Физика методичка №120 БНТУ Кужир
- Для комментирования войдите или зарегистрируйтесь
Полностью готовые решения всех вариантов физики БНТУ - 10$ контрольная
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кужир П.Г., Самойлюкович В.А., Тесевич Б.И.
ФИЗИКА Часть I: Механика, статистическая физика и термодинамика.
Контрольные задания и учебные материалы
Учебно-методическое пособие для студентов-заочников строительного и горно-механического профилей
Таблица № 1. Варианты контрольной работы для специальностей, учебными планами которых предусмотрена по физике одна работа в семестре
Варианты |
Номера задач |
||||||||
1 |
101 |
131 |
141 |
151 |
171 |
231 |
241 |
251 |
271 |
2 |
102 |
132 |
142 |
152 |
172 |
232 |
242 |
252 |
272 |
3 |
103 |
133 |
143 |
153 |
173 |
233 |
243 |
253 |
273 |
4 |
104 |
134 |
144 |
154 |
174 |
234 |
244 |
254 |
274 |
5 |
105 |
135 |
145 |
155 |
175 |
235 |
245 |
255 |
275 |
6 |
106 |
136 |
146 |
156 |
176 |
236 |
246 |
256 |
276 |
7 |
107 |
137 |
147 |
157 |
177 |
237 |
247 |
257 |
277 |
8 |
108 |
138 |
148 |
158 |
178 |
238 |
248 |
258 |
278 |
9 |
109 |
139 |
149 |
159 |
179 |
239 |
249 |
259 |
279 |
0 |
110 |
140 |
150 |
160 |
180 |
240 |
250 |
260 |
280 |
|
Контрольная работа № 1
- Материальная точка движется прямолинейно. Уравнение движения имеет вид: S = 2t + 0,04t3 (расстояние - в метрах, время - в секундах). Найти скорость и ускорение точки в моменты времени tj = 0 и <2=5 с. Каковы средние значения скорости и ускорения за первые 5 с движения?
- Материальная точка движется по окружности радиуса 80 см согласно уравнению S = 10t - 0,113 (расстояние - в метрах, время - в секундах). Найти скорость, тангенциальное, нормальное и полное ускорения точки в момент времени tj = 2 с.
- Точка движется по прямой согласно уравнению t3
x = 6t--- (м). Определите среднюю скорость движения точки в
интервале времени от t| = 2 с до t2 = 6 с, скорость и ускорение точки в момент времени t2 = 6 с.
- Движения двух материальных точек выражается уравнениями: Xj = 20 + 2t -4t2 (м) и х2 = 2 + 21 +0,5t2 (м). В какой момент времени скорости этих материальных точек будут одинаковыми? Чему равны скорости и ускорения точек в этот момент?
- Зависимость пройденного телом пути S от времени t дается уравнением S = At-Bt2 +С13(м), где А = 2 м/с, В = 3 м/с2, С = 4 м/с3. Найти: 1) зависимость скорости v и ускорения а от времени t; 2) расстояние, пройденное телом, скорость и ускорение тела через 2 с после начала движения,
- Зависимость пройденного телом пути S от времени t дается уравнением S = A-Bt + Ct2 (м), где А = 6м, В = 3м/с, С = 2 м/с2. Найти среднюю скорость и среднее ускорение тела в интервале времени от 1 до 4 с, скорость и ускорение в момент времени Ч = 4 с.
- Зависимость пройденного телом пути S от времени t дается уравнением S = А + Bt + Ct2 (м), где А = 3 м, В = 2 м/с и С = 1 м/с2. Найти среднюю скорость и среднее ускорение тела за первую, вторую и третью секунды его движения.
- Зависимость пройденного телом пути S от времени t дается
уравнением S = A + Bt + Ct2 +Dt3(M), где С = 0,14 м/с2 и D = = 0,01 м/с3. 1) Через сколько времени после начала движения ускорение тела будет равно 1 м/с2? 2) Чему равно среднее ускорение тела за этот промежуток времени?
- Тело движется прямолинейно под действием постоянной силы 15 Н. Зависимость координаты от времени имеет вид
х = 10 - 5t + 2t2 (м). Найти массу тела.
110 Тело массой 0,5 кг движется прямолинейно, причем зависимость пройденного телом пути S от времени t дается уравнением S = А - Bt + Ct2 - Dt3 (м), где С = 5м/с2 и D=1m/c3. Найти силу, действующую на тело в конце первой секунды движения.
- Сплошной диск массой 0,2 кг вращается вокруг оси, проходящей через его центр масс, под действием момента сил
- 810 2 Н м. Закон вращения имеет вид ф = 5 -1 + 2t2 (рад). Определить радиус диска.
- Определить полное ускорение в момент времени t)-3c точки, находящейся на ободе колеса радиусом R = 0,5 м, вращающегося согласно уравнению (р = At + Bt3, где А-2 рад/с; В = 0,2 рад/с3.
- Диск радиусом R = 0,2m вращается согласно уравнению Ф = А + Bt + Ct3 (рад), где А = 3 рад; В = -1 рад/с; С = 0,1 рад/с3. Определить тангенциальное я,, нормальное ап и полное а ускорение точек на окружности диска для момента времени tt == 10 с.
- Колесо радиусом R = 0,1 м вращается так, что зависимость угла поворота колеса от времени дается уравнением Ф = А + Bt + Ct3 (рад), где В = 2 рад/с; С = 1 рад/с3. Для точек, лежащих на ободе колеса, найти через 2 с после начала движения:
- угловую скорость; 2) линейную скорость; 3) угловое ускорение; 4) тангенциальное ускорение; 5) нормальное ускорение.
- Колесо вращается так, что зависимость угла поворота колеса от времени дается уравнением <р = А + Bt + Ct2 + Dt3 (рад), где В = 1 рад/с; С = 1 рад/с2; D = 1 рад/с3. Найти радиус колеса, если известно, что к концу второй секунды движения нормальное ускорение точек, лежащих на ободе колеса, равно ап = 3,46-102 м/с2.
- '['очка движется по окружности радиусом R = 20cm с постоянным тангенциальным ускорением ат = 5 см/с2. Через сколько времени после начала движения нормальное ускорение ап точки будет: 1) равно тангенциальному; 2) вдвое больше тангенциального?
- Точка движется по окружности радиусом R = 2 см. Зависимость пройденного пути от времени дается уравнением S = Ct3, где С = 0,1 см/с3. Найти нормальное и тангенциальное ускорения точки в момент, когда линейная скорость точки v - 0,3 м/с.
- Точка движется по окружности так. что зависимость пути
от времени дается уравнением S = А + Bt + Ct2 (м), где В = -2 м/с и С = 1 м/с2. Найти линейную скорость точки, ее тангенциальное, нормальное и полное ускорения через t] = 3 с после начале движения, если известно, что нормальное ускорение точки при = 2 с равно ап = 0,5 м/с2.
- Колесо радиусом R = 0,1 м вращается так, что зависимость угла поворота радиуса колеса от времени дается уравнением
Ф = А + Bt + Ct3 (рад), где В = 2 рад/с и С = 1 рад/с3. Для точек, лежащих на ободе колеса, найти через 2 с после начала движения:
- угловую скорость; 2) линейную скорость; 3) угловое ускорение; 4) тангенциальное ускорение; 5) нормальное ускорение.
- Колесо радиусом R - 5 см вращается так, что зависимость угла поворота колеса от времени дается уравнением
Ф = А + Bt + Ct2 + Dl3 (рад), где D = 1 рад/с3. Для точек, лежащих на ободе колеса, найти изменение тангенциального ускорения Лат за каждую секунду движения.
- Железнодорожный вагон тормозится, и его скорость равномерно изменяется за время At = 3,3 с от Vi = 47,5 км/ч до v2 = 30 км/ч. При каком предельном значении коэффициента трения между чемоданом и полкой чемодан при торможении начинает скользить по полке?
- Канат лежит на столе так, что часть его свешивается со стола, и начинает скользить тогда, когда длина свешивающейся части составляет 25% всей его длины. Чему равен коэффициент трения каната о стол?
- На автомобиль массой 2 т во время движения действует сила трения, равная 0,1 его силы тяжести. Найти силу тяги, развиваемую мотором автомобиля, если автомобиль движется с постоянной скоростью: 1) в гору с уклоном 1 м на каждые 25 м пути; 2) под гору с тем же уклоном.
- Найти силу тяги, развиваемую мотором автомобиля, движущегося в гору с ускорением 1 м/с2. Уклон горы равен 1 м на каждые 25 м пути. Масса автомобиля 1 т. Коэффициент трения равен 0,1.
- Тело лежит на наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол 4°. 1) При каком предельном значении коэффициента трения тело начнет скользить по наклонной плоскости? 2) С каким ускорением будет скользить тело по плоскости, если коэффициент трения равен 0,03? 3) Сколько времени потребуется для прохождения при этих условиях 100 м пути? 4) Какую скорость тело будет иметь в конце этих 100 м?
- Тело скользит по наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол а = 45°. Пройдя расстояние S = 36,4 см, тело приобретает скорость v = 2 м/с. Чему равен коэффициент трения тела о плоскость?
-
Тело скользит по наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол 45°. Зависимость пройденного телом расстояния S
от времени t дается уравнением S = Ct2 (м), где С = 1,73 м/с3. Найти коэффициент трения тела о плоскость. - Невесомый блок укреплен на конце стола (см. рис.). Гири А и В равной массы Ш] = Ш2 = 1 кг соединены нитью, перекинутой через блок. Коэффициент трения гири В о стол к = 0,1. Найти:
- ускорение, с которым движутся гири;
- силу натяжения нити. Трением в блоке пренебречь.
- Камень, пущенный по поверхности льда со скоростью v = 2 м/с, прошел до полной остановки расстояние S = 20,4 м. Найти коэффициент трения камня о лед, считая его постоянным.
- Шайба, пущенная по поверхности льда с начальной скоростью v0 =20 м/с, остановилась через t = 40 с. Найти коэффициент трения шайбы о лед.
- По небольшому куску мягкого железа, лежащему на наковальне массой гщ = 300 кг, ударяет молот массой гщ = 8 кг. Определить к.п.д. Г| удара, если удар неупругий. Полезной считать энергию, затраченную на деформацию куска железа.
- Шар массой mt = 3 кг движется со скоростью vt =2 м/с и сталкивается с покоящимся шаром массой Шг = 5 кг. Какая работа будет совершена при деформации шаров? Удар считать абсолютно неупругим, прямым, центральным.
- Молот массой m = 5 кг, двигаясь со скоростью v = 4 м/с, ударяет по железному изделию, лежащему на наковальне. Масса наковальни с изделием равна М = 95 кг. Считая удар абсолютно неупругим, определить энергию, расходуемую на ковку (деформацию) изделия. Чему равен к.п.д. процесса ковки при данных условиях?
-
Из орудия, не имеющего противооткатного устройства, производилась стрельба в горизонтальном направлении. Когда орудие было неподвижно закреплено, снаряд вылетел со скоростью Vi = 600 м/с, а когда орудию дали возможность свободно откаты
ваться назад, снаряд вылетел со скоростью V2 = 580 м/с. С какой скоростью откатилось при этом орудие? - Шар массой лги, движущийся горизонтально с некоторой скоростью vb столкнулся с неподвижным шаром массой гпг. Шары абсолютно упругие, удар прямой, центральный. Какую долю своей кинетической энергии первый шар передал второму?
- Человек массой 60 кг. бегущий со скоростью 8 км/ч, догоняет тележку массой 80 кг, движущуюся со скоростью 2,9 км/ч, и вскакивает на нее, 1) С какой скоростью станет двигаться тележка?
- С какой скоростью будет двигаться тележка, если человек бежал ей навстречу?
- Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного пути со скоростью 500 м/с, попадает в вагон с песком массой Юти застревает в нем. Какую скорость получит вагон, если: 1) вагон стоял неподвижно, 2) вагон двигался со скоростью 36 км/ч в направлении, что и снаряд, 3) вагон двигался со скоростью 36 км/ч в направлении, противоположном движению снаряда?
- Граната, летящая со скоростью 10 м/с, разорвалась на два осколка. БбльшиЙ осколок, масса которого составляла 60% массы всей гранаты, продолжал двигаться в прежнем направлении, но со скоростью, равной 25 м/с. Найти скорость меньшего осколка.
- Тело массой 1 кг, движущееся горизонтально со скоростью 1 м/с, догоняет второе тело 0,5 кг и неупруго сталкивается с ним. Какую скорость получат тела, если: 1) второе тело стояло неподвижно; 2) второе тело двигалось со скоростью 0,5 м/с в том же направлении, что и первое тело; 3) второе тело двигалось со скоростью 0,5 м/с в направлении, противоположном направлению движения первого тела.
140 Конькобежец массой 70 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении камень массой 3 кг со скоростью 8 м/с. Найти, на какое расстояние откатится при этом конькобежец, если известно, что коэффициент трения коньков о лед равен 0,02.
- Определить работу растяжения двух соединенных последовательно пружин жесткостями к] = 400 Н/м и кг = 400 Н/м, если первая при этом растянулась на Д1 = 2 см.
- Из шахты глубиной Ь = 600м поднимают клеть массой mi = 3,0 т на канате, каждый метр которого имеет массу m = 1,5 кг. Какая работа А совершается при поднятии клети на поверхность Земли? Каков коэффициент полезного действия Г| подъемного устройства?
- Пружина жесткостью к = 500 Н/м сжата силой F = 100 Н. Определить работу А внешней силы, дополнительно сжимающей пружину еще на А1 = 2 см.
- Две пружины жесткостью к) = 0,5 кН/м и k2 = 1 кН/м скреплены параллельно. Определить потенциальную энергию данной системы при абсолютной деформации А1 = 4 см.
- Какую нужно совершить работу, чтобы пружину жесткостью к = 800 Н/м, сжатую на х = 6 см, дополнительно сжать на Ах = 8 см?
- С какой скоростью двигался вагон массой 20 т, если при ударе о стенку каждый буфер сжался на 10 см? Известно, что пружина каждого из буферов сжимается на 1 см под действием силы в 9,8-103 Н.
- Из пружинного пистолета с пружиной жесткостью к = 150 Н/м был произведен выстрел пулей массой m = 8 г. Определить скорость v пули при вылете ее из пистолета, если пружина была сжата на Ах = 4 см.
- Налетев на пружинный буфер, вагон массой m = 16 т, двигавшийся со скоростью v = 0,6 м/с, остановился, сжав пружину на Д1 = 8 см. Найти общую жесткость к пружин буфера.
- Если на верхний конец вертикально расположенной спиральной пружины положить груз, то пружина сожмется на Д1 = 3 мм. На сколько сожмет пружину тот же груз, упавший на конец пружины с высоты h = 8 см?
- Определить работу растяжения двух соединенных последовательно пружин жесткостями к| = 400 Н/м и к2 = 250 Н/м, если первая пружина при этом растянулась на Д1 = 2 см.
- Нить с привязанными к ее концам грузами массами mj = = 50 г и т2 = 60 г перекинута через блок диаметром D = 4 см. Определить момент инерции I блока, если под действием силы тяжести грузов он получил угловое ускорение е = 1,5 рад/с2. Трением и проскальзыванием нити по блоку пренебречь.
- На скамье Жуковского сидит человек и держит на вытянутых руках гири массой m = 5 кг каждая. Расстояние от каждой гири до оси скамьи I = 70 см. Скамья вращается с частотой щ = 1 с-1. Как изменится частота вращения скамьи и какую работу А произведет человек, если он сожмет руки так, что расстояние от каждой гири до оси уменьшится до 12 = 20 см? Момент инерции человека и скамьи (вместе) относительно оси I = 2,5 кгм2.
- На скамье Жуковского сидит человек и держит в руках стержень вертикально параллельно оси скамьи. Скамья с человеком вращается с угловой скоростью cot = 4 рад/с. С какой угловой скоростью га2 будет вращаться скамья с человеком, если повернуть стержень так, чтобы он занял горизонтальное положение? Суммарный момент инерции человека и скамьи 1 = 5 кг м2. Длина стержня 1 = 1,8 м; масса ш = 6 кг. Считать, что центр масс стержня с человеком находится на оси платформы.
- На краю платформы в виде диска, вращающейся по инерции вокруг вертикальной оси с частотой щ = 8 мин ', стоит человек массой mj = 70 кг. Когда человек перешел в центр платформы, она стала вращаться с частотой п2=10мин-1. Определить массу ш2 платформы. Момент инерции человека рассчитывать, как для материальной точки,
- На краю неподвижной скамьи Жуковского диаметром D = 0,8 м и массой ггц = 6 кг стоит человек массой ш2 = 60 кг. С какой угловой скоростью га начнет вращаться скамья, если человек поймает летящий на него мяч массой щ = 0,5 кг? Траектория мяча горизонтальна и проходит на расстоянии г = 0,4 м от оси скамьи. Скорость мяча v = 5 м/с.
- Горизонтальная платформа массой mj = 150 кг вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через центр платформы, с частотой п = 8 мин'1. Человек массой т2 = 70 кг стоит при этом на краю платформы. С какой угловой скоростью со начнет вращаться платформа, если человек перейдет от края платформы к ее центру? Считать платформу круглым однородным диском, а человека - материальной точкой.
- Тонкий длинный стержень массой 300 г и длиной 50 см вращается с угловой скоростью 10 с'1 в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через середину стержня. Найти угловую скорость, если в процессе вращения в той же плоскости стержень переместился так, что ось вращения пройдет через конец стержня.
- Платформа в виде диска диаметром D = 3 м и массой mi = 180 кг может вращаться вокруг вертикальной оси. С какой угловой скоростью coi будет вращаться эта платформа, если по ее краю пройдет человек массой т2 = 70 кг со скоростью v = 1,8 м/с относительно платформы?
- Какой скоростью должен обладать шар, катящийся без скольжения, чтобы подняться по наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол 30°, на высоту 2 м, если сила сопротивления равна 0,2 веса шара? Чему равно время подъема?
- Блок, имеющий форму диска массой m = 0,4 кг, вращается под действием силы натяжения нити, к концам которой подвешены грузы массами mi = 0,3 кг и т2 = 0,7 кг. Определить силы натяжения Ti и Т2 нити по обе стороны блока.
- Колесо, вращаясь равнозамедленно при торможении, уменьшило за 1 мин частоту вращения от 300 до 180 об/мин. Момент инерции колеса равен 2 кг-м2. Найти: 1) угловое ускорение колеса; 2) тормозящий момент; 3) работу сил торможения; 4) число оборотов, сделанных колесом за эту минуту.
- Вентилятор вращается с угловой скоростью, соответствующей частоте 900 об/мин. После выключения вентилятор, вращаясь равнозамедленно, сделал до остановки 75 об. Работа сил торможения равна 44,4 Дж. Найти: 1) момент инерции вентилятора; 2) момент сил торможения.
- Маховое колесо, имеющее момент инерции 1 = 245кг*м2, вращается, делая 20 об/с. После того как на колесо перестал действовать тормозящий момент, оно остановилось, сделав 1000 об. Найти: 1) момент сил трения; 2) время, прошедшее от момента прекращения действия вращающегося момента до полной остановки колеса.
- По ободу шкива, насаженного на общую ось с маховым колесом, намотана нить, к концу которой подвешен груз массой 1 кг. На какое расстояние должен опуститься груз, чтобы колесо со шкивом получило угловую скорость, соответствующую частоте 60 об/мин? Момент инерции колеса со шкивом 0,42 кг-м2, радиус шкива 10 см.
- Маховое колесо начинает вращаться с постоянным угловым ускорением 8 = 0,5 рад/с2 и через ti - 15с после начала движения приобретает момент импульса L = 73,5 кг-м2/с. Найти кинетическую энергию колеса через = 20 с после начала вращения.
- Маховик вращается с постоянной скоростью, соответствующей частоте и = 10 об/с; его кинетическая энергия WK= 7,85 Дж. За сколько времени вращающий момент М = 50 Н м, приложенный к этому маховику, увеличит его угловую скорость в два раза?
- К ободу диска массой m = 5 кг приложена постоянная касательная сила F = 19,6 Н. Какую кинетическую энергию будет иметь диск через At = 5 с после начала действия силы?
- На какой угол надо отклонить однородный стержень, подвешенный на горизонтальной оси, проходящей через верхний конец стержня, чтобы нижний конец стержня при прохождении им положения равновесия имел скорость 5 м/с? Длина стержня 1 м.
- Однородный стержень длиной 85 см подвешен на горизонтальной оси, проходящей через верхний конец стержня. Какую наименьшую скорость надо сообщить нижнему концу стержня, чтобы он сделал полный оборот вокруг оси?
- На какую высоту вкатывается по наклонной плоскости обруч, если у основания линейная скорость точек на обруче 5 м/с.
- Точка совершает простые гармонические колебания, уравнение которых х = A sin cot, где А = 5 см, со = 2 с"1. В момент времени, когда точка обладала потенциальной энергией Wp = 0,1 мДж, на нее действовала возвращающая сила F = 5 нН. Найти этот момент времени tj.
- Определить частоту v простых гармонических колебаний диска радиусом R = 20 см около горизонтальной оси, проходящей через середину радиуса диска перпендикулярно его плоскости.
- Определить период Т простых гармонических колебаний диска радиусом R = 40 см около горизонтальной оси, проходящей через образующую диска.
- Определить период Т колебаний математического маятника, если модуль его максимального перемещения Дг = 18 см и максимальная скорость Vmax= 16 СМ/с.
- Написать уравнение гармонического колебательного движения, если максимальное ускорение точки 49,3 см/с2, период колебаний 2 с и смещение точки от положения равновесия в начальный момент времени 25 мм.
- Шарик массой m = 60 г колеблется с периодом Т = 2 с. В начальный момент времени смещение шарика х<, = 4,0 см и он обладает энергией Е = 0,02 Дж. Записать уравнение гармонического колебания шарика и закон изменения возвращающей силы с течением времени.
- Определить скорость v распространения волн в упругой среде, если разность фаз Дер колебаний двух точек, отстоящий друг от друга на Ах = 15 см, равна я/2. Частота колебаний v = 25 Гц.
- Поперечная волна распространяется вдоль упругого шнура со скоростью 10 м/с. Период колебаний точек шнура 1 с, амплитуда 1,5 см. Определить длину волны, скорость и ускорение точки, отстоящей от источника колебаний на расстоянии 20 см, в момент времени 5 с.
- Определить скорость распространения волн в упругой среде, если разность фаз колебаний двух точек среды, отстоящих друг от друга на расстоянии 20 см, равна л/3. Частота колебаний 50 Тц.
180
Волны в упругой среде распространяются со скоростью 15 м/с. Чему равно смещение точки, находящейся на расстоянии 3 м от источника колебаний, через 4 с от начала колебаний? Период колебаний 1 с, амплитуда колебаний 2 см
Контрольная работа № 2
- В баллоне находится Юг азота. Одна треть его молекул распалась на атомы. Определить полное число частиц, находящихся в баллоне, и вычислить молярные теплоемкости Ср и С, этих частиц.
- Какое число частиц содержится в 2 кг парообразного йода (Ь), степень диссоциации которого равна 0,5? Молярная масса молекулярного йода равна 254 г/моль.
- Найти молярную массу воздуха, считая его смесью, состоящей из 76% азота, 23% кислорода и 1% аргона. Сколько молекул содержится в 1м3 этой смеси при нормальных условиях?
- Какое число молекул содержится в комнате объемом 80м3 при температуре 17°С и давлении 100 кПа? Чему равна их концентрация?
- В баллоне объемом 3 л находится кислород массой 4 г. Определить массу молекулы кислорода, количество вещества газа и концентрацию его молекул.
- Плотность газа при давлении 0,2 МПа и температуре 7°С равна 2,41 кг/м3. Какова молярная масса этого газа? Вычислить также концентрацию молекул газа и массу одной его молекулы.
- В сосуде объемом 2,24 л находится кислород при нормальных условиях. Определить количество вещества, массу газа и концентрацию его молекул в сосуде.
- Плотность некоторого газа равна 8,2-10-5 г/см3 при давлении 100 кПа и температуре 17°С. Найти молярную массу газа и среднеквадратичную скорость его молекул.
- В сосуде находится смесь кислорода и водорода. Масса смеси равна 3,6 г. Массовая доля кислорода составляет 0,6. Найти молярную массу смеси. Определить полное количество вещества смеси, а также количество вещества каждого газа в отдельности.
- В баллоне объемом 1 л находится азот при нормальных условиях. Когда азот нагрели до температуры 1,8 кК, то часть молекул азота оказалась диссоциированными (распавшимися) на атомы. Степень диссоциации а = 0,3. Определить: 1) количество вещества Vi и концентрацию щ молекул азота до нагревания; 2) количество вещества v2 и концентрацию п2 молекул молекулярного азота после нагревания; 3) количество вещества v3 и концентрацию п3 атомов атомарного азота после нагревания; 4) полное количество вещества v4 и концентрацию п4 частиц в сосуде после нагревания. Диссоциацией молекул азота при нормальных условиях пренебречь.
- Колба объемом 4 л содержит некоторый газ массой 0,6 г под давлением 200 кПа. Определить среднеквадратичную скорость молекул газа.
- Среднеквадратичная скорость молекул некоторого газа при температуре 27°С равна 500 м/с. Сколько молекул содержится в 10 г этого газа и чему равна кинетическая энергия их поступательного движения?
- Определить плотность газа в колбе электрической лампы накаливания, если молекулы газа производят на стенку колбы давление 80 кПа, а средний квадрат скорости поступательного движения молекул газа равен 2,5-105 м2/с2.
- Сколько молекул углекислого газа содержится в баллоне объемом 30 л при температуре 27°С и давлении 5 МПа? Чему равна их среднеквадратичная скорость и кинетическая энергия поступательного движения?
- Найти число молекул водорода в единице объема сосуда при давлении 266,6 Па, если среднеквадратичная скорость его молекул равна 2,4 км/с.
- Найти импульс молекулы водорода при температуре 20°С, считая скорость молекулы равной ее среднеквадратичной скорости.
- Сколько молекул водорода находится в сосуде объемом 1 л, если среднеквадратичная скорость движения его молекул равна 500 м/с, а давление на стенки сосуда 1 кПа? Чему равна температура газа и концентрация его молекул?
- Среднеквадратичная скорость молекул некоторого газа равна 450 м/с. Давление газа 50 кПа. Найти плотность газа при этих условиях.
- Найти среднеквадратичную скорость молекул азота при температуре 27°С, а также среднюю кинетическую энергию поступательного и вращательного движения молекулы азота при той же температуре. Вычислить полную кинетическую энергию 100 г этого газа при тех же условиях.
- Смесь гелия и аргона находится при температуре 1,2 кК. Определить среднеквадратичную скорость и среднюю кинетическую энергию этих атомов.
- Закрытый сосуд объемом 2 л наполнен воздухом при нормальных условиях. В сосуд вводится диэтиловый эфир (С2Н5ОС2Н5) при той же температуре. После того как весь эфир
испарился, давление в сосуде стало равным 0,14 МПа. Какая масса эфира была введена в сосуд?
- Посередине откачанного и запаянного с обеих концов капилляра, расположенного горизонтально, находится столбик ртути длиной 1 = 20 см. Если капилляр поставить вертикально, то столбик ртути переместится на Л1 = 10 см. До какого давления р0 был откачан капилляр, если его длина L = 1 м. Плотность ртути 13,6 г/см3.
- В баллоне объемом Юл находится гелий под давлением 1 МПа и при температуре 27°С. После того как из баллона было взято 10 г гелия, температура в баллоне понизилась до 17°С. Определить давление гелия, оставшегося в баллоне.
- Какой объем занимает смесь газов - азота массой 1 кг и гелия массой также 1 кг - при нормальных условиях? Чему равна молярная масса этой смеси и ее внутренняя энергия?
- Котел объемом 20 л содержит углекислый газ массой 500 г под давлением 1,3 МПа. Определить температуру газа, его внутреннюю энергию и концентрацию его молекул при этих условиях.
- В сосуде объемом 0,5 л находится 1 г парообразного йода (12). При температуре 1000°С давление в сосуде 93,3 кПа. Найти степень диссоциации а молекул йода на атомы, если молярная масса йода равна 254 г/моль. Вычислить также внутреннюю энергию газа.
- Баллон объемом 12 л содержит углекислый газ. Давление газа равно 1 МПа, температура 27°С. Определить массу газа в баллоне. Вычислить число молекул в баллоне и их концентрацию, а также внутреннюю энергию газа.
- В баллоне находилось 10 кг газа при давлении 10 МПа. Какую массу газа выпустили из баллона, если давление стало равным 2,5 МПа? Процесс выпуска газа считать изотермическим.
- В сосуде находится 10 г углекислого газа и 15 г азота. Найти плотность и молярную массу смеси при температуре 27°С и давлении 150 кПа. Вычислить также полное число молекул в сосуде и внутреннюю энергию смеси при данных условиях.
- Атмосферное давление возросло от 98,3 кПа до 100,3 кПа. Как изменилась при этом внутренняя энергия воздуха, содержащегося в комнате объемом 50 м3? Температура в комнате предполагается неизменной. Воздух считать двухатомным газом.
- Определить внутреннюю энергию 2 моль водорода, а также среднюю кинетическую энергию поступательного и вращательного движения одной молекулы этого газа при температуре 7°С.
- Средняя кинетическая эиергия вращательного движения молекулы кислорода в сосуде равна 5-10-21 Дж, а кинетическая энергия поступательного движения всех молекул этого газа составляет 4,5 кДж. Вычислить температуру и количество кислорода в сосуде.
- Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы кислорода равна 7,25-10 2! Дж, а кинетическая энергия всех молекул этого газа в сосуде составляет 364 Дж. Вычислить температуру и массу газа в сосуде.
- Средняя кинетическая энергия вращательного движения молекулы кислорода равна 3,96-10“21 Дж, а кинетическая энергия вращательного движения всех молекул этого газа в сосуде составляет 477 Дж. Определить температуру и количество кислорода в сосуде, а также массу одной молекулы кислорода.
- Найти полную кинетическую энергию 200 г аммиака (NH3) при температуре 27°С, а также среднюю кинетическую энергию вращательного движения молекулы этого газа при тех же условиях.
- Вычислить кинетическую энергию вращательного движения молекул, содержащихся в 440 г углекислого газа при температуре 80°С, и их полную кинетическую энергию. Определить также массу одной молекулы углекислого газа.
- Внутренняя энергия 1 моль некоторого двухатомного газа равна 6 кДж. Вычислить среднюю кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы этого газа, считая его идеальным.
- Вычислить кинетическую энергию поступательного и вращательного движения 200 г водорода при нормальных условиях.
- Найти внутреннюю энергию 20 г кислорода при температуре 10°С. Какая энергия приходится на долю поступательного движения молекул этого газа, а какая - на долю вращательного движения. Вычислить также массу молекулы кислорода.
- Найти полную кинетическую энергию всех молекул двухатомного газа, находящегося в сосуде объемом 2 л под давлением 150 кПа.
- При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа 156,8 Дж. Какое количество теплоты было сообщено газу?
- При изотермическом расширении 2 кг азота при температуре 7 “С его объем увеличился в 2 раза. Определить работу, совершенную газом при расширении, изменение внутренней энергии и количество теплоты, полученное газом в этом процессе.
- Двухатомному газу сообщено 2,093 кДж теплоты. Газ расширяется изобарически. Найти работу расширения газа и изменение его внутренней энергии.
- Двухатомный идеальный газ расширяется изотермически от объема 100 л до объема 300 л. Конечное давление газа равно 200 кПа. Определить изменение внутренней энергии газа, совершенную им при этом работу и количество полученного газом тепла.
- Работа изотермического расширения 10 г некоторого газа, в результате которого его объем удвоился, оказалась равной 575 Дж. Найти среднеквадратичную скорость молекул газа. Вычислить также кинетическую энергию поступательного движения всех молекул данного газа после расширения.
- Определить количество теплоты, которое надо сообщить кислороду объемом 50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на 0,5 МПа.
- Двухатомный газ, находящийся при давлении 2 МПа и температуре 27°С, сжимается адиабатически так, что его объем уменьшается в 2 раза. Найти температуру и давление газа после сжатия.
- Некоторый газ совершает процесс, в ходе которого давление р изменяется с объемом V по закону: р = р0ехр [-ct(V-V0)] Па, где р0 = 600 кПа, а = 0,2 м“3, V0 = 2 м3. Найти работу, совершаемую газом при расширении от V| = 3 м3 до V2 = 4 м.
- Идеальный двухатомный газ, находящийся при температуре 0°С, подвергаю! двум независимым процедурам адиабатического сжатия. В результате первого сжатия объем газа уменьшается в 10 раз. В результате другого сжатия (при прежних начальных условиях) давление газа увеличивается в 10 раз. Определить температуру газа в результате каждого из этих двух процессов.
250 Кислород занимает объем V) = ! mj и находится под давлением р1=200кПа. Газ нагрели сначала изобарно до объема V2 = 3 м3, а затем изохорно до давления р2 = 500 кПа. Построить график процесса и найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную им работу; 3) количество теплоты, переданное газу.
- Объем аргона, находящегося при давлении 80 кПа, увеличивается от 1 л до 2 л. Найти изменение внутренней энергии газа в двух случаях: при изобарном и при адиабатическом расширении
газа.
- Определить молярную массу двухатомного газа и его удельные теплоемкости ср и cv, если известно, что разность последних равна 260 Дж/(кг-К). Вычислить также молярные теплоемкости этого газа Ср и С¥.
- Трехатомный газ под давлением 240 кПа и температуре 20°С занимает объем 10 л. Определить теплоемкость этого газа при постоянном давлении и при постоянном объеме.
- Определить показатель адиабаты идеального газа, который при температуре 77°С и давлении 0,4 МПа занимает объем 300 л и имеет теплоемкость при постоянном объеме 857 Дж/К. Найти также число степеней свободы молекул данного газа.
- В закрытом сосуде объемом 2 л при нормальных условиях содержатся одинаковые массы азота и аргона. Какое количество теплоты надо сообщить этой газовой смеси, чтобы нагреть ее на Ю0°С?
- Определить удельную теплоемкость Су смеси газов, содержащей 5 л водорода и Зл гелия. Газы находятся при одинаковых условиях.
- Определить показатель адиабаты частично диссоциировавшего на атомы азота, степень диссоциации которого а = 0,4.
- Кислород массой 2 кг занимает объем 1 м3и находился под давлением 0,2 МПа. Газ был нагрет сначала изобарно до объема 3 м\ а затем изохорно до давления 0,5 МПа. Найти изменение внутренней энергии газа, совершенную им работу и количество теплоты, переданное газу.
- Плотность некоторого двухатомного газа при нормальных условиях равна 1,43 кг/м . Найти удельные теплоемкости Ср и Су этого газа. Определить также среднеквадратичную скорость молекул этого газа при тех же условиях.
- Вычислить удельные теплоемкости газа ср и cv, зная, что его молярная масса равна 4 г/моль, а показатель адиабаты для него равен 1,67. Определить также молярные теплоемкости Ср и Cv данного газа.
- Идеальный двухатомный газ, содержащий v = 1 моль вещества, совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. Наименьший объем газа Vmin = Юл, наибольший = 20л; наименьшее давление газа р,ш„ = 246 кПа, наибольшее — 410 кПа. Построить график цикла. Определить: 1) температуру четырех характерных точек цикла; 2) количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл; 3) работу газа за цикл; 4) количество теплоты, отданное холодильнику за цикл; 5) к.п.д. цикла.
- Идеальный трехатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар, причем наибольшее давление газа в 2 раза больше наименьшего, а наибольший объем в 4 раза больше наименьшего. Определить термический к.п.д. цикла. Построить график цикла.
- Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества v = 1 моль и находящийся под давлением pi = 0,1 МПа при температуре 27°С, нагревают изохорно до давления рг = 0,2 МПа. После этого газ изотермически расширился до начального давления р| и затем изобарически был сжат до начального объема Vj. Построить график цикла. Определить температуру, давление и объем для характерных точек цикла. Найти: I) количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл; 2) количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл; 3) работу газа за цикл; 4) термический к.п.д. цикла.
- Идеальный двухатомный газ совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар, причем наибольшее давление в 3 раза больше наименьшего, а наибольший объем в 5 раз больше наименьшего. Определить термический к.п.д. цикла. Построить график цикла.
- Идеальный трехатомный газ, состояший из жестких молекул, нагревают изохорно так, что его давление возрастает в 2 раза. После этого газ изотермически расширяется до начального давления, а затем изобарно сжимается до начального объема. Определить к.п.д, цикла. Нарисовать график процесса.
- Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. Воздух (считать его двухатомным газом) при давлении pi = 708 кПа и температуре ti = 127°С занимает объем Vs - 2 л. После изотермического расширения воздух занял объем V2 = 5 л; после адиабатического расширения его объем стал равным V3 = 8 л. Найти: 1) координаты пересечения изотерм и адиабат; 2) работу, совершаемую газом на каждом участке цикла; 3) полную работу, совершаемую газом за цикл; 4) к.п.д. цикла; 5) количество теплоты Qb полученное от нагревателя за один цикл; 6) количество теплоты СЬ, отданное холодильнику за цикл. Построить график цикла.
- Одноатомный газ, содержащий количество рабочего вещества v = 0,1 кмоль, под давлением pi = 100 кПа занимал объем V i = = 5 м3. Газ сжимался изобарически до объема V2 = 1 м3, затем сжимался адиабатически и потом расширялся изотермически до начального объема V| и давления pi. Построить график процесса. Найти: 1) температуры Т| и Т2, объем V3 и давление рз, соответствующие характерным точкам цикла; 2) количество теплоты Q], полученное от нагревателя за цикл; 3) количество теплоты Q2, переданное газом холодильнику за цикл; 4) работу, совершенную газом за весь цикл; 5) термический к.п.д. цикла.
- Наименьший объем двухатомного газа, совершающего цикл Карно, равен V| = 153 л. Определить наибольший объем V3, если объемы в конце изотермического расширения и в конце изотермического сжатия соответственно равны V2 = 600 л и V4 = 189 л. Определить, во сколько раз максимальная за цикл температура больше минимальной, а также к.п.д. цикла. Вычислить, во сколько раз максимальное давление за цикл больше, чем давление в трех остальных характерных точках цикла. Построить график процесса.
- Идеальный двухатомный газ совершает цикл Карно. Объем газа в конце изотермического расширения V2 = 12 л, а в конце адиабатического расширения этот объем V3 = 16 л. Найти отношение температуры нагревателя к температуре холодильника и к.пл. цикла. Нарисовать график процесса.
- Идеальный двухатомный газ, содержащий количество вещества v = 1 моль, находится под давлением pi = 250 кПа и занимает объем V| = 10 л. Сначала газ изохорически нагревают до температуры Т2 = 400 К. Далее, изобарически расширяя, доводят его до первоначального давления pj. После этого путем изобарического сжатия возвращают газ в начальное состояние. Определить температуру характерных точек цикла и его термический к.п.д. Построить график процесса.
- Найти среднюю продолжительность свободного пробега молекул кислорода при температуре -23°С и давлении 100 кПа. Считать эффективный диаметр молекулы кислорода равным 0,27 нм.
- Определить среднюю длину свободного пробега и число соударений за 1 с, проходящих между всеми молекулами водорода, находящимися в сосуде объемом 1 л при температуре 27°С и давлении 10 кПа. Считать эффективный диаметр молекулы водорода равным 0,23 нм.
- Найти массу азота, прошедшего вследствие диффузии через площадку 100 см2 за время 10 с, если градиент плотности в направлении, перпендикулярном к площадке, равен 1,26 кг/м4. Температура азота 27°С, давление 1,036 кПа. Диаметр молекулы азота считать равным 0,3 нм.
- Определить диффузию и динамическую вязкость гелия, находящегося при температуре -73°С и давлении ЮкПа. Считать эффективный диаметр молекулы гелия равным 0,19 нм.
- Найти динамическую вязкость воздуха при температуре 100°С и нормальном давлении, если при нормальных условиях она равна 17,2 мкПа с.
- При каком давлении отношение динамической вязкости некоторого газа к его диффузии равно 0,3 кг/м3, а среднеквадратичная скорость его молекул равна 632 м/с?
- Какое количество теплоты теряет помещение за 1 час через окно за счет теплопроводности воздуха, заключенного между двумя рамами? Площадь каждой рамы 4 м2, расстояние между ними 30 см. Температура помещения 18°С, температура наружного воздуха -20°С. Диаметр молекул воздуха 0,3 нм. Температуру воздуха между рамами считать равной среднему арифметическому температур помещения и наружного воздуха. Давление 101,3 кПа. Считать воздух двухатомным газом, имеющим молярную массу 29 г/моль.
- В воздушном пространстве между пластинами, находящимися на расстоянии 1 мм друг от друга, поддерживается разность температур AT = 1 К. Площадь каждой пластины 100 см2. Какое количество теплоты передается за счет теплопроводности от одной пластины к другой за 10 мин при нормальных условиях? Диаметр молекулы воздуха 0,3 нм. Считать воздух двухатомным газом, имеющим молярную массу 29 г/моль.
- При каком давлении средняя длина свободного пробега молекул кислорода равна 125 см, если температура газа 47°С? Эффективный диаметр молекулы кислорода 0,27 нм. Чему равна теплопроводность кислорода при таких условиях?
Динамическая вязкость кислорода при нормальных условиях равна 19,2 мкПа-с. Какова средняя длина свободного пробега молекул кислорода и их эффективный диаметр при этих условиях