Физические величины и их изменение (стр. 3 из 3)

При повышении температуры давление насыщенного пара станет больше, парциальное же давление не изменится, так как конденсация происходит при той же температуре. Поэтому относительная влажность в этом случае уменьшится.

Задача С2.

В аттракционе человек массой 60 кг движется на тележке по рельсам и совершает "мёртвую петлю" в вертикальной плоскости по круговой траектории радиусом 5м. Какова сила давления человека на сидение тележки при скорости прохождения нижней точки 10м/с? Ускорение свободного давления принять равным 10м/с².

Решение: изобразим на чертеже траекторию движения и силы, действующие на человека в верхней точке:

По второму закону Ньютона векторная сумма сил, действующих на тело, равна произведению массы на ускорение:

,

в скалярной форме это уравнение имеет вид:

,

где F_T=mg: отсюда найдём силу реакции опоры: N=mg+ma. Так как центростремительное ускорение определяется по формуле:

, то получаем формулу: N=m (g+v²/R).

Подставим данные и произведём вычисления: N=60 (10+100/5) =1800H

По третьему закону Ньютона сила давления человека на сиденье по модулю равна силе реакции опоры, т.е. F_д =N, F_д=1800H

Ответ: 1800Н.

Задача С3.

На диаграмме представлены изменения давления и объёма идеального одноатомного

газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?

Решение.

Общее количество теплоты определим по формуле:

Q₁₂₃=Q₁₂+Q₂₃

Q₁₂=A₁₂+ΔU_12’ где А₁₂=РΔV=0

ΔU=3/2νRΔT=3/2V₁(P₂-P₁)

тогда количество теплоты на участке 1-2 будет равно:

Q₁₂ =3/2∙1∙(10-30)= -30кДж.

Количество теплоты на участке 2-3 будет равно:

Q₂₃=A₂₃+ΔU₂₃; Q₂₃ = P₂(V₃-V₂) + 3/2P₂(V₃-V₂)=

= 5/2P₂(V₃-V₂); Q=5/2∙10∙(3-1)=50 кДж,

тогда общее количество теплоты будет равно: Q=-30+50=20кДж

Тепло будет получено.

Ответ: 20 кДж.

Задача С4.

Катод фотоэлемента с работой выхода 4,42∙10^-19 Дж освещается светом с частотой

1,0∙10¹⁵ Гц. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией 8,3∙10^-4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны?

Решение.

По закону сохранения энергии для фотоэффекта имеем формулу:

hν=Aвых + E_k, E_k =mv²/2, тогда hν=Aвых + mv²/2.

Отсюда определим скорость электрона:

В магнитном поле на заряженную частицу действует сила Лоренца, которая определяется по формуле: F=qvBsinα, т.к угол равен 90 ⁰С, то sinα=1, тогда F=qvB.

По второму закону Ньютонам сила F=ma.

Приравнивая две формулы, получаем равенство: qvB=ma. Ускорение определяем по формуле: a=v²/R, отсюда qvB=mv²/R, упрощая, получаем:

R = mv/qB, подставив данные, произведём вычисления:

R=9,1∙10^-31∙6,92∙10⁵/ (1,6∙10^-19∙8,3∙10^-4) =4,74∙10^-3 м=4,74мм

Ответ: 4,74 мм.

Задача С5.

Бассейн глубиной 4 м заполнен водой, относительный показатель преломления на границе воздух - вода 1,33. Какой кажется глубина бассейна наблюдателю, смотрящему в воду вертикально вниз?

Решение.

По закону преломления

, где -показатель преломления воды, 1 – показатель преломления воздуха. Из треугольников АВС и МВС находим катет х: x=htgβ, x=H∙tgα. Так как левые части равны , значит раны и правые части, получаем уравнение: h∙ tgβ= H∙ tgα, отсюда h= H∙ tgα/ tgβ. Углы α и β берём очень малые, поэтому sinα= tgα, sinβ= tgβ. Получаем равенство:

h=H sinα/ sin β =H/n, получаем: h=4/1,33=3 м.

Ответ: 3 м.

Задача С6.

Используя таблицы масс атомных ядер и элементарных частиц, вычислите энергию, освобождающуюся при синтезе 1 кг гелия из изотопов водорода - дейтерия и трития:

Массы атомных ядер

Атомныйномер	Названиеэлемента	Символизотопа	Масса атомного ядра изотопа
1	водород	11Н	1, 6726∙10-27 кг	1, 00727 а. е. м.
1	водород	12Н	3, 3437∙10-27кг	2,01355а. е. м.
1	водород	13Н	5, 0075∙10-27 кг	3,01550 а. е. м.
2	Гелий	23Не	5,0066∙10-27 кг	3,01493а. е. м.
2	Гелий	24Не	6,6449∙10-27 кг	4,00151а. е. м.
13	Алюминий	1327Аl	44,7937∙10-27 кг	26,97441 а. е. м.
15	алюминий	1530P	49,7683∙10-27 кг	29,97008а. е. м.

Решение.

Найдём энергию, которая выделяется при синтезе одного ядра по формуле:

, где - разность масс между массами, вступающими в реакцию и массами, полученными в результате реакции, с - скорость света в вакууме, с=3∙10⁸ м/с.

Количество ядер, содержащихся в массе 1 кг гелия, найдём по формуле:

,

Тогда полная энергия будет равна: Е=Е₁∙N; подставим данные и произведём вычисления:

Е=1,5∙10²⁶ ∙0,2817∙10^-11 =4,2∙10¹⁴ Дж

Ответ: 4,2∙10¹⁴ Дж

Литература

1. О.Ф. Кабардин, С.И. Кабардина "Типовые тестовые задания", Издательство "Экзамен" Москва 2010г.

2. Ю.Г. Павленко "Начала физики", учебник, Издательство "Экзамен", Москва 2005г.

3. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев "Физика, 11 класс", Москва 2009г. Издательство "Просвещение".