Физика методичка №120 БНТУ Кужир

Нет ответов
admin
Аватар пользователя admin
Offline
Создано: 20/08/2012

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

  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?
  2. 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.
  3. 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.

  1. 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?
  2. 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,
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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?

  1. 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.

  1. Сплошной диск массой 0,2 кг вращается вокруг оси, проходящей через его центр масс, под действием момента сил
  1. 810 2 Н м. Закон вращения имеет вид ф = 5 -1 + 2t2 (рад). Определить радиус диска.
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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:
  1. угловую скорость; 2) линейную скорость; 3) угловое ускорение; 4) тангенциальное ускорение; 5) нормальное ускорение.
  1. 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.
  2. '['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?
  3. 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.
  4. 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.

  1. 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:

  1. угловую скорость; 2) линейную скорость; 3) угловое ускорение; 4) тангенциальное ускорение; 5) нормальное ускорение.
  1. 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.

  1. 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?
  2. 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?
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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?
  6. 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?
  7. 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.
  8.  вНевесомый 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:
  1. ускорение, с которым движутся гири;
  2. силу натяжения нити. Трением в блоке пренебречь.
  1. 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.
  2. Шайба, пущенная по поверхности льда с начальной скоростью v0 =20 м/с, остановилась через t = 40 с. Найти коэффициент трения шайбы о лед.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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?
  6. 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?
  7. 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?
  8. 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?
  1. С какой скоростью будет двигаться тележка, если человек бежал ей навстречу?
  1. 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?
  2. 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.
  3. 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.

  1. 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.
  2. 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?
  3. Пружина жесткостью к = 500 Н/м сжата силой F = 100 Н. Определить работу А внешней силы, дополнительно сжимающей пружину еще на А1 = 2 см.
  4. 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.
  5. Какую нужно совершить работу, чтобы пружину жесткостью к = 800 Н/м, сжатую на х = 6 см, дополнительно сжать на Ах = 8 см?
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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?
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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,
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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?
  19. 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?
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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?
  27. 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?
  28. 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.
  29. 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?
  30. На какую высоту вкатывается по наклонной плоскости обруч, если у основания линейная скорость точек на обруче 5 м/с.
  31. 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.
  32. Определить частоту v простых гармонических колебаний диска радиусом R = 20 см около горизонтальной оси, проходящей через середину радиуса диска перпендикулярно его плоскости.
  33. Определить период Т простых гармонических колебаний диска радиусом R = 40 см около горизонтальной оси, проходящей через образующую диска.
  34. Определить период Т колебаний математического маятника, если модуль его максимального перемещения Дг = 18 см и максимальная скорость Vmax= 16 СМ/с.
  35. 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.
  36. 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.
  37. 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.
  38. 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.
  1. 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

  1. 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.
  2. Какое число частиц содержится в 2 кг парообразного йода (Ь), степень диссоциации которого равна 0,5? Молярная масса молекулярного йода равна 254 г/моль.
  3. 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?

 

  1. Какое число молекул содержится в комнате объемом 80м3 при температуре 17°С и давлении 100 кПа? Чему равна их концентрация?
  2. В баллоне объемом 3 л находится кислород массой 4 г. Определить массу молекулы кислорода, количество вещества газа и концентрацию его молекул.
  3. 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.
  4. В сосуде объемом 2,24 л находится кислород при нормальных условиях. Определить количество вещества, массу газа и концентрацию его молекул в сосуде.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Колба объемом 4 л содержит некоторый газ массой 0,6 г под давлением 200 кПа. Определить среднеквадратичную скорость молекул газа.
  9. 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?
  10. 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 м22.
  11. 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?
  12. Найти число молекул водорода в единице объема сосуда при давлении 266,6 Па, если среднеквадратичная скорость его молекул равна 2,4 км/с.
  13. Найти импульс молекулы водорода при температуре 20°С, считая скорость молекулы равной ее среднеквадратичной скорости.
  14. 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?
  15. Среднеквадратичная скорость молекул некоторого газа равна 450 м/с. Давление газа 50 кПа. Найти плотность газа при этих условиях.
  16. 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.
  17. Смесь гелия и аргона находится при температуре 1,2 кК. Определить среднеквадратичную скорость и среднюю кинетическую энергию этих атомов.
  18. 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?

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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?
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Определить внутреннюю энергию 2 моль водорода, а также среднюю кинетическую энергию поступательного и вращательного движения одной молекулы этого газа при температуре 7°С.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Внутренняя энергия 1 моль некоторого двухатомного газа равна 6 кДж. Вычислить среднюю кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы этого газа, считая его идеальным.
  17. Вычислить кинетическую энергию поступательного и вращательного движения 200 г водорода при нормальных условиях.
  18. 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.
  19. Найти полную кинетическую энергию всех молекул двухатомного газа, находящегося в сосуде объемом 2 л под давлением 150 кПа.
  20. При изобарическом расширении двухатомного газа была совершена работа 156,8 Дж. Какое количество теплоты было сообщено газу?
  21. 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.
  22. Двухатомному газу сообщено 2,093 кДж теплоты. Газ расширяется изобарически. Найти работу расширения газа и изменение его внутренней энергии.
  23. 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.
  24. 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.
  25. Определить количество теплоты, которое надо сообщить кислороду объемом 50 л при его изохорном нагревании, чтобы давление газа повысилось на 0,5 МПа.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.

  1. 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.

  1. 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¥.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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?
  5. Определить удельную теплоемкость Су смеси газов, содержащей 5 л водорода и Зл гелия. Газы находятся при одинаковых условиях.
  6. Определить показатель адиабаты частично диссоциировавшего на атомы азота, степень диссоциации которого а = 0,4.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. Найти среднюю продолжительность свободного пробега молекул кислорода при температуре -23°С и давлении 100 кПа. Считать эффективный диаметр молекулы кислорода равным 0,27 нм.
  21. 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.
  22. 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.
  23. Определить диффузию и динамическую вязкость гелия, находящегося при температуре -73°С и давлении ЮкПа. Считать эффективный диаметр молекулы гелия равным 0,19 нм.
  24. Найти динамическую вязкость воздуха при температуре 100°С и нормальном давлении, если при нормальных условиях она равна 17,2 мкПа с.
  25. 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?
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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