Задачи по физике (разделы 1-5)

ТМБ, СЗБ, ЭПБ, ЭМБ, ТАБ, ТЭБ, АВБ, МББ, МЗБ, СГБ, ТДС, ДГС, ДЛС, ДМС, ДПС, ААС, АКС, СИС, СУС, МВС, МРС, МСС, МТС, МЭС – 2 семестр

1. Зависимость перемещения прямолинейно движущегося тела от времени имеет вид: (м). В какой момент времени скорость тела равна нулю? Чему равно ускорение в этот момент времени?

2. Две материальные точки движутся так, что зависимости их координат от времени имеют вид: , (м). В какой момент времени их ускорения будут равны? С какой скоростью движется первое тело относительно второго в этот момент времени?

3. Точка движется по окружности радиусом R = 3 см. Зависимость пути от времени описывается уравнением: (см). Определите нормальное и тангенциальное ускорение точки в момент времени t = 1 c.

4. Тонкий обруч радиусом 0,2 м вращается около оси, проходящей через центр обруча перпендикулярно плоскости, в которой лежит обруч. Зависимость углового перемещения точек обруча от времени имеет вид: . Определите тангенциальное и нормальное ускорения точек обруча в момент времени t = 1 с.

5. Колесо вращается около оси, проходящей через центр колеса. Зависимость углового перемещения точек колеса от времени описывается уравнением: (рад). К концу первой секунды движения тангенциальное ускорение точек, лежащих на ободе колеса, равно 20 . Чему равен радиус колеса? Найдите линейную скорость точек обода колеса в момент времени t = 1 с.

6. Тело массой m = 0,3 кг движется вдоль оси Ох. Зависимость координаты тела от времени имеет вид: . Чему равна и как направлена сила F, действовавшая на тело в момент, когда тело остановилось?

7. На тело, движущееся вдоль оси Ох, действует сила, которая зависит от координаты х согласно уравнению: (все величины в единицах СИ). Определите работу силы при перемещении тела из точки с координатой = 1 см в точку с координатой = 3 см. Решите задачу аналитически и графически.

8. На точечное тело действует консервативная сила. Потенциальная энергия тела зависит от координаты х согласно уравнению: (все величины в единицах СИ). Какова зависимость силы, действующей на тело, от координаты х? Чему равна работа силы при перемещении тела из точки с координатой = 1 см в точку с координатой = 2 см?

9. Два шара массами = 0,5 кг и = 0,7 кг закреплены на невесомом стержне (рис.).

Определите момент инерции системы шаров относительно оси ОО'. Радиусы шаров равны = 2,5 см и = 4 см, расстояние между центрами шаров равно 20 см и равно расстоянию от центра меньшего шара до оси ОО'.

10. Определите момент инерции системы точечных грузов и стержней относительно оси ОО' (рис.).

Массы грузов и стержней одинаковы и равны 0,1 кг. Длина каждого стержня 0,2 м.

11. К диску радиусом 5 см и массой 80 г прикреплены два стержня длиной 12 см и массой 60 г каждый. Определите момент инерции этой системы относительно оси, проходящей через точку О перпендикулярно плоскости рисунка.

12. Однородный диск массой 2 кг и радиусом 12 см вращается относительно оси, проходящей через центр диска перпендикулярно его плоскости. Угловая скорость изменяется согласно уравнению: ω = А + В , где А = 1 рад/с, В = 0,5 рад/ . Какой вращающий момент действует на диск в момент времени t = 10 с?

13. Шар массой 1,4 кг и радиусом 5 см вращается около оси, проходящей через центр шара. Угловое перемещение шара изменяется по закону: , где α = 0,5 рад/ . Определите момент сил, действовавший на тело через 5 с после начала движения.

14. Угловая скорость вращающегося абсолютно твердого тела изменяется согласно уравнению: ω = a + b , где b = 0,2 рад/ . Момент инерции тела относительно оси вращения равен 0,3 . Определите момент сил, действовавший на тело в момент времени t = 5 с.

15. Шар массой 1 кг катится без проскальзывания по плоской поверхности. Ускорение центра масс шара а = 0,1 м/с². Найдите кинетическую энергию шара через 12 с после начала движения.

16. Найдите кинетическую энергию сплошного цилиндра массой 3 кг, катящегося без проскальзывания по горизонтальной плоскости со скоростью 0,5 м/с.

17. Вода занимает четверть запаянной колбы. При температуре t = 300C вся вода превращается в пар. Найти давление водяных паров при этой температуре, если плотность воды  = 1000 . Относительная молекулярная масса воды равна R = 8,31 Дж/(моль·К).

18. Смесь азота и аргона массой m = 100 г находится в закрытом сосуде объемом V = 5 л при температуре t = 17C и давлении p = 1,5 МПа. Определить массы и каждого газа. Относительные молекулярные массы азота и аргона равны 28 и 40 соответственно. R = 8,31 Дж/(моль·К).

19. В сосуде объемом V = 20 л находится 0,3 моль одного газа и 0,7 моль другого. Определить парциальное давление второго газа и давление p смеси, если парциальное давление первого газа = 0,1 МПа.

20. Три моль газа находятся в закрытом сосуде при температуре 400 К. Показатель адиабаты этого газа . Найти внутреннюю энергию газа и его молярную теплоемкость при этих условиях. R = 8,31 Дж/(моль·К).

21. Найти для кислорода : 1) удельные теплоемкости и ; 2) молярные теплоемкости и ; 3) показатель адиабаты .

22. Найти работу, совершаемую четырехатомным идеальным газом при его изобарном расширении, если при этом ему передано Q = 7 кДж тепла. Найти увеличение внутренней энергии этого газа.

23. При изобарном расширении идеального двухатомного газа его внутренняя энергия увеличилась на  = 4220 Дж. Найти работу А, совершенную газом над внешними телами, и количество теплоты Q, полученное газом.

24. Кислород, находящийся в цилиндре под поршнем, адиабатически сжали. При этом внешними силами была совершена работа A = 178,4 кДж. Определить начальную температуру газа, если конечная температура = 420 K. Масса кислорода m = 2,5 кг. Относительная молекулярная масса кислорода равна 32. R = 8,31 Дж/(моль·К).

25. Два точечных заряда = 5 нКл и = –10 нКл расположены в вершинах острых углов равнобедренного прямоугольного треугольника на расстоянии 7 см друг от друга. Определите напряжённость электрического поля этих зарядов в вершине прямого угла. k = 9· м/Ф.

26. В вершинах равностороннего треугольника со стороной 30 см находятся три одинаковых точечных заряда величиной 4 нКл каждый. Каковы модуль и направление силы, действующей на каждый заряд со стороны двух других зарядов? k = 9· м/Ф.

27. В двух вершинах равностороннего треугольника со стороной 10 см находятся два разноимённых точечных заряда = 2 нКл и = –2 нКл. Каковы модуль и направление напряженности электрического поля этих зарядов в третьей вершине треугольника? k = 9· м/Ф.

28. Тонкое металлическое кольцо радиусом R = 8 см равномерно заряжено с линейной плотностью заряда τ = 40 нКл/м. Чему равен потенциал электрического поля кольца в точке, расположенной на оси кольца на расстоянии а = 6 см от его центра? k = 9· м/Ф.

29. В двух вершинах равностороннего треугольника расположены точечные заряды = 10 мкКл и = –20 мкКл. Какова потенциальная энергия заряда = –0,8 мкКл, помещённого в третью вершину треугольника? Длина стороны треугольника а = 2 см. k = 9· м/Ф.

30. Два точечных заряда = 2 нКл и = 4 нКл расположены в вершинах острых углов равнобедренного прямоугольного треугольника на расстоянии 1,4 см друг от друга. Какова потенциальная энергия заряда = 1 нКл, находящегося в вершине прямого угла? k = 9· м/Ф.

31. В вершинах квадрата расположены одинаковые точечные заряды величиной q = 3 мкКл каждый. Какова потенциальная энергия взаимодействия этих зарядов? Длина стороны квадрата а = 8 см. k = 9· м/Ф.

32. Два одинаковых точечных заряда величиной q = 0,2 нКл каждый расположены в вершинах острых углов равнобедренного прямоугольного треугольника на расстоянии 0,7 см друг от друга. В вершине прямого угла расположен точечный заряд Q = 0,1 нКл. Какова потенциальная энергия взаимодействия этой системы зарядов? k = 9· м/Ф.

33. В схеме на рисунке = 20 Ом, = 40 Ом, = 12 Ом, = 18 Ом и = 36 В. Внутреннее сопротивление источника r = 4 Ом.

Определите показание вольтметра. Сопротивление вольтметра считайте бесконечно большим.

34. Конденсатор ёмкостью С = 4 мкФ включён в электрическую цепь, схема которой показана на рисунке. Первоначально ключ К замкнут.

Какое количество теплоты выделится в резисторе R₃ после размыкания ключа? ЭДС источника равна 6 В,  =   = 5 Ом,  = 10 Ом. Внутреннее сопротивление источника равно r = 2 Ом.

35. В схеме на рисунке R₁ = 100 Ом, R₂ = 40 Ом, R₃ = 50 Ом, R₄ = 100 Ом и = 26 В.

Определите мощность, выделяющуюся на сопротивлении R₃. Внутреннее сопротивление источника считайте равным нулю.

36. В схеме на рисунке ЭДС источника равна 36 В, R₁ = 50 Ом, R₂ = R₃ = 200 Ом, R₄ = 6 Ом.

Определите энергию электрического поля конденсатора. Электроёмкость конденсатора равна С = 15 мкФ. Внутреннее сопротивление источника считайте равным нулю.

37. Конденсатор ёмкостью С = 0,2 мкФ включён в электрическую цепь, схема которой показана на рисунке.

Определите заряд конденсатора. ЭДС источника равна 16 В, R₁ = 50 Ом, R₂ = 30 Ом, R₃ = 15 Ом, R₄ = 5 Ом. Внутреннее сопротивление источника равно нулю.

38. Конденсатор ёмкостью С = 4 мкФ включён в электрическую цепь, схема которой показана на рисунке.

Первоначально ключ К разомкнут. Какой заряд приобретёт конденсатор после замыкания ключа? ЭДС источника равна 6 В, R₁ = R₂ = 5 Ом, R₃ = 10 Ом. Внутреннее сопротивление источника равно r = 2 Ом.

39. На рисунке представлена схема электрической цепи.

Источники тока имеют ЭДС, равные ε₁ = 12 В, ε₂ = 16 В, и внутренние сопротивления r₁ = 1 Ом, r₂ = 0,5 Ом. Определите показание вольтметра. R₁ = 4,5 Ом, R₂ = 14 Ом.

40. На рисунке представлена схема электрической цепи.

Источник тока имеет ЭДС, равную ε = 18 В, и внутреннее сопротивление r = 3 Ом. Определите показание вольтметра. R₁ = 12 Ом, R₂ = 3 Ом.