Физика Санкт-Петербургский университет ГПС

Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ПОДГОТОВКЕ И ПРОВЕДЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ по дисциплине «Специальные главы физики» для обучающихся по направлениям подготовки (специальности): 280104.65 Пожарная безопасность,

Вариант №1

1. Определить плотность кислорода при давлении 90- 10³Па и температуре 250 К?
2. Газ совершает цикл Карно. Температура холодильника 280 К, а нагре­вателя 380 К. Во сколько раз увеличится коэффициент полезного дей­ствия цикла, если температуру нагревателя повысить на 200 градусов?
3. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 40 кВт. Найти длину волны, на которую приходится максимум его энергии излучения, если площадь излучающей поверхности 6 см².
4. Определить массу и импульс фотона, соответствующего рентгеновско­му излучению с частотой 3 • 10¹⁷ Гц
5. Произойдет ли фотоэффект, если медь облучать светом с длиной волны 400 нм?
6. Найти задерживающий потенциал для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом с длиной волны 330 нм.

Вариант №2

1. Сколько молекул воздуха находится в комнате, имеющий размер 8-4-3 м3 при температуре 18°C и давлении 97 103 Па?
2. Неон, находившийся при нормальных условиях в закрытом сосуде ем­костью 20 л, охладили на 91 градус. Найти изменение внутренней энер­гии газа и количество отданной им теплоты.

(3 кДж)

3. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 60 кВт. Найти длину волны, на которую приходится максимум его энергии излучения, если площадь излучающей поверхности 500 мм2.
4. Определить энергию и массу фотонов, соответствующих красной

(Л = 760 нм) и фиолетовой (Л₂ = 380 нм) границам видимого спектра.

5. Цезий облучали красным светом (Л = 760 нм). Какую надо приложить задерживающую разность потенциалов для прекращения эмиссии элек­тронов?
6. При фотоэффекте с платиновой поверхности задерживающий потенци­ал оказался равным 0,6 В. Найти: 1) длину волны применяемого облу­чения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фо­тоэффект.

Вариант №3

1. Воздух в открытом сосуде медленно нагрели до 400 К, затем, гермети­чески закрыв, сосуд охладили до 280 К. На сколько при этом измени­лось давление газа в сосуде?
2. Найти внутреннюю энергию 20 г кислорода при температуре 20°C. Ка­кая часть этой энергии приходится на долю поступательного движения молекул и какая на вращательное движение?
3. Приняв Солнце за абсолютно черное тело, определить мощность, излу­чаемую с 1 м² и длину волны, соответствующую максимуму спек­тральной плотности. Температура поверхности Солнца 6000 К.
4. Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, ускоренного разностью потенциалов 4,9 В.
5. С какой максимальной скоростью вылетают электроны из цинка, если его облучать ультрафиолетовым светом?
6. Платину облучали красным светом (А = 760 нм). Какую надо прило­жить задерживающую разность потенциалов для прекращения эмиссии электронов?

Вариант №4

1. Электрическая лампочка емкостью 0,5 л наполнена азотом при давле­нии 76 кПа. Какое количество воды войдет в лампочку, если у нее от­ломить кончик под водой на глубине 1,4 м? Атмосферное давление нормальное.
2. При адиабатном сжатии 50 молей кислорода его объем уменьшился на 20 %. Во сколько раз изменилась температура газа? Найти работу, со­вершенную в ходе адиабатного процесса. Начальная температура газа 27°C.
3. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 60 кВт. Найти длину волны, на которую приходится максимум его энергии излучения, если площадь излучающей поверхности 500 мм2.
4. Какую энергию должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя электрона?
5. Какой частоты свет следует направить на поверхность лития, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 2500 км/с?
6. Цезий облучали ультрафиолетовыми лучами (А = 320 нм). Какую надо приложить задерживающую разность потенциалов для прекращения эмиссии электронов?

Вариант №5

1. До какой температуры при нормальном атмосферном давлении надо нагреть кислород, чтобы его плотность стала равна плотности азота при нормальных условиях?
2. 10 г кислорода находятся в сосуде под давлением 300 кПа и температу­ре 10 °C. После изобарического нагревания газ занял объем 10 л. Найти

количество теплоты, полученное газом, изменение внутренней энергии газа и работу, совершенную газом при нагревании.

3. Мощность излучения абсолютно черного тела равна 40 кВт. Найти длину волны, на которую приходится максимум его энергии излучения, если площадь излучающей поверхности 6 см².
4. Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, пролетевшего разность потенциалов 10 В.
5. Найти задерживающий потенциал для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом с длиной волны 330 нм.
6. Вольфрам облучали ультрафиолетовыми лучами (Л₁= 320 нм). Какую надо приложить задерживающую разность потенциалов для прекра­щения эмиссии электронов?

Вариант №6

1. При температуре 283К газ находится под давлением 50-10³ Па. Какое давление будет при температуре 65°C, если объем газа не изменится?
2. Идеальная тепловая машина Карно за цикл получает от нагревателя ко­личество теплоты 2,512 кДж. Температура нагревателя 400К, темпера­тура холодильника 300 К. Найти работу, совершаемую машиной за один цикл, и количество теплоты, отдаваемое холодильнику за один цикл.
3. Температура абсолютно черного тела 3000 К. Определить, на сколько процентов изменится его энергетическая светимость при понижении температуры на 500 К.
4. Мощность светового потока Х₁ = 500 нм, падающего на поверхность площадью 1 дм2 равна 100 Вт. Сколько фотонов ежесекундно падает на 1 см2 этой поверхности?
5. При фотоэффекте с платиновой поверхности задерживающий потенци­ал оказался равным 0,6 В. Найти: 1) длину волны применяемого облу­чения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фо­тоэффект.
6. Цезий облучали фиолетовым светом (Л₁ = 380 нм). Какую надо прило­жить задерживающую разность потенциалов для прекращения эмиссии электронов?

Вариант №7

1. При температуре 20°C давление воздуха в автомобильной шине равно 60 1 03 Па. Найти давление в шине во время движения автомобиля, если температура воздуха в ней повысится до 40°C. Изменением объема шины пренебречь.
2. Газ расширяется адиабатически, причем объем его увеличивается в два раза, а температура падает на 32 %. Какое число степеней свободы имеют молекулы этого газа?
3. Температура абсолютно черного тела 2000 К. Определить, на сколько процентов изменится его энергетическая светимость при повышении температуры на 200 К.
4. Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, пролетевшего разность потенциалов 4,9 В.
5. Произойдет ли фотоэффект, если вольфрам облучать светом с длиной волны 400 нм?
6. Цезий облучали красным светом (Л = 760 нм). Какую надо приложить задерживающую разность потенциалов для прекращения эмиссии элек­тронов?

Вариант №8

1. Для заполнения баллона углекислым газом при 0°C и давлении 0,4 МПа потребовалось 7,88 кг углекислого газа. Определить объем балло­на, зная, что плотность углекислого газа при нормальных условиях 1,97 кг/м3.
2. При изотермическом расширении 10 г азота, находящегося при темпе­ратуре 17°C, была совершена работа 860 Дж. Во сколько раз измени­лось давление при расширении?
3. Температура абсолютно черного тела 1000 К. Определить, на сколько процентов изменится его энергетическая светимость при понижении температуры на 100 К.
4. Определить массу и импульс фотона, соответствующего рентгеновско­му излучению с частотой 3 • 10¹⁷ Гц
5. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы импульс его был равен импульсу фотона с длиной волны Л = 520 нм?
6. Каким светом облучали цезий, если для прекращения эмиссии электро­нов потребовалось приложить задерживающую разность потенциалов 1,75 В?

Вариант №9

1. Найти концентрацию молекул водорода при давлении 266,6 Па, если средняя квадратичная скорость его молекул 2,4 ■ 103м/с.
2. Газ совершает цикл Карно. Абсолютная температура нагревателя в три раза выше абсолютной температуры холодильника. Определить долю теплоты, отдаваемой холодильнику
3. Температура абсолютно черного тела 1000 К. Определить, на сколько процентов изменится его энергетическая светимость при повышении температуры на 100 К.
4. Найти массу фотона, импульс которого равен импульсу молекулы во­дорода при температуре 27 °С. Скорость молекулы считать равной средней квадратичной скорости.
5. Определить энергию и массу фотонов, соответствующих красной

(Л = 760 нм) и фиолетовой (Л₂ = 380 нм) границам видимого спектра.

6. Произойдет ли фотоэффект, если вольфрам облучать светом с длиной волны 400 нм?

Вариант №10

1. Какое число молекул находится в комнате объемом 80 м³ при темпера­туре 17°C и давлении 100 кПа?
2. Кислород массой 0.3 кг при температуре 320 К охладили изохорно, вследствие чего его давление уменьшилось в 3 раза. Затем газ изобарно расширили так, что температура его стала равной первоначальной. Ка­кую работу совершил газ? Как изменилась его внутренняя энергия?
3. Вычислить количество теплоты, излучаемое в течение 1 минуты с 1 см2 абсолютно черного тела, температура которого 1000 К.
4. Вольфрам облучали ультрафиолетовыми лучами (А = 320 нм). Какую надо приложить задерживающую разность потенциалов для прекра­щения эмиссии электронов?
5. Определить длину волны фотона, импульс которого равен импульсу протона, ускоренного разностью потенциалов 100 В.
6. Мощность светового потока А = 500 нм, падающего на поверхность площадью 1 дм2 равна 100 Вт. Сколько фотонов ежесекундно падает на 1 см2 этой поверхности?