первую половину времени полета? Сопротивлением воздуха пренебречь..5. Тело массой m = кг, брошенное с уровня земли вертикально вверх, достигло максимальной высоты H = 0 м. С какой скоростью двигалось это тело на высоте h = 0 м?.6. Ракета под действием ракетоносителя была поднята на высоту h = м приобрела скорость υ =,4 0 3 м/с. Определите работу А, выполненную ракетоносителем, а также кинетическую K и потенциальную П энергию ракеты на этой высоте, если масса ракеты М = 500 кг..7. Камень брошен вертикально вверх со скоростью υ = 0 м/с. На какой высоте h кинетическая энергия камня равна его потенциальной энергии?.8. Для растяжения пружины на Δl = 4 мм необходимо со вершить работу А = 0,0 Дж. Какую работу А надо совершить, чтобы растянуть эту пружину на Δl = 4 см? 0

11 Тема. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.. Внутренняя энергия. Теплообмен. Температура Сначала рассмотрим основные положения молекулярнокинетической теории строения вещества. Первое положение. Все физические тела твердые, жидкие и газообразные состоят из огромного числа мельчайших частиц; этими мельчайшими частицами являются молекулы, атомы и ионы. Второе положение. Атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывном хаотическом движении; такое движение часто называют тепловым движением. Третье положение. Между атомами и молекулами вещества действуют силы взаимного притяжения и отталкивания. Внутренней энергией называется энергия взаимодействия и движения частиц, из которых состоит тело. Внутренняя энергия обозначается буквой U и измеряется в джоулях (Дж). Внутренняя энергия не зависит от механической энергии тела. Рассмотрим способы изменения внутренней энергии тел (рис..). Внутреннюю энергию тела можно изменить путем совершения работы или при передаче ему некоторого количества теплоты (возможно и одновременное действие этих двух факторов). Способы изменения внутренней энергии Совершение работы телами или над телами Теплообмен Теплопроводность Конвекция Рис.. Лучистый теплообмен

12 Теплообменом (или теплопередачей) называют процесс передачи некоторого количества внутренней энергии от одного тела к другому телу без совершения телами (или над телами) механической работы. Различают три вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен. Теплопроводность тип теплообмена, при котором внутренняя энергия передается от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам вследствие теплового движения атомов и молекул. Хорошую теплопроводность имеют металлы, у жидкостей теплопроводность обычно меньше, и самую малую теплопроводность имеют газы. Особенностью этого вида теплообмена является тот факт, что само вещество не перемещается. Конвекция тип теплообмена, связанный с перемещением неодинаково нагретых частей жидких или газообразных тел друг относительно друга. Лучистый теплообмен (излучение) тип теплообмена, при котором внутренняя энергия передается электромагнитными волнами. Отличительной особенностью является тот факт, что этот тип теплообмена может осуществляться в вакууме. Важнейшей характеристикой тела (или системы тел) является температура. Она определяет состояние теплового равновесия: в таком состоянии температура системы тел (или частей одного тела) одинакова. Температура пропорциональна средней кинетической энергии частиц, из которых это тело состоит: бóльшей энергии соответствует и бóльшая температура. Таким образом, для одного и того же тела бóльшим температурам соответствует и бóльшая внутренняя энергия. Задача.. Тело находится в тепловом равновесии с телом, а тело 3 не находится в тепловом равновесии с телом. Найдите одно правильное утверждение: а) температуры тел и 3 одинаковы; б) температуры тел, и 3 одинаковы; в) тела и 3 находятся в тепловом равновесии; г) температуры тел и 3 неодинаковы.

13 Решение. В состоянии теплового равновесия температура всех тел системы должна быть одинакова. Посмотрев внимательно на предлагаемые варианты, выбираем последнее утверждение. Ответ: г). Задача.. Какой вид теплообмена определяет передачу энергии от Солнца к Земле? Решение. Пространство между Солнцем и Землей заполнено вакуумом (планеты и астероиды не в счет). Единственный вид теплообмена, который можно осуществить в вакууме это лучистый теплообмен. Ответ: лучистый теплообмен... Удельная теплоемкость вещества. Количество теплоты Чтобы количественно определить изменение внутренней энергии, вводят понятие количество теплоты энергии, которую одно тело передает другому телу при теплообмене. Количество теплоты Q = Дж. обозначается буквой Q и измеряется в джоулях: [ ] Теплоемкостью тела называют величину, равную отношению количества теплоты Q, полученного телом в некотором процессе, к происходящему при этом изменению температуры этого тела t: Q C =. (.) Δ t Измеряется теплоемкость в Дж/ С. Величину, равную отношению теплоемкости тела к его массе, называют удельной теплоемкостью (теплоемкость кг вещества): C Q c = =. (.) m mδt Удельная теплоемкость численно равна количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой кг, чтобы нагреть его на С. Измеряется удельная теплоемкость в Дж/(кг С). Непосредственно из соотношения (.) следует, что при известной удельной теплоемкости можно найти количество теплоты, 3

14 полученное (или отданное) телом в процессе его нагревания или охлаждения: Q = cmδt. (.3) Задача.3. На рис.. приведен t, С график зависимости температуры 70 твердого тела от полученного им количества теплоты. Чему равна удельная теплоемкость вещества этого тела, если его масса равна 0, кг? 0 Решение. Воспользуемся формулой (.) для удельной теплоемкости: Q, кдж Q c =. По графику видно, что при Рис.. mδt изменении температуры от 0 С до 70 С тело получило количество теплоты Q = 4 кдж. Тогда искомая удельная теплоемкость Q 4000 Дж Дж c = = = 400. mδt 0, кг 50 С кг С 4 Дж Ответ: 400. кг С Задача.4. Для нагревания кирпича массой кг от 0 С до 85 С затрачено такое же количество теплоты, как для нагревания вдвое большей массы воды на 6 С. Определите удельную теплоемкость кирпича. Удельная теплоемкость воды 400 Дж/(кг С). Решение. Воспользуемся формулой (.3), записав ее отдельно для случаев нагревания кирпича и воды: Qк = cкmкδtк ; Qв = cвmвδtв. По условию задачи количества теплоты одинаковы, поэтому cкmкδ tк = cвmвδtв. Выразим искомую теплоемкость кирпича: cвmвδtв cк =. m Δt Так как масса воды вдвое больше массы кирпича, то к к

15 c к cвδt = Δt Ответ: 680 Дж/(кг С). к в Дж = = кг С.3. Уравнение теплового баланса В изолированной системе тел в результате теплообмена одни тела отдают некоторое количество теплоты, другие же тела получают такое же количество теплоты. Таким образом, выполняется соотношение Q отд = Q получ. (.4) Задача.5. Смешали m = 60 кг горячей воды при температуре t = 90 С и m = 50 кг холодной воды при температуре t = 0 С, причем α = 0 % тепла, отданного горячей водой, пошло на нагревание окружающей среды. Определите конечную температуру воды. Решение. В нашем случае воспользоваться напрямую уравнением теплового баланса в виде (.4) не представляется возможным, так как по условию задачи система из горячей и холодной воды не является замкнутой. Верным, однако, остается тот факт, что отдает тепло горячая вода, а получает его, хоть и не в полном объеме, холодная вода. Если на нагревание окружающей среды пошло α = 0 % теплоты, отданной горячей водой, то на нагревание холодной воды пойдет 90 % этой теплоты. Тогда можно записать, что 0,9Q = Q. () отд получ отд Запишем далее, что Q = cm t t), где t неизвестная конечная температура воды. Полученное холодной водой количество теплоты = cm t t ). Подставим эти выражения в (): Qполуч ( 0,9cm ( t t) = cm ( t t) или 0,9m ( t t) = m( t t). Решая полученное уравнение относительно t, получим: 0,9m t + mt 0, t = = = 38,5 С. 0,9m + m 0, Ответ: 38,5 С. ( 5

16 Задачи темы Уровень А.. Выберете правильное утверждение. Теплопередача всегда происходит от тела: а) с большей теплоемкостью к телу с меньшей теплоемкостью; б) с большим запасом количества теплоты к телу с меньшим запасом количества теплоты; в) с большей температурой к телу с меньшей температурой; г) с большим коэффициентом теплопроводности к телу с меньшим коэффициентом теплопроводности... В стаканы, стоящие на столе, налили холодную (в первый стакан) и горячую воду (во второй стакан) в равных количествах. Укажите ВСЕ правильные утверждения. А. Вода в первом стакане имеет бóльшую внутреннюю энергию. Б. Кинетическая энергия молекул воды во втором стакане больше. В. Потенциальная энергия молекул воды в обоих стаканах одинакова. Г. Механическая энергия второго стакана больше..3. Какие превращения энергии происходят при: а) добывании огня трением? б) при падении тела массой т с высоты Н на землю?.4. Одинаково ли изменение внутренней энергии куска льда массой т = кг и такой же массы воды при нагревании на С?.5. Одинакова ли внутренняя энергия у массы воды т = кг при температуре t = 00 С и нормальном атмосферном давлении и такой же массы водяного пара при тех же условиях?.6. Колба с воздухом подсоединена к манометру (рис..3). С помощью крана K уровни жидкости в сообщающихся сосудах манометра уравновешиваются и затем кран K закрывается. Как изменится поло- 6 Рис..3

17 жение уровней жидкости в манометре, если колбу опустить в горячую (холодную) воду? Почему происходит изменение уровней жидкости в манометре? Как изменяется внутренняя энергия газа в колбе? За счет какой энергии совершается работа по перемещению жидкости?.7. Как изменяется внутренняя энергия газа в баллоне при его медленном откачивании с помощью насоса? Температура газа остается постоянной и равной температуре окружающего воздуха..8. Основными процессами теплопередачи являются: теплопроводность, конвективный теплообмен, лучистый теплообмен. К каким видам теплопередачи относятся следующие процессы нагревания: ) кастрюли на газовой плите; ) внутренних кирпичей в кладке печи; 3) поверхности грунта в застекленном парнике; 4) нижних слоев грунта в застекленном парнике; 5) поверхности земли в солнечный безветренный день; 6) охлаждение поверхности земли в безветренную ночь?.9. Благодаря какому процессу теплопередачи нагревается и охлаждается поверхность Луны?.0. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?.. Какой чистый белый снег тает быстрее: рыхлый и пористый или гладкий и плотный? Почему скорость таяния различная?.. Почему двойные стеклянные оконные рамы с толщиной одного стекла d лучше сохраняют тепло в помещении, чем рама из одного стекла толщиной d?.3. Почему пористые стройматериалы обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем плотные стройматериалы?.4. При ушибах ушибленное место иногда рекомендуют охлаждать. Почему для охлаждения можно использовать металлический предмет той же температуры, что и окружающий воздух?.5. Вода в сообщающихся сосудах, один из которых закрыт, а второй открыт, установилась на уровнях, показанных на рис..4. Как изменится разность уровней (увеличится или уменьшит- Рис..4 7

18 ся), если установку перенести из холодного помещения в теплое? Как изменится при этом давление на дно сосуда?.6. Кирпич массой т = 5 кг нагревают на Δt = 0 С. На сколько изменилась внутренняя энергия кирпича, если удельная теплоемкость кирпича с = 880 Дж/(кг С)?.7. Стальная мачта массой т = т в солнечный безветренный день нагрелась от t = 5 С до t = 35 С. С помощью какого вида теплопередачи была нагрета мачта, если температура воздуха не превышала t 3 = 8 С? Какое количество теплоты пошло на нагрев мачты? Удельная теплоемкость стали с = 550 Дж/(кг С)..8. Какое количество теплоты должен передать паяльник кусочку олова массой т = 0,5 г, чтобы изменить его температуру от t = 0 С до температуры плавления t = 3 С? Удельная теплоемкость олова с = 50 Дж/(кг С)..9. Нагретый камень массой т = кг, охлаждаясь в воде на Δt = = 5 С, отдает ей Q = 45 кдж теплоты. Какова теплоемкость камня?.0. В термосе объемом л кипяток остыл за 5 ч до 75 С. На сколько при этом уменьшилась его внутренняя энергия?.. Для нагревания жидкости объемом V = л на 0 С потребовалось Q = 0,5 МДж теплоты. Чему равна удельная теплоемкость этой жидкости, если ее плотность ρ =,5 г/см 3? 8 Уровень В.. У какого из тел теплоемкость больше: у куска свинца массой кг или у куска железа массой 500 г?.3. В медную кастрюлю весом 0 Н налито 50 г воды. На нагревание чего идет большее количество теплоты на нагревание кастрюли или воды?.4. Масса воды, налитой в стальную кастрюлю, в два раза меньше массы кастрюли. Кастрюлю ставят на огонь. На что расходуется больше энергии: на нагревание кастрюли или воды? Во сколько раз больше?.5. При включении отопления воздух в комнате объемом 60 м 3 нагрелся от 0 С до 0 С. Какая масса воды прошла через отопительные батареи, если вода в батареях остывает от 60 С до 58 С?

19 .6. Определите температуру воды в сосуде, если в него налили одну кружку воды при температуре t = 40 С, четыре кружки воды при температуре t = 30 С и пять кружек воды при температуре t 3 = 0 С. Потери теплоты не учитывать..7. Смешали m = 0 кг горячей воды при температуре t = 70 С и холодную воду при температуре t = 0 С, причем α = 0 % тепла, отданного горячей водой, пошло на нагревание окружающей среды. Конечная температура воды оказалась равной t = 40 С. Определите массу холодной воды..8. Для приготовления ванны необходимо смешать холодную воду при t = С с горячей водой при t = 66 С. Какое количество и той и другой воды необходимо взять для получения 0 л воды при температуре t = 36 С?.9. Для определения теплоемкости вещества в школьный калориметр, заполненный водой массой m = 00 г при температуре t = 0 С, опустили кусочек этого вещества массой т = 00 г, нагретый до температуры t = 00 С. Установившаяся температура воды и вещества оказалась равной t 3 = 6 С. Чему равна удельная теплоемкость вещества?.30. Какое количество теплоты необходимо, чтобы прогреть воздух в комнате площадью S = 0 м и высотой h = 3 м при нормальном атмосферном давлении от температуры t = 0 С до t = = 0 С. Плотность воздуха ρ =,9 кг/м 3. Удельная теплоемкость воздуха с = 000 Дж/(кг С)..3. Вода объемом V =,5 л нагревается на газовой плите в алюминиевой кастрюле массой т = 00 г от температуры t = 0 С до температуры t = 00 С. Во сколько раз больше теплоты необходимо сообщить воде, чем кастрюле, при нагреве ее в том же температурном диапазоне? Удельная теплоемкость воды с в = = 4,8 кдж/(кг С), алюминия с А = 0,9 кдж/(кг C)..3. Летящая свинцовая пуля массой т = 9 г при ударе о броневую плиту нагрелась от температуры t = 7 С до температуры плавления t = 37 С. Какой кинетической энергией K обладала пуля, если считать, что в процессе удара успевает нагреваться только пуля? Чему была равна скорость пули и перед ударом? Удельная теплоемкость свинца с = 40 Дж/(кг С). 9

20 .33. Стальной боёк пневматического молотка массой т =, кг во время работы в течение Δτ = мин нагрелся на Δt = 3 С. Определите произведенную работу и мощность, развиваемую при этом. Считать, что на нагрев расходуется доля η = 0,4 всей работы молотка..34. Вода падает с высоты 00 м. На сколько повысится температура воды, если на ее нагревание идет 60 % работы силы тяжести? Уровень С.35. Термометр подержали над огнем. После того, как горелку выключили, показания термометра упали от t = 00 С до t = 99 С за время τ = с. За сколько времени показания термометра уменьшатся от t 3 = 60 С до t 4 = 59 С? Считайте, что количество теплоты, ежесекундно передаваемое телом окружающей среде, прямо пропорционально разности температур между телом и окружающей средой. Температура воздуха в комнате постоянна и равна t 5 = 0 С..36. Электрическим кипятильником мощностью Р = 500 Вт нагревают воду в кастрюле. За время τ = 5 мин температура воды увеличилась от t = 85 C до t = 90 C. Затем кипятильник отключили и за время τ = мин температура воды уменьшилась на Δt = = С. Сколько воды находится в кастрюле? Удельная теплоемкость воды с = 400 Дж/(кг C). Инерцией кипятильника и теплоемкостью кастрюли пренебречь..37. В бак, содержащий V = 5 л горячей воды при температуре t = 80 С, наливают холодную воду при температуре t = 0 С. Расход холодной воды не изменяется в процессе наполнения бака и равен q = 0,3 л/с. Через какой промежуток времени после начала подачи холодной воды температура воды в баке в состоянии теплового равновесия станет равной t = 40 С? Тепловыми потерями пренебречь..38. В бак наливали горячую воду в течение τ = мин и холодную воду в течение τ = 8 мин. Температуры горячей и холодной воды t = 70 С и t = 0 C. Расходы горячей и холодной воды 0

21 не изменялись в процессе наполнения бака и были равны q = = 0, л/с и q = 0, л/с, соответственно. Какова оказалась температура воды в баке в состоянии теплового равновесия? Тепловыми потерями пренебречь..39. Устройство, в котором выделяется мощность 8400 Вт, охлаждается проточной водой, текущей по трубе с площадью поперечного сечения см. В установившемся режиме проточная вода нагревается на 0 С. Удельная теплоемкость воды равна 400 Дж/(кг С), плотность воды равна 0 3 кг/м 3. Если предположить, что на нагрев воды идет все выделяемое устройством количество теплоты, то чему равна скорость воды?.40. После опускания в воду, имеющую температуру 0 C, тела, нагретого до 00 C, через некоторое время установилась общая температура 40 C. Какой станет температура воды, если, не вынимая тела, в воду опустить еще одно такое же тело, нагретое до 00 C? Теплоемкостью калориметра и испарением воды пренебречь..4. На плите стоит кастрюля с водой. При нагревании температура воды увеличилась от 90 до 95 C за одну минуту. Какая доля теплоты, получаемой водой при нагревании, рассеивается в окружающем пространстве, если время остывания той же воды от 95 до 90 C равно 9 мин..4. Из ведра налили в кастрюлю некоторое количество воды, затем поставили кастрюлю на нагреватель, и через 30 мин вода в ней закипела. Потом из того же ведра зачерпнули еще некоторое количество воды и долили в кастрюлю. При этом температура воды в кастрюле понизилась на С. А через 5 мин после этого вода в кастрюле снова закипела. Какова температура воды в ведре? Теплообмен воды с внешней средой не учитывать.

22 Тема 3. ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА 3.. Плавление и отвердевание тел Сначала дадим несколько определений по этой теме. Фаза равновесное состояние вещества, отличающееся по физическим свойствам от других возможных состояний того же вещества. Переход вещества из одной фазы в другую называется фазовым переходом или изменением агрегатного состояния вещества. Он связан с качественными изменениями свойств вещества. Например, газовое, жидкое и кристаллическое (твердое) состояния (фазы) вещества различаются характером движения атомов и молекул. Плавление процесс перехода вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое состояние. Кристаллизация процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое состояние. Важно отметить, что и плавление и кристаллизация для каждого вещества происходят при определенной температуре, которая называется температурой плавления. Численные значения температур плавления приводятся в справочниках. Удельная теплота плавления величина, равная отношению количества теплоты Q, необходимого для плавления твердого кристаллического тела при температуре плавления, к массе этого тела m: Q λ =. (3.) m Задача 3.. Выберете одно правильное утверждение. Плавление вещества происходит потому, что: а) частицы с любыми скоростями покидают твердое тело; б) частицы вещества уменьшаются в размерах; в) уменьшается потенциальная энергия частиц твердого тела; г) разрушается кристаллическая решетка твердого тела. Решение. При плавлении вещество переходит из кристаллической фазы в жидкую фазу, при этом разрушается его кристаллическая решетка. Потенциальная энергия атомов твердого тела при

23 этом увеличивается за счет тепла, передаваемого твердому телу для его плавления. Ответ: г). Задача 3.. Выберете одно правильное утверждение. При плавлении олова: а) увеличивается только энергия хаотического движения его молекул; б) увеличивается только энергия взаимодействия его молекул; в) энергия хаотического движения его молекул и энергия взаимодействия его молекул не изменяются; г) энергия хаотического движения его молекул и энергия взаимодействия его молекул увеличиваются. Решение. Как отмечалось выше, плавление происходит при постоянной температуре. Таким образом, при плавлении олова его температура не изменяется. Так как температура является мерой энергии хаотического движения молекул или атомов, то эта энергия не изменяется. Потенциальная же энергия взаимодействия молекул олова при плавлении возрастает, поэтому выбираем пункт б). Ответ: б). 3.. Парообразование и конденсация Парообразование процесс перехода вещества из жидкого состояние в газообразное. Испарение парообразование, происходящее с поверхности жидкости. Кипение процесс парообразования как с поверхности жидкости, так и по всему ее объему внутрь образующихся при этом пузырьков с паром этой жидкости. Кипение каждой жидкости происходит при определенной температуре, которая называется температурой кипения. Отметим также, что температура кипения существенно зависит от давления над поверхностью жидкости: с уменьшением этого давления температура кипения уменьшается. Конденсация процесс, обратный парообразованию, при котором пар превращается в жидкость. 3

24 Удельная теплота парообразования величина, равная отношению количества теплоты Q, необходимого для превращения при постоянной температуре жидкости в пар, к массе этой жидкости m: Q L =. (3.) m Задача 3.3. Какое количество теплоты требуется для превращения 0 г льда, взятого при температуре 0 С, в водяной пар при 00 С? Решение. Здесь мы имеем дело с тремя процессами: ) плавление льда при t = 0 C; ) нагрев полученной воды от t = 0 C до t = 00 C; 3) парообразование при t = 00 C. Соответствующие этим процессам количества теплоты: Q = λm; Q = c в m(t t ); Q 3 = Lm. Заметим, что первоначальное количество льда m будет равно массе полученной при плавлении воды и водяного пара. Общее количество теплоты: Q = Q + Q + Q 3 = λm + c в m(t t ) + Lm = = m(λ + c в (t t ) + L). Подставим теперь числовые значения: Q = 0 кг (3,3 0 5 Дж/кг + 4, 0 3 Дж/(кг С) 00 С + +,3 0 6 Дж/кг) = 30,5 0 3 Дж = 30,5 кдж. Ответ: Q = 30,5 кдж. Теперь рассмотрим задачи, связанные с применением уравнения теплового баланса (.4) при изменении агрегатного состояния вещества: Q отд = Qполуч, где Q получ количество теплоты, полученное телами, а Q отд количество теплоты, отданное телами. Заметим еще раз, что это уравнение справедливо в замкнутой системе тел без теплообмена с окружающей средой. Задача 3.4. В сосуд, содержащий,5 кг воды при температуре 5 С, впускают 00 г водяного пара при температуре 00 С. Определите температуру θ воды в сосуде после наступления теплового равновесия. 4

25 Решение. Воспользуемся уравнением теплового баланса в форме: Q =. Количество теплоты, полученное водой при отд Q получ ее нагревании от t = 5 С до неизвестной температуры θ, Q пол = c m (θ t ). Отданное количество теплоты: Q отд = Q + Q, где Q = Lm теплота, выделившаяся при конденсации пара, а Q = c m (t θ) теплота, выделившаяся при остывании полученной из пара воды от t = 00 С до температуры конечной температуры θ. Тогда c m (θ t ) = Lm + c m (t θ). Отсюда искомая температура воды: Lm + cmt + cmt θ = 88, С. c m + c m Ответ: θ = 88, С. Теперь соберем все формулы для расчета количества теплоты, поглощаемого или выделяемого телом, в табл. 3.. Процесс Количество теплоты тело. Нагревание Получает Q = cm t кон t ), ( нач где c удельная теплоемкость, t кон и t нач конечная и начальная температура тела (t кон > t нач ). Охлаждение Отдает Q = cm t нач t ), причем ( кон Таблица 3. Внутренняя энергия тела Повышается Понижается t кон < t нач 3. Плавление Получает Q = λm, где λ удельная Повышается теплота плавления 4. Кристаллизация Отдает Q = λm Понижается 5. Парообразованиная Получает Q = Lm, где L удель- Повышается теплота парообразования 6. Конденсация Отдает Q = Lm. Понижается Обращаем особое внимание на то, что мы считаем количество теплоты в процессах, 4 и 6 положительными: Q > 0. 5

26 3.3. Сгорание топлива Удельная теплота сгорания величина, равная отношению количества теплоты Q, выделившейся при полном сгорании топлива, к массе этого топлива m: Q q =. (3.4) m Если известна удельная теплота сгорания топлива, то выделившееся количество теплоты будет определяться формулой Q = qm. (3.5) Выделяющаяся при сгорании топлива энергия может быть использована в тепловых машинах устройствах для преобразования внутренней энергии в механическую энергию. Любая тепловая машина характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД), который равен отношению полезной работы тепловой машины к полученному ею количеству теплоты: A η = полез н 00%. Q получ (3.6.) Задача 3.5. Кусок льда массой m = 8 кг при температуре t = 0 ºC положили в сосуд. Сосуд со льдом нагревают, сжигая керосин. Определите температуру содержимого сосуда в тот момент, когда сгорит m = 00 г керосина. Теплоемкостью сосуда пренебречь. Удельная теплота сгорания керосина q = Дж/кг. Решение. При полном сгорании керосина выделяется Q = qm = = Дж/кг 0, кг = 4,6 0 6 Дж теплоты. Для полного плавления льда необходимо Q = λm = 3,4 0 5 Дж/кг 8 кг =,7 0 6 Дж теплоты. Это меньше, чем выделяется при сгорании керосина. Оставшиеся 4,6 0 6,7 0 6 =, Дж пойдут на нагревание полученной при плавлении льда воды. Дж. Отсюда искомая темпера- Таким образом, тура воды в сосуде 6 c m t =,88 0 в 6,88 0 Дж t = = 56 С. 3 Дж 4, 0 8 кг кг С 6

27 Замечание. Если бы при расчете по последней формуле температура получилась больше 00 C, то это означало бы, что вода начала выкипать. Тогда пришлось бы учитывать процесс парообразования. Ответ: t = 56 С. Задача 3.6. При выстреле из винтовки максимальная скорость пули υ = 600 м/c. Сколько пороха сгорает при выстреле, если масса пули m = 9 г, а КПД винтовки η = 30 %? Удельная теплота сгорания пороха q = 3,8 МДж/кг. Решение. При сгорании пороха выделяется количество теплоты Q =, получ qm x где m x искомая масса пороха. Из формулы (3.6) определим полезную работу, совершаемую винтовкой (в какой-то мере она является тепловым двигателем!): Qполуч qmx A полезн = η = η. 00% 00% С другой стороны, по теореме о кинетической энергии (см. формулу (.)) изменение кинетической энергии пули равно работе действующих на нее сил (в данном случае силы давления пороховых газов). Так как первоначально пуля покоилась, то изменение ее кинетической энергии равно mυ Δ K = = Aполезн. Приравняем теперь полезные работы, полученные разными способами: qm x mυ η = 00% Тогда искомая масса пороха m x mυ 00% =. qη Подставляя числовые данные, найдем m =,4 ã x. Ответ:,4 ã.. 7

28 Задачи к теме 3 Уровень А 3.. Чем отличается аморфное вещество от кристаллического? Постройте в качестве примера графики зависимости температуры от времени при охлаждении аморфных и кристаллических веществ. 3.. Поглощается или выделяется теплота при кристаллизации вещества? Поглощается или выделяется теплота при конденсации пара? 3.3. На что расходуется подводимая к телу энергия во время его плавления? 3.4. Лед при температуре 0 С внесли в теплое помещение. Выберете все неправильные утверждения. Температура льда до того, как он растает а) не изменяется, так как при плавлении количество теплоты, полученное льдом из окружающей среды, равно количеству теплоты, отданному льдом в окружающую среду; б) повышается, так как лед получает некоторое количество теплоты из окружающей среды; в) не изменяется, так как получаемое льдом из окружающей среды количество теплоты расходуется на разрушение кристаллической решетки льда; г) уменьшается, так как при плавлении лед отдает в окружающую среду некоторое количество теплоты На рис. 3. изображен качественный график зависимости температуры t от времени τ при плавлении и кристаллизации нафталина. Какая из точек соответствует началу t 4 отвердевания Рис τ вещества? ) точка ; ) точка 4; 3) точка 5; 4) точка 6. 8

29 3.6. Для плавления куска парафина массой m = 400 г, взятого при температуре плавления, потребовалось Q = 60 кдж теплоты. Определите удельную теплоту плавления парафина Алюминиевое, медное и оловянное тело одинаковой массы нагреты так, что их температуры равны соответствующим температурам плавления. Какому из этих тел потребуется большее количество теплоты для плавления? 3.8. Какое количество теплоты выделится в окружающую среду при кристаллизации 0,5 кг олова? 3.9. Для плавления куска льда, взятого при температуре t = 0 С, потребовалось Q = 7 кдж теплоты. Определите массу этого куска льда Выберете правильное утверждение. Температура кипения воды в открытом сосуде существенно зависит а) от мощности нагревателя воды; б) от начальной температуры воды; в) от атмосферного давления; г) от вещества сосуда, в котором нагревается вода. 3.. При сгорании топлива массой m = 00 г вода массой m = = 0 кг нагрелась на t = 50 С. Чему равна удельная теплота сгорания топлива? 3.. В нагревателе сожгли m = 00 г керосина. При этом m = 5 кг воды было нагрето до температуры t = 50 С. Какова была начальная температура воды? Удельная теплоемкость воды c = 4, 0 3 Дж/(кг C), удельная теплота сгорания керосина q = = Дж/кг, КПД нагревателя η = 0 % На спиртовке нагревали воду массой 00 г от 6 до 7 С. При этом был сожжен спирт массой 0 г. Найдите КПД установки. Уровень В 3.4. На две горелки одинаковой мощности поставили два одинаковых сосуда, в которых находится по кг льда и свинца. Начальные температуры этих веществ равны соответственно 0 С и 37 С. Какое из веществ быстрее полностью расплавится? 9

30 3.5. Сосуд со льдом при температуре t = 0 C поставили на электрическую плитку постоянной мощности. Лед сначала нагревается до температуры t = 0 С, а затем тает. Во сколько раз время таяния льда τ больше времени нагрева τ? Удельная теплоемкость льда с л =, кдж/(кг С). Удельная теплота плавления льда λ = = 340 кдж/кг. Теплоемкостью сосуда пренебречь Какой из трех графиков (рис. 3.) соответствует условиям задачи 3.5 с дополнительным условием: после таяния льда вода нагревается до температуры t 3 = +0 С? Удельная теплоемкость воды с в = 4, кдж/кг. Определите по правильному графику скорость нагрева льда и скорость нагрева воды в единицах С/мин. ) ) 3) Рис Сколько нужно килограммов льда, чтобы охладить воду в ванной от 7 до 7 С? Объем воды 00 л. Температура льда 0 С. Какое количество теплоты выделится при превращении воды объемом V = 4 л в лед, если ее начальная температура равна t = 0 С? 3.8. В калориметр поместили m =,5 кг воды при температуре t = 0 С и лед массой m = 00 г при температуре t = 0 С. Чему равна температура смеси? Удельная теплоемкость воды 30

31 с в = 4, кдж/(кг С), удельная теплоемкость льда с л =, кдж/(кг С), удельная теплота плавления льда λ = 330 кдж/кг В калориметр поместили m = 480 г воды при температуре t = С и лед массой m = 50 г при температуре t = 8 С. Чему равна температура смеси? Удельная теплоемкость воды с в = = 4, кдж/(кг С), удельная теплоемкость льда с л =, кдж/(кг С), удельная теплота плавления льда λ = 330 кдж/кг Какую максимальную температуру должен иметь лед массой m = 4 кг, чтобы при прибавлении к нему m = 0,5 кг воды с температурой t = 0 С вся вода замерзла? Удельная теплоемкость льда c =, 0 3 Дж/(кг С), удельная теплота плавления льда λ = 3, Дж/кг. 3.. Вода в электрическом чайнике с начальной температурой t = 0 С закипает через время τ = 5 мин. Через какое время τ после закипания вся вода выкипит? Удельная теплоемкость воды с = 4, кдж/(кг С). Удельная теплота парообразования L =,3 МДж/кг. Теплоемкостью чайника пренебречь. 3.. Медную монету массой т = 5 г, нагретую до температуры t = 500 С, положили на лед, имеющий температуру t = 0 С. Какая масса льда m растаяла, если монета охладилась до температуры льда t? Удельная теплоемкость меди с = 380 Дж/(кг С). Удельная теплота плавления льда λ =340 кдж/кг В чашке содержится т 0 = 500 г льда при температуре окружающей среды. Что будет находится в чашке после того, как в нее влили т = 00 г воды при температуре t = 80 С, если температура окружающей среды t 0 = 0 С? 3.4. В сосуде находилось V = 0,5 л воды и т = 0,4 кг льда при 0 С. Какое количество водяного пара т при t 0 = 00 С было впущено в воду, если весь лед растаял и в сосуде установилась температура t = 30 С? Теплоемкость сосуда С = 60 Дж/кг Смешивается V = 0, л воды при t = 80 С и 0,5 кг льда при t = 5 С. Что будет находиться в сосуде после теплообмена? (Расплавится весь лед или какая-то часть воды замерзнет?) 3.6. Почему нельзя тушить горящую нефть, керосин, бензин водой? 3

32 3.7. Удельная теплота сгорания пороха q п = 3,8 МДж/кг в несколько раз меньше удельной теплоты сгорания дерева (например, сосны или сухой березы) q д = 3 МДж/кг. Почему в качестве оружейного заряда не используются древесные опилки? 3.8. Сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы получить такое же количество теплоты, что и при сгорании V = л бензина? Плотность бензина ρ = 0,7 г/см. Удельные теплоты сгорания: бензина q = 46 МДж/кг, каменного угля q = 9 МДж/кг Какое количество теплоты можно получить от полного сгорания соснового полена массой т = 5 кг, если удельная теплота сгорания q = 3 МДж/кг? Какое количество воды т можно нагреть этой теплотой от температуры t = 5 С до температуры кипения t = 00 С? Удельная теплоемкость воды с = 4,8 кдж/(кг С). Тепловыми потерями пренебречь Какую массу М сухих березовых дров нужно использовать, чтобы нагреть печь от средней температуры t = 0 С до t = 30 С? Печь сложена из N = 300 кирпичей, масса каждого из которых т = 5 кг. Удельная теплоемкость кирпича с = 880 Дж/(кг С). Удельная теплота сгорания дерева q = 3 МДж/кг. Считать, что на нагрев кирпичей расходуется η = 0 % выделившейся при сгорании теплоты Мощность тепловой электростанции Р = 50 МВт. Сколько каменного угля в сутки необходимо сжигать, чтобы поддерживать эту мощность, если КПД станции составляет 50 %. Удельная теплота сгорания каменного угля q = 4 МДж/кг Алюминиевый чайник массой т = 400 г, в котором находится V = л воды при t = 0 С, помещают на газовую горелку с КПД η = 40 %. Какова мощность горелки, если через τ = 0 мин вода кипела, причем т = 0 г воды уже выкипело? Для работы турбины, развивающей мощность Р = 0 8 Вт, в топках паровых котлов за сутки сжигается М = 960 т каменного угля. Определить КПД η этой паротурбинной установки Первая атомная электростанция вырабатывает в сутки W = 0000 квтч электроэнергии, расходуя всего т = 30 г ядерного горючего. Во сколько раз п больше сжигается топлива на тепловых 3

33 электростанциях, КПД которых η = 30 % и работающих на торфе, чтобы получить такое же количество энергии?-' Первая АЭС мощностью Р = 5 МВт расходует в сутки т = 30 г ядерного горючего. Определите КПД атомной электростанции, если удельная теплота сгорания ядерного топлива q = 8,4 0 3 Дж/кг Двигатель внутреннего сгорания совершает цикл, состоящий из четырех тактов: ) всасывание горючей смеси, ) сжатие этой смеси, 3) рабочий ход, 4) удаление отработанных газов. Во время каких тактов закрыты оба клапана в цилиндре двигателя? Что происходит в цилиндре четырехтактового двигателя во время такта «рабочий ход»? Почему температура газа в конце такта «рабочий ход» ниже, чем в начале этого такта? Чему равен КПД паровой турбины, если на совершение полезной работы расходуется /5 часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива? Чему равен КПД трактора, если для выполнения им работы А = 3800 МДж потребовалось т =,5 т дизельного топлива с удельной теплотой сгорания q = 4, МДж/кг? Уровень С 3.4. Тигель, содержащий некоторую массу олова т, нагревается электрическим током. Выделяемое в единицу времени количество теплоты постоянно. За время τ 0 = 0 мин температура олова повышается от t = 0 С до t = 70 С. Спустя еще время τ = 83 мин олово полностью расплавилось. Найдите удельную теплоемкость олова. Удельная теплота плавления олова q = 58,5 кдж/кг, его температура плавления t пл = 3 С. Теплоемкостью тигля и потерями тепла пренебречь В холодильник, потребляющий мощность 00 Вт, поместили воду массой кг при температуре 0 С. Через 30 мин вся вода превратилась в лед при 0 С. Какое количество теплоты выделилось при этом в комнату? Удельная теплота плавления льда λ = 330 кдж/кг. Теплоемкостью холодильника пренебречь. 33

34 3.43. Когда в калориметр со льдом при температуре t = = 5 С опустили металлический брусок, растаяло 3/4 первоначального количества льда. Когда в него опустили еще один такой же брусок, установилась температура t = 45 С. Найдите первоначальную температуру брусков, если начальная температура второго бруска была вдвое больше. Теплоемкостью калориметра и испарением пренебречь. Удельные теплоемкости воды и льда: c в = 400 Дж/(кг С), с л = 00 Дж/(кг С). Удельная теплота плавления льда λ = 330 кдж/кг Когда в калориметр со льдом при температуре t = 30 С опустили металлический брусок, растаяло /3 первоначального количества льда. Когда в него опустили еще один такой же брусок, установилась температура t = 5 С. Найдите первоначальную температуру брусков, если она была одинаковой. Теплоемкостью калориметра и испарением пренебречь. Удельные теплоемкости воды и льда: c в = 400 Дж/(кг С), с л = 00 Дж/(кг С). Удельная теплота плавления льда λ = 330 кдж/кг В стальной кювете находится расплавленный свинец при температуре плавления t = 37 ºС. Масса кюветы со свинцом m = кг. Кювету внесли в комнату и сразу же стали измерять температуру свинца. Получившаяся зависимость температуры Рис. 3.3 от времени представлена на рис Определите количество свинца в кювете. Удельная теплоемкость свинца с св = 30 Дж/(кг С), удельная теплота плавления свинца λ = 5 кдж/кг, удельная теплоемкость стали сс = 460 Дж/(кг С). Считать, что в окружающую среду ежесекундно отдается одно и то же количество теплоты В ведре находится смесь воды со льдом массой m = 0 кг. Ведро внесли в комнату и сразу же стали измерять температуру смеси. Получившаяся зависимость температуры от времени Рис. 3.4 представлена на рис Определите 34

35 первоначальное количество льда в ведре. Удельная теплоемкость воды с в = 400 Дж/(кг С), удельная теплота плавления льда λ = 340 кдж/кг. Массой и теплоемкостью ведра пренебречь. Считать, что в окружающую среду ежесекундно отдается одно и то же количество теплоты Для определения удельной теплоты плавления льда в сосуд с водой стали бросать кусочки тающего льда при непрерывном помешивании. Первоначально в сосуде находилось m = 300 г воды при температуре t = 0 С. К моменту времени, когда лед перестал таять, масса воды увеличилась на m = 84 г. Определите по данным опыта удельную теплоту плавления льда. Теплоемкостью сосуда пренебречь В куске льда, масса и температура которого, соответственно, m =,6 кг и t = 5 ºС, имеется углубление объемом V = 60 см 3. В это углубление налили m = 00 г воды, температура которой t = 75 ºС. Какой объем будет иметь свободное от воды углубление, когда установится тепловое равновесие? Теплообменом с окружающей средой пренебречь. Плотность льда ρ = 0,9 г/см 3, воды ρ = г/см 3. Удельная теплоемкость льда с = 00 Дж/(кг С), воды с = 400 Дж/(кг С), удельная теплота плавления льда λ = = 333 кдж/кг Двигатель расходует М t = 5 кг бензина в час и охлаждается водой разность температур которой при входе в охлаждающее устройство и выходе из него Δt = 5 С. Определите секундный расход воды т t, если на ее нагревание затрачивается η = 30 % энергии, выделившейся при сгорании бензина Для нагревания некоторого количества воды от 0 C до кипения (при нормальном атмосферном давлении) понадобилось 5 мин. После этого ч 0 мин потребовалось для обращения всей воды в пар при тех же условиях. Определите удельную теплоту парообразования воды. Считать мощность тепловых потерь постоянной В калориметр, содержащий m = 50 г воды при температуре t = 5 C, бросили m = 0 г мокрого снега. Температура в калориметре понизилась на Δt = 5 C. Сколько воды было в снеге? Теплоемкостью калориметра пренебречь. 35

36 3.5. При нормальном атмосферном давлении в открытый калориметр помещают одинаковое количество воды (при температуре +t C) и льда (при температуре t C). Какая максимальная доля льда может при этом расплавиться? Кусок свинца испытывает абсолютно неупругое столкновение с препятствием, двигаясь со скоростью 350 м/с. Какая часть свинца расплавилась, если все количество теплоты, выделившееся при ударе, поглощается свинцом? Температура свинца перед ударом t = 7 C, удельная теплоемкость свинца c = 30 Дж/(кг С), удельная теплота плавления свинца λ = 5 кдж/кг, температура плавления свинца t пл = 37 C В теплоизолированном сосуде находится смесь льда массой m =, кг и воды. После начала нагревания температура смеси оставалась постоянной в течение времени τ = мин, а затем за время τ = 4 мин повысилась на Δt = 0 C. Определите массу смеси, если считать, что количество теплоты, получаемое системой в единицу времени, постоянно. Удельная теплота плавления льда λ = =330 кдж/кг, а удельная теплоемкость воды c = 4, кдж/(кг ºС). Теплоемкостью сосуда пренебречь В комнате на столе стоят два одинаковых стакана. Температура в комнате 0 C. В первый стакан быстро наливают воду температурой t = 0 C, а во второй кладут кусочек льда массой Δm = 0 г и той же температуры и наливают m Δm = 90 г воды температурой 0 C. Температура воды в первом стакане через время τ = мин увеличилась на Δt = C. Через какое время после заполнения второй стакан нагреется до той же температуры? Удельная теплота плавления льда λ = 336 Дж/г, теплоемкость воды c = 4, кдж/( кг ºС). Теплоемкостью стаканов пренебречь Известно, что толщина ледников (как и высота гор) ограничена. Оцените максимальную толщину ледника на Земле. Удельная теплота плавления льда λ = 33 кдж/кг. Ускорение свободного падения g = 9,8 м/с Кусок льда с вмерзшими в него свинцовыми дробинками общей массой 00 г осторожно опускают в стакан калориметра, доверху наполненный водой. Часть воды при этом выливается и в дальнейшем теплообмене не участвует. Когда система пришла в 36

37 состояние теплового равновесия, оказалось, что температура воды в калориметре 0 С. Начальные температуры: воды 40 С, льда 0 С. Масса воды в калориметре была равна, кг. Определите объемное содержание свинца в куске льда. Теплоемкостью калориметра пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4, кдж/(кг ºС), льда, кдж/(кг ºС), свинца 38 Дж/(кг C). Плотность льда 900 кг/м 3, свинца,3 0 3 кг/м 3. Удельная теплота плавления льда 3, Дж/кг В теплоизолированный цилиндрический сосуд поместили кусок льда массой M при t = 0 C и прочно прикрепили ко дну. Затем залили этот лёд водой такой же массой M. Вода полностью покрыла лёд и достигла уровня H = 0 см. Определите, какова была температура воды, если после установления теплового равновесия уровень воды в сосуде опустился на h = 0,4 см. Плотность воды и льда равны соответственно 000 кг/м 3 и 90 кг/м 3. Удельная теплота плавления льда λ = 330 кдж/кг Быстро откачивая воздух из сосуда, в котором находится небольшое количество воды при 0 С, можно превратить воду в лед. Какая часть первоначального количество воды может быть обращена в лед при 0 С? Удельная теплота парообразования воды L = =,3 МДж/кг. Удельная теплота плавления льда λ = 3,35 05 Дж/кг Медный зачерненный лист площадью S = м выставлен перпендикулярно к солнечным лучам (рис. 3.5). Для того чтобы не было теплообмена с окружающим воздухом, температура зачерненной поверхности поддерживается автоматически равной температуре окружающего воздуха с помощью проточной воды, охлаждающей тыльную поверхность медного листа. Чему равен тепловой поток солнечного излучения (количество энергии, приходящей на площадь S = м за время Δτ = с), если при расходе воды Δm/Δτ = 0, кг/с и температуре входящей воды t = 5 С температура выходящей воды t = 7,5 С? Удельная теплоемкость воды с = 4,8 кдж/(кг С). Рис

38 Тема 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 4.. Электризация тел. Взаимодействие заряженных тел. Электрическое поле Электрический заряд скалярная физическая величина, определяющая силу и энергию взаимодействия заряженных тел или частиц. Электрический заряд обозначают буквой q (или Q). Единицей измерения электрического заряда в СИ является кулон: [q] = Кл. Существуют два рода электрических зарядов положительные (+q) и отрицательные ( q). Тела, имеющие заряд одного знака, отталкиваются. Наоборот, тела, имеющие заряды противоположного знака, притягиваются. Заряд тела приобретают в результате электризации, в которой обязательно участвуют два тела. Наиболее распространенный способ электризации трение тел друг о друга. Положительно заряженной считается стеклянная палочка, потертая о шелк, отрицательно заряженной эбонитовая палочка, потертая о мех. Носителями электрического заряда являются элементарные частицы, из которых состоят атомы: протоны и электроны. По абсолютной величине заряды протона и электрона одинаковы и равны элементарному заряду e =,6 0-9 Кл. Заряд протона равен +e, а заряд электрона e. Заряд любого тела является дискретным: он равен целому числу N элементарных зарядов либо +N e, либо N e. При электризации тел происходит перераспределение электронов, так что на одном теле образуется их избыток, а на другом недостаток. В незаряженном теле (его также называют электронейтральным) количество электронов и протонов одинаково. Существует закон сохранения электрического заряда: заряд изолированной системы тел, то есть алгебраическая сумма зарядов всех тел системы, остается неизменным при электризации одних тел системы от других. Для изучения свойств заряженных тел используют электроскопы и электрометры. Их устройство и принцип действия подробно рассмотрен в любом учебнике физики. 38

39 Задача 4.. Эбонитовую палочку потерли шерстяной тряпочкой. Будет ли после этого тряпочка притягиваться или отталкиваться от палочки? Решение. Так как первоначально палочка и тряпочка были электронейтральными, число протонов и электронов в них было одинаковым. Когда их потерли друг об друга, некоторое количество электронов перешло с одного предмета на другой, в результате чего они получили разноименные заряды (эбонитовая палочка отрицательный). Следовательно, они будут притягиваться. Ответ: притягиваться. Задача 4.. Два одинаковых металлических шарика первоначально имели положительные электрические заряды: первый +q, второй +3q. Их привели в соприкосновение. Сколько электронов перейдет с одного шарика на другой? От какого шарика к какому они перейдут? Решение. Заряд системы из двух шариков равен +4q. Так как шарики одинаковые, то после соприкосновения заряд поделится между ними пополам и будет равен +q у каждого. Тогда заряд у первого шарика увеличится на +q. Следовательно, с этого шарика уйдут N = q/e электронов. Ко второму шарику, напротив, придет столько же электронов, и его заряд на +q уменьшится (вспомните, что заряд электрона отрицательный). Ответ: N = q/e, от первого ко второму. Основной количественный закон электростатики закон Кулона. Он формулируется следующим образом. Сила взаимодействия F двух точечных зарядов в вакууме направлена вдоль прямой, которая соединяет эти заряды, прямо пропорциональна их абсолютным значениям q и q, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними r: q q F = k. (4.) r Коэффициент пропорциональности k в СИ: 9 Н м k = 9 0. Кл Сила Кулона является силой притяжения, если знаки зарядов разные, и отталкивания, если знаки зарядов одинаковые. Силы, 39

40 приложенные к обоим взаимодействующим зарядам, равны по величине и противоположны по направлению (рис. 4.). Рис. 4. Задача 4.3. Сила взаимодействия двух точечных положительных зарядов равна F. Какой будет сила взаимодействия, если величину каждого из зарядов увеличить в 3 раза и расстояние между ними также увеличить в 3 раза? Решение. Так как заряды положительные, то знак модуля можно опустить при записи закона Кулона. Тогда первоначальная сила qq взаимодействия зарядов F = k. После произведенных имений r сила взаимодействия станет равной 3q 3q q q F = k = k = F. ( 3r) r Ответ: F. Электрическим полем называется особый вид материи (не вещество), который создается заряженными телами и проявляет себя по действию на заряженные тела. Действие силы на данный заряд q со стороны заряженного тела можно представить себе так: заряженное тело создает в пространстве электрическое поле, а заряд q, оказавшись в некоторой точке этого поля, подвергается действию силы (эту силу называют электрической силой). Эта сила зависит как от заряженного тела, создающего поле, так и от заряда q, к которому сила приложена (согласно закону Кулона, она ему прямо пропорциональна). Если эту силу поделить на величину заряда, к которому она приложена, то получится величина, характеризующая только электрическое поле, созданное в данном месте заряженным телом. Такую величину называют напряженностью электрического поля. Единицей измерения напряженности электрического поля является Н/Кл. Так как сила вектор, то при делении ее на число получается тоже вектор: 40

41 F E =. (4.) q Направление вектора E совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Задача 4.4. При освещении кварцевой лампой шарик потерял N = электронов. Его поместили в электрическое поле с напряженностью, равной по модулю Е = кн/кл и направленной вертикально вверх. Какая сила действует на шарик со стороны электрического поля? Решение. Определим сначала заряд шарика. Поскольку он потерял электроны, то знак заряда шарика будет положительным. Чтобы найти величину заряда шарика, надо элементарный заряд умножить на число электронов: q = en. Умножив теперь заряд на модуль напряженности, получим модуль силы: F = qe = ene. Теперь подставим числовые значения: Н F =,6 0 Кл ,0 Н. Кл Сила направлена вертикально вверх, так как при действии на положительный заряд она должна совпадать с направлением вектора напряженности электрического поля (рис. 4.). Ответ: 0,0 Н; сила направлена вертикально вверх. 4.. Постоянный электрический ток: основные понятия Рис. 4. Электрическим током (током проводимости) называют упорядоченное движение заряженных частиц электронов, положительных и отрицательных ионов. За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. 4

42 Ток проводимости существует в проводниках. В них имеются свободные заряженные частицы, способные под действием сил электрического поля перемещаться по всему объему проводника. Проводниками являются металлы, жидкие растворы солей, кислот и щелочей (такие проводники называются электролитами) и ионизованные газы. В металлах свободными заряженными частицами являются электроны. В электролитах свободными частицами являются ионы (атомы, потерявшие или, наоборот, приобретшие один или несколько электронов). В ионизованных газах электроны и ионы. Упорядоченное движение заряженных частиц мы непосредственно не наблюдаем. О наличии электрического тока судят по его действиям (рис. 4.3). Действия тока: тепловое химическое магнитное Рис. 4.3 Одной из основных характеристикой электрического тока является его сила. Силой тока называют отношение заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за промежуток времени Δt, к этому промежутку: Δq I =. (4.3) Δt Сила тока измеряется в амперах: А = Кл/ с. Если сила тока не изменяется с течением времени, то такой ток называют постоянным. Для постоянного тока q I =. (4.4) t Задача 4.5. Сила тока в обмотке включенного в электрическую цепь прибора равна 5 ма. Какой заряд проходит через обмотку за ч? 4

43 Решение. Воспользуемся формулой (4.4), выразив из нее неизвестную величину заряд: q = It. Выразим силу тока и время в единицах СИ: I = 5 ма = А; t = ч = 3,6 0 3 с. Подставляя, получим q = 8 Кл. Ответ: 8 Кл. Задача 4.6. Сила тока в проводнике изменяется по закону: I = kt, где k = 0 А/с. Какой заряд прошел через поперечное сечение проводника за время t = 5 с от момента включения тока? Решение. В этой задаче сила тока не является постоянной величиной она является линейной функцией времени t в промежутке времени от 0 до 5 с. Построим график этой функции (рис. 4.4). Прошедший заряд численно равен площади под этой зависимостью. Тогда kt q = kt t =. Теперь подставим числовые значения: À 0 (5 c) q = ñ = 5 Êë. Ответ: 5 Кл. Рис Закон Ома для участка электрической цепи Сначала вспомним, что для существования постоянного тока проводимости необходимо выполнение следующих условий: ) наличие свободных заряженных частиц носителей заряда; ) цепь постоянного тока должна быть замкнутой; 3) напряженность электрического поля в проводнике должна быть отличной от нуля и не должна меняться с течением времени, т.е. электрическое поле должно быть стационарным; 4) на свободные электрические заряды должны действовать силы неэлектростатического происхождения так называемые сторонние силы. Такие силы могут быть созданы источниками то- 43

44 ка гальваническими элементами, электрогенераторами, солнечными и атомными батареями и др. Действующее в цепи электрическое поле характеризуется особой величиной, которая называется напряжением. Эта величина характеризует действие электрического поля на заряженные частицы. Однородным (или пассивным) называют участок цепи, который не содержит источников тока. Закон Ома для однородного участка цепи имеет совсем простой вид: U I =, (4.5) R где R сопротивление участка цепи, а U напряжение на рассматриваемом участке. Опытным путем установлено, что при неизменной температуре сопротивление однородного проводника постоянного сечения прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади S поперечного сечения проводника: l R = ρ, (4.6) S Рис. 4.5 где ρ удельное сопротивление проводника (находится по таблицам). Задача 4.7. По результатам исследования зависимости силы тока в электрической лампе от напряжения ученик построил следующий график (рис. 4.5). До какого напряжения выполняется закон Ома? Решение. Из закона Ома для однородного участка цепи следует, что при постоянном сопротивлении зависимость силы тока от напряжения должна быть линейной. Как видно из рисунка, такая зависимость наблюдается до напряжения, равного В (далее сила тока не зависит линейно от напряжения). Ответ: до В. Задача 4.8. Опасная для жизни человека сила тока равна 0,05 А. Сопротивление человеческого тела между его руками изменяется в 44

45 зависимости от его самочувствия, опускаясь до 800 Ом. При каком минимальном напряжении человек может погибнуть? Решение. Воспользуемся законом Ома (4.5) для нахождения опасного напряжения: U = IR = 0,05 А 800 Ом = 40 В. Как видите, это совсем небольшое напряжение! Ответ: 40 В. Задача 4.9. Определите площадь поперечного сечения стального проводника длиной км, если его сопротивление равно 50 Ом, а удельное сопротивление стали,5 0-7 Ом м. Ответ выразите в мм. Решение. Для нахождения площади поперечного сечения воспользуемся формулой (4.4), выразим из нее неизвестную величину: S = ρ l R =, м Ом м = Ом 6 м = 3мм Ответ: 3 мм. Задача 4.0. Провод имеет длину l = м и сопротивление R = 0 Ом. Из половины вещества этого провода сделали новый провод, имеющий длину l = 3 м. Определите сопротивление нового провода. Решение. Воспользуемся формулой (4.6), записав ее для двух случаев: l l R = ρ ; () R = ρ. () S S Разделив () на (), получим: R l S =. (3) R l S Неизвестное отношение площадей поперечного сечения определим, используя тот факт, что объем провода уменьшился в S раза: l S = l S. Тогда l =. Подставляя это отношение в (3), S l определим искомое сопротивление нового провода: l 3 м R = R = 0 Ом = 80 Ом. м l Ответ: 80 Ом.. 45

46 4.4. Соединение проводников Рассмотрим теперь соединение проводников. Наиболее распространенными типами соединений проводников являются последовательное и параллельное соединения. Основные особенности этих соединений на примере двух проводников представлены в табл. 4.. Таблица 4. Последовательное соединение Параллельное соединение Сила тока во всех частях цепи одинакова: I = I = I общ Напряжение на концах цепи равно сумме напряжений U + U = U общ Сопротивление всей цепи больше сопротивления на отдельном участке цепи R общ = R + R, U = U R R Для измерения силы тока амперметр включается в цепь последовательно, чтобы через него проходил такой же ток, как и через другие элементы цепи Напряжения на параллельно соединенных участках цепи одинаковы: U = U = U общ Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов на отдельных участках I общ = I + I Сопротивление всей цепи меньше сопротивления любого ее участка RR = + Rобщ =, R общ R R R + R I R = IR Для измерения напряжения вольтметр включают в цепь параллельно, чтобы напряжение совпадало с напряжением на участке цепи Если имеется больше двух проводников, то при последовательном соединении R общ = R + R + R3 + + R n, (4.7) где n количество проводников. 46

47 При параллельном соединении = R R R R. (4.8) общ Задача 4.. Как изменится сопротивление проводника, если его разрезать на три равные части и соединить эти части параллельно? Решение. Пусть R сопротивление проводника. Разрезав его на три равные части, получим три проводника сопротивлением R = R/3 каждый (при прочих равных условиях сопротивление проводника пропорционально его длине). Согласно формуле (4.8), при параллельном соединении этих проводников их общее сопротивление: 9 = + + =. R R R R общ R Отсюда общее сопротивление будет равно 9 R, т.е. уменьшится в 9 раз. Ответ: уменьшится в 9 раз. Задача 4.. В цепи, схема которой изображена на рис. 4.6, а сопротивление каждого резистора равно 3 Ом. Найдите общее сопротивление цепи. 3 R n а б Рис. 4.6 Решение. Перерисуем исходную схему в виде (рис. 4.6, б). Резисторы и соединены последовательно, поэтому их общее сопротивление R = R + R = R. Этот составной резистор и резистор 3 соединены параллельно, поэтому их общее сопротивление R R R R 3 = =. R + R 3 47

48 Составной резистор R 3 и резистор 4 соединены последовательно. Тогда общее сопротивление всей цепи R 5R R общ = R + = R Ответ: R общ = Работа и мощность электрического тока При упорядоченном движении зарядов в проводнике электрическое поле совершает работу, которую называют работой тока. Эта работа может быть выражена через напряжение на концах проводника U и прошедший через его поперечное сечение заряд Δq: А = UΔq. (4.9) Согласно определению (4.), сила тока в проводнике I = Δq/Δt. Тогда работа тока будет равна А = UI Δt. (4.0) Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения на этом участке и времени, в течение которого совершалась эта работа. Мощностью тока называют отношение работы тока за промежуток времени Δt к этому промежутку: A P = = UI. (4.) Δt Используя закон Ома для однородного участка цепи (4.3), можно получить формулы для расчета мощности тока в том случае, когда работа тока полностью идет на увеличение внутренней энергии проводника (т.е. на его нагрев): P = I R, (4.) U P =. (4.3) R Заметим при этом, что формулу (4.) удобно использовать в случае последовательного соединения проводников, так как сила тока в них одинакова. Напротив, формула (4.3) используется при 48

49 параллельном соединении проводников, так как в этом случае на всех проводниках одинаковое напряжение. Количество теплоты, которое выделяется в проводнике за промежуток времени Δt, можно определить, используя закон Джоуля Ленца: Q = I RΔt. (4.4) Задача 4.3. Как изменится количество теплоты, выделяемое за единицу времени в проводнике при постоянном напряжении на концах проводника, если его сопротивление увеличить в 3 раза? Решение. Так как по условию напряжение постоянно, воспользуемся формулой (4.3), записав ее два раза: U U P =, P = R R Так как R = 3R, то отношение мощностей P R = = 3. P R P Отсюда получаем, что P =. Следовательно, мощность уменьшится в 3 раза. 3 Ответ: уменьшится в 3 раза. Задача 4.4. Два последовательно соединенных резистора, сопротивления которых равны R = 0 Ом и R = 0 Ом, подключены к источнику тока с напряжением 0 В. Чему равна мощность, выделяемая в резисторе с сопротивлением R? Решение. Определим сначала силу тока в резисторах (она одинакова): U I =. R + R Теперь, используя формулу (4.), найдем тепловую мощность, выделяющуюся в резисторе R : U P = I R = R R + R Ответ: 30 Вт.. = 30 Вт. 49

50 Задача 4.5. Электрический чайник имеет две обмотки сопротивлением R и R. При подключении к источнику тока первой обмотки вода в чайнике закипает через t = 0 с, а при включении второй обмотки через t = 40 с. Чему равно отношение сопротивлений обмоток R /R? Решение. При решении этой задачи и ей подобных учениками часто делается ошибка: они используют формулу (4.4), забывая, что сила тока в обоих случаях будет разной (она определяется сопротивлением нагрузки). Одинаковое же в обоих случаев напряжение U. Тогда получим: U U Q = t, Q = t. R R Количество теплоты в обоих случаях одинаково, поэтому искомое отношение: R t 40 c = = =. R t 0 c Ответ:. Уровень А Задачи к теме Два одинаковых проводящих шара, имеющих одинаковые по величине и противоположные по знаку заряды, привели в соприкосновение, после чего они стали нейтральными. Означает ли это, что заряженные частицы в шарах исчезли? 4.. Легкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. К шарику подносят стержень с положительным электрическим зарядом (без прикосновения). Выберете правильное утверждение: а) шарик притягивается к стержню; б) шарик отталкивается от стержня; в) положение шарика не изменяется; г) на больших расстояниях шарик притягивается к стержню, а на малых отталкивается. 50

51 4.3. На рис. 4.7 изображены одинаковые электроскопы, соединенные стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень? А. Медь. Б. Сталь. ) только А; ) только Б; 3) и А, и Б; 4) ни А, ни Б К металлическому шарику электроскопа поднесли, не касаясь его, положительно заряженную палочку. Листочки электроскопа при этом разошлись (рис. 4.8). Почему это произошло? С каким явлением это связано? 4.5. Может ли незаряженное тело взаимодействовать без соприкосновения с заряженным телом? Если да, то как будут взаимодействовать эти тела, притягиваться или отталкиваться? 4.6. Как можно определить знак заряда электроскопа, не касаясь его? 4.7. Имеется заряженное тело. Как с помощью электроскопа, стеклянной палочки и шелкового лоскута определить знак заряда этого тела? 4.8. Электрическое поле шара, имеющего заряд +Q, притягивает пылинку (заряд q) с силой F (рис. 4.9) Действует ли пылинка на шар? Если действует, то с какой силой F? Рис. 4.7 Рис. 4.8 Рис Через спираль электроплитки за время t = мин прошел заряд q = 600 Кл. Чему равна сила тока в спирали? 4.0. Определите площадь поперечного сечения стального проводника длиной км, если его сопротивление равно 50 Ом, а удельное сопротивление стали,5 0-7 Ом м. Ответ выразите в мм. 4.. Имеются два проводника из меди. Длина одного из них в п = 3 раза больше второго, но короткий имеет площадь поперечного сечения больше также в п = 3 раза. Какой из этих проводников имеет большее сопротивление и во сколько раз? 4.. Сопротивление резистора увеличили в раза, а приложенное к нему напряжение уменьшили в раза. Как изменилась сила тока в этом резисторе? 5

52 I, ма 4.3. При увеличении напряжения U на 6 участке электрической цепи сила тока I в цепи изменяется в соответствии с графиком 4 (рис. 4.0). Чему равно электрическое сопротивление на этом участке цепи? 0 3 U, B 4.4. Два резистора с сопротивлениями Рис. 4.0 R = 0 Ом и R = 30 Ом соединены последовательно в электрическую цепь. Чему равно отношение напряжений U U на этих резисторах? 4.5. Два резистора с сопротивлениями R = 0 Ом и R = 40 Ом соединены параллельно в электрическую цепь. Чему равно отношение сил токов I I в этих резисторах? 4.6. При напряжении 0 В сила тока в проводнике равна 0, А. Какой будет сила тока в этом проводнике, если напряжение на его концах уменьшить на 0 В? 4.7. При силе тока в электрической цепи 0,3 А сопротивление лампы равно 0 Ом. Чему равна мощность электрического тока, выделяющаяся на нити лампы? 4.8. На рис. 4. изображен график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равна мощность тока в проводнике при напряжении 6 В? I, А U, В Рис. 4. Рис Чему равно сопротивление электрической цепи между точками А и В (рис. 4.)? 4.0. В электронагревателе, через который течет постоянный ток, за некоторое время выделяется количество теплоты Q = кдж. Сопротивление нагревателя и время его работы увеличили вдвое, 5

53 не изменяя при этом силу тока. Чему будет равно количество выделившейся теплоты? Уровень В 4.. Как изменится сила электрического поля F, действующая на заряженную пылинку q со стороны заряженного Рис. 4.3 шара +Q (рис. 4.3), если на линии, соединяющей центр шара и пылинку, с другой стороны от пылинки поместить такой же шар, но с зарядом противоположного знака Q? Расстояния от пылинки до шаров одинаковы. 4.. Какая сила будет действовать на пылинку (см. задачу 4.), если второй шар будет иметь тот же заряд +Q, что и первый? 4.3. На рис. 4.4 показана схема расположения приборов. Перечертите ее в тетрадь и дополните схему соединительными проводами так, чтобы ключ включал только лампу, а розетка всегда находилась под напряжением Перечертите схему на рис. 4.5 Рис. 4.4 и дополните ее проводами так, чтобы ключ включал только лампу, а розетки всегда были под напряжением. Рис. 4.5 Рис В концах длинного коридора имеются двери, вблизи которых установлены выключатели (рис. 4.6). Нарисуйте схему соединения так, чтобы можно было включать осветительную лампу в коридоре, входя в него через любую дверь Два цилиндрических куска медной проволоки имеют одинаковые массы. Длина одного из них в п = 5 раз больше другого. Сопротивление какого куска больше и во сколько раз? 53

54 4.7. Алюминиевая и медная проволоки имеют одинаковые массы и одинаковые длины. Какая из этих проволок имеет большее сопротивление и во сколько раз? Плотности: алюминия d Al =,7 г/см 3, меди d cu = 8,9 г/см 3. Удельные сопротивления: алюминия ρ Al = Ом мм /м, меди ρ Сu = Ом мм /м одинаковых резисторов соединили двумя способами: один раз соединив последовательно 6 одинаковых групп по 5 параллельно соединенных резисторов в каждой группе, второй раз соединив параллельно 0 одинаковых групп по 4 последовательно соединенных резисторов в каждой группе. Во сколько раз сопротивление во втором случае меньше, чем в первом? 4.9. На рис. 4.7 показан график зависимости силы тока от напряжения. Как определить по этому графику сопротивление резистора? Чему оно равно? Рис. 4.7 Рис На рис. 4.8 представлены графики зависимости силы тока от напряжения для трех однородных проводников одинакового сечения. Какой из этих проводников имеет наибольшую длину, какой наименьшую? 4.3. На рис. 4.9 представлены графики зависимости силы тока от напряжения для двух однородных проводников одинаковой длины. Какой проводник имеет большую площадь сечения? 4.3. Электрическая цепь собрана из резисторов с одинаковыми сопротивлениями Рис. 4.9 (рис. 4.0). Определите сопротивление цепи между точками A и B, если сопротивление между точками C и D равно 60 Ом. 54

55 A C D B Рис Стрелочный вольтметр со шкалой для измерения напряжения до U м = 7,5 В имеет внутреннее сопротивление R V =,5 ком. Какой силы ток протекает через вольтметр при максимально возможном напряжении U м? Какой силы ток протекает при измеряемом напряжении U = 4 В? Стрелочный амперметр со шкалой для измерения силы тока до I м = 0 А имеет внутреннее сопротивление R А = 0, Ом. Определите напряжение на зажимах амперметра при максимально допустимой силе тока I м. Каково напряжение на зажимах амперметра при измеряемой силе тока I = 6 А? Для определения сопротивления электрической лампы собрана схема (рис. 4.). Показание амперметра I = 0, А. Что показывает вольтметр с большим внутренним сопротивлением, если внутренние сопротивления источника тока и амперметра пренебрежимо малы? Чему равно сопротивление лампы? Рис. 4. Рис. 4. Рис Как изменятся результаты измерений силы тока и напряжения (увеличатся, уменьшатся или останутся неизменными), если все элементы и приборы, приведенные на рис. 4., собрать по схемам, показанным на рис. 4. и 4.3? Считать, что сопротивление амперметра R A На рис. 4.4 показана схема включения реостата для регулирования тока в электрической цепи, содержащей лампу накаливания. Рис

56 Как будет меняться накал лампы (т.е. яркость ее свечения), если двигать ползунок влево, вправо? Пять одинаковых резисторов соединены последовательно и включены в сеть постоянного напряжения. При этом суммарная мощность, выделяющаяся в такой цепи, равна P = 6 Вт. Какая мощность будет выделяться в цепи, если резисторы соединить так, как показано на рис. 4.5, и включить в ту же сеть? А В Рис. 4.5 Рис В схеме, изображенной на рис. 4.6, сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R = 0 Ом. Во сколько раз отличаются силы тока в третьем и четвертом резисторах? Чему равна мощность, выделяющаяся в пятом резисторе, если на схему подано напряжение U = 8 В? Уровень С Тело с зарядом +Q окружают металлической проводящей сферой (рис. 4.7). Будет ли существовать электрическое поле снаружи сферы? Безопасно ли дотрагиваться до сферы, стоя на земле? 56 Рис. 4.7 Рис Будет ли существовать электрическое поле снаружи проводящей сферы, окружающей заряженное тело +Q, если: а) сферу заземлить проводом, б) после заземления сферы провод отсоединить (рис. 4.8)?

57 4.4. Вблизи заземленного металлического листа находится заряженная пылинка с зарядом +q (или q). Взаимодействует ли эта пылинка с листом? Если взаимодействует, то как (рис. 4.9)? Для улавливания пыли или сажи в некоторых заводских трубах используются электрофильтры, в которых ионизируется воздух с помощью коронного разряда. Для чего это необходимо? Рис На каком расстоянии друг от друга точечные заряды q = мккл и q = 0 нкл взаимодействуют с силой F = 9 мн? Заряженный шарик приводят в соприкосновение с точно таким же по размерам, но незаряженным шариком. Находясь на расстоянии r = 5 см, шарики отталкиваются с силой F = мн. Каким был первоначальный заряд заряженного шарика? Первый металлический шарик массой m = г с зарядом q = нкл подвешен на легком изолирующем стержне. К нему снизу подносят второй точно такой же по размерам, но незаряженный металлический шарик. Шарики приводят в соприкосновение, после чего второй из них начинают перемещать вертикально вниз со скоростью υ = 0, см/с. Через какой промежуток времени после начала движения сила натяжения стержня будет в n = раза меньше силы тяжести, действующей на первый шарик? Отрицательно заряженная пылинка массой m = мг находится в равновесии, находясь в однородном вертикальном электрическом поле с напряженностью E = 00 Н/Кл. Определите заряд пылинки. Сделайте пояснительный рисунок Вам предложили определить площадь S классной комнаты с помощью батарейки карманного фонарика, амперметра, вольтметра и мотка медной проволоки известного сечения. Можно ли выполнить это задание? Как это сделать? За одну минуту через поперечное сечение проводника прошел заряд 00 Кл. При этом первые 0 с сила тока равномерно возрастала от нуля до некоторой величины I, а последние 0 c равномерно уменьшалась до нуля. Найдите силу тока I Провод имеет площадь поперечного сечения S = мм и сопротивление R = 0 Ом. Из одной трети вещества этого провода 57

58 сделали новый провод, имеющий площадь поперечного сечения S = мм. Определите сопротивление нового провода Электрическая лампочка, рассчитанная на номинальное напряжение U н = 3,5 В, имеет при этом сопротивление R н = 4 Ом. Каким должно быть сопротивление резистора, включенного последовательно с лампочкой, чтобы ее можно было запитать от источника тока с напряжением U = В? 4.5. На рис показано параллельное соединение двух однородных проводников одинаковой длины, но с разной площадью сечения S и S (S /S = 3). Одинакова ли сила тока в этих проводниках? Одинаково ли напряжение? Если нет, то как отличаются эти Рис величины друг от друга? Пружину сопротивлением R = 0 Ом разрезали на п = 5 равных частей и соединили параллельно. Чемy равно сопротивление этого соединения? Как изменился при этом коэффициент жесткости? Какое минимальное число резисторов сопротивлением по R = 0 Ом каждое следует взять и как их соединить, чтобы получить сопротивление цепи R 0 = Ом? Амперметр А (рис. 4.3) показывает силу тока I 0 = 60 ма. Показания вольтметра V равно U = В. Сопротивление резистора R =00 Ом. Определите сопротивление резистора R и показания амперметров A и А. Рис. 4.3 Рис Чему равно общее сопротивление резисторов, соединенных по схемам, показанным на рис. 4.3? Сопротивление каждого резистора R = 00 ком. 58

59 4.57. Вычислите сопротивление участка цепи, изображенного на рис. 4.33: а) между точками А и С; б) между точками А и D. R = R = R 3 = Ом; R 4 = 3 Ом. Рис Рис В цепи (рис. 4.34) сопротивления: R = R 4 = R 6 = 6 Ом; R = 9 Ом; R 3 = 3 Ом; R 5 = 4 Ом. Что будет показывать амперметр, если на цепь подать напряжение U = 6 В? Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изображенной на рис. 4.35, если вольтметр показывает напряжение U = 8,0 В. R = 6,4 Ом; R = 4 Ом; R 3 = Ом; R 4 = 6 Ом; R 5 = 3 Ом; R 6 = 8 Ом; R 7 = 0 Ом. Рис Общее сопротивление цепи с разомкнутым ключом K равно R = 80 Ом (рис. 4.36). Каким будет сопротивление цепи R, если ключ замкнуть? Определите также мощность тока в резисторе R после замыкания ключа, если до замыкания ключа сила тока в нем была равна I = 0, А К электрической схеме, изображенной на рис. 4.37, приложено напряжение U = 0 В. Рис Сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R = 0 Ом. Чему равна сила тока в первом резисторе? Какая мощность выделяется на четвертом резисторе? 59

60 Проволочное кольцо включено в цепь, по которой проходит ток 9 A. Контакты делят длину кольца в отношении :. При этом в кольце выделяется мощность 08 Вт. Какая мощность при той же силе тока во внешней цепи будет выделяться в кольце, если контакты разместить по диаметру кольца? Когда в настольную лампу вставили лампочку, на которой рассеивается мощность P = 60 Вт, то оказалось, что на соединительных проводах лампы рассеивается мощность P = 0 мвт. Какая мощность будет рассеиваться на соединительных проводах, если поставить лампочку мощностью P 3 = 00 Вт? Напряжение в сети в обоих случаях одинаково и равно U = 0 B Электрокипятильник со спиралью сопротивлением 60 Ом поместили в сосуд, содержащий 0,5 л воды при 0 C и включили в сеть напряжением 0 В. Через 0 минут кипятильник выключили. Сколько воды выкипело? Считать, что вся подводимая теплота пошла на нагревание воды При напряжении в сети U = 0 В вода в электрическом чайнике закипает через время τ = 0 мин, а при напряжении U = = 0 В через время τ = 50 мин. Через какое время вода закипит при напряжении в сети U 3 = 00 В? Масса и начальная температура воды во всех случаях одинаковы. Считать, что отдаваемое в окружающее пространство количество теплоты пропорционально времени работы чайника Электрический нагреватель имеет три одинаковые спирали. Две параллельно соединенные спирали подключены последовательно с третьей. Нагреватель опущен в сосуд с водой. Спустя τ = 9 мин, когда вода нагрелась от температуры t = 0 С до температуры t = 50 С, одна спираль в параллельном соединении перегорела. На сколько больше времени из-за этого придется ждать, пока вода закипит? Потери теплоты не учитывать, напряжение на клеммах постоянно. 60 Рис. 4.37

61 Тема 5. СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ 5.. Геометрическая оптика. Закон отражения света Согласно современным представлениям видимый свет представляет собой одновременно электромагнитную волну и поток частиц (их называют фотонами или квантами света). Одни световые явления, такие, как окрашивание тонких пленок или разложение в спектр на стеклянной призме, невозможно описать, не учитывая волновой природы света. Другие явления, например, тепловое излучение нагретых тел, невозможно объяснить без учета «корпускулярной» природы света. Однако существует ряд явлений, которые можно описать на основе представления о свете как о совокупности лучей, которые в отсутствии препятствий в однородной изотропной среде распространяются прямолинейно. Это утверждение носит название закона прямолинейного распространения света. С другой стороны, на препятствиях (так называемых границах раздела двух сред) световые лучи изменяют свое направление отражаются и преломляются. Такое описание называется геометрической оптикой и вполне оправдано, если размеры препятствий значительно превосходят длину световой волны. Задача 5.. Маленькая лампочка освещает экран через непрозрачную перегородку с круглым отверстием радиусом 0, м. Расстояние от лампочки до перегородки в 4 раза меньше, чем от перегородки до экрана. Каков радиус освещенного пятна на экране? Рис. 5. Решение. Опираясь на закон прямолинейного распространения света, выполним построение двух световых лучей от точечного источника маленькой лампочки (рис. 5.). Пусть r радиус отверстия, R радиус пятна на экране, l расстояние от лампочки до перегородки, а L расстояние от перегородки до экрана. Тогда из подобия треугольников следует, что =. Из этого соотношения R L + l r l находим искомый радиус пятна на экране: 6

62 6 Ответ: м. R = r L l + = 0,м = ( 4 + ) м. На границе раздела между прозрачной и непрозрачной средой (например, зеркалом) α β происходит отражение света. При этом по закону отражения света падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с Рис. 5. перпендикуляром, восстановленным к поверхности зеркала в точке падения, а угол падения α равен углу отражения β (рис. 5.). Отметим, что в оптике по умолчанию углы отсчитываются от перпендикуляра к границе раздела сред. Задача 5.. Луч света падает на зеркало. Как изменится угол между падающим и отраженным лучами при увеличении угла падения на 0? Решение. По закону отражения угол отражения в этом случае тоже увеличится на 0. Тогда угол между лучами увеличится на 0. Поэтому, при повороте зеркала на некоторый угол относительно падающего луча, отраженный луч поворачивается на двойной угол. Ответ: увеличится на 0. В геометрической оптике изображением некоторой точки (точечного источника света) в какой-либо оптической системе называется такая другая точка, через которую проходит после отражений и преломлений любой луч, испущенный источником (или продолжение в обратном направлении любого такого луча). Если изображение формируется пересечением самих лучей, оно называется действительным, а если их продолжением то мнимым. Светящаяся точка имеет в плоском зеркале мнимое изображение, симметричное относительно плоскости зеркала, причем область видимости изображения зависит от размеров зеркала. На рис. 5.3 изображено зеркало АВ, светящаяся точка S и ее изображение S, которое находится с другой стороны от плоскости зеркала на равном расстоянии от зеркала. Это изображение является мнимым. Действительно, все лучи, исходящие из S (на рис. 5.3 показаны три

63 таких луча), после отражения от зеркала расходятся в разные стороны. Однако их продолжения сходятся в точке S. Так как лучи и 3 проходят через края зеркала, то область видимости (геометрическое место точек, из которых видно изображение) ограничена этими лучами (на рис. 5.3 эта область заштрихована). Необходимо помнить, что в отличие от нашего плоского рисунка, зеркало не Рис. 5.3 отрезок прямой, а поверхность, уходящая вглубь чертежа и имеющая определенную площадь. Задача 5.3. Расстояние от карандаша до его изображения в плоском зеркале равно 50 см. Карандаш отодвинули от зеркала на 0 см. Каким стало расстояние между карандашом и его изображением? Решение. Карандаш и его изображение находятся на равных расстояниях от зеркала. Поэтому если расстояние между зеркалом и карандашом увеличилось на 0 см, то и расстояние между изображением карандаша и зеркалом также увеличится на 0 см. Тогда расстояние между карандашом и его изображением увеличилось на 0 см и стало равно 70 см. Ответ: 70 см. Задача 5.4. На сколько клеток и в каком направлении следует переместить стрелку, чтобы изображение стрелки (рис. 5.4, а) стало видно наблюдателю полностью? Рис. 5.4 Решение. Построим изображение стрелки (рис. 5.4, б) и нижнюю границу области видимости конца стрелки А '. Видно, что наблюдатель находится вне этой границы. Если перемещать стрелку 63

64 вниз или влево (к зеркалу), то ситуация только ухудшится. Если же переместить стрелку на одну клетку вверх (А ) или вправо (А ), то область видимости конца стрелки расширится, и наблюдатель будет находиться внутри этой области. Ответ: на одну клетку вверх или вправо. 5.. Преломление света На границе раздела двух прозрачных сред происходит как отражение, так и преломление луча. Отражение происходит по закону, описанному выше. Преломление, то есть изменение направления луча, связано с изменением скорости распространения света на границе раздела сред. Это явление количественно характеризуется абсолютным и относительным показателями преломления веществ, через которые проходит свет. Абсолютным показателем преломления вещества n называется скалярная физическая величина, равная отношению скорости света в вакууме с к скорости света в данном веществе υ (которая всегда меньше с): c n =. (5.) υ Абсолютный показатель преломления любого вещества всегда больше единицы. Например, для стекла обычно n =,5; для воды n =,33. Относительным показателем преломления второй среды относительно первой n называется скалярная физическая величина, равная отношению абсолютных показателей преломления второй среды (в которую входит луч) к первой (из которой падает луч): n n =. (5.) n Относительный показатель преломления может быть как больше, так и меньше единицы. В случае, когда n > n (υ < υ ), что соответствует рис. 5.5, а, говорят, что свет переходит в оптически более плотную среду. При этом угол между перпендикуляром к границе раздела сред и лучом уменьшается (угол преломления β меньше угла падения α). 64

65 Рис. 5.5 Наоборот, в случае, когда n < n (υ > υ ), говорят, что свет переходит в оптически менее плотную среду (рис. 5.5, б). При этом угол между перпендикуляром к границе раздела сред и лучом увеличивается (угол преломления β больше угла падения α). Это следует из закона преломления: n sin α = n sinβ (5.3) или sin α sinβ =. (5.4) Задача 5.5. На рис. 5.6 дан ход лучей, полученный при исследовании прохождения луча через плоскопараллельную пластинку. Определите показатель преломления пластины на основе этих данных. n Рис. 5.6 Решение. В соответствии с (5.4), нужно найти отношение синусов углов падения и преломления. Поскольку на рисунке длины всех световых лучей одинаковы, а синус угла можно определить как отношение противолежащего катета к гипотенузе, то sin α 3 = = n. sinβ Если сверху и снизу от пластинки находится воздух, для которого абсолютный показатель преломления можно принять за еди- 65

r = 2,26 МДж/кг, плотность воды ρ в =10 3 кг/м 3, температура кипения воды t к = 100 С. Теплоемкостью кастрюли пренебречь.

r = 2,26 МДж/кг, плотность воды ρ в =10 3 кг/м 3, температура кипения воды t к = 100 С. Теплоемкостью кастрюли пренебречь. 2.1. В калориметре находился лед при температуре t 1 = -5 С. Какой была масса m 1 льда, если после добавления в калориметр т 2 = 4 кг воды, имеющей температуру t 2 = 20 С, и установления теплового равновесия

Подробнее

Выдержки из книги Горбатого И.Н. «Механика» 3.2. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. r r N =

Выдержки из книги Горбатого И.Н. «Механика» 3.2. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. r r N = Выдержки из книги Горбатого ИН «Механика» 3 Работа Мощность Кинетическая энергия Рассмотрим частицу которая под действием постоянной силы F r совершает перемещение l r Работой силы F r на перемещении l

Подробнее

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru. Энергия

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru. Энергия И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Энергия Темы кодификатора ЕГЭ: работа силы, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии. Мы приступаем к изучению

Подробнее

Дано: СИ Решение: Ответ: F к

Дано: СИ Решение: Ответ: F к 3-7. На шелковых нитях длиной 50 см каждая, прикрепленных к одной точке, висят два одинаково заряженных шарика массой по 0,2 г каждый. Определить заряд каждого шарика, если они отошли друг от друга на

Подробнее

= 10,0 кг и m 2. Вопрос N 1 Два бруска с массами m 1

= 10,0 кг и m 2. Вопрос N 1 Два бруска с массами m 1 Билет N 5 Билет N 4 Вопрос N 1 Два бруска с массами m 1 = 10,0 кг и m 2 = 8,0 кг, связанные легкой нерастяжимой нитью, скользят по наклонной плоскости с углом наклона = 30. Определите ускорение системы.

Подробнее

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ПОДГОТОВКА К ЕГЭ по ФИЗИКЕ Преподаватель: кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики, Грушин Виталий Викторович Напряжённость и

Подробнее

Билет 1. Задача на применение закона сохранения массового числа и электрического заряда

Билет 1. Задача на применение закона сохранения массового числа и электрического заряда Билет 1 Задача на применение закона сохранения массового числа и электрического заряда При бомбардировке нейтронами атома азота испускается протон. В ядро какого изотопа превращается ядро азота? Напишите

Подробнее

3. Внутренняя энергия. Работа и теплота. Первое начало термодинамики.

3. Внутренняя энергия. Работа и теплота. Первое начало термодинамики. 3. Внутренняя энергия. Работа и теплота. Первое начало термодинамики. Энергия является фундаментальной величиной, которая характеризует каждую физическую систему в определенных ее состояниях. Энергия очень

Подробнее

Пример 1. Два точечных заряда = 1 нкл и q = 2 нкл находятся на расстоянии d = 10 см друг от

Пример 1. Два точечных заряда = 1 нкл и q = 2 нкл находятся на расстоянии d = 10 см друг от Примеры решения задач к практическому занятию по темам «Электростатика» «Электроемкость Конденсаторы» Приведенные примеры решения задач помогут уяснить физический смысл законов и явлений способствуют закреплению

Подробнее

Когда выгоднее путешествовать на воздушном шаре?

Когда выгоднее путешествовать на воздушном шаре? 1 Когда выгоднее путешествовать на воздушном шаре? Первыми путешественниками на воздушном шаре были, как известно, баран, утка и (вот не помню, кто был третьим!). Ну, да не в этом дело, важно знать, кто

Подробнее

2 влетают в его линиям. заряда q из

2 влетают в его линиям. заряда q из Тур 1 Вариант 1 1. Точка движется по оси х по закону х = 8 + 12t - 3t 2 (м). Определите величину скорости точки при t = 1 с. 2. Тело массой m = 1 кг движется по горизонтальной поверхности под действием

Подробнее

использовать знания о механических явлениях в повседневной жизни:для обеспечения безопасности при обращении с приборами и техническими устройствами,

использовать знания о механических явлениях в повседневной жизни:для обеспечения безопасности при обращении с приборами и техническими устройствами, 12.5.13. Физика Механические явления распознавать механические явления и объяснять на основе имеющихся знаний основные свойства или условия протекания этих явлений: равномерное и равноускоренное прямолинейное

Подробнее

Лекция 3. 2.6. Работа силы. Кинетическая энергия ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ

Лекция 3. 2.6. Работа силы. Кинетическая энергия ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ 34 ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ Лекция 3.6. Работа силы. Кинетическая энергия Наряду с временнóй характеристикой силы ее импульсом, вводят пространственную, называемую работой. Как всякий вектор, сила

Подробнее

Турнир имени М.В. Ломоносова Заключительный тур 2015 г. ФИЗИКА

Турнир имени М.В. Ломоносова Заключительный тур 2015 г. ФИЗИКА Задача Турнир имени МВ Ломоносова Заключительный тур 5 г ФИЗИКА Небольшой кубик массой m = г надет на прямую горизонтальную спицу, вдоль которой он может перемещаться без трения Спицу закрепляют над горизонтальным

Подробнее

Задача 4. Два вольтметра. Задача 5. Вода в кастрюле. Физика 10 класс Задача 1. Кѐрлинг. Задача 2. Юный экспериментатор. Задача 3. Самообман.

Задача 4. Два вольтметра. Задача 5. Вода в кастрюле. Физика 10 класс Задача 1. Кѐрлинг. Задача 2. Юный экспериментатор. Задача 3. Самообман. ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М. Е. Евсевьева» МАЛАЯ ШКОЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ г. Саранск, ул. Студенческая, 13. Тел. 33-92-56, 33-92-57 www. mordgi.ru II Открытая олимпиада

Подробнее

Демонстрационный вариант. итоговой работы. по ФИЗИКЕ. 10 класс (общий уровень)

Демонстрационный вариант. итоговой работы. по ФИЗИКЕ. 10 класс (общий уровень) Демонстрационный вариант итоговой работы по ФИЗИКЕ 10 класс (общий уровень) Инструкция по выполнению работы На выполнение работы по физике даётся 90 минут. Работа включает в себя 16 заданий. К каждому

Подробнее

Лабораторная работа 151. Определение показателя адиабаты воздуха и расчет изменения энтропии в процессе теплообмена

Лабораторная работа 151. Определение показателя адиабаты воздуха и расчет изменения энтропии в процессе теплообмена Лабораторная работа 151 Определение показателя адиабаты воздуха и расчет изменения энтропии в процессе теплообмена Приборы и принадлежности: стеклянный баллон с двухходовым краном, насос, манометр, барометр,

Подробнее

С1 «ЭЛЕКТРОСТАТИКА» Критерии оценки выполнения задания Критерии оценки выполнения задания

С1 «ЭЛЕКТРОСТАТИКА» Критерии оценки выполнения задания Критерии оценки выполнения задания С1 «ЭЛЕКТРОСТАТИКА» Легкая трубочка из тонкой алюминиевой фольги подвешена к штативу на тонкой шелковой нити. Что произойдет с трубочкой, когда вблизи нее окажется отрицательно заряженный шар? Трубочка

Подробнее

Лекц ия 20 Действие магнитного поля на проводник с током и на движущийся заряд

Лекц ия 20 Действие магнитного поля на проводник с током и на движущийся заряд Лекц ия 0 Действие магнитного поля на проводник с током и на движущийся заряд Вопросы. Сила Ампера. Сила взаимодействия параллельных токов. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент тока. Действие

Подробнее

Глава 6 Основы термодинамики 29

Глава 6 Основы термодинамики 29 Глава 6 Основы термодинамики 9 Число степеней свободы молекулы Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул Внутренняя энергия U это энергия хаотического движения микрочастиц системы

Подробнее

Второе начало термодинамики

Второе начало термодинамики Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ Второе начало термодинамики Вопросы для программированного контроля по физике Екатеринбург 2006 УДК 533

Подробнее

Количество теплоты. Конденсатор

Количество теплоты. Конденсатор И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Количество теплоты. Конденсатор В данном листке рассматриваются задачи на расчёт количества теплоты, которое выделяется в цепях, состоящих из резисторов и конденсаторов.

Подробнее

КИНЕМАТИКА задания типа В Стр. 1 из 5

КИНЕМАТИКА задания типа В Стр. 1 из 5 КИНЕМТИК задания типа В Стр. 1 из 5 1. Тело начало движение вдоль оси OX из точки x = 0 с начальной скоростью v0х = 10 м/с и с постоянным ускорением a х = 1 м/c 2. Как будут меняться физические величины,

Подробнее

Примеры решения задач

Примеры решения задач Примеры решения задач Задача Материальная точка двигалась в течение =5 со скоростью =5м/с, =0 со скоростью =8м/с и 3 =6с со скоростью 3 =0м/с Чему равна средняя скорость за все время движения? Дано: =5;

Подробнее

Решения задач по физике открытой межвузовской олимпиады школьников СФО «Будущее Сибири» II (заключительный) этап, 2013 2014 учебный год

Решения задач по физике открытой межвузовской олимпиады школьников СФО «Будущее Сибири» II (заключительный) этап, 2013 2014 учебный год Решения задач по физике открытой межвузовской олимпиады школьников СФО «Будущее Сибири» II (заключительный) этап, 013 014 учебный год Каждая правильно решенная задача оценивается в 10 баллов. Физика 8

Подробнее

ϕ(r) = Q a + Q 2a a 2

ϕ(r) = Q a + Q 2a a 2 1 Урок 14 Энергия поля, Давление. Силы 1. (Задача.47 Внутри плоского конденсатора с площадью пластин S и расстоянием d между ними находится пластинка из стекла, целиком заполняющая пространство между пластинами

Подробнее

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. НЕРАВЕНСТВО КЛАУЗИУСА

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. НЕРАВЕНСТВО КЛАУЗИУСА Лекция 9 ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. НЕРАВЕНСТВО КЛАУЗИУСА Термины и понятия Вечный двигатель Возрастание Второго рода Направление процесса Необратимый процесс Необратимый цикл Неравенство Клаузиуса Обратимый

Подробнее

Определение скорости испарения жидкости и изменения ее энтропии при испарении

Определение скорости испарения жидкости и изменения ее энтропии при испарении Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Кафедра общей физики Лаборатория молекулярной физики и термодинамики Лабораторная работа 12 Определение скорости испарения жидкости

Подробнее

Третье начало термодинамики. Фазовые переходы

Третье начало термодинамики. Фазовые переходы http://lectoriy.mipt.ru 1 из 5 ЛЕКЦИЯ 4 Третье начало термодинамики. Фазовые переходы КПД цикла Карно: η = 1 Q x Q H = 1 x H, η = 1, если x = 0. Но тогда Q x = 0, следовательно, получится вечный двигатель

Подробнее

Работа силы Ампера. Сила Ампера. проводящий ползунок AC, которому

Работа силы Ампера. Сила Ампера. проводящий ползунок AC, которому Работа силы Ампера Напомню, что сила Ампера, действующая на элемент линейного тока, дается формулой (1) Посмотрим на рисунок По двум неподвижным горизонтальным проводникам (рельсам) может свободно перемещаться

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА Цель работы: познакомиться с методом определения средней длины свободного пробега λ и эффективного

Подробнее

ИНСТРУКЦИЯ ПО ОЦЕНКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПУСКНОГО ЭКЗАМЕНА ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ ПО ХИМИИ 10 ИЮНЯ 2015 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ИНСТРУКЦИЯ ПО ОЦЕНКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПУСКНОГО ЭКЗАМЕНА ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ ПО ХИМИИ 10 ИЮНЯ 2015 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ОЦЕНКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПУСКНОГО ЭКЗАМЕНА ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ ПО ХИМИИ 10 ИЮНЯ 2015 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Всего за экзамен возможно получить до 100 баллов. Все ответы оцениваются целым числом баллов. Экзамен

Подробнее

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ИСТОЧНИКА НА ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В ВОЗДУХЕ И ВОДЕ Б. Д. Христофоров

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ИСТОЧНИКА НА ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В ВОЗДУХЕ И ВОДЕ Б. Д. Христофоров Физика горения и взрыва, 2004, т. 40, N- 6 115 ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ИСТОЧНИКА НА ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В ВОЗДУХЕ И ВОДЕ Б. Д. Христофоров УДК 532.539 Институт динамики геосфер РАН, 119334 Москва, khrist@idg.chph.ras.ru

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ГАЗА

ИЗУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ГАЗА Министерство путей сообщения Российской Федерации Дальневосточный государственный университет путей сообщения Кафедра «Физика» В.Б. Гороховский ИЗУЧЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ ГАЗА Методические

Подробнее

Лабораторная работа 18 Опыт Резерфорда

Лабораторная работа 18 Опыт Резерфорда I II III Лабораторная работа 18 Опыт Резерфорда Цель работы Теоретическая часть 1 Введение 2 Рассеяние α -частиц 3 Дифференциальное сечение рассеяния 4 Формула Резерфорда Экспериментальная часть 1 Методика

Подробнее

а соответствующая характеристика, как видим, представляет собой площадь поперечного сечения элемента.

а соответствующая характеристика, как видим, представляет собой площадь поперечного сечения элемента. Понятие о геометрических характеристиках однородных поперечных сечений Центр тяжести; статические моменты; моменты инерции осевые, центробежный, полярный; моменты сопротивления; радиусы инерции Главные

Подробнее

Примеры решения задач

Примеры решения задач 51 Примеры решения задач Задача 1. По прямому проводнику длиной l=8см течет ток I=5A. Определить магнитную индукцию B поля, создаваемого этим током, в точке А, равноудаленной от концов проводника и находящейся

Подробнее

«ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА»

«ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА» МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Подробнее

Исследование зависимости сопротивления полупроводников и металлов от температуры

Исследование зависимости сопротивления полупроводников и металлов от температуры Специализированный учебно-научный центр - факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Школа имени А.Н. Колмогорова Кафедра физики Общий физический практикум Лабораторная работа 3.5 Исследование зависимости сопротивления

Подробнее

10 класс. 5. В цепи, показанной на рисунке, сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R = 1,0 Ом. Все

10 класс. 5. В цепи, показанной на рисунке, сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R = 1,0 Ом. Все XVII физико-математическая олимпиада для учащихся 8 10 классов ФИЗИКА 10 класс 1 тур (заочный) 01-014 учебный год 10 класс 1. Десятиклассник Иван Иванов вышел из дома в 8 9 и пошел в школу. Сначала он

Подробнее

ЭЛЕКТРОСТАТИКА 1. Два рода электрических зарядов, их свойства. Способы зарядки тел. Наименьший неделимый электрический заряд. Единица электрического заряда. Закон сохранения электрических зарядов. Электростатика.

Подробнее

Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ

Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ ПРОЕКТ Физика. класс Демонстрационный вариант г. - / Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ Демонстрационный вариант контрольных измерительных материалов единого

Подробнее

2.18. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА ИЗ ВОЛЬФРАМА

2.18. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА ИЗ ВОЛЬФРАМА Лабораторная работа.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА ИЗ ВОЛЬФРАМА Цель работы: построение и изучение вольтамперной характеристики вакуумного диода; исследование зависимости плотности тока насыщения

Подробнее

Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики

Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики «УТВЕРЖДАЮ» Декан ЕНМФ И.П. Чернов «14» мая 00 г. ИЗУЧЕНИЕ БРОУНОВСКОГО

Подробнее

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3 МАГНЕТИЗМ

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3 МАГНЕТИЗМ ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3 МАГНЕТИЗМ 1-1. Определить величину индукции магнитного поля, создаваемого горизонтальным отрезком проводника длиной l = 10 см с током i = 10 А в точке над ним на высоте 5 м. Найти

Подробнее

РАЗДЕЛ III. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. Основные формулы E =

РАЗДЕЛ III. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. Основные формулы E = 35 РАЗДЕЛ III. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Основные формулы Закон Кулона F =, где F - сила взаимодействия точечных зарядов и ; r - расстояние между зарядами; ε - диэлектрическая проницаемость;

Подробнее

Что учитель физики может посоветовать ученикам сделать самостоятельно зимой?

Что учитель физики может посоветовать ученикам сделать самостоятельно зимой? Варламов Сергей Дмитриевич Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики специализированного учебно-научного центра (СУНЦ) МГУ им. М.В. Ломоносова, член жюри Московской городской и Всероссийской

Подробнее

Инженерная олимпиада школьников Задание заключительного тура 2014-2015 учебного года, 11 класс 6.

Инженерная олимпиада школьников Задание заключительного тура 2014-2015 учебного года, 11 класс 6. НИЯУ МИФИ (Москва), НГТУ (Нижний Новгород), СГАУ (Самара), СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Санкт-Петербург), МГУПС (МИИТ) (Москва) Инженерная олимпиада школьников Задание заключительного тура 0-05 учебного года, класс.

Подробнее

Динамический расчет механизма с неизвестным параметром

Динамический расчет механизма с неизвестным параметром Динамический расчет механизма с неизвестным параметром Механическая система, состоящая из четырех тел,,, и пружины, под действием внешних сил приходит в движение из состояния покоя. Один из параметров

Подробнее

Урок по теме: «История открытия водорода. Способы получения водорода в лаборатории и промышленности»

Урок по теме: «История открытия водорода. Способы получения водорода в лаборатории и промышленности» Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гредякинская основная общеобразовательная школа» Урок по теме: «История открытия водорода. Способы получения водорода в лаборатории и промышленности»

Подробнее

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ «Удивительный мир физики» 201/2014 учебного года http://projects.edu.yar.ru/physics/1-14/ команда «ОРЕСТО» МБОУ "Лиманская СОШ 2" п. Лиман, Астраханская область ЭКСПЕРИМЕТАЛЬАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ «Исследование

Подробнее

Возможность улучшения работы поршневого двигателя внутреннего сгорания. Рыжих Н.Е. к. т. н., доцент Кубанский государственный аграрный университет

Возможность улучшения работы поршневого двигателя внутреннего сгорания. Рыжих Н.Е. к. т. н., доцент Кубанский государственный аграрный университет УДК 631.3.004.5 (075.3) Возможность улучшения работы поршневого двигателя внутреннего сгорания Рыжих Н.Е. к. т. н., доцент Кубанский государственный аграрный университет В статье излагается причина низкого

Подробнее

Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика Электростатика Лекция 22 ЛЕКЦИЯ 22

Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика Электростатика Лекция 22 ЛЕКЦИЯ 22 ЛЕКЦИЯ Электростатическая энергия зарядов. Мультипольное разложение. Электрический диполь. Энергия системы зарядов во внешнем поле. Силы, действующие на диполь в электрическом поле. Взаимодействие двух

Подробнее

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru. Принцип Гюйгенса

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru. Принцип Гюйгенса И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Принцип Гюйгенса В кодификаторе ЕГЭ принцип Гюйгенса отсутствует. Тем не менее, мы посвящаем ему отдельный листок. Дело в том, что этот основополагающий постулат

Подробнее

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

ЭДС. Закон Ома для полной цепи И. В. Яковлев Материалы по физике MthUs.ru ЭДС. Закон Ома для полной цепи Темы кодификатора ЕГЭ: электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника тока, закон Ома для полной электрической цепи.

Подробнее

ТЕСТ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОБЩЕГО ЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ

ТЕСТ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОБЩЕГО ЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ Russian PRACTICE TEST Буклет ТЕСТ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОБЩЕГО ЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ ТРЕНИРОВОЧНЫЙ ТЕСТ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Авторское право 2011 г., Компания Procter & Gamble, Цинциннати,

Подробнее

Изучение законов равноускоренного движения на машине Атвуда

Изучение законов равноускоренного движения на машине Атвуда Ярославский государственный педагогический университет им.к. Д. Ушинского Кафедра общей физики Лаборатория механики Лабораторная работа 5. Изучение законов равноускоренного движения на машине Атвуда Ярославль

Подробнее

Контрольные вопросы по дисциплине «Материаловедение»

Контрольные вопросы по дисциплине «Материаловедение» Контрольные вопросы по дисциплине «Материаловедение» Вопрос 1 Материаловедение - это наука о... 1. строении, свойствах, методах испытания и улучшения материалов 2. всех строительных и конструкционных материалах

Подробнее

ϕ =, если положить потенциал на

ϕ =, если положить потенциал на . ПОТЕНЦИАЛ. РАБОТА СИЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ Потенциал, создаваемый точечным зарядом в точке A, находящейся на, если положить потенциал на бесконечности равным нулю: φ( ). Потенциал, создаваемый в

Подробнее

Кафедра вычислительной физики ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОСТАТОЧНЫХ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Кафедра вычислительной физики ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОСТАТОЧНЫХ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет» Кафедра вычислительной физики ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Подробнее

2.3 Круговые процессы или циклы Рис. 2.4 Рис. 2.5

2.3 Круговые процессы или циклы Рис. 2.4 Рис. 2.5 .3 Круговые процессы или циклы Процесс, в результате которого рабочее тело возвращается в исходное состояние, называется круговым процессом или циклом. Для цикла, изображенного в p,v диаграмме на рис..4

Подробнее

Активизация учебного процесса путем проблемного обучения на уроках физики. Человека нельзя научить, развить, воспитать; он может только научить себя

Активизация учебного процесса путем проблемного обучения на уроках физики. Человека нельзя научить, развить, воспитать; он может только научить себя Активизация учебного процесса путем проблемного обучения на уроках физики. Человека нельзя научить, развить, воспитать; он может только научить себя сам, т.е. научиться, развиться, воспитаться Цель активизации

Подробнее

Динамический процесс с переменной массой в открытой системе или Вечный двигатель третьего рода. А. Ф. Спурре spurre@list.ru

Динамический процесс с переменной массой в открытой системе или Вечный двигатель третьего рода. А. Ф. Спурре spurre@list.ru Динамический процесс с переменной массой в открытой системе или Вечный двигатель третьего рода А. Ф. Спурре spurre@list.ru А Н Н О Т А Ц И Я Автору хорошо известно, что одно лишь упоминание о вечном двигателе

Подробнее

Определенный интеграл. Графический смысл перемещения.

Определенный интеграл. Графический смысл перемещения. Определенный интеграл. Графический смысл перемещения. Если тело движется прямолинейно и равномерно, то для определения перемещения тела достаточно знать его скорость и время движения. Но как подойти к

Подробнее

ОБ ЭНЕРГИИ ИЗ «НИОТКУДА»

ОБ ЭНЕРГИИ ИЗ «НИОТКУДА» ОБ ЭНЕРГИИ ИЗ «НИОТКУДА» Доктор физико-математических наук В. ТЕЛЬНОВ, главный научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. В 1998 году журнал опубликовал статью доктора технических

Подробнее

ПРЕСНАЯ ВОДА ИЗ АТМОСФЕРЫ

ПРЕСНАЯ ВОДА ИЗ АТМОСФЕРЫ ПРЕСНАЯ ВОДА ИЗ АТМОСФЕРЫ Проблема дефицита пресной воды становится все актуальней для многих регионов мира. Сложности с обеспечением населения пресной водой существуют не только в странах Ближневосточного

Подробнее

Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика: Статистическая термодинамика Лекция 13 ЛЕКЦИЯ 13

Д. А. Паршин, Г. Г. Зегря Физика: Статистическая термодинамика Лекция 13 ЛЕКЦИЯ 13 ЛЕКЦИЯ 13 Столкновения молекул. Длина свободного пробега. Время свободного пробега. Случайные блуждания. Диффузия. Уравнение непрерывности и закон Фика. Уравнение диффузии. Столкновения молекул До сих

Подробнее

Механическое движение

Механическое движение И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Механическое движение Темы кодификатора ЕГЭ: механическое движение и его виды, относительность механического движения, скорость, ускорение. Понятие движения

Подробнее

Исследование явлений, происходящих при вытекании жидкости из сосуда

Исследование явлений, происходящих при вытекании жидкости из сосуда Краевой конкурс учебно-исследовательских и проектных работ учащихся «Прикладные вопросы математики» Прикладные вопросы математики Исследование явлений, происходящих при вытекании жидкости из сосуда Безматерных

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Общий физический практикум

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Общий физический практикум МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ИГУ») Физический факультет

Подробнее

Лабораторная работа N2 «Температурная зависимость электропроводности

Лабораторная работа N2 «Температурная зависимость электропроводности Лабораторная работа «Температурная зависимость электропроводности полупроводников» Цель работы:. Экспериментально определить температурную зависимость электропроводности германия.. По данным эксперимента

Подробнее

Лабораторная работа 47. Определение длины световой волны при помощи интерференционных колец

Лабораторная работа 47. Определение длины световой волны при помощи интерференционных колец Лабораторная работа 47 Определение длины световой волны при помощи интерференционных колец Лабораторная работа 47 Определение длины световой волны при помощи интерференционных колец Цель работы: изучение

Подробнее

ЗАДАЧИ вступительных экзаменов и олимпиад по физике с решениями

ЗАДАЧИ вступительных экзаменов и олимпиад по физике с решениями Федеральное агентство по образованию Московский инженерно-физический институт (государственный университет) А.Н. Долгов, С.Е. Муравьев, Б.В. Соболев ЗАДАЧИ вступительных экзаменов и олимпиад по физике

Подробнее

Инструкция по безопасности жизнедеятельности при работе с жидким азотом и сосудами Дьюара.

Инструкция по безопасности жизнедеятельности при работе с жидким азотом и сосудами Дьюара. Инструкция по безопасности жизнедеятельности при работе с жидким азотом и сосудами Дьюара. г.москва, 2008 1. Общие требования безопасности 1.1. При работе с жидким азотом и сосудами Дьюара допускается

Подробнее

Ёмкостный солнечный водонагреватель (без давления)

Ёмкостный солнечный водонагреватель (без давления) Ёмкостный солнечный водонагреватель (без давления) Модель солнечного водонагревателя Объем емкости, л Количество трубок, шт. Толщина трубок, мм Длина трубок, мм Стоимость, Руб. Tankbox 150 (без давления)

Подробнее

4. ЦИКЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА СТЕНДЕ «ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ И ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ»

4. ЦИКЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА СТЕНДЕ «ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ И ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ» 4 ЦИКЛ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА СТЕНДЕ «ДИНАМИЧЕСКИЕ НАСОСЫ И ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТИ» 41 Измерение расхода жидкости объемным способом V 6 л За- Целью работы является знакомство с объемным способом измерения

Подробнее

Часть I. Мир в движении. Ïîñëå óâîëüíåíèÿ èç öèðêà êëîóí Ôóçÿ ðåøèë ðàçðàáîòàòü êîðïóñêóëÿðíî-âîëíîâóþ ìîäåëü êëàêñîíà, áðûçãàþùåãî êâàðêàìè.

Часть I. Мир в движении. Ïîñëå óâîëüíåíèÿ èç öèðêà êëîóí Ôóçÿ ðåøèë ðàçðàáîòàòü êîðïóñêóëÿðíî-âîëíîâóþ ìîäåëü êëàêñîíà, áðûçãàþùåãî êâàðêàìè. Часть I Мир в движении The 5th Wave Ðè Òåííàíò Ïîñëå óâîëüíåíèÿ èç öèðêà êëîóí Ôóçÿ ðåøèë ðàçðàáîòàòü êîðïóñêóëÿðíî-âîëíîâóþ ìîäåëü êëàêñîíà, áðûçãàþùåãî êâàðêàìè. В этой части... Эта часть является введением

Подробнее

РАДИОАКТИВНОСТЬ. Радиоактивность свойство атомных ядер. самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов.

РАДИОАКТИВНОСТЬ. Радиоактивность свойство атомных ядер. самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов. РАДИОАКТИВНОСТЬ Радиоактивность свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов. Радиоактивный распад может происходить только в том случае,

Подробнее

Оптические каустики и их метаморфозы.

Оптические каустики и их метаморфозы. Оптические каустики и их метаморфозы. Подосинникова Анастасия Анатольевна учащаяся средней школы 70 г. Саратова, 11 класс, 2003 г. Научный руководитель: проф. А.П. Кузнецов Работа доложена на школе-конференции

Подробнее

ТОЧНОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ДИФФУЗИИ ЧЕРЕЗ КАПИЛЛЯР ДЛЯ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ

ТОЧНОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ДИФФУЗИИ ЧЕРЕЗ КАПИЛЛЯР ДЛЯ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И ТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА. 2002. Т. 43 N- 3 59 УДК 532.6 ТОЧНОЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ДИФФУЗИИ ЧЕРЕЗ КАПИЛЛЯР ДЛЯ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ О. Е. Александров Уральский государственный технический

Подробнее

Кроме того, известны способы обработки,

Кроме того, известны способы обработки, 1 002699 2 Предмет изобретения Данное описание относится к устройству для очистки текучей среды в виде пара, поступающего из системы трубопроводов, назначение которого заключается в выделении химических

Подробнее

ЗАДАНИЕ 3. Примеры решения задач

ЗАДАНИЕ 3. Примеры решения задач ЗАДАНИЕ 3 Примеры решения задач Пример 1. При взаимодействии 100 мл раствора неизвестной соли с раствором нитрата серебра выпадает,87 г белого осадка, а при действии на то же количество раствора сульфата

Подробнее

РАСЧЕТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ НЕПРОНИЦАЕМЫЕ СТЕНКИ

РАСЧЕТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ НЕПРОНИЦАЕМЫЕ СТЕНКИ Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 143 ИЗУЧЕНИЕ СЛОЖЕНИЯ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 143 ИЗУЧЕНИЕ СЛОЖЕНИЯ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 43 ИЗУЧЕНИЕ СЛОЖЕНИЯ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА Цель и содержание работы Целью работы является изучение сложения взаимно перпендикулярных

Подробнее

7 класс. Задача 7.2. правильно указано верхнее ограничение для массы кубика (самое простое)

7 класс. Задача 7.2. правильно указано верхнее ограничение для массы кубика (самое простое) КРИТЕРИИ ОЦЕНОК ПЕРВОГО (ОЧНОГО) РАУНДА НУЛЕВОГО ТУРА, 28 СЕНТЯБРЯ, 5-6 ОКТЯБРЯ 2013 ГОДА Каждая задача оценивается из 10 баллов. Проверяются только ответы, решения не проверяются. Если вопрос задачи подразумевает

Подробнее

Именование числа в курсе математики факультетов подготовки учителей начальных классов

Именование числа в курсе математики факультетов подготовки учителей начальных классов Именование числа в курсе математики факультетов подготовки учителей начальных классов А.П. Тонких Понятие величины является важнейшим понятием математики. В курсе математики начальных классов учащиеся

Подробнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ (ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ) МЕТОДОМ КЛЕМАНА ДЕЗОРМА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ И ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ (ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ) МЕТОДОМ КЛЕМАНА ДЕЗОРМА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЁВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ

Подробнее

где ω D / I cобственная циклическая частота колебаний рамки. Период

где ω D / I cобственная циклическая частота колебаний рамки. Период Лабораторная работа 05 Крутильный маятник Цель работы: определение моментов инерции крутильного маятника, твердых тел различной формы и проверка теоремы Штейнера. Методика эксперимента Крутильный маятник

Подробнее

ОКСТУ 5309 Дата введения 1995-01-01. ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации

ОКСТУ 5309 Дата введения 1995-01-01. ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации ГОСТ 30028.3-93 Группа Л19 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СРЕДСТВА ЗАЩИТНЫЕ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ Экспресс-метод испытания огнезащищающей способности Wood-protecting preparations. Express-method testing inflammable

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ 7-9 КЛАССОВ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ. Пояснительная записка

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ 7-9 КЛАССОВ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ. Пояснительная записка РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ 7-9 КЛАССОВ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ Пояснительная записка Статус программы Рабочая программа по физике для основной школы составлена на основе Фундаментального ядра содержания общего

Подробнее

Глава 1. Введение 1.1. Термодинамика и ее метод 1.2. Параметры состояния 1.3. Понятие о термодинамическом процессе 1.4. Идеальный газ.

Глава 1. Введение 1.1. Термодинамика и ее метод 1.2. Параметры состояния 1.3. Понятие о термодинамическом процессе 1.4. Идеальный газ. Глава 1. Введение 1.1. Термодинамика и ее метод 1.2. Параметры состояния 1.3. Понятие о термодинамическом процессе 1.4. Идеальный газ. Законы идеального газа 1.5. Понятие о смесях. Смеси идеальных газов

Подробнее

Моделирование задачной ситуации как основное условие успешности решения учебных физических задач

Моделирование задачной ситуации как основное условие успешности решения учебных физических задач Кировский физико-математический лицей, Исупов М.В. Моделирование задачной ситуации как основное условие успешности решения учебных физических задач Исупов, М. В. Моделирование задачной ситуации как условие

Подробнее

Глава 7. Основные термодинамические процессы 7.1. Изохорный процесс 7.2. Изобарный процесс 7.3. Изотермический процесс 7.4. Адиабатный процесс 7.5.

Глава 7. Основные термодинамические процессы 7.1. Изохорный процесс 7.2. Изобарный процесс 7.3. Изотермический процесс 7.4. Адиабатный процесс 7.5. Глава 7. Основные термодинамические процессы 7.. Изохорный процесс 7.2. Изобарный процесс 7.3. Изотермический процесс 7.4. Адиабатный процесс 7.5. Политропный процесс 7.6. Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона

Подробнее

4. Первое начало термодинамики

4. Первое начало термодинамики 4. Первое начало термодинамики 4.1. Принцип эквивалентности Пытаясь сформулировать суть термодинамики, можно говорить о законах обмена энергией и углубляться в их смысл и содержание, а можно сказать попроще

Подробнее

Факультативно. Ковариантная форма физических законов.

Факультативно. Ковариантная форма физических законов. Факультативно. Ковариантная форма физических законов. Ковариантность и контравариантность. Слово "ковариантный" означает "преобразуется так же, как что-то", а слово "контравариантный" означает "преобразуется

Подробнее

ОБЩИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ СЕРИИ УСС

ОБЩИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ СЕРИИ УСС УДК 633636 ОБЩИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ СЕРИИ УСС В И Чарыков, А И Яковлев В статье рассмотрен принцип работы просыпных сепараторов под условным названием УСС (установка сухой сепарации),

Подробнее

1. Основные уравнения математической физики

1. Основные уравнения математической физики 1. Основные уравнения математической физики В математической физике возникают самые разнообразные дифференциальные уравнения, описывающие различные физические процессы. Целью нашего курса является изучение

Подробнее

Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии 58, 2013

Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии 58, 2013 УДК 61.373.86.001.57 Ю.В. Широкий Оценка режимов лазерной обработки, при которых необходимо учитывать конечную скорость распространения тепла при решении совместной задачи теплопроводности и термоупругости

Подробнее

Сравнительный анализ and Best Available Technology: Что можно сохранить? Пол Стивенсон

Сравнительный анализ and Best Available Technology: Что можно сохранить? Пол Стивенсон Сравнительный анализ and Best Available Technology: Что можно сохранить? Пол Стивенсон Содержание Внутренний сравнительный анализ Сравнение с компаниями, занимающимися подобной деятельностью Лучшие международные

Подробнее