Упражнения по Физике

Упражнение 1

Задание 1. Составьте таблицу известных вам идеальных моделей объектов и процессов.

Задание 2. Предложите алгоритм построения идеальной модели, проиллюстрируйте этот алгоритм на примере построения какой-либо идеальной модели.

Задание 3. Составьте классификацию физических моделей, представив результаты работы в виде таблицы.

Упражнение 2

Задача 1. Найдите проекции вектора перемещения на оси координат.

Задача 2. Автомобиль совершает разворот, радиус которого 5 м. Найдите модуль перемещения автомобиля, когда он совершил половину разворота; завершил разворот.

Задача 3. Совершая учебный полет, истребитель взлетел с аэродрома, поразил учебную цель на расстоянии в несколько сотен километров от своей базы, а затем вернулся на ту же площадку аэродрома, что и до полета. Каково в этом случае перемещение истребителя?

Задача 4. Чтобы дойти до школы, ученик от двери своего дома проходит 300 м до перекрёстка, а затем сворачивает на перпендикулярную улицу и проходит ещё 400 м. Каков модуль перемещения ученика?

Задача 5. Лампа на фонарном столбе висит на высоте 6 м. Электрик заметил перегоревшую лампу, находясь в 8 м от столба. Вычислите модуль перемещения, которое совершит электрик, добравшись до лампы для её замены.

Упражнение 3

Задача 1. По графику зависимости v_x = v_x (t) вычислите проекцию перемещения тела за 5 с.

Задача 2. Сравните понятия «средняя скорость» и «средняя путевая скорость».

Задача 3. Автомобиль совершил разворот на 180° за 5 с. Каковы при этом его средняя путевая скорость и модуль средней скорости, если радиус разворота 5 м?

Задача 4. Следуя по междугороднему маршруту, автобус до первой остановки проехал 50 км за час, затем остановился на полчаса, а после этого следовал без остановок 2,5 часа, проехав при этом 150 км. С какой по модулю средней скоростью двигался автобус?

Задача 5. Антилопа гну может двигаться со скоростью 80 км/ч, а акула – примерно 10 м/с. Кто из них перемещается быстрее и примерно во сколько раз?

Упражнение 4

Задача 1. Скорость материальной точки изменяется по закону v = 4t (м/с). Запишите уравнение движения x = x(t), если в начале движения координата точки была х₀ = 5м.

Задача 2. При экстренном торможении автомобиль, двигавшийся со скоростью 60 км/ч, остановился через 3 с после начала торможения. Какой тормозной путь он прошёл?

Задача 3. Считая радиус земного шара равным 6400 км, вычислите линейную скорость и центростремительное ускорение точки земной поверхности, расположенной в Санкт-Петербурге, географическая широта которого 60°.

Задача 4. Постройте график зависимости v_x = v_x (t), если тело начинает равноускорено двигаться из состояния покоя и через 4 с его скорость становится равной 2 м/с. Каково ускорение тела? Используя график, вычислите перемещение тела за 2 с.

Задача 5. По графику зависимости v_x = v_x (t), определите:

а) проекцию начальной скорости v_0х;

б) проекцию ускорения a_х;

в) перемещение за первые 4 с движения.

Упражнение 5

Задача 1. Со стороны какого тела действует сила, продвигающая пловца вперёд по водной дорожке?

Задача 2. Какую силу в горизонтальном направлении необходимо приложить, чтобы сдвинуть стоящий на горизонтальном полу ящик массой 20 кг, если коэффициент трения между ящиком и полом 0,5?

Задача 3. На сколько сантиметров растянется пружина жесткостью 100Н/м, если к ней подвесить гирю массой 200 г?

Задача 4. С какой скоростью должен ехать мотоцикл, чтобы его импульс был равен импульсу легкового автомобиля, движущегося со скоростью 60 км/ч? Масса мотоцикла 350 кг, масса автомобиля 1,05 т.

Упражнение 6

Задача 1. Каково удлинение металлического троса жёсткостью 125 кН/м, если при буксировке легковой автомобиль массой 1 т движется с ускорением 0,5 м/с²?

Задача 2. Определите значение ускорения свободного падения вблизи поверхности Луны, считая её массу равной Мл = 7,35•10¹⁹ т, а диаметр D_л = 3500 км.

Задача 3. Как и во сколько раз изменится сила тяжести, действующая на тело, если его поднять с поверхности Земли на высоту, равную двум радиусам Земли?

Задача 4. Скатившись с горки на снегокате, мальчик проехал 12,5 м по горизонтальной снежной площадке за 5 с. Каковы силы трения скольжения и коэффициент трения скольжения лыж снегоката о снег, если масса мальчика вместе со снегокатом составляет 50 кг?

Упражнение 7

Задача 1. Падая с высоты 5 м, тело массой 100 г разгоняется до скорости 5 м/с. Какова сила сопротивления воздуха?

Задача 2. Каково ускорение бруска, скользящего по наклонной плоскости, если её угол наклона составляет 30°, а коэффициент трения скольжения равен 0,15?

Задача 3. Какую силу необходимо приложить к ящику массой 30 кг, чтобы равномерно втащить его вверх по наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол 30°? Коэффициент трения скольжения считать равным 0,5.

Упражнение 8

Задача 1. До какой скорости мальчик разгонит стоящие на снегу санки, прикладывая силу 10 Н в течение 0,5 с?
Масса санок 2,5 кг, действием силы трения пренебречь.

Задача 2. Вагон массой 25 т, двигаясь со скоростью 0,4 м/с, нагоняет второй такой же вагон, движущийся со скоростью 0,2 м/с.
Какова скорость вагонов после сцепки?

Задача 3. Пуля массой 10 г, двигаясь со скоростью 1000 м/с, попадает в неподвижную металлическую банку с песком и застревает в ней.
С какой скоростью начнёт движение банка с пулей внутри, если её масса 1 кг?

Упражнение 9 (если специально не оговорено, сопротивление воздуха не учитывать)

Задача 1. Какую работу совершит человек, равномерно передвигая тумбу по полу на 2 м, если масса тумбы 50 кг, а коэффициент трения 0,02?

Задача 2. Какую работу приходится совершать хозяину, удерживая собаку на дорожке длиной 10 м? Считать, что собака натягивает поводок с силой 30 Н, а угол, который составляет натянутый поводок с горизонталью, равен 60°.

Задача 3. Какую начальную скорость нужно сообщить мячу, бросая его вниз с некоторой высоты h, чтобы мяч после удара о пол поднялся на высоту, в 2 раза большую?

Задача 4. Какую скорость приобретёт шарик массой 2,5 г, вылетая из ствола детского пружинного пистолета, если перед выстрелом пружину жёсткостью 800 Н/м сжали на 5 см?

Задача 5. Какую работу совершает мальчик массой 50 кг, поднимаясь по канату на высоту 3 м?

Упражнение 10

Задача 1. С какой скоростью должен двигаться искусственный спутник Земли на высоте 600 км по круговой орбите?
Каким будет его период обращения? Средний радиус Земли считать равным 6 379 км, а массу – 6•10²⁴ кг.

Задача 2. Рассчитайте скорость движения Марса по орбите вокруг Солнца, считая эту орбиту круговой.
Расстояние от Марса до Солнца 228 млн км, масса Солнца 2•10²⁷ т.

Упражнение 11 (если специально не оговорено, сопротивление воздуха не учитывать)

Задача 1. На какую высоту над стадионом поднимется сигнальная ракета, выпущенная болельщиком после забитого гола, если ракетница была направлена под углом 60° к горизонту, а скорость вылета ракеты 40 м/с?

Задача 2. Спортсмен на соревнованиях метнул теннисный мячик под углом 45° к горизонту. Наибольшая высота, которой достиг мячик, 10 м. На какое расстояние удалось метнуть мячик спортсмену?

Задача 3. Дальность полета бомбы, сброшенной с горизонтально летевшего со скоростью 150 м/с самолёта, оказалась равной высоте полёта. Определите, с какой высоты сбросили бомбу.

Задача 4. Первый самолёт летит горизонтально со скоростью 800 км/ч на высоте вдвое большей, чем второй. С какой скоростью должен лететь второй самолёт, чтобы дальность полёта бомб, сброшенных с каждого самолёта, оказалась одинаковой?

Задача 5. Вычислите первую космическую скорость для Венеры, имеющей массу 4,9•10²⁴ кг и радиус 6 200 км.

Упражнение 12

Задание 1. Сделать сообщение о полётах первых отечественных космонавтов.

Задание 2. Найдите характеристики российской межконтинентальной баллистической ракеты «Тополь-М», используя Интернет.

Упражнение 13

Задание 1. Создать сообщение об исследованиях М.В. Ломоносова.

Задача 2. Сравните количество вещества, содержащееся в телах равной массы из алюминия и железа.

Задача 3. Найдите число атомов в алюминиевой ложке массой 30г.

Задача 4. Деталь площадью 30 см² покрыли слоем серебра толщиной 2 мкм. Сколько атомов серебра содержится в покрытии?

Задача 5. Сравните массы и объёмы двух тел, сделанных из свинца и меди, если в них содержатся равные количества вещества.

Задача 6. Вычислите постоянную Авогадро, если известно, что масса молекулы кислорода 5,312•10^-26 кг.

Упражнение 14

Задача 1. Объясните явление, выражаемое словами: «Дым тает в воздухе»

Задача 2. Почему сахар и другие пористые продукты нельзя хранить рядом с пахучими веществами?

Задача 3. В какой исторический период Броун проводил свои опыты? Как первоначально истолковывались их результаты? Почему в течение долгого времени не могли сделать верные с точки зрения современных научных представлений выводы из наблюдений Броуна?

Задача 4. Почему для наблюдения броуновского движения краску необходимо размельчить? Зависит ли интенсивность броуновского движения от размеров взвешенной частицы?

Задача 5. Чем объяснить, что резиновый шарик, наполненный водородом, через несколько часов не будет подниматься вверх?

Упражнение 15

Задача 1. В чём сходство явлений спаивания и склеивания деталей?

Задача 2. Почему же не соединяются осколки разбитой тарелки? Если их сложить и прижать друг к другу? Почему при склеивании их соединение будет достаточно прочным?

Упражнение 16

Задача 1. Раскройте понятие температуры с точки зрения термодинамики и с точки зрения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Покажите связь термодинамической и молекулярно-кинетической трактовок понятия «температура».

Задача 2. Чему равна температура кипения спирта по термодинамической шкале, если она составляет 78°С?

Задача 3. Температура вещества в недрах Земли на расстоянии 100 км от её поверхности равна 1200К. Чему равна эта температура по шкале Цельсия?

Задача 4. Определите температуру газа, если средняя кинетическая энергия теплового движения его молекул 8,1•10^-21 Дж.

Упражнение 17

Задача 1. Вычислите работу, которую совершил газ при расширении, если при давлении 1,5·10⁵ Па его объем увеличился с 0,2·10 ^–2 до 0,6·10 ^–2 м³.

Задача 2. По графику определите работу, совершенную газом при переходе из состояния 1 в состояние 2. Каков знак работы в этом случае ?

Задача 3. Переход газа из состояния А в состояние В возможен с помощью трёх процессов, представленных на рисунке графиками: АСВ, АВ и ADB. При каком из переходов газа из состояния А в состояние В совершается наибольшая работа? В каком случае работа буде наименьшей?

Задача 4. Значение каких физических величин, кроме работы, можно определить как площадь фигуры под графиком?

Задача 5. Чему равно давление газа, находящегося под поршнем в цилиндре, если работа, совершённая внешней силой при сжатии газа, равна 30 Дж? Площадь поршня 15 см², перемещение поршня при сжатии 20 см.

Упражнение 18

Задача 1. Можно ли считать, что первый закон термодинамики является законом сохранения энергии?

Задача 2. Может ли изменение внутренней энергии системы быть отрицательным?

Задача 3. Может ли внутренняя энергия системы остаться неизменной, если она одновременно участвует в теплообмене и совершает работу?

Задача 4. Определите изменение внутренней энергии системы, если совершенная ею работа равна 6 Дж, а сообщённое системе количество теплоты 9 Дж.

Задача 5. Определите работу внешних сил над системой, если система отдала количество теплоты 3,2 кДж и её внутренняя энергия увеличилась на 2,2 кДж.

Упражнение 19

Задача 1. В двух сосудах одинакового объема находятся азот и водород, причем средний квадрат скорости движения молекул и их число в обоих сосудах одинаковы. Сравните давление газов в сосудах.

Задача 2. Определите давление воздуха в футбольном мяче объемом 2500 см³, если в нём находится 4,5•10²³ молекул. Средняя масса молекулы воздуха 4,8•10^-26 кг, средний квадрат скорости движения молекул 1,6•10⁵ м²/с².

Задача 3. Определите число молекул газа, содержащегося в трехлитровом сосуде, если средний квадрат скорости движения его молекул 3,6 •10⁵ м²/с², масса молекулы газа   4,6 •10 ^-23 г, давление газа 920 Па.

Задача 4. Какой объем займёт газ массой 4 кг при давлении 2 •10⁵ Па, если средняя квадратичная скорость движения его молекул 500 м/с.

Упражнение 20

Задача 1. В баллоне находится газ при температуре 27°C и давлении 3•10⁵ Па. После того как 1/3 газа выпустили из баллона, давление в нём стало равным 1,8•10⁵ Па. Определите, какая температура (в К) установится в баллоне.

Задача 2. Чему равен объём газа при нормальных условиях, если при 50°C и давлении 1,8•10⁵ Па газ занимает объём 0,5 м³ ?

Задача 3. Определите плотность кислорода при температуре 100°C и давлении 2•10⁵ Па.

Задача 4. Резиновый шар, содержащий 2 л воздуха, находится при температуре 20°C и давлении 10⁵ Па. Какой объём займёт воздух, если шар опустить в воду на глубину 10 м ? Температура воды 4°C.

Упражнение 21

Задача 1. Плотность водорода при нормальных условиях 9•10^-2 кг/м³. Чему равна плотность водорода при увеличении давления до 3•10⁵ Па при неизменной температуре ?

Задача 2. На рисунке приведены графики двух изотермических процессов. Какой из процессов происходит при более высокой температуре? Масса и химический состав газов, участвующих в процессах одинаковы.

Задача 3. Горизонтально расположенный закрытый цилиндр разделен на две части подвижным поршнем. С одной стороны поршня в цилиндре содержится газ при температуре -73°C, с другой стороны – тот же газ при температуре 27°C. Поршень находится в равновесии. Определите объемы, занимаемые газами, если общий объём цилиндра 500 см³. Массы газа, находящегося с обеих сторон от поршня, одинаковы.

Задача 4. Сравните давления, при которых происходят изобарные процессы, представленные графиками на рисунке.

Задача 5. В цилиндре под поршнем находится воздух при давлении 2•10⁵ Па и температуре 27°C. Груз какой массы нужно положить на поршень после нагревания воздуха до температуры 50°C, чтобы объём воздуха в цилиндре остался неизменным? Площадь поперечного сечения поршня 30 см².

Упражнение 22

Задача 1. Почему пружинные динамометры с течением времени начинают давать неверные показания?

Задача 2. Почему струнные музыкальные инструменты нуждаются в периодической настройке

Задача 3. Приведите примеры использования трубчатых конструкций в технике и трубчатого строения в природе.

Задача 4. Каким преимущественно деформациям подвергается опора моста; струна гитары?

Упражнение 23

Задача 1. Проанализируйте таблицу значений предела прочности разных материалов. Сравните прочность стали с прочностью чугуна. Что означает диапазон значений предела прочности для чугуна и свинца? Что означает отсутствие у свинца предела прочности при сжатии? Сравните поведение дуба и сосны при растяжении и сжатии.

Задача 2. В каком из алюминиевых стержней – площадью поперечного сечения 5 см² или 8 см² – возникает большее механическое напряжение при действии на них одинаковой силы? Во сколько раз?

Задача 3. Запас прочности для чугуна может иметь значение от 6 до 8. Что это означает?

Задача 4. Чему равен предел прочности проволоки площадью поперечного сечения 2,58•10^-2 см², если она разрывается под действием силы 12,9 Н?

Задача 5. Проволока длинной 10 м и диаметром 0,8 мм под действием силы 100Н удлинилась на 1 см. Каков модуль Юнга вещества, из которого сделана проволока?

Упражнение 24

Задача 1. Почему насекомые-водомерки могут быстро скользить по поверхности воды, не погружаясь в неё?

Задача 2. Капля воды вытекает из вертикальной стеклянной трубки диаметром 2 мм. Найдите массу капли, если поверхностное натяжение воды равно 73 мН/м.

Задача 3. С помощью пипетки отмерили 76 капель минерального масла. Их масса оказалась равной 910 мг. Определите поверхностное натяжение масла, если диаметр отверстия пипетки 1,2 мм.

Задача 4. Какую работу надо совершить, чтобы выдуть мыльный пузырь радиусом 3 см, если поверхностное натяжение мыльного раствора 0,04 Н/м?

Упражнение 25

Задача 1. Вычислите высоту подъёма воды и спирта в капиллярах радиусом 0,5 мм. Поверхностное натяжение воды 7,3•10^-2 Н/м, спирта – 2,1•10^-2 Н/м. Плотность воды 1000 кг/м³, спирта – 800 кг/м³.

Задача 2. Чему равно поверхностное натяжение бензина, если в трубке радиусом 0,2 мм высота его подъёма равна 3 см? Плотность бензина 700 кг/м³.

Задача 3. Какова масса воды, поднявшейся по капиллярной трубке диаметром 0,4 мм? Поверхностное натяжение воды 7,3•10^-2 Н/м.

Упражнение 26

Задача 1. В латунном сосуде массой 650г находится 400 г воды и 100 г льда при температуре 0°С. Чему равна масса стоградусного водяного пара, который нужно впустить в воду, чтобы лёд растаял и вода нагрелась до 25°С? Удельная теплота парообразования воды 2,3•10⁶ Дж/кг, удельная теплота плавления льда 3,3•10⁵ Дж/кг, удельная теплоёмкость воды 4,2•10³ Дж/(кг•К), удельная тепломкость латуни 400 Дж/(кг•К).

Задача 2. В сосуде находится 0,5 л воды и 300 г льда при температуре 0°С. После того как в сосуд впустили 90 г водяного пара при температуре 100°С, в нём установилась температура смеси 33°С. Определите теплоёмкость сосуда. (Теплоёмкость С – произведение массы тела и удельной теплоёмкости)

Задача 3. В стеклянный стакан массой 120 г, имеющий температуру 20°С, налили 200 г горячей воды при температуре 100°С. Через 6 мин температура воды в стакане стала равной 40°С. Предполагая, что потеря энергии происходит равномерно, определите количество теплоты, которое теряется каждую минуту. Удельная теплоёмкость стекла 830 Дж/(кг•К).

Упражнение 27

Задача 1. Объясните зависимость давления насыщенного пара от температуры на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества.

Задача 2. Различается ли зависимость давления от температуры для насыщенного пара и идеального газа?

Задача 3. Врач, осматривая горло пациента, пользуется специальным зеркальцем, предварительно нагревая его выше температуры 37°С. Объясните, зачем он нагревает зеркальце.

Упражнение 28

Задача 1. При какой температуре – 15 или 20 °С – пар ближе к насыщению, если его парциальное давление при этих температурах одинаково?

Задача 2. Относительная влажность воздуха, содержащегося в комнате, 60%. Какова абсолютная влажность воздуха, если в комнате поддерживается температура 20 °С?

Задача 3. Сухой термометр психрометра показывает температуру 20°С, а влажный 14°С. Какова относительная и абсолютная влажность воздуха?

Упражнение 29

Задача 1. Чему равно количество теплоты, полученное тепловым двигателем от нагревателя, если он отдал холодильнику количество теплоты 400кДж, а его КПД составляет 40%?

Задача 2. Чему должна быть равна температура холодильника идеального теплового двигателя, чтобы при температуре нагревателя 127°С его КПД был равен 60%?

Упражнение 30

Задача 1. Каково назначение электродвигателя в домашнем холодильнике? Становится ли в комнате холоднее при работе холодильника?

Задача 2. Заполните таблицу, систематизирующую сведения о вкладе отечественных ученных в развитие представлений о строении вещества.

Упражнение 31

Задача 1. Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на шёлковой нити лёгкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен положительно?

Задача 2. На рисунке изображены а) элетроскоп и б) электрометр. Объясните устройство и принцип действия каждого прибора. Что между ними общего, чем они различаются?

Задача 3. При соприкосновении заряженной палочки с электроскопом ему был передан электрический заряд. Определите, каков знак заряда на палочке. Пунктиром показано первоначальное положение листочков электроскопа.

Задача 4. Предложите опыт, которым можно было бы продемонстрировать делимость электрического заряда.

Задача 5. Металлический шарик имеет 5•10⁵ избыточных электронов. Чему равен его заряд?

Упражнение 32

Задача 1. Почему при переливании бензина из одной цистерны в другую он может воспламениться, если не принять специальных мер предосторожности?

Задача 2. При скольжении стеклянного бруска с наклонной плоскости происходит его электризация. Повлияет ли это на конечную скорость бруска?

Задача 3. Два одинаковых тела, электрические заряды которых равны –q и 4q, привели в соприкосновение. Чему равен заряд каждого тела после соприкосновения?

Задача 4. Металлический шарик, заряд которого –4,8•10^-11 Кл, привели в соприкосновение с точно таким же незаряженным шариком. Какой заряд получил второй шарик? Сколько избыточных электронов осталось на первом шарике?

Упражнение 33

Задача 1. Чему равна сила взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов, равных 9•10^-9 Кл, находящихся на расстоянии 0,3 м друг от друга в вакууме?

Задача 2. Точечные заряды 5•10^-8 Кл и 8•10^-8 Кл закреплены на расстоянии 2 м друг от друга в вакууме. В центре прямой, соединяющей заряды, находится третий заряд, равный 1•10^-9 Кл. Чему равен модуль силы, действующей на третий заряд? Куда направлена эта сила?

Задача 3. Во сколько раз кулоновская сила взаимодействия электрона и ядра в атоме водорода больше силы их гравитационного взаимодействия? Масса электрона 9,1•10^-31 кг, масса протона 1,67•10^-27 кг.

Упражнение 34

Задача 1. Как изменится напряжённость поля точечного заряда Q, если:

а) расстояние r от некоторой точки до заряда увеличится вдвое;

б) заряд Q уменьшится вдвое, а расстояние r от некоторой точки до заряда увеличится вдвое?

Задача 2. Пробный заряд помещают в разные точки электростатического поля, созданного зарядом Q. В какой точке напряженность поля будет наибольшей; наименьшей? В каких точках она одинакова?

Задача 3. В электростатическом поле, напряженность которого 1,6•10⁵ Н/Кл, находится заряд 4•10 ^-7 Кл. Чему равна сила, действующая на заряд со стороны электростатического поля?

Задача 4. Чему равен заряд, создающий электростатическое поле, если на расстоянии 1 см от заряда напряженность поля равна 3,6•10⁵ Н/Кл ?

Упражнение 35

Задача 1. Сравните работу электростатического поля, образованного заряженными пластинами, при перемещении заряда q по контуру А и контуру В.

Задача 2. Заряд, равный –5•10 ^-7 Кл, переместили в однородном электростатическом поле напряжённостью 2•10³ Н/Кл на 10 см в направлении линий напряжённости. Чему равна работа, совершённая при перемещении заряда?

Упражнение 36

Задача 1. Докажите, что напряжённость 1 В/м равна 1 Н/Кл.

Задача 2. Какую работу совершает электростатическое поле при перемещении заряда 2•10 ^-6 Кл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В?

Задача 3. Чему равен электрический заряд, который перемещается из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 75 В, если известно, что силы электростатического поля совершают работу 1 мДж?

Упражнение 37

Задача 1. Заряд равный 5•10 ^-4 Кл, создаёт на пластинах конденсатора разность потенциалов 20 В. Чему равна ёмкость конденсатора?

Задача 2. Плоский воздушный конденсатор присоединён к источнику постоянного тока. Будет ли меняться заряд конденсатора и напряжение в нём, если заполнить пространство между его обкладками диэлектриком?

Задача 3. Пластины плоского конденсатора площадью 200 см² каждая расположены на расстоянии 2 мм друг от друга. Пространство между пластинами заполнено слюдой. Чему равен заряд, сообщённый конденсатору, если напряжение между пластинами 3 кВ, а диэлектрическая проницаемость слюды 6?

Упражнение 38

Задача 1. Как изменится энергия заряженного конденсатора при увеличении расстояния между его обкладками, если:

а) конденсатор отключён от источника тока;

б) конденсатор подключён к источнику тока?

Задача 2. Чему равна энергия заряжённого конденсатора ёмкостью 0,2 мкФ, если разность потенциалов между его обкладками 200 В?

Задача 3. Энергия фотовспышки лампы, питаемой от конденсатора, равна 36 Дж. Ёмкость конденсатора 800 мкФ. Рассчитайте напряжение, до которого заряжен конденсатор.

Упражнение 39

Задача 1. Будет ли существовать постоянный электрический ток в замкнутой цепи, если резистор заменить конденсатором?

Задача 2. Чему равна ЭДС источника тока, если сторонние силы рпи перемещении заряда 10 ^-3 Кл совершают работу 24 мДж?

Упражнение 40

Задача 1. Для доказательства электронной природы тока в металлах немецкий физик Рикке проделал опыт (1901). Три хорошо отшлифованных цилиндра, из которых один был алюминиевый, а два других – медные, он плотно притирал друг к другу и пропускал по ним в течение года электрический ток. За этот период через цилиндры прошёл электрический заряд 3,5•10⁶ Кл. Измерив через год массу каждого цилиндра, Рикке обнаружил, что она не изменилась. Следовательно, электрический заряд переносится не ионами. Определите, как изменилась бы масса алюминиевого и одного из медных цилиндров, если бы электрический ток в металле представлял собой движение ионов. Масса атома меди 1,05•10^-25 кг, масса атома алюминия 0,45•10^-25 кг. При образовании кристаллов каждый атом меди теряет один электрон, а каждый атом алюминия – два электрона.

Задача 2. Подготовьте сообщение о перспективных направлениях применения сверхпроводимости, используя интернет-ресурсы и другие источники информации.

Упражнение 41

Задача 1. К источнику тока, ЭДС которого 24 В и внутреннее сопротивление 1 Ом, подключен резистор сопротивлением 7 Ом. Чему равны сила тока в цепи и напряжение на зажимах источника?

Задача 2. Лампочка сопротивлением 10 Ом подключена к источнику тока, ЭДС которого 2,5 В, а внутреннее сопротивление 0,5 Ом. Определите напряжение на подводящих проводах и их сопротивление, если напряжение на зажимах лампочки равно 2 В. Какова длина подводящих проводов, если они изготовлены из никелина и площадь их поперечного сечения равна 2,1 мм²? Удельное сопротивление никелина 4,2•10 ^-7 Ом•м.

Задача 3. Электрическая цепь состоит из двух параллельно соединённых резисторов сопротивлением 80 и 20 Ом, последовательно подключённого к ним резистора сопротивлением 12 Ом и источника тока. ЭДС тока 120 В, его внутренне сопротивление 2 Ом. Определите силу тока, протекающего через каждый резистор.

Упражнение 42

Задача 1. В бытовой электроплитке, рассчитанной на напряжение 220 В, имеются две спирали сопротивлением 55 Ом. Чему равна электрическая мощность плитки при включении одной спирали; двух спиралей последовательно; двух спиралей параллельно?

Задача 2. Сколько времени потребуется для нагревания в электрочайнике 2 л воды от 20 °С до кипения, если при напряжении 220 В сила тока, проходящего через нагревательный элемент, равна 5 А?

Задача 3. При включении электродвигателя подъёмного крана в сеть напряжением 220 В сила тока, протекающего через его обмотку, 10 А. Чему равна мощность, потребляемая электродвигателем, и его КПД, если кран поднимает груз массой 165 кг на высоту 32 м за 40 с?

Задача 4. Подготовьте сообщение об энергосберегающих источниках света, используя интернет-ресурсы и другие источники информации.

Упражнение 43

Задача 1. Как, используя закон электролиза, вычислить заряд электрона?

Задача 2. Чему равна масса меди, которая осядет на катоде за 40 мин при силе тока 4 А, если её электрохимический эквивалент 3,3•10^-7 кг/Кл?

Задача 3. Чему равна электроэнергия, которую нужно затратить для получения 500 кг чистой меди, если напряжение на электролитической ванне 0,4 В?

Задача 4. Подготовьте сообщение о применении электролиза, используя интернет-ресурсы и другие источники информации.

Упражнение 44

Задача 1. Какие знаки должны иметь потенциалы верхней и нижней вертикально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки, чтобы электронный пучок отклонился вверх?

Задача 2. Какие знаки должны иметь потенциалы правой и левой горизонтально отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки, чтобы электронный пучок отклонился вправо?

Упражнение 45

Задача 1. Из какого стекла следует изготавливать ртутную лампу?

Задача 2. Вычислите температуру, при которой может произойти ионизация водорода и образоваться плазма, если энергия ионизации атомов водорода равна 2,16•10^-18 Дж.

Задача 3. Подготовьте сообщение о применении газовых разрядов, не описанном в тексте параграфа, используя интернет-ресурсы и другие источники информации.

Упражнение 46

Задача 1. Сравните металлический и полупроводниковый термометры сопротивления. В чём их сходство и различия?

Задача 2. Пользуясь рисунком вычислите сопротивление диода при прямом подключении
р–n-перехода, если напряжение равно 0,2 В, и сопротивление диода при обратном подключении р–n-перехода, если напряжение равно – 400 В.

Упражнение 47

Задача 1. Определите направление линий магнитной индукции для каждого случая.

Задача 2. Чему равен модуль вектора индукции однородного магнитного поля, если на проводник, сила тока в котором 5 А, действует сила 10 мН? Длина активной части проводника 4 см.

Задача 3. На проводник массой 10 г и длиной 5 см, помещённый в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, действует со стороны магнитного поля сила. Сила тока в проводнике 8 А. Определите модуль вектора магнитной индукции, если проводник находится в равновесии.

Задача 4. Что означает выражение: «Магнитное поле – вихревое»?

Упражнение 48

Задача 1. Определите направление силы Ампера в каждом случае.

Задача 2. Определите направление силы Лоренца, действующей на электрон е^- и протон р.

Задача 3. Чему равна сила Ампера, действующая на проводник, длина активной части которого 8 см, помещённый в однородное магнитное поле индукцией 50 мТл, если вектор магнитной индукции составляет с направлением тока в проводнике угол 30°? Сила тока в проводнике 5 А. Чему равна работа силы Ампера, если проводник переместился на 2 см?

Задача 4. Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 1,5•10⁶ м/с в однородной магнитном поле индукцией 0,4 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции?

Задача 5. Какова скорость протона, движущегося в однородном магнитном поле индукцией 2 мТл, если радиус окружности, которую он описывает, равен 2,7 см?

Задача 6. Сравните влияние работы теплового и электрического двигателей на состояние окружающей среды.

Упражнение 49

Задача 1. Определите направление индукционного тока в каждом случае.

Задача 2. Чему равен магнитный поток, пронизывающий плоскую поверхность площадью 40 см², находящуюся в однородном магнитном поле индукцией 80 мТл, если нормаль к ней составляет с вектором магнитной индукции угол 0°; 30°; 45°; 90°?

Задача 3. Магнитный поток, пронизывающий рамку площадью 50 см², равен 0,2 мВб. Чему равен модуль вектора магнитной индукции магнитного поля внутри рамки, если оно однородно и вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки?

Упражнение 50

Задача 1. Магнитный поток, пронизывающий контур проводника, равномерно изменился на 4 мВб за 0,2 с. Какова скорость изменения магнитного потока? Чему равна ЭДС индукции в контуре?

Задача 2. При равномерном изменении в течение 0,5 с магнитного потока, пронизывающего контур проводника, в нёс возникла ЭДС индукции 0,4 В. Чему равны изменение магнитного потока и сила индукционного тока, если сопротивление проводника 2 Ом?

Задача 3. На рисунке приведён график зависимости магнитного потока, пронизывающего контур проводника, от времени. Постройте соответствующий ему график зависимости от  времени наводимой в контуре ЭДС.

Упражнение 51

Задача 1. Как изменится сила тока в лампе накаливания при замыкании и размыкании цепи?

Задача 2. Сила тока в катушке равномерно изменяется от 0 до 4 А за 0,5 с. Чему равна индуктивность катушки, если в ней возникает ЭДС самоиндукции 2 В?

Задача 3. Магнитный поток через катушку индуктивностью 0,1 Гн изменился на 2 мВб при изменении в ней силы тока от 2 до 6 А. Чему равно число витков катушки?

Задача 4. Сила тока в катушке увеличилась с 8 до 12 А. Энергия её магнитного поля при этом возросла на 4 Дж. Чему равны индуктивность катушки и энергия её магнитного поля в обоих случаях?

Упражнение 52

Задача 1. Чему равен путь, пройденный грузом пружинного маятника за пять полных колебаний, если амплитуда колебаний 2 см?

Задача 2. Чему равна частота колебаний тела, если оно проходит положение равновесия через каждые 0,4 с?

Задача 3. Чему равен модуль ускорения маятника в его крайнем положении, если длина маятника 80 см, а амплитуда колебаний 4 см?

Задача 4. Чему равен модуль ускорения груза пружинного маятника в точке, координата которой 1 см, если жёсткость пружины 60 Н/м, а масса груза 200г?

Упражнение 53

Задача 1. Уравнение гармонических колебаний имеет вид х = 5cos 3,14t. Чему равны амплитуда, фаза, период, частота и циклическая частота колебаний? Запишите уравнения для скорости и ускорения колебаний.

Задача 2. На рисунке приведён график зависимости смещения гармонических колебаний от времени. Определите по графику амплитуду, период, частоту и циклическую частоту колебаний. Запишите уравнения для смещения, скорости и ускорения колебаний.

Задача 3. Математический маятник имеет длину 90 см. Чему равен период колебаний этого маятника?

Задача 4. Масса груза пружинного маятника равна 200 г, циклическая частота 6,28 рад/с. Чему равна жёсткость пружины маятника?

Задача 5. Чему равно ускорение свободного падения на Луне, если период колебаний математического маятника длиной 1 м равен на Луне 5 с?

Упражнение 54

Задача 1. Зависимость заряда на пластинах конденсатора колебательного контура от времени выражена уравнением q = 10^-7 cos 10⁴ πt (Кл). Запишите уравнение зависимости силы тока в катушке от времени. Чему равны амплитуды колебаний заряда и силы тока в контуре, период, фаза, частота и циклическая частота колебаний? Чему равна индуктивность катушки колебательного контура, если ёмкость конденсатора 0,4 мкФ?

Задача 2. Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 0,2 мкФ и катушки индуктивностью 8 мГн. Чему равна амплитуда колебаний напряжения, если амплитуда колебаний силы тока 0,1 А?

Задача 3. Определите диапазон изменения периода колебаний в колебательном контуре, если при индуктивности катушки 5 мкГн ёмкость конденсатора можно менять в пределах от 0,05 до 5 мкФ.

Упражнение 55

Задача 1. Рамка, имеющая 100 витков, вращается с частотой 15 Гц в однородном магнитном поле индукцией 0,2 Тл. Чему равна площадь рамки, если амплитудное значение возникающей в ней ЭДС 45 В?

Задача 2. Рамка площадью 150 м² вращается с частотой 10 Гц в однородном магнитном поле индукцией 0,2 Тл. В начальный момент времени нормаль к плоскости рамки была перпендикулярна вектору магнитной индукции поля. Чему равны модуль магнитного потока через рамку и модуль ЭДС, возникающей в рамке? Запишите формулы зависимости от времени магнитного потока и ЭДС.

Упражнение 56

Задача 1. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 3600 витков, понижает напряжение с 240 до 12 В. Чему равен коэффициент трансформации? Сколько витков содержит вторичная обмотка?

Задача 2. Подготовьте сообщение о современных генераторах электрической энергии, используя интернет-ресурсы и другие источники информации

Упражнение 57

Задача 1. Индуктивность катушки приёмного контура радиоприёмника равна 2 мкГн. Какую ёмкость должен иметь конденсатор, если радиоприёмник принимает сигнал, длина волны которого 800 м?

Задача 2. Каков диапазон длин волн радиоприёмника, если индуктивность катушки колебательного контура постоянна и равна 36 мкГн, а ёмкость конденсатора можно изменять от 16 до 144 пФ?

Упражнение 58

Задача 1. Изобразите схематически солнечное и лунное затмения. Обозначьте области тени и полутени.

Задача 2. Вычислите предельный угол полного внутреннего отражения для стекла, если n = 1,4.

Задача 3. Луч света падает из воздуха на поверхность подсолнечного масла. Угол падения луча 50°, угол преломления 31°. Каков показатель преломления масла?

Задача 4. Под каким углом должен падать луч света из воздуха на стекло, чтобы угол преломления был 2 раза меньше угла падения?

Упражнение 59

Задача 1. Постройте изображение предмета в плоском зеркале. Докажите, что полученное изображение симметрично предмету относительно зеркала.

Задача 2. Начертите ход лучей в призме.

Задача 3. Постройте изображение в собирающей линзе предмета, находящегося от линзы на расстоянии d = 2F; F < d < 2F; d = F; d < F.
Охарактеризуйте изображение для каждого случая. Постройте изображение предмета в рассеивающей линзе для любого положения предмета.

Задача 4. Предмет расположен на главной оптической оси собирающей линзы, фокусное расстояние которой 10 см.
Чему равно расстояние от линзы до изображения, если расстояние от предмета до линзы 50 см?
Чему равно увеличение линзы? Каков размер изображения, если размер предмета 40 см?

Упражнение 60

Задача 1. Фокусное расстояние объектива проекционного аппарата 14 см. Диапозитив находится на расстоянии 14,4 см от него. Чему равно увеличение объектива?

Задача 2. Размер изображения предмета высотой 2 м, находящегося на расстоянии 4 м от объектива фотоаппарата, равен 0,5 см. Чему равно фокусное расстояние объектива фотоаппарата?

Упражнение 61

Задача 1. Будет ли наблюдаться интерференционный минимум или максимум в точке упругой среды, куда от двух когерентных источников приходят волны, фазы которых отличаются на 3π?

Задача 2. Расстояние от некоторой точки до одного из двух когерентных источников на 0,25 мкм меньше, чем до второго источника.
Будут ли наблюдаться в данной точке интерференционные максимум и минимум, если частота обоих источников составляет 6•10¹⁴ Гц?

Задача 3. Используя поляроиды, можно добиться того, чтобы водителей в тёмное время суток не слепил свет фар встречных автомобилей.
Для этого, например, можно установить поляроиды на фары всех автомобилей, а водителям раздать очки с поляроидами.
Как должны быть расположены оси поляроидов, установленных в этих очках, если оси поляроидов на фарах расположить вертикально?

Упражнение 62

Задача 1. Охарактеризуйте влияние излучения радиоволн сверхвысокочастотного диапазона на здоровье человека.

Задача 2. Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение – полезно или вредно для живых организмов?

Упражнение 63

Задача 1. Пользуясь преобразованиями Галилея, покажите, что расстояние между двумя точками не изменяется при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой.

Задача 2. Пользуясь преобразованиями Галилея, докажите инвариантность ускорения.

Задача 3. Получите из преобразований Галилея классический закон сложения скоростей.

Задача 4. Получите формулы преобразования координат при переходе от движущейся системы отсчёта к неподвижной.

Упражнение 64

Задача 1. Чем отличается принцип относительности Эйнштейна от принципа относительности Галилея?

Задача 2. Подразумевает ли постулат о постоянстве скорости света постоянство направления его распространения?

Задача 3. Почему не существует постулата о постоянстве скорости звука?

Задача 4. Почему для синхронизации часов используют световые сигналы?

Упражнение 65

Задача 1. Покажите, что при v ≤ c выражение для релятивистского импульса переходит в выражение для классического импульса.

Задача 2. Чему равен импульс протона, движущегося со скоростью 0,7 с?

Упражнение 66

Задача 1. Сравните энергию, выделяющуюся при изменении массы тела на 1 г и при сгорании 1 г бензина.

Задача 2. Какое изменение массы 1 л воды происходит при повышении её температуры от 10 до 100 °С?

Задача 3. Чему равна скорость протона, имеющего кинетическую энергию 1,22•10^-12 Дж?

Упражнение 67

Задача 1. Изменится ли быстрота разрядки электрометра, если цинковую платину заменить медной?

Задача 2. На рисунке представлены графики зависимости силы тока от напряжения.
Приведённые графики характеризуют фотоэффект, возникающий на одном или на разных веществах? Ответ поясните.

Задача 3. Используя график зависимости I(U), ответьте на вопросы:

а) как можно объяснить наличие тока в цепи при U = 0?

б) почему при определённом значении напряжения сила тока перестаёт увеличиваться?

Задача 4. Почему сила тока насыщения для данного металла может иметь разные значения?

Упражнение 68

Задача 1. Зависит ли действие фотонов на вещество от:

а) расстояния от источника излучения;

б) мощность источника;

в) частоты излучения?

Задача 2. Используя таблицу значений работы выхода электронов из металлов, объясните:

а) физический смысл утверждения: «Работа выхода электрона для алюминия равна 6,81•10^-19 Дж»;

б) какую наименьшую энергию должен получить электрон вольфрама, чтобы выйти из металла;

в) из какой пластины – цинковой или вольфрамовой – электрон вылетит с большой скоростью, если считать, что они получили энергию 10 ^-18 Дж?

Задача 3. Какова наименьшая частота света, при которой наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3,3•10 ^-19 Дж?

Задача 4. Какой должна быть длина волны ультрафиолетового излучения, падающего на поверхность цинка, чтобы скорость вылетающих электронов составляла 1000 км/с?

Упражнение 69

Задача 1. Используя модель Томсона, объясните явление электризации тел.

Задача 2. Оцените число атомов n, которое встречает на своём пути α-частица, пролетая через золотую фольгу толщиной 1 мкм. Диаметр атома принять равным 10 ^-10 м.

Упражнение 70

Задача 1. На рисунке изображены треки двух частиц в камере Вильсона. Линии магнитной индукции магнитного поля перпендикулярны плоскости чертежа и направлены за рисунок.
Определите знак заряда этих частиц. Одинаковы ли их массы? Почему? В каком направлении движутся частицы?

Задача 2. Определите число нейтронов в ядрах следующих атомов:

Задача 3. Определите, используя таблицу Д.И. Менделеева, число протонов и число нейтронов в ядрах атомов: лития, аргона, серебра и цезия.
Ядро какого химического элемента имеет 10 протонов и 10 нейтронов?

Задача 4. Как изменится массовое число химического элемента при выбивании из его ядра протона?

Упражнение 71

Задача 1. Ядро какого элемента образовалось в результате α-распада ядра радия Запишите реакцию.

Задача 2. Сколько α- и β-частиц испускается при распаде ядра урана , который превращается в ядро свинца

Задача 3. Период полураспада радиоактивной меди равен 10 мин. Какая часть первоначального вещества останется в образце через 30 мин; через 2 ч?

Задача 4. Активность радиоактивного вещества уменьшилась в 4 раза за 16 суток. Чему равен период полураспада этого вещества?

Упражнение 72

Заполните таблицу 64, проведя систематизацию сведений о вкладе отечественных

Упражнение 73

Задача 1. На что указывает существование железных метеоритов?

Задача 2. Во время вспышки на Солнце произошёл выброс облака плазмы со скоростью около 1000 км/с.
Оцените время, за которое это облако плазмы достигнет Земли.

Задача 3. Наблюдения показали, что пятно на Солнце имеет оранжевый цвет. Чему равна температура пятна?
На сколько градусов она отличается от температуры окружающей фотосферы?

Упражнение 74

Задача 1. Сколько атомов гелия и нейтрино образуется внутри Солнца каждую секунду?

Задача 2. Учитывая связь между массой и энергией, оцените, какую массу теряет Солнце в виде излучения каждую секунду.

Задача 3. Почему химические реакции не могут служить источником энергии Солнца?

Упражнение 75

Задача 1. Солнце находится на расстоянии 8 кпк от центра Галактики и движется со скоростью 220 км/с вокруг него.
Принимая орбиту Солнца за окружность, найдите период его обращения вокруг центра Галактики.

Задача 2. Диаметр нашей Галактики 30 кпк. За какое время свет пересечёт Галактику с одного до другого края?

Задача 3. Почему в шаровых звёздных скоплениях нет массивных звёзд спектральных классов О и В?

Упражнение 76

Задача 1. Туманность Андромеды находится на расстоянии 2 млн св. лет и приближается к Млечному Пути со скоростью около 280 км/с.
Оцените время, за которое туманность Андромеды сблизится с нашей Галактикой.

Задача 2. Гигантская эллиптическая галактика М87 в созвездии Дева находится на расстоянии 13 Мпк и имеет угловой диаметр 4’. Чему равен её линейный диаметр?

Задача 3. Характерное время оптической переменности квазара 3С273 составляет 10 суток. Можно ли по этому времени оценить линейные размеры квазара?

Задача 4. Как можно определить массу галактик?

Упражнение 77

Задача 1. Сейчас наблюдают галактики, которые находятся на расстоянии 3800 Мпк.
Сколько лет назад эта галактика излучила свет, наблюдаемый нами? Каков был возраст Вселенной в тот момент?

Задача 2. Скорость удаления квазара 3С273 равна 45 000 км/с. На каком расстоянии находится этот квазар?

Упражнение 78

Задача 1. Рассчитайте отношение силы кулоновского притяжения протона и электрона в атоме к силе их гравитационного притяжения.
На основании этого расчёта объясните, почему пренебрегают гравитационными силами в микромире.

Задача 2. Почему при описании движения планет вокруг Солнца пренебрегают силой кулоновского взаимодействия,
несмотря на то что тела состоят из положительно и отрицательно заряженных протонов и электронов?