Данный задачник проверен многолетней практикой преподавания физики в школе, входит в учебный комплект ко всем учебникам физики для 7—9 классов. Пособие адресовано учащимся.
Оглавление
Глава I. Начальные сведения о физических телах и их свойствах
1. Укажите, что относится к понятию «физическое тело», а что к понятию «вещество»: самолет, космический корабль, медь, авторучка, фарфор, вода, автомобиль. Физическое тело — самолет, космический корабль, авторучка. Вещество — медь, фарфор, вода.
2. Приведите примеры следующих физических тел: а) состоящих из одного и того же вещества; б) состоящих из различных веществ одинакового названия и назначения. а) Из одного вещества: стол, карандаш, стул — из дерева, б) Из различных веществ: пластиковая и стеклянная бутылка.
3. Назовите физические тела, которые могут быть сделаны из стекла, резины, древесины, стали, пластмассы. Стекло: колба лампы, бутылка. Резина: покрышка, воздушный шарик. Древесина: дверь, паркет. Сталь: резец, лезвие ножа. Пластмасса: корпус шариковой ручки, калькулятора.
4. Укажите вещества, из которых состоят следующие тела: ножницы, стакан, футбольная камера, лопата, карандаш. Ножницы — сталь; стакан — стекло; футбольная камера — резина; лопата — сталь; карандаш — дерево.
5. Начертите в тетради таблицу и распределите в ней следующие слова: свинец, гром, рельсы, пурга, алюминий, рассвет, буран, Луна, спирт, ножницы, ртуть, снегопад, стол, медь, вертолет, нефть, кипение, метель, выстрел, наводнение.
12. Предлагаемую ниже таблицу начертите в тетради и впишите слова, относящиеся к механическим, звуковым, тепловым, электрическим, световым явлениям: шар катится, свинец плавится, холодает, слышны раскаты грома, снег тает, звезды мерцают, вода кипит, наступает рассвет, эхо, плывет бревно, маятник часов колеблется, облака движутся, гроза, летит голубь, сверкает молния, шелестит листва, горит электрическая лампа.
13. Назовите два-три физических явления, которые наблюдаются при выстреле из пушки. Полет снаряда, звук выстрела и взрыв пороха. Возможные ответы:
1. Укажите, что относится к понятию «физическое тело», а что к понятию «вещество»: самолет, космический корабль, медь, авторучка, фарфор, вода, автомобиль. Физическое тело: самолет, космический корабль, авторучка, автомобиль. Физические вещества: медь, фарфор, вода. 2. Приведите примеры следующих физических тел: а) состоящих из одного и того же вещества; б) состоящих из различных веществ одинакового названия и назначения. а) Деревянная ложка, указка, стол, стул, шкаф, б) Стакан: стеклянный, керамический, алюминиевый, пластмассовый;
3. Назовите физические тела, которые могут быть сделаны из стекла, резины, древесины, стали, пластмассы. Физические тела, которые могут быть сделаны: из стекла: стакан, аквариум, кружка, из резины автомобильные шины, коврик, подошва обуви; Из древесины: линейка, двери, стул, из стали: ложка, лезвие ножа, дверные ручки, из пластмассы: игрушечные кубик, точилка для карандашей, корпус розетки
4. Укажите вещества, из которых состоят следующие тела: ножницы, стакан, футбольная камера, лопата, карандаш. Ножницы — сталь, стакан — стекло, футбольная камера — резина, лопата — дерево, сталь; карандаш — дерево, графит.
5. Начертите в тетради таблицу и распределите в ней следующие слова: свинец, гром, рельсы, пурга, алюминий, рассвет, бу-ран, Луна, спирт, ножницы, ртуть, снегопад, стол, медь, вертолет, нефть, кипение, метель, вы_стрел, наводнение. Физическое тело Вертолет, Луна, ножницы, стол, рельсы Вещество Алюминий, медь, нефть, свинец, спирт, ртуть Явление Бу-ран, вы_стрел, гром, кипение, метель, наводнение, пурга, снегопад, рассвет
6. Приведите примеры механических явлений. Механические: движение автомобиля, движение Солнца, планет, падение метеоритов
7. Приведите примеры тепловых явлений. Тепловые явления: замерзание воды и таяние льда, кипение воды, похолодание.
14. Представьте себе монету достоинством 50 к. и футбольный мяч. Мысленно прикиньте, во сколько раз диаметр мяча больше диаметра монеты. (Для проверки ответа см. таблицу 13.) Диаметр мяча больше диаметра монеты примерно в 10 раз.
15. а) Толщина волоса равна 0,1 мм. Выразите эту толщину в см, м, мкм, нм. б) Длина одной из бактерий равна 0,5 мкм. Сколько таких бактерий уложилось бы вплотную на отрезке длиной 0,1 мм, 1 мм, 1 см? а) 0,1 мм = 0,01 см = 0,0001 м= 100 мкм = 100000 нм. б) 200 бактерий, 2000 бактерий, 20000 бактерий.
16. В Древнем Вавилоне за единицу длины принимали расстояние, которое проходил взрослый человек за время выхода диска Солнца из-за горизонта. Эта единица называлась стадием. Могла ли такая единица длины быть точной? Ответ объясните. Нет, так как разные люди проходят разное расстояние за время выхода диска Солнца из-за горизонта.
17. Какова длина бруска, изображенного на рисунке 1? L = 38 мм = 0,038 м.
18. На рисунке 2 показано, как можно измерить диаметр шара. Определите его. Пользуясь указанным методом, определите диаметр мяча, которым вы играете. d= 16 мм = 0,016 м.
19. На рисунке 3 показаны части брусков и линеек. Левые концы брусков совпадают с нулевыми отметками линеек, что на рисунке не показано, а правые концы относительно числовых отметок шкалы расположены так, как показано на рисунке. Определите на глаз длину каждого бруска, если цена деления линеек 1 см. 6 см; 3,6 см; 5,4 см; 8,7 см; 2,15 см; 3,9 см; 11,35 см; 7,25 см; 9,8 см; 10,75 см.
20. С какой точностью вы можете измерить длины небольших предметов линейками, изображенными на рисунке 4, а, б, в, г? а, б - с точностью до 1 мм; в — с точностью до 5 мм; г — с точностью до 1 см.
21. Чтобы определить диаметр проволоки, ученик намотал вплотную на карандаш 30 витков, которые заняли часть карандаша длиной 3 см (рис. 5). Определите диаметр проволоки. d = 3 см/30 = 0,1 см = 1 мм.
22. Определите длину окружности головки винта или гвоздя один раз способом, изображенным на рисунке 6, другой раз — измеряя диаметр и умножая его на число π. Результаты сравните и запишите в тетради. Головку винта нужно плотно прижать к линейке, совместив шлиц винта с 0 шкалы, а затем катить винт по линейке без проскальзывания, повернув его на 360°. Сравнить полученное значение с числом πd, где d — диаметр винта, измеренный линейкой.
23. Возьмите несколько одинаковых монет, сложите их так, как показано на рисунке 7, и измерьте линейкой, имеющей цену деления 1 мм, толщину получившейся стопки. Определите толщину одной монеты. В каком случае толщина одной монеты будет измерена более точно: с малым или большим числом монет? Толщина одной монеты равна отношению толщины всех монет к их количеству. Чем больше взято монет, тем точнее результат измерений.
24. Как с помощью измерительной линейки определить средние диаметры мелких однородных предметов, например зерен пшена, чечевицы, булавочных головок, зерен мака и т. п.? Для этого надо выложить предметы вплотную вдоль линейки, измерить длину получившегося ряда и разделить ее на число предметов.
25. а) При строительстве дома уложили железобетонную плиту длиной 5,8 м и шириной 1,7 м. Определите площадь, которую заняла эта плита, б) В любом цирке мира диаметр арены равен 13 м. Какую площадь в цирке занимает арена?
26. Какой длины будет полоса, состоящая из квадратных кусочков площадью 1 см2, вырезанных из листа площадью 1 м2?
27. Измерив диаметр круга, изображенного на рисунке 8, вычислите его площадь. Определите площадь круга, подсчитав в нем квадратики. Сравните полученные вами численные результаты.
28. Определите объем прямоугольного бруска, длина которого 1,2 м, ширина 8 см и толщина 5 см.
29. Измерив длину, ширину и высоту своей комнаты, определите ее объем.
30. Высота гранитной колонны равна 4 м, основание колонны — прямоугольник со сторонами 50 и 60 см. Определите объем колонны.
31. Каковы объемы жидкостей в мензурках, изображенных на рисунке 9? 950 мл; 76 мл; 165 мл.
32. В чем состоит сходство и различие шкал мензурок, изображенных на рисунке 10? Цена деления и диапазон измерений одинаковы в обеих мензурках. У первой (конической) мензурки шкала неравномерная, а у второй (цилиндрической) — равномерная.
33. В мензурку с водой (рис. 11) опущено тело неправильной геометрической формы. Определите цену деления мензурки и объем тела. Цена деления мензурки — 10 см3; V = 800 см3 - 500 см3 = 300 см3.
34. Как определить объем одной дробинки, если даны мензурка, дробь, вода? Надо налить воду в мензурку, измерить ее объем V1. Затем кинуть в мензурку дробинку и измерить новый объем V2 воды с дробинкой. Объем дробинки V = V2 – V1.
35. Объясните, пользуясь рисунком 12, как можно определить объем тела, которое не помещается в мензурке. Поместить тело в сосуд с жидкостью, налитой до максимально возможного уровня. Тогда объем тела равен объему жидкости, вылившейся в мензурку.
36. С какой точностью можно измерить время секундомером, изображенным на рисунке 13? С точностью до 0,5 с.
37. Победитель школы по легкой атлетике пробежал дистанцию 100 м за время, которое показано на секундомере на рисунке 13. Выразите это время в минутах, часах, миллисекундах, микросекундах. 11 с ≈ 0,18 мин; 11 с ≈ 0,003 ч; 11 с = 11000 мс; 11 с = 11000000 мкс.
38. Ночью температура воздуха была -6 °С, а днем +4 °С. На сколько градусов изменилась температура воздуха?
39. Определите цену деления шкалы каждого термометра (рис. 14). Какую минимальную температуру можно измерить термометром, показанным на рисунке 14, а? Какую температуру показывает каждый из термометров, фрагменты которых приведены на рисунке 14, б—д?
14. Представьте себе монету достоинством 50 к. и футбольный мяч. Мысленно прикиньте, во сколько раз диаметр мяча больше диаметра монеты. (Для проверки ответа см. таблицу 13.) Дано: d = 20мм = 0,02м, D = 22 см = 0,22 м. Найти: D/d - ? Решение: D/d = 0,22м / 0,22 м = 11 Ответ: D/d = 11.
18. На рисунке 2 показано, как можно измерить диаметр шара. Определите его. Пользуясь указанным методом, определите диаметр мяча, которым вы играете.
d = 55 мм - 40 мм = 15 мм = 0,015 м - диаметр шара.
39. Определите цену деления шкалы каждого термометра (рис. 14). Какую минимальную температуру можно измерить термо-метром, показанным на рисунке 14, а? Какую температуру показывает каждый из термо-метров, фрагменты которых приведены на рисунке 14, б—д? Ca = 20 - 10 / 10 = 1 0C / дел Cб = 10 - 0 / 10 = 1 0C / дел Cв = 10 - 0 / 10 = 1 0C / дел Cг = 15 - 10 / 10 = 0,5 0C / дел Cд = 15 - 10 / 10 = 0,5 0C / дел минимальная температура, которую можно измерить термометром (картинка а)), равна -200C ta = 22 0C tб = 3 0C tв = 19 0C tг = 6 0C tд = 14 0C
40. В толстостенном стальном цилиндре сжимают масло. При большом давлении капельки масла выступают на внешних стенках цилиндра. Чем это можно объяснить? Молекулы масла проникают между молекулами сосуда на его поверхность (явление диффузии).
41. На фотоснимке видимый диаметр молекулы некоторого вещества равен 0,5 мм. Чему равен действительный диаметр молекулы данного вещества, если фотоснимок получен с помощью электронного микроскопа с увеличением в 200000 раз?
42. Капля масла объемом 0,003 мм3 растеклась по поверхности воды тонким слоем и заняла площадь 300 см2. Принимая толщину слоя равной диаметру молекулы масла, определите этот диаметр.
43. Длина столбика ртути в трубке комнатного термометра увеличилась. Увеличилось ли при этом число молекул ртути? Изменился ли объем каждой молекулы ртути в термометре? Нет.
44. Можно ли сказать, что объем газа в сосуде равен сумме объемов его молекул? Нет, большая часть объема газа приходится на промежутки между молекулами.
45. Отличаются ли при одинаковой температуре промежутки между молекулами какого-либо вещества, находящегося в твердом, жидком и газообразном состояниях? Отличаются.
46. Под действием груза резиновый шнур удлинился. Изменилась ли при этом форма молекул? Ответ поясните. Форма молекул не изменилась.
47. Под действием груза поршень в цилиндре опустился в положение 2 (рис. 15). Когда же груз удалили, то поршень занял прежнее положение 1. Как при этом изменилось отношение объема воздуха, находящегося под поршнем, к сумме объемов его молекул? Отношение объема воздуха, к сумме объемов его молекул в положении 1 больше, чем в положении 2.
48. Приведите пример опыта, подтверждающего, что вещество состоит из молекул, разделенных промежутками. Это подтверждается сжимаемостью газов, жидкостей.
49. Одинаковы ли объемы и состав молекул холодной и горячей воды? Объем и состав одинаковы.
50. Одинаковы ли объемы и состав молекул у различных веществ? Объемы и составы различны.
51. Дано отношение произвольного объема воды к сумме объемов молекул этой же воды и отношение такого же объема пара к сумме объемов молекул того же пара. Какое отношение больше? Отношение объемов для воды меньше этого отношения.
52. Как изменяются промежутки между частицами медной заклепки при нагревании и охлаждении? При нагревании промежутки между молекулами увеличиваются, а при охлаждении — уменьшаются.
53. Чем объясняется увеличение длины проволоки при ее нагревании? Увеличением расстояния между ее молекулами.
54. Почему уменьшается длина рельса при его охлаждении? Расстояние между ее молекулами уменьшается.
55. Зачем на точных измерительных инструментах указывается температура (обычно 20 °С)? Для учета теплового расширения тел. Измерения будут наиболее точны при указанной температуре. Возможные ответы:
40. В толстостенном стальном цилиндре сжимают масло. При большом давлении капельки масла выступают на внешних стенках цилиндра. Чем это можно объяснить? Все тела имеют дискретное строение вещества (прерывестое), поэтому молекулы масла могут пр-оникать в молекулы стенок сосуда - это основано на явлении дифузии (явление взаимного проникновения одного вещества в другое)
41. На фотоснимке видимый диаметр молекулы некоторого вещества равен 0,5 мм. Чему равен действительный диаметр молекулы данного вещества, если фотоснимок получен с помощью электронного микроскопа с увеличением в 200 000 раз? Для определения диаметра молекулы надо видимый диаметр на снимке разделить на увеличение микроскопа 0,5 мм / 200000 = 0,0000025 мм.
№55. Размеры деталей любых инструментов зависят от температуры. Но у точных измерительных инструментов даже малое изменение размеров деталей может привести к изменению показаний прибора. Поэтому точные приборы калибруют при определенной температуре.
56. Чем объясняется распространение в воздухе запахов бензина, дыма, нафталина, духов и других пахучих веществ? Диффузией молекул данного вещества между молекулами воздуха.
57. Молекулы газа движутся со скоростями порядка нескольких сотен метров в секунду. Почему же в воздухе запах пролитого около нас эфира или бензина мы не чувствуем мгновенно? Из-за многочисленных столкновений молекула многократно меняет направление вектора скорости (броуновское движение). В результате этого средняя скорость молекулы и, соответственно, скорость распространения запаха уменьшается в сотни и тысячи раз.
58. Открытый сосуд с углекислым газом уравновесили на весах. Почему со временем равновесие весов нарушилось? Часть молекул углекислого газа, который тяжелее воздуха, ушла в атмосферу. Их объем заняли молекулы воздуха.
59. Детский резиновый шар, наполненный водородом, через несколько часов становится слабо надутым. Почему? Молекулы водорода диффундируют через оболочку шарика.
60. Почему дым от костра по мере его подъема перестает быть видимым даже в безветренную погоду? Потому что дым постепенно диффундирует в воздух.
61. Почему в газах и жидкостях диффузия протекает значительно быстрее, чем в твердых телах? В жидкостях и газах молекулы более подвижны, чем в твердых телах. Вследствие этого диффузия в жидкостях и газах происходит значительно быстрее.
62. В старинной книге перед страницами с рисунками подклеены листы тонкой прозрачной бумаги. Почему на сторонах этой бумаги, соприкасающихся с рисунками, со временем появились отпечатки рисунков? Со временем вследствие диффузии краска с рисунков проникает в прозрачную бумагу.
63. Морское животное кальмар при нападении на него выбрасывает темно-синюю защитную жидкость. Почему через некоторое время пространство, заполненное этой жидкостью, даже в спокойной воде становится прозрачным? Это объясняется диффузией молекул жидкости в окружающее пространство.
64. Если рассматривать в микроскоп каплю сильно разбавленного молока, то можно видеть, что плавающие в жидкости мелкие капли масла непрерывно движутся. Объясните это явление. Это объясняется беспорядочным столкновением капель масла с окружающими молекулами (броуновское движение).
65. Одинаковые кусочки сахара были брошены в стаканы с водой одновременно. В каком стакане начальная температура воды была больше (рис. 16)? В третьем стакане, потому что растворимость сахара растет с увеличением температуры.
66. Почему не рекомендуется мокрую ткань, окрашенную в темный цвет, оставлять на длительное время в соприкосновении с белой тканью? Объясните происходящее явление. Молекулы краски переходят на белую ткань в результате диффузии, и она окрашивается.
67. Как можно ускорить диффузию в твердых телах? Увеличить давление и/или температуру твердых тел.
68. Где лучше сохранить детский резиновый шарик, наполненный водородом: в холодном или теплом помещении? В холодном.
69. Один кувшин с молоком поставили в холодильник, другой оставили в комнате. Где сливки отстоятся быстрее? В холодильнике.
№56. Распространение запахов обусловлено диф-фузией молекул пахучих веществ в воздухе. №69. В холодном помещении, так как при низких температурах слабее броу-новское движение капелек жира в молоке и, следовательно меньше сопро-тивление их движению наверх (плотность жировых капелек меньше плотности остального содержимого молока и они всплывают из-за действия выталкивающей
70. Молекулы твердого тела находятся в непрерывном движении. Почему же твердые тела не распадаются на отдельные молекулы? Молекулы твердого тела достаточно сильно взаимодействуют между собой.
71. Почему разломанный карандаш мы не можем соединить так, чтобы он вновь стал целым? Для этого необходимо сблизить поверхности разлома на расстояние, при котором взаимодействие молекул карандаша становится достаточно сильным. Практически сделать это невозможно.
72. Почему после дождя пыль на дороге не поднимается? Частички пыли, смоченные водой, слипаются, и их масса увеличивается. Поэтому их труднее поднять в воздух.
73. Почему для разделения листов бумаги, смоченных водой, требуется значительно большее усилие, чем при перелистывании сухих страниц книги? Взаимодействие между молекулами мокрого листа сильнее взаимодействия между молекулами сухого листа.
74. Почему на классной доске пишут мелом, а не куском белого мрамора? Что можно сказать о взаимодействии между частицами этих веществ? Взаимодействие между молекулами мрамора настолько сильное, что силы трения мрамора о доску недостаточно для дробления мрамора. Сила притяжения между молекулами мела гораздо меньше, чем у мрамора.
75. У какого из веществ (свинца, воска, цинка) при нормальных условиях сила притяжения между частицами наибольшая; наименьшая? Максимальна — у стали, минимальна у — воска.
76. Плоскопараллельные концевые меры длины (плитки Иоганссона) отполированы так, что при контакте они прилипают друг к другу и взаимно удерживаются (рис. 17). Объясните причину этого явления. Ввиду гладкости пластин при их соприкосновении многие частицы поверхности сближаются до расстояний, на которых важную роль начинают играть силы межмолекулярного притяжения.
77. Сварку металлических деталей можно выполнить и холодным способом, если, соединив их, очень сильно сдавить. При каком условии такая сварка может быть выполнена? Такая сварка может быть выполнена при условии, что большинство частиц на поверхности свариваемых деталей будет сближено на расстояние взаимного притяжения.
78. Стеклянную пластинку, подвешенную на резиновом шнуре, опустили до соприкосновения с поверхностью воды (рис. 18). Почему при подъеме пластинки шнур растягивается? Вода в результате межмолекулярного взаимодействия смачивает и притягивает стеклянную пластину.
79. В каком состоянии — твердом или жидком — сила притяжения между молекулами свинца больше? В твердом.
80. Масло сравнительно легко удаляется с чистой поверхности меди. Удалить ртуть с той же поверхности невозможно. Что можно сказать о взаимном притяжении между молекулами масла и меди, ртути и меди? Молекулы масла взаимодействуют с медью слабее молекул ртути.
81. Молекулы вещества притягиваются друг к другу. Почему же между ними существуют промежутки? Потому что между молекулами действуют ещё и силы отталкивания.
82. Что есть общего между склеиванием бумаги и паянием металлических изделий? При склеивании бумаги и паянии металлических изделий в поверхностные слои склеиваемых листов (спаиваемых тел) проникают частицы клея (припоя). При этом взаимодействие между молекулами клея и бумаги (частицами металла и припоя) больше, чем между молекулами склеиваемых листов бумаги (спаиваемых металлических изделий).
83. Чем отличается сварка металлических деталей от паяния металлических изделий? При сварке обходятся без припоя, за счет диффузии молекул самих свариваемых тел.
Д. 1. На бумажных обоях капли масла и капли чистой воды расплываются и образуют пятна. Почему пятна от масла остаются на обоях, а от воды нет? Взаимное притяжение молекул масла настолько велико, что не позволяет маслу испариться. Молекулы воды притягиваются друг к другу слабее, поэтому они быстрее испаряются.
Д. 2. Почему рекомендуется стеклянные пластины при их хранении прокладывать бумагой? Для того, чтобы пластины не слиплись вследствие взаимного притяжения молекул их гладких поверхностей, находящихся на близком расстоянии.
Д. 3. В какой из жидкостей, налитых в стеклянные стаканы (рис. 1д), взаимное притяжение молекул больше, чем притяжение молекул жидкости и молекул стекла? Жидкость, налитая в сосуд, будет опускаться вблизи стенок сосуда, если ее молекулы притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам сосуда. Ответ: а.
Д. 4. Почему кожаную демисезонную обувь рекомендуется смазывать кремом, содержащим жиры или парафин? По причине того, что молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам жира и парафина. Таким образом, смазанная кремом обувь не намокает.
Д. 5. Почему одни лекарственные таблетки легко растворяются в воде, а другие нет? Потому что на скорость диффузии влияет сила взаимного притяжения между молекулами таблеток. Быстрее будут растворяться те таблетки, притяжение между молекулами которых слабее.
Д. 6. Почему использованную жевательную резинку, прилипшую к одежде или чистым деревянным, металлическим и другим поверхностям, так трудно удалить без помощи растворителя, содержащего бензин? Потому что молекулы жевательной резинки притягиваются к молекулам бензина сильнее, чем к молекулам дерева, ткани или металла.
Д. 7. Современные торговые этикетки со штрихкодами прочно удерживаются на стеклянных и других поверхностях благодаря своей клеевой основе. Почему же при удалении таких этикеток на многих поверхностях не остается следов клея? Потому что молекулы клея притягиваются к молекулам бумаги сильнее, чем к молекулам стекла.
84. Можно ли открытый сосуд заполнить газом на 50% его вместимости? Нет, поскольку газ занимает весь предоставленный ему объем.
85. Закрытая бутылка наполовину заполнена ртутью. Можно ли утверждать, что в верхней половине бутылки ртуть отсутствует? Нет, в ней содержатся пары ртути.
86. Могут ли быть в жидком состоянии кислород, азот? Могут (при низких температурах и высоких давлениях).
87. Могут ли быть в газообразном состоянии ртуть, железо, свинец? Могут (при высоких температурах).
88. В каком состоянии при комнатной температуре находятся следующие вещества: вода, сахар, воздух, олово, спирт, лед, кислород, алюминий, молоко, азот? Ответы впишите в таблицу, начертив ее в тетради.
89. Летним вечером над болотом образовался туман. Какое это состояние воды? Жидкое состояние (туман — мельчайшие капельки воды).
90. В зимний морозный день над полыньей в реке образовался туман. Какое это состояние воды? Твердое состояние (туман — мельчайшие кристаллики льда).
91. Свежий, хотя и невидимый, след (например, зайца) собака берет. Однако со временем она его учуять не может. Объясните это явление. Вследствие диффузии молекул след зайца постепенно теряет запах последнего.
92. В полистироловой фляге длительное время хранился керосин. Если в эту, даже очень тщательно вымытую, флягу налить молоко, то в нем мы все же будем чувствовать запах керосина. Объясните почему. Керосин хорошо смачивает флягу, впитывается в ее внутреннюю поверхность. Полностью удалить его простым мытьем фляги невозможно.
93. Кусок олова нагрели, и оно перешло в жидкое состояние. Как при этом менялось движение и расположение частиц олова относительно друг друга? Движение частиц стало более интенсивным, а расстояние между молекулами увеличилось.
94. Вода испарилась и превратилась в пар. Изменились ли при этом сами молекулы воды? Как изменилось их расположение и движение? Сами молекулы не изменились, а расстояние между ними и скорость их движения увеличились.
95. В движущемся вагоне пассажирского поезда на столе лежит книга. В покое или движении находится книга относительно: а) стола; б) рельсов; в) пола вагона; г) телеграфных столбов? Книга находится в покое относительно стола и пола вагона, в движении относительно рельсов и телеграфных столбов.
96. Какую траекторию при движении описывает центр колеса автомобиля относительно прямолинейной дороги? Прямую линию.
97. Рассмотрите движение концов минутной и часовой стрелок часов. Что между этими движениями общего? Чем они отличаются друг от друга? Эти движения имеют разную скорость и траекторию одного вида.
98. Велосипедист движется равномерно и прямолинейно. Какова траектория движения точек обода колеса относительно рамы велосипеда? Окружность.
99. Какие части велосипеда при прямолинейном движении описывают прямолинейные траектории относительно дороги, а какие — криволинейные? Прямолинейную траекторию описывает рама, криволинейную траекторию описывает точка на ободе.
100. После стыковки космический корабль и орбитальная станция двигались некоторое время совместно. Что можно сказать о скорости и виде их движения относительно друг друга и относительно Земли при таком полете? Их скорость была равна нулю.
101. На рисунке 19 изображена часть траектории движения Земли вокруг Солнца. Стрелками показаны направления движения Земли и ее вращения. Когда жители Москвы движутся в пространстве быстрее относительно Солнца: в полдень или в полночь? Почему? В полдень, т.к. к скорости движения Земли прибавляется скорость ее вращения, и скорость жителя Москвы относительно Солнца становится больше.
102. Группа самолетов (рис. 20) одновременно выполняет фигуры высшего пилотажа, сохраняя заданный строй. Что можно сказать о движении самолетов относительно друг друга? Их скорость относительно друг друга равна нулю.
103. Шарик в трубке с водой (рис. 21) равномерно опускается за каждую секунду на 5 см. В каком направлении и с какой скоростью следует перемещать трубку, чтобы шарик относительно поверхности Земли оставался в состоянии покоя? Трубку следует перемещать вертикально вверх со скоростью v=5 см/с.
104. Велосипедист проехал путь от А до Б (рис. 22). Одинаковые ли пути пройдены при этом передним и задним колесами велосипеда? Одинаковы.
105. Одинаковые ли пути проходят правые и левые колеса автомобиля при повороте (рис. 23)? Нет, меньшее расстояние проходят колеса, в сторону кото¬рых происходит поворот.
106. Определите знаки проекций векторов перемещения s1,s2, s3, s4, s5, s6 на оси координат X и Y (рис. 24).
107. Кабина лифта опустилась с одиннадцатого этажа здания на пятый, а затем поднялась на восьмой этаж. Считая, что расстояния между этажами равны по 4 м, определите путь и перемещение кабины. Какой знак имеет проекция вектора перемещения на ось, направленную вертикально вверх? Путь: 36 м. Перемещение (имеет отрицательную проекцию на вертикальную ось, направленную вверх): 12 м.
108. Автомобиль проехал по улице путь, равный 400 м, затем свернул направо и проехал по переулку еще 300 м. Считая движение прямолинейным на каждом из отрезков пути, найдите путь автомобиля и его перемещение.
109. В во-ен-но-па-триоти-ческой игре группа школьников получила задание пройти путь, равный 400 м на север, 500 м на восток, 600 м на юг, 200 м на запад, 200 м на север и 300 м на запад. Изобразите траекторию передвижения группы и определите весь пройденный ею путь и перемещение.
110. Минутная стрелка часов за один час совершает полный оборот. Какой путь проходит при этом конец стрелки длиной 5 см? Чему равно линейное перемещение конца стрелки?
111. Каждый из участков пути АВ, ВС и CD автомобиль проезжает за 1 мин (рис. 25). На каком участке скорость наибольшая, на каком — наименьшая? На ВС — скорость наименьшая; на DC — скорость наибольшая.
112. На рисунке 26 обозначена траектория движения искусственного спутника Земли. Участки траектории бе и га спутник проходит за одинаковое время. На каком из участков средняя скорость спутника больше? Средняя скорость спутника больше на участке вг.
113. Домик полярников с дрейфующей льдиной за первые сутки переместился на 5 км, за вторые сутки — на 5 км, за третьи — на 5 км и т. д. Можно ли считать такое движение равномерным? Можно, но только в том случае, если перемещение совершалось вдоль прямой линии в одном направлении. Вероятность такого движения льдины крайне мала, так что, скорее всего, такое движение нельзя считать равномерным.
114. Автомобиль равномерно движется с запада на восток со скоростью 60 км/ч. Изобразите графически скорость автомобиля (масштаб: 0,5 см — 10 км/ч).
115. Шарик тонет в воде. Каждую секунду он проходит путь, равный 10 см. Изобразите графически скорость движения шарика (масштаб: 2 см — 10 см/с).
116. С востока на запад при встречном ветре, скорость которого 6 м/с, движется велосипедист со скоростью 8 м/с. Изобразите графически (стрелкой) эти скорости (масштаб: 0,5 см — 2 м/с).
117. Муха летит со скоростью 18 км/ч. Выразите эту скорость в сантиметрах в секунду (см/с); метрах в секунду (м/с). Последнюю скорость изобразите графически (стрелкой), полагая, что муха летит в направлении с востока на запад (масштаб: 1м/с — 0,5 см).
118. Трамвай движется со скоростью 36 км/ч. Выразите эту скорость в метрах в секунду (м/с).
119. Известно, что первая, вторая и третья космические скорости соответственно равны 7,9 км/с, 11,2 км/с, 16,7 км/с. Выразите эти скорости в метрах в секунду (м/с) и в километрах в час (км/ч).
120. От пункта А до пункта В путь, равный 2700 км, реактивный самолет пролетел за 1 ч. Обратный путь он летел со скоростью 715 м/с. В каком направлении скорость самолета была больше?
121. Скорость зайца равна 15 м/с, а скорость дельфина — 72 км/ч. Кто из них имеет большую скорость?
122. Скорость v1 вертикального подъема груза краном равна 0,2 м/с. Скорость v2 тележки крана равна 0,1 м/с (рис. 27). Определите скорость движения груза относительно наблюдателя, неподвижно стоящего на поверхности Земли.
123. Санки скатываются с горы и в некоторый момент времени имеют скорость 10 м/с. Чему равны горизонтальная составляющая vг и вертикальная составляющая vг этой скорости в данный момент, если наклон горы равен 30° к горизонту?
124. За 5 ч 30 мин велосипедист проделал путь 99 км. С какой средней скоростью двигался велосипедист?
125. Вычислите среднюю скорость лыжника, прошедшего путь 20 км за 3 ч.
126. Вычислите скорость движения пешехода, кавалериста, танка (Т-34), пассажирского самолета (Ил-62), если путь 20 км они проходят соответственно за 5 ч; 2 ч; 22 мин; 1,4 мин.
127. К 17 ч 12 сентября 1959 г. вторая космическая ра-кета, доставившая советский вымпел на Луну, удалилась от поверхности Земли на расстояние 101 000 км. К 22 ч того же дня она находилась уже на расстоянии 152 000 км от Земли. Определите среднюю скорость удаления ра-кеты от Земли.
128. В течение 30 с поезд двигался равномерно со скоростью 72 км/ч. Какой путь прошел поезд за это время?
129. Юный пассажир в самолете дальнего следования отметил, что полет над лесом длился ровно 1 мин. Зная скорость полета самолета (850 км/ч), он тут же определил длину пути, пройденного самолетом над лесом. Какой результат получил юный пассажир?
130. За сколько времени плывущий по течению реки плот пройдет 15 км, если скорость течения 0,5 м/с?
131. В под-рыв-ной технике употребляют сго-рающий с небольшой скоростью бик-фо-рдов шнур. Какой длины надо взять шнур, чтобы успеть отбежать на расстояние 300 м, после того как его зажгут? Скорость бега равна 5 м/с, а пламя по шнуру распространяется со скоростью 0,8 см/с.
132. Трактор за первые 5 мин проехал 600 м. Какой путь он пройдет за 0,5 ч, двигаясь с той же скоростью?
133. Вагон, двигаясь под уклон с сортировочной горки, проходит 120 м за 10 с. Скатившись с горки и продолжая двигаться, он проходит до полной остановки еще 360 м за 1,5 мин. Определите среднюю скорость вагона за все время движения.
134. Один велосипедист 12 с двигался со скоростью 6 м/с, а второй проехал этот же участок пути за 9 с. Какова средняя скорость второго велосипедиста на этом участке пути?
135. Поднимаясь в гору, лыжник проходит путь, равный 3 км, со средней скоростью 5,4 км/ч. Спускаясь с горы со скоростью 10 м/с, он проходит 1 км пути. Определите среднюю скорость лыжника на всем пути.
136. Автомобиль первую часть пути (30 км) прошел со средней скоростью 15 м/с. Остальную часть пути (40 км) он прошел за 1 ч. С какой средней скоростью двигался автомобиль на всем пути?
137. Автобус первые 4 км пути проехал за 12 мин, а следующие 12 км — за 18 мин. Какова средняя скорость автобуса на каждом участке пути и на всем пути?
138. Определите длину поезда, движущегося равномерно по мосту длиной 630 м со скоростью 18 км/ч, если поезд проходит мост в течение 2,5 мин.
139. Пассажир поезда, идущего со скоростью 40 км/ч, видит в течение 3 с встречный поезд длиной 75 м. С какой скоростью движется встречный поезд?
140. Два автомобиля движутся прямолинейно и равномерно в одном направлении со следующими скоростями: v1=54 км/ч и v2=36 км/ч. В начале наблюдения расстояние между ними было равно 18 км. Через какое время первый автомобиль догонит идущий впереди второй автомобиль? Решите задачу а-на-л-ити-чески и графически.
141. Венеция соединена с материковой частью Италии мостом длиной 4 км 70 м. Велосипедист преодолевает это расстояние за время, которое равно 6 мин 47 с. Определите, на сколько минут позже должен въехать на мост автомобиль, чтобы догнать велосипедиста в конце моста, если скорость автомобиля больше на 4,2 м/с скорости велосипедиста.
142. Из пунктов А и Б по шоссе навстречу друг другу движутся два автобуса. Один выехал в 9 ч из пункта А, а другой — в 9 ч 30 мин из пункта Б. Первый движется со скоростью 40 км/ч, а второй — со скоростью 60 км/ч. Расстояние между пунктами равно 120 км. В какое время и на каком расстоянии от пункта А автобусы встретятся?
143. Определите скорость течения реки, если грузовой теплоход проходит за сутки по течению путь, равный 600 км, и против течения путь, равный 336 км, за то же время.
144. Лодка держит курс перпендикулярно берегу и движется со скоростью 7,2 км/ч. Течение относит ее на расстояние 150 м вниз по реке. Найдите скорость течения реки и время, затраченное на переезд через реку. Ширина реки равна 0,5 км.
145. Мотоцикл двигался в течение 15 с со скоростью 5 м/с, в течение 10 с со скоростью 8 м/с и в течение 6 со скоростью 20 м/с. Какова средняя скорость движения мотоцикла?
146. Три четверти своего пути автомобиль прошел со скоростью 60 км/ч, остальную часть пути — со скоростью 80 км/ч. Какова средняя скорость движения автомобиля?
147. На рисунке 28 представлены графики зависимости пути от времени для трех тел. Какое из этих тел движется равномерно? Можно ли утверждать, что тела движутся прямолинейно? Равномерно движется тело №1.0 характере траектории мы ничего не можем сказать.
148. По графику зависимости пути от времени (рис. 29) определите значения скорости на каждом этапе пути и среднюю скорость тела за время движения. Можно ли утверждать, что в моменты времени, соответствующие изломам графика, тело движется равномерно?
149. По данным условия задачи 145 постройте график скорости и определите отрезки пути, пройденные телом на каждом этапе движения. Постройте график средней скорости движения тела. Сравните площади под графиками. Площади под графиком скорости и графиком средней скорости равны.
150. На рисунке 30 представлены графики зависимости координаты х от времени t для пяти тел. Определите скорости этих тел. Проанализируйте точки пересечения графиков. Постройте графики зависимости скорости от времени.
151. По графикам (рис. 31) напишите уравнения движения х = х (t). Из уравнений и графиков найдите координаты тел через 5 с, скорости движения тел, время и место встречи второго и третьего тел.
152. Тело, двигаясь без начальной скорости, прошло за первую секунду путь, равный 1 м, за вторую секунду путь, равный 2 м, за третью секунду 3 м, за четвертую секунду 4 м и т. д. Можно ли считать такое движение равномерным? Нельзя.
153. Какой из графиков на рисунке 32 соответствует равномерному прямолинейному движению, а какой — равноускоренному? Можно ли однозначно утверждать, что точка пересечения графиков 3 и 5 свидетельствует о том, что в данный момент времени координаты тел совпадают? Равномерному прямолинейному движению соответствует график 4; равноускоренному — графики 1, 2, 5; равнозамедленному график 3. То, что графики 3 и 5 пересекаются, не позволяет однозначно утверждать, что координаты тел совпадают.
154. По данным графиков 1, 3, 4 (рис. 32) определите начальную скорость, приращение скорости за одну секунду, среднюю скорость движения за шесть секунд.
155. С каким средним ускорением двигался автобус, если за время, равное 1 мин, показания скорости на спидометре изменились от 18 до 72 км/ч? Постройте график зависимости скорости от времени.
156. Вагон движется равноускоренно с ускорением 0,5 м/с2. Начальная скорость вагона равна 54 км/ч. Через сколько времени вагон остановится? Постройте график зависимости скорости от времени.
157. Пользуясь графиками рисунка 32, поясните, как двигались тела. Запишите формулу зависимости скорости от времени для каждого из тел.
158. С каким ускорением двигался автомобиль, если на пути 1 км его скорость возросла от 36 до 72 км/ч?
159. Самолет, летевший прямолинейно с постоянной скоростью 360 км/ч, стал двигаться с постоянным ускорением 9 м/с2 в течение 10 с в том же направлении. Какой скорости достиг самолет и какое расстояние он пролетел за это время? Чему равна средняя скорость за время 10 с при ускоренном движении?
160. Трамвай двигался равномерно прямолинейно со скоростью 6 м/с, а в процессе торможения — равноускоренно с ускорением 0,6 м/с2. Определите время торможения и тормозной путь трамвая. Постройте графики скорости v(t) и ускорения a(f).
161. Вентилятор вращается с постоянной скоростью и за две минуты совершает 2400 оборотов. Определите частоту вращения вентилятора, период обращения и линейную скорость точки, расположенной на краю лопасти вентилятора на расстоянии 10 см от оси вращения.
162. Во сколько раз линейная скорость точки обода колеса радиусом 8 см больше линейной скорости точки, расположенной на 3 см ближе к оси вращения колеса?
163. Велосипедист ехал со скоростью 25,2 км/ч. Сколько оборотов совершило колесо диаметром 70 см за 10 мин?
164. Пу-ля, выле-тевшая из ство-ла авто-мата Калашникова, обладает скоростью 715 м/с и вращается вокруг оси, совпадающей с направлением движения, с частотой 3000 об/с. Считая скорость постоянной, определите число оборотов, совершенных пу-лей на пути 5 м.
165. Линейная скорость конца минутной стрелки Кремлевских ку-рантов равна 6 мм/с. Определите длину минутной стрелки.
166. Минутная стрелка часов в 1,5 раза длиннее часовой. Определите, во сколько раз линейная скорость конца часовой стрелки меньше, чем линейная скорость конца минутной стрелки.
167. Автомобиль движется по закруглению дороги, радиус которой равен 20 м. Определите скорость автомобиля, если центростремительное ускорение равно 5 м/с2.
168. Шкив радиусом 30 см имеет частоту вращения 120 об/мин. Определите частоту, период обращения, угловую скорость шкива и центростремительное ускорение точек шкива, наиболее удаленных от оси вращения.
169. Для точек земной поверхности на широте Санкт- Петербурга (60°) определите линейную скорость и ускорение, испытываемое ими вследствие суточного вращения Земли (рис. 33). Радиус Земли считайте равным 6370 км.
170. Ось с двумя дисками, расположенными на расстоянии 0,5 м друг от друга, вращается с частотой 1600 об/мин (рис. 34). Пу-ля, летящая вдоль оси на некотором расстоянии от нее, почти без изменения скорости пробивает оба диска. При этом отверстие от пу-ли во втором диске смещено относительно отверстия в первом диске на угол, равный 12°. Определите скорость пу-ли на участке между дисками.
Д. 8. По правилам техники безопасности вращающиеся точильные камни окружают защитным кожухом (рис. 2д). С какой целью это делается? К какой точке камня (А или В) надо прикасаться затачиваемым инструментом? Для того, чтобы предотвратить попадание раскаленных частиц точильного камня на окружающие предметы и на рабочего точильного станка.
Д. 9. С какой целью две шестерни соединяют тремя различными способами так, как показано на рисунке 3д? С целью получения систем двух шестерней, у которых: а) угловые скорости равны и сонаправлены, линейные скорости крайних точек различаются по модулю; б) угловые скорости различаются по модулю и противоположны по направлению, линейные скорости крайних точек равны по модулю; в) угловые скорости различаются по модулю и одинаково направлены, линейные скорости крайних точек равны по модулю.
Д. 10. Найдите отношение линейных скоростей v2/v1 крайних точек шестерен и угловых скоростей w2/w1 на рисунке 3д, а, если отношение диаметров шестерен равно 2.
Д. 11. Каким должно быть отношение числа зубьев шестерен радиусами R1 и R2, чтобы обеспечить сцепление шестерен на рисунке 3д,б?
Д. 12. Найдите отношение центростремительных ускорений а1/а2, сообщаемых при вращении крайним точкам шестерен, соединенных цепью на рисунке 3д, в, если число зубьев N1=40, a N2=16. Что можно сказать о скоростях двух капель масла, слетающих с зубьев первой и второй шестерен?
Д. 13. Концу ло-па-сти воздушного винта самолета Ил-18 сообщается центростремительное ускорение, равное 12 840 м/с2, при угловой скорости вращения винта 113 рад/с. Какую траекторию описывает конец ло-па-сти во время полета в системе отсчета, связанной с Землей? Чему равна его скорость, если скорость самолета относительно Земли равна 650 км/ч?
Д. 14. По данным условия задачи 164 определите шаг винтовой траектории, описываемой точкой, расположенной на боковой поверхности пу-ли во время полета.
Д. 15. Карусель и крыша над каруселью одинакового диаметра вращаются вокруг вертикальной оси О в одном направлении с частотами 3n и n соответственно (рис. 4д). Скат крыши длиной I образует с осью вращения угол а. Определите: 1) угловые скорости карусели и крыши над ней, 2) линейные скорости крайних точек карусели и крыши, 3) центростремительное ускорение этих точек.
Д. 16. Ознакомьтесь с условием предыдущей задачи. Определите, с какой угловой скоростью и в каком направлении должен идти мальчик по карусели вокруг оси ее вращения, чтобы крыша относительно него оставалась неподвижной. На каком расстоянии от оси вращения расположены точки карусели, в которых центростремительное ускорение такое же, как и на краю крыши?
Д. 17. Небольшое тело, которому сообщили начальную скорость v0=3,0 м/с, скользит по горизонтальной поверхности вдоль полукруглых барьеров радиусами R1 =12 см и R2= 20 см (рис. 5д). Чему равна конечная скорость тела? На сколько отличаются значения угловой скорости и центростремительного ускорения тела при движении вдоль барьеров? Трение и деформацию не учитывать.
Д. 18. Решите предыдущую задачу при условии, что в зазоре между барьерами телу в течение 0,1 с сообщается отрицательное ускорение, равное -4 м/с2.
Д. 19. Космический корабль «Восток-3» за 95 мин совершил 64 оборота вокруг Земли на высоте 230 км над ее поверхностью. Определите период обращения корабля, считая орбиту круговой. С какой угловой и линейной скоростями двигался корабль? Чему равно центростремительное ускорение корабля?
Д. 20. Радиус орбиты синхронного спутника, т. е. спутника, висящего над одной и той же точкой земной поверхности, равен 4,2 • 104 км. Найдите отношение центростремительных ускорений спутника и точки земной поверхности.
Д. 21. При вращении на тренажере — центрифуге радиусом 4,0 м летчик испытывает центростремительное ускорение, равное 40 м/с2. Определите линейную скорость летчика, угловую скорость, частоту, период обращения центрифуги.
Д. 22. Материальная точка совершает движение по окружности радиусом 3 м с постоянной по модулю скоростью 15 м/с в направлении движения часовой стрелки. Проекция вектора скорости на ось X равна 12 м/с. Нарисуйте рисунок и определите проекцию вектора скорости на ось Y, угловую скорость точки, период, частоту обращения и центростремительное ускорение.
Д. 23. Материальная точка движется по окружности с постоянной частотой 1,6 с-1. В некоторый момент времени проекции скорости точки на оси прямоугольной системы координат XY, совмещенной с центром вращения, равны -3 м/с и 4 м/с соответственно. Сделайте рисунок и определите направление вращения, линейную и угловую скорости точки, радиус окружности и центростремительное ускорение, а также проекции центростремительного ускорения на оси координат.
Д. 24. Материальная точка движется по окружности с постоянной частотой, равной 0,8 с-1. В некоторый момент времени проекции скорости материальной точки на оси прямоугольной системы координат XY, совмещенной с центром вращения, равны 6 м/с и -8 м/с соответственно. Сделайте рисунок и определите линейную и угловую скорости точки, радиус окружности и центростремительное ускорение, а также проекции скорости и центростремительного ускорения по истечении времени, равного четверти периода обращения.
171. Почему при резком увеличении скорости автобуса пассажиры отклоняются назад, а при внезапной остановке — вперед? При резком увеличении скорости автобуса ноги пассажира начинают двигаться вперед, а верхняя часть тела продолжает двигаться по инерции с прежней, меньшей, скоростью. При торможении ноги пас-сажира начинают «уходить» назад, а верхняя часть тела движется вперед.
172. Какое изменение произошло в движении речного трамвая, если его пассажиры вдруг отклонились вправо? Речной трамвай резко повернул налево.
173. Мяч, спокойно лежавший на столе вагона при равномерном движении поезда, покатился вперед по направлению движения поезда. Какое изменение произошло в движении поезда? Поезд начал торможение.
174. Положите на стакан почтовую открытку, а на открытку положите монету. Ударьте по открытке щелчком (рис. 35). Почему открытка отлетает, а монета падает в стакан? Ввиду краткости взаимодействия сила трения между открыткой и монетой не успевает сообщить последней достаточную скорость. Открытка отлетает и монета, потеряв точку опоры, падает в стакан.
175. При колке дров в полене застрял топор. На рисунке 36 показано, какими способами в этом случае можно расколоть полено. Объясните их. В первом случае полено резко останавливается, а топор, двигаясь по инерции, раскалывает его. Во втором случае движущееся по инерции полено раскалывается о неподвижный топор.
176. На рисунке 37 показаны способы насаживания лопаты на палку (черенок). Объясните их. В первом случае используется инерция лопаты, а во втором — ее черенка.
177. Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспортом? Из-за явления инерции транспортные средства не могут мгновенно остановиться и после начала торможения продолжают некоторое время двигаться вперед.
178. Почему запрещается буксировать автомобиль с неисправными тормозами с помощью гибкого троса? При торможении буксирующего автомобиля буксируемый двигается по инерции вперед и сталкивается с первым.
179. Почему после выключения двигателя сверлильного станка патрон продолжает вращаться? Из-за явления инерции.
180. Зачем велосипедист, приближаясь к подъему дороги, увеличивает скорость движения? Чтобы подняться как можно выше за счет инерции велосипеда.
181. Почему при поворотах машинист, шофер, велосипедист снижают скорость движения машины? Чтобы предотвратить занос.
182. Для чего перед взлетом, а также посадкой самолета пассажир обязан пристегнуться ремнем безопасности? Для того, чтобы при резком изменении скорости не вылететь из кресла в результате инерции.
183. Зачем должен включаться на автомобиле задний красный свет, когда водитель автомобиля нажимает на тормозную педаль? Чтобы предупредить едущие сзади него транспортные средства о снижении скорости.
184. Почему капли дождя при резком встряхивании слетают с одежды? При резком встряхивании капли воды продолжают двигаться по инерции.
185. Почему трактор, ведя на буксире автомашину, не должен резко изменять скорость движения? При резком торможении водитель автомобиля может не среагировать, и автомобиль, двигаясь по инерции, столкнется с трактором.
186. Выйдя из воды, собака встряхивается. Какое явление помогает ей в этом случае освободить шерсть от воды? Ответ поясните. см. № 184.
187. С летящего самолета сбрасывают груз. Упадет ли он на землю под местом бросания? Если нет, то куда сместится относительно этого места и почему? Груз сместится по направлению вектора скорости самолета. Это объясняется явлением инерции.
188. Почему запрещается резко поднимать груз подъемным краном? В результате инерции натяжение троса, удерживающего груз, резко возрастает, и он может оборваться.
189. В чем причина разрушений при землетрясении? Части зданий при землетрясении в результате инерции начинают двигаться с разной скоростью и между ними происходит разрыв.
190. Почему линейка, подвешенная на бумажных кольцах, при резком ударе по ней переламывается, а кольца остаются целыми? При резком ударе линейка переломится быстрее, чем возмущение достигает колец.
191. Как располагается свободная поверхность нефти в цистернах, когда электровоз, приводящий их в движение, набирает скорость; замедляет ход? Свободная поверхность нефти будет на-кло-нена относительно земли. При увеличении скорости нефть будет отбрасывать к концу цистерны, при торможении — к началу. Это объясняется инерцией частиц нефти.
192. Упадет ли под местом бросания мяч, выроненный из руки в вагоне равномерно и прямолинейно движущегося поезда? Да, упадет, поскольку и мяч, и пол вагона движутся относительно земли с одной и той же скоростью.
193. Приведите примеры, когда инерция приносит пользу и когда — вред. Инерция приносит пользу человеку, когда он стряхивает с одежды, ру-бит дрова, подсекает удочкой рыбу. Инерция приносит вред пассажирам автобуса и оператору подъемного крана.
194. Почему легче перепрыгнуть через ров с разбега? Потому что скорость больше.
195. На столе лежит книга. С какими телами она взаимодействует? Почему книга находится в покое? Лежащая на столе книга взаимодействует с Землей и со столом. Она находится в покое, поскольку эти взаимодействия уравновешены.
196. Взаимодействием каких тел обусловливается движение облаков; стрелы, выпущенной из лука; сна-ряда внутри ство-ла пу-шки при вы-стреле; вращение крыльев ветряного двигателя? Взаимодействием капелек воды, входящих в облако, с воздушными потоками и Землей. Взаимодействием с те-тивой лу-ка, Землей и воздухом. Взаимодействием с газами, образовавшимися в результате в-зрыва п-ор-оха, ство-лом пуш-ки, ее ложем и Землей. Взаимодействием крыльев мельницы с набегающим потоком воздуха.
197. Приведите 3—5 названий тел, в результате взаимодействия с которыми мяч может прийти в движение (или изменить направление своего движения). Нога футболиста, ра-ке-тка теннисиста, клюшка для гольфа, бита бейсболиста, воздушный поток.
198. Что произойдет с подвешенной на нитях пружиной, если спичкой пережечь нить АВ, сжимающую ее (рис. 38)? Действие нити А В на пружину прекратится, и она разожмется и придет в движении.
199. Почему пожарному трудно удерживать бранд-спойт, из которого бьет вода? Из-за явления отдачи.
200. Почему отклоняется трубка при вытекании из нее воды (рис. 39)? В результате взаимодействия вытекающей воды и трубки последняя придет в движение.
201. Почему трубка не отклоняется, если на пути вытекающей из нее воды (см. задачу 200) поместить картонку, укрепленную на трубке, как показано на рисунке 40? Взаимодействие между трубкой и водой уравновешивается взаимодействием между картоном и трубкой, и поэтому трубка остается в покое.
202. Почему при вытекании воды сосуд, подвешенный на нити, вращается (рис. 41)? Истекающий из трубок поток воды действует на стенки тру¬бок. В результате сосуд вращается.
203. Колба подвешена на нити (рис. 42). Останется ли колба в состоянии покоя при сильном кипении воды в ней? Явление объясните. Нет. см. №202.
204. В некоторых парках на детских площадках для игр устанавливают деревянные цилиндры (барабаны), вращающиеся на горизонтальной оси. В каком направлении и когда по нему бежит ребенок? Ребенок отталкивается от цилиндра, и тот движется в противоположном направлении.
205. Рыба может двигаться вперед, отбрасывая жабрами струи воды. Объясните это явление. Этот принцип движения называется реактивным. Отбрасываемая жабрами рыбы вода действует на рыбу, которая за счет этого приходит в движение.
206. Какое назначение у водоплавающих птиц имеют перепончатые лапки? Перепончатые лапки позволяют увеличивать взаимодействие между водой и птицей.
207. Почему при вы-стре-ле приклад винтовки надо плотно прижимать к плечу? Неплотно прижатый приклад в результате отдачи может повредить плечо.
208. Почему при вы-стреле сна-ряд и ору-дие получают разные скорости? Масса пуш-ки во много раз больше массы сна-ряда, и соответственно скорость пуш-ки будет во много раз меньше скорости сна-ряда.
209. Мальчик прыгает с нагру-женной ба-р-жи на берег. Почему движение баржи в сторону, противоположную прыжку, незаметно? Масса баржи гораздо больше массы мальчика, и в результате скорость пуш-ки практически равна нулю.
210. На одинаковом расстоянии от берега находятся лодка с гру-зом и такая же лодка без груза. С какой лодки легче спрыгнуть на берег? Почему? Легче прыгать с нагруженной лодки, поскольку ее масса больше.
211. а) В сжатом состоянии пружина на подставке удерживается с помощью нити (рис. 43, а). Если в точке А нить пережечь, то пружина взлетит. Укажите, взаимодействием каких тел вызывается движение пружины. б) Если на пружину предварительно поместить, например, мяч, то и он придет в движение. Взаимодействием каких тел будет вызвано движение мяча? в) На левой тележке лежит кубик из железа, на правой — из дерева (рис. 43, б). Между тележками помещена сжатая с помощью нити пружина. Если нить пережечь, то тележки придут в движение. Какая тележка приобретет большую скорость? Почему? а) Взаимодействием пружины, опоры и нити. б) Взаимодействием пружины, нити, мяча и опоры. в) m1v1 = m2v2. Значит, большую скорость приобретет тележка с деревянным бруском, поскольку он имеет меньшую массу.
212. Левая тележка (см. задачу 211, в) приобрела скорость 4 см/с, правая — 60 см/с. Масса какой тележки больше и во сколько раз?
213. Чему равна масса левой тележки (см. задачу 212), если масса правой тележки равна 50 г?
214. Пешеход массой 90 кг движется со скоростью 3,6 км/ч, а собака массой 7,5 кг бежит со скоростью 12 м/с. Найдите отношение импульсов пешехода и собаки.
215. а) Стальная пластина прикреплена к концу пружины (рис. 44). Пружина в сжатом состоянии удерживается нитью. Если пережечь нить, то пружина выпрямляется и стальная пластина одновременно ударяет шары, которые лежат на столе. Массы шаров равны, но сделаны они из разных металлов (алюминий, свинец, сталь). Из какого металла сделаны шар 1, шар 2 и шар 3? (На рисунке положение каждого шара после у-дара обозначено пунктиром.) б) Между тележками помещена сжатая с помощью нити пружина (см. рис. 43, б). Если нить пережечь, то в результате взаимодействия с пружиной тележки придут в движение. Как будут отличаться скорости, приобретенные тележками, если масса левой тележки составляет 7,5 кг, а правой — 1,5 кг?
216. Пружина, концы которой стянуты нитью, помещена между тележками так, как показано на рисунке 45. На тележках сосуды с песком. Когда нить пережгли, правая тележка приобрела большую скорость, чем левая. Чем это можно объяснить? Левая тележка тяжелее правой.
217. Какова масса правой тележки (см. задачу 216), если она приобрела в 0,5 раза большую скорость, чем левая тележка, масса которой с грузом составляет 450 г?
218. Мальчик выбирает веревку, и лодки сближаются в озере (рис. 46). Какая из двух одинаковых лодок к моменту сближения приобретает большую скорость? Почему? Большую скорость имеет левая лодка, поскольку она легче правой, в которой сидит ребенок.
219. При взаимодействии двух тележек их скорости изменились на 20 и 60 см/с. Масса большей тележки 0,6 кг. Чему равна масса меньшей тележки?
220. К лежащим на столе шарам были приложены в течение одного и того же промежутка времени одинаковые силы. При этом шар массой 3 кг приобрел скорость 15 см/с. Какую скорость приобрел шар массой 1 кг?
221. С неподвижной надувной лодки массой 30 кг на берег прыгнул мальчик массой 45 кг. При этом лодка приобрела скорость 1,5 м/с относительно берега. Какова скорость мальчика относительно лодки?
222. Мальчик, масса которого 46 кг, прыгнул на берег со скоростью 1,5 м/с с неподвижного плота массой 1 т. Какую скорость приобрел плот относительно берега?
223. Могут ли два неподвижных вначале тела в результате взаимодействия друг с другом приобрести одинаковые по численному значению скорости? Могут, при условии, что их массы равны.
224. Воздух под поршнем насоса сжали. Изменилась ли масса воздуха? Масса воздуха не изменилась.
225. Гирю опустили в сосуд с водой. Изменилась ли масса гири? Масса гири не изменилась.
226. Соревнуясь в перетягивании, два мальчика тянут веревку в разные стороны, прикладывая к ней силы по 500 Н каждый. Разорвется ли веревка, если она выдерживает силу натяжения лишь 800 Н? Не разорвется, поскольку на нее действует сила всего в 500 Н.
227. Изменится ли масса воды, когда часть ее обратится в лед или пар? Ее масса изменится на величину, равную массе льда или пара.
228. На рисунке 47 изображены два кубика одинаковой массы: один (1) из янтаря, другой (2) из меди. У какого из кубиков масса вещества в объеме 1 см3 больше и во сколько раз?
229. Из двух медных заклепок первая имеет вдвое большую массу, чем вторая. Чему равно отношение объемов этих тел? Т.к. у первой заклепки масса вдвое больше, чем у второй, то и объем у нее вдвое больше.
230. Диаметры алюминиевого и парафинового шаров одинаковы. Какой из них имеет меньшую массу и во сколько раз?
231. С помощью весов мальчик определил, что стакан, заполненный водой, имеет большую массу, чем тот же стакан, заполненный подсолнечным маслом, но меньшую, чем молоком. Какая из этих жидкостей имеет наибольшую плотность, а какая — наименьшую? Молоко — наибольшую, масло — наименьшую.
232. На чашках уравновешенных весов лежат кубики (рис. 48). Одинаковы ли плотности веществ, из которых сделаны кубики? Их плотности различны.
233. В один из двух одинаковых сосудов (рис. 49) налили воду (левый сосуд), в другой — раствор серной кислоты (правый сосуд) равной массы. Какая жидкость имеет большую плотность? На основании чего вы делаете вывод? Раствор серной кислоты занимает меньший объем и, следовательно, имеет большую, чем у воды, плотность.
234. На одной чашке весов (рис. 50) стоит брусок из свинца, на другой — из олова. На какой чашке находится свинцовый брусок? Свинцовый брусок лежит на левой чашке, т.к. плотность свинца больше.
235. На чашках весов (рис. 51) находятся одинаковые по объему бруски из железа и чугуна. На какой чашке находится железо? Железный брусок находится на левой чашке, т.к. плотность железа больше.
236. Приведите пример двух металлов, которые, имея одинаковые массы, значительно отличались бы объемами. Алюминий и золото. Плотность золота больше, чем алюминия.
237. Какова масса соснового бруска, имеющего такие же размеры, как и дубовый массой 40 кг?
238. В бутылку вмещается 500 мл воды. Вместится ли в эту бутылку 720 г серной кислоты?
239. Сосуд наполнен водой. В каком случае из сосуда выльется больше воды: при погружении бруска свинца или бруска олова? Масса каждого бруска равна 1 кг. При погружении бруска из олова, т.к. он имеет меньшую плотность и, соответственно, больший объем, чем брусок из свинца той же массы.
240. Для промывки деталей их опускают в сосуд с керосином. В каком случае уровень керосина в сосуде станет выше: при погружении в него детали из алюминия или детали из меди такой же массы? (Детали сплошные.) Уровень керо-сина станет выше при погружении детали из алюминия, т.к. плотность алюминия меньше.
241. Железный и алюминиевый стержни имеют одинаковые площади поперечного сечения и массы. Какой из стержней длиннее? Алюминиевый, поскольку его плотность меньше, а объем больше, чем у железного стержня той же массы.
242. Известно, что при одинаковых условиях разные газы в объеме 1 м3 содержат одно и то же число молекул, а плотности газов разные. Чем объясняется различие в плотности газов? У разных газов масса молекул также различна.
243. Чем объяснить отличие плотности водяного пара от плотности воды? В водяном паре расстояния между молекулами больше, чем в воде. Поэтому плотность водяного пара меньше плотности воды.
244. Кислород (как и любой из газов) в зависимости от условий может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии. В каком из состояний плотность кислорода наибольшая; наименьшая? Почему? Наибольшую плотность имеет твердый кислород, а наименьшую — газообразный.
245. Плотность алюминия в твердом состоянии 2700 кг/м3, в жидком — 2380 кг/м3. В чем причина такого изменения плотности алюминия? У жидкого алюминия межмолекулярное расстояние и, соответственно, объем больше, чем у твердого.
246. Как, используя стакан, весы и гири, определить, что имеет большую плотность: вода или молоко? Налить в стакан до определенного уровня воду или молоко и взвесить его. Чем стакан тяжелее, тем выше плотность жидкости. Если провести этот опыт, то получится, что плотность молока больше.
247. Медную деталь нагрели. Изменились ли при этом масса детали, ее объем и плотность? Ответ обоснуйте. Масса осталась неизменной, поскольку число молекул в детали осталось прежним. Объем и плотность изменились, поскольку изменилось межмолекулярное расстояние, зависящее от температуры.
248. Наибольшую плотность вода имеет при 4 °С. Как изменяются масса, объем и плотность воды при охлаждении ее от 4 до 0 °С? Масса не изменится, объем увеличится, плотность уменьшится.
249. Как изменится масса, объем и плотность воды при нагревании от 0 до 4 °С? (См. задачу 248.) Масса не изменится, объем уменьшится, плотность увеличится.
250. Газ в закрытом цилиндре сжимают (рис. 52). Изменяется ли при этом масса молекул газа? масса газа в цилиндре? Изменяется ли плотность газа в цилиндре? Масса молекул и самого газа не изменится, а плотность увеличится.
251. В результате перемещения поршня вправо объем воздуха в закрытом цилиндре увеличился (см. рис. 52). Как при этом изменилась плотность воздуха в цилиндре? Плотность воздуха уменьшилась.
252. Плотность жидкого кислорода 1140 кг/м3. Что означает это число? 1м3 жидкого кислорода имеет массу 1140 кг.
253. Во сколько раз масса гелия объемом 1 м3 больше массы водорода того же объема? (Устно.) В 2 раза, т.к. масса молекулы гелия вдвое больше массы молекулы водорода, а количество молекул в 1м3 обоих газов одинаково.
254. На сколько масса алюминия объемом 1 дм3 меньше массы свинца того же объема?
255. Во сколько раз масса куска мрамора объемом 1 м3 больше массы куска парафина того же самого объема?
256. Картофелина массой 59 г имеет объем 50 см3. Определите плотность картофеля и выразите ее в килограммах на кубический метр (кг/м3).
257. Чугунный шар при объеме 125 см3 имеет массу 800 г. Сплошной или полый этот шар?
258. Кусок металла массой 461,5 г имеет объем 65 см3. Что это за металл?
259. Подсолнечное масло объемом 1 л имеет массу 920 г. Найдите плотность масла. Выразите ее в килограммах на кубический метр (кг/м3).
260. В пустую мензурку массой 240 г налили кислоту объемом 75 см3. Масса мензурки с кислотой 375 г. Определите, какую кислоту налили в мензурку.
261. Из какого металла изготовлена втулка подшипника, если ее масса 3,9 кг, а объем 500 см3?
262. Точильный брусок, масса которого 300 г, имеет размер 15X5X2 см. Определите плотность вещества, из которого он сделан.
263. а) Когда бак целиком наполнили керосином, то оказалось, что масса его увеличилась на 32 кг. Какова вместимость бака? б) В средней мензурке налита вода (см. рис. 9). Поместится ли в этой мензурке такая же масса керосина, если воду вылить?
264. На сколько увеличилась общая масса автомашины после погрузки на нее 50 сухих сосновых брусков объемом 20 дм3 каждый?
265. а) На железнодорожную четырехосную платформу массой 21 т погрузили гранит объемом 19 м3. Какой стала общая масса платформы с грузом? б) Сколько штук кирпичей размером 250X120X60 мм погрузили на автоприцеп, если масса его увеличилась на 3 т?
267. На сколько изменилась общая масса автомобиля, когда в бак его долили 200 л бензина?
268. Определите массу мраморной плиты, размер которой 1,0X0,8X0,1 м.
269. Чтобы получить латунь, сплавили кусок меди массой 178 кг и кусок цинка массой 355 кг. Какой плотности была получена латунь? (Объем сплава равен сумме объемов его составных частей.)
270. За каждый из 15 вдохов, которые делает человек в 1 мин, в его легкие поступает воздух объемом 600 см3. Вычислите объем и массу воздуха, проходящего через легкие человека за 1 ч.
271. В аквариум длиной 30 см и шириной 20 см налита вода до высоты 25 см. Определите массу воды в аквариуме.
272. Определите массу оконного стекла длиной 3 м, высотой 2,5 м и толщиной 0,6 см.
273. В карьере за сутки добыто 5000 м3 песка. Сколько железнодорожных платформ грузоподъемностью 65 т потребуется, чтобы перевезти этот песок? (Песок принять сухим.)
274. Сейчас, где возможно, железные инструменты заменяют алюминиевыми. На сколько при этом уменьшается масса угольника толщиной 5 мм? Остальные размеры угольника указаны на рисунке 531.
275. Стальная деталь машины имеет массу 780 г. Определите ее объем.
276. Какой вместимости надо взять сосуд, чтобы в него можно было налить бензин, масса которого 35 кг?
277. а) В вашем распоряжении находятся только кувшин, весы с гирьками и сосуд с водой. Объясните, как бы вы поступили, используя лишь эти тела, чтобы определить вместимость кувшина. б) Когда сосуд целиком наполнили бензином, его масса стала равна 2 кг. Масса этого же сосуда без бензина равна 600 г. Какова вместимость сосуда?
278. Какой путь может проехать автомобиль после заправки горючим, если на 100 км пути его двигатель расходует 10 кг бензина, а вместимость топливного бака равна 60 л?
279. Чтобы жесть, используемая для изготовления консервных банок, не ржавела, ее покрывают тонким слоем олова (лудят) из расчета 0,45 г олова на 200 см2 площади жести. Какова толщина слоя олова на жести?
280. Как можно, не разматывая, определить длину медного провода, свернутого в моток?
281. Определите объем воды, которая выльется из отливного стакана, если в него опустить свинцовую дробь массой 684 г.
282. Для промывки медной детали массой 17,8 кг ее опустили в бак с керосином. Определите массу керосина, вытесненного этой деталью.
283. Сколько потребуется железнодорожных цистерн для перевозки 1000 т нефти, если вместимость каждой цистерны 50 м3?
284. Между алюминиевым и такого же объема пара-фин-овым шарами находится сжатая, связанная нитью пружина. Нить пережигают, и пружина, распрямляясь, приводит шары в движение. Какую скорость приобретает при этом алюминиевый шар, если пара-финовый шар приобрел скорость, равную 0,6 м/с?
285. Действует ли сила тяготения между космонавтом и Землей, когда космонавт, как говорят, находится в состоянии невесомости? Да.
286. Почему жидкость можно переливать из сосуда в сосуд? Из-за текучести жидкости.
287. Каждый из двух стеклянных шаров, которые лежат на столе, не касаясь друг друга, взаимодействует со столом. Взаимодействуют ли они между собой? Взаимодействуют.
288. Пусть между двумя деревянными шарами, которые лежат на столе, сила тяготения равна F. Изменится ли численное значение этой силы, если между шарами поместить массивный экран? Сила тяготения между шарами не изменится.
289. В одинаковых ли направлениях движутся капли дождя над Невой и капли дождя над Днепром? (Над реками погода безветренная.) В различных.
290. Какой угол составляют направления сил тяготения, действующих между самолетом и Землей на Северном полюсе и самолетом и Землей под Санкт-Петербургом? (Город Санкт-Петербург находится на широте 60°.) Силы тяготения составляют угол, равный 90°-60° = 30°.
291. Между какими двумя из трех шаров (рис. 54) сила тяготения наибольшая? Между шаром массой 5 кг и шаром массой 10 кг.
292. Чем можно объяснить отклонение отвеса от вертикального положения (рис. 55)? Отвес притягивается к массивной скале.
293. Приведите примеры явлений, наблюдаемых на Земле, которые объясняются действием силы тяготения. Дождь, снегопад, течение рек, скатывание вагона с горки.
294. Изменяется ли сила тяготения между парашютистами, изображенными на рисунке 56; между парашютистом и его раскрытым парашютом? Да; практически нет.
295. Почему Земля сообщает всем телам одно и то же уско-рение силы тяготения независимо от их массы, если тела находятся на одной и той же высоте над поверхностью Земли? Массы всех тел, которые возможно поднять над Землей, одинаково малы по сравнению с массой Земли.
296. Во сколько раз увеличится сила взаимного притяжения двух шаров, если расстояние между ними уменьшить в 3 раза? Т.к. сила гравитационного притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между двумя взаимодействующими телами, то она увеличится в З2 = 9 раз.
297. Чему равно ускорение свободного падения на высоте над поверхностью Земли, равной двум ее радиусам?
298. На какой высоте над поверхностью Земли сила тяготения в 2 раза меньше, чем на поверхности Земли?
299. С какой силой притягивается к центру Земли тело массой т, находящееся в глу-бокой шахте, если расстояние от центра Земли до тела равно r? Плотность Земли считайте всюду одинаковой и равной р.
300. Планета Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос. Первый находится на расстоянии 9500 км от центра Марса, второй — на расстоянии 24000 км. Определите периоды обращения этих спутников вокруг Марса.
301. Во сколько раз сила притяжения между Луной и Солнцем больше, чем сила притяжения между Луной и Землей? Как объяснить, что Луна является все же спутником Земли?
302. Какую скорость должен иметь искусственный спутник, чтобы обращаться по круговой орбите на высоте 630 км над поверхностью Земли? Каков период его обращения? (Спутник запускается в направлении с севера на юг.)
303. Вычислите ускорение свободного падения и первую космическую скорость у поверхности Луны.
304. На какое расстояние от центра Земли должен быть запущен синхронный спу-тник, т. е. спутник, висящий над одной и той же точкой земной поверхности? Определите линейную скорость спутника при обращении по ор-бите.
305. На сколько отличаются скорости запуска ракет относительно Земли, которые должны стать искусственными спутниками Земли, если они запускаются на экваторе: одна — в направлении вращения Земли, а другая — в направлении против вращения Земли?
306. Почему сила тяжести на полюсах Земли больше, чем на экваторе? Условно считая, что Земля имеет форму шара, оцените, на сколько отличается ускорение силы тяжести в этих точках.
307. Одинаковая ли сила тяжести действует на одинаковые шары, один из которых находится в воде (рис. 57)? Да.
308. а) На орбите космического корабля космонавт находится в состоянии невесомости. Действует ли при этом сила тяжести на корабль; на космонавта? б) Пренебрегая массой облаков на рисунке 56, укажите тело, у которого сила тяжести наибольшая; наименьшая. а) Действует и на корабль, и на космонавта, б) Наибольшая сила тяжести, у самолета, наименьшая — у парашютистов.
309. На какой из двух одинаковых по размерам брусков действует большая сила тяжести и во сколько раз (рис. 58)? Сила тяжести пропорциональна массе, а масса — плотности. Плотность парафина в 3 раза меньше плотности алюминия, а, следовательно, сила тяжести, действующая на парафиновый брусок, в 3 раза меньше силы тяжести, действующей на алюминиевый брусок.
310. Определите, во сколько раз сила тяжести, действующая на спортивный диск, больше силы тяжести, действующей на футбольный мяч.
311. Какая сила тяжести действует на каждый шар (см. рис. 54)?
312. Брошенный вертикально вверх мяч массой 100 г вернулся на Землю через 3 с. Определите скорость мяча, силу тяжести, действующую на мяч, и высоту, на которую он поднялся.
313. С вертолета, находящегося на высоте 100 м над Землей, упал предмет массой 200 г. Чему равна сила тяжести, действующая на предмет? Через сколько времени предмет достигнет поверхности Земли, если вертолет поднимается со скоростью 3 м/с; опускается со скоростью 3 м/с; неподвижен относительно Земли?
314. Камень упал в воду с крутой скалы. Звук его падения был услышан на вершине скалы через 5 с. Определите высоту скалы, если скорость звука в воздухе равна 340 м/с.
315. Жонглер в цирке подбрасывает вертикально вверх шар с начальной скоростью 10 м/с. Через 0,5 с с такой же скоростью следом за первым шаром вверх брошен второй шар. На какой высоте от точки бросания встретятся шары?
316. Почему массу тела определяют с помощью рычажных весов? Весы уравновешиваются, когда силы, действующие на их плечи, равны. Тогда и массы уравновешивающих их тел равны.
317. Можно ли для определения массы тела пользоваться рычажными весами на другой планете? Можно.
318. Какую скорость приобретает тело массой 3 кг под действием силы, равной 9 Н, по истечении 5 с?
319. Поезд массой 500 т, трогаясь с места, через 25 с набрал скорость 18 км/ч. Определите силу тяги.
320. Скорость тела массой 2 кг изменяется со временем так, как представлено на графике рисунка 59. Найдите силу, действующую на каждом этапе этого движения. Определите по графику, на каком этапе движения тело прошло наибольший путь.
321. Под действием какой постоянной силы ранее покоящееся тело массой 300 г в течение 5 с пройдет путь 25 м?
322. Под действием постоянной силы, равной 10 Н, тело движется прямолинейно так, что зависимость ко¬ординаты тела от времени описывается уравнением х = 3-2t + t2. Определите массу тела.
323. Самолет массой 15 т, пройдя по взлетной полосе путь 600 м, приобретает необходимую для отрыва от поверхности Земли скорость 144 км/ч. Считая движение равноускоренным, определите время разгона, ускорение и силу, сообщающую самолету это ускорение.
Д. 25. С каким ускорением двигалась бы хоккейная шайба по идеально гладкому льду после удара клюшкой? Поскольку на шайбу по условию задачи не действуют никакие силы после удара клюшкой, то шайба движется с нулевым ускорением.
Д. 26. Некоторая сила F сообщает телу массой 1 кг ускорение, равное 0,2 м/с2. С каким ускорением будет двигаться тело массой 2 кг под действием силы, равной 3F?
Д. 27. При увеличении скорости автомобиль может двигаться с ускорением g/5. Какие силы со стороны каких тел и в каком направлении сообщают это ускорение автомобилю массой 1200 кг, человеку массой 80 кг?
Д. 28. Мяч массой 100 г, брошенный перпендикулярно стене со скоростью 10 м/с, отскакивает от нее с той же по модулю скоростью. Определите ускорение и среднюю силу торможения мяча, если мяч находился в контакте со стеной в течение 1 мс.
Д. 29. Под действием одинаковой силы F два покоившихся тела массами 120 г и 60 г приобретают одинаковую скорость. На второе тело сила действует в течение 1,3 с. Определите длительность действия силы на первое тело.
Д. 30. На одно из двух тел одинаковой массы в течение 2 с действует сила Fx = 6 Н. На другое тело действует сила -F2 = 4 Н. В результате действия этих сил тела, выведенные из состояния покоя, приобретают одинаковую скорость. Определите время действия силы F2.
Д. 31. Три тела массами m1, m2 и m3 выводятся из состояния покоя за одно и то же время под действием сил F1, F2 И F3. Причем m1 = 3 кг, m2 = 4 кг, ускорение а3=6 м/с2, F2 = F3=12 Н, а скорость v1 = v3. Определите массу третьего тела m3, ускорения а1 и а2, силу F1.
Д. 32. Под действием постоянной силы за третью секунду движения тело массой 200 г прошло путь, равный 1,8 м, а за четвертую секунду — путь, равный 2,4 м. Определите ускорение и силу, сообщающую телу ускорение.
Д. 33. После выключения двигателя автомобиль «Волга» массой 1800 кг проезжает в свободном качении путь, равный 545 м, за время 80 с до полной остановки. Определите начальную скорость, ускорение и силу, действующую на автомобиль в процессе торможения.
Д. 34. При аварийном торможении автомобиль «Волга», двигавшийся со скоростью 80 км/ч, проехал до полной остановки путь, равный 43,2 м. Определите средние значения ускорения и тормозящих сил, действующих на: 1) автомобиль массой 1720 кг, 2) человека массой 80 кг. Со стороны каких тел и в каком направлении действуют эти силы?
Д. 35. Графики зависимости координаты х от времени t трех автомобилей А, В и С, движущихся по прямому шоссе, представлены на рисунке 6д. На автомобиль А массой 1000 кг действует сила FA. Определите проекции сил, действующих на каждый автомобиль, и массы автомобилей В и С, если на них действуют силы FB = 0,4 FA и Fc=0,3 FA соответственно.
Д. 36. Скатившись на санках с гладкой ледяной горки высотой h = 3,2 м, мальчик проехал по заснеженной горизонтальной поверхности путь, равный s = 16 м. Зная, что его масса вместе с санками равна 50 кг, он определил среднюю силу торможения на горизонтальном участке пути без учета потерь скорости при спуске. На самом деле у основания горы скорость санок была равна 80% от расчетной. Какой результат получил мальчик и на сколько он ошибся в расчетах?
Д. 37. Определите ускорение и силу, действующую на тело массой 250 г, если уравнение изменения координаты тела от времени имеет вид х = 2 +t – 2t2.
Д. 38. Мотоциклист, ехавший со скоростью 36 км/ч, резко затормозил. Сила трения составила 550 Н на тормозном пути 10 м. Определите ускорение и напишите уравнение скорости мотоциклиста в зависимости от времени.
Д. 39. По данным условия предыдущей задачи определите массу мотоциклиста вместе с мотоциклом.
Д. 40. В одном из кинофильмов персонажу надо было перебросить записку через бурный ручей шириной L. Он догадался изготовить своего рода пращу, т. е. привязал записку к камню массой m, раскрутил камень на веревке длиной l в горизонтальной плоскости над головой и отпустил ее в нужный момент. Через время t после броска камень достиг противоположного берега. Найдите центростремительное ускорение и силу натяжения веревки во время вращения камня.
Д. 41. Представим, что для создания искусственной силы тяжести космическая станция изготовлена в форме полого колеса радиусом 40 м, вращающегося со скоростью 0,25 рад/с. Определите силу, действующую на космонавта массой 80 кг, если космонавт: 1) неподвижен; 2) идет внутри станции в направлении ее вращения со скоростью 1,3 м/с; 3) идет с той же скоростью в противоположном направлении. В каком из направлений легче идти?
Д. 42. В молочном сепараторе цельное молоко поступает по вертикальному каналу в центр вращающегося сосуда. Какая из отводных трубок сепаратора расположена ближе к оси вращения — для снятого молока или для сливок? Для сливок, т.к. их плотность меньше, чем плотность снятого молока. Поскольку центростремительное ускорение сливок и молока одинаковое, то на сливки действуют меньшие силы, чем на снятое молоко.
324. Назовите силы, действующие на силомер, сжатый рукой человека (рис. 60). Сила руки человека и сила тяжести.
325. При колебательном движении шарик, подвешенный к пружине, периодически оказывается в положениях а, 0, б (рис. 61). Взаимодействием каких тел обусловлено движение шарика вниз; вверх? Взаимодействием пружины, шарика и Земли.
326. На конце гибкой доски стоит мальчик, который приготовился к прыжку (рис. 62). Взаимодействием каких тел вызвано изменение формы доски? Взаимодействием мальчика, доски и Земли.
327. Определите цену деления шкалы динамометра (рис. 63), если известно, что сила тяжести, действующая на гирю, равна 50 Н. 10 Н.
328. Назовите силы, действующие на грузы, изображенные на рисунках 64 и 65. Укажите направление этих сил. Сила тяжести, направленная к центру Земли, и сила упругости, направленная противоположно силе тяжести.
329. На сколько отличаются силы упругости пружин динамометров, действующие на грузы (см. рис. 64, 65)? На 10,4 Н-1,6 Н = 8,8 Н.
330. Если нить в точке А оборвется, то под действием какой силы сократится пружина (рис. 66)? Под действием силы упругости.
331. Под действием какой силы сокращается пружина при изменении нагрузки (рис. 67)? Под действием силы упругости.
332. Под действием какой силы доска после прыжка мальчика выпрямляется (см. рис. 62)? Под действием силы упругости.
333. В начале подъема в лифте высотного здания человек ощущает, что его прижимает к полу лифта. Меняются ли при этом: а) масса человека; б) сила тяжести, действующая на человека; в) вес человека? Масса и сила тяжести остаются неизменными, а вес человека изменяется.
334. Какой из шаров имеет самый маленький вес; самый большой (рис. 68)? Одинакова ли плотность веществ, из которых изготовлены шары? Шар массой 10 кг имеет самые большие вес и плотность, массой 2 кг — самые маленькие.
335. Что измеряет динамометр на рисунке 69? Каково его показание? Вес гири, равный 10 Н.
336. Чему равна сила тяжести, действующая на зайца, волка, медведя, носорога, слона, если их массы соответственно равны 6 кг, 40 кг, 400 кг, 2 т, 4 т?
337. Сколько весит керосин объемом 18,75 л?
338. Сколько весит бензин объемом 25 л?
339. Масса бензина во время поездки автомобиля уменьшилась на 20 кг. На сколько уменьшился общий вес автомобиля?
340. В бидон массой 1 кг налили 5 л керосина. Какую силу нужно приложить, чтобы приподнять бидон?
341. Определите вес дубового бруска (рис. 70).
342. С какой силой растянута пружина, к которой подвесили брусок из латуни размером 10X8X5 см?
343. Подвешенная к потолку люстра действует на потолок силой 49 Н. Какова масса люстры?
344. Определите вес каждого шара (см. рис. 68).
345. Вычислите вес спортивного ядра, мопеда «Верховина-5», мотороллера «Турист-М», если массы их соответственно равны 7,26 кг, 50 кг, 145 кг.
346. Мопед «Рига-16» весит 490 Н. Какова его масса?
347. Известно, что на Луне на тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная 1,62 Н. Определите, чему будет равен на поверхности Луны вес человека, масса которого 75 кг.
348. На мопед МП-047 действует сила тяжести, равная 392 Н. Какова масса мопеда?
349. Мотоцикл М-106 весит 980 Н. Чему равна масса мотоцикла?
350. Под действием силы 320 Н пружина амортизатора сжалась на 9 мм. На сколько миллиметров сожмется пружина при нагрузке 1,60 кН?
351. Пружина динамометра под действием силы 4 Н удлинилась на 5 мм. Определите вес груза, под действием которого эта пружина удлиняется на 16 мм.
352. Грузовик взял на буксир легковой автомобиль массой 1 т и, двигаясь равноускоренно, за 50 с проехал путь 400 м. На сколько удлинился во время движения трос, соединяющий автомобили, если его жесткость равна 2,0 • 105 Н/м? Трение не учитывайте.
353. Два связанных невесомой нерастяжимой нитью тела массами m1 и m2>m1 лежат на гладком столе. Силу F прикладывают сначала к телу большей массы (рис. 71, а), а затем к телу меньшей массы (рис. 71, б). Одинакова ли сила натяжения нити?
354. Назовите силы, изображенные на рисунке 72. Перерисуйте его в тетрадь и обозначьте каждую силу соответствующей буквой.
355. На нити подвешен груз (рис. 73). Изобразите графически силы, действующие на груз (масштаб: 1 см — 5 Н).
356. На тросе подъемного крана висит контейнер с грузом массой 2,5 т. Изобразите графически в выбранном вами масштабе силы, действующие на контейнер.
357. Обозначьте соответствующими буквами силы, изображенные на рисунке 74. Взаимодействием каких тел они обусловлены?
358. Изобразите графически (масштаб:0,5 см — 5 Н) силы, приложенные в точках а, б, в, 0 (рис. 75).
359. Изобразите графически силу, направленную вертикально вверх, модуль которой равен 4 Н (масштаб: 0,5 см — 1Н).
360. Изобразите графически силу, направленную вертикально вниз, модуль которой равен 50 Н (масштаб: 0,5 см — 10 Н).
361. На рисунке 76 изображена сила F, равная 20 Н. Пользуясь ею как масштабным отрезком силы определите, чему равны модули сил и F1 и F2. Модуль какой из сил, изображенных на рисунке 77, больше всех и какой — меньше всех? Запишите эти силы в порядке возрастания их модулей.
362. Пользуясь масштабом (рис. 78), определите модули сил, действующих на тело А.
363. Какая из сил, изображенных на рисунке 79, равна 2 Н (масштаб: 0,5 см — 1 Н)?
364. Изобразите графически силы, действующие на доску АВ (рис. 80). Обозначьте буквами точки их приложения.
365. Изобразите графически силы, приложенные к телу (рис. 81): в точке А силу 4 кН, действующую горизонтально слева направо; в точке В силу 5 кН, направленную вертикально вверх; в точке С силу 6 кН, направленную вертикально вниз (масштаб: 1 см — 2 кН).
366. Изобразите графически две силы: 5 и 2 кН, приложенные к одной точке тела и действующие под углом 90° друг к другу (масштаб: 1 см — 1 кН).
367. На рисунке 82 графически изображены силы, действующие на модель самолета. Сила тяжести равна 4 Н. Пользуясь линейкой, определите модули сил: a) F2 — силы тяги двигателя модели; б) F1 — силы сопротивления воздуха и в) F3 — подъемной силы.
368. На горизонтальном участке пути трактор развил силу тяги 8 кН. Сила сопротивления движению трактора равна 6 кН. Вес трактора 40 кН. Изобразите эти силы графически (масштаб: 0,5 см — 4000 Н).
Д. 43. Лифт высотного здания в начале и конце пути движется с ускорением, а в средней части пути его скорость остается постоянной. Изобразите с помощью векторов силу тяжести и вес человека на каждом этапе подъема и спуска лифта.
Д. 44. При спуске космического корабля вес космонавта оказался в четыре раза больше, чем его вес на Земле. Изобразите с помощью векторов в выбранном вами масштабе силу тяжести, действующую на космонавта, и его вес.
Д. 45. Изобразите в выбранном вами масштабе три силы, действующие на тело, если они направлены под углом 120° по отношению друг к другу. Причем сила, равная 10 кН, направлена вертикально вверх, а две другие равны по 25 кН каждая.
Д. 46. На рисунке 7д с помощью векторов изображены четыре силы, действующие на тело. Модуль вектора силы F3 соответствует силе, равной 25 Н. Чему равны силы F1, F2, F4, если F4= 3/5 F3, a F1=4/3 F4? Назовите силы, действующие на тело.
369. Пружина растянулась под действием двух гирь. Масса каждой гири равна 1 кг. Чему равен вес одной гири, под действием которой эта пружина растягивается на такую же длину?
370. Чему равна равнодействующая двух сил, приложенных к телу в точке А (рис. 83)? Равнодействующая сила равна 4 Н-2 Н = 2 Н и направлена в сторону силы, равной 4 Н.
371. Чему равна равнодействующая трех сил, приложенных к телу в точке А (рис. 84)? Равнодействующая сила равна 5 Н+2 Н-2 Н = 5 Н и направлена в сторону силы, равной 5 Н.
372. К трем динамометрам, соединенным так, как показано на рисунке 85, подвешены грузы по 1 Н каждый. Определите цену деления шкалы каждого динамо¬метра. Чему равна сила натяжения нитей в точках А и В1 (Весом динамометров пренебречь.) Цена деления каждого динамометра равна 1 Н. Силы натяжения нитей в точках А и В равны 3 Н.
373. При равновесии рычажных весов, у которых вес равен 0,015 кН, на левой чашке находится груз, а на правой — гиря массой 2 кг. Каков общий вес груза, гири и весов?
374. Капля дождя равномерно движется вниз. Какие силы в этом случае действуют на каплю? Изобразите эти силы графически.
375. Сокол благодаря восходящим потокам воздуха неподвижно парит в небе. Масса сокола 0,5 кг. Изобразите графически силы, действующие на сокола (масштаб: 1 см — 4,9 Н). Чему равна равнодействующая этих сил?
376. Парашютист весом 720 Н спускается с раскрытым парашютом. Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста? Чему равна в этом случае равнодействующая сил, действующих на парашютиста?
377. Каковы должны быть показания динамометров, изображенных на рисунках 86 и 87?
378. Изобразите графически силу 5 Н, действующую на тело в точке А (рис. 88) горизонтально справа налево, и силу 6 Н, действующую в противоположном направлении в точке В (масштаб: 0,5 см — 1 Н). В каком направлении должно перемещаться тело? Каков модуль силы, приводящей его в движение?
379. Мальчик весом 400 Н держит на поднятой вверх руке гирю весом 100 Н. С какой силой он давит на землю?
380. На вопрос, чему может быть равна равнодействующая двух сил 2 и 5 Н, действующих на тело по одной прямой, некоторые учащиеся дали ответы: 10; 7; 5; 4; 2; 3; 8 Н. Из приведенных ответов укажите правильные.
381. На тело по одной прямой действуют силы 3; 4; 5 Н. Может ли равнодействующая этих сил быть равной 1; 2; 3; 4; 6; 10; 12; 15 Н?
382. На тело вдоль одной прямой действуют две силы 20 и 30 кН. Изобразите эти силы графически для случаев, когда их равнодействующая равна 10 и 50 кН.
383. На тело действуют две силы в противоположных направлениях. С каким ускорением может двигаться тело, если известно, что под действием одной силы тело за 5 с прошло бы путь 100 м, а под действием другой силы за 3 с — путь, равный 27 м?
384. Подъемный кран поднимает груз массой 500 кг равноускоренно на высоту 16 м за 8 с. Определите силу тяжести и движущую силу. Сравните движущую силу F, силу тяжести G и вес груза Р.
385. Пассажирский лифт, поднимающийся с постоянной скоростью, на верхних этажах движется равнозамедленно с ускорением 0,6 м/с2. Чему равны вес пассажира массой 60 кг и сила тяжести, действующая на него при равномерном подъеме; при торможении?
386. Определите силу, с которой кресло в кабине космического корабля давит на космонавта массой 80 кг перед стартом; при вертикальном подъеме корабля с ускорением a = 6g (где g~ 10 м/с2); при движении по орбите искусственного спутника Земли. Можно ли назвать эту силу весом космонавта?
387. Самолет делает «мертвую петлю». Определите значение силы, с которой летчик давит на сиденье в верхней и нижней точках траектории движения, если радиус «петли» равен 200 м, масса летчика равна 80 кг, скорость самолета равна 360 км/ч?
388. Легковой автомобиль массой 1000 кг движется со скоростью 28,8 км/ч по выпуклому мосту радиусом 40 м. Определите силу давления на середину моста. Можно ли считать, что эта сила равна весу автомобиля?
389. Трамвайный вагон массой 15 т движется по выпуклому мосту радиусом 50 м. Определите скорость трамвая, если сила давления, оказываемая трамваем на середину моста, равна 139,5 кН.
390. Мотоциклист едет по горизонтальному пути. Какую наименьшую скорость он должен развить, чтобы, двигаясь по инерции, совершить полный оборот по круговому вертикальному треку радиусом 10 м?
391. Ведерко с водой вращается в вертикальной плоскости по окружности диаметром 2 м. При каком максимальном периоде обращения вода из ведерка не выливается?
392. Определите равнодействующую трех сил Fx = 8 Н, F2= 4 Н и Fз=5 Н, направленных так, как показано на рисунке 89. Каков характер движения тела М под действием этих сил?
393. Определите силы, с которыми действуют друг на друга вследствие тяготения два свинцовых шара диаметром по 1 м каждый; три таких же шара, соприкасающиеся так, как показано на рисунке 90.
394. На баржу, привязанную к берегу тросом длиной 10 м, действует сила течения воды, равная 400 Н, и сила давления ветра 300 Н, дующего с берега. С какой силой натянут трос, если баржа находится в равновесии? На каком расстоянии от берега она расположена?
395. Нить с шариком массой 50 г отклонили от положения равновесия на угол 30°, а затем отпустили. Найдите силу, стремящуюся вернуть шарик в положение равновесия, и силу натяжения нити в момент начала движения.
396. Чтобы сдвинуть с места застрявший автомобиль, его привязывают к дереву сильно натянутой длинной веревкой. Затем, оттягивая веревку посередине в сторону, перпендикулярную ее направлению, человек легко может сдвинуть автомобиль с места. Почему это возможно? Модуль вектора силы, прикладываемой к веревке, много меньше модуля вектора силы, прикладываемой к автомобилю.
397. Сила тяжести, которая действует на груз, подвешенный к кронштейну, равна 60 Н. Найдите силы, действующие на горизонтальную поперечину АВ, подкос ВС, линейные размеры которых даны в условных единицах на рисунке 91.
398. Фонарь массой 5 кг укреплен на подвесе (рис. 92). Определите силы, действующие на брусок АВ и проволоку СВ.
399. На наклонной плоскости, образующей угол 30° с горизонтом, покоится тело массой 50 кг. Определите значения силы трения покоя и силы нормальной реакции опоры.
Д. 47. По условию задачи Д. 46 определите направление и модуль равнодействующей сил, представленных на рисунке 7д.
Д. 48. Небольшой шарик массой m, подвешенный на нити длиной l, вращается в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси. Нить образует с осью вращения угол а. Сделайте рисунок и определите центростремительную силу и силу натяжения нити. С какой частотой осуществляется вращение? Определите линейную скорость шарика.
Д. 49. Как будет двигаться тело, помещенное на наклонную плоскость, под действием сил F1, F2 и F3, изображенных на рисунке 8д? Назовите эти силы.
Д. 50. Во время свободного качения в направлении, указанном пунктирной стре-лкой, на обруч действуют силы, изображенные на рисунке 9д. Модуль наименьшего вектора силы F1 соответствует силе 240 Н. Чему равны силы F2, F3, F4, если F2=2,5F1 и F3=3F1. Назовите эти силы, определите их значения и проекцию результирующей силы на направление движения.
Д. 51. Лиса гонится за зайцем с такой скоростью, что ее импульс равен импульсу зайца. Сможет ли лиса догнать зайца? Масса лисы больше массы зайца. Это означает, что при равных импульсах, скорость лисы меньше, чем у зайца, т.е. лиса зайца не до_гонит.
Д. 52. Слон массой 4,5 т бежит со скоростью 10 м/с. С какой скоростью должен ехать автомобиль массой 1500 кг, чтобы его импульс был равен импульсу слона?
Д. 53. Во сколько раз импульс бро_не_транспортера на суше больше, чем в воде, если его скорость на суше равна 22,5 м/с, а в воде равна 10 км/ч?
Д. 54. Насколько изменился импульс бегуна массой 80 кг перед фини_шем, если в течение последних 10 с спортсмен бежал с постоянным ускорением, равным 0,2 м/с2?
Д. 55. Мячик массой 100 г, брошенный вертикально вверх, вернулся обратно через 6 с. Определите импульс мяча в момент броска и в верхней точке.
Д. 56. Камешек массой 30 г упал с высоты 20 м. Каким импульсом обладал камешек в момент удара о землю?
Д. 57. Тело массой m, брошенное вертикально вниз со скоростью v0, за время падения получило при_ращение импульса, равное Δр. Сколько времени тело находилось в по_лете, если известна средняя скорость его движения vср? С какой высоты упало тело?
Д. 58. Зная длину I качелей, предложите способ определения импульса и скорости своего тела в ниж_ней точке траектории с использованием весов. Считать, что весы сохраняют го_ризонтальное положение.
Д. 59. Определите от_но_шение импульсов двух тел 1 и 2 массами m и 3m соответственно, если модули векторов скорости (рис. 10д) отличаются в три раза. Чему равна сумма проекций векторов импульсов на ось X?
Д. 60. Импульсы четырех тел представлены с помощью векторов на рисунке 11д. Причем модули векторов соотносятся следующим образом: р1=р2, Рз=2Р1 и Р4=1,5Р1. Третье тело движется со скоростью 4 м/с, а массы тел соответственно равны 1; 4; 3; 12 кг. Какое из тел обладает максимальной скоростью? Определите сумму проекций векторов импульсов тел на каждую из осей координат X и Y и ее знак.
Д. 61. Импульсы двух тел представлены на рисунке 12д с помощью векторов. Вектор импульса р2 образует с положительным направлением оси X угол π/4, а вектор импульса р1 — угол 3π/4. Определите сумму проекций векторов на каждую из осей координат и ее знак.
Д. 62. Ознакомьтесь с условием предыдущей задачи и ответьте на поставленный вопрос, если оси координат повернуты на угол π/4 против часовой стрелки; на этот же угол по часовой стрелке.
Д. 63. Два небольших тела одинаковой массы, жестко соединенные прямым стержнем, вращаются вокруг оси О, проходящей через центр масс системы перпендикулярно стержню. Ось вращения неподвижна. Сделайте рисунок и докажите, что сумма проекций векторов импульсов тел на любую ось X, лежащую в плоскости вращения, равна нулю. Проверьте, будет ли справедливо это утверждение, если массы тел различны; ось вращения О пересекает стержень в другой точке.
Д. 64. Теннисный мяч массой 100 г, летящий со скоростью 180 км/ч перпендикулярно вертикальной стене, отскакивает от нее без заметной потери скорости в противоположном направлении. Определите модуль изменения проекции импульса |Δрх| на ось, совпадающую с направлением движения мяча до удара.
Д. 65. Машина проезжает поворот дороги по дуге, имеющей вид 1/4 части окружности. На какой угол поворачивается при этом вектор импульса машины? Чему равны изменение проекции импульса на ось X, совпадающую по направлению с вектором импульса машины до поворота, и модуль вектора изменения импульса |Δр|?
Д. 66. Скорость тела массой 2,2 кг изменяется в соответствии с уравнением v = 10-0,2t. Определите импульс тела в начальный момент. Через какое время импульс тела уменьшится в два раза?
Д. 67. Координата конькобежца массой 75 кг на некотором стартовом участке дистанции описывается уравнением х = 5,2 + 5,2t + 1,3t2. Определите импульс конькобежца в момент начала наблюдения и его приращение за следующую секунду. Остается ли это значение постоянным для каждой последующей секунды? Через сколько времени от момента начала наблюдения импульс достигнет максимального значения, если максимальная скорость, которую может развить спортсмен, равна 13 м/с?
Д. 68. Движение тела массой 0,5 кг описывается уравнением х = 30 + 12t - 0,2t2. Определите импульс р0 тела в момент начала наблюдения. Сколько времени пройдет до того момента, как проекция импульса на ось X станет равной -р0/2? Определите модуль изменения проекции импульса.
Д. 69. Если человек спрыгивает с лодки на берег водоема с неподвижной водой, то не привязанная к причалу лодка отплывает от берега. Почему этого не происходит, если человек спрыгивает на причал с корабля? Потому что масса ко_рабля намного больше массы лодки и человека. При одинаковых импульсах человека и корабля, скорость корабля намного меньше скорости человека и практически незаметна.
Д. 70. Человек решил перейти от кормы к носу лодки, плывущей по течению реки. Как при этом изменится импульс человека, лодки, системы лодка — человек относительно берега реки? Импульс человека - увеличится. Импульс лодки - уменьшится. Импульс системы человека и лодки не изменится. Это следует из закона сохранения импульса, т.к. человек и лодка взаимодействуют только друг с другом, т.е. система замкнутая.
Д. 71. Во время са_люта вы_стр-ел был произведен в вертикальном направлении в безветренную погоду, причем в_зрыв с_наряда произошел в верхней точке траектории по_лета. Чему равен суммарный импульс системы го_рящих частиц в момент в_з_ры_ва? В момент в_з_ры_ва скорость сна_ря_да нулевая, а значит и импульс нулевой. Частицы сна_ряда взаимодействуют во время в_з_ры_ва только друг с другом, т.е. образуют замкнутую систему. Таким образом, суммарный импульс частиц до и после в_з_ры_ва одинаков, т.е. равен нулю.
Д. 72. Почему при ст_ре_ль_бе из ру_жь_я рекомендуется плотно прижимать при_клад к плечу? При стре_льбе ру_жье приобретает импульс, переданный ей пу_лей. Если ру_жье не прижимать к плечу, оно может трав_мировать с_треля_ющего.
Д. 73. С какой целью в охот_ничьих ру_жьях применяют утяжеление ложа с помощью металлических накладок или даже заливки свин_цом? Для того, чтобы увеличить массу ру_жья, тем самым уменьшив скорость отдачи при вы_стре_ле. Скорость отдачи охот_ничьего ру_жья необходимо уменьшить для того, чтобы избежать трав_мы плеча при стр-ель_бе.
Д. 74. Скорость пу_ли массой 7,9 г при вылете из ст_вола авто_мата Кала_шникова равна 715 м/с. Определите проекцию вектора скорости, сообщаемой авт_омат_чику массой 80 кг, на направление движения пу_л_и, если масса авто_мата равна 3,6 кг.
Д. 75. Почему пу_ля, о которой идет речь в предыдущей задаче, про_бивает в стекле небольшое отверстие, а камень массой 280 г, летящий со скоростью 20 м/с, разбивает стекло? Из-за того, что механическое напряжение, передаваемое пу-лей стеклу, не успевает распространиться на большое расстояние из-за малого времени взаимодействия пу_л_и со стеклом. В то же время, камень имеет меньшую скорость полета (большее время взаимодействия его со стеклом), а также большее сечение.
Д. 76. При выст_реле в горизонтальном направлении пи_сто_лет приобретает импульс, противоположный по направлению импульсу пу_л_и. Почему же тогда пи_сто_лет подпрыгивает вверх?
Д. 77. С отплывающей от берега со скоростью 1,3 м/с лодки, масса которой вместе с человеком равна 250 кг, в горизонтальном направлении сбросили на берег груз. Чему равна масса груза, если скорость лодки увеличилась на 0,1 м/с? Задача некорректно поставлена: не хватает скорости, с которой сбросили груз
Д. 78. Кабина подвесной дороги, масса которой вместе с пассажиром равна 200 кг, на некотором участке пути движется по инерции в горизонтальном направлении со скоростью 1,2 м/с. Пассажир нечаянно роняет на землю пакет массой 25 кг. Определите: сумму проекций векторов импульсов тел на направление движения до начала падения пакета; проекцию импульса пакета в момент начала падения. Изменится ли скорость кабины?
Д. 79. По данным предыдущей задачи определите, в каком направлении и какую минимальную скорость надо сообщить пакету в горизонтальном направлении, чтобы кабина остановилась; скорость кабины увеличилась в 1,5 раза.
Д. 80. Чтобы аэро_стат, неподвижно висящий над землей, стал подниматься вверх, надо выбросить из корзины часть бал_ластного груза. Каким наилучшим образом надо это сделать, чтобы не вызвать резких ко_лебаний корзины аэростата? Рассмотрите несколько вариантов: 1) выбросить груз через борт или через люк в полу корзины; 2) отпустить груз или сообщить ему начальную скорость в каком-либо направлении; 3) избавиться от груза по частям или целиком. Для того. чтобы корзина аэростата не колебалась, сообщаемый ей импульс при выбрасывании груза должен быть как можно меньше по модулю, направлен вертикально, и приложен к центру массы корзины. Исходя из этих соображений: 1) груз лучше выбрасывать через люк в полу корзины, поскольку в этом случае сообщаемый корзине импульс вертикально направлен и ближе к центру масс; 2) отпустить груз без начальной скорости, т.к. импульс прямо пропорционален скорости тела; 3) выбрасывать груз по частям, т.к. импульс прямо пропорционален массе тела.
Д. 81. Тело, летевшее со скоростью 2 м/с относительно земли, мгновенно разделяется на три части массами m1=3 кг, m2= 2 кг и m3=1 кг. Первое тело продолжает движение со скоростью 6 м/с в прежнем направлении, а второе движется в противоположном направлении со скоростью 3 м/с. Определите скорость третьего тела.
Д. 82. Для чего хищная птица, камнем падающая с неба, у самой земли расправляет крылья? Расправляя крылья, птица увеличивает площадь взаимодействия поверхности своего тела с воздухом, что в свою очередь, увеличивает число частиц воздуха, взаимодействующих с телом птицы за единицу времени. Таким образом, им_пульс птицы (значит, и скорость) уменьшается.
Д. 83. Почему при стыковке космических кораблей добиваются очень малой разности скоростей? Для того, чтобы передаваемый от одного корабля другому импульс за короткий промежуток времени взаимодействия не был большим, т.к. это может привести к их повреждению.
Д. 84. На тележку массой 50 кг, катившуюся по горизонтальной поверхности со скоростью 1,4 м/с, опустили груз массой 20 кг. Как и на сколько изменится скорость тележки?
Д. 85. В центр свободно висящей ми шени массой 162 г попадает стрела массой 18 г, летевшая горизонтально со скоростью 20 м/с. Какая скорость сообщается при этом ми шени от вонзившейся в нее ст-релы?
Д. 86. Обезьян ке никак не удавалось выкатить очень гладкий у пругий мячик из ямки с гладкими стенками в твердом мас сивном основании (рис. 13д). В за зор между мячиком и стенками ямки не удавалось просунуть даже очень тонкую веточку. И все же обезьянке удалось с помощью лап достать мячик. Объясните, как она это сделала. Если по мячу ударить, то он подпрыгнет вверх. Это происходит потому, что при ударе по мячу сверху, он приобретает импульс, который первоначально направлен вниз. В результате упругого соударения с поверхностью, импульс мяча меняет свое направление на противоположное.
Д. 87. Почему у основания детской ледяной горки со временем образуется ряд углублений, из-за чего санки подпрыгивают? При съезде с горки, санки имеют вертикальную составляющую импульса, которая направлена вниз. Вследствие этого, при взаимодействии санок с горизонтальной поверхностью, происходит разрушение льда, а вертикальная составляющая импульса меняет свое направление. Санки подпрыгивают вверх, затем опять опускаются, разрушая лед в другом месте. В результате этого, у основания ледяной горки могут образоваться несколько впадин.
Д. 88. Два биллиар дных шара одинаковой массы, один из которых движется со скоростью v1 а другой покоится, испытывают у пругий центральный удар. После столкновения первый шар останавливается. С какой скоростью будет двигаться второй шар?
Д. 89. Ознакомьтесь с условием предыдущей задачи. Пусть теперь не один, а несколько одинаковых соприкасающихся шаров выстроились в шеренгу на линии движения первого шара. Какие или какой из шаров придет в движение? Исходя из решения задачи Д88, шар, соударяясь упруго с первым шаром из шеренги полностью передает ему свой импу-льс. Первый шар, в свою очередь полностью передаст импу-льс последующему шару, сам оставаясь в состоянии покоя. Таким образом, все шары последовательно передадут импу-льс последнему шару шеренги, который и придет в движение. Остальные шары останутся неподвижными.
Д. 90. По данным условия задачи Д. 64 определите: какой им-пу-льс сообщает мяч вертикальной стенке при абсолютно упругом ударе; среднюю силу, с которой стена действует на мяч, если тела находились в ко нтакте в течение 0,01 с.
Д. 91. В чем принципиальное различие способа перемещения в воде человека и осьминога? Человек плывет, как бы отталкиваясь руками от воды, используя чем самым сопротивление воды перемещению его рук. Осьминог выпускает струю воды в направлении, противоположном движению. Таким образом, струя воды сообщает осьминогу импу-льс, за счет чего тот движется.
Д. 92. Если перестать удерживать воздушный шарик из легкого материала, наполненный горячим воздухом, то он взлетит вверх. Аналогично поведет себя в начальный момент надутый, не завязанный веревочкой резиновый шарик, если вы, держа его отверстием вниз, разожмете пальцы. Какие причины вызывают движение шарика вверх в первом и во втором случае? В первом случае воздушный шарик заставляет взлетать сила Архимеда, возникающая вследствие того, что плотность нагретого воздуха в шарике меньше, чем плотность окружающего воздуха. Во втором случае, шар приводит в движение струя воздуха, которая сообщает ему им_пу-льс.
Д. 93. Чтобы сообщить ра_кете массой М первую космическую скорость v за время Δt, из сопла ра_кеты с постоянной скоростью и относительно ра_кеты должна истекать в единицу времени масса газа μ (кг/с). (Газ образуется при взаимодействии го_рючего с оки_слителем, что в совокупности называется то_пливом.) Желая определить необходимую для полета массу то_плива m = μΔt, мальчик вспомнил закон сохранения им-пульса, написал уравнение MΔv = μΔtu и получил, что m = MΔv/u. На самом деле то_плива понадобится гораздо больше. Что не учел мальчик? В процессе полета струя газа сообщает им-пульс не только ра_кете, но и несгоревшему то_пливу. Таким образом, помимо массы самой ра_кеты, нужно учитывать и массу то_плива.
400. Зачем в гололедицу тротуары посыпают песком? Для того, чтобы увеличить коэффициент трения. В этом случае вероятность поскользнуться и упасть будет меньше.
401. Зачем зимой задние колеса некоторых грузовых автомобилей перевязывают цепями? Для того, чтобы увеличить коэффициент трения и тем самым практически не допустить проскальзывания между колесами автомобиля и обледенелым участком полотна дороги.
402. Для чего при спуске воза с горы одно колесо телеги иногда закрепляют так, чтобы оно не вращалось? Чтобы увеличить трение между телегой и дорогой. В этом случае скорость телеги будет не очень, большой, зато безопасной для спуска.
403. Зачем на шинах автомашин, колесных тракторов делают глубокий рельефный рисунок (протектор)? Для увеличения коэффициента трения между колесами и дорогой. В этом случае сцепление с землей будет более эффективным.
404. Зачем осенью у трамвайных линий, проходящих около парков, бульваров и садов, вывешивается предупреждающий знак «Осторожно, листопад!»? Сухие листья уменьшают сцепление колес трамвая с рельсами, вследствие чего может возникнуть пробуксовка колес, тормозной путь трамвая также увеличится.
405. Почему после дождя грунтовая дорога скользкая? Вода на поверхности земли является смазкой и поэтому уменьшает коэффициент трения.
406. Почему после дождя опасно съезжать на автомобиле по грунтовой дороге под уклон? Потому что вода на поверхности дороги уменьшает коэффициент трения.
407. Зачем некоторые мастера смазывают мылом шуруп перед ввинчиванием его в скрепляемые детали? Мыло служит смазкой и уменьшает коэффициент трения. В этом случае процесс ввинчивания шурупа будет более легким.
408. Зачем стапеля, по которым судно спускают в воду, обильно смазывают? Для того, чтобы уменьшить коэффициент трения между спускаемым судном и стапелями, и тем самым облегчить процесс спуска.
409. Для чего делается насечка около шляпки гвоздя? Для увеличения коэффициента трения. В этом случае молоток будет меньше соскальзывать со шляпки гвоздя.
410. Назовите одну-две детали велосипеда, изготовленные с учетом увеличения силы трения скольжения. Резиновая покрышка, тормозные колодки.
411. Какие силы трения возникают при движении карандаша в случаях, указанных на рисунке 93, а, б? Куда направлена сила трения, действующая на карандаш, относительно оси карандаша в обоих случаях? а) сила трения скольжения; она направлена вдоль оси карандаша в противоположную сторону его движения, б) сила трения качения; она направлена перпендикулярно к оси карандаша в противоположную сторону его движения.
412. Тележка с грузом движется (рис. 94). Какой вид трения возникает между: а) столом и колесами; б) грузом и тележкой; в) осями колес и корпусом тележки? а) сила трения качения; б) сила трения покоя, если груз покоится относительно тележки, или сила трения скольжения, если груз движется; в) сила трения скольжения.
413. Почему кирпичи не соскальзывают вниз (рис. 95 и 96)? Какая сила удерживает их в состоянии покоя? Изобразите силы, действующие на кирпичи.
414. Брусок двигают вправо (рис. 97). Куда направлена сила трения скольжения по отношению к бруску; относительно поверхности, по которой движется брусок? Относительно бруска сила трения скольжения направлена влево (против направления движения). Относительно поверхности, по которой движется брусок, сила трения направлена вправо (по направлению движения).
415. Лестница у стены занимает положение, изображенное на рисунке 98. Укажите направление силы трения в местах соприкосновения лестницы со стеной и полом.
416. Брусок движется равномерно (рис. 99). Куда направлена: а) сила упругости горизонтальной части нити; б) вертикальной части нити; в) сила трения скольжения, действующая на поверхность стола, на брусок? Чему равна равнодействующая этих сил?
417. Колесо автомобиля буксует (рис. 100). Куда направлена сила трения скольжения между буксующим колесом и дорогой, которая действует: а) на колесо; б) на дорогу? Куда направлена сила упругости дороги?
418. Книга прижата к вертикальной поверхности (рис. 101). Изобразите графически направления сил тяжести и трения покоя, действующих на книгу.
419. Тележка равномерно движется вправо (см. рис. 94). Какая сила приводит в движение груз, поставленный на нее? Чему равна эта сила при равномерном движении? Груз, лежащий на тележке, приводится в движение силой трения покоя, направленной вправо. При равномерном движении те¬лежки эта сила равна нулю.
420. На транспортере равномерно движется ящик с грузом (без скольжения). Куда направлена сила трения покоя между лентой транспортера и ящиком, когда ящик: а) поднимается; б) движется горизонтально; в) опускается? а) вверх вдоль транспортера; б) она равна нулю; в) вверх вдоль транспортера.
421. Равна ли сила тяги силе трения, если автобус движется без скольжения равномерно: 1) по горизонтальному пути; 2) вверх по наклонному участку пути? Если автобус движется равномерно по горизонтальному участку пути, то сила трения покоя равна силе тяги за вычетом силы сопротивления воздуха.
422. Парашютист, масса которого 70 кг, равномерно опускается. Чему равна сила сопротивления воздуха, действующая на парашютиста?
423. С помощью динамометра равномерно перемещают брусок (см. рис. 97). Чему равна сила трения скольжения между бруском и поверхностью стола? (Цена деления динамометра 1 Н.) При равномерном движении бруска сила трения скольжения между бруском и поверхностью стола равна силе упругости пружины динамометра. Поэтому в этом случае динамометр нам показывает значение силы трения скольжения. Согласно рис. 97 она равна 4Н.
424. Зубья пилы разводят в разные стороны от плоскости пилы. На рисунке 102 показаны пропилы, сделанные неразведенной и разведенной пилами. Какой пилой труднее пилить? Почему? Труднее пилить неразведенной пилой, так как в этом случае боковые поверхности пилы плотнее соприкасаются с деревом и между ними возникает большая сила трения.
425. Приведите примеры, когда трение приносит пользу и когда вред. Трение приносит пользу при ходьбе, беге, езде на транспорте, движении грузов на транспортере. Трение приносит вред в трущихся деталях различных механизмов, где нежелательно стирание поверхностей.
426. На уроке физкультуры мальчик равномерно скользит вниз по канату. Под действием каких сил осуществляется это движение? Под действием силы тяжести и силы трения скольжения.
427. Судно буксирует три баржи, соединенные последовательно одна за другой. Сила сопротивления воды для первой баржи 9000 Н, для второй 7000 Н, для третьей 6000 Н. Сопротивление воды для самого судна 11 кН. Определите силу тяги, развиваемую судном при буксировке этих барж, считая, что баржи движутся равномерно.
428. На движущийся автомобиль в горизонтальном направлении действуют сила тяги двигателя 1,25 кН, сила трения 600 Н и сила сопротивления воздуха 450 Н. Чему равна равнодействующая этих сил?
429. Можно ли однозначно утверждать, что приращение силы сопротивления AF равно 3 мН, если скорость тела, движущегося в некоторой среде с коэффициентом сопротивления 0,01, увеличилась на 0,3 м/с? Однозначно утверждать так нельзя, так как сила сопротивления в вязких средах задается неоднозначно. При малых скоростях движения она пропорциональна скорости, при больших — квадрату скорости.
430. Троллейбус трогается с места и в течение 30 с приобретает им-пульс 15 • 104 кг-м/с. Определите силу сопротивления движению, если развиваемая троллейбусом сила тяги равна 15 кН.
431. На автомобиль массой 103 кг во время движения действует сила сопротивления, равная 10% от его веса. Чему должна быть равна сила тяги, развиваемая автомобилем, чтобы он двигался с постоянным ускорением 2 м/с2?
432. Конькобежец вначале движется по горизонтальному пути равномерно, а затем путь 60 м до остановки проезжает за 25 с. Чему равен коэффициент трения скольжения коньков по льду?
433. Поезд массой 400 т движется со скоростью 40 км/ч и после торможения останавливается. Какова сила торможения, если тормозной путь поезда равен 200 м?
434. Велосипедист, ехавший со скоростью 11 м/с, резко затормозил. Коэффициент трения скольжения шин о сухой асфальт равен 0,7. Определите ускорение велосипедиста при торможении; время торможения; тормозной путь велосипедиста.
435. Какую силу надо приложить в горизонтальном направлении к вагону массой 16 т, чтобы уменьшить его скорость на 0,6 м/с за 10 с; за 1 с? Коэффициент трения равен 0,05.
436. С какой скоростью сможет ехать по горизонтальной плоскости мотоциклист, описывая дугу радиусом 83 м, если коэффициент трения резины о почву равен 0,4?
Глава III. Давление твердых тел, жидкостей и газов
437. Два тела равного веса поставлены на стол так, как показано на рисунке 103 (слева). Одинаковое ли давление они производят на стол? Если эти тела поставить на чашки весов, то нарушится ли равновесие весов? Давление на стол, производимое телами, будет различным, так как у них разные площади соприкосновения со столом. Если тела поставить на чашки весов, то равновесие не нарушится, так как у тел одинаковый вес.
438. Одинаковое ли давление оказываем мы на карандаш, затачивая его тупым и острым ножом, если прилагаемое нами усилие одно и то же? Нет. Если затачивать карандаш острым ножом, то давление, оказываемое на карандаш, будет больше, так как площадь соприкосновения меньше (Р = F/S).
439. Перемещая одинаковый груз (рис. 104), мальчики в первом случае прикладывают большую силу, чем во втором. Почему? В каком случае давление груза на опору больше? Почему? В первом случае мальчики прикладывают большую силу, так как сила трения скольжения на много больше силы трения качения. В первом и во втором случае груз оказывает одно и тоже давление на опору, так как площади соприкосновения с опорой равны.
440. Зачем у лопаты верхний край, на который надавливают ногой, изогнут? Для того, чтобы уменьшить давление, оказываемое лопатой на ногу.
441. Для чего у косилки, соломорезки и других сельскохозяйственных машин режущие части должны быть остро отточены? Для того, чтобы увеличить давление, оказываемое на срезаемый предмет.
442. Зачем для проезда по болотистым местам делают настил из хвороста, бревен или досок? Для того, чтобы уменьшить давление, оказываемое проезжающим транспортом.
443. Когда скрепляют болтом деревянные бруски, под гайку и головку болта подкладывают широкие металлические плоские кольца — шайбы (рис. 105). Для чего это делают? Это делают для того, чтобы уменьшить давление, оказываемое на деревянные бруски, и тем самым не допустить их повреждения.
444. Для чего при вытаскивании гвоздей из доски подкладывают под клещи железную полоску или дощечку? Для того, чтобы уменьшить давление, оказываемое на дерево, и тем самым не допустить образования вмятин.
445. Объясните назначение наперстка, надеваемого на палец при шитье иглой. Наперсток уменьшает давление, оказываемое иглой на палец.
446. В одних случаях давление стараются уменьшить, а в других — увеличить. Приведите примеры, где в технике или в быту уменьшают, а где увеличивают давление. Пример, где уменьшают давление: тяжелые машины имеют большую площадь опоры. Пример, где увеличивают давление: отточенные лезвия режущих и колющих инструментов (ножей, ножниц, пилы, шила).
447. На рисунке 106 изображен кирпич в трех положениях. При каком положении кирпича давление на доску будет наименьшим; наибольшим? Давление будет наименьшим в третьем случае, наибольшим — в первом.
448. Одинаковое ли давление производят на стол кирпичи, расположенные так, как показано на рисунке 107? Кирпичи производят одинаковое давление во всех трех случаях, так как одинаковый вес приходится на одинаковую площадь опоры.
449. Два кирпича поставлены друг на друга так, как показано на рисунке 108. Одинаковы ли силы, действующие на опору, и давление в обоих случаях? Силы равны в обоих случаях, а давление, оказываемое на опору, различно. В первом случае давление будет меньше, так как-больше площадь опоры, и наоборот.
450. Розетки прессуют из специальной массы, действуя на нее силой 37,5 кН. Площадь розетки 0,0075 м2. Под каким давлением прессуется розетка?
451. Площадь дна кастрюли равна 1300 см2. Вычислите, на сколько увеличится давление кастрюли на стол, если в нее налить воду объемом 3,9 л.
452. Какое давление на пол производит мальчик, масса которого 48 кг, а площадь подошв его обуви 320 см2?
453. Спортсмен, масса которого 78 кг, стоит на лыжах. Длина каждой лыжи 1,95 м, ширина 8 см. Какое давление оказывает спортсмен на снег?
454. Токарный станок массой 300 кг опирается на фундамент четырьмя ножками. Определите давление станка на фундамент, если площадь каждой ножки 50 см2.
455. Толщина льда такова, что лед выдерживает давление 90 кПа. Пройдет ли по этому льду трактор массой 5,4 т, если он опирается на гусеницы общей площадью 1,5 м2?
456. Двухосный прицеп с грузом имеет массу 2,5 т. Определите давление, оказываемое прицепом на дорогу, если площадь соприкосновения каждого колеса с дорогой равна 125 см2.
457. На железнодорожную четырехосную платформу погрузили контейнеры общей массой 5,5 т. На сколько увеличилось давление платформы на рельсы, если площадь соприкосновения колеса с рельсом 0,5 см2?
458. Вычислите давление, производимое на рельсы четырехосным груженым вагоном массой 32 т, если площадь соприкосновения колеса с рельсом 4 см2.
459. Какое давление оказывает на грунт гранитная колонна объемом 6 м3, если площадь основания ее равна 1,5 м2?
460. Можете ли вы гвоздем оказать давление, равное 105 кПа? Рассчитайте, какую силу для этого надо приложить к шляпке гвоздя, если площадь острия гвоздя равна 0,1 мм2.
461. На рисунке 109 показано, что сжатый газ поднимает поршень с грузом. Объясните это явление. Сжатый газ оказывает на поршень давление, которое превышает сумму атмосферного давления и давления, оказываемого на поршень грузом. В результате этого поршень с грузом поднимается вверх.
462. Под колоколом воздушного насоса находится сосуд, закупоренный пробкой. Почему при интенсивном выкачивании воздуха из-под колокола пробка может вылететь (рис. 110)? При откачке воздуха из-под колокола уменьшается число молекул воздуха в единице объема, следовательно, и давление в колоколе. Через некоторое время это давление становится меньше давления в бутылке и в результате пробка вылетает.
463. В узкой запаянной с обоих концов трубке, подвешенной на нити, воздух разделен капелькой ртути (рис. 111). Одинаково ли давление воздуха в верхней и нижней частях трубки? В нижней части трубки давление воздуха больше, чем в верхней. Разность сил давления уравновешивает силу тяжести, действующую на капельку ртути.
464. Поршень в цилиндре занимал положение А (рис. 112). Цилиндр поместили под колокол воздушного насоса и откачали часть воздуха. Поршень при этом переместился и занял положение В. Чем можно объяснить перемещение поршня? Перемещение поршня из положения А в положение В объясняется тем, что давление газа в поршне превысило давление газа в колоколе.
465. Массы одного и того же газа, находящегося в разных закрытых сосудах при одинаковой температуре, одинаковы (рис. 113). В каком из сосудов давление газа наибольшее; наименьшее? Ответ объясните. Давление наибольшее в сосуде с самым малым объемом (то есть в крайнем правом), наименьшее – в сосуде с самым большим объемом (то есть в крайнем левом). Объясняется это тем, что давление пропорционально плотности газа, которая пропорциональна объему сосуда.
466. Под колоколом воздушного насоса находится стакан, частично наполненный мыльной пеной. Что будет наблюдаться внутри стакана, если воздух из-под колокола начать откачивать? Что произойдет, если воздух вновь впустить? Если воздух из-под колокола начать откачивать, то размеры мыльных пузырей будут расти. Если воздух вновь пустить, то размеры мыльных пузырей станут уменьшаться.
467. Почему при накачивании воздуха в шину автомобиля с каждым разом становится все труднее двигать ручку насоса? При накачивании воздуха в шину автомобиля увеличивается давление, оказываемое воздухом на ручку насоса.
468. Пробирка закрыта пробкой из мыльной пены. Что будем наблюдать, если пробирку частично погрузить в стакан с холодной водой; горячей? Объясните почему. При погружении пробирки в стакан с холодной водой пена начнет смешаться в глубь стакана, увеличиваясь в размерах, гак как давление воздуха внутри пробирки уменьшится вследствие понижения температуры. При погружении пробирки в стакан с горячей водой пена будет подниматься наружу, так как давление воздуха внутри пробирки становится больше, чем атмосферное.
469. В сосудах, изображенных на рисунке 114, кран К открыт. Чему равно давление газа в правом сосуде? Давление газа в каждой точке объема одно и тоже. Таким образом, давление газа в правой половине будет таким же, как и в левой, то есть 0,016 Па.
470. Из баллона медленно выпустили половину газа. Как изменилось давление газа в баллоне? Объясните почему. Давление газа уменьшилось в два раза, так как при выпуске половины газа число молекул в единице объема также уменьшилось в два раза.
471. Два одинаковых сосуда соединены трубкой (рис. 115). В одном из них находится газ под давлением 0,08 Па, в другом молекулы газа отсутствуют (сосуд пустой). Каким станет давление газа в сосудах, если открыть кран К? Молекулы газа при открытии крана распределяются по всему объему равномерно, и, таким образом, плотность в левой и правой половине выровняются. Давление станет в обеих половинах равным 0,04 Па.
472. Массы одного и того же газа в двух одинаковых закрытых сосудах одинаковы. Один из этих сосудов находится в теплом помещении, а другой — в холодном. В каком из сосудов давление газа больше? Почему? Давление газа больше в сосуде, находящемся в теплом помещении. Это объясняется тем, что скорость молекул газа будет тем больше, чем больше температура. Таким образом, частота соударений молекул со стенками сосудов и сила ударов увеличивается.
473. В закрытой части сосуда над ртутью (рис. 116) находятся молекулы воздуха и паров ртути. Почему с повышением температуры уровень ртути в этом колене понижается? Потому что при увеличении температуры давление паров ртути и воздуха возрастает за счет увеличения скорости их молекул.
474. У костра можно видеть, как от горящих поленьев с треском разлетаются искры. Почему? Искры отскакивают от горящих поленьев, так как давление воздуха, содержащегося внутри волокон дерева, сильно возрастает и воздух с треском разрывает волокна.
475. Если сначала охладить бутылку, а потом, держа ее в руках, опустить горлышком в воду (рис. 117), то можно заметить, что из бутылки будут выходить пузырьки воздуха. Объясните наблюдаемое явление. Это объясняется тем, что при увеличении температуры воздуха в бутылке увеличивается давление в ней, и часть воздуха выходит из бутылки.
476. Почему мяч, вынесенный из комнаты на улицу зимой, становится слабо надутым? Потому, что при уменьшении температуры давление воздуха в мяче уменьшается.
477. При изготовлении электрических ламп их баллоны наполняют инертным газом, давление которого значительно меньше атмосферного. Почему так делают? При повышении температуры спирали лампы и окружающего инертного газа давление в лампе увеличивается. Если это давление заметно превысит атмосферное, то лампочка может не выдержать и взорваться. Поэтому баллон лампы наполняют инертным газом (он не реагирует со спиралью, т.е. она не сгорает), давление которого значительно меньше атмосферного.
478. Почему ство-лы огнестрельного ору-жия изготовляют из особо прочных сортов стали? Потому что в с-тволах развиваются очень высокие давления по-ро-ховых газов.
Д. 94. В плотно закрытом полиэтиленовом пакете с молоком, хранящемся при постоянной температуре, масса вещества остается неизменной. Почему со временем пакет увеличивается в объеме? В результате кисломолочного брожения в молоке образуются газы, которые со временем выделяются из него, повышая тем самым давление внутри пакета. В результате этого, пакет надувается до тех пор, пока силы упругости стенок не уравновесят давление внутри.
Д. 95. Длинный детский шарик из очень эластичного материала надули, завязали и плотно перетянули веревочкой так, что одна из частей шарика оказалась длиннее другой при одинаковом диаметре. Одинаково ли давление в обеих частях шарика? Одинаково, поскольку число молекул газа на единицу объема в шарике до и после его разделения не изменилось. Это означает, что число соударений в единицу времени молекул о стенки шарика (значит, и давление) также осталось прежним и одинаково для обоих частей шарика.
Д. 96. Зимой водитель накачал шину своего автомобиля в теплом гараже, выехал на дорогу и обнаружил, что шина слегка спущена. Что произошло с шиной автомобиля? При уменьшении температуры, скорость молекул уменьшается, вследствие чего уменьшается имп-ульс, передаваемый каждой молекулой стенке шины. Это означает, что давление внутри шины уменьшается.
Д. 97. Если бы вы были конструктором космического корабля, то какую форму иллюминатора из толстого стекла вы бы предпочли для обеспечения герметичности корабля: форму диска или усеченного конуса (рис. 14д)? Как бы вы установили иллюминатор в корпусе корабля? Если стекло иллюминатора будет иметь форму усеченного конуса, обращенного большим основанием внутрь корабля, то давление изнутри корабля будет прижимать его плотнее к обшивке, обеспечивая более высокую герметичность.
Д. 98. На пустой пластиковой бутылке с плотно закрытой пробкой, которую в холодную погоду вынесли на улицу, образовались вмятины. Как наилучшим способом использовать давление газов, чтобы сразу вернуть бутылке первоначальную форму? Объясните целесообразность своих действий. Нужно открыть бутылку, уравновесив давление внутри и снаружи. Затем следует эту бутылку плотно закрыть и внести внутрь теплого помещения. Нагревшись, молекулы внутри бутылки увеличат свою скорость, а следовательно, и передаваемый стенкам бутылки имп-ульс. Таким образом, давление внутри бутылки превысит давление снаружи и будет стремиться увеличить объем бутылки, выправляя тем самым вмятины.
479. Резиновый мяч, сжав руками, деформировали. Изменились ли при этом масса, вес, объем, плотность и давление воздуха в нем? Если изменились, то как? Масса и вес мяча не изменились, объем уменьшился, плотность и давление воздуха в мяче увеличились.
480. Почему газ нельзя хранить в открытых сосудах? Потому что газ в результате диффузии всегда занимает весь предоставленный ему объем.
481. В воде передвигаться значительно труднее, чем в воздухе. Что можно сказать о подвижности молекул воздуха и молекул воды? Подвижность молекул воды во много раз меньше подвижности молекул воздуха.
482. Пористый сосуд А (рис. 118, а) соединен с трубкой, свободный конец которой затянут резиновой пленкой В. Если сосуд С заполнить водородом, то пленка прогнется вниз (см. рис. 118, а). Если сосуд С заполнить углекислым газом и расположить так, как показано на рисунке 118, б, то пленка В прогнется внутрь трубки. Чем это можно объяснить? Это объясняется тем, что подвижность молекул водорода больше подвижности молекул воздуха в случае а), и подвижность молекул углекислого газа меньше подвижности молекул воздуха в случае б).
483. Стакан, доверху наполненный водой, и стакан, наполненный патокой, наклонили одновременно (рис. 119). Что можно сказать о подвижности молекул этих жидкостей; о взаимодействии молекул и частиц, составляющих эти жидкости? Подвижность молекул воды относительно друг друга больше подвижности молекул патоки. Взаимодействие молекул у патоки будет сильнее.
484. Пролитая на стол вода растекается быстрее, чем пролитое касторовое масло. У какой из этих жидкостей подвижность молекул относительно друг друга больше? Вода более текучая, чем масло. Подвижность молекул воды относительно друг друга больше, чем подвижность молекул касторового масла.
485. а) На рисунке 120 изображен уровень. В какую сторону наклонена плоскость А, на которой он лежит? б) В ампуле уровня содержится жидкость и пузырек воздуха. В какую погоду пузырек воздуха в ампуле больше: в теплую или холодную? а) плоскость А наклонена влево; б) в теплую погоду пузырек воздуха в ампуле будет меньше в размерах. Объясняется это тем, что при нагревании жидкости расширяются сильнее, чем стекло. Давление воздуха в пузырьке растет пропорционально его температуре, однако воздух лучше сжимаем, чем вода, и потому пузырек уменьшается.
Д. 99. Разреженная смесь двух газов состоит из молекул массами m1 и m2. Какая из двух молекул обладает большей подвижностью, если m2>m1? При прочих равных условиях, большей подвижностью обладает та молекула, масса которой меньше. Таким образом, большей подвижностью обладает молекула с массой m1.
Д. 100. Почему в закрытом помещении запах духов распространяется быстрее при более высокой температуре? Потому что подвижность частиц возрастает с увеличением температуры. Следовательно, частицы духов при повышении температуры будут быстрее распространяться в помещении.
Д. 101. В закрытом сосуде, разделенном перегородкой П (рис. 15д), находятся при одинаковой температуре два разреженных газа. Число молекул газа 2 немного больше, чем число молекул газа 1, а масса его молекул намного больше массы молекул газа 1. Если открыть небольшое отверстие в перегородке, то наблюдается удивительное явление: вначале увеличивается число молекул в правой части сосуда, а затем происходит выравнивание их числа в обеих частях сосуда. Попытайтесь объяснить это явление. Молекулы с меньшей массой обладают большей подвижностью. Из-за этого, из левой части через отверстие поначалу пролетает больше молекул, чем из правой, число молекул в правой части возрастает. По мере того, как более легкие молекулы наполняют правую часть, они все чаще возвращаются назад. В конце концов молекулы в правой и левой части приходят к равновесию.
486. В чем различие передачи давления в случаях, показанных на рисунке 121? В первом случае давление передается только на дно сосуда, а во втором — как на дно, так и на стенки сосуда.
487. Если вы_стрелить из мелкокалиберной винтовки в вареное яйцо, то в яйце образуется отверстие. Если же вы_стрелить в сырое яйцо, оно разлетится. Как объяснить это явление? При вы_стреле в сырое яйцо давление, оказываемое пу-лей, передается по всем направлениям без изменения. Таким образом, скорлупа сырого яйца под действием этого давления разлетается.
488. В одном сосуде находится металлический кубик, в другом — вода (рис. 122). Изобразите графически (одной—тремя стрелками), как эти тела будут передавать производимое на них давление.
489. Сосуд плотно закрыт пробкой, в которую вставлены две трубки (рис. 123). Если подуть в трубку а, то вода через трубку б выливается из сосуда. Будет ли вытекать вода из трубки а, если подуть в трубку б? Если подуть в трубку б), то вода из трубки а) вытекать не будет.
490. Почему вз_рыв сна-ряда под водой губителен для живущих в воде организмов? Потому что при взры_ве сна-ряда развиваются большие давления, которые распространяются во все стороны (ударная волна).
491. Объясните действие фонтана, изображенного на рисунке 124. При нагревании колбы давление воздуха в сосуде увеличивается и передается через трубку в пространство над жидкостью в правом сосуде. Как только это давление превысит атмосферное, вода начнет подниматься по трубке, и фонтан заработает.
492. Забавляясь, мальчик выдувает мыльные пузыри. Почему мыльные пузыри приобретают форму шара? Потому что давление воздуха передается во все точки стенок мыльного пузыря одинаково.
493. В закрытом сосуде в воде плавает пузырек так, как показано на рисунке 125. Пузырек заполнен водой и воздухом. Будет ли увеличиваться масса воды в пузырьке, если увеличить давление воздуха в сосуде? Почему? Если в сосуд накачать воздух, то давление увеличится в любой точке сосуда (в том числе и под водой). Поэтому уровень воды в пузырьке увеличится.
494. Поршень неподвижно прикреплен ко дну сосуда (рис. 126). Что произойдет с цилиндром, надетым на поршень, если в сосуд накачать воздух; откачать воздух из сосуда? Ответ поясните. Если в сосуд накачать воздух, то цилиндр опустится. Если же воздух откачать, то цилиндр поднимется. Объясняется это тем, что при изменении в сосуде давления цилиндр изменяет свое положение (поднимается или опускается) таким образом, чтобы давления внутри и снаружи цилиндра были равны (рис. 126).
495. Будет ли, как и при обычном пользовании, выдавливаться зубная паста из тюбика в условиях состояния невесомости? Ответ поясните. В состоянии невесомости зубная паста будет выдавливаться даже легче, чем обычно, потому что в земных условиях приходится преодолевать силу тяжести выдавливаемой пасты (если держать тюбик вертикально вверх).
496. Два сообщающихся сосуда с различными поперечными сечениями (рис. 127) наполнены водой. Площадь поперечного сечения у узкого сосуда в 100 раз меньше, чем у широкого. На поршень А поставили гирю весом 10 Н. Какой груз надо положить на поршень В, чтобы оба груза находились в равновесии?
497. Какой выигрыш в силе можно получить на гидравлических машинах, у которых площади поперечных сечений поршней относятся как: а) 1:10; б) 2:50; в) 1:100; г) 5:60; д) 10:100?
498. Площадь меньшего поршня гидравлического пресса 10 см2. На него действует сила 200 Н. Площадь большего поршня 200 см2. Какая сила действует на больший поршень?
499. Поршень гидравлического пресса площадью 180 см2 действует силой 18 кН. Площадь малого поршня 4 см2. С какой силой действует меньший поршень на масло в прессе?
500. Определите (устно): а) каков вес шара (рис. 128), если жидкость в гидравлической машине находится в равновесии; б) какие силы действуют на тела, прессуемые гидравлическими машинами (рис. 129, а, б).
501. Малый поршень гидравлического пресса под действием силы 500 Н опустился на 15 см. При этом большой поршень поднялся на 5 см. Какая сила действует на большой поршень?
502. Малый поршень гидравлического пресса площадью 2 см2 под действием силы опустился на 16 см. Площадь большого поршня 8 см2. Определите: а) вес груза, поднятого поршнем, если на малый поршень действовала сила 200 Н; б) на какую высоту поднят груз.
503. Давление в гидравлической машине 400 кПа (рис. 130). На меньший поршень действует сила 200 Н. Площадь большого поршня 400 см2. Определите: а) показания динамометра В, сжимаемого большим поршнем; б) площадь меньшего поршня.
504. Сосуд с жидкостью наклонили (рис. 131). Одинаковое ли давление оказывает после этого жид¬кость на боковые стенки А и В в точках, лежащих на одном горизонтальном уровне? Жидкость оказывает одинаковое давление на одном горизонтальном уровне везде, в том числе и на стенках А и В (см. рис. 131).
505. Сосуд с водой имеет форму, изображенную на рисунке 132. Одинаково ли давление воды на боковые стенки сосуда на уровне аб? На уровне ab давление воды на боковые стенки одно и то же (см. рис. 132).
506. Цилиндрические сосуды уравновешены на весах (рис. 133). Нарушится ли равновесие весов, если в них налить воды столько, что поверхность ее установится на одинаковом уровне от дна сосудов? Одинаково ли будет давление на дно сосудов? Равновесие весов нарушается, так как в разных сосудах различная масса воды. Давление на дно сосуда будет одинаковым, так как высота столба воды в обоих сосудах одна и та же (см. рис. 133)
507. Цилиндрические сосуды уравновешены на весах (см. рис. 133). Мальчик налил в оба сосуда воду одинаковой массы. Нарушилось ли равновесие весов? Одинаково ли будет давление воды на дно сосудов? Равновесие весов не нарушилось. Давление воды на дно сосуда будет различным, так как уровень налитой воды будет различным (см. рис. 133).
508. В цилиндрический сосуд, частично заполненный водой, опустили деревянный брусок. Изменилось ли давление воды на дно сосуда? Давление воды на дно увеличилось, так как при опускании в воду деревянного бруска ее уровень поднялся.
509. В трех сосудах с одинаковой площадью дна налита вода до одного уровня (рис. 134). В каком сосуде налито больше воды? Одинаково ли давление на дно в этих сосудах? Почему? Воды налито больше в крайнем левом сосуде. Давление на дно будет одинаковым во всех трех сосудах, так как везде вода налита до одного уровня (см. рис. 134).
510. Уровень воды в сосудах одинаковый (рис. 135). Будет ли переливаться вода из одного сосуда в другой, если открыть кран? При открывании крана вода из одного сосуда в другой переливаться не будет, так как уровень воды в сосудах будет одинаковый, а следовательно давление воды на любом уровне так же одинаково (см. рис. 135).
511. Уровень жидкостей в сосудах (см. рис. 135) одинаковый. В левом налита вода, в правом — керосин. Одинаковы ли давления на дно? Одинаковы ли давления на кран? Будет ли переливаться жидкость из одного сосуда в другой, если открыть кран? Давление воды на дно и на кран больше, чем давление керосина. Объясняется это тем, что плотность воды больше плотности керосина. Если кран открыть, то вследствие разности давлений вода потечет в сосуд с керосином (см. рис. 135).
512. В левой части сосуда над жидкостью находится воздух (рис. 136). Какую высоту столба жидкости следует учитывать при расчете давления на дно сосуда: высоту Н или высоту H1? Ответ объясните.
513. В полиэтиленовый мешок налита вода (рис. 137). Что показывают динамометры: давление или силы, действующие на столики динамометров? Стрелка правого динамометра закрыта листом бумаги. Каково показание правого динамометра? Будут ли изменяться показания динамометров, если воду в мешок доливать (выливать)? Ответы обоснуйте. Динамометры показывают силы давления жидкости на боковые стенки сосуда с водой. Показания их одинаковы и равны 70Н. Если воду в мешок доливать, то показания динамометров увеличатся, а если воду выливать, то уменьшатся, т.к. увеличится либо уменьшится давление столба жидкости (см. рис.137).
514. Одинаково ли давление воды на дно сосудов (рис. 138)? Чему равно это давление? Изменится ли давление, если воду заменить керосином? Чему оно будет равно в этом случае?
515. Высота столба воды в стакане 8 см. Какое давление на дно стакана оказывает вода? Какое давление оказывала бы ртуть, налитая до того же уровня?
516. Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 0,5 м?
517. В цилиндрический сосуд налиты ртуть, вода и керосин. Определите общее давление, которое оказывают жидкости на дно сосуда, если объемы всех жидкостей равны, а верхний уровень керосина находится на высоте 12 см от дна сосуда.
518. Сосуды с водой имеют равные площади дна (рис. 139). В каком из них избыточное давление воды на дно (без учета атмосферного давления) больше и во сколько раз?
519. Водолаз в жестком скафандре может погружаться в море на глубину 250 м, искусный ныряльщик — на глубину 20 м. На сколько и во сколько раз отличаются давления воды на этих глубинах?
520. Рассчитайте давление воды: а) на самой большой глубине Тихого океана — 11 035 м; б) на наибольшей глубине Азовского моря — 14 м (плотность воды в нем принять равной 1020 кг/м3).
521. Определите по графику (рис. 140) глубину погружения тела в озеро, соответствующую давлению воды 100, 300 и 500 кПа. 10 м; 30 м; 50 м (рис. 140).
522. Аквариум наполнен доверху водой. С какой силой давит вода на стенку аквариума длиной 50 см и высотой 30 см?
523. В аквариум высотой 32 см, длиной 50 см и шириной 20 см налита вода, уровень которой ниже края на 2 см. Рассчитайте: а) давление воды на дно; б) вес воды; в) силу, с которой вода действует на стенку шириной 20 см.
524. Ширина шлюза 10 м. Шлюз заполнен водой на глубину 5 м. С какой силой давит вода на ворота шлюза?
525. В цистерне, заполненной нефтью, на глубине 3 м имеется кран, площадь отверстия которого 30 см2. С какой силой давит нефть на кран?
526. Прямоугольный сосуд вместимостью 2 л наполовину наполнен водой, а наполовину керосином, а) Каково давление жидкостей на дно сосуда? б) Чему равен вес жидкостей в сосуде? Дно сосуда имеет форму квадрата сo стороной 10 см.
527. Определите силу, с которой действует керосин на квадратную пробку площадью поперечного сечения 16 см2, если расстояние от пробей до уровня керосина в сосуде равно 400 мм (рис. 141).
528. Какую силу испытывает каждый квадратный метр площади поверхности водолазного костюма при погружении в морскую воду на глубину 10 м?
529. Плоскодонная баржа получила пробоину в дне площадью 200 см2. С какой силой нужно давить на пластырь, которым закрывают отверстие, чтобы сдержать напор воды на глубине 1,8 м? (Вес пластыря не учитывать.)
530. Определите высоту уровня воды в водона-по-р-ной башне, если манометр, установленный у ее основания, показывает давление 220000 Па.
531. На какой глубине давление воды в море равно 412 кПа?
532. Напор воды в водокачке создается насосом. Определите на какую высоту поднимается вода, если давление, созданное насосом, равно 400 кПа?
533. Брусок размером 0,5x0,4x0,1 м находится в баке с водой на глубине 0,6 м (рис. 142). Вычислите: а) с какой силой вода давит на верхнюю грань бруска; б) на нижнюю грань бруска; в) сколько весит вода, вытесненная бруском.
534. Произведите расчет, взяв данные предыдущей задачи, предполагая, что воду заменили керосином.
535. Используя результаты двух предыдущих задач, вычислите, на сколько сила, действующая на тело снизу, больше силы, действующей на тело сверху: а) в воде; б) в керосине. Сравните полученные результаты с весом вытесненной воды и с весом вытесненного керосина.
536. Один из кофейников, изображенных на рисунке 143, вмещает больше жидкости, чем другой. Укажите какой и объясните. Правый кофейник вмещает больше жидкости, чем левый, гак как у него кончик носика находится выше.
537. Точкой А обозначен уровень воды в левом колене трубки (рис. 144). Сделайте рисунок и на нем отметьте точкой В уровень воды в правом колене трубки.
538. В сообщающиеся сосуды налита вода. Что произойдет и почему, если в левый сосуд долить немного воды (рис. 145); в средний сосуд долить воды (рис. 146)? Уровень воды увеличится во всех сосудах на одинаковую высоту. Таким образом, уровни снова выравнятся (рис. 145, 146).
539. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости? Объясните почему. Закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости не действует, так как жидкости в состоянии невесомости не обладают весом и потому не оказывают давления на дно сосудов.
540. Как при помощи сообщающихся сосудов проверить, горизонтально ли нанесена филенка (линия, отделяющая окраску панели от верхней части стены)? Нужно взять длинную тонкую резиновую трубку, вставить стеклянные трубки на концах, залить эту систему водой, а концы стеклянных трубок подвести к филенке. Используя свойство сообщающихся сосудов, пройтись с одной из стеклянных трубок вдоль стены.
541. Объясните действие фонтана (рис. 147). Действие фонтана объясняется тем, что давление жидкости в верхнем конце правой трубки будет больше атмосферного, так как уровень воды в этой трубке меньше уровня воды в левой трубке.
542. В левом колене сообщающихся сосудов налита вода, в правом — керосин (рис. 148). Высота столба керосина 20 см. Рассчитайте, на сколько уровень воды в левом колене ниже верхнего уровня керосина.
543. В сообщающихся сосудах находятся ртуть и вода (рис. 149). Высота столба воды 68 см. Какой высоты столб керосина следует налить в левое колено, чтобы ртуть установилась на одинаковом уровне?
544. В сообщающихся сосудах находилась ртуть. Когда в правую трубку налили слой керосина высотой 34 см, то уровень ртути в левой трубке поднялся на 2 см. Какой высоты следует налить слой воды в левую трубку, чтобы ртуть в трубках установилась на одинаковом уровне (рис. 149)?
545. В сообщающихся сосудах находятся ртуть, вода и керосин (рис. 150). Какова высота слоя керосина, если высота столба воды равна 20 см и уровень ртути в правом колене ниже, чем в левом, на 0,5 см?
546. Одинаковую ли массу имеет чистый сухой воздух объемом 1 м3, взятый на первом этаже и в любой комнате на высоте 230 м здания Московского университета? Результаты поясните. Масса воздуха объемом 1 м3 на высоте 230 м будет меньше массы воздуха такого же объема на первом этаже, гак как плотность с увеличением высоты уменьшается.
547. Ученик подсчитал, что за истекшие сутки масса воздуха, прошедшего через его легкие, составляет 15 кг. Какой объем при нормальном давлении и температуре занимает воздух, прошедший через легкие ученика? Сравните этот объем с объемом воздуха, заполняющего вашу комнату.
548. Почему при откачивании воздуха вода поднимается в трубке В, а не в трубке А (рис. 151)? Поскольку сосуд В соединен трубкой с атмосферой давление в нем будет равно сумме атмосферного давления и давления столба жидкости, т.е. всегда больше атмосферного. Поэтому при откачивании вода будет подниматься в трубке В.
549. Почему не выливается вода из опрокинутой бутылки, если горлышко ее погружено в воду (рис. 152)? Потому что давление, оказываемое столбом воды в бутылке, меньше атмосферного (рис.152)
550. Мальчик сорвал с ветки лист, приложил его ко рту, и, когда втянул воздух, лист лопнул. Почему лопнул лист? Когда мальчик втянул воздух, давление в полости рта стало меньше атмосферного, и поэтому лист лопнул.
551. Пока кран К закрыт, вода из трубки не выливается (рис. 153). При открывании крана уровень воды в трубке опускается до уровня воды в сосуде. Почему? При закрытом кране вода из трубки не выливается потому, что атмосферное давление больше, чем давление, создаваемое столбом жидкости в трубке. При открытии крана атмосферное давление действует также на столб жидкости в трубке. В результате вода выливается.
552. В некоторых тракторах горючее из бака к цилиндру двигателя поступает самотеком. Объясните, почему прекращается поступление горючего, если засорится специальное отверстие, оставляемое в пробке, закрывающей верхнее отверстие бака. Если специальное отверстие в баке засорится, то бак перестает сообщаться с атмосферой. Таким образом, давление у выходного отверстия бака может оказаться меньше, чем давление оказываемое горючим, и оно перестает поступать к двигателю.
553. Вода из верхней пробирки (рис. 154) выливается. Почему при этом внутренняя пробирка поднимается кверху? Объясняется это тем, что сила давления атмосферного воздуха, действующая внутри пробирки, превышает силу тяжести самой пробирки, сложенную с весом жидкости.
554. Сосуд «наказанное любопытство» устроен так: в дне сосуда проделаны узкие отверстия. Если сосуд наполнить водой и закрыть пробкой, вода из сосуда через отверстия не выливается. Если открыть пробку, то вода потечет из всех отверстий на дне сосуда. Объясните почему. Когда пробка закрыта, давление столба жидкости в сосуде будет меньше атмосферного, и поэтому вода не будет выливаться. Как только мы откроем пробку, давление на дно будет складываться из атмосферного и давления столба жидкости в сосуде и станет больше атмосферного. В результате вода начнет выливаться через отверстия.
555. Удастся ли опыт Торричелли, если барометрическую трубку с ртутью поставить открытым концом не в чашку с ртутью, а в чашку с водой? Нет. Ртуть выльется, и трубка заполнится водой.
556. Почему в жидкостных барометрах используют ртуть, а не воду? Потому что плотность ртути заметно больше плотности воды.
557. Под колоколом воздушного насоса (рис. 155) находятся закрытый и открытый сосуды, соединенные стеклянной трубкой. В закрытом сосуде находится немного воды. Что произойдет, если воздух откачать из-под колокола воздушного насоса; вновь впустить под колокол насоса? Если воздух из под колокола откачать, то вода из закрытого сосуда начнет переливаться в открытый, т.к. давление в закрытом сосуде будет больше. Если же воздух вновь пустить, то вода начнет переливаться из открытого сосуда в закрытый.
558. Высоту какого столба жидкости следует брать для расчета давления жидкости на дно сосуда (рис. 156)? Объясните почему. Для расчета давления жидкости на дно следует брать высоту столба воды в открытом сосуде, а не в перевернутой трубочке. В последней уровень воды выше за счет действия атмосферного давления на поверхность жидкости в открытом сосуде.
559. Какой высоты столб жидкости следует учитывать при расчете давления ее на дно сосуда (рис. 157)? Для расчета давления жидкости на дно следует брать высоту столба воды в открытом сосуде, а не в перевернутой трубочке. В последней сила давления воздуха и столба воды в трубочке уравновешивается силой атмосферного давления.
560. Какой высоты столб жидкости следует учитывать при расчете давления ее на дно сосуда (рис. 158)? Почему? Для расчета давления жидкости на дно следует брать высоту столба жидкости в правом сосуде, так как давления воздуха и столба воды в левой трубке до уровня поверхности ее в открытом сосуде уравновешиваются атмосферным давлением.
561. а) Анероид показывает давление 1013 гПа. Определите, какая высота столба ртути соответствует этому давлению в трубке Торричелли, установленной вертикально, как показано на рисунке 159 (слева). б) Почему, если трубку наклонить (рис. 159, справа), верхний уровень ртути в трубке относительно поверхности ртути в сосуде останется неизменным?
562. Ученик утверждал, что показания барометра за окном комнаты должны быть больше, чем в комнате, поскольку на улице на него действует значительно больший столб атмосферного воздуха. Докажите, что такое утверждение ошибочно. Давления воздуха внутри и вне комнаты практически одинаковы. Если бы давление воздуха в комнате было меньше атмосферного, то воздух снаружи проникал бы в комнату до тех пор, пока давления не выровнялись бы.
563. В трубке, наполненной ртутью, отверстие А закрыто пробкой (рис. 160). Что произойдет, если вытащить пробку из отверстия? Часть ртути, которая находится над пробкой, под действием атмосферного давления поднимется и останется прижатой к верхнему запаянному концу трубки, а остальная ртуть выльется в сосуд.
564. На рисунке 161 изображена схема простейшей модели анероида. Куда отклонится конец стрелки, если атмосферное давление увеличится; уменьшится? Если атмосферное давление увеличится, то стрелка анероида отклонится вправо. Если атмосферное давление уменьшится, то стрелка анероида отклонится влево.
565. Пассажирские дальнемагистральные самолеты совершают перелеты на высоте больше 10 000 м. Зачем корпус самолета делают герметичным? Самолеты делают герметичными потому, что на высоте порядка 10 км наружного воздуха очень мало, для того, чтобы им можно было нормально дышать.
566. Зачем космонавту нужен скафандр? Скафандр необходим не только для дыхания, но и для защиты от космического облучения.
567. Изменится ли объем двух одинаковых мыльных пузырей (рис. 162), если, например, левую трубку опустить? Если левую трубку опустить, то объем левого мыльного пузыря незначительно уменьшится, а правого незначительно увеличится. Объясняется это тем, что атмосферное давление внизу больше, чем вверху.
568. На рисунке 163 представлен один и тот же стратостат на различных высотах над Землей. Какому из положений стратостата соответствует большая высота подъема? На основании чего вы делаете свои выводы? Большая высота подъема соответствует правому изображению стратостата, так как здесь давление наружного воздуха меньше, и в меньшей степени растягиваются канаты.
569. Можно ли для опыта Торричелли воспользоваться трубками, изображенными на рисунке 164? (Длина самой короткой из них 1 м.) Да. Форма трубки значения не имеет, важно только, чтобы ее высота была больше 76см (рис. 164).
570. Больше или меньше атмосферного давление газа в сосуде (рис. 165)? Какова разница в давлении между газом в сосуде и наружным воздухом, если разность уровней ртути в манометре равна 7 мм? Давление газа в сосуде меньше атмосферного на 7 мм.рт.ст.
571. Через отверстие А (рис. 166) насос откачивает воздух. Почему при этом жидкости поднимаются по трубкам? Почему уровень керосина выше уровней воды и ртути? Высота столба керосина 90 см. Чему равны высоты столбов воды и ртути? Жидкости поднимаются по трубкам, так как давления воздуха в них меньше атмосферного. Уровень керосина выше уровней воды и ртути потому, что у него самая маленькая плотность (рис. 166).
572. В один и тот же час в течение нескольких суток учащиеся одной из школ Санкт-Петербурга отмечали атмосферное давление и по полученным данным построили кривую суточного изменения давления (рис. 167). Сколько дней велся учет давления? Какое самое малое давление было отмечено? Каким было самое большое давление? (Выразите эти давления в гектопаскалях.) Сколько дней давление было выше нормального? На сколько изменилось давление между седьмыми и восьмыми сутками? Учет давления велся 16 дней. Было отмечено самое малое атмосферное давление, равное 750 мм рт.ст. = 1000 гПа, и самое большое, равное 770 мм рт.ст. = 1026 гПа. Шесть дней давление было выше нормального. Между седьмыми и восьмыми сутками давление увеличилось на 6 мм рт.ст., то есть на 8 гПа.
573. Рассчитайте силу, с которой воздух давит на площадь тетради, раскрытой перед вами книги. (Отличием температуры воздуха от 0 °С и высотой над уровнем моря пренебречь.)
574. Рассчитайте силу, с которой воздух давит на поверхность стола, который имеет длину 1,2 м, ширину 60 см (принимая атмосферное давление равным 105 Па).
575. Определите давление газа в баллоне (рис. 168) при нормальном внешнем атмосферном давлении. (В манометре находится ртуть.)
576. На какой высоте летит самолет-опылитель, если барометр в кабине летчика показывает 100 641 Па, а на поверхности Земли давление нормальное?
577. При входе в метро барометр показывает 101,3 кПа. Определите, на какой глубине находится платформа станции метро, если барометр на этой платформе показывает давление, равное 101674 Па.
578. Каково показание барометра на уровне высоты Останкинской телевизионной башни (540 м), если внизу башни барометр показывает давление 100 641 Па?
579. Рассчитайте давление атмосферы в шахте на глубине 840 м, если на поверхности Земли давление нормальное.
580. Определите глубину шахты, если на ее дне барометр показывает 109 297 Па, а на поверхности Земли — 103 965 Па.
581. У подножия горы барометр показывает 98642 Па, а на ее вершине — 90 317 Па. Используя эти данные, определите высоту горы.
582. Первый в мире выход из космического корабля в космическое пространство совершил А. Леонов. Давление в скафандре космонавта составляло 0,4 нормального атмосферного давления. Определите числовое значение этого давления.
Д. 102. Если бы хитроумная мартышка (см. задачу Д. 86) доставала мячик из лунки без помощи лап, используя атмосферное давление, то как бы она смогла это сделать? Они могли бы это сделать, прижав плотно губы к мячику и создав во рту разрежение. Таким образом, атмосферное давление прижало бы мяч ко рту мартышки.
Д. 103. Почему воздушный шарик с закрытым выпускным клапаном, поднявшись высоко, может лопнуть? Плотность воздуха с увеличением высоты уменьшается. Уменьшается и давление, в то время, как давление внутри плотно закрытого шарика остается постоянным. Таким образом, разница между давлениями внутри и снаружи шарика увеличивается, что приводит к тому, ч го оболочка шарика не выдерживает и лопается.
583. Будут ли действовать в безвоздушном пространстве поршне_вые жидкостные насосы? Нагнетающие — да, всасывающие — нет.
584. Почему у жидкостных и газовых насосов поршень должен плотно прилегать к стенкам трубки насоса? Чтобы не допустить просачивания жидкости или газа. Иначе работа насоса будет неэффективна.
585. Почему при нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса может быть поднята не более чем на 10,3 м? Потому что вода поднимается за счет разности атмосферного давления и давления воздуха за поршнем всасывающего насоса, которая не может превысить атмосферное давление.
586. При нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса поднимается не более чем на 10,3 м. На какую высоту при всех равных условиях поднимается за поршнем нефть? Т.к. плотность нефти меньше плотности воды в 1,25 раз, максимальная высота, на которую может быть поднята нефть, равна 1,25•10,3 м = 12,9 м.
587. Куда движется поршень насоса (рис. 169)? Вниз. Это можно заметить по состоянию клапанов.
588. На рисунке 170 изображена схема насоса, откачивающего воздух. Куда легче двигать поршень: вверх или вниз? Почему? (Вес поршня со штоком и трение не учитывать.) Вверх. При движении вверх преодолевается атмосферное давление, при движении вниз под поршнем создается давление чуть больше атмосферного.
589. Зачем шланги к насосам, служащим для откачивания воздуха из баллонов, делают из толстостенной резиновой трубки (иногда усиленной стальной спиралью)? Делается это ввиду большой разности давлений воздуха в баллоне и атмосферного давления и опасности разрыва шлангов.
590. Объясните, как работает насос, схема которого изображена на рисунке 171. Оба насоса работают так. При движении поршня вверх под ним создается разряжение.. Под влиянием перепада давлений клапаны открываются, жидкость поднимается вверх. При движении поршня вниз он давит на воду, нижний клапан закрывается, вода через правый клапан и трубочку выливается в сосуд.
591. Объясните, как работают насосы, схемы которых изображены на рисунке 172. Насос работает следующим образом. Жидкость перекачивается снизу вверх. При движении поршня влево открывается правый нижний и левый верхний клапаны. При движении поршня вправо открыты два других клапана. В обоих случаях вода перекачивается снизу вверх.
592. По схеме рисунка 173 объясните действие по_жарного насоса. Какое назначение имеет воздушная камера А? По_жарный насос работает следующим образом. При движении левого поршня вниз жидкость вытекает наружу за счет давления, оказываемого на воду левым поршнем. При этом правый поршень движется вверх, увлекая за собой воду из водоема. При движении правого поршня вниз положение клапанов меняется на противоположное, и вода вытекает наружу под действием давления правого поршня. Воздушная камера А служит для того, чтобы вода била струей, без заметных пу-льсаций. Воздух в ней сжат, его давление больше атмосферного, и поэтому при смене движений поршней на противоположные насос продолжает качать воду.
593. Объясните, как работает насос, схема которого изображена на рисунке 174. Насос работает следующим образом. При надавливании на резиновую мембрану левый клапан закрывается, вода выходит через правый. При отпускании мембраны под ней образуется разряжение, и вода поступает в камеру через левый клапан.
594. На рисунке 175 дана схема устройства компрессора — машины для нагнетания воздуха: Р — поршень, Kt и К2 — клапаны. Внимательно рассмотрев рисунок, ответьте, в какую сторону движется поршень. Каково будет положение клапанов, если поршень станет двигаться в обратную сторону? Как называется прибор, присоединенный к трубе, по которой сжатый воздух поступает в магистраль? Поршень движется вправо. При движении поршня влево клапан К2 откроется, а клапан К1 закроется. Прибор, присоединенный к трубе, по которой сжатый воздух поступает в магистраль, называется манометром — он показывает давление сжатого воздуха в трубе.
595. Объясните, как работает нагнетательный насос садового опрыскивателя (рис. 176). Одним из клапанов в насосе является кожаная манжетка — поршень. При движении поршня вниз под ним создается давление, превышающее атмосферное, открывается клапан, и жидкость вытекает из баллона по шлангу через наконечник наружу.
596. Кран трубки, соединяющий сосуд с манометром, открыли (рис. 177). Больше или меньше атмосферного давление воздуха в сосуде А? Давление воздуха в сосуде А равно атмосферному, так как столбы жидкостей в правой и левой трубке находятся на одном уровне.
597. Будет ли изменяться уровень ртути в манометре (см. задачу 596) с изменением атмосферного давления? Если атмосферное давление увеличится, то уровень ртути в манометре (правом колене) повысится. Если же атмосферное давление понизится, то уровень ртути в манометре понизится.
598. Как будут изменяться уровни ртути в манометре (см. рис. 177), если сосуд А нагревать; охлаждать? Если сосуд А нагревать, то уровень ртути в манометре понизится, так как давление в сосуде А увеличилось. Если же сосуд 1 охлаждать, то уровень рту_ти в манометре повысится.
599. Трубка левого манометра заполнена водой, правого — рту_тью (рис. 178). Какой из этих манометров чувствительнее? Манометр с водой на порядок чувствительнее, так как плотность воды в 13,6 раз меньше, чем рту_ти.
600. Открытые жидкостные манометры соединены с сосудами (рис. 179). В каком из сосудов давление газа равно атмосферному давлению; больше атмосферного; меньше атмосферного давления? В сосуде А давление газа меньше атмосферного, в сосуде В — равно атмосферному, в сосуде С — меньше атмосферного.
601. Чему равно давление на ртуть на уровнях а и б (рис. 180), если атмосферное давление нормальное?
602. Чему равно давление на ртуть на уровнях а, б, в (рис. 181), если атмосферное давление нормальное?
603. Чему равна цена деления шкалы манометра (рис. 182)? Какое давление показывает манометр?
604. Каким будет показание манометра, изображенного на рисунке 182, если его соединить с баллоном, давление газа в котором равно атмосферному? Показание манометра будет равно 0, так как манометры показывают разность давления в сосуде и атмосферного.
605. В какой воде и почему легче плавать: в морской или речной? Легче плавать в морской воде, так как на тело, погруженное в морскую воду будет действовать большая выталкивающая сила из-за того, что плотность морской воды больше плотности речной воды.
606. К чашам весов подвешены два одинаковых железных шарика (рис. 183). Нарушится ли равновесие, если шарики опустить в жидкость? Ответ объясните. Равновесие весов нарушится, так как архимедовы силы, действующие на шарики, будут различны. Перевесит чаша с шариком, погруженным в керосин, так как на нее будет действовать меньшая выталкивающая сила.
607. В сосуд погружены три железных шарика равных объемов (рис. 184). Одинаковы ли силы, выталкивающие шарики? (Плотность жидкости вследствие ничтожной сжимаемости на любой глубине считать одинаковой.) Выталкивающие силы, действующие на шарики, не зависят от глубины погружения и поэтому будут равны (рис. 184)
608. Свинцовая дробинка опускается с постоянной скоростью на дно сосуда, наполненного маслом. Какие силы действуют на дробинку? На дробинку действуют сила тяжести, выталкивающая сила и сила вязкого трения. Эти силы скомпенсированы.
609. К чашам весов подвешены две гири равного веса: фарфоровая и железная. Нарушится ли равновесие весов, если гири опустить в сосуд с водой? При одинаковом весе гирь объем железной гирьки будет меньше объема фарфоровой, так как плотность железа больше. Поэтому, если гири опустить в сосуд с водой, на фарфоровую будет действовать большая выталкивающая сила, и железная гиря перевесит.
610. В сосуде три жидкости: слегка подкрашенная вода, растворитель (четыреххлористый углерод) и керосин. Укажите на порядок расположения этих жидкостей. (Плотность растворителя 1595 кг/м3.) Снизу вверх: четыреххлористый углерод, вода, керосин.
611. Почему горящий керосин нельзя тушить водой? Потому что вода будет опускаться вниз и не будет закрывать доступ воздуха (необходимого для горения) к керосину.
612. На дне сосуда с водой лежат одинаковой массы шары: чугунный и железный. Одинаковое ли давление на дно сосуда производят эти шары? Сила давления, оказываемая чугунным шаром, будет меньше, так как на него будет действовать большая выталкивающая сила, так как плотность чугуна меньше плотности железа. Если площади соприкосновения с дном одинаковы, то давление, оказываемое железным шаром, будет больше.
613. На поверхности воды плавают бруски из дерева, пробки и льда (рис. 185). Укажите, какой брусок пробковый, а какой из льда. 3 — брусок из пробки, 1 — брусок изо льда, так как плотность пробки наименьшая из заданных веществ, льда — наибольшая.
614. Березовый и пробковый шарики равного объема плавают на воде. Какой из них глубже погружен в воду? Почему? Так как плотность березового шарика больше плотности пробкового, то он глубже будет погружен в воду.
615. Для отделения зерен ржи от ядовитых рожков спорыньи их смесь высыпают в воду. Зерна ржи и спорыньи в ней тонут. Затем в воду добавляют соль. Рожки начинают всплывать, а рожь остается на дне. Объясните это явление. Объясняется это явление тем, что плотность рожков спорыньи меньше плотности соленой воды, а плотность ржи — больше.
616. В сосуд, содержащий воду, керосин и жидкий растворитель (четыреххлористый углерод, плотность которого равна 1595 кг/м3), опущены три шарика: парафиновый, пробковый и стеклянный. Как расположены шарики? Пробковый шарик будет плавать на поверхности керосина, парафиновый — на границе вода — керосин, а стеклянный покоиться на дне сосуда.
617. В сосуде с водой (при комнатной температуре) плавает пробирка (рис. 186). Останется ли пробирка на такой же глубине, если воду слегка подогреть; охладить? (Увеличение объема пробирки при нагревании и охлаждении не учитывать. Охлаждение производить при температуре не ниже 4 °С.) При нагревании воды пробирка начнет двигаться вниз, при охлаждении — вверх. Объясняется это тем, что плотность воды при нагревании уменьшается, а при охлаждении возрастает.
618. В сосуд с водой опущены три одинаковые пробирки с жидкостью (рис. 187). На какую из пробирок действует наибольшая выталкивающая сила? (Плотность воды на всей глубине считать одинаковой.) Ответ обоснуйте. На вторую и третью пробирки действуют одинаковые по величине выталкивающие силы, равные весу вытесненной ими воды. На первую пробирку действует меньшая выталкивающая сила, так как вес вытесненной ей воды меньше, чем вес воды, вытесненной второй или третьей пробиркой.
619. На рисунке 188 изображен поплавок, который можно использовать как весы. Объясните, как действуют такие весы. Поплавок будет погружаться в воду пропорционально нагружаемому весу. Поэтому его можно использовать как весы.
620. Пробирка, в которой находится брусок пластилина, плавает в воде (рис. 189, а). Изменится ли глубина погружения пробирки в воду, если пластилин вынуть и подклеить ко дну (рис. 189, 6)1 Если изменится, то как? Ответ объясните. Глубина погружения пробирки не изменится, так как по-прежнему будет вытесняться количество воды, равное весу пробирки и пластилина. Если же пластилин отвалится и утонет, то глубина погружения пробирки уменьшится.
621. Стальной брусок подвешен к пружине и опущен в воду (рис. 190). С одинаковой ли силой давит вода на верхнюю и нижнюю поверхности бруска? Ответ обоснуйте. Давление на нижнюю поверхность бруска будет больше, чем на верхнюю. Поэтому и сила давления на нижнюю поверхность бруска будет больше.
622. Подвешенный на нити стальной брусок погружен в воду (рис. 190). Назовите взаимодействующие тела и силы, действующие на брусок. Изобразите эти силы графически. Брусок взаимодействует с Землей, пружиной и водой. Силы, действующие на брусок: сила тяжести, направленная вниз; сила Архимеда и сила упругости нити, направленные вверх. Сила тяжести равна по модулю сумме сил Архимеда и упругости нити.
623. Деревянный шар плавает на воде (рис. 191). Назовите силы, действующие на шар. Изобразите эти силы графически. На шар действуют сила тяжести, направленная вниз, и сила Архимеда, направленная вниз. Сила тяжести равна по модулю силе Архимеда.
624. Стальной брусок, вес которого 15,6 Н, погрузили в воду (рис. 190). Определите значение и направление силы натяжения пружины.
625. Вычислите выталкивающую силу, действующую на гранитную глыбу, которая при полном погружении в воду вытесняет ее некоторую часть. Объем вытесненной воды равен 0,8 м3.
626. Железобетонная плита размером 3,5x1,5x0,2 м полностью погружена в воду. Вычислите архимедову силу, действующую на плиту.
627. Железобетонная плита размером 4x0,3x0,25 м погружена в воду на половину своего объема. Какова архимедова сила, действующая на нее?
628. Один брусок имеет размер 2x5x10 см, а соответствующий размер другого бруска в 10 раз больше (0,2x0,5x1 м). Вычислите, чему будут равны архимедовы силы, действующие на эти бруски при полном погружении их в пресную воду, в керосин.
629. Плавающий на воде деревянный брусок вытесняет воду объемом 0,72 м3, а будучи погруженным в воду целиком — 0,9 м3. Определите выталкивающие силы, действующие на брусок. Объясните, почему различны эти силы.
630. Определите показания пружинных весов при взвешивании в воде тел объемом 100 см3 из алюминия, железа, меди, свинца.
631. Определите, что покажут пружинные весы, если тела объемом 100 см3 из алюминия, железа, свинца взвешивать в керосине.
632. Чему равна архимедова сила, действующая в воде на тела объемом 125 см3 из стекла, пробки, алюминия, свинца?
633. Пробирку поместили в мензурку с водой. Уровень воды при этом повысился от деления 100 см3 до деления 120 см3. Сколько весит пробирка, плавающая в воде?
634. На сколько гранитный булыжник объемом 0,004 м3 будет легче в воде, чем в воздухе?
635. Какую силу надо приложить, чтобы поднять под водой камень массой 30 кг, объем которого 0,012 м3?
636. Брусок размером 20х 10x5 см может занимать в воде указанные на рисунке 192 положения. Докажите, что на него действует одна и та же выталкивающая сила. Сила Архимеда равна весу жидкости, вытесненной телом, и не зависит от ориентации тела в жидкости.
637. До какого уровня поднимется вода в мензурке, если в ней будет плавать брусок; шар (рис. 193)?
638. Масса пробкового спасательного круга равна 4,8 кг. Определите подъемную силу этого круга в пресной воде.
639. Какой максимальной подъемной силой обладает плот, сделанный из 10 бревен объемом по 0,6 м3 каждое, если плотность дерева 700 кг/м3?
640. Плот состоит из 12 сухих еловых брусьев. Длина каждого бруса 4 м, ширина 30 см и толщина 25 см. Можно ли на этом плоту переправить через реку автомашину весом 10 кН?
641. Прямоугольная баржа длиной 5 м и шириной 3 м после загрузки осела на 50 см. Определите вес груза, принятого баржей.
642. Судно, погруженное в пресную воду до ватерлинии, вытесняет воду объемом 15 000 м3. Вес судна без груза равен 5 • 106 Н. Чему равен вес груза?
643. После разгрузки баржи ее осадка в реке уменьшилась на 60 см. Определите вес груза, снятого с баржи, если площадь сечения баржи на уровне воды равна 240 м2.
644. Площадь сечения теплохода на уровне воды равна 2000 м2. Сколько нужно добавить груза, чтобы теплоход погрузился в морской воде еще на 1,5 м, считая, что борта его на данном уровне вертикальны?
645. Сколько воды вытесняет плавающий деревянный брус длиной 3 м, шириной 30 см и высотой 20 см? (Плотность дерева 600 кг/м3.)
646. Площадь льдины 8 м2, толщина 25 см. Погрузится ли она целиком в пресную воду, если на нее встанет человек, вес которого равен 600 Н?
647. Какой минимальный объем должна иметь подводная часть надувной лодки массой 7 кг, чтобы удержать на воде юного рыболова, вес которого равен 380 Н?
648. Известно, что масса мраморной плиты равна 40,5 кг. Какую силу надо приложить, чтобы удержать эту плиту в воде?
649. Какую силу надо приложить, чтобы удержать под водой кусок пробкового дерева, масса которого равна 80 г?
650. Плавающее тело вытесняет керосин объемом 120 см3. Какой объем воды будет вытеснять это тело? Определите массу тела.
651. Используя данные рисунка 194, определите плотность камня.
652. Было установлено, что при полном погружении куска меди в керосин вес его уменьшается на 160 Н. Каков объем этого куска меди?
653. На коромысле весов уравновесили два одинаковых сосуда. Нарушится ли равновесие весов, если один сосуд поместить в открытую банку и заполнить ее углекислым газом (рис. 195)? Равновесие весов нарушится, так как архимедова сила в случае углекислого газа больше, чем в воздухе. Поэтому правый сосуд перевесит.
654. Один из двух одинаковых воздушных шаров заполнили водородом, другой до такого же объема — гелием. Какой из этих шаров обладает большей подъемной силой? Почему? Большей подъемной силой обладает шар, заполненный водородом, так как плотность водорода меньше плотности гелия.
655. Равны ли массы пятирублёвой монеты и куска пробки, уравновешенные на очень точных и чувствительных весах? Ответ объясните. Массы пробки и монеты не равны из-за того, что на них действует различная сила Архимеда.
656. Назовите газы, в которых мог бы плавать мыльный пузырь, наполненный воздухом. (Весом пузыря пренебречь.) Углекислый газ, озон, хлор, аргон, ксенон, криптон, находящиеся при давлении, равном атмосферному.
657. Детский шар объемом 0,003 м3 наполнен водородом. Масса шара с водородом 3,4 г. Какова подъемная сила детского шара?
658. Радиозонд объемом 10 м3 наполнен водородом. Какого веса радиоаппаратуру он может поднять в воздухе, если оболочка его весит 6 Н?
659. Масса снаряжения воздушного шара (оболочки, сетки, корзины) составляет 450 кг. Объем шара 1600 м3. Вычислите, какой подъемной силой будет обладать этот шар при наполнении его водородом, гелием, светильным газом. (Плотность светильного газа 0,4 кг/м3.)
660. Стратостат «СССР», на котором стра_тонавты поднялись на высоту 19 км, имел объем 24 500 м3. При подъеме в обо_лочке стратостата было только 3200 м3 во_дорода. Почему же объем оболочки сделали таким большим? Объем обо_лочки стра_тостата был сделан с большим запасом, поскольку с высотой давление на_ружного воздуха падает.
Д. 104. Почему потерпевшую ава_рию подводную лодку труднее поднять с илистого дна, чем с каменистого при одинаковой глубине погружения? Ил плотно обволакивает дно и стенки лодки. При поднятии лодки вверх между дном и илом создается разрежение, давление на дно лодки снизу уменьшается, вследствие чего увеличивается сила, препятствующая вертикальному движению лодки.
Глава IV. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия
661. а) Какие силы совершают работу при падении камня на землю, остановке автомобиля после выключения его двигателя, подъеме штанги спортсменом, подъеме воздушного шара, перемещении сна-ряда в ство-ле ору-дия при стре-ль-бе, перемещении сна-ряда при вы_стреле из пружинного пи_столета? б) Два мальчика собранную ими макулатуру привезли в школу на своих санях. Какие физические величины необходимо знать, чтобы оценить, кто из них совершил большую механическую работу при доставке макулатуры от дома к школе?
а) сила тяжести; сила трения и сила сопротивления воздуха; сила мышц человека; подъемная сила; сила давления газов; сила упру-, гости пружины. б) для оценки совершенной работы необходимо знать длину пройденного пути и проекцию силы на направление перемещения.
662. Определите значения работы в следующих случаях: на санки высотой 0,3 м подняли несколько связок макулатуры общим весом 300 Н; макулатуру повезли к школе по пути, который равен 240 м, прикладывая при этом силу, равную в среднем 25 Н.
663. Одинаковую ли работу совершают мальчики (рис. 196) при равномерном перемещении саней на одном и том же пути?
Мальчик, изображенный справа, совершает большую работу, так как ему приходится преодолевать большее сопротивление движению. (Можно предположить, что трение саней о поверхность справа больше.)
664. На одном горизонтальном уровне стоят две стопки из трех одинаковых кирпичей (рис. 197, внизу). Кирпичи равномерно поднимают и кладут на доску так, как показано на рисунке 197 (вверху). Одинаковую ли при этом совершают работу?
В первом случае совершается большая работа.
665. Одинаковые кирпичи лежат на одном горизонтальном уровне (рис. 198, внизу). Кирпичи равномерно поднимают и кладут так, как показано на рисунке 198 (вверху). Одинаковую ли работу при этом совершают?
В первом случае совершается большая работа.
666. Бочка заполнена водой. Пользуясь ведром, половину воды из бочки вычерпала девочка. Оставшуюся часть воды — мальчик. Одинаковую ли работу совершили девочка и мальчик? Ответ объясните.
Девочка совершала меньшую работу, так как ей пришлось поднимать воду на меньшую высоту, чем мальчику.
667. На полу стоит ящик массой 20 кг. Какую работу надо произвести, чтобы поднять ящик на высоту кузова автомашины, равную 1,5 м?
668. Используя сведения задачи 667, определите значение общей работы, произведенной при подъеме ящика и перемещении его по полу кузова на пути 5 м, если сила трения при этом была равна 75 Н.
669. При движении на велосипеде спортсмен действует на каждую педаль со средней силой, равной 750 Н и направленной вниз. Чему равна работа этой силы за один оборот педалей, если каждая педаль описывает окружность, диаметр которой равен 36 см?
670. Работа силы тяги автомобиля, прошедшего с неизменной скоростью путь 2 км, равна 50 кДж. Определите силу трения.
671. Три кирпича лежат плашмя, как показано на рисунке 198 (вверху, справа). Масса каждого кирпича равна 1,7 кг. Вычислите работу, произведенную мальчиком по укладке кирпичей друг на друга (рис. 198, слева), приняв, что толщина каждого кирпича равна 6 см.
672. Используя данные рисунка 199, определите механическую работу по перемещению бруска.
673. Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 70 м. Определите работу силы, поднявшей птицу.
674. На рисунке 200 показаны пути перемещения груза весом 0,5 кН при подъеме его на различную высоту. Определите работу в каждом случае.
675. Определите работу, совершенную при равномерном подъеме тела весом 40 Н на высоту 120 см.
676. На поршень насоса действует сила 204 кН. Чему равна работа за один ход поршня, если ход поршня равен 40 см?
677. Лошадь равномерно везет телегу со скоростью 0,8 м/с, прилагая усилие 400 Н. Какая работа совершается при этом за 1 ч? (Силу, приложенную лошадью к телеге, считать направленной вдоль перемещения телеги.)
678. Давление воды в цилиндре нагнетательного насоса 1200 кПа. Чему равна работа при перемещении поршня площадью 400 см2 на расстояние 50 см?
679. Каждую секунду насос подает 20 л воды в водона-по-рную башню на высоту 10 м. Какая работа совершается за 1 ч против сил тяжести?
680. Определите работу, совершаемую в течение часа насосами на Волго-Донском канале, если за 1 с они поднимают 45 м3 воды на высоту 44 м.
681. Какая работа совершается при подъеме гранитной плиты объемом 2 м3 на высоту 12 м? Чему будет равна работа, если эту плиту поднимать на ту же высоту в воде?
682. Шагающий экскаватор выбрасывает за один прием 14 м3 грунта, поднимая его на высоту 20 м. Вес ковша без грунта 20 кН. Определите работу, совершаемую по подъему грунта и ковша. Плотность грунта 1500 кг/м3.
683. Среднее давление газов на поршень в цилиндре двигателя трактора ДТ-54 равно 5 • 10 5 Па, ход поршня 15,2 см, площадь 120 см2. Чему равна работа за один ход поршня?
684. У лыжника есть две возможности спуститься с вершины горы в долину: по извилистой лыжной трассе и на фуникулере — подвесной канатной дороге. Одинакова ли при этом работа поля тяготения?
Да, так как в обоих случаях перемещение одно и то же.
685. Чему равна работа силы тяжести при обращении искусственного спутника Земли по круговой орбите?
Равна нулю.
686. Какую работу совершает поле тяготения, когда человек массой 50 кг поднимается на пятый этаж здания, если высота одного этажа равна 3,5 м?
687. Тело массой 10 кг в горизонтальной плоскости перенесли на расстояние 5 м, а затем подняли на высоту 5 м. Чему равна работа силы тяжести на каждом этапе движения?
688. Лежащий в горизонтальном положении столб поставили вертикально. Определите произведенную против силы тяжести работу, если масса столба равна 150 кг, длина 6 м и сечение столба одинаково по всей длине.
689. Груз массой 100 кг поднят по наклонному помосту, длина которого равна 10 м, а угол наклона равен 30°. Определите работу по подъему груза. Трение не учитывайте.
690. Какая работа совершается двигателем при равномерном перемещении по рельсам вагонетки массой 1,5 т на расстояние 600 м, если коэффициент трения равен 0,008?
691. Определите силу сопротивления, преодолеваемую резцом станка, если на пути 0,5 м работа равна 1 кДж.
692. При чистке пылесосом напольного ковра человек, продвигаясь равномерно вперед, прикладывает силу 4,9 Н вдоль трубки пылесоса, которую держит под углом 45° к полу. Какую работу по преодолению трения надо совершить, чтобы очистить ковер в помещении шириной 1,5 м и длиной 10 м, если ширина щетки равна 30 см? Какой массы груз надо поднять на высоту 1 м, чтобы совершить такую же работу?
693. Легкий игрушечный парашют с грузом массой 30 г, опускаясь равномерно и прямолинейно с высоты 3 м, до падения на поверхность Земли прошел путь, равный 5 м, под действием ветра, дующего в горизонтальном направлении. Определите силу, с которой ветер действует на парашют, работу этой силы, работу силы тяжести, а также работу силы сопротивления воздуха, действующей на внутреннюю поверхность парашюта.
694. Двое рабочих передвигают равномерно по полу ящик весом 900 Н. При этом один толкает его сзади с силой 300 Н, направленной под углом 30° к полу, а другой тянет его за веревку с такой же по модулю силой, направленной горизонтально. Какую работу совершат рабочие, передвигая равномерно ящик на расстояние 20 м? Чему равен коэффициент трения?
695. Определите работу силы трения, если масса конькобежца равна 50 кг и при движении по инерции до остановки он за 10 с проезжает путь 10 м, двигаясь равнозамедленно.
696. Груженая шахтная клеть массой 10 т поднимается с ускорением 0,5 м/с2. Определите работу по подъему клети за первые 10 с движения и работу силы тяжести. Объясните разницу значений работ.
697. Чему равна работа силы тяги, действующей на вагон, если, начав двигаться равноускоренно, вагон массой 15 т прошел путь 22 м за 20 с и сила трения составляла 5% от веса вагона? Решите задачу аналитически и графически.
698. Ведро воды из колодца глубиной 3 м мальчик равномерно поднял один раз за 20 с, а другой — за 30 с. Одинаковая ли работа была совершена в обоих случаях? Что можно сказать о мощности при выполнении этих работ?
Мальчик совершил одинаковую работу в обоих случаях, мощность при выполнении этих работ была разной, так как мощность обратно пропорциональна времени совершения работы.
699. Две девочки, имеющие разную массу, наперегонки взбегали по лестнице и поднялись на третий этаж дома одновременно. Одинаковую ли мощность развивали они при этом? Ответ обоснуйте.
Девочка с большей массой развила большую мощность, так как совершила большую работу.
700. Кто развивает большую мощность: медленно поднимающийся по лестнице человек или спортсмен той же массы, совершающий прыжок с шестом?
Большую мощность развивает спортсмен, так как на совершение той же работы по поднятию на высоту, что и идущий по лестнице человек, он тратит меньше времени.
701. Нагруженный автомобиль при той же мощности двигателя и по той же горизонтальной дороге движется медленнее ненагруженного. Почему?
На нагруженный автомобиль действует большая сила трения, поэтому он совершает большую работу. Мощность же остается постоянной, значит, время совершения работы увеличится, то есть уменьшится скорость.
702. Два одинаковых по размеру и конструкции корабля развивают разную мощность. С одинаковой ли скоростью будут двигаться эти корабли?
Так как размеры и конструкции кораблей одинаковы, то они будут совершать одинаковую работу против сопротивления воды. Поэтому корабль с большей мощностью будет двигаться быстрее.
703. После выключения электромагнита чугунные шары (полый а и сплошной б) одинакового объема путь до поверхности земли прошли за одно и то же время (рис. 201). Одинаковая ли при этом падении совершена работа силой тяжести? Одинаковая ли при этом была развита мощность? Ответы поясните.
Работа совершена разная, значит, была развита разная мощность.
704. Каждую секунду насос, преодолевая силу тяжести, подает 10 л воды на высоту 2,1 м. Какая мощность двигателя насоса расходуется на выполнение этой работы?
705. Юный турист, масса которого равна 41 кг, заметил, что за 25 с он поднимается на четвертый этаж своего дома, неся за плечами рюкзак, масса которого равна 10 кг. Какую мощность развивает турист, если высота одного этажа равна 3 м?
706. Какую среднюю мощность развивает человек, поднимающий ведро воды весом 120 Н из колодца глубиной 20 м за время, равное 15 с?
707. Паровой копер поднимает на высоту 0,5 м свайный молот 15 раз за 1 мин. Вычислите мощность, затрачиваемую на выполнение этой работы, если вес ударника 9 кН.
708. Мощность двигателей космического корабля «Восток» равна 1,5• 10 7 кВт. Какую работу могут произвести двигатели этого корабля за 1 с?
709. Какую работу может выполнить двигатель велосипеда «Иртыш» мощностью 600 Вт за 30 с; за 5 мин?
710. Самосвал при перевозке груза развивает мощность 30 кВт. Какая работа совершается им в течение 45 мин?
711. Транспортер поднимает за 1 ч гравий объемом 240 м3 на высоту 6 м. Определите мощность его двигателя. (Плотность гравия 1700 кг/м3.)
712. Водосливная плотина Волжской ГЭС во время паводков пропускает каждую секунду объем воды, равный 45 000 м3. Зная, что высота плотины 25 м, определите мощность водяного потока.
713. Расход воды в реке составляет 500 м3/с. Какой мощностью обладает поток воды, если уровень воды поднят плотиной на 10 м?
714. Определите среднюю мощность насоса, который, преодолевая силу тяжести, подает воду объемом 4,5 м3 на высоту 5 м за 5 мин.
715. Какую мощность развивает трактор при равномерном движении на первой скорости, равной 3,6 км/ч, если у трактора сила тяги 12 кН?
716. Тепловоз ТЭ-3 при скорости 21,6 км/ч развивает силу тяги 461 кН. Какая работа совершается по перемещению поезда в течение 1 ч?
717. Определите мощность, развиваемую двигателем трактора, который при скорости движения 18 км/ч преодолевает силу сопротивления 40 кН.
718. Сколько времени должен работать насос мощностью 50 кВт, чтобы из шахты глубиной 150 м откачать воду объемом 200 м3?
719. Для выборки кошелькового невода неводовыборочная машина с электрическим приводом развивает мощность 2 кВт. За сколько времени она выберет невод длиной 500 м при силе тяги 5 кН?
720. Мощность продольно-строгального станка равна 7,36 кВт. Найдите силу сопротивления резанию, если скорость резания 50 см/с.
721. Двигатель токарного станка при скорости резания 720 м/мин на зажиме резца развивает мощность, равную6 кВт. Определите силу сопротивления металла резанию.
722. Ученые подсчитали, что кит, плавая под водой со скоростью 27 км/ч, развивает мощность 150 кВт. Определите силу сопротивления воды движению кита.
723. Мощность двигателя подъемной машины равна 4 кВт. Какой груз она может поднять на высоту 15 м в течение 2 мин?
724. Какую мощность развивает двигатель автомобиля, масса которого равна 103 кг, при движении с постоянной скоростью 36 км/ч по горизонтальному пути, если коэффициент сопротивления движению равен 0,05?
725. Насос выбрасывает струю воды диаметром 2 см со скоростью 20 м/с. Какую мощность развивает насос?
726. Автомобиль «Волга-24» массой 1420 кг, трогаясь с места, развивает скорость 100 км/ч за 20 с. Определите среднее значение полезной мощности за время разгона и мгновенное значение мощности в конце разгона.
727. Во сколько раз надо увеличить полезную мощность, затрачиваемую на движение лодки, чтобы увеличить ее скорость от 1 до 2 м/с, если сопротивление воды пропорционально скорости?
728. Разломите спичку пополам, получившиеся части снова разломите пополам и так продолжайте ломать спичку на все более маленькие кусочки. Почему маленькие кусочки труднее разламывать, чем большие?
При разломе спички ее длина уменьшается вдвое. Плечо рычага прикладываемой силы уменьшается, и ломать спичку становится труднее.
729. Почему дверную ручку прикрепляют не к середине двери, а к краю, притом наиболее удаленному от оси вращения двери?
Это делают для того, чтобы плечо силы, приложенной к двери, увеличилось. Тогда сама эта сила уменьшается.
730. Рассказывая о рычаге, девочка нарисовала схему рычага в равновесии (рис. 202). Укажите, какая допущена ошибка в рисунке.
Сила, приложенная к точке В должна быть меньше силы, приложенной к точке А, во столько раз, во сколько плечо ОВ больше плеча OA. на рис. 202 эти силы равны.
731. Зачем у подъемного крана делают противовес (рис. 203)?
Противовес делают во избежание опрокидывания крана.
732. На рисунке 204 у каждого рычага найдите точку опоры (ось вращения) и плечи. Определите направление сил, действующих на эти рычаги.
733. Почему для резки бумаги и ткани применяются ножницы с короткими ручками и длинными лезвиями, а для резки листового металла — с длинными ручками и короткими лезвиями?
Для нарезки бумаги не требуется больших усилий, а требуется ровно ее разрезать. Для резки металла требуется большие усилия, для чего увеличены длины плеч рычага (ручки) и давление на металл (короткие лезвия).
734. Как легче резать ножницами картон: помещая его ближе к концам ножниц или располагая ближе к их середине?
Картон легче резать, располагая его ближе к середине лезвий ножниц.
735. Для чего гайка-барашек имеет лопасти (рис. 205)?
Лопасти нужны для облегчения откручивания гаек, так как они увеличивают длину рычага.
736. Какую силу необходимо приложить к рычагу в точке А, чтобы уравновесить груз (рис. 206, а, б)?
Согласно рис. 206 найдем силы: а) 1 Н; б) 100 Н.
737. Рычаг находится в равновесии (рис. 207). Нарушится ли равновесие рычага, если грузы поместить в воду? Ответ объясните.
Для сохранения равновесия вес правого груза должен быть в 3 раза больше веса левого груза. При погружении в воду на них будет действовать одинаковая сила Архимеда, и это соотношение престанет выполняться. Рычаг выйдет из равновесия. Очевидно, что перетянет груз весом 3 Н.
738. Будет ли находиться в равновесии рычаг, изображенный на рисунке 208?
Да, поскольку сила 19,6 Н при данных длинах плеч уравновесит вес груза Р = 1 кг•9,8 Н = 9,8 Н.
739. В школьной мастерской мальчик, чтобы сильно зажать в тиски обрабатываемую деталь, берется не за середину, а за край ручки тисков. Почему?
Этим он увеличивает длину плеча прикладываемой силы.
740. Какая сила должна быть приложена к левому концу рычага в точке А (рис. 209), чтобы рычаг находился в равновесии? (Весом рычага пренебречь.)
741. Рычаг длиной 60 см находится в равновесии. Какая сила приложена в точке В (рис. 210)?
742. Рычаг находится в равновесии (рис. 211). Какова длина рычага, если длина меньшего плеча 20 см? (Весом рычага пренебречь.)
743. На рычаге грузы по 1 Н каждый уравновешиваются растянутой пружиной динамометра (рис. 212). Определите цену деления динамометра.
744. Груз какой массы надо взять, чтобы, подвесив его к правому плечу рычага в точке у цифры 6 (рис. 213), привести рычаг в равновесие?
745. Определите цену деления динамометров (рис. 214, а, б), если рычаги с подвешенными к их концам грузами по 10 Н каждый находятся в равновесии. (Весом рычагов пренебречь.)
746. С какой силой натянута пружина динамометра (см. рис. 204, з), если вес каждого груза равен 1 Н?
747. Длина меньшего плеча рычага 5 см, большего 30 см. На меньшее плечо действует сила 12 Н. Какую силу надо приложить к большему плечу, чтобы уравновесить рычаг? (Сделайте рисунок. Весом рычага пренебречь.)
748. При помощи кусачек перекусывают гвоздь. Расстояние от оси вращения кусачек до гвоздя 2 см, а до точки приложения силы руки 16 см. Рука сжимает кусачки с силой 200 Н. Определите силу, действующую на гвоздь.
749. С какой силой натянута мышца (бицепс) при подъеме ядра весом 80 Н (см. рис. 204, г), если расстояние от центра ядра до локтя равно 32 см, а от локтя до места закрепления мышцы 4 см?
750. При равновесии рычага на его меньшее плечо действует сила 300 Н, на большее — 20 Н. Длина меньшего плеча 5 см. Определите длину большего плеча. (Весом рычага пренебречь.)
751. На концах невесомого рычага действуют силы 40 и 240 Н. Расстояние от точки опоры до меньшей силы равно 6 см. Определите длину рычага, если рычаг находится в равновесии.
752. На концах рычага действуют силы 2 и 18 Н. Длина рычага равна 1 м. Где находится точка опоры, если рычаг в равновесии? (Весом рычага пренебречь.)
753. Какой выигрыш в силе дает гидравлический пресс, имеющий поршни площадью поперечного сечения 2 и 400 см2? Масло нагнетается с помощью рычага, плечи которого равны 10 и 50 см. (Трением, весом поршней и рычага пренебречь.)
754. Гидравлический домкрат приводится в действие с помощью рычага, плечи которого равны 10 и 50 см. Площадь большего поршня в 160 раз больше площади меньшего поршня. Какой груз можно поднять этим домкратом, действуя на рукоятку силой 200 Н? (Трением, весом рычага и поршней пренебречь.)
755. Пользуясь рычагом, подняли груз на высоту 8 см. При этом силой, действующей на большее плечо, была выполнена работа 184 Дж. Определите вес поднятого груза. (Трением пренебречь.) Определите силу, действующую на большее плечо, если точка приложения этой силы опустилась на 2 м.
756. Стержень, на одном конце которого подвешен груз весом 120 Н, будет находиться в равновесии, если его подпереть в точке, расположенной от груза на расстоянии 1/5 длины стержня. Чему равен вес стержня?
757. Отвечая у доски по теме «Неподвижные блоки», ученик сделал рисунок (рис. 215), где нужно было показать, что с помощью веревки и блока уравновешены два груза. Какую ошибку он допустил в рисунке?
Нить правого груза должна быть натянута.
758. Объясните, зачем пользуются неподвижным блоком, ведь выигрыша в силе он не дает. Где его удобно использовать?
Неподвижный блок позволяет изменять направление прикладываемой силы.
759. Каковы должны быть показания динамометров в положениях А и В (рис. 216)? (Груз не движется.)
Показания динамометров должны быть одинаковыми, так как неподвижный блок не дает выигрыш в силе. Они показывают 20Н.
760. Через неподвижный блок перекинута цепь (рис. 217). В каком случае динамометр будет показывать меньшую силу при равномерном подъёме груза? Почему?
Динамометр будет показывать меньшую силу во втором случае, так как в первом вместе с грузом приходится поднимать большую часть цепи.
761. В какой из систем неподвижных блоков (рис. 218) надо приложить большую силу для подъема одного и того же груза, если трение в каждом из блоков одинаковое?
В системе № 1, поскольку здесь больше блоков, а трение в каждом блоке одинаково.
762. На рисунке 219 динамометр А показывает силу 20 Н. Что должен показать динамометр В?
20Н, так как и в первом, и во втором случае силы, действующие на динамометр равны.
763. Как легче подниматься вверх: лезть по веревке или поднимать себя при помощи блока (рис. 220)?
Поднимать себя при помощи блока легче примерно в 2 раза.
764. Будет ли система, состоящая из рычага и блока (рис. 221), находиться в равновесии?
Да, так как моменты сил, действующие на рычаг, равны.
765. Для подъема одного и того же груза используют две системы блоков (рис. 222, 1, 2). Равные ли силы надо приложить в точках А, если трение в каждом блоке одинаково, а вес подвижного блока много меньше веса груза? Ответ объясните.
В системе № 1 используется подвижный блок, дающий выигрыш в силе в 2раза. Поэтому в этой системе приложенная сила должна быть примерно в два раза меньше, чем в системе №°2.
766. Определите показание динамометра (рис. 223), если вес каждого шарика равен 10 Н. Рычаг находится в равновесии. (Весом блока пренебречь.)
767. На рисунке 224 показано одно из чудес древних египетских жрецов. Как только на жертвеннике загорался огонь, двери храма раскрывались. Объясните, на чем основано это чудо. (В жертвеннике воздух. Жертвенник при помощи трубы соединен с кожаным мешком.)
При загорании огня воздух в алтаре расширялся и раздувал кожаный мешок. Под действием груза, подвешенного слева, канат раскручивался, поворачивая столбы, на которых укреплены двери.
768. Какой наибольший груз может приподнять мальчик, масса которого равна 42 кг, пользуясь одним подвижным и одним неподвижным блоком (рис. 225)?
769. При помощи неподвижного блока поднимают из воды гранитную плиту объемом 0,03 м3. Какую силу прилагают рабочие, когда плита находится в воде; над поверхностью воды? (Трение не учитывать.)
770. Вес подвижного блока равен 1,2 Н. Его груз весит 6 Н (рис. 226). Чему будет равно показание динамометра при равномерном подъеме груза? (Трение не учитывать.)
771. Груз какой массы можно поднять с помощью подвижного блока, вес которого 20 Н, прилагая к свободному концу веревки усилие 210 Н, если не учитывать трение?
772. Груз какого веса надо прикрепить к свободному концу троса, чтобы система блоков (рис. 227) находилась в равновесии? (Трением и весом блоков пренебречь.)
773. Какую силу надо приложить к свободному концу троса А, чтобы трос, перекинутый через неподвижный блок, был натянут с силой 4000 Н (рис. 228)?
774. На концах невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через легкий неподвижный блок, подвешены два груза, массы которых равны 100 и 200 г. В начальный момент времени грузы покоятся на высоте 2 м от пола. Пренебрегая трением, определите ускорение грузов, натяжение нити при движении грузов и время, за которое груз массой 200 г достигнет пола.
775. Гиря массой 500 г соединена с другой гирей массой m2 легкой нерастяжимой нитью, перекинутой через невесомый блок. Чему должна быть равна масса второй гири, чтобы первая гиря двигалась вверх с ускорением 2,4 м/с2; первая гиря двигалась бы вниз с тем же ускорением? (Трением можно пренебречь.)
776. Две гири А и В массами по 1 кг соединены легкой нерастяжимой нитью, перекинутой через блок (рис. 229). Найдите ускорение, с которым движутся гири; силу натяжения нити. (Трением можно пренебречь.)
777. На наклонной плоскости с углом 30° при основании лежит брусок массой 1 кг (рис. 230). Гиря такой же массы присоединена к бруску с помощью невесомой нерастяжимой нити, перекинутой через легкий блок. Определите ускорение, с которым движутся оба тела, и силу натяжения нити. (Трением можно пренебречь.)
778. Два тела соединены невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через легкий блок (рис. 229). Масса тела В равна 2 кг. Коэффициент трения тела В о горизонтальную поверхность равен 0,1. Какой массой обладает тело А, если оба тела движутся равномерно?
779. К пружинным весам (рис. 231) подвешен блок. Через блок перекинут нерастяжимый шнур, к концам которого привязаны грузы массами 1 и 2 кг. Какой вес будут регистрировать пружинные весы во время движения грузов? (Весом блока и шнура пренебречь.)
780. При помощи подвижного блока поднимают груз на высоту 4 м, прилагая силу 100 Н. Вес блока равен 20 Н, а вес груза 165 Н. Какую дополнительную работу надо совершить, чтобы с помощью указанного блока поднять груз на высоту 4 м?
781. На опоре стоит рабочий и с помощью блока равномерно поднимает груз, вес которого равен 480 Н (рис. 232). Вычислите давление, производимое рабочим на опору, если его вес 720 Н, а площадь ступней составляет 320 см2. (Трением и весом блока можно пренебречь.)
782. Поднимая при помощи подвижного блока ведро с песком весом 200 Н на высоту 5 м, производят работу1020 Дж. Какой процент составляет энергия, которая была затрачена непроизводительно?
783. Какую силу надо приложить к тросу А (рис. 233), чтобы трос В был натянут с силой 1 кН?
Система этих блоков дает выигрыш в силе в 4 раза. Следовательно, к тросу надо прикладывать в четыре раза меньшую силу, т.е. 250 Н.
784. С какой силой натянут трос А, если вес груза равен 100 Н (рис. 234)?
Система этих блоков дает проигрыш в силе в 4 раза. Следовательно, к тросу надо прикладывать в четыре раза большую силу, т.е. 400 Н.
785. Какая система, состоящая из двух блоков (см. рис. 222), имеет больший КПД при подъеме грузов одинаковой массы? Ответ объясните.
В системе №2 КПД больше, поскольку в системе №1 производится дополнительная работа по подъему подвижного блока.
786. Используя стальной лом в качестве рычага, на одну и ту же высоту поднимают груз Р двумя способами (рис. 235, а и б). Плечи, на которые действует груз, и трение в точках опоры О одинаковы. Одинаковым ли будет КПД рычагов? Ответ объясните.
В случае «а» КПД больший, так как в случае «б» производится дополнительная работа по подъему лома.
787. Для подъема одного и того же груза на одну и ту же высоту в качестве рычага можно использовать стальной стержень (рис. 236, а) или такого же диаметра и длины, как стержень, стальную трубу (рис. 236, б). Одинаковым ли в этих случаях будет КПД рычагов? Ответ обоснуйте.
Масса стальной трубы меньше, следовательно, работа по ее подъему меньше. Поэтому в случае «б» КПД больше.
788. К короткому плечу рычага (см. рис. 235, б) подвешен груз весом 1200 Н. При равномерном поднятии его на 0,12 м к длинному плечу приложили силу 360 Н, при этом точка приложения силы переместилась на 0,5 м. Вычислите КПД рычага.
789. Вычислите КПД рычага, с помощью которого груз массой 245 кг равномерно подняли на высоту 6 см, при этом к длинному плечу рычага была приложена сила 500 Н, а точка приложения этой силы опустилась на 0,3 м.
790. У какой системы неподвижных блоков (см. рис. 218) при подъеме равных грузов КПД больше, если силы трения в каждом блоке одинаковые? Ответ обоснуйте.
КПД больше у второй системы, поскольку в первой системе больше блоков и больше дополнительная работа против сил трения.
791. Используя одинаковые блоки, можно поднять груз Р на одну и ту же высоту (рис. 237). Одинаковы ли КПД установок? Ответ обоснуйте.
КПД второго блока меньше, поскольку, используя его, необходимо поднимать блок.
792. Ведро, в которое насыпан песок массой 24,5 кг, поднимают при помощи неподвижного блока на высоту 10 м, действуя на веревку силой 250 Н. Вычислите КПД установки.
793. С помощью неподвижного блока груз массой 100 кг поднят на высоту 5 м. Определите совершенную при этом работу, если коэффициент полезного действия равен 70%.
794. У каждого неподвижного блока (рис. 238) КПД равен 0,9. Определите КПД всей установки.
795. Ящик с гвоздями, масса которого 54 кг, поднимают на пятый этаж строящегося дома при помощи подвижного блока, действуя на трос силой 360 Н. Вычислите КПД установки.
796. С помощью блоков равномерно поднимают груз (рис. 239). Используя данные рисунка, вычислите КПД установки.
797. Груз, масса которого 1,2 кг, ученик равномерно переместил к вершине наклонной плоскости длиной 0,8 м и высотой 0,2 м. При этом перемещении сила, направленная параллельно линии наклона плоскости, была равна 5,4 Н. Какой результат должен получить ученик при вычислении КПД установки?
798. При равномерном перемещении груза массой 15 кг по наклонной плоскости динамометр, привязанный к грузу, показывал силу, равную 40 Н. Вычислите КПД наклонной плоскости, если длина ее 1,8 м, высота 30 см.
799. По наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 1,5 м поднимается груз массой 180 кг. Чему равны полезная работа и КПД, если коэффициент трений равен 0,3?
800. Двигатель подъемного крана мощностью 6 кВт поднимает груз массой 6 т на высоту 8 м. Определите время подъема груза, если КПД установки равен 80%.
801. Электродвигатель мощностью 10 кВт соединен ременной передачей с насосом, который за 30 мин подает воду в объеме 58,75 м3 на высоту 25 м в резервуар. Определите КПД всей установки.
802. Сколько воды можно поднять из колодца глубиной 36 м в течение 1 ч, если мощность электродвигателя насоса равна 4,9 кВт, а КПД установки равен 70%?
803. При каком условии два тела, поднятые на разную высоту, будут обладать одинаковой потенциальной энергией? Массы тел неодинаковы.
Пусть тело массой m1, поднято на высоту h1 а тело массой m2 поднято на высоту h2. Равенство их потенциальных энергий означает, что m1gh1 = m2gh2 или m1h1= m2h2.
804. На столе лежат мраморный и свинцовый бруски одинакового объема. Какое из этих тел обладает большей потенциальной энергией относительно пола?
Свинцовый, поскольку его плотность и, соответственно, масса больше.
805. Оставив самолет, парашютист некоторое время движется с возрастающей скоростью, а затем — с постоянной. Равную ли механическую работу производит сила тяжести за одинаковые промежутки времени при таком движении парашютиста? Ответ объясните.
Да, т.к. работа силы тяжести пропорциональна расстоянию, а парашютист за равные отрезки времени проходит равные расстояния.
806. Одинаковой массы кирпичи лежали на полу плашмя. Их подняли и расположили на столе так, как показано на рисунке 240. Какой из кирпичей 1—3 приобрел наибольшую потенциальную энергию относительно поверхности пола; какой — наименьшую? Какой из кирпичей 4—6 обладает наибольшей потенциальной энергией относительно поверхности стола и в каком случае она может проявиться?
Кирпич 1 обладает наибольшей потенциальной энергией, так как его центр тяжести находится на наибольшей высоте; кирпич 3 обладает наименьшей потенциальной энергией, так как его центр тяжести находится на наименьшей высоте. Кирпич 6 обладает наибольшей потенциальной энергией, и это может проявиться, если он упадет.
807. Сначала кирпич занимал горизонтальное положение (рис. 241). Затем его поставили вертикально. Изменилась ли при этом потенциальная энергия кирпича относительно пола?
Потенциальная энергия кирпича увеличилась, так как увеличилась высота его центра тяжести.
808. Почему в походе опытный турист предпочитает перешагнуть через упавшее дерево, вместо того чтобы сначала наступить на него, а затем спрыгнуть?
Наступая на дерево, турист совершает лишнюю работу по поднятию своего тела. Поэтому он так не делает.
809. На сколько увеличилась потенциальная энергия мальчика массой 48 кг, который поднялся по лестнице своего дома на высоту 10 м?
810. Семиклассница ростом 162 см подняла свой учебник физики массой 315 г на высоту 1,94 м над полом. Чему равна потенциальная энергия книги относительно пола; относительно макушки девочки?
811. Дверь с пружиной закрывается автома_тически. За счет какой энергии производится работа при открывании дверей?
За счет энергии человека, открывающего дверь.
812. Как меняется потенциальная энергия воздуха в футбольном мяче при ударе по мячу ногой?
Воздух сжимается, и его потенциальная энергия увеличивается. Через малый промежуток времени мяч возвращается в первоначальное положение, и его потенциальная энергия уменьшается до первоначальной.
813. Груз массой 2,0 кг, положенный на легкую чашку пружинных бытовых весов, сжимает пружину на 10 мм. Чему равна потенциальная энергия сжатой пружины?
814. Какая работа производится при сжатии рессор железнодорожного вагона на 3 см, если для сжатия рессор на 1 см требуется сила 98 кН?
815. Груз растягивает пружину динамометра на 1 см. Во сколько раз увеличится потенциальная энергия пружины, если массу груза утроить?
816. Начертите график зависимости удлинения пружины от действующей на нее силы, если жесткость пружины равна 1,5 Н/см. По графику определите модуль силы и работу, необходимую для растяжения пружины на 8,5 см.
817. На сколько процентов изменится потенциальная энергия пружины динамометра, если массу груза, подвешенного к пружине, уменьшить в 2 раза?
818. Могут ли два тела, имеющие неодинаковые массы, обладать одинаковой кинетической энергией? Если да, то при каком условии?
819. Одинакова ли кинетическая энергия грузов, которые везут мальчики, изображенные на рисунке 196?
Скорее всего нет.
820. С какой скоростью должен бежать человек массой 80 кг, чтобы его кинетическая энергия была равна кинетической энергии пу_ли массой 9 г, летящей со скоростью 600 м/с? Будет ли при этом импульс человека равен импульсу пу_ли?
821. Какую работу надо совершить, чтобы скорость поезда массой 800 т увеличилась от 36 до 54 м/с?
822. Ударившийся о землю мяч подпрыгивает несколько раз. Почему при каждом последующем прыжке он подскакивает на меньшую высоту?
При каждом ударе о Землю часть энергии шарика теряется. У него остается все меньше энергии для совершения работы против силы тяжести.
823. По краям гоночных мототрасс в местах очень крутых поворотов укладывают пенопластовые плиты. Объясните назначение и действие этих плит.
В случае аварии или вылета автомобиля с трассы он ударяется в эти плиты, и они «забирают» у автомобиля часть его кинетической энергии. Деформация автомобиля, таким образом, уменьшается.
824. При перемещении тележки нить наматывается на ось и груз поднимается (рис. 242). Какие превращения энергии при этом происходят?
Кинетическая энергия телеги превращается в потенциальную энергию груза.
825. Груз (см. предыдущую задачу, рис. 242) находится вверху. Что произойдет, если тележку отпустить? Какие превращения энергии произойдут теперь?
Груз будет опускаться, его потенциальная энергия будет превращаться в кинетическую энергию телеги. Она поедет.
826. На соревнованиях по прыжкам в воду спортсмен сначала прыгает на доску-трамплин, а затем вверх. Почему при этом прыжок получается более высоким?
Спортсмен, прыгая на доску, сообщает ей потенциальную энергию. Она при распрямлении доски помогает спортсмену прыгнуть выше, превращаясь в кинетическую энергию.
827. Какое значение имеют волноломы (соору-жения в виде мола), устанавливаемые у морских берегов? Энергия какого тела является причиной разрушения берега? Что является источником энергии этого тела?
Волноломы служат для разрушения волн и взятия части их кинетической энергии на себя. Волны за счет своей энергии разрушают берега. Источником энергии волн является ветер, а источником энергии ветра — солнечное излучение или вращение Земли.
828. В какой точке траектории движения искусственного спутника (см. рис. 26) потенциальная энергия его относительно Земли наибольшая; наименьшая? Что можно сказать о кинетической энергии спутника в этих точках?
В точке А спутник обладает наибольшей потенциальной и наименьшей кинетической энергиями. В точке В — наоборот.
829. С какой целью хрупкие вещи перед перевозкой упаковывают в солому или вату?
Хрупкие вещи упаковывают в вату или солому для уменьшения их кинетической энергии в случаях резкого удара. В этом случае часть их кинетической энергии уходит на деформацию ваты и удар смягчается.
830. Двигаясь по сыпучему песку или рыхлому снегу, мы затрачиваем больше энергии, чем при движении по твердой дороге. Объясните почему.
В этом случае мы тратим дополнительную энергию на «выдергивание» ног из рыхлого фунта, т.е. совершаем дополнительную работу против сил трения.
831. Мальчик подсчитал, что на некотором участке пути потенциальная энергия свободно падающего мяча массой 50 г изменилась на 2 Дж. Какой длины путь имел в виду мальчик? Как и на сколько изменилась при этом кинетическая энергия мяча?
832. Камень массой 0,5 кг, соскользнув по наклонной плоскости с высоты 3 м, у основания приобрел скорость 6 м/с. Определите работу силы трения.
833. Подъем груза массой 20 кг осуществляется под действием постоянной силы, равной 400 Н и направленной вертикально вверх. Какой потенциальной энергией будет обладать груз на высоте 15 м? Какую работу совершит данная сила? Чему равна кинетическая энергия груза на этой высоте?
834. Тормозной путь для транспортных машин зависит от скорости перед началом торможения. Докажите, что при прочих равных условиях тормозной путь прямо пропорционален квадрату скорости.
835. В конце спуска с горы сани массой 80 кг обладали кинетической энергией 1 кДж. Какое максимальное расстояние пройдут сани по льду замерзшего пруда, двигаясь равнозамедленно, если коэффициент трения полозьев саней о лед равен 0,02?
836. Определите кинетическую энергию и скорость шарика массой 5 г в момент вылета из с-твола пружинного игрушечного пи_столета, если жесткость пружины равна 200 Н/м, а до вы_стрела она была сжата на 5 см. (Трением можно пренебречь.)
837. Цирковой артист весом 600 Н прыгает на растянутую сетку с высоты 10 м от нее. С какой средней силой он давит на сетку, если она прогибается на 1 м?
838. Гиря, покоящаяся на верхнем конце спиральной пружины, укрепленной на подставке, сжимает ее на х1 = 2 мм. Но та же гиря, упавшая с некоторой высоты h на конец пружины, сжимает ее на х2=2 см. Определите высоту h.
839. Тело массой 2 кг соскальзывает вниз по наклонному скату, переходящему в «мертвую петлю» радиусом 1 м (рис. 243). Какой потенциальной энергией должно обладать тело в начальный момент, чтобы описать полную петлю? С какой высоты h0 оно должно соскальзывать? (Трение считайте ничтожно малым.)
840. Мяч массой 200 г бросили вертикально вверх с высоты 1,5 м над поверхностью Земли с такой скоростью, что кинетическая энергия мяча превосходила его потенциальную энергию в 4 раза. Не учитывая трение, определите механическую энергию и скорость мяча в конце полета. Изменятся ли результаты вычислений, если бросок будет произведен в горизонтальном направлении?
Д. 105. На основании законов сохранения докажите, что при центральном упругом ударе двух тел одинаковой массы, первое из которых движется, а второе покоится, произойдет остановка первого тела. При этом второе тело приобретет такую же кинетическую энергию, какой обладало первое тело до удара.
841. В каком положении спичечный коробок обладает наибольшей устойчивостью? Почему?
Лежа на грани с большой площадью. Его устойчивость больше, чем больше площадь опоры и ниже центр тяжести.
842. Объясните, почему труднее опрокинуть ящик, наполненный песком, чем ящик, наполненный льдом.
Плотность песка больше, чем плотность льда, поэтому его масса больше. Следовательно, для выведения из равновесия ящика с песком надо приложить большую силу, чем к ящику со льдом.
843. Почему человек обычно наклоняется вперед, поднимаясь в гору, и отклоняется назад, спускаясь с горы?
Человек перемещает проекцию своего центра тяжести на площадь опоры для обеспечения большей устойчивости.
844. Каково назначение киля у парусной лодки?
В киль парусной лодки обычно засыпают балласт, благодаря чему центр тяжести лодки находится как можно ниже. Такое состояние обеспечивает наибольшую устойчивость парусника.
845. Как с помощью длинного шеста канатоходец обеспечивает себе большую устойчивость?
С помощью шеста канатоходец быстро перемещает проекцию своего центра тяжести на площадь опоры при потере равновесия и восстанавливает его.
846. Почему на горизонтальной поверхности однородный шар покоится и скатывается вниз по слегка наклоненной поверхности? Объясните, пользуясь следующими терминами: центр тяжести, момент силы.
Если шар лежит на горизонтальной плоскости, то сила тяжести и сила реакции опоры скомпенсированы, и их линии действия проходят через центр тяжести шара. Значит, момент сил, действующих на шар, равен нулю, и он покоится. Если шар лежит на наклонной плоскости, то сила реакции опоры и сила тяжести не компенсируют друг друга, линия действия силы реакции опоры не проходит через центр тяжести, и у шара возникает вращающий момент.
847. Почему кукла ванька-встанька возвращается в вертикальное положение?
Кукла ванька-встанька представляет собой систему, находящуюся в устойчивом равновесии. При любом выводе ее из равновесия возникают силы, стремящиеся вернуть ее в исходное состояние.
848. Определите виды равновесия для следующих тел: яблоко, висящее на ветке; колесо, насаженное на ось; монета, поставленная на ребро.
849. Масса Земли в 81 раз больше массы Луны, а расстояние между их центрами масс равно 384 000 км. На каком расстоянии от центра Земли находится центр масс системы Земля — Луна?
850. Свойством повторяемости обладают качания маятника часов, сезонные изменения температур, движение стрелки часов, колебания струны, вибрация крыльев самолета, движение Земли вокруг Солнца, колебания напряжения в сети электрического тока. Какие из перечисленных процессов можно назвать механическими колебательными процессами? К механическим колебаниям относятся: качание маятника, движение стрелки часов, колебания струны, вибрация крыльев самолета, движение Земли вокруг Солнца.
851. Будут ли возможны колебания шарика, закрепленного на пружине, если вся система придет в состояние невесомости? Да, поскольку колебания этой системы не зависят от силы тяжести.
852. Маятник часов совершает незатухающие гармонические колебания. Какие из величин — смещение, амплитуда, период, частота, скорость, ускорение — являются постоянными и какие переменными? Постоянные: амплитуда, период, частота. Переменные: смещение, скорость, ускорение.
853. Шарик, подвешенный на нити, совершает вращение в горизонтальной плоскости, описывая окружность диаметром d (рис. 244). Если наблюдение производится в плоскости вращения, то движение шарика воспринимается как гармоническое колебание. Чему равна амплитуда колебаний? Что можно сказать о частоте обращения шарика и частоте колебаний? Амплитуда равна d/2; частота обращения равна частоте колебаний шарика.
854. Частота колебаний напряжения в электрической сети равна 50 Гц. Определите период колебания.
855. При измерении пульса человека было зафиксировано 75 пульсаций крови за 1 мин. Определите период сокращений сердечной мышцы.
856. У вала электрической швейной машинки частота вращения равна 1200 об/мин. За один оборот игла совершает одно колебание. Определите период колебания иглы.
857. Фреза имеет частоту вращения с 600 об/мин. Число зубьев на фрезе равно 40. С какой частотой вибрирует станок? Определите период вибраций.
858. Какова частота колебаний поршня двигателя автомобиля, если за 0,5 мин поршень совершает 600 колебаний?
859. Частота колебаний крыльев вороны в полете равна в среднем 3 Гц. Сколько взмахов крыльями сделает ворона, пролетев путь 650 м со скоростью 13 м/с?
860. Для тела, совершающего свободные колебания, график зависимости смещения от времени представлен на рисунке 245. Определите период, частоту и амплитуду колебаний.
861. Колебания материальной точки описываются следующим уравнением: х =70 sin 0,5 t. Определите амплитуду колебаний и смещение точки от положения равновесия в следующие моменты времени: t1 = π/2 и t2 = π/3. При каких фазах смещение по модулю равно половине амплитуды?
862. Чему равна разность фаз свободных колебаний рук человека при ходьбе? Разность фаз составляет π.
863. Гармоническое колебание описывается уравнением х = 2 sin (π/2t + π/4). Чему равны циклическая частота колебаний, линейная частота колебаний, начальная фаза колебаний?
864. Можно ли предположить, что одно и то же колебание может быть описано с помощью следующих уравнений: х = 3 sin (π/4 t+π/6), х = 3 cos(π/4 t + π/3), х = 3 cos (π/4 t – π/3)? Да.
865. В какие моменты времени скорость колеблющейся материальной точки равна нулю, если колебание описывается уравнением х = 4 sin π/2 t ?
866. Максимально или минимально ускорение в те моменты времени, когда скорость колеблющегося пружинного маятника равна 0? Максимально.
867. Что можно сказать об ускорении, которое испытывает колеблющийся груз, подвешенный на пружине, в момент прохождения положения равновесия? Ускорение максимально.
868. В момент начала наблюдения нить маятника длиной l (рис. 246) образует с вертикалью малый угол α, а груз находится в крайнем положении. Можно ли считать угол α начальной фазой колебаний? Как вычислить амплитуду колебаний? α нельзя считать начальной фазой. А =l sin α, где А - амплитуда колебаний.
869. Каково направление равнодействующей сил, приложенных к грузу маятника (рис. 246), когда этот груз находится в крайних положениях; проходит положение равновесия? При нахождении груза в крайних положениях равнодействующая сил направлена по касательной к дуге, описываемой грузами. В положении равновесия она равна 0.
870. Почему на доску качелей встать в полный рост труднее всего в тот момент, когда качели проходят положение равновесия? Потому что в этот момент доска имеет наибольшую скорость.
871. Чему равен период колебания математического маятника, если длина нити равна 9,8 м?
872. Два математических маятника совершают свободные колебания. Графики зависимости смещения от времени представлены на рисунке 247. Определите период колебания каждого из маятников и отношение длин маятников.
873. Математический маятник длиной 0,99 м совершает 50 полных колебаний за 1 мин 40 с. Чему равно ускорение свободного падения в данном месте на поверхности Земли?
874. Во сколько раз надо изменить длину математического маятника, чтобы период колебания изменился в 2 раза? Так как период пропорционален корню квадратному из длины, то для удво-ения периода длину следует увеличить в 4 раза.
875. Из двух математических маятников в одном и том же месте Земли один совершает 40 колебаний за некоторое время, а другой за то же время — 20 колебаний. Определите длину каждого из маятников, если один из них длиннее другого на 90 см.
876. В покоящейся ра-кете колеблется математический маятник. При движении ра-кеты вверх с некоторым ускорением период колебания маятника уменьшился вдвое. Во сколько раз ускорение, с которым движется ра-кета, больше ускорения свободного падения?
877. Груз массой 50 г, прикрепленный к пружине, жесткость которой равна 0,49 Н/м, совершает колебания. Какой длины надо взять математический маятник, чтобы его частота колебаний была равна частоте колебаний пружинного маятника?
878. Как изменится период и частота колебаний упругой доски, установленной на вышке для прыжков в воду, если после взрослого человека на доске раскачивается мальчик, готовясь к прыжку? Период уменьшится, частота увеличится.
879. Когда груз неподвижно висел на вертикальной пружине, ее удлинение было равно 5 см. Затем груз оттянули вниз и отпустили, вследствие чего он начал колебаться. Каков период колебания?
880. Шарик с отверстием, прикрепленный к легкой пружине жесткостью 250 Н/м, может совершать незатухающие колебания вдоль стержня (рис. 248). Чему равно ускорение, испытываемое шариком (Рис. 248) в положении равновесия и в крайних положениях, если амплитуда колебаний равна 4 см, а масса 50 г?
881. Опишите превращения механической энергии, совершающиеся в процессе свободных незатухающих колебаний пружинного маятника в горизонтальном направлении; в вертикальном направлении. Сохраняется ли полная механическая энергия в процессе колебаний? В горизонтальном направлении: в положении равновесия: Еп пр = 0; Екин – мах. В крайних положениях: Екин = 0; Еп пр – мах. В вертикальном направлении: положение равновесия сместится вниз от точки подвеса маятника за счет потенциальной энергии груза, скомпенсированной потенциальной энергией пружины. Превращения энергии осуществляются точно также, как и в горизонтальном направлении. Полная механическая энергия остается неизменной.
882. Груз массой 400 г совершает колебания на пружине жесткостью 250 Н/м. Амплитуда колебаний равна 15 см. Чему равны полная механическая энергия колебаний и наибольшая скорость движения груза?
883. По условию задачи 880 определите полную энергию колебаний шарика, а также потенциальную и кинетическую энергии в тот момент, когда шарик находится в точке с координатой х = 2 см. За начало отсчета примите положение равновесия шарика.
884. Груз, подвешенный на пружине жесткостью 1 кН/м, колеблется с амплитудой 2 см по закону: х = A sin (ώt + φ0). Определите кинетическую и потенциальную энергии при фазе π/6 рад.
885. Почему легче идти в обуви на толстой упругой подошве при определенной частоте шагов? Объясните с точки зрения превращения энергии. При определенной частоте шагов циклическая частота со вынуждающей силы приближается к циклической частоте со0 колебательной системы — упругой подошвы. Возникает резонанс.
886. Как изменяется амплитуда и какие превращения претерпевает энергия при колебаниях дерева при одиночном порыве ветра; автомобиля при работе двигателя на холостом ходу; коромысла весов при взвешивании? При колебании дерева, при одиночном порыве ветра, и коромысла весов при взвешивании амплитуда и энергия уменьшаются с каждым последующим колебанием.
887. Вода, которую мальчик несет в ведре, начинает сильно расплескиваться. Мальчик меняет темп ходьбы или просто «сбивает ногу», и расплескивание прекращается. Почему так происходит? Мальчик меняет фазу своих колебаний. Колебания воды гасятся за счет колебаний мальчика.
888. Максимальную амплитуду вертикальных колебаний мячика, подвешенного на тонкой резинке, можно получить, если его нести, делая за 1 мин 48 шагов. Определите коэффициент упругости резинки, если масса мячика равна 60 г.
889. Описывая свойства механических волн, мы различаем две скорости: скорость движения частиц среды и скорость волны. Какая из этих скоростей изменяется даже в однородной среде? Скорость движения частиц среды изменяется даже в однородной среде.
890. Почему мы не слышим грохота мощных процессов, происходящих на Солнце? Между Солнцем и Землей нет среды, в которой могли бы распространяться звуковые волны.
891. Чтобы выяснить, являются ли волны на поверхности воды продольными или поперечными, мальчик бросал в пруд камешки и наблюдал за колебаниями рыболовного поплавка. К какому выводу пришел мальчик? Волны на поверхности пруда поперечные.
892. На рисунке 249 изображено расположение точек, участвующих в волновом движении, в какой-то определенный момент времени (v — вектор скорости фронта волны). Каковы направления векторов мгновенных скоростей точек а, b, с, d в рассматриваемый момент времени? В точке а и в точке b перпендикулярно вниз относительно v, в точке b — перпендикулярно вверх. В точке с скорость частицы равна нулю.
893. В каком случае (рис. 250) при ударе по стальному рельсу распространяются преимущественно продольные волны, а в каком — поперечные? В первом случае — поперечные, во втором — продольные.
894. На рисунке 251 схематически представлена фотография волнообразного движения. Продольной или поперечной является волна, изображенная на фотографии? Определите длину волны и амплитуду колебаний. Длина волны 0,24м; амплитуда: 0,2м.
895. На рисунке 251 по оси ординат отложены значения смещения частиц среды от положения равновесия в некоторый момент времени. Можно ли в этом случае однозначно утверждать, что волна является поперечной? Возможно ли по рисунку определить длину волны и частоту колебаний? Нет, поскольку нам неизвестна скорость распространения волны.
896. В средах А и В распространяются гармонические волны, порожденные одним и тем же источником. Мгновенные фотографии этих волн совмещены и представлены схематически на рисунке 252. Сравните скорости распространения волн в этих средах. Скорость распространения волн в среде А вдвое больше скорости распространения волн в среде В, так как при равной частоте колебаний длина волны в среде А вдвое больше.
897. На сколько радиан отличаются фазы колебаний точек, отстоящих друг от друга в бегущей упругой волне на расстоянии, равном длине волны; половине длины волны? ±2π; ±π.
Д. 106. Продольные или поперечные волны создает в полете птица взмахами своих крыльев? Продольные, т.к. поперечные волны распространяются только на границе раздела двух сред или в твердых телах, а птицы, как известно, летают в воздухе.
Д. 107. Почему вращение настольного вентилятора в вертикальной плоскости создает упругие волны в горизонтальном направлении, в отличие от обруча, вращающегося в той же плоскости? Лопасти вентилятора создают попеременно разрежения в воздухе, которые распространяются, образуя упругие продольные волны. Обруч же приводит в движение только молекулы воздуха вблизи стенок, не создавая разрежения и уплотнения воздуха.
Д. 108. Даже в полной темноте рыбы обнаруживают приближение опасности с помощью своего тела. Какие волны «видят» рыбы? Рыбы чувствуют продольные упругие волны, которые создаются при любом движении в воде.
Д. 109. Известно, что в жидкостях распространяются только продольные волны. Почему же тогда рыболовный поплавок совершает колебания в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны? Потому что поплавок находится на поверхности волны - границе раздела двух сред. Когда говорят, что в жидкостях распространяются только продольные волны, имеют в виду сплошную среду.
Д. 110. Лыжник, скользящий по склону горы под некоторым углом к горизонтали, окажется внизу. Почему удерживается на определенном уровне от скатывания вниз человек, скользящий на доске вдоль переднего склона океанской волны (рис. 16д)? Человек на доске скользит вниз относительно поверхности волны. Сама же поверхность воды поднимается вверх, т.к. является поперечной волной. Скорость доски и скорость волны примерно равны, поэтому вертикальная составляющая скорости доски относительно берега близка к нулю.
Д. 111. Как узнают о надвигающемся землетрясении представители фауны сейсмоопасных районов? Посредством чувствительности к продольным волнам, распространяющимся в земной коре перед началом землетрясения.
Д. 112. Почему невозможно сохранить в тайне проведение подземных я-дер_ных испытаний, даже если в_зрыв произведен в другом по отношению к наблюдателю полушарии Земли? Продольные волны, распространяющиеся в земной коре в результате я_дерного взры_ва, способны несколько раз обогнуть земной шар, что позволяет их зафиксировать с помощью специальных датчиков в любой точке Земли.
Д. 113. По рисунку 251 определите, сколько длин волн укладывается на отрезке длиной 60 см; 90 см. Длиной волны называется ближайшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Исходя из этого, на отрезке 60 см укладывается 2,5 длины волны, на отрезке 90 см - 3,75 длины волны.
Д. 114. В скольких точках (см. рис. 251) смещение частиц среды от положения равновесия достигает амплитудных значений? Определите координаты этих точек.
Д. 115. По рисунку 251 определите разность фаз колебаний частиц упругой среды, в которой распространяется волна, в точках с координатами: 1) х1 = 30 см и х2=54 см; 2) х3 = 0 и х4=90 см.
Д. 116. Докажите, что уравнение плоской незатухающей волны вида y=Acos(ώt- (2π/λ)x + (φ0) для волны, представленной на рисунке 251, можно записать в виде y=Asin(2π/λ)x. Убедитесь в этом, подставив значения координаты х, равные λ/4; λ/2; 0,75λ.
Д. 117. Докажите, что величины, характеризующие волновое движение, связаны соотношением 2π/λ = ώ/v. Назовите эти величины.
Д. 118. Используя соотношение, приведенное в условии предыдущей задачи, по рисунку 251 определите скорость распространения волны, если циклическая частота колебаний частиц упругой среды равна 6280 рад/с.
Д. 119. По рисунку 252 определите амплитуды колебаний частиц упругих сред А и В.
Д. 120. Ознакомьтесь с условием задачи 896 и определите скорости распространения волн в каждой из сред, если частота колебаний источника волн равна 25 Гц.
Д. 121. Полагая, что на рисунке 252 схематически представлены совмещенные фотографии двух волн А и В, распространяющихся в одинаковых упругих средах, определите длины волн λа и λв, их отношение, а также отношение частот колебаний источников волн от двух разных источников.
Д. 122. Два различных источника по отдельности в одной и той же упругой среде создают волны, мгновенные фотографии которых совмещены и схематически представлены на рисунке 252. Пользуясь графическим методом сложения колебаний, изобразите форму волны, создаваемой в этой среде при одновременном действии этих источников.
Д. 123. В странах Востока висячие мосты изготавливают из бамбуковых палок, связанных веревками. Почему по такому мосту легче идти в составе небольшой группы, а не в одиночку? При ходьбе в мосту создаются продольные волны, что приводит к раскачке моста. При частоте шагов человека, близкой к собственной частоте колебаний моста возникает явление резонанса, т.е. резкое увеличение амплитуды колебаний моста. При переходе по мосту нескольких людей, у которых частота и фаза шагов различна, резонанс возникнуть не может.
898. Почему, изменяя натяжение струны, можно изменять высоту тона музыкального инструмента? Изменяя натяжение струны, мы изменяем частоту ее колебаний и, соответственно, высоту звука.
899. Почему струны, предназначенные для создания низких звуков (басовые), оплетают спиралью из проволоки? Для увеличения диаметра струны. Чем она толще, тем меньше частота ее колебания.
900. Крупный дождь можно отличить от мелкого по более громкому звуку, возникающему при ударах капель о крышу. На чем основана такая возможность? Громкость звука зависит от амплитуды колебаний. Более крупные капли вызывают большую амплитуду, чем мелкие.
901. Стук получается более громким, если стучать не в стену, а в дверь с одинаковой силой. Почему это происходит? Потому что в двери волна меньше затухает.
902. Ухо человека способно воспринимать как музыкальный тон звуковые колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. Какой диапазон длин звуковых волн способен воспринимать человек при скорости звука 340 м/с?
903. Какой частоте колебаний камертона соответствует в воздухе звуковая волна длиной 34 см при скорости звука, равной 340 м/с?
904. Наблюдатель, находящийся на расстоянии 2 км 150 м от источника звука, слышит звук, пришедший по воздуху, на 4,8 с позднее, чем звук от того же источника, пришедший по воде. Определите скорость звука в воде, если скорость звука в воздухе равна 345 м/с.
905. Первый раскат грома дошел до наблюдателя через 15 с, после того как была замечена вспышка молнии. На каком расстоянии от наблюдателя возникла молния? Скорость звука примите равной 340 м/с, а скорость света — равной 3 • 10 8 м/с.
906. По звуку легко обнаружить в небе летящий самолет обычного типа и трудно — реактивный. Почему? Реактивный самолет движется со скоростью, сопоставимой со скоростью звука. Поэтому, когда до наблюдателя на земле доходит звук от самолета, сам самолет находится далеко от точки, откуда начал распространяться этот звук.
907. Почему на открытом воздухе музыка, пение, речь оратора звучат менее громко, чем в закрытом помещении? В закрытом помещении громкость звука увеличивается за счет звуковых волн, отраженных от стен и потолка. На открытом воздухе эти волны рассеиваются в атмосфере.
908. Почему ораторы, выступая на городской площади, говорят медленно, отделяя слово от слова длительной паузой? На городской площади возможно проявление эффекта эхо. Если говорить без пауз, таким образом звук будет «смазываться».
909. Каково назначение деревянного корпуса в струнных музыкальных инструментах? Он предназначен для увеличения времени звучания и громкости звука за счет многократных отражений звуковой волны.
910. Почему иногда при исполнении оперных арий хрустальные люстры начинают звенеть? Люстра начинает колебаться под действием звуковой волны.
911. В какой последовательности на шкале длин волн следует расположить диапазоны слышимого звука, ультразвука и инфразвука? Наибольшей длиной волны обладает инфразвук, после идет слышимый звук. Наименьшей длиной волны обладает ультразвук.
912. Наличие полостей в стальной детали можно обнаружить с помощью ультразвукового дефектоскопа (рис. 253). Первый звуковой сигнал был получен через 180 мкс после посылки, а второй — через 60 мкс. Какова высота детали? На какой глубине обнаружен дефект в детали? Скорость ультразвука в стали равна 5000 м/с.
913. Стекло поглощает звук меньше, чем воздух. Почему же уличный шум лучше слышен при открытых окнах? Часть звуковой волны отражается от поверхности стекла.
914. Охотник вы_стрелил, находясь на расстоянии 170 м от лесного массива. Через сколько времени после вы_стрела охотник услышит эхо?
Д. 124. Почему при одинаковой температуре воздуха громкость звучания колокольчика на уровне моря больше, чем высоко в горах? Плотность воздуха на уровне моря существенно выше, чем в горах. В связи с этим затухание амплитуды колебаний молекул воздуха при распространении звуковой волны происходит сильнее в горах.
Д. 125. Изменится ли частота и скорость распространения звуковых волн, если пианист сильнее ударит по клавише рояля? Не изменится. Сила удара по клавише рояля влияет только на амплитуду волны. Частота волны зависит от тональности клавиши, а скорость распространения - от среды, в которой волна распространяется.
Д. 126. Почему крышка рояля при аккомпанировании певцу закрыта, на фортепианном концерте приподнята, а на джазовом концерте ее часто совсем снимают? Крышка рояля в закрытом положении препятствует распространению звука, поэтому при аккомпанировании певцу, ее закрывают, чтобы рояль не заглушал певца. На фортепианном концерте крышку приподнимают, т.к. она служит для направления звуковых волн в зал. На джазовом концерте ее снимают, если требуется равномерное распространение волн по всем направлениям.
Д. 127. В чем основная причина того, что по мере вашего медленного удаления от оркестра звучание музыкальной пьесы не искажается, а лишь становится тише? Расстояние до источников звука влияет только на амплитуду колебаний звуковой волны и не влияет на частоту колебаний и разность фаз. Д. 128. Частоты звуков разговорной речи человека лежат в пределах 100—500 Гц. Какую долю, выраженную в процентах, составляет диапазон частот разговорной речи от диапазона частот звуков, слышимых человеком?
Д. 129. Почему, если человек не увидел в_зрыва мощного сна-ряда, взры_вная волна застает его врасплох? Потому что скорость распространения звука в воздухе (340 м/с) существенно ниже скорости распространения света (3•10 8 м/с). По этой причине в_зрыв сна-ряда, произошедший на значительном расстоянии, виден за некоторое время до того, как в_зрыв_ная волна доходит до человека.
Д. 130. Почему даже простейший рупор, сделанный в форме усеченного конуса из плотной бумаги, позволяет донести речь человека на большее расстояние? Звуковые волны отражаются от стенок такого рупора, таким образом энергия звука передается вся в нужном направлении, и не рассеивается по всем направлениям.
Д. 131. Для чего природа наградила человека не одним, а двумя органами слуха — правым и левым ухом?
Для того, чтобы можно было определить направление источника звука по разности фаз.
Д. 132. С какой основной целью строители древних русских церквей замуровывали в стены и своды небольшие керамические кувшины-голосники открытым горлышком внутрь помещений? Стены церкви передают голосникам звуковые колебания. При совпадении частоты колебаний с собственной частотой голосника, возникает резонанс и голосник начинает издавать звук собственной частоты. Таким образом, большое количество голосников с разной собственной частотой колебаний обеспечивают усиление звука пения церковного хора.
Д. 133. Почему воет ветер в печной трубе? Вихревые потоки, возникающие вблизи стенок внутри трубы, являются источниками продольных упругих волн. Если частота этих волн совпадает с собственной частотой колебаний трубы, то труба станет источником звуков волны собственной частоты.
Д. 134. Предложите способ, как с помощью двух хрустальных одинаковых бокалов выяснить, какие волны — высокой или низкой частоты — поглощает вода в большей степени. Следует налить в один бокал воды, а второй оставить пустым. Затем нужно послушать звучание обоих бокалов и сравнить их тональность. Если звук бокала с водой выше, то это означает, что вода поглощает низкие частоты. Если ниже - значит вода в большей степени поглощает высокие частоты.
Д. 135. Проведите эксперимент: наполните на 3/4 объема один из двух хрустальных одинаковых бокалов (или стаканов из тонкого стекла) простой водой, а другой — таким же количеством газированной воды. Проанализируйте звучание сосудов и состояние жидкостей при возбуждении в них колебаний. Попытайтесь объяснить, почему в высокие хрустальные бокалы принято наливать небольшое количество шампанского. Звук бокала с газированной водой при постукивании по нему звучит ниже и более глухо, при этом из газированной воды начинают более интенсивно выделяться пузырьки. Это означает, что на образование пузырьков расходуется энергия звуковых колебаний высоких частот. Хрустальные бокалы наполняют небольшим количеством шампанского, чтобы они не теряли свою благозвучность.
915. Закрытую пробирку погрузили в горячую воду. Изменилась ли кинетическая и потенциальная энергия молекул воздуха в пробирке? Если изменилась, то как? Согласно MKT температура газа пропорциональна средней кинетической энергии молекул. Соответственно кинетическая энергия молекул увеличится. Потенциальная энергия останется неизменной, так как она зависит от расстояния между молекулами.
916. Две одинаковые колбы соединены с одинаковыми манометрами (рис. 254 и 255). Одну колбу опустили в сосуд с горячей водой, а другую — в сосуд с холодной. При этом уровни поверхности жидкости в манометрах изменились (относительно штриховой линии) и установились так, как показано на рисунках. Определите, в каком сосуде температура воды выше. В какой колбе кинетическая энергия молекул воздуха увеличилась? В сосуде В температура больше, чем в сосуде А. Кинетическая энергия молекул в нем увеличилась.
917. По условиям предыдущей задачи определите: а) в какой колбе внутренняя энергия воздуха увеличилась, в какой — уменьшилась; б) в какой колбе внутренняя энергия воздуха изменилась больше относительно первоначального значения, а в какой — меньше; в) в каком манометре механическая работа, произведенная по подъему жидкости, больше; г) за счет какой энергии совершалась механическая работа по подъему жидкостей в манометрах. а) внутренняя энергия воздуха увеличилась в сосуде В. б) в сосуде В внутренняя энергия изменилась больше относительно первоначального уровня. в) в манометре, соединенном с сосудом В, механическая работа, произведенная по поднятию жидкости, больше. г) за счет разности сил давления атмосферного воздуха и воздуха в колбе.
918. В один стакан налита холодная вода, в другой — столько же кипятка. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией? В стакане с кипятком.
919. Два медных бруска одинаковой формы и массами 100 и 500 г были взяты при комнатной температуре и погружены в кипящую воду на одинаковое время. Изменилась ли их внутренняя энергия? Одинаково ли изменилось значение внутренней энергии этих брусков относительно друг друга? Ответы объясните. Да; нет: у бруска массой 0,5 кг численное значение внутренней энергии увеличилось больше, чем у бруска массой 0,1 кг. Изменение внутренней энергии тем больше, чем больше число молекул в образце.
920. В сосуде нагрели воду. Можно ли сказать, что внутренняя энергия воды увеличилась? Можно ли сказать, что воде передано некоторое количество теплоты? Ответы объясните. Да, поскольку внутренняя энергия зависит от температуры. Да, поскольку для изменения внутренней энергии системы необходимо сообщить ей некоторое количество теплоты.
921. После обработки на точильном круге зубило становится горячим. Зубило, вынутое из горна, тоже горячее. Одинакова ли причина повышения температуры? Причины повышения температуры имеют различный характер. В первом случае температура повысилась за счет совершения работы, во втором — за счет теплопередачи.
922. В закрытой трубке находится капля ртути (рис. 256). Трубку с одного конца нагрели. Объясните, за счет какой энергии совершается работа по перемещению ртути в трубке. За счет изменения внутренней энергии воздуха в трубке.
923. При трении головки спички о коробок спичка воспламеняется. Объясните явление. При трении температура повышается, и становится возможна химическая реакция с выделением теплоты.
924. Спичка загорается при трении ее о коробок. Она вспыхивает и при внесении ее в пламя свечи. В чем сходство и различие причин, приведших к воспламенению спички в обоих случаях? Сходства: спичка загорелась при повышении температуры ее головки. Различия: в первом случае температура повысилась за счет работы силы трения, во втором - за счет полученной теплоты Q от пламени свечи.
925. Можно ли сказать (см. предыдущую задачу), что внутренняя энергия спичечной головки увеличилась; что ей передано некоторое количество теплоты; что она нагрелась до температуры воспламенения? Первое и третье утверждения верны во всех случаях; второе — только когда спичку внесли в пламя.
926. Почему врач, поставив медицинский термометр больному, смотрит показание термометра не раньше, чем через 5—7 мин? Требуется время для того, чтобы сравнялись температуры термометра и тела посредством теплопередачи.
927. Какие превращения энергии происходят в опыте (рис. 257)? Внутренняя энергия топлива горелки передается системе вода-пар, и внутренняя энергия воды и пара увеличивается, а та в свою очередь переходит в механическую энергию вылетевшей пробки.
928. Со дна водоема всплывает пузырек воздуха. За счет чего увеличивается его потенциальная энергия? Пренебрегая силой сопротивления, сумма потенциальной энергии воды и потенциальной и кинетической энергий пузырька должна быть постоянной. Следовательно, потенциальная энергия пузырька за некоторый промежуток времени увеличивается на такую величину, на которую уменьшается потенциальная энергия воды.
929. Объясните, почему происходит изменение внутренней энергии: а) при сжатии и расширении воздуха; б) при нагревании воды в кастрюле; в) при сжатии и растяжении резины; г) при таянии льда. а) за счет изменения потенциальной энергии молекул газа, она зависит от расстояния между ними. б) за счет изменения кинетической энергии молекул воды. в)см. пункт а). г) см. пункт б).
930. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе совершения работы при: трении, ударе, сжатии. При трении ножа о точило температура ножа увеличивается, его внутренняя энергия также увеличивается. При ударе молотка по гвоздю температура и внутренняя энергия гвоздя увеличиваются. Тоже происходит при сжатии воздуха в велосипедном насосе.
931. В одном сосуде разреженный газ. В другом таком же сосуде — сжатый. В каком сосуде газ имеет большую потенциальную энергию взаимодействия молекул и почему? Во втором, поскольку потенциальная энергия взаимодействия молекул зависит от расстояния между ними.
932. Почему пила нагревается, если ею пилить длительное время? За счет силы трения совершается работа по изменению внутренней энергии пилы.
933. Объясните, на каком физическом явлении основан способ добывания огня трением. На повышении внутренней энергии и температуры за счет работы силы трения.
934.Почему, если быстро скользить вниз по шесту или канату, можно обжечь руки? Сила трения совершает работу по увеличению внутренней энергии и температуры рук.
935. Стеклянную банку с нагретым воздухом поставили на резиновую пленку (от детского надувного шара), укрепленную на обруче тагана-треножника (рис. 258). За счет убыли какой энергии приобрела потенциальную энергию резиновая пленка? Что является причиной деформации пленки? За счет убыли внутренней энергии в банке, которая перешла в окружающую среду. Причина деформации пленки — разность давлений атмосферы и воздуха в банке.
936. Почему коньки легко скользят по льду, а по стеклу, поверхность которого более гладкая, на коньках кататься невозможно? При скольжении по льду внутренняя энергия коньков и льда увеличивается и между ними создается водяная прослойка, уменьшающая силу трения.
937. Почему при вбивании гвоздя его шляпка нагревается слабо, а когда гвоздь уже вбит, то достаточно нескольких ударов, чтобы сильно нагреть шляпку? При забивании гвоздя его шляпка нагревается слабо, поскольку энергия удара расходуется на преодоление сил трения при перемещении гвоздя в дереве. Когда гвоздь уже заколочен, при ударах его шляпка нагревается сильнее, так как энергия удара расходуется главным образом на увеличение внутренней энергии гвоздя.
938. Ответьте на вопросы: а) Какие превращения энергии происходят при торможении движущегося автомобиля? б) Почему вода фонтана не поднимается до уровня воды в воронке (см. рис. 147)? в) Как изменяется внутренняя энергия газа в пузырьке, который всплывает со дна водоема? а) кинетическая энергия автомобиля расходуется на работу против силы трения и переходит во внутреннюю энергию покрышек и дороги. б) вода в фонтане не поднимается до уровня воды в воронке, так как часть кинетической энергии расходуется на преодоление трения и в конечном счете переходит во внутреннюю энергию воды и трубки. в) внутренняя энергия газа в пузырьке, всплывающем со дна водоема, уменьшается по мере подъема пузырька вверх (воздух внутри пузырька совершает работу по увеличению своего объема).
939. Почему шариковые, роликовые и игольчатые подшипники у машин нагреваются меньше, чем подшипники скольжения? Сила трения в подшипниках скольжения больше.
940. Что является причиной сильного нагревания и сгорания искусственных спутников Земли при вхождении их в нижние плотные слои атмосферы? Трение спутников об атмосферу Земли.
941. При скоростной обработке металла температура в точках отделения стружки от изделия повышается на 800—900 °С. Объясните причину явления. При обработке металла его температура увеличивается за счет совершения работы силы трения.
942. При опиловке металла напильником один ученик за 5 мин снял слой толщиной 2 мм. Другой ученик при обработке такой же детали за то же время снял таким же напильником слой толщиной 3 мм. Почему повысилась температура деталей? У кого из учащихся деталь после обработки приобрела более высокую температуру? Почему? Температура повысилась за счет работы силы трения. У второго ученика деталь нагрелась сильнее, так как он совершил большую работу.
943. Как объяснить, что при откачивании воздуха из баллона внутренняя энергия оставшейся части воздуха уменьшилась? Внутренняя энергия уменьшается, поскольку при откачивании уменьшается число частиц в баллоне.
944. Две серебряные чайные ложки различной массы опустили в стакан с горячей водой. Будут ли равны температуры ложек и изменения их внутренних энергий через 1 с после погружения; через 0,5 ч? Их температура будут различными через 1 с и одинаковыми - через 0,5 ч. Изменения внутренней энергии в обоих случаях будут различными.
945. В стакан налит горячий чай. Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками стакана? Посредством теплопроводности.
946. В каком случае процесс теплообмена произойдет быстрее, если в горячую воду наливать холодную; в холодную наливать горячую той же массы? Если в горячую воду наливать холодную, процесс конвекции пойдет быстрее.
947. Почему в прудах, лунках, озерах лед появляется вначале на поверхности? Поверхность воды обменивается (отдает тепло) теплом с холодным воздухом.
948. Почему нагретые детали охлаждаются в воде быстрее, чем на воздухе? Теплопроводность воды выше, чем у воздуха.
949. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена. Термометр изменяет свою внутреннюю энергию при взаимодействии с окружающей средой.
950. Почему в безветрие пламя свечи устанавливается вертикально? В процессе конвекции раскаленный газ (пламя) поднимается вертикально вверх, вытесняемый более тяжелым холодным воздухом.
951. Зачем канализационные и водопроводные трубы зарывают в землю на значительную глубину? Для уменьшения потери тепла в результате теплообмена труб с окружающей средой. Теплопроводность фунта достаточно низка.
952. Зачем с-твол винтовки покрывают деревянной накладкой? Теплопроводность дерева низкая и его используют при необходимости предохранения тела от перегрева.
953. Медный и стеклянный сосуды одинаковой массы и вместимости одновременно заполнили горячей водой. В каком сосуде быстрее закончится процесс теплообмена? В медном, поскольку его теплопроводность выше.
954. Почему вы обжигаете губы, когда пьете чай из металлической кружки, и не обжигаете, когда пьете чай из фарфоровой кружки? (Температура чая одинаковая.) Теплопроводность металла выше, чем у фарфора.
955. В каком чайнике вода скорее нагреется: в новом или старом, на стенках которого имеется накипь? (Чайники одинаковые.) В новом. Его теплопроводность выше и поэтому теплообмен осуществляется быстрее.
956. Если температура в комнате 16 °С, то нам не холодно, но если войти в воду, температура которой 20 °С, то мы ощущаем довольно сильный холод. Почему? Теплообмен человека с водой интенсивнее теплообмена человека с воздухом.
957. Если деревянный цилиндр, инкрустированный металлом, обернуть листом бумаги и подержать над пламенем спиртовки (рис. 259), то бумага обугливается сначала в местах, не соприкасающихся с металлом. Почему? Дерево отводит теплоту от бумаги медленнее, чем металл, поскольку его теплопроводность ниже.
958. При одинаковой температуре (ниже температуры тела человека) кирпич на ощупь кажется теплее гранита. Какой из этих строительных материалов обладает лучшей теплопроводностью? Гранит.
959. Зимой на улице металл на ощупь холоднее дерева. Какими будут казаться на ощупь металл и дерево в сорокаградусную жару? Почему? Металл будет казаться теплее дерева, поскольку он обладает большей теплопроводностью.
960. В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной? В тесной, поскольку в ней нет воздушной прослойки, обладающей низкой теплопроводностью.
961. Почему шерстяная одежда сохраняет теплоту лучше, чем хлопчатобумажная? Шерстяной ворс задерживает воздух, обладающий малой теплопроводностью, и уменьшает процесс конвекции.
962. Зачем на зиму прис-твольные круги земли у плодовых деревьев покрывают слоями торфа, навоза или древесных опилок? Для задержки теплого воздуха путем уменьшения конвекции и теплопередачи.
963. По озеру на большой скорости идет катер. Как вы считаете, изменяется ли при этом внутренняя энергия той части воды в озере, которая отбрасывается винтом катера? Да, за счет силы трения между винтом и водой.
964. Прежде чем налить в стакан кипяток, в стакан опускают чайную ложку. Объясните, для чего это делают. Ложка обладает хорошей теплопроводностью и быстро отводит тепло. При резком изменении температуры стакан может лопнуть.
965. Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты? Благодаря одежде появляется воздушная прослойка, которая в значительной степени уменьшает теплообмен между телом человека и окружающей средой.
966. Почему снегозадержание, проводимое на полях в засушливых областях страны, не только хорошее средство накопления влаги в почве, но и средство борьбы с вымерзанием озимых посевов? Рыхлый снег обладает плохой теплопроводностью и замедляет процесс теплообмена.
967. Изменится ли давление воды на дно сосуда (см. рис. 158), если перенести сосуд из теплой комнаты в холодную? Почему в теплой комнате в нижней части сосуда вода будет перемещаться слева направо? Да. Воздух в левой части сосуда за счет внутренней энергии будет расширяться, увеличивая давление на воду. Она будет перемещаться слева направо.
968. Мальчик сделал термос (рис. 260). Объясните назначение мятой бумаги в крышке ящика, подушек, мятой бумаги, пересыпанной древесными опилками, в нижней части ящика. Эти материалы уменьшает теплообмен колбы термоса с внешней средой.
969. Почему все пористые строительные материалы (пористый кирпич, пеностекло, пенистый бетон и др.) обладают лучшими теплоизоляционными свойствами, чем плотные стройматериалы? В их порах содержится воздух, обладающий низкой теплопроводностью.
970. Мальчик зарисовал воробья (рис. 261) один раз летом, а другой раз зимой. Какой из рисунков сделан зимой? Правый воробей нарисован зимой.
971. В каком направлении, вверх или вниз, движется вода в радиаторе при работе двигателя трактора (рис. 262)? Опускается вниз, поскольку в радиаторе она охлаждается.
972. Объясните, почему батареи центрального отопления ставят обычно под окнами. Холодный воздух, поступающий через окно, тяжелее теплого, и поэтому он опускается вниз, где нагревается от батареи центрального отопления.
973. Как образуются бризы? (Бризы — местные ветры, дующие днем с моря на сушу, а ночью с суши на море.) Днем поверхность суши нагрета сильнее поверхности моря. Теплый воздух с суши поднимается и на его место устремляется более тяжелый и холодный воздух с моря. Ночью все происходит наоборот.
974. Зачем в верхних и нижних частях корпусов проекционных аппаратов, больших электрических фонарей, киноаппаратов делают отверстия? Для их охлаждения. Если в нижней и верхней частях корпуса есть отверстия, то в нем возникает циркуляция воздуха. Нагретый воздух выходит через верхнее отверстие, а его место занимает холодный воздух, поступающий из нижнего отверстия.
975. В промышленных холодильниках воздух охлаждается с помощью труб, по которым течет охлажденная жидкость. Где надо располагать эти трубы: вверху или внизу помещения? Охлаждающие устройства надо располагать вверху для осуществления естественной конвекции.
976. Сильная струя воздуха, которая идет на вас от настольного вентилятора, создает прохладу. Можно ли этой струей сохранить мороженое в твердом виде? Нельзя, т.к. вентилятор нагнетает на мороженое воздух, температура которого все равно больше температуры таяния мороженого.
977. Почему в печах с высокими трубами тяга больше, чем в печах с низкими трубами? Чем выше труба, тем больше разность давлений на ее концах. Тяга больше.
978. Почему в металлических печных трубах тяга меньше, чем в кирпичных трубах? Высокая теплопроводность металла способствует большему охлаждению газов и уменьшению разности давлений на концах трубы. Тяга меньше.
979. Возможны ли конвекционные потоки в жидкостях или газах в искусственном спутнике Земли в состоянии невесомости? (Объясните почему.) Нет, потому что конвекция осуществляется за счет силы Архимеда, которой не возникает в состоянии невесомости.
980. На рисунке 262 изображена упрощенная схема водяного охлаждения двигателя трактора, которая состоит из рубашки двигателя 1, радиатора 2, трубопровода и вентилятора 3. Объясните, как осуществляется охлаждение цилиндров двигателя. Что произойдет, если уровень воды в системе охлаждения опустится ниже патрубка верхнего бачка радиатора (уровень ав)? Вода циркулирует по двигателю против часовой стрелки. Она нагревается в рубашке и охлаждается в радиаторе, благодаря чему возникает конвекция. Если вода опустится до уровня ab, ее циркуляция прекратится, двигатель перегреется.
981. Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый? Грязный снег поглощает больше энергии излучения Солнца.
982. Зачем оболочку стратостата красят серебряной краской? Для отражения солнечного излучения во избежание перегревания оболочки.
983. Какие почвы лучше прогреваются солнечными лучами: черноземные или подзолистые, имеющие более светлую окраску? Черноземные.
984. Зачем в железнодорожных вагонах-ледниках, служащих для перевозки фруктов, мяса, рыбы и других скоропортящихся продуктов, промежутки между двойными стенками заполняют войлоком или несколькими слоями каких-либо пористых веществ, а снаружи вагоны окрашивают в белый или светло-желтый цвет? Для уменьшения теплопередачи и передачи энергии посредством излучения.
985. В каком платье летним днем менее жарко: в белом или в темном? Объясните почему. В белом, потому что оно поглощает меньше солнечной энергии, передаваемой посредством излучения.
986. Объясните назначение стеклянных рам в парниках. Стеклянные рамы в парниках хорошо пропускают солнечное излучение, но препятствуют конвекции воздуха. Поэтому температура воздуха в парниках выше температуры внешней среды.
987. Почему вода в открытых водоемах нагревается солнечными лучами медленнее, чем суша? Вода лучше, чем суша, отражает солнечные лучи.
988. Почему горячая вода, оставленная в термосе, со временем охлаждается? За счет медленных процессов теплопередачи.
989. Можно ли термос временно использовать для хранения мороженого? Можно.
990. Пусть в трех мензурках температура воды повысилась на один градус (см. рис. 9). Одинаковое ли количество теплоты получила вода в мензурках? В какой — наибольшее; в какой — наименьшее? Объясните почему. Разное, в первой — наибольшее, во второй — наименьшее, т.к. для тела большей массы необходимо большее количество теплоты при постоянном изменении температуры.
991. Почему нельзя вскипятить ведро воды на спиртовке? Количество теплоты, передаваемое спиртовке в единицу времени мало. При достижении некоторой температуры оно все будет уходить на повышение внутренней энергии окружающей среды.
992. В одинаковые сосуды с равными массами и равной температурой воды погрузили свинцовый и оловянный шары, у которых одинаковые массы и температуры. Температура воды в сосуде с оловянным шаром повысилась больше, чем в другом сосуде. У какого металла — свинца или олова — удельная теплоемкость больше? Одинаково ли изменилась внутренняя энергия воды в сосудах? Одинаковое ли количество теплоты передали шары воде и сосудам? Удельная теплоемкость олова выше удельной теплоемкости свинца. Внутренняя энергия воды больше увеличилась в сосуде с оловянным шаром, потому что он передал ей большее количество теплоты.
993. Если прогретые в кипящей воде цилиндры из свинца, олова и стали массой 1 кг поставить на лед, то они охладятся и часть льда под ними растает. Как изменится внутренняя энергия цилиндров? Под каким из цилиндров растает больше льда, под каким — меньше? Какая из лунок (рис. 263) образовалась под свинцовым цилиндром, какая — под стальным? Внутренняя энергия цилиндров уменьшится за счет теплообмена со льдом. Размер лунок пропорционален удельной теплоемкости тел, левая лунка образовалась под свинцовым цилиндром, средняя — под стальным.
994. Минеральное масло и стальная деталь имеют равные массы. Для закалки стали горячую деталь погрузили в масло. При этом температура масла изменилась меньше, чем температура детали. Какое вещество имеет большую удельную теплоемкость: сталь или масло? Ответ обоснуйте. Большую удельную теплоемкость имеет масло, т.к. теплоемкость обратно пропорциональна температуре при постоянном количестве теплоты, полученным или отданным телом.
995. Кубики, изготовленные из меди, стали и алюминия, массами 1 кг каждый охлаждают на 1 °С. На сколько джоулей и как меняется внутренняя энергия каждого кубика? Удельной теплоемкостью называется величина, равная такому количеству теплоты, которое требуется для изменения температуры тела массой 1 кг на 1°С. Используя таблицу теплоемкостей, находим, что внутренняя энергия медного кубика уменьшается на 380 Дж, стального — на 500 Дж, алюминиевого — на 920 Дж.
996. На что больше расходуется энергии: на нагревание чугунного горшка или воды, налитой в него, если их массы одинаковы? На нагревание воды, поскольку ее теплоемкость выше, чем у чугуна.
997. Алюминиевую и серебряную ложки одинаковой массы и температуры опустили в кипяток. Равное ли количество теплоты получат они от воды? Алюминий получит большее количество теплоты, поскольку теплоемкость алюминия больше теплоемкости серебра.
998. Стальную деталь для закалки и медную заклепку равной массы для отжига нагрели до одинаковой температуры, а затем погрузили в воду. Одинаковое ли количество теплоты получила вода при охлаждении этих тел? Вода получила большее количество теплоты от стальной за¬клепки, поскольку теплоемкость стали больше теплоемкости меди.
999. Термос вместимостью 3 л заполнили кипятком. Через сутки температура воды в нем понизилась до 77 °С. Определите, на сколько изменилась внутренняя энергия воды.
1000. В алюминиевом чайнике нагревали воду и, пренебрегая потерями количества теплоты в окружающее пространство, построили графики зависимости количества теплоты, полученной чайником и водой, от времени нагревания. Какой график построен для воды, а какой —для чайника (рис. 264)? I – чайник; II – вода.
1001. На одинаковых горелках нагревались вода, медь и железо равной массы. Укажите, какой график (рис. 265) построен для воды, какой — для меди и какой — для железа. (При построении графика потери некоторого количества теплоты в окружающее пространство не учитывались.) I – вода; II – железо; III - медь.
1002. Для изменения температуры нафталина, никеля и фарфора массой 1 кг на 1 °С соответственно требуется 130, 460 и 750 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ?
1003. Для нагревания на 1 °С молока и тел из золота, бронзы, никеля, глицерина массами по 2 кг каждое соответственно расходуется 260, 760, 920, 4800 и 7800 Дж энергии. Чему равна удельная теплоемкость этих веществ?
1004. Нагретый камень массой 5 кг, охлаждаясь в воде на 1 °С, передает ей 2,1 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня?
1005. Определите (устно), какое количество теплоты потребуется для изменения температуры алюминия на 1 °С; свинца на 2 °С; олова на 2 °С; платины на 3 °С; серебра на 3 °С, если масса каждого вещества 1 кг.
1006. Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 1 °С воды объемом 0,5 л; олова массой 500 г; серебра объемом 2 см3; стали объемом 0,5 м3; латуни массой 0,2 т?
1007. Стальная деталь массой 20 кг при обработке на токарном станке нагрелась на 50 °С. На сколько джоулей увеличилась внутренняя энергия детали?
1008. Стальное сверло массой 10 г при работе нагрелось от 15 до 115 °С. Сколько энергии израсходовано двигателем непроизводительно на нагревание сверла?
1009. Перед горячей штамповкой латунную болванку массой 15 кг нагрели от 15 до 750 °С. Какое количество теплоты отдаст болванка окружающим телам при охлаждении до 15 °С?
1010. Какое количество теплоты отдаст стакан кипятка (250 см3), остывая до температуры 14 °С?
1011. Какое количество теплоты отдаст кирпичная печь массой 0,35 т, если при ее остывании температура изменилась на 50 °С?
1012. Какое количество теплоты выделилось при охлаждении чугунной болванки массой 32 кг, если ее температура изменилась от 1115 до 15 °С?
1013. а) Воздух, заполняющий объем 0,5 л в цилиндре с легким поршнем, нагрели от 0 до 30 °С при постоянном атмосферном давлении. Какое количество теплоты получил воздух? б) В порожнем закрытом металлическом баке вместимостью 60 м3 под действием солнечного излучения воздух нагрелся от 0 до 20 °С. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия воздуха в баке? (Удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме равна 720 Дж/кг-°С.)
1014. Какое количество теплоты передаст окружающим телам кирпичная печь массой 1,5 т при охлаждении от 30 до 20 °С?
1015. Какое количество теплоты получили алюминиевая кастрюля массой 200 г и находящаяся в ней вода объемом 1,5 л при нагревании от 20 °С до кипения при температуре 100 °С?
1016. В алюминиевой кастрюле, масса которой 800 г, нагрели 5 л воды от 10 °С до кипения. Какое количество теплоты получили кастрюля и вода, если при нагревании атмосферное давление равнялось 760 мм рт. ст.?
1017. В железный душевой бак, масса которого 65 кг, налили холодной колодезной воды объемом 200 л. В результате нагревания солнечным излучением температура воды повысилась от 4 до 29 °С. Какое количество теплоты получили бак и вода?
1018. Рассчитайте, какое количество теплоты отдаст кирпичная печь, сложенная из 300 кирпичей, при остывании от 70 до 20 °С. Масса одного кирпича равна 5,0 кг.
1019. Какое количество теплоты получила вода при нагревании от 15 до 25 °С в бассейне, длина которого 100 м, ширина 6 м и глубина 2 м?
1020. На сколько изменится температура воды в стакане, если ей сообщить количество теплоты, равное 10 Дж? Вместимость стакана принять равной 200 см3.
1021. Вычислите, на сколько градусов нужно повысить температуру куска свинца массой 100 г, чтобы внутренняя энергия его увеличилась на 280 Дж.
1022. Подсчитано, что при охлаждении куска олова массой 20 г внутренняя энергия его уменьшилась на 1 кДж. По этим данным определите, на сколько градусов изменилась температура олова.
1023. а) Мальчик вычислил, что при нагревании воды от 15 °С до кипения (при 100 °С) внутренняя энергия ее увеличится на 178,5 кДж. Какова масса нагреваемой воды? б) Когда в бак умывальника с водой добавили еще 3 л воды при 100 °С и перемешали всю воду, то температура воды в баке стала равна 35 °С. Пренебрегая потерями теплоты на нагревание бака и окружающей среды, определите начальный объем воды в баке. в) Чтобы вымыть посуду, мальчик налил в таз 3 л воды, температура которой равна 10 °С. Сколько литров кипятка (при 100 °С) нужно долить в таз, чтобы температура воды в нем стала равной 50 °С? г) Для купания ребенка в ванну налили 4 ведра (40 л) холодной воды, температура которой была равна 6 °С, а затем долили горячую воду температурой 96 °С. Определите массу долитой воды, если температура воды в ванне стала равной 36 °С. (Расчет производите без учета нагревания ванны и окружающей среды.)
1024. Определите удельную теплоемкость металла, если для изменения температуры от 20 до 24 °С у бруска массой 100 г, сделанного из этого металла, внутренняя энергия увеличивается на 152 Дж.
1025. Экспериментом было установлено, что при изменении температуры куска металла массой 100 г от 20 до 40 °С внутренняя энергия его увеличилась на 280 Дж. Определите удельную теплоемкость этого металла.
1026. Экспериментом установили, что при охлаждении куска олова массой 100 г до температуры 32 °С выделилось 5 кДж энергии. Определите температуру олова до охлаждения.
1027. До какой температуры остынут 5 л кипятка, взятого при температуре 100 °С, отдав в окружающее пространство 1680 кДж энергии?
1028. При охлаждении медного паяльника до 20 °С выделилось 30,4 кДж энергии. До какой температуры был нагрет паяльник, если его масса 200 г?
1029. а) Было установлено, что при работе машины внутренняя энергия одной из алюминиевых деталей массой 2 кг повысилась на столько, на сколько увеличилась внутренняя энергия воды массой 800 г при нагревании ее от 0 до 100 °С. По этим данным определите, на сколько градусов повысилась температура детали. б) В ванну налили и смешали 50 л воды при температуре 15 °С и 30 л воды при температуре 75 °С. Вычислите, какой стала бы температура воды в ванне, если бы некоторая часть внутренней энергии горячей воды не расходовалась на нагревание ванны и окружающей среды. в) Пренебрегая потерями теплоты на нагревание ванны и иных тел окружающей среды, вычислите, какой стала бы температура воды в ванне, если в нее налить шесть ведер воды при температуре 10 °С и пять ведер воды при температуре 90 °С. (Вместимость ведра примите равной 10 л.)
1030. На нагревание кирпича массой 4 кг на 63 °С затрачено такое же количество теплоты, как и на нагревание воды той же массы на 13,2 °С. Определите удельную теплоемкость кирпича.
1031. Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода объемом 5 л. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагрелась. Считая, что вся энергия пошла на нагревание воды, определите, как изменилась ее температура.
1032. Стальной боек (ударная часть пневматического молотка) массой 1,2 кг во время работы в течение 1,5 мин нагрелся на 20 °С. Полагая, что на нагревание бойка пошло 40% всей энергии молотка, определите произведенную работу и мощность, развиваемую при этом.
1033. Какие дрова — березовые, сосновые или осиновые — при полном сгорании выделяют больше теплоты, если все они одинаково высушены и массы их равны? (Удельная теплота сгорания осины около 1,3 • 107 Дж/кг.) Удельная теплота всех этих дров одинакова, поэтому при их сгорании выделится одинаковое количество теплоты.
1034. Можно ли рассчитать, какое количество теплоты выделится при полном сгорании соснового полена? Если можно, то как это сделать, что необходимо знать? Можно. Для этого надо знать удельную теплоту сгорания и массу полена.
1035. Вычислите, сколько энергии выделится при полном сгорании древесного угля массой 15 кг; керосина массой 200 г.
1036. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 5 кг; каменного угля массой 10 кг?
1037. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании по-р-оха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т?
1038. Сколько теплоты выделится при полном сгорании сухих березовых дров объемом 5 м3?
1039. Сколько теплоты выделится при полном сгорании керосина объемом 0,25 м3; спирта объемом 0,00005 м3; бензина объемом 25 л; нефти объемом 250 л?
1040. На сколько больше теплоты выделится при полном сгорании бензина массой 2 кг, чем при сгорании сухих березовых дров той же массы?
1041. Во сколько раз больше выделится теплоты при полном сгорании водорода массой 1 кг, чем при полном сгорании сухих березовых дров той же массы?
1042. Смешали бензин массой 2 кг и керосин массой 3 кг. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании полученного топлива?
1043. Смешали бензин объемом 1,5 л и спирт объемом 0,5 л. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании этого топлива?
1044. В печи сгорели сухие сосновые дрова объемом 0,01 м3 и торф массой 5 кг. Сколько теплоты выделилось в печи?
1045. К зиме заготовили сухие сосновые дрова объемом 2 м3 и каменный уголь массой 1,5 т. Сколько теплоты выделится в печи при полном сгорании в ней заготовленного топлива?
1046. а) При полном сгорании антрацита (твердое топливо) массой 10 кг выделяется 2,9 • 107 Дж энергии. Чему равна удельная теплота сгорания антрацита? б) В лифте высотного здания Московского университета студент поднялся со спортивным грузом (4 спортивных молота). На какую высоту был поднят груз, если его потенциальная энергия относительно пола первого этажа здания стала эквивалентна энергии, выделяемой при полном сгорании 1 г нефти? (Сведения о грузе смотри в таблице 17.)
1047. На какой высоте над поверхностью океана летела в самолете команда футболистов в то время, когда потенциальная энергия их футбольного мяча в самолете была эквивалентна количеству теплоты, которая выделяется при полном сгорании 1 г нефти? (О мяче смотри таблицу 17.)
1048. Сколько нужно сжечь каменного угля, чтобы выделилось 1,5 • 108 Дж энергии; 1,8 • 105 кДж энергии?
1049. В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? (Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5 • 107 Дж/кг.)
1050. Сколько каменного угля нужно сжечь, чтобы получить столько же энергии, сколько ее выделяется при сгорании бензина объемом 6 м3?
1051. Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 °С, если вся теплота, выделенная при горении спирта, пойдет на нагревание воды?
1052. Сколько воды, взятой при температуре 14 °С, можно нагреть до 50 °С, сжигая спирт массой 30 г и считая, что вся выделяемая при горении спирта энергия идет на нагревание воды?
1053. На сколько изменится температура воды объемом 100 л, если считать, что вся теплота, выделяемая при сжигании древесного угля массой 0,5 кг, пойдет на нагревание воды?
1054. На сколько изменится температура воды, масса которой 22 кг, если ей передать всю энергию, выделившуюся при сгорании керосина, масса которого равна 10 г?
1055. Почему на Севере для измерения низких температур воздуха пользуются не ртутными термометрами, а спиртовыми? При температуре северного воздуха ртуть отвердевает, а спирт не замерзает.
1056. Почему лед не сразу начинает таять, если его внести с мороза в натопленную комнату? Тепловая энергия комнаты передается льду постепенно.
1057. Температура плавления стали 1400 °С. При сгорании по-ро-ха в канале ство-ла ору-дия температура достигает 3600 °С. Почему с-твол ору-дия не плавится при вы_стреле? Температура 3600°С создается ненадолго. Количество теплоты, выделенной по-ро-хом, недостаточно для плавления ство-ла, оно идет на работу по расширению газа в ство-ле.
1058. Два тигля с одинаковой массой расплавленного свинца остывают в помещениях с разной температурой. Какой график построен для теплого помещения, а какой — для холодного (рис. 266, а, б)? Найдите различия в графиках и объясните причины этих различий. Тигль «а» остывает в теплой комнате, а тигль «б» — в холодной. Остывание тигля «б» происходит быстрее, потому что он отдает больше внутренней энергии окружающей среде в единицу времени.
1059. Почему зимой при длительных остановках выливают воду из радиатора автомобиля? При низких температурах вода расширяется и может деформировать радиатор и рубашку двигателя. (Конечно, вода сначала превращается в лед).
1060. Оболочки космических кораблей и ракет делают из тугоплавких металлов и специальных сплавов. Почему? При движении летательных аппаратов в атмосфере с большой скоростью на них действует большая сила трения. Работа силы трения идет на увеличение внутренней энергии обшивки, и ее температура достигает высоких значений.
1061. При спаивании стальных деталей иногда пользуются медным припоем. Почему нельзя паять медные детали стальным припоем? Медная деталь расплавится раньше, чем стальной припой, поскольку температура плавления меди меньше, чем у стали.
1062. Почему невозможно пользоваться очень маленьким паяльником при пайке массивных кусков меди или железа? Количество теплоты, передаваемого маленьким паяльником, недостаточно для повышения температуры массивной детали до температуры плавления.
1063. Объясните на основании молекулярно-кинетической теории, почему у тела не повышается температура в момент плавления и кристаллизации. Температура — мера средней кинетической энергии молекул. При плавлении (кристаллизации) энергия, подводимая телу (теряемая телом) идет на разрушение (создание) кристаллической решетки. При этом изменяется потенциальная энергия молекул. На это расходуется энергия, кинетическая энергия не меняется, а, значит, не меняется температура.
1064. Два одинаковых сосуда из полиэтилена заполнили водой, температура которой 0 °С. Один сосуд поместили в воду, другой — в измельченный лед, имеющие, как и окружающий воздух, температуру 0 °С. Замерзнет ли вода в каком-нибудь из этих сосудов? Нет; в первом случае это очевидно. Во втором также нет, так как для отвердевания воды необходимо отвести некоторое количество теплоты
1065. На рисунке 267 показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении свинца. Твердому или жидкому состоянию соответствуют участки графика АВ, ВС, CD, GH? Что может быть причиной того, что участок GH круто идет вниз? Чему равны температура плавления и кристаллизации свинца? АВ — твердое, ВС — твердое и жидкое, CD — жидкое, GH — твердое. На участке GH от свинца отводится количество теплоты. Температура плавления свинца — 327°С.
1066. В сосуде находится лед при температуре -10 °С. Сосуд поставили на горелку, которая дает в равные промежутки времени одинаковое количество теплоты. Укажите, какой график (рис. 268) соответствует описанному случаю. Самый верхний график.
1067. Постройте примерный график для нагревания, плавления и кристаллизации олова.
1068. Внимательно рассмотрев график охлаждения и кристаллизации вещества (рис. 269), ответьте на вопросы: для какого вещества составлен график? Сколько времени охлаждалось вещество от 20 °С до температуры кристаллизации? Сколько времени длился процесс кристаллизации? О чем говорит участок графика DE? Как приблизительно расположились бы точки А, В, С, D, Е относительно друг друга и оси t, если бы при той же температуре окружающей среды был бы составлен график для того же вещества, но большей массы? График составлен для воды. Вещество охлаждалось 20 мин. Процесс кристаллизации длился 30 минут. На участке DE к веществу не подводили и не отводили теплоту. Для вещества большей массы участки АВ, ВС (как, впрочем, и CD, DE) вытянулись бы вдоль оси t.
1069. При постановке эксперимента отдельно нагревали до 1000 °С алюминий, железо, медь, цинк, сталь, серебро и золото. В каком состоянии — жидком или твердом — находились эти металлы при указанной температуре? В жидком состоянии находились: алюминий, цинк, серебро. В твердом — железо, медь, сталь, золото.
1070. Болванки из алюминия и серого чугуна одинаковой массы нагреты до температуры их плавления. Для плавления какого из этих тел потребуется больше энергии? Во сколько раз?
1071. Алюминиевый и медный бруски массой 1 кг каждый нагреты до температуры их плавления. Для плавления какого тела потребуется больше количества теплоты? На сколько больше?
1072. Смогли бы мы наблюдать привычные нам изменения в природе весной, если бы удельная теплота плавления льда была такой же маленькой, как у ртути? Смогли бы, но паводки были бы более обильными вследствие быстрого таяния льда.
1073. Почему агроном дал указание полить вечером огородные культуры, когда по радио передали сообщение о том, что ночью будут заморозки? Ответ объясните. Огородные культуры поливают водой перед заморозками для предохранения их от замерзания. Вода покрывается тонким слоем льда и защищает посадки от отрицательных температур.
1074. На сколько при плавлении увеличится внутренняя энергия ртути, свинца, меди массами по 1 кг, взятых при их температурах плавления? По определению удельная теплота плавления - это количество теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг при температуре плавления для того, чтобы его перевести в жидкое состоянии. По закону сохранения энергии все это количество теплоты пойдет на изменение внутренней энергии тела. При плавлении 1 кг ртути внутренняя энергия увеличилась на 104Дж, 1 кг свинца - на 2,5 • 10 4Дж, 1 кг меди - на 21 • 10 4Дж.
1075. На сколько уменьшится внутренняя энергия при кристаллизации брусков из белого чугуна массой 2 кг, олова массой 1 кг, железа массой 5 кг, льда массой 10 кг, охлажденных до температуры их кристаллизации?
1076. Во сколько раз плавление куска железа массой 1 кг требует больше энергии, чем плавление той же массы белого чугуна, серебра, серого чугуна и ртути, нагретых до своей температуры плавления?
1077. Во сколько раз требуется больше энергии для плавления льда при температуре 0 °С, чем для изменения температуры той же массы льда на 1 °С?
1078. Какое количество теплоты поглощают при плавлении тела из серебра, золота, платины? Масса каждого тела равна 10 г. Тела взяты при их температурах плавления.
1079. Какое количество теплоты поглощает при плавлении лед массой 5 кг, если начальная температура льда 0; -1; -10 °С?
1080. Какое количество теплоты поглощает при плавлении кусок свинца массой 1 г, начальная температура которого 27 °С; олова массой 10 г, взятого при температуре 32 °С?
1081. Сколько энергии приобретет при плавлении кусок свинца массой 0,5 кг, взятый при температуре 27 °С?
1082. Сколько энергии приобретет при плавлении брусок из цинка массой 0,5 кг, взятый при температуре 20 °С?
1083. На сколько увеличилась внутренняя энергия расплавленного железного металлолома массой 4 т, начальная температура которого была равна 39 °С?
1084. Масса серебра 10 г. Сколько энергии выделится при его кристаллизации и охлаждении до 60 °С, если серебро взято при температуре плавления?
1085. Сколько энергии выделится при кристаллизации и охлаждении от температуры плавления до 27 °С свинцовой пластинки размером 2X5X10 см?
1086. Из копильника вагранки для отливки детали выпустили расплавленное железо массой 50 кг. Какое количество теплоты выделилось при его кристаллизации и охлаждении до 39 °С?
1087. Какое количество теплоты потребуется для обращения в воду льда массой 2 кг, взятого при 0 °С, и при нагревании образовавшейся воды до температуры 30 °С?
1088. Готовя пищу, полярники используют воду, полученную из расплавленного льда. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы расплавить лед массой 20 кг и полученную воду вскипятить, если начальная температура льда равна -10 °С? (Потерями подводимой теплоты на нагревание окружающих тел пренебречь.)
1089. Объем формы для пищевого льда равен 750 см3. Сколько энергии отдают вода и лед форме и окружающему ее воздуху в холодильнике, если у воды начальная температура 12 °С, а температура образовавшегося льда равна -5 °С?
1090. Какое количество теплоты пошло на приготовление в полярных условиях питьевой воды из льда массой 10 кг, взятого при температуре -20 °С, если температура воды должна быть равной 15 °С?
1091. Рассчитайте расход энергии на процессы, соответствующие участкам АВ, ВС и CD графика (рис. 270), приняв массу льда равной 0,5 кг.
1092. Сколько энергии выделилось при отвердевании и охлаждении до 25 °С заготовки маховика массой 80 кг, отлитой из белого чугуна? Удельную теплоемкость чугуна принять равной удельной теплоемкости железа. Температура плавления чугуна равна 1165 °С.
1093. Свинцовая деталь массой 100 г охлаждается от 427 °С до температуры плавления, отвердевает и охлаждается до 27 °С. Какое количество теплоты передает деталь окружающим телам? (Удельную теплоемкость расплавленного свинца принять равной 170 Дж/(кг-°С).)
1094. В железной коробке массой 300 г мальчик расплавил 100 г олова. Какое количество теплоты пошло на нагревание коробки и плавление олова, если начальная температура их была равна 32 °С?
1095. Железная заготовка, охлаждаясь от температуры 800 до 0 °С, растопила лед массой 3 кг, взятый при 0 °С. Какова масса заготовки, если вся энергия, выделенная ею, пошла на плавление льда?
1096. Почему температура воды в открытом стакане всегда бывает немного ниже температуры воздуха в комнате? В открытом стакане вода испаряется. При испарении вылетающие из жидкости молекулы должны преодолеть притяжение соседних молекул. Из-за этого из жидкости вылетают молекулы, скорость и кинетическая энергия которых наибольшая. В результате, средняя кинетическая энергия оставшихся молекул и температура жидкости уменьшается относительно окружающей среды.
1097. В один стакан налили эфир при температуре 20 °С, в другой — воду при той же температуре. В стаканы опустили термометры. Какой из них будет показывать более низкую температуру? Интенсивность испарения эфира в несколько раз превышает интенсивность испарения воды. В результате, более низкую температуру будет показывать термометр, опущенный в эфир.
1098. Почему молоко в глиняном сосуде без глазури дольше сохраняет свежесть? В глиняном сосуде без глазури пары молока застаиваются в порах сосуда. Происходит химическая реакция закисания молока.
1099. Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую? Испарение жидкости происходит быстрее при смене окружающего ее воздуха на воздух, не содержащий паров этой жидкости. Из-за этого в ветреную погоду скошенная трава высыхает быстрее.
1100. Мокрое белье, вывешенное зимой во дворе, замерзает. Но через некоторое время оно становится сухим даже при сильных морозах. Чем это можно объяснить? Это можно объяснить явлением возгонки, или сублимацией. При этом твердое тело превращается в пар, минуя жидкую фазу.
1101. При выходе из реки после купания мы ощущаем холод. Почему? Вода с поверхности нашего тела испаряется и кинетическая энергия молекул на его поверхности уменьшается. (Подробнее см. № 1096).
1102. В двух одинаковых тарелках поровну налиты жирные и постные щи. Какие щи быстрее остынут? Почему? Постные щи остынут быстрее, поскольку присутствие в них плавающего жира уменьшает площадь поверхности испаряющейся воды в тарелке, а жир испаряется гораздо медленнее воды.
1103. Почему в доме, автобусе или трамвае на стеклах окон при сильных морозах лед появляется с внутренней стороны? Теплый, более влажный воздух соприкасается с холодным стеклом. Пары воды, содержащиеся в воздухе, конденсируются на стекле, превращаясь в лед.
1104. Зачем на морозе вспотевшую после езды лошадь покрывают попоной? Пот, испаряясь с поверхности тела лошади, уменьшает ее температуру. Лошадь, накрытая попоной, охлаждается меньше и, соответственно, имеет меньше шансов заболеть.
1105. Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему? Сырые дрова горят хуже, потому что им требуется дополнительное количество теплоты для испарения содержащейся в них воды.
1106. На рисунке 271 показано, как со временем изменяется температура при нагревании и охлаждении воды. Какому состоянию воды соответствуют участки графика АВ, ВС? Объясните, почему участок ВС параллелен оси времени. Участок АВ — нагреване воды; участок ВС — кипение воды. На участке ВС температура воды не меняется, поскольку вся подводимая к ней теплота идет на ее превращение из жидкого состояния в газообразное.
1107. На рисунке 272 построен график нагревания воды по данным, полученным учащимися. Ответьте на вопросы: при какой температуре воды учащиеся начали отсчитывать время нагревания? На сколько градусов изменилась температура воды за первые 4 мин? На сколько градусов возросла температура воды за последние 2 мин наблюдения? Когда воду нагревали интенсивнее: в начале или в конце опыта? Какую температуру имела вода в конце четвертой минуты? Через сколько минут после начала опыта вода нагрелась до 60 °С? Учащиеся начали отсчитывать время нагревания при температуре 18°С. За первые 4 минуты изменение температуры составило 74°С-18°С=56°С. За последние 2 минуты 98⁰С-89°С=9°С. Вода нагревалась быстрее в начале опыта. В конце четвертой минуты 74°С. Вода нагрелась до Т=60°С через примерно через 2,5 минуты после начала ее нагревания.
1108. На рисунке 273 изображен график охлаждения воды после кипения. Ответьте на вопросы: какую температуру имела вода через 25 мин после начала наблюдения? Через сколько минут после начала опыта вода остыла до температуры 50 °С? На сколько градусов остыла вода за первые 10 мин? Когда вода остывала быстрее: в начале или в конце опыта? Через 25 минут после начала наблюдения Т = 40°С. Вода остыла до Т= 50°С через 15минут после начала наблюдения. За первые 10 минут вода остыла на 100°С-56°С = 44°С. Вода остывала быстрее в начале опыта.
1109. Почему самовар с раскаленными углями не распаивается, когда в нем вода, и распаивается, когда воды в нем нет? Если в самовар налита вода, то теплота, которая могла бы пойти на его плавление, идет на повышение внутренней энергии и температуры воды.
1110. В сосуды с одинаковой площадью дна налили равное количество воды (рис. 274, а и б). В каком сосуде вода закипит быстрее, если их поставить на одну и ту же электрическую плиту? Вода закипит быстрее в сосуде «б». У сосуда «б» большая поверхность стенок. Он будет дополнительно обогреваться снаружи восходящими потоками горячего воздуха.
1111. Когда чайник с кипящей водой стоит на газовой горелке, то над ним почти не видно пара. Но стоит только выключить горелку, как на некоторое время пар становится видимым. Объясните это явление. При выключении горелки пар, выходящий из чайника, охлаждается и конденсируется, образуя мельчайшие капельки воды.
1112. На рисунке 275 даны графики нагревания и кипения жидкостей одинаковой массы: воды, спирта и эфира. Определите, какой график построен для воды, какой — для спирта и какой — для эфира. 1 — эфир; 2 — спирт; 3 — вода.
1113. Две жидкости равных масс нагреваются на одинаковых горелках до кипения. Определите по графикам А и В (рис. 276), у какой жидкости выше температура кипения; t больше удельная теплоемкость; больше удельная теплота парообразования. У жидкости А более высокая температура кипения. У жидкости В более высокая удельная теплоемкость и теплота парообразования.
1114. Что обладает большей внутренней энергией: вода при температуре 100 °С или ее пар той же массы при той же температуре? При температуре 100°С внутренняя энергия пара больше, чем у воды той же массы на теплоту парообразования.
1115. Как и на сколько изменится внутренняя энергия водяного пара массой 1 г при его конденсации, если он имеет температуру 100 °С?
1116. Какое количество теплоты необходимо для обращения в пар воды массой 10 г, спирта массой 2 г, эфира массой 8 г, если каждая жидкость нагрета до температуры кипения?
1117. Какое количество теплоты выделяется при конденсации 2,5 кг водяного пара при температуре 100 °С?
1118. Какое количество теплоты необходимо сообщить воде массой 10 г, взятой при температуре 0 °С, для того, чтобы нагреть ее до температуры кипения и испарить?
1119. Из чайника выкипела вода объемом 0,5 л, начальная температура которой была равна 10 °С. Какое количество теплоты оказалось излишне затраченным?
1120. Кофейник вместимостью 1,2 л заполнили водой при температуре 15 °С и поставили на плиту. Какое количество теплоты пошло на нагревание и кипение воды, если после снятия с плиты в результате испарения в кофейнике объем воды стал на 50 см3 меньше? (Изменение плотности воды с изменением температуры не учитывать.)
1121. Сколько энергии израсходовано на нагревание воды массой 0,75 кг от 20 до 100 °С и последующее образование пара массой 250 г?
1122. Какое количество теплоты выделяется при конденсации водяного пара массой 10 кг при температуре 100 °С и охлаждении образовавшейся воды до 20 °С?
1123. Какое количество теплоты потребовалось для получения дистиллированной воды объемом 5 л, если вода в дистиллятор поступила при температуре 14 °С? (Потерями энергии пренебречь.)
1124. Какое количество теплоты необходимо, чтобы из льда массой 2 кг, взятого при температуре - 10 °С, получить пар при 100 °С?
1125. Сколько льда, взятого при 0 °С, расплавится, если ему сообщить такое количество теплоты, которое выделится при конденсации водяного пара, масса которого равна 8 кг, а температура равна 100 °С, при нормальном атмосферном давлении?
1126. Объясните причину вращения колеса (рис. 277). Какие преобразования энергии происходят при этом? Колесо вращается за счет давления истекающего из трубки пара на его лопасти. Внутренняя энергия пара идет на работу по его расширению, которая, в свою очередь, идет на совершение работы по вращению колеса.
1127. Относится ли огнестрельное ору-жие к тепловым двигателям? Да, поскольку при вы_стреле часть внутренней энергии топлива превращается в тепловую энергию сна-ряда.
1128. Какой вид энергии используется в установке, изображенной на рисунке 277; при вы_стреле из пуш-ки? В установке на рис. 277 используется энергия пара. При вы_стреле из пуш-ки используется тепловая (внутренняя) энергия сгорающего в_зрыв_чатого вещества.
1129. Почему доливать воду в радиатор перегревшегося двигателя трактора следует очень медленно и только при работающем двигателе? При быстром доливании воды в радиатор происходит процесс интенсивного парообразования, выделяется большое количество энергии. Двигатель выходит из строя.
130. Выполняя домашнее задание, ученик записал: «К машинам с тепловыми двигателями относятся: реактивный самолет, паровая турбина, мопед». Дополните эту запись другими примерами. К машинам с тепловым двигателем относятся: автомобиль, тепловоз.
1131. Выполняя задание, ученик записал: «Двигатель внутреннего сгорания применяется в мотосанях, бензопилах». Дополните эту запись другими примерами. Двигатель внутреннего сгорания применяют в автомобилях, дизельных тепловозах.
1132. Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при подводном плавании? В подводных лодках не используют двигатели внутреннего сгорания из-за недостатка воздуха для создания рабочей смеси двигателя.
1133. В каком случае газообразная горючая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: в начале такта «рабочий ход» или в конце его? Горючая смесь обладает большей внутренней энергией в начале такта «рабочий ход».
1134. В каком случае жидкое распыленное топливо в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: к концу такта всасывания или к концу такта сжатия? Горючая смесь обладает большей внутренней энергией в конце такта сжатия.
1135. Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания в конце такта «рабочий ход» ниже, чем в начале этого такта? Во время такта «рабочий ход» расширяющийся газ совершает работу за счет внутренней энергии смеси. Ее температура понижается.
1136. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопаткам турбины? Часть внутренней энергии поступающего в турбину пара идет на совершение механической работы по ее вращению.
1137. Зачем в цилиндры дизельного двигателя (двигателя с воспламенением топлива от сжатия) жидкое топливо подается в распыленном состоянии? Распыленное топливо обладает большей поверхностью. Это способствует более полному сгоранию топлива.
1138. Во время каких тактов закрыты оба клапана в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания? Во втором и третьем такте.
1139. Отражается ли неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания на его КПД; на окружающей среде? КПД уменьшается; окружающая среда сильнее загрязняется.
1140. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 10 6 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.
1141. В одной из паровых турбин для совершения полезной работы используется 1/5 часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в другой — 1/4 часть. КПД какой турбины больше? Ответ обоснуйте. КПД тем больше, чем больше часть полезной работы по отношению к затраченной. Поэтому КПД второй турбины больше.
1142. Вычислите КПД турбин, описанных в предыдущей задаче.
1143. Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 1,89 • 107 Дж потребовалось 1,5 кг топлива с удельной теплотой сгорания 4,2 • 10 6 Дж/кг.
1144. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 10 4 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.
1145. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?
1146. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.
1147. Почему запотевают фрукты, вынутые из холодильника? Водяные пары, окружающие холодный фрукт, конденсируются на его поверхности.
1148. Что легче: сухой воздух объемом 1 м3 или влажный воздух тоже объемом 1 м3? Влажный воздух легче.
1149. Является ли насыщающим пар над поверхностью туалетной воды в закрытом флаконе при постоянной температуре? Является, поскольку он находится в динамическом равновесии с туалетной водой.
1150. При температуре 100 °С насыщающий пар воды имеет давление 760 мм рт. ст. Определите плотность насыщающего пара. По таблице 10 определяем, что плотность равна 0,6 кг/м3.
1151. Турист вернул первоначальную форму помятой металлической фляге, после того как он частично наполнил флягу водой, плотно закрыл ее и подержал над костром. Объясните почему. Вода перешла в насыщенный пар и вернула фляге первоначальную форму своим давлением.
1152. Как изменится соотношение между массой жидкости и массой насыщающего пара, если объем сосуда уменьшить при постоянной температуре? Масса жидкости увеличится за счет уменьшения массы насыщенного пара.
1153. Насыщающий водяной пар находится при температуре 100 °С и занимает некоторый объем. Как изменится давление пара, если его объем уменьшить вдвое, сохраняя прежнюю температуру? Давление пара не изменится, поскольку оно зависит от температуры.
1154. Какова абсолютная влажность воздуха, который в объеме 20 м3 содержит 100 г влаги?
1155. Является ли пар в условии предыдущей задачи насыщающим при температуре 0 °С? Является.
1156. По данным таблицы 10 определите, носит ли линейный характер зависимость плотности насыщающего пара в воздухе от температуры. Да.
1157. В объеме воздуха 1 м3 при нормальных условиях содержится влага массой 2,41 г. Какую долю и какой процент составляет это количество по сравнению с тем количеством влаги, которое содержал бы этот же воздух в объеме 1 м3, если бы пар был насыщающим?
1159. Почему нагревание воздуха без дополнительного испарения понижает его относительную влажность? Давление насыщенного пара увеличивается с температурой.
1160. При каком условии уменьшение абсолютной влажности атмосферного воздуха приводит к увеличению относительной влажности? При снижении температуры.
1161. Пользуясь таблицей 10, определите, сколько воды в виде пара содержится в воздухе вашего классного помещения при температуре 20 °С и относительной влажности воздуха 60%.
1162. Человек чувствует себя комфортно при относительной влажности, равной 40—60%. Почему может возникнуть ощущение изнурительной жары при температуре воздуха 25 °С и относительной влажности 80—90%, в то время как при температуре 30 °С и влажности 30% самочувствие может быть хорошим? Низкая влажность способствует испарению влаги и охлаждению кожных покровов и органов дыхания человека.
1163. На море при температуре воздуха 25 °С относительная влажность равна 95%. При какой температуре можно ожидать появление тумана?
1164. Вечером при температуре воздуха 2 °С относительная влажность равна 60%. Выпадет ли ночью иней, если температура воздуха снизится до -3°С; до -4 °С; до - 5 °С?
1165. Какова относительная влажность, если температура воздуха равна 18 °С, а его точка росы равна 10 °С?
1166. Сколько процентов составляет относительная влажность воздуха, если показания сухого и влажного термометров психрометра одинаковы?
1167. Влажный термометр психрометра показывает температуру 10 °С, а сухой — 14 °С. Каковы относительная влажность и давление водяного пара?
1168. При температуре воздуха 4 °С сухой и влажный термометры психрометра давали одинаковые показания. Что покажет влажный термометр, если температура воздуха повысится до 16 °С? Считайте, что давление водяного пара остается неизменным. Влажный термометр покажет t= 7⁰ C
1169. Почему при расчесывании волос эбонитовым или пластмассовым гребнем волосы как бы прилипают к нему? Волосы и гребень заряжаются разноименными зарядами. Между ними возникают кулоновские силы.
1170. Почему между ремнем и шкивом, на который он надет, при работе время от времени проскакивают искры? Ремень и шкив постепенно электризуются. При достижении некого максимального значения их заряда возникает пробой.
1171. Если прижать к стене лист бумаги и потереть его суконкой или щеткой, то лист прилипнет к стене. Почему? Если этот лист поднести к мелко нарезанным кусочкам бумаги, то бумажки притянутся к листу. Почему? Лист бумаги и стена электризуются и между ними возникает кулоновское взаимодействие.
1172. На тонких шелковых нитях подвешены два одинаковых шарика из сердцевины подсолнечника: один — заряженный, другой — незаряженный. Чтобы определить, какой из них заряжен, девочка сначала к одному, а затем к другому поднесла палец. Могла ли она таким способом определить, какой из шариков заряжен? Можно. Заряженный шар будет притягиваться к пальцу.
1173. Почему расходятся листочки электроскопа, если его шарика коснуться заряженным телом? На лепестках электроскопа возникает одноименный заряд и они отталкиваются.
1174. Почему заряженный шарик при приближении к нему электроскопов отклонился вправо, а не влево (рис. 278, а, б)? Электроскоп «а» заряжен одноименным зарядом с шариком, а электроскоп «б» — разноименным.
1175. Изменится ли масса шара, заряженного положительным зарядом, если к шару прикоснуться пальцем? Почему? Такой шар разрядится за счет перехода свободных электронов с пальца на шар. Его масса вследствие этого увеличится.
1176. Изменится ли масса шара, заряженного отрицательным зарядом, если к шару прикоснуться пальцем? Да, его масса уменьшится, (см. № 1175).
1177. Один шар заряжен положительным зарядом, другой — отрицательным. Как изменится масса шаров после их соприкосновения? Почему? Масса положительно заряженного шара увеличится, отрицательно заряженного — уменьшится. Часть электронов с отрицательно заряженного шара перейдет на положительно заряженный.
1178. Определите, какое действие будет оказывать наэлектризованная палочка на подвешенный шарик в случаях, изображенных на рисунке 279. Слева на право: притянет шар; притянет шар; притянет шар; оттолкнет шар; оттолкнет шар; притянет шар.
1180. Металлический шар заряжен (рис. 281). Какого знака заряды у шариков одинаковой массы, подвешенных на шелковых нитях? Заряды обоих шаров отрицательны.
1181. Какой из подвешенных шариков (см. условие предыдущей задачи) имеет больший заряд? Шар «б» имеет больший заряд, поскольку на него действует большая сила Кулона. О величине этой силы мы судим по углу отклонения нити от вертикальной оси.
1182. Определите знак заряда шариков, подвешенных на нитях (рис. 282). Сверху вниз: «+»; «+»; «-»; «-».
1183. На стержень электроскопа насажен полый металлический шар, в который помещен эбонитовый стержень, обернутый мехом. Стержень вынули, а мех остался в шаре. Почему после этого разошлись листочки электроскопа? При извлечении эбонитового стержня из меха последний заряжается отрицательно. Заряды переходят на листки электроскопа. Они расходятся.
1184. Какого знака заряд оказался у электроскопа в случае, указанном в задаче 1183? Что произойдет с листочками электроскопа, если стержень вновь вставить в мех? Заряд отрицателен. При возвращении стержня обратно заряды нейтрализуются и листки сходятся.
1185. На стержень электроскопа насадили полый металлический шар, над которым поместили воронку с песком так, что песок тонкой струйкой сыплется в шар. Почему при этом расходятся листочки электроскопа? При трении о воронку песчинки электризуются, и их заряд передается листкам электроскопа.
1186. Как узнать, каким зарядом заряжается электроскоп в случае, указанном в задаче 1185? Знак заряда можно определить, если поднести к нему пробный заряд известного знака.
1187. Как можно при помощи электроскопа, стеклянной палочки и шелкового лоскута ткани определить, зарядом какого знака заряжено тело? Наэлектризовать электроскоп о тело. Наэлектризовать стеклянную палочку путем ее трения о сукно, при этом она зарядится отрицательно. Поднести палочку к электроскопу. Если его листки расходятся еще больше, то тело заряжено отрицательно. Если они сходятся — положительно.
1188. Как при помощи отрицательно заряженной палочки определить, каким зарядом заряжен электроскоп? Наэлектризовать электроскоп о тело. Наэлектризовать стеклянную палочку путем ее трения о сукно, при этом она зарядится отрицательно. Поднести палочку к электроскопу. Если его листки расходятся еще больше, то тело заряжено отрицательно. Если они сходятся — положительно.
1189. Почему сближаются листочки заряженного электроскопа, если к его шарику поднести (не касаясь шарика) палец? Из-за электростатической индукции.
1190. Укажите знаки электрического заряда у шарика и листочков электроскопа, к которому поднесли (не касаясь шарика) положительно заряженную палочку. (До опыта электроскоп заряжен не был.) Шарик будет иметь отрицательный заряд, а листки - положительный.
1191. К шарику заряженного электроскопа поднесите (не касаясь его) заряженный металлический стержень. Как изменится отклонение листочков? Объясните почему. Если заряды шарика и стержня разноименные, то лепестки сойдутся. Если одноименные — то разойдутся.
1192. Вода капает в полый металлический шар, установленный на электроскопе (рис. 283). Как определить, каким знаком заряжает проводник А воду в бюретке? (До опыта электроскоп не был заряжен.) Знак заряда, сообщаемого электроскопу каплями воды, можно определить по изменению угла между лепестками при приближении к ним пробного заряда известного знака.
1193. Зачем стержень электроскопа всегда делают металлическим? Металлический стержень легче, чем стержни из других материалов, передает заряд лепесткам электроскопа.
1194. Из материалов, перечисленных ниже, укажите, что относится к проводникам, а что к изоляторам: серебро, бронза, медный купорос, уголь, стекло, сталь, графит, пластмасса, водный раствор соли, песок, бетон, воск, алюминий, медь, бензин, шелк, сахар, раствор сахара, воздух, вода, водный раствор медного купороса. Проводники: серебро, бронза, уголь, сталь, графит, водный раствор соли и медного купороса, алюминий, медь. Изоляторы: медный купорос, стекло, пластмасса, песок, бетон, бензин, шелк, сахар, воздух, дистиллированная вода.
1195. Почему оставленный заряженным электроскоп со временем разряжается? В воздухе всегда имеются ионы и заряженные пылинки. Постепенно они нейтрализуют заряд электроскопа.
1196. Чтобы сообщить электроскопу как можно больший отрицательный заряд, нужно не просто коснуться эбонитовой палочкой шарика электроскопа, а провести по нему палочкой несколько раз, вращая ее вокруг продольной оси. Объясните почему. Чем большая поверхность палочки соприкоснется с электроскопом, тем больший заряд перейдет на него.
1197. Почему рекомендуется в опытах по электростатике различные наэлектризованные тела подвешивать не на простых, а на шелковых нитях? (Обору-дование следует держать сухим.) Шелковые нити являются прекрасными изоляторами.
1198. Почему разряжается электроскоп, если его шарика коснуться пальцами? Заряд электроскопа через тело человека уйдет в землю.
1199. Для чего к корпусу автоцистерны, предназначенной для перевозки бензина, прикреплена массивная цепь, несколько звеньев которой волочатся по земле? В результате трения бензин и корпус цистерны электризуются. Может возникнуть пробой с искрой, которая воспламенит пары бензина. Цепь отводит образующийся заряд в землю.
1200. Почему нижний конец а молниеотвода нужно закапывать поглубже, где слои земли всегда влажные (рис. 284)? Влажные слои земли лучше проводят заряды, чем сухие.
1201. В электрическом поле равномерно заряженного шара в точке А находится заряженная пылинка (рис. 285). Как направлена сила, действующая на пылинку со стороны поля? Лежит на прямой, содержащей центр О шара и точки А. Направлена от шара.
1202. Электрическое поле заряженного металлического шара действует на заряженную пылинку, находящуюся вне шара. Действует ли поле пылинки на шар? Действует.
1203. Одинаковые ли силы действуют на равные заряды q1 и q2 со стороны поля заряженного металлического шара (рис. 286)? Вектора этих сил равны и коллениарны.
1204. Укажите направление сил, действующих со стороны электрических полей заряженных шаров и полей внесенных в них зарядов (см. рис. 285 и 286). Сила, действующая на заряд А со стороны шара (рис. 285), направлена слева направо; сила, действующая со стороны заряда А на шар — справа налево. Силы, действующие на заряды q+ и q- со стороны шара (рис. 286), направлены справа налево; силы, действующие со стороны зарядов на шар — слева направо.
1205. Будут ли взаимодействовать близко расположенные электрические заряды в безвоздушном пространстве, например на Луне, где нет атмосферы? Будут. Их взаимодействие даже усилится.
1206. Если ватку, подвешенную на нити, поднести к одному из заряженных шариков электрической машины, то ватка будет совершать колебательные движения (рис. 287). Объясните это явление. (Колебательное движение ватка будет совершать и без нити.) Кусок ваты, поднесенный к одному из шаров, получит от него одноименный заряд, оттолкнется и очутится на другом заряженном шаре. Частично нейтрализовав его заряд, вата получит от него заряд другого. Затем кусок ваты оттолкнется и окажется у первого шара и так далее до полной разрядки шаров.
1207. На рисунке 288 линиями 1 и 2 показаны траектории движения двух одинаковых капелек воды, которые при свободном падении попали в поле заряженного шара. Какая капелька имела больший заряд? Каков знак заряда капелек? Обе капли имеют отрицательный заряд. У первой капли заряд больше.
1208. Пылинка падает под действием силы тяжести (рис. 289). Оказавшись над пластинкой А, заряженной отрицательным зарядом, пылинка замедлила свое движение. Изменится ли скорость движения пылинки, если пластинка будет заряжена положительным зарядом? Увеличится.
1209. Капельке масла сообщили отрицательный заряд, и она медленно движется к пластинке А (см. рис. 289). Заряд пластинки мы можем изменить. Что необходимо сделать, чтобы остановить движение капельки; заставить капельку двигаться вверх? Заряд пластинки надо увеличить. При достаточно большом положительном заряде на пластинке капля полетит вверх.
1210. Предложите проект установки, позволяющей с помощью электрического поля осуществить улавливание пыли, дыма или экономию краски при нанесении ее распылителем на металлические поверхности.
Д. 136. Два электрических заряда взаимодействуют с некоторой силой. Какое из утверждений верно: 1) один заряд действует на другой заряд; 2) поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; 3) поле одного заряда действует на поле другого заряда? Оба заряда действуют друг на друга только посредством электрического поля. Электрическое поле оказывает воздействие на электрический разряд, что следует из его определения. Поле одного заряда никак не зависит от полей, созданных другими зарядами (от них зависит только суперпозиция этих полей). Таким образом, верно только второе утверждение.
Д. 137. Обладает ли электрическим полем кусочек янтаря, найденный вами на берегу моря? Будет ли он притягивать легкие кусочки бумаги? Нет, т.к. он не обладает зарядом, значит и притягивать тела к себе он не будет. Кусочек янтаря станет обладать электрическим полем только после того, как сообщить ему заряд, например потерев его о шерсть.
Д. 138. Почему под действием электрического поля наэлектризованная палочка притягивает к себе легкую полоску незаряженной металлической фольги? Ведь в электрически нейтральной фольге в равной мере присутствуют как положительный, так и отрицательный заряды (рис. 17д) и наряду с притяжением должно происходить и отталкивание. Фольга является проводником, поэтому отрицательно заряженные частицы (электроны) легко перемещаются под действием электрического поля в сторону положительно заряженной наэлектризованной палочки. Таким образом, со стороны палочки на фольге возникает концентрация отрицательного заряда, а с обратной стороны - положительного. Воздействие электрического поля на отрицательный заряд сильнее, чем на положительный, поскольку отрицательный заряд находится ближе к палочке.
Д. 139. В одном из своих произведений известный русский писатель В. К. Арсеньев так описывает поведение шаровой молнии, медленно плывущей по воздуху: «...шар всячески избегает соприкосновения с ветвями деревьев, обходит каждый сучок, каждую веточку или былинку». Объясните причины такого движения. Перед грозой происходит перераспределение зарядов между землей и грозовым облаком. Тот факт, что шаровая молния огибала растения, объясняется тем, что заряд растений и молнии был одинаковым.
Д. 140. Одной из поверхностей тонкой металлической пластинки сообщили некоторый заряд. Одинаково ли электрическое поле по обе стороны пластинки? Металл является проводником, а это означает, что при отсутствии внешнего электрического поля заряд равномерно распределяется по всей площади с обоих сторон металлической пластины. Значит поле, создаваемое зарядом, по обе стороны пластины будет одинаковым.
Д. 141. Изобразите распределение зарядов на двух параллельных близко расположенных металлических пластинах, одну из которых изолировали, а другой сообщили некоторый отрицательный заряд. Существует ли электрическое поле по обе стороны изолированной пластины?
Д. 142. Две параллельные металлические пластины подсоединили в первом случае к полюсам электрофорной машины, во втором случае одну из пластин соединили с положительным полюсом электрофорной машины, а другую заземлили. Изменилось ли электрическое поле между пластинами и вне их? Электрическое поле между пластинами, подключенными к разным полюсам электрофорной машины, в два раза больше, чем поле между ними, когда одна из пластин заземлена. Это связано с тем, что в первом случае поле между пластинами есть суперпозиция полей, создаваемых двумя пластинами с зарядами q и —q. В случае же, когда одна из пластин заземлена, поле создается только одной пластиной заряда q, т.к. заряд заземленной пластины нулевой. Поле вокруг изолированной пластины существует, т.к. диэлектрики пропускают электрическое поле.
Д. 143. Ознакомьтесь с условием задачи Д. 140. Мысленно сверните заряженную пластинку в трубку. Изменится ли при этом электрическое поле в непосредственной близости к наружной поверхности заряженной трубки? Между одноименными зарядами внутри трубки действуют отталкивающие силы, вследствие чего заряд концентрируется на наружной стороне трубки. Это означает, что вблизи поверхности трубки поле больше, чем у аналогично заряженной пластины.
Д. 144. Небольшой заряженный шарик 1 (рис. 18д) поместили вблизи большого металлического незаряженного шара 2. Существует ли и какими зарядами порождено электрическое поле в точках А и Б? Заряд 1 индуцирует со своей стороны на шаре 2 отрицательный заряд. Эти заряды создают поле в точке А. Внутри проводника поле отсутствует, следовательно, в точке Б поля нет.
Д. 145. К поверхности уединенного незаряженного металлического шара прикоснулись заряженным шариком и удалили его. То же самое проделали с проводящей сферой. Как распределится заряд, сообщенный телам в каждом случае? Создает ли сообщенный телам заряд электрическое поле: 1) вне тел; 2) внутри этих тел? Вследствие отталкивающих сил, действующих между одноименно заряженными частицами, заряд в обоих случаях сконцентрируется по наружной поверхности тел. Вне тел будет создаваться электрическое поле, внутри тел - нет.
Д. 146. Изменится ли электрическое поле сферы, если один и тот же заряд сообщается ей двумя способами: 1) наружной поверхностью; 2) внутренней поверхностью сферы через небольшое отверстие в ней? Не изменится, поскольку в обоих случаях заряд сконцентрируется на внешней поверхности сферы.
Д. 147. Небольшой заряженный шарик поместили в центр незаряженной проводящей сферы (рис. 19д). Изобразите распределение зарядов в проводящей сфере. Существует ли электрическое поле в точках А и Б и каким зарядом оно порождено? В точке А поле существует, оно порождено зарядом внутри сферы. В точке Б поле порождено индуцированным положительным зарядом снаружи сферы.
1211. Укажите, какая часть атома несет положительный заряд, а какая — отрицательный. Ядро — положительный, электроны — отрицательный.
1212. Во сколько раз масса ядра атома углерода больше массы ядра атома водорода? В 12 раз (см. таблицу Менделеева).
1213. Вокруг ядра атома кислорода движется 8 электронов. Сколько протонов имеет ядро атома кислорода? 8 протонов.
1214. Шар, заряженный положительно, подвешен на шелковой нити. Изменилось ли число протонов, содержащихся в шаре, когда ему сообщили дополнительный положительный заряд? На этот вопрос были получены ответы: уменьшилось; увеличилось; не изменилось. Какой из этих ответов правильный? Ответ объясните. Число протонов не изменится. Уменьшится число электронов.
1215. Может ли атом водорода или другого вещества лишиться заряда, равного 0,5 заряда электрона? Нет, поскольку электрон обладает элементарным зарядом.
1216. Металлический шар, имевший положительный заряд, разрядили, и он стал электрически нейтральным. Можно ли сказать, что заряды в шаре исчезли? Нет, но отрицательные и положительные заряды компенсируют друг друга.
1217. Два одинаковых металлических шара, заряженные по абсолютной величине одинаковыми, а по знак у разными зарядами, после соприкосновения оказались электрически нейтральными. Можно ли сказать, что заряды в шарах исчезли? Какие изменения произошли с ионной кристаллической решеткой металла шаров? Заряды в шарах не исчезли. Электронные оболочки положительно заряженных ионов, содержащихся в положительно заряженном шаре, полностью заполнились за счет свободных электронов отрицательно заряженного шара.
1218. На рисунке 290 схематически изображены атом и ион водорода. На каком рисунке (а или б) изображен ион? Какой заряд представляет собой ион? На рисунке «а» изображен ион водорода. Его заряд q = 1,6 • 10 -19Кл.
1219. Что имеет большую массу: атом водорода или положительный ион водорода? Ответ обоснуйте. Атом водорода, поскольку в нем есть электрон — частица, обладающая массой.
1220. Известно, что литий имеет три электрона. С учетом этого начертите схемы положительного и отрицательного ионов лития; гелия (имеющего два электрона).
1221. На рисунке 291, а схематически изображен атом гелия. Что изображено на рисунке 291, б? На рисунке «б» изображен ион гелия.
1222. Алюминиевой палочке сообщили положительный заряд. Что произошло с некоторым числом атомов алюминия? За счет потери электронов они превратились в положительно заряженные ионы.
1223. К незаряженным металлическим палочкам поднесли заряженные тела (рис. 292). Укажите знаки зарядов, которые возникнут на палочках. На верхнем стержне — отрицательный, на нижнем — положительный. (Эти заряды возникнут на ближайших к телам концах стержней).
1224. К незаряженным металлическим палочкам поднесли заряженные шарики (рис. 293). Укажите знаки зарядов, которые возникнут на палочках. Сверху вниз: слева –q; справа +q; слева и справа –q; посередине +q; слева и справа +q; посередине -2q; слева +q; справа -q.
1225. Подвешенная гильза вначале касалась незаряженной металлической палочки, но, когда к палочке поднесли заряженный шар, гильза заняла другое положение (рис. 294). Почему? При поднесении к одному концу стержня заряда + q на другом его конце появляется положительный заряд, часть которого передается гильзе. Гильза отталкивается от стержня.
1226. Известно, что в состав атома лития входят 3 протона. Сколько всего частиц в атоме лития? Назовите их. В атоме лития 10 частиц: 3 протона, 4 нейтрона, 3 электрона.
1227. Какое изменение произошло с атомом кислорода, если он превратился в положительный ион? Он потерял один или несколько электронов.
1228. Чем положительный ион газа отличается от молекулы газа? Он потерял один или несколько электронов.
1229. Металлы и водные растворы солей, кислот и щелочей являются проводниками электрического тока. Что общего и в чем различие в движениях частиц, составляющих эти вещества, при наличии в веществах электрического тока? Все они содержат заряженные частицы, но в металлах движутся электроны, в растворах — анионы и катионы.
1230. Положительный и отрицательный ионы водорода после соединения образуют молекулу водорода. Можно ли говорить о наличии тока в процессе взаимодействия этих ионов? Можно, но только в процессе перемещения этих ионов относительно друг друга.
1231. Электроскоп заряжается потому, что капли воды (см. рис. 283) несут на себе заряд. Можно ли говорить о наличии электрического тока в стержне электроскопа; в воздухе между бюреткой и электроскопом? Можно, потому что имеет место перенос заряда.
1232. Коснувшись рукой шарика заряженного электроскопа, электроскоп разрядили. Можно ли гово-рить о наличии электрического тока в стержне электроскопа при его разрядке? Да.
1233. Имеются заряженный электроскоп и металлическая палочка. Что следует сделать, чтобы в палочке возник электрический ток? Заземленной палочкой разрядить электроскоп.
1234. На рисунке 295, а, б, в, г показаны палочки на изолирующих ручках и заряженные электроскопы, расположенные парами. Скажите, в каком направлении по палочке потечет ток, если она своими концами одновременно соприкоснется с шариками двух электроскопов. Ток потечет в случаях «б» и «в».
1235. Является ли электрическим током искра, проскакивающая между шариками разрядника электрофорной машины? Да.
1236. Является ли электрическим током молния, возникшая между облаком и Землей; между облаками? Является в обоих случаях.
1237. Можно ли утверждать, что между шариками разрядника электрофорной машины существует электрический ток (см. задачу 1206)? Почему? Да, поскольку имеет место направленный перенос заряда.
1238. Если шарики разрядника электрофорной машины соединить с металлическими пластинами, укрепленными на изоляторах (рис. 296), то при работе машины крупинки манки, насыпанные на нижнюю пластину, придут в движение. Можно ли утверждать, что между пластинами существует электрический ток? Да, можно. Крупинки зарядились и переносят за-ряд с одной пластины на другую.
1239. В чем состоит главное различие между током, возникшим в металлическом проводнике, с помощью которого разряжают электроскоп, и током, текущим по проводнику, соединяющему полюсы гальванического элемента? Во втором случае ток продолжительнее, чем в первом.
1240. В чем состоит главное отличие электрофорной машины как генератора тока от гальванического элемента? В источнике энергии.
1241. Начертите в тетради таблицу. Впишите, какие виды энергии используются для получения электрического тока при работе аккумулятора, фотоэлемента, ТЭЦ (теплоэлектроцентрали), гидроэлектростанции, термоэлемента, солнечной электробатареи, гальванического элемента, ветроэлектрогенератора.
1242. Появится ли в медном проводнике ток, если концы его погрузить в одинаковый водный раство-р серной кислоты (рис. 297)? Нет.
1243. Укажите основные составные элементы, входящие в цепь электрического тока. Источник питания, потребитель, соединительные провода.
1244. Начертите схему электрической цепи, состоящей из гальванического элемента (или аккумулятора), выключателя и электрической лампы. см. № 1254(a).
1245. Укажите направление тока в проводах, подведенных к лампе, в установке, изображенной на рисунке 298. Направлением тока во внешней цепи считают направление от «+» к «-» источника питания.
1246. Каково направление тока внутри аккумуляторной батареи, питающей электрическую цепь, изображенную на рисунке 298? Внутри источника питания за направление тока считают направление от «-» к «+».
1247. Что надо сделать, чтобы изменить направление тока в лампе (см. рис. 298)? Поменять полюса источника питания.
1248. Рассмотрите электрическую установку, изображенную на рисунке 299. Что в ней является источником тока, а что приемниками электрической энергии? Каково направление тока в проводнике, соединяющем лампу со звонком, когда ключ замкнут? Источник тока — аккумуляторная батарея; потребители — звонок и лампа. Ток направлен от лампы к звонку.
1249. Для питания фары от источника тока, установленного на велосипеде, к электрической лампе подведен только один провод. Почему нет второго провода? Вторым проводом является металлический корпус велосипеда.
1250. Рассмотрите схему электрической цепи, изображенную на рисунке 300. Назовите составные части цепи, обозначенные буквами Е, К, Л, 3. Что обозначают стрелки на схеме? Каково истинное направление движения за-рядов в цепи? Л и З – потребители (лампа и звонок); Е- источник питания; К – ключ. Стрелками показано направление тока.
1251. Начертите схему электрической цепи по рисунку 298. Укажите направление тока в соединительных проводниках.
1252. Начертите схему электрической цепи по рисунку 299.
1253. Назовите электрические устройства, изображенные на схеме (рис. 301). Источник питания, звонок, лампа, два ключа, соединительные провода.
1254. Начертите электрические схемы установок, показанных на рисунке 302.
1255. На рисунке 303 изображена развернутая схема расположения стен комнат, где указаны ввод тока, расположение звонка и кнопок. Сделайте рисунок в тетради и начертите схему прокладки проводов так, чтобы можно было включать звонок из каждой комнаты.
1256. На рисунке 304 изображена схема расположения приборов на стене. Сделайте рисунок в тетради и начертите схему соединения приборов (розетка всегда должна быть под напряжением).
1257. На рисунке 305 изображено расположение приборов в комнате. Начертите схему проводки (выключатель включает только лампу, розетки всегда должны быть под напряжением).
1258. Одинаковые электроскопы были заряжены одинаковыми за-рядами. Когда на их шарики одновременно положили палочки: сухую деревянную и металлическую, то через некоторое время листочки электроскопов заняли положения, изображенные на рисунке 306. По какой палочке в единицу времени протекал больший за-ряд? В какой палочке сила тока была больше? По палочке «б» в единицу времени протекло больше заря-дов. Сила тока в ней также больше, поскольку сила тока пропорциональна протекшему зар-яду.
1259. Одинаковые электроскопы заряжены (рис. 307). Если до их шариков поочередно коснуться рукой, то они разря-дятся. Одинакова ли будет сила тока в стержнях электроскопов при их разряжении? Сила тока в стержне правого электроскопа будет больше.
1260.Определите силу тока в электрической лампе, если через нее за 10 мин проходит 300 Кл количества электричества.
1261. Какое количество электричества протекает через катушку гальванометра, включенного в цепь на 2 мин, если сила тока в цепи 12 мА?
1262. На рисунке 308 изображены шкалы электроизмерительных приборов. Как называются эти приборы? Каковы пределы измерения приборов? Какова цена деления шкалы каждого прибора? Каковы их показания?
1263. В цепь (рис. 309) включены два амперметра. Амперметр А1 показывает силу тока 0,5 А. Какое количество электричества протекает через лампу за 10 с?
1264. Плитка включена в осветительную сеть. Какое количество электричества протекает через нее за 10 мин, если сила тока в подводящем шнуре равна 5 А?
1265. При напряжении на резисторе, равном 110 В, сила тока в нем равна 4 А. Какое напряжение следует подать на резистор, чтобы сила тока в нем стала равной 8 А?
1266. При напряжении 220 В на зажимах резистора сила тока равна 0,1 А. Какое напряжение подано на резистор, если сила тока в нем стала равной 0,05 А?
1267. По графику зависимости силы тока в проводнике от напряжения (рис. 310) определите, чему равна сила тока в проводнике при напряжении 2; 1; 5; 6; 10 В.
1268. При напряжении 220 В сила тока в резисторе равна 5 А. Какая сила тока будет в резисторе, если напряжение, поданное на него, уменьшить в 2 раза; уменьшить до 55 В?
1269. При напряжении 0,2 В на концах проводника сила тока в цепи равна 50 мА. Какая сила тока будет в цепи, если напряжение увеличить до 0,5 В; до 1 В?
1270. Два железных проводника одинакового сечения имеют различную длину. Должно ли сказываться это различие в длине на сопротивлении проводника? Ответ объясните. Длинный проводник имеет большее сопротивление, поскольку оно зависит от размеров проводника.
1271. Батарея от карманного фонаря, амперметр и рубильник соединены последовательно. В эту цепь мальчик поочередно включал лампы, на цоколях которых написано 3,5 В. Показания амперметра при этом были для одной лампы 0,28 А, а для другой 0,18 А. В чем причина различия показаний амперметра? (Считать напряжение на клеммах источника тока постоянным.) У второй лампочки сопротивление больше, чем у первой.
1272. Постройте график зависимости силы тока в проводнике от напряжения для следующих случаев: при напряжении 6 В сила тока в проводнике равна 3 А; при напряжении 4 В сила тока в проводнике равна 3 А. (Масштаб выберите сами.) Чем отличаются проводники?
1273. На одной координатной сетке постройте графики зависимости силы тока I от напряжения U для двух проводников, в одном из которых сила тока равна 1 А при напряжении 2 В, а в другом при том же напряжении сила тока равна 2 А. (Масштаб выберите сами.) Чем отличаются эти проводники?
1274. Если присоединить к полюсам батарейки карманного фонаря две тонкие длинные стальные проволочки, расположив их параллельно (рис. 311), и к ним подключить лампу сначала вблизи, а затем вдали от батарейки, то накал лампы будет неодинаков. Объясните это явление. Накал лампы зависит от силы тока I=U/ (R + r), где r — внутреннее сопротивление цепи. Чем ближе лампа к источнику питания, тем r меньше и, соответственно, сила тока и накал больше.
1275. Согласно закону Ома для участка цепи R = U/I. Можно ли на этом основании считать, что сопротивление данного проводника прямо пропорционально напряжению на проводнике и обратно пропорционально силе тока в нем? Нет, поскольку сопротивление зависит только от физических свойств проводника.
1276. По графику зависимости силы тока в проводнике от напряжения (см. рис. 310) вычислите сопротивление проводника. Для вычисления сопротивления по графику I (U) возьмем какую-нибудь точку на нем и найдем соответствующие этой точке значения силы I тока и напряжения U. После R вычисляем как отношение напряжения к силе тока: R = U/I = 4В/1А = 4 Ом.
1277. По графикам зависимости силы тока от напряжения (рис. 312) определите сопротивление каждого проводника. Для вычисления сопротивления по графику I(U) возьмем какую-нибудь точку на нем и найдем соответствующие этой точке значения силы I тока и напряжения U. После R вычисляем как отношение напряжения к силе тока: R = U/I. Графику № 1 соответствует проводник сопротивлением 2 Ом, графику № II — проводник сопротивлением 4 Ом, графику № III — проводник сопротивлением 1 Ом.
1278. Почему электрическую лампу, рассчитанную на напряжение 127 В, нельзя включать в цепь напряжением 220 В? Она перегорит.
1279. Для определения сопротивления электрической лампы ученица составила цепь (рис. 313). При замкнутой цепи амперметр показывает 0,5 А. Что показывает вольтметр? Чему равно сопротивление лампы?
1280. Чему равна сила тока в электрической лампе карманного фонаря, если сопротивление нити накала 16,6 Ом и лампа подключена к батарейке напряжением 2,5 В?
1281. Электрический утюг включен в сеть с напряжением 220 В. Какова сила тока в нагревательном элементе утюга, если сопротивление его равно 48,4 Ом?
1282. Сопротивление вольтметра равно 12 000 Ом. Какова сила тока, протекающего через вольтметр, если он показывает напряжение, равное 12 В?
1283. Определите силу тока в электрочайнике, включенном в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление нити накала при работе чайника равно примерно 39 Ом.
1284. При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10 В?
1285. На рисунке 314 дана зависимость силы тока от напряжения для двух проводников. Какой из проводни ков имеет большее сопротивление? Сопротивление резистора 2 больше.
1286. На рисунке 315 дан график зависимости силы тока в цепи от напряжения. Определите, чему равна сила тока на участке цепи при напряжении 5; 10; 25 В. Чему равно сопротивление участка цепи?
1287. На рисунке 316 дан график зависимости силы тока от напряжения для двух параллельно соединенных участков цепи. Определите, чему равна сила тока на каждом участке цепи при напряжении 2 и 6 В. Какой участок цепи имеет большее сопротивление; во сколько раз? Укажите, от чего зависит наклон прямой графика к оси напряжения; к оси токов.
1288. Какое нужно приложить напряжение к проводнику сопротивлением 0,25 Ом, чтобы в проводнике была сила тока 30 А?
1289. В паспорте амперметра написано, что сопротивление его равно 0,1 Ом. Определите напряжение на зажимах амперметра, если он показывает силу тока 10 А.
1290. Определите напряжение на участке телеграфной линии длиной 1 км, если сопротивление этого участка 6 Ом, а сила тока, питающего цепь, 0,008 А.
1291. Определите напряжение на концах проводника сопротивлением 20 Ом, если сила тока в проводнике 0,4 А.
1292. При каком напряжении в сети будет гореть полным накалом электрическая лампа, если необходимая для этого сила тока равна 0,25 А, а сопротивление лампы равно 480 Ом?
1293. Определите сопротивление электрической лампы, сила тока в которой 0,5 А при напряжении 120 В.
1294. Вычислите сопротивление спирали лампы от карманного фонаря, если при напряжении 3,5 В сила тока в ней 0,28 А.
1295. На цоколе электрической лампы написано 1 В, 0,68 А. Определите сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.
1296. Чему равно сопротивление спирали электрической лампы в рабочем состоянии, у которой на цоколе написано 6,3 В, 0,22 А?
1297. При напряжении 220 В сила тока в спирали плитки равна 5 А. Определите сопротивление спирали.
1298. При напряжении 1,2 кВ сила тока в цепи одной из секций телевизора 50 мА. Чему равно сопротивление цепи этой секции?
1299. Сила тока в спирали электрического кипятильника 4 А. Определите сопротивление спирали, если напряжение на клеммах кипятильника 220 В.
1300. Найдите сопротивление обмотки амперметра, у которой сила тока равна 30 А при напряжении на зажимах 0,06 В.
1301. Показание вольтметра, присоединенного к горящей электрической лампе накаливания, равно 120 В, а амперметра, измеряющего силу тока в лампе, 0,5 А. Чему равно сопротивление лампы? Начертите схему включения лампы, вольтметра и амперметра.
1302. а) Площади поперечных сечений и длины нихромовой и железной проволок одинаковы. Какая из них обладает большим сопротивлением; во сколько раз? б) Площади поперечных сечений стальных проволок с одинаковыми длинами равны 0,05 и 1 мм2. Какая из них обладает меньшим сопротивлением; во сколько раз? а) Сопротивление нихромовой проволоки в 11 раз больше сопротивления железной проволоки, поскольку сопротивление проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению, а удельное сопротивление нихрома в 11 раз больше удельного сопротивления железа. б) Сопротивление проволоки с большей площадью поперечного сечения меньше в 20 раз, поскольку сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения, а площадь более толстой проволоки больше в 20 раз больше, чем тонкой.
1303. Сопротивление проволоки длиной 1 км равно 5,6 Ом. Определите напряжение на каждом участке проволоки длиной 100 м, если сила тока в ней 7 мА.
1304. Для чего на электрифицированных железных дорогах на стыках рельсов устанавливают соединители в виде жгутов из толстой медной проволоки, приваренных к концам обоих рельсов? Для уменьшения сопротивления на стыках рельсов.
1305. Во сколько раз сопротивление стальной проволоки длиной 1 м больше сопротивления железной проволоки той же длины и такой же площади поперечного сечения? Сопротивление стальной проволоки в 1,5 раза больше сопротивления железной проволоки, поскольку сопротивление проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению, а удельное сопротивление стали в 1,5 раза больше удельного сопротивления железа.
1306. Имеются две проволоки из одного и того же материала с одинаковой площадью поперечного сечения. Длина первой равна 20 см, второй 1 м. Сопротивление какой проволоки больше; во сколько раз? Сопротивление более длинной проволоки больше в 5 раз, поскольку сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.
1307. Алюминиевая и медная проволоки имеют равные массы и одинаковые площади поперечных сечений. Какая из проволок имеет большее сопротивление?
1308. Имеются два однородных проводника, однако первый в 8 раз длиннее второго, который имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников обладает большим сопротивлением; во сколько раз?
1309. Два куска железной проволоки имеют одинаковые массы. Длина одного из них в 10 раз больше длины другого. Какой кусок проволоки имеет большее сопротивление; во сколько раз?
1310. После протягивания проволоки через волочильный станок длина ее увеличилась в 3 раза. Как изменилось сопротивление этой проволоки?
1311. После протягивания проволоки через волочильный станок длина ее увеличилась в 4 раза. Каким стало сопротивление этой проволоки, если до волочения ее сопротивление было 20 Ом?
1312. Определите устно, каким сопротивлением обладают железный проводник длиной 10 м и медный проводник длиной 100 м, если площади поперечных сечений этих проводников равны 1 мм2.
1313. Рассчитайте сопротивление медного контактного провода, подвешенного для питания трамвайного двигателя, если длина провода равна 5 км, а площадь поперечного сечения — 0,65 см2.
1314. Вычислите, каким сопротивлением обладает нихромовый проводник длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,75 мм2.
1315. Шнур, употребляемый для подводки тока к телефону, для гибкости делают из многих тонких медных проволок. Рассчитайте сопротивление такого провода длиной 3 м, состоящего из 20 проволок площадью поперечного сечения 0,05 мм2 каждая.
1316. Чему равно сопротивление константановой проволоки длиной 8 м и площадью поперечного сечения 2 мм2?
1317. Определите сопротивление телеграфного провода между Москвой и Санкт-Петербургом, если расстояние между городами равно около 650 км, а провода сделаны из железной проволоки площадью поперечного сечения 12 мм2.
1318. Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата равно 45 В.
1319. Рассчитайте силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм2 при напряжении 6,8 В.
1320. Определите напряжение на концах стального проводника длиной 140 см и площадью поперечного сечения 0,2 мм2, в котором сила тока 250 мА.
1321. Обмотка реостата, изготовленная из никелиновой проволоки, имеет сопротивление 36 Ом. Какой длины эта проволока, если площадь ее поперечного сечения равна 0,2 мм2?
1322. Сопротивление изолированной нейзильберовой проволоки, намотанной на катушку, 100 Ом. Сколько метров проволоки площадью поперечного сечения 0,35 мм2 намотано на катушку? (Удельное сопротивление нейзильбера равно 0,2 Ом•мм2/м.)
1323. Какой длины надо взять медную проволоку площадью поперечного сечения 0,5 мм2, чтобы сопротивление ее было равно 34 Ом?
1324. Какой длины медная проволока намотана на катушку электрического звонка, если сопротивление ее равно 0,68 Ом, а площадь поперечного сечения 0,35 мм2?
1325. Сопротивление проволоки, у которой площадь поперечного сечения 0,1 мм2, равно 180 Ом. Какой площади поперечного сечения надо взять проволоку той же длины и из того же материала, чтобы получить сопротивление 36 Ом?
1326. Проводник, у которого площадь поперечного сечения 0,5 мм2 и сопротивление 16 Ом, надо заменить проводником из того же металла и той же длины, но сопротивлением 80 Ом. Какой площади поперечного сечения проводник необходимо подобрать для этой замены?
1327. Масса 1 км контактного провода на пригородных электрифицированных железных дорогах составляет 890 кг. Каково сопротивление этого провода?
1328. В спирали электронагревателя, изготовленного из никелиновой проволоки площадью поперечного сечения 0,1 мм2, при напряжении 220 В сила тока 4 А. Какова длина проволоки, составляющей спираль?
1329. Какой площади поперечного сечения нужно взять кусок стальной проволоки длиной I, чтобы сопротивление ее было равно сопротивлению алюминиевой проволоки длиной 21 и площадью поперечного сечения 0,75 мм2?
1330. Какая должна быть длина и максимальная площадь поперечного сечения никелиновой проволоки, имеющей сопротивление 2 Ом на длине 1 м, чтобы в изготовленном из нее нагревательном приборе при включении в сеть с напряжением 220 В сила тока не превышала 4 А?
1331. Измерения показали, что проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 0,2 мм2 имеет сопротивление 2,5 Ом. Каково название сплава металлов, из которого изготовлен проводник?
1332. а) Определите массу железной проволоки площадью поперечного сечения 2 мм2, взятой для изготовления реостата сопротивлением 6 Ом. б) Сопротивление медного контактного провода на длине 1 км, подвешенного для питания двигателя электровоза на электрифицированной железной дороге, равно 0,17 Ом. Какова площадь поперечного сечения этого провода? Какова масса этого провода?
1333. Какова масса медной проволоки длиной 2 км и сопротивлением 8,5 Ом?
1334. Какой массы надо взять никелиновый проводник площадью поперечного сечения 1 мм2, чтобы из него изготовить реостат сопротивлением 10 Ом? (Плотность никелина 8,8 г/см3.)
1335. Какой длины надо взять железную проволоку площадью поперечного сечения 2 мм2, чтобы ее сопротивление было таким же, как сопротивление алюминиевой проволоки длиной 1 км и сечением 4 мм2?
1336. Какой площади поперечного сечения нужно взять железную проволоку длиной 10 м, чтобы ее сопротивление было такое же, как у никелиновой проволоки площадью поперечного сечения 0,2 мм2 и длиной 1 м?
1337. Реостат включен в цепь так, как показано на рисунке 317. Как будут изменяться показания амперметра при передвижении ползунка реостата вправо; влево? Ответ обоснуйте. При перемещении ползунка вправо/влево внешнее сопротивление цепи уменьшается/увеличивается, ток в цепи увеличивается.
1338. Как изменится показание амперметра, если ползунок реостата передвинуть вниз (рис. 318)? Ток в цепи увеличится.
1339. В каких пределах можно менять сопротивление в цепи (рис. 319), если сопротивление реостата R имеет пределы 0...10 Ом? Сопротивление резистора R1 равно 20 Ом. От 20 до 30 Ом.
1340. Как изменятся показания R измерительных приборов (рис. 320) при смещении ползунка реостата вниз; вверх? Вниз: сила тока уменьшится, напряжение не изменится. Вверх: сила тока увеличится, напряжение не изменится.
1341. Как изменятся показания амперметра и вольтметра VI (рис. 321), если ползунок реостата переместить из крайнего правого положения в крайнее левое? Как изменятся показания вольтметра V? Сила тока и напряжение U1 увеличатся, напряжение U не изменится.
1342. Как нужно двигать переключатель реостата (рис. 322), чтобы показания амперметра увеличивались? Уменьшить сопротивление цепи, двигая переключатель влево.
1343. В цепь включен рычажный реостат (см. рис. 322), рассчитанный на 40 Ом. Чему равно сопротивление одной спирали? Куда следует передвинуть переключатель реостата, чтобы включить сопротивление 8; 32 Ом? Так как число спиралек равно 10, то сопротивление одной спирали равно 40 Ом/10=4 Ом. Чтобы включить сопротивление 8 Ом, следует переключатель реостата передвинуть на контакт 2, чтобы включить сопротивление 8 Ом, следует переключатель реостата передвинуть на контакт 5.
1344. Показания первого и второго вольтметров (рис. 323) соответственно равны 1,5 и 3 В. Сила тока в цепи 0,5 А. Как будут изменяться показания приборов, если ползунок реостата передвигать вправо; влево? Показания вольтметра V2 не изменятся, поскольку ЭДС источника питания не зависит от внешнего сопротивления. При передвижении ползунка вправо показания вольтметра V, меняются от 1,5 В до 3 В, при передвижении ползунка влево — от 1,5 В до 0 В.
1345. Последовательно с нитью накала радиолампы сопротивлением 3,9 Ом включен резистор, сопротивление которого 2,41 Ом. Определите их общее сопротивление.
1346. Общее сопротивление последовательно включенных двух ламп сопротивлением 15 Ом каждая и реостата равно 54 Ом. Определите сопротивление реостата.
1347. Два резистора сопротивлением 8 и 1 кОм соединены последовательно (рис. 324). Определите показание вольтметра, подключенного между точками А и С, если сила тока в цепи равна 3 мА. Что будет показывать вольтметр, подключенный между точками А и В, В и С?
1348. Нить накала электронной лампы (рис. 325) имеет сопротивление 2,5 Ом. Определите показание амперметра и сопротивление реостата, если напряжение на нити накала 5 В, а напряжение на зажимах батареи 9 В.
1349. Даны участки электрической цепи (рис. 326). Во сколько раз напряжение на одном проводнике больше, чем на другом, в каждом участке цепи?
1350. В сеть последовательно включены электрическая лампочка и резистор. Сопротивление нити накала лампочки равно 14 Ом, а резистора 480 Ом. Каково напряжение на резисторе, если напряжение на лампочке равно 3,5 В?
1351. К полюсам источника тока присоединены последовательно две проволоки — медная и железная. Сопротивление железной проволоки в 2 раза больше сопротивления медной. На концах какой проволоки вольтметр покажет большее напряжение; во сколько раз?
1352. Вольтметр VI показывает 12 В (рис. 327). Определите показания амперметра и вольтметра V2?
1353. Показание первого вольтметра 24 В (рис. 328). Определите показания амперметра и второго вольтметра?
1354. Сколько ламп с одинаковым сопротивлением надо соединить последовательно для изготовления елочной гирлянды, если каждая лампа рассчитана на напряжение 6 В и все они будут включены в сеть с напряжением 127 В?
1355. Начертите схему включения двух ламп с одинаковыми сопротивлениями, рассчитанными на напряжение 110 В, в электрическую сеть с напряжением 220 В.
1356. В цепь включены последовательно три проводника сопротивлениями: R1 = 5 Ом, R2= 6 Ом, R3=12 Ом (рис. 329). Какую силу тока показывает амперметр и каково напряжение между точками А и В, если показание вольтметра 1,2 В?
1357. В цепь с напряжением 100 В включена катушка электромагнита. При последовательном включении реостата сила тока в цепи уменьшилась от 10 до 4 А. Начертите схему цепи и определите сопротивление реостата.
1358. Последовательно с электрической лампой включен реостат. Начертите схему цепи и определите сопротивление реостата и лампы, если напряжение на зажимах цепи 12 В. Вольтметр, подключенный к реостату, показывает 8 В. Сила тока в цепи 80 мА.
1359. При показании вольтметра V (см. рис. 321), равном 4,5 В, показание вольтметра VI равно 1,5 В. Каково показание амперметра, если сопротивление реостата составляет 20 Ом?
1360. В цепь включены два проводника: R1= 5 Ом и R2= 10 Ом (рис. 330). Вольтметр VI показывает напряжение 12 В. Определите показания амперметра и вольтметра V2.
1361. При замыкании переключателя в положение 1 (рис. 331) амперметр показывает силу тока 1 А, а в положении 2 — силу тока 4А. Определите сопротивление каждого, если напряжение на зажимах цепи 12 В.
1362. Начертите схемы установок, показанных на рисунке 332.
1363. Начертите схемы установок, показанных на рисунке 333.
1364. Начертите схему установки, состоящей из аккумулятора и двух звонков, у каждого из них своя кнопка.
1365. Начертите схему следующей установки: три последовательно соединенных элемента питают током две параллельно соединенные электрические лампы, у каждой лампы свой выключатель.
1366. Начертите схему цепи, состоящей из четырех последовательно соединенных элементов и параллельно подключенных к ним трех ламп, каждая со своим выключателем.
1367. На панели укреплены три патрона с электрическими лампами. Начертите схему соединения клемм ламп между собой и полюсами источника тока так, чтобы лампы были соединены параллельно; последовательно; две параллельно, а третья последовательно с ними.
1368. В цепи батареи параллельно включены три электрические лампы. Нарисуйте схему включения двух выключателей так, чтобы один управлял двумя лампами одновременно, а другой — одной третьей лампой.
1369. На рисунке 334 б) показана про-вод-ка к двум электрическим лампам. Правильно ли включены лампы, если обе они рассчитаны на напряжение 220 В и напряжение в сети равно 220 В? Нет. Лампы следует включить параллельно.
1370. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, электрической лампы, звонка и трех рубильников, причем если включить первый рубильник, то горит лампа, если второй — работает звонок, третий — одновременно загорается в) лампа и работает звонок. (В последнем случае лампа горит неполным накалом.)
1371. На рисунке 335 показаны батарея А, два звонка В и С и два выключателя b и с. Начертите, как должны быть соединены они проводами, чтобы выключатель b управлял звонком В, а выключатель с — звонком С.
1372. Будут ли изменяться показания вольтметра V (рис. 336), если перемещать ползунок реостата влево или вправо? Будут ли при этом изменяться показания амперметра? Если будут, то как? Показания амперметра при движении ползунка влево будут увеличиваться, вправо — уменьшаться; вольтметра —- наоборот.
1373. Как изменятся показания измерительных приборов в цепи, схема которой изображена на рисунке 337, если параллельно резистору R3 включить резистор R4, сопротивление которого больше (или меньше), чем сопротивление резистора R3? Показания амперметров и вольтметров V1 и V2 увеличатся, показание вольтметра V уменьшится.
1374. При замкнутой цепи вольтметр V2 (рис. 338) показывает 220 В. Каким станет показание этого вольтметра, если в точке О произойдет разрыв цепи? Каким было показание вольтметра VI до обрыва цепи? Каким станет показание вольтметра VI после обрыва цепи? Показание вольтметра V2 останется прежним: U2 = 220В. Вольтметр V1 до разрыва показывает: U1' = 220В, а после разрыва U1" = 0В.
1375. При напряжении U и разомкнутом выключателе (рис. 339) амперметр показывает силу тока I. Каково будет показание амперметра, если: а) замкнуть цепь (напряжение поддерживается постоянным); б) при замкнутом выключателе напряжение увеличить в 2 раза? (Сопротивления, включенные в цепь, одинаковы.) а) При замыкании цени сопротивление уменьшается в два раза, а, следовательно, сила тока увеличивается вдвое. б) При замыкании цепи и увеличении в ней напряжения в два раза сопротивление уменьшается в два раза, а, следовательно, сила тока увеличивается в четыре раза.
1376. Начертите схему цепи, состоящую из источника тока, трех ламп, включенных параллельно, амперметров, измеряющих силу тока в каждой лампе и во всей цепи, и выключателя, общего для всей цепи.
1377. Лампы и амперметр включены так, как показано на рисунке 340. Во сколько раз отличаются показания амперметра при разомкнутом и замкнутом ключе? Сопротивления ламп одинаковы. Напряжение поддерживается постоянным. Обозначим за R сопротивление лампы. При разомкнутом ключе сопротивление цепи равно R, при замкнутом 2/3 R . Таким образом, при замкнутом ключе сила тока больше в 1,5 раза.
1378. Амперметр, включенный в цепь, состоящую из источника тока и электрической лампы а, показывает некоторую силу тока. Как изменится показание амперметра, если в эту цепь включить еще одну лампу б (рис. 341)? Обозначим за R сопротивление лампы. Если в цепь включена одна лампа, то ее сопротивление равно R, если две, то ½ R . Таким образом, при замкнутом ключе сила тока больше в 2 раза.
1379. Кусок проволоки сопротивлением 10 Ом разрезали пополам и полученные половины соединили параллельно. Каково сопротивление соединенной проволоки?
1380. Кусок проволоки сопротивлением 80 Ом разрезали на четыре равные части и полученные части соединили параллельно. Каково сопротивление соединенной проволоки?
1381. Медный проводник сопротивлением 10 Ом разрезали на 5 одинаковых частей и эти части соединили параллельно. Определите сопротивление этого соединения.
1382. К проводнику, сопротивление которого 1 кОм, параллельно подключили проводник сопротивлением 1 Ом. Докажите, что общее их сопротивление будет меньше 1 Ом.
1383. Напряжение в сети 120 В. Сопротивление каждой из двух электрических ламп, включенных в эту сеть, равно 240 Ом. Определите силу тока в каждой лампе при последовательном и параллельном их включении.
1384. В цепь включены параллельно два проводника. Сопротивление одного равно 150 Ом, другого — 30 Ом. В каком проводнике сила тока больше; во сколько раз?
1385. В цепь (рис. 342) включены две одинаковые лампы. При замкнутых выключателях 1 к 2 амперметр А показывает силу тока 3 А. Что покажет амперметр А2, если выключатель 1 разомкнуть? (В цепи постоянное напряжение.)
1386. Две электрические лампы включены параллельно под напряжение 220 В. Определите силу тока в каждой лампе и в подводящей цепи, если сопротивление одной лампы 1000 Ом, а другой 488 Ом.
1387. Амперметр А (рис. 343) показывает силу тока 1,6 А при напряжении 120 В. Сопротивление резистора R1 = 100 Ом. Определите сопротивление резистора R2 и показания амперметров А1 и А2.
1388. В цепь (рис. 344) включены две одинаковые лампы. При положении ползунка реостата в точке В амперметр А1 показывает силу тока 0,4 А. Что показывают амперметры А и А2? Изменятся ли показания амперметров при передвижении ползунка к точке А?
1389. Общее сопротивление четырех одинаковых ламп, включенных так, как показано на рисунке 345, равно 75 Ом. Чему равно сопротивление одной лампы?
1390. На рисунке 336 изображена схема смешанного соединения проводников. Приняв сопротивление левого резистора 30 Ом при параллельном включении, а правого резистора 60 Ом и сопротивление на реостате 40 Ом, требуется определить общее сопротивление этого участка цепи.
1391. Ученики правильно рассчитали, что для освещения елки нужно взять 12 имеющихся у них электрических лампочек. Соединив их последовательно, можно будет включить их в городскую сеть. Почему меньшее число лампочек включать нельзя? Как изменится расход электроэнергии, если число лампочек увеличить до 14?
1392. Два троллейбуса с одинаковыми электродвигателями движутся одновременно один с большей, другой с меньшей скоростью. У какого из них работа электрического тока больше, если считать, что сопротивление движению и время движения в обоих случаях одинаковы? У первого троллейбуса больше.
1393. Почему при работе на токарном или сверлильном станке с неправильно заточенным или затупленным инструментом увеличивается расход электроэнергии?
1394. Сколько энергии потребляет электрическая плитка каждую секунду при напряжении 120 В, если сила тока в спирали 5 А?
1395. В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8 кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника тока, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?
1396. Рассчитайте расход энергии электрической лампой, включенной на 10 мин в сеть напряжением 127 В, если сила тока в лампе 0,5 А.
1397. Какую работу совершает постоянный электрический ток в электрической цепи автомобильного вентилятора за 30 с, если при напряжении 12 В сила тока в цепи равна 0,5 А?
1398. По данным рисунка 346 определите энергию, потребляемую лампой в течение 10 с. Как будет изменяться потребляемая лампой энергия, если ползунок реостата переместить вверх; вниз?
1399. При изготовлении фотографического снимка ученица включила электрическую лампу на 3 с в сеть напряжением 220 В. Сколько энергии израсходовано при этом, если сила тока в лампе равна 5 А?
1400. Какое количество теплоты выделится за 25 мин в обмотке электродвигателя, если ее активное сопротивление равно 125 Ом, а сила тока, протекающего в ней, равна 1,2 А?
1401. Сила тока в паяльнике 4,6 А при напряжении 220 В. Определите мощность тока в паяльнике.
1402. Определите мощность тока в электрической лампе, если при напряжении 3 В сила тока в ней 100 мА.
1403. При переменном напряжении 400 В сила тока в электродвигателе 92 А. Определите мощность тока в обмотках электродвигателя.
1404. Одинакова ли мощность тока в проводниках (рис. 347)?
1405. На баллоне первой лампы написано 120 В; 100 Вт, а на баллоне второй — 220 В; 100 Вт. Лампы включены в сеть с напряжением, на которое они рассчитаны. У какой лампы сила тока больше; во сколько раз?
1406. У какой из двух электрических ламп мощность электрического тока больше: у той, которая рассчитана на напряжение 24 В и силу тока 0,7 А, или той, которая рассчитана на напряжение 120 В и силу тока 0,2 А?
1407. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом.
1408. Сопротивление нагревательного элемента электрического чайника 24 Ом. Найдите мощность тока, питающего чайник при напряжении 120 В.
1409. Сопротивление электрического паяльника 440 Ом. Напряжение, при котором он работает, 220 В. Определите мощность тока, потребляемого паяльником.
1410. Две электрические лампы мощностью 100 и 25 Вт включены параллельно в сеть напряжением 220 В, на которое они рассчитаны. В спирали какой лампы сила тока больше; во сколько раз?
1411. Три лампы одинаковой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение, включены в цепь, как показано на рисунке 348. Одинаков ли будет накал нитей и ламп, если цепь замкнуть?
1412. Три лампы одинаковой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение, включены в цепь так, как показано на рисунке 349. Одинаковым ли будет накал нитей ламп, если цепь замкнуть?
1413. При напряжении 120 В в электрической лампе в течение 0,5 мин израсходовано 900 Дж энергии. Определите, чему равна сила тока в лампе.
1414. Электродвигатель мощностью 100 Вт работает при постоянном напряжении 6 В. Определите силу тока в электродвигателе.
1415. Мощность карманного радиоприемника равна 0,6 Вт. Определите силу тока, потребляемую радиоприемником, если источником питания служат 4 батарейки напряжением 1,5 В каждая, соединенные последовательно.
1416. Мощность электродвигателя 3 кВт, сила тока 12 А. Определите напряжение на зажимах электродвигателя.
1417. При некоторой скорости мощность велосипедного генератора электрического тока равна 2,7 Вт. Определите напряжение, если сила тока в цепи осветительной фары равна 0,3 А.
1418. Электрическая плитка при силе тока 5 А за 30 мин потребляет 1080 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.
1419. В сеть напряжением 120 В параллельно включены две лампы: 1 — мощностью 300 Вт, рассчитанная на напряжение 120 В, и 2, последовательно соединенная с резистором,— на 12 В (рис. 350). Определите показания амперметров А1 и А и сопротивление резистора, если амперметр А2 показывает силу тока 2 А.
1420. По данным из условия задачи 1419 определите мощность лампы 2, а также мощность всей цепи.
1421. На баллоне электрической лампы написано 100 Вт; 120 В. Определите, какими будут сила тока и сопротивление, если ее включить в сеть с напряжением, на которое она рассчитана.
1422. Определите сопротивление работающей электрической лампы, на баллоне которой написано 100 Вт; 220 В.
1423. На баллоне одной электрической лампы написано 220 В; 25 Вт, а на баллоне другой — 220 В; 200 Вт. Определите, сопротивление какой лампы больше и во сколько раз?
1424. У какой лампы сопротивление нити накала больше: мощностью 50 Вт или 100 Вт, если они рассчитаны на одинаковое напряжение?
1425. Две электрические лампы имеют одинаковые мощности. Одна из них рассчитана на напряжение 110 В, а другая — на напряжение 220 В. Какая из ламп имеет большее сопротивление; во сколько раз?
1427. На рисунке 352 изображена схема включения в сеть электрического тока напряжением 120 В двух электрических лампах 1 и 2, паяльника (R3) и электрической плитки (R4). Начертите схему, а затем вычислите значения силы тока, сопротивления и энергии, потребляемой каждую секунду этими приборами, если мощность лампы 1 равна 60 Вт, сила тока в лампе 2 равна 0,625 А, сопротивление паяльника R3= 120 Ом, а мощность электрической плитки Р4=600 Вт.
1428. Определите расход энергии в электрической лампе при напряжении 127 В и силе тока 0,5 А за 8 ч.
1429. Определите расход энергии электрической лампой мощностью 150 Вт за 800 ч (средняя продолжительность службы ламп).
1430. Сколько энергии израсходует электрическая лампа мощностью 50 Вт за месяц (30 дней), если она горит 8 ч в сутки?
1431. Источник электрического тока, установленный на велосипеде, вырабатывает ток для двух ламп. Сила тока в каждой лампе 0,28 А при напряжении 6 В. Определите мощность генератора и работу тока за 2 ч.
1432. Мастерскую ежедневно освещают по 7 ч в сутки 10 ламп мощностью 0,15 кВт каждая и 76 ламп мощностью 75 Вт. Вычислите энергию, расходуемую за месяц (24 рабочих дня) на освещение мастерской.
1433. При сепарировании молока на каждые 1000 л расходуется 1,5 кВт •ч электроэнергии. Сколько потребуется времени для обработки 1000 л молока, если мощность двигателя, вращающего сепаратор, 0,25 кВт?
1434. Тэн электрического полотенцесушителя работает при напряжении 220 В, потребляя мощность 300 Вт. Определите: а) силу потребляемого тока; б) сопротивление; в) расход электрической энергии за 30 мин; г) стоимость энергии, израсходованной полотенцесушителем за это время (при тарифе Т р. за 1 кВт • ч).
1435. Определите стоимость израсходованной энергии при пользовании телевизором в течение 2 ч. Мощность телевизора равна 100Вт, а стоимость 1кВт•ч равна Тр.
1436. Рассчитайте стоимость израсходованной энергии при тарифе Т р. за 1 кВт • ч при горении электрической лампы мощностью 100 Вт, если лампа горит по 8 ч в сутки в течение месяца (30 дней).
1437. Рассчитайте стоимость электроэнергии при тарифе Т р. за 1 кВт • ч, потребляемой электрическим утюгом за 4 ч работы, если он включен в сеть напряжением 220 В при силе тока 5 А.
1438. Семья за пользование электроэнергией в своей квартире при тарифе Т р. за 1 кВт • ч в месяц заплатила С р. Определите среднюю потребляемую мощность.
1439. На зажимах дуги сварочной электрической машины поддерживается напряжение 60 В. Сопротивление дуги 0,4 Ом. Рассчитайте стоимость энергии, расходуемой при сварке, если сварка продолжалась 4 ч. Стоимость энергии Т р. за 1 кВт • ч.
1440. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,6 т со скоростью 20 м/мин. Мощность, развиваемая двигателем, равна 7,22 кВт. Определите КПД крана. 27%
1141. Что произойдет, если концы проводников А (рис. 353) соединить между собой? Почему нельзя после этого соединить точки В и С цепи? Если концы проводников А (рис. 353) соединить между собой, то в цепи потечет электрический ток, и лампочка за_горится. Точки В и С соединять нельзя, так как в це_пи при соединении возникает коро_ткое замы_кание, которое может привести к печальным последствиям.
1442. Почему в плавких предо_храни_телях не применяют проволоку из туго_плавких метал_лов? При корот_ком замы_кании все приборы в цепи нагреваются (это происходит потому что сила тока при за_мыкании резко возрастает), и потому они могут выйти из строя. Для того, чтобы этого не происходило, предо_хранитель делают из плавких метал_лов, и в цепи при за_мыкании они сго_рают (то есть плавятся) первыми и раз_мыкают цепь, не дав сго_реть при_борам.
1443. Спи_раль электрической плитки при ремонте чуть-чуть укоротили. Изменится ли при этом на_кал и мощность плитки, если ее включить в сеть электрического тока? Если не изменится, то почему?
1444. От батарейки карманного фонаря к одной из двух одинаковых лампочек мальчик подвел железные провода, а к другой — медные. У какой лампочки будет ярче светиться нить на_кала, если длина и площадь по_перечного сечения проводов одинаковые? Так как удельное сопротивление железа больше удельного со_противления меди, то на железных про_водах за одно и то же время теряется больше электрической энергии, чем на медных. Следовательно, нить на_кала лампочки в цепи с медными про_водами будет све_титься ярче.
1445. В цепь после_довательно включены два проводника. В первом из них выде_ляется в 2 раза большее коли_чество теплоты, чем за то же самое время во втором. На каком прово_днике напря_жение больше и во сколько раз? У какого из провод_ников сопротив_ление больше и во сколько раз?
1446. Две лампы на 220 В; 110 Вт и 220 В; 25 Вт, а также руби_льник соеди_нены последо_вательно и под_ключены в сеть на_пряжением 220 В. Одина_ковым ли будет накал нитей у этих ламп, если на них подать ток, замк_нув рубиль_ник? Начертите схе_му и ответ объясните.
1447. Почему вместо пере_горевшей про_бки предо_хранителя в пат_рон нельзя вставлять какой-нибудь метал_лический предмет, например гвоздь, пуч_ки про_волок? При корот_ком замы_кании или увеличении на_грузки в цепи, предо_хранитель не пере_гор-ит (то есть гвоздь и пу_чок про_волок, вставленных в пат_рон, не рас_плавится). Поэтому приборы могут выйти из строя или может возникнуть по_жар.
1448. Почему про_вода, подводящие ток к электрической плитке, не разо_греваются так сильно, как спи_раль в плитке? Провода, под_водящие ток к электрической пли_тке, не разо_греваются так сильно, как спи_раль плитки из-за более низкого сопро_тивления про_водов. 1449. Какое количество теплоты выделяет за 5 с констан_тановый про_водник с R = 25 Ом, если сила тока в цепи 2 А?
1450. Какое количество теп_лоты выделит за 10 мин про_волочная спираль с R= 15 Ом, если сила тока в цепи 2 А?
1451. Про_волочная спираль, сопро_тивление которой в на_гретом состоянии равно 55 Ом, включена в сеть на_пряжением 127 В. Какое ко_личество те_плоты вы_деляет эта спи_раль за 1 мин; за 0,5 ч?
1452. Сила тока в электро_сварочном ап_парате в момент свар_ки равна 7500 А при на_пряжении 3 В. Сва_риваемые сталь_ные листы при этом имеют со_противление 0,0004 Ом. Какое ко_личество те_плоты вы_деляется при сварке за 2 мин?
1453. Какое ко_личество те_плоты вы_делится за 10 с в нити на_кала электрической лампы со_противлением 25 Ом, если сила тока в ней 0,2 А; за 10 мин; за 0,5 ч; за 2 ч?
1454. Какое ко_личество те_плоты вы_делится в нити на_кала эле_ктрической лампы за 20 с, если при на_пряжении 5 В сила тока в ней 0,2 А; за 1 мин; за 0,5 ч; за 5 ч?
1455. На бал_лоне одной элект_рической лампы написано 100 Вт; 220 В, а другой — 60 Вт; 127 В. Какое ко_личество те_плоты вы_деляет каждая лампа еже_секундно, будучи включенной в сеть на_пряжением, на которое она рас_считана? Сравните силу тока в ла_мпах.
1456. На_пряжение в сети 220 В. Вычислите для каждого при_бора (рис. 354) значения силы тока, со_противления прибора, мощности, потребляемой при_бором, и ко_личества теплоты, вы_деляемой за единицу времени, для следующих случаев: 1. Р1= 100 Вт, I1 — ? R1— ? Q1 — ? 2. I2=3 A, P2 — ? R2 — ? Q2 — ? 3. R3= 440 Ом, P3 — ? I3 — ? Q3 — ? 4. Q4= 400 Дж, P4 — ? I4 — ? R4 — ?
1457. Элект_рический чай_ник включен в сеть напряжением 220 В. Определите, какое ко_личество теплоты вы_деляется в ча_йнике за каждую секунду, если со_противление на_гревательного эле_мента чайника равно 38,7 Ом; определите мощность тока, потребляемого чай_ником.
1458. Что произойдет с магнитной стрелкой, если цепь замкнуть (рис. 355)? Ответ обоснуйте. Если цепь замкнуть, то по проводу пойдет ток, и он будет создавать магнитное поле с силовыми линиями, перпендикулярными проводу. Под действием этого поля магнитная стрелка повернется перпендикулярно проводу.
1459. Изменится ли поведение магнитной стрелки (см. условие предыдущей задачи), если направление тока в цепи изменить? Ответ обоснуйте. Если направление тока в цепи изменить на противоположное, то магнитная стрелка расположится перпендикулярно к проводу, но другим концом, так как изменилось направление магнитного поля на противоположное.
1460. Останется ли в покое магнитная стрелка, если к ней приблизить проводник с током (рис. 356)? Ответ обоснуйте. При приближении проводника с током (рис. 356) магнитная, стрелка расположится перпендикулярно к проводнику из-за наличия магнитного поля, обусловленного током.
1461. Можно ли, используя компас, определить, идет ли по проводнику постоянный ток? Ответ объясните. Можно. Магнитное поле, обусловленное током в проводнике, будет действовать на магнитную стрелку таким образом, что она будет располагаться перпендикулярно проводнику.
1462. Будет ли отклоняться магнитная стрелка, если провод, по которому идет ток, согнут вдвое, как показано на рисунке 357? При достаточно близком расположении проводов друг к другу магнитные поля, порожденные токами в проводах, почти полностью будут компенсироваться. Поэтому магнитная стрелка отклоняться не будет.
1463. На тонких проволоках подвешена катушка (рис. 358). Если по катушке пропустить ток, то она притягивается к магниту. В чем причина этого явления? При указанной полярности источника питания катушка будет создавать магнитное поле, южный полюс которого расположен ближе к северному полюсу постоянного магнита. Поэтому катушка притягивается к магниту.
1464. На тонких проволоках подвешены две катушки (рис. 359). Почему они притягиваются (или отталкиваются), если по ним пропускать электрический ток? Каждая из катушек действует друг на друга посредством созданных ими магнитных полей. В данном случае катушки будут отталкиваться.
1465. Изготовляя самодельный электромагнит, можно ли неизолированный провод наматывать на железный сердечник? Неизолированный провод нельзя наматывать на железный сердечник, так как при пропускании тока по проводу произойдет короткое замыкание и катушка сго-рит.
1466. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, когда в нее вводят железный сердечник? Так как железо является ферромагнетиком, то оно увеличивает действие магнитного поля катушки.
1467. При работе электромагнитного подъемного крана часть груза не оторвалась от полюсов электромагнита при выключении тока. Крановщик пропустил через обмотку слабый ток обратного направления, и груз отпал. Объясните почему. Груз не оторвался, так как сердечник электромагнита обладает остаточной намагниченностью. При пропускании малого тока обратного направления катушка размагничивается, и груз отпадает.
1468. На рисунке 360 изображена схема автома_тического электромагнитного предохранителя. Стрелкой показано направление тока. Буквами обозначено: М — электромагнит; Я — якорь; П — пружины; Р — рычаг. Рассмотрите рисунок. Объясните действие такого электромагнитного выключателя. При нажатии рычага Р вниз замыкается цепь электромагнита М. Если ток превысит допустимое значение, то магнитное поле катушки усилится и притянет якорь Я, который освободит расцепитель. В результате под действием пружины рычаг разомкнет цепь катушки.
1469. К каким зажимам электромагнитного реле Р (рис. 361) следует подключать цепь с током малой силы, а к каким — рабочую цепь? Ток малой силы следует подключать к катушке электромагнитного реле, а рабочую цепь к верхним зажимам — контактам реле (рис 361).
1470. Нарисуйте, как должны быть выполнены соединения приборов (рис. 361), чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К, а при размыкании — зеленая 3.
1471. Нарисуйте, как надо выполнить соединения, чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К (рис. 362), а при размыкании — зеленая 3.
1472. Почему два гвоздя, притянувшиеся к магниту, расходятся противоположными свободными концами? Потому что на свободных концах гвоздей создаются одноименные магнитные полюса, которые отталкиваются друг от друга.
1473. Какой полюс появится у заостренного конца железного гвоздя, если к его шляпке приблизить южный полюс стального магнита? Южный.
1474. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим — к другому. Почему? При поднесении гвоздя к магниту на его концах создаются противоположные магнитные полюса. Поэтому он притягивается своими концами к разноименным полюсам магнита.
1475. К одному из полюсов магнитной стрелки ученица приблизила иголку. Полюс стрелки притянулся к иголке. Может ли это служить доказательством того, что игла была намагничена? Нет. Можно утверждать, что игла намагнитилась в поле магнитной стрелки и притянула противоположный полюс стрелки.
1476. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа? Так как перечисленные материалы не являются ферромагнетиками (не обладают остаточной намагниченностью и не влияют на магнитное поле стрелки).
1477. Перед вами два совершенно одинаковых стальных стержня. Один из них намагничен. Как определить, какой стержень намагничен, не имея в своем распоряжении никаких вспомогательных средств? Конец одного из стержней поднести к середине другого. Ненамагниченный стержень не будет притягивать намагниченный.
1478. Начертите (приблизительно) расположение нескольких магнитных линий для двух магнитов, расположенных так, как показано на рисунке 363.
1479. Покажите, как расположится магнитная стрелка, если ее поместить в точках А, В, С магнитного поля магнита (рис. 364).
1480. Почему, если замкнуть цепь (рис. 365), алюминиевый стержень М придет в движение (покатится)? При замыкании ключа по алюминиевому стержню потечет ток, а так как на проводник с током действует магнитная сила, то стержень придет в движение.
1481. Рамка с током, помещенная в магнитное поле, пово-рачивается в направлении, показанном стрелками (рис. 366). Укажите два способа, применяя которые можно изменить направление поворота рамки на противоположное. Направление пово-ро-та рамки можно изменить на противоположное двумя способами: 1) поменять местами полюсы магнита; 2) изменить полярность источника.
1482. Опишите все превращения и переходы энергии, которые происходят при замыкании цепи тока в опытной установке (см. рис. 365). Энергия электромагнитного поля переходит в кинетическую энергию движения алюминиевого стержня MN.
1483. Укажите полюсы магнитов (рис. 367), учитывая, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный его полюс.
1484. В тетради начертите таблицу. В ней распределите тела, являющиеся естественными или искусственными источниками света: Солнце, свеча, экран телевизора, звезды, гнилушки, лампы дневного света, молния, газовая горелка, полярные сияния, экран дисплея.
1485. Какой источник света позволяет вам читать эти строки: естественный или искусственный? Назовите этот источник света. Искусственный. Лампа дневного света.
1486. Назовите источники света, которыми вам довелось когда-либо пользоваться при чтении. Солнце, электрическая лампа, лампа дневного света.
1487. В чем различие между излучением, создаваемым радиатором центрального отопления, и излучением горящей свечи? Различие между излучением, создаваемым радиатором центрального отопления, и излучением горящей свечи состоит в различном спектральном составе и мощности излучения. Излучение радиатора тепловое, и оно является для нас невидимым. Излучение свечи является как тепловым, так и видимым (оптическим).
1488. Что общего и в чем различие между излучением, создаваемым чайником с кипятком, и излучением, создаваемым электрической лампой; излучением, создаваемым нагретым утюгом, и излучением, создаваемым пламенем костра? Все они являются частными случаями электромагнитного излучения. Различия состоят в спектральном составе (излучение нагретого чайника с кипятком и утюга невидимое, в то время как излучение электрической лампы и пламени костра видимое для людей), а также мощности излучения.
1489. Зачем водители в темное время суток при встрече машин переключают фары с дальнего света на ближний? При переключении фар с дальнего света на ближний поток световой энергии уменьшается, и это позволяет водителям встречных машин хорошо видеть дорогу. В противном случае дальний свет фар ослепляет водителей.
1490. Какие превращения энергии происходят при свечении лампы карманного фонаря? Химическая энергия батарейки переходит в электрическую, электрическая — в тепловую и часть тепловой — в световую.
1491. Какие превращения энергии происходят при горении свечи? Химическая энергия переходит в тепловую, а часть тепловой — в световую.
1492. Свет излучают раскаленный металл, экран телевизора, молния, экран на дисплее компьютера, пламя горящей древесины, электрическая лампа накаливания, жучки-светлячки. Укажите, какие из этих источников света относятся к тепловым, а какие — к холодным (люминесцентным) источникам света. Тепловые источники света: раскаленный металл, молния, пламя горящей древесины, электрическая лампа накаливания. Холодные (люминесцентные) источники света: экран телевизора, экран на дисплее компьютера, жуки — светлячки.
1493. Каким действием света вызывается образование хлорофилла в листьях растений, загар тела человека и потемнение фотопленки? Биохимическое действие света.
1494. Приведите пример химического действия света на физическое тело. Потемнение фотопленки на свету.
1495. Приведите пример, показывающий, что тела, на которые падает свет, нагреваются. Солнечный свет, падая на воду, стекло, землю, нагревает их.
1496. Назовите известные вам действия света на физические тела. Давление, фотоэффект.
1497. В какой материальной среде свет распространяется с наибольшей в природе скоростью? В вакууме.
1498. Чтобы проверить прямолинейность отструганной рейки, смотрят вдоль ее кромки. Какое свойство светового луча используется при этом? Прямолинейность распространения света.
1499. У чертежных линеек верхние боковые грани скошены, и на них нанесена шкала. Какое значение это имеет при выполнении измерений? Производить более точные измерения.
1500. Если глаз наблюдателя относительно непрозрачного экрана Э расположен так, как показано на рисунке 368, то через отверстие в экране наблюдатель не может видеть источник света S. Чем это можно объяснить? (Сделайте чертеж.)
1501. На рисунке 369 показано положение источника света S и четырех вертикально расположенных реек. Перечертив рисунок в тетрадь, покажите, где на стене (АВ) образуются узкие светлые полосы.
1502. Глаз наблюдателя находится перед щелью в точке А (рис. 370). Сделав схематический рисунок, покажите на нем, какую часть дерева видит наблюдатель; в какой точке (А1) перед щелью наблюдатель мог бы видеть все дерево целиком.
1503. Над столом висит светильник (рис. 371). Как найти диаметр светлого пятна на столе под лампой? (Сделайте в тетради чертеж.)
1504. Почему учащиеся в классных комнатах должны сидеть так, чтобы окна были слева? Чтобы тень от ручки не ложилась на тетрадь и не заслоняла свет.
1505. В какой точке — 1 или 2 — следует поместить лампу, чтобы получить на экране АВ (рис. 372) тень от шара больших размеров?
1506. Перечертив рисунок 373 в тетрадь, покажите на нем области тени и полутени, образуемые за непрозрачным предметом АВ, который освещается двумя источниками света S1 и S2.
1507. Сделайте чертеж (рис. 374) и изобразите на нем тени и полутени от мяча, освещенного двумя источниками света S1 и S2.
1508. Почему в комнате, освещаемой одной лампой, получаются довольно резкие тени от предметов, а в комнате, где источником освещения служит люстра, такие тени не наблюдаются? Люстра состоит из нескольких электрических ламп. Тень от одной из них перекрывается с светлым участком от другой. Поэтому мы видим тени размытыми.
1509. На рисунке 375 показано положение точечных источников света S1 и S2 и предмета АВ относительно экрана Э. Сделав рисунок в тетради, покажите и объясните, почему на экране не образуется тень от предмета; что будем видеть на экране, если предмет поместить на место, обозначенное на рисунке штриховой линией.
1510. Если вилку расположить вертикально параллельно пламени свечи (рис. 376), то тень от зубьев воспроизводит на экране их четкое очертание. Если вилку повернуть на 90°, т. е. расположить перпендикулярно пламени свечи, то тень на экране получается размытой и зубьев не видно. Почему? Так как пламя свечи вытянутое.
1511. С помощью маленького отверстия, сделанного в листе бумаги, девочка получала на белом экране изображения источников света: окна комнаты, пламени свечи и нити накала лампы. Как зависят размеры таких изображений от расстояния между отверстием и экраном? Чем меньше расстояние между экраном и отверстием, тем меньше будет изображение предмета на нем.
1512. Укажите те области (рис. 377), в которых наблюдается полное затмение Солнца, частное затмение (только часть диска Солнца закрыта Луной), где затмение Солнца не наблюдается. Полное затмение Солнца наблюдается в области полной тени, частное затмение — в области полутени, и затмение Солнца не наблюдается в области попадания солнечных лучей.
1513. На рисунке 378 показаны два источника света и тени от картонного пропеллера, укрепленного на тонкой спице, плоскость которого перпендикулярна экрану Э. Если пропеллер вращать, то тень, что слева, вращается по направлению движения часовой стрелки. В каком направлении будет вращаться правая тень? Против направления движения часовой стрелки.
1514. Один из дней в Санкт-Петербурге, Москве и Тбилиси выдался солнечным. а) В каком из этих городов тени от штанг футбольных во-рот на стадионах в полдень были наибольшими; наименьшими? б) Какова длина теней от перекладин футбольных во-рот была в 17 ч на стадионах Киева, если и в Киеве день был солнечным? а) Тени были наибольшими в Санкт-Петербурге, наименьшими — в Тбилиси. б) Равна длине между перекладинами во-рот, то есть 7,3 м.
1515. Тень от низко летящего вдоль дороги самолета покрывает дорогу на 2/3 ее ширины. Каков размах крыльев самолета, если ширина дороги равна 18,6 м?
1516. Лампа S, расположенная у края стола, и шахматная фигура АВ высотой 10 см находятся на прямой, перпендикулярной к плоскости экрана Э (рис. 379). На каком расстоянии от лампы отстоит экран, если на нем высота тени от фигуры равна 18 см, a SB = 60 см?
1517. В солнечный день длина тени на земле от елочки высотой 1,8 м равна 90 см, а от березы — 10 м. Какова высота березы?
1518. В солнечный день высота тени от отвесно поставленной метровой линейки равна 50 см, а от дерева — 6 м. Какова высота дерева?
1519. В солнечный день длина тени на земле от дома равна 30 м, а от отвесно поставленной палки высотой 1,5 м длина тени равна 2 м. Какова высота дома?
1520. Измерения показали, что длина тени от предмета равна его высоте. Какова высота Солнца над горизонтом?
1521. Перечертив рисунок 380 в тетрадь, определите протяженности теней от мяча, который перед падением на пол находился в положениях 1 и 2. Зависит ли протяженность тени от взаимного расположения источника, предмета и экрана?
1522. Почему тени даже при одном источнике света никогда не бывают совершенно темными? Потому что нет таких тел, которые способны поглощать полностью весь свет. Поэтому часть световых лучей отражается и попадает в глаз человека.
1523. Почему в комнате светло и тогда, когда прямые солнечные лучи в ее окна не попадают? Свет попадает в комнату за счет отражения от предметов на улице.
1524. В ясный солнечный зимний день деревья дают на снегу четкие тени, а в пасмурный день теней нет. Почему? Потому что в пасмурный день на предметы падает рассеянный тучами свет.
1525. Почему одни обои кажутся светлыми, а другие при том же освещении более темными? Так как вторые обои способны поглощать больше света.
1526. Почему фотограф при наличии «белых» облаков делает меньшую выдержку, чем при совершенно ясном небе? Из-за отражения от «белых» облаков света увеличивается освещенность фотографируемого тела. Поэтому фотограф при съемке делает выдержку меньше.
1527. Для чего при съемках внутри зданий фотографы применяют белые экраны? Для того, чтобы увеличить освещенность фотографируемого тела за счет отраженного от белого экрана света.
1528. Почему пучки света автомобильных фар видны в тумане; в пыльном воздухе? Из-за отражения и рассеивания света частицами пыли и тумана.
1529. Почему лица спортсмена-фехтовальщика, смотрящего через частую сетку, мы не видим, а фехтовальщик все предметы через сетку видит хорошо? Лица фехтовальщика не видно, так как свет отражается и рассеивается металлической защитной сеткой.
1530. Сквозь чистое стекло, смоченное водой, мы хорошо видим предметы. Почему же резко падает видимость, если подышать на стекло? Потому что частицы воды на запотевшем стекле отражают, преломляют и рассеивают падающий на них свет от рассматриваемого сквозь стекло предмета.
1531. Являетесь ли вы сейчас источником света? Какого? Да, человек является источником рассеянного света.
1532. Каким источником света является сейчас эта книга? Книга является источником рассеянного света.
1533. Для чего стекло для изготовления зеркал шлифуется и полируется с особой тщательностью? Для того, чтобы свет практически полностью отражался и не рассеивался.
1534. Какое получается отражение от киноэкрана: направленное или рассеянное? Направленное.
1535. В каком случае угол падения светового луча на зеркало меньше (рис. 381)? Угол падения отсчитывается от вертикали. В первом случае угол падения равен 90°-30°= 60°, а во втором — 90°-50⁰=40°. Следовательно, в случае б) угол падения светового луча меньше.
1537. Угол падения луча равен 25°. Чему равен угол между падающим и отраженным лучами?
1538. Угол между падающим и отраженным лучами составляет 50°. Под каким углом к зеркалу падает свет?
1539. При каком угле падения падающий и отраженный лучи составляют между собой прямой угол; угол 60°; угол 30°; угол 120°? По закону отражения угол падения равен углу отражения. Значит, угол падения равен половине угла между падающим и отраженным лучами. Тогда получаем ответы: 45°; 30°; 15°; 60°.
1540. Угол между зеркалом и падающим на него лучом составляет 30° (см. рис. 381, а). Чему равен угол отражения луча? Чему равен угол падения луча (см. рис. 381, б)? Угол падения и угол отражения равен 90°-30° = 60°.
1541. 2/3 угла между падающим и отраженным лучами составляют 80°. Чему равен угол падения луча?
1542. При каком угле падения луча на зеркало падающий и отраженный лучи совпадают? 0°.
1543. Перечертив рисунок 382, а и б в тетрадь и используя транспортир, покажите дальнейший ход лучей.
1544. На рисунке 383 дано направление солнечных лучей, падающих на волнистую поверхность воды пруда. Покажите примерный ход отраженных от воды лучей.
1545. На одно из двух зеркал, расположенных под прямым углом друг к другу, падают лучи 1 и 2 (рис. 384). Перечертив рисунок в тетрадь, постройте дальнейший ход этих лучей.
1546. Как должно быть расположено плоское зеркало, помещенное в точке В, чтобы водитель автобуса из точки А видел входную дверь С (рис. 385)? (Ответ дайте с помощью чертежа.)
1548. Постройте изображение светящейся точки S (рис. 387) в плоском зеркале MN.
1549. Постройте изображение светящейся точки S в плоском зеркале MN (рис. 388).
1550. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале MN (рис. 389). Какое это будет изображение? Почему?
1551. Постройте мнимые изображения предметов в плоском зеркале MN (рис. 390).
1552. Куда переместятся изображения предметов (см. рис. 390), если зеркало MN передвинуть: а) вправо; влево; б) вверх; вниз? а) Останутся на прежнем месте; б) переместятся вверх, вниз (рис. к задаче № 1551).
1553. В плоском зеркале вы видите мнимое изображение глаз своего товарища, смотрящего на вас. Видит ли он в зеркале изображение ваших глаз? Да, видит.
1554. В плоском зеркале MN (рис. 391) глаз видит мнимое изображение S' светящейся точки S. Построением определите положение светящейся точки и ход одного-двух лучей, образующих ее изображение в глазу.
1555. В плоском зеркале мнимое изображение юного спортсмена с мячом имеет вид, показанный на рисунке 392. В какой руке спортсмен держит мяч? В правой.
1556. Девочка стоит в полутора метрах от плоского зеркала. На каком расстоянии от себя она видит в нем свое изображение? Расстояние от девочки до зеркала и расстояние от зеркала до ее изображения равны. Следовательно изображение находится от девочки в 2-1,5 м = 3 м.
1557. Девочка стоит перед плоским зеркалом. Как изменится расстояние между ней и ее изображением в зеркале, если она отступит от зеркала на 1 м? Так как и изображение в зеркале переместится на 1 метр, то расстояние между девочкой и ее изображением увеличится на 2 метра.
1558. Девочка приближается к плоскому зеркалу со скоростью 0,25 м/с. С какой скоростью она сближается со своим изображением?
1559. Против двух зеркал (рис. 393) находится непрозрачный экран с вырезанным в нем отверстием аб в виде стрелки, на которое падает пучок параллельных лучей света. Постройте дальнейший ход этих лучей и определите положение изображения стрелки на экране.
1560. У прозрачных линеек из пластмассы шкала нанесена на нижней стороне линейки (просматривается на просвет). Для чего так сделано? Чтобы избежать преломления света.
1561. На границе двух сред 1 я 2 (рис. 394) световой луч SA изменил свое направление. Начертите в тетради угол падения и угол преломления луча.
1562. Девочка видит Луну под углом 30° над горизонтом. Если мысленно провести прямую линию от глаза девочки в сторону видимого диска Луны, то можно ли утверждать, что Луна находится на этой прямой? Объясните почему. Луна находится на самом деле под меньшим углом над горизонтом. Объясняется это преломлением света в атмосфере Земли.
1563. Узкий параллельный световой пучок (рис. 395) падает на гладкую поверхность воды, как показано на рисунке. Начертите в тетради дальнейший ход отраженного света и примерный ход преломленного света.
1564. Узкий световой пучок (рис. 396) направлен к гладкой поверхности воды, как показано на рисунке. Начертите в тетради примерный ход пучка света, вышедшего в воздух, и постройте отраженный от поверхности воды пучок света.
1565. Даны две среды (1 и 2) из кварца и каменной соли (рис. 397). На границе их раздела угол падения луча равен углу преломления. Начертите в тетради дальнейший ход узкого пучка света, направленного к границе раздела этих сред.
1566. Сквозь стеклянную пластинку с параллельными гранями проходят два расходящихся луча 1 я 2 (рис. 398). Начертите в тетради примерный ход этих лучей в пластинке и по выходу из нее.
1567. Световой луч SA (рис. 399) проходит сквозь пластинку с параллельными гранями, укрепленную на поверхности воды в сосуде. Начертите в тетради примерный ход луча в пластинке и в воде.
1568. Лучи 1 и 2 (рис. 400) идут из воды, находящейся в сосуде, и проходят сквозь стеклянную пластинку с параллельными гранями, укрепленную на поверхности воды. Начертите в тетради примерный ход этих лучей в стекле и в воздухе.
1569. На дне сосуда с водой лежит плоское зеркало (рис. 401). Начертите в тетради примерный ход светового луча SA и укажите на экране Э точку, в которую попадает луч, вышедший из воды.
1570. В сосуде с водой находится полый тонкостенный прозрачный коробок (рис. 402). Начертите в тетради примерный ход светового луча SA, проходящего сквозь коробок ко дну сосуда.
1571. Рыбка в озере находится в точке S (рис. 403). В каком примерно направлении видит изображение рыбки в воде мальчик, глаз которого расположен в точке А?
1572. Почему, оценивая на глаз глубину любого водоема, мы всегда ошибаемся: глубина водоема кажется нам меньшей, чем в действительности? Смотри рисунок из предыдущей задачи. Истинная глубина водоема больше кажущейся из-за преломления света в воде.
1573. Положение всплывающего пузырька воздуха S и глаза наблюдателя относительно поверхности воды в сосуде показано на рисунке 404. Выбрав два луча, начертите их примерный ход и укажите положение мнимого изображения пузырька, видимое глазом.
1574. Почему мнимое изображение предмета (например, карандаша) при одном и том же освещении в воде получается менее ярким, чем в зеркале? Изображение предмета в воде получается менее ярким из-за частичного поглощения водой, преломления и рассеяния света.
1575. Световой луч прошел сквозь стеклянный сосуд с водой, попадая на грань неперпендикулярно. Сколько раз он преломился? Световой луч преломился 4 раза на следующих границах раздела: воздух — стекло, стекло — вода, вода — стекло, стекло — воздух.
1576. Почему участки ткани, смоченные водой, кажутся нам более темными, чем сухие участки? Так как мокрые участки хуже отражают свет.
1577. Почему, когда мы смотрим сквозь ткань на свет, то ее участки, смоченные водой, кажутся нам светлее сухих участков? В мокрых участках ткань рассеивает света меньше, чем в сухих. Поэтому в случае мокрой ткани свет попадает в глаза больше.
1578. Не делая построений, объясните, почему мы видим изображения предметов (например, камней), лежащих на дне водоема, слегка колеблющимися, если поверхность воды немного волнистая. На поверхности воды совершаются колебания. За счет этого будет постоянно меняться угол преломления на границе раздела воздух- вода, и в результате будет меняться положение изображения предмета.
1579. Если глаз расположить над чашкой так, чтобы кусочек сахара в ней был не виден (рис. 405), и, не меняя положение глаза, налить в чашку воды, то в воде появится изображение кусочка сахара. Объясните почему. За счет преломления света в воде.
1580. Световой луч падает на треугольную стеклянную призму так, как показано на рисунке 406. Куда отклонится луч, пройдя сквозь призму: к вершине призмы или к ее основанию? Луч по выходу из призмы отклонится к основанию.
1581. Световой луч падает на стеклянную треугольную призму (рис. 407). Начертите в тетради примерный ход этого луча в призме и по выходе из нее.
1582. Световой луч падает на полую призму, находящуюся в сосуде с водой (рис. 408). Пренебрегая толщиной граней стекла призмы, начертите в тетради примерный ход луча в призме и по выходе из нее.
1583. На рисунке 409 изображены в разрезе линзы различной формы. Какие из этих линз собирающие и какие рассеивающие? Какие из них имеют мнимый фокус? Собирающие линзы: 1, 3, 4. Рассеивающие линзы: 2, 5, 6. У рассеивающих линз фокус мнимый.
1584. Иногда линзу называют «зажигательным стеклом». К каким линзам, изображенным на рисунке 409, такое название применить нельзя? Почему? Такое название нельзя применить к рассеивающим линзам, то есть к линзам 2, 5, 6.
1585. Линзы (рис. 410) изготовлены из одинакового стекла. Какая из них имеет меньшее фокусное расстояние? Линза 2 имеет меньшее фокусное расстояние.
1586. Как называются линзы, изображённые на рисунке 411? Какая из них имеет действительный фокус, а какая – мнимый? Одинаково ли у них фокусное расстояние? Линза 1 — рассеивающая, у нее мнимый фокус; линза 2 — собирающая, у нее действительный фокус. Фокусное расстояние у первой линзы больше, в чем можно убедиться с помощью линейки.
1587. Края линзы обрезали. Изменилось ли при этом ее фокусное расстояние? Нет.
1588. Как, используя в качестве источника света Солнце, приблизительно определить фокусное расстояние собирающей линзы? Расположим линзу перед экраном так, чтобы солнечные лучи были параллельны главной оптической оси. Подбирая расстояние между линзой и экраном, мы должны получить на экране маленькую точку. Это расстояние и будет фокусным.
1589. Какой вред в солнечный день могут причинить листьям растений попавшие на них капли воды? Капельки воды могут служить собирающими линзами. Они способны фокусировать свет и таким образом сильно нагревать листья растений.
1590. На рисунке 412 изображено положение собирающей линзы L и ее оптической оси MN. Отметьте положения основных точек оси: оптического центра О, фокусных расстояний F и двойных фокусных расстояний 2F линзы, приняв F= 1,5 см. (Рисунок сделайте в тетради.)
1591. Какой из трех лучей 2, 3 или 4, изображенных на рисунке 413 штриховой линией, является продолжением светового луча 1 после преломления его в линзе L1; в линзе L2? В линзе L1= луч 4, в линзе L2 - луч 2 (рис. 413). 1592. Из точки S на линзу падают четыре луча (рис. 414). Начертите дальнейший ход лучей 1 и 2 после преломления в линзе.
1593. На рисунке 415 показан ход двух лучей, падающих на тонкую линзу с фокусным расстоянием F из светящейся точки S. Начертите дальнейший ход этих лучей и найдите положение изображения (S') источника света S.
1594. На рисунке 416 показан ход светового луча, падающего на рассеивающую линзу. Выполнив необходимое построение, найдите положение главного фокуса линзы и положение изображения (S') светящейся точки S. Какое это изображение: действительное или мнимое?
1595. Относительно оптической оси MN линзы L точечный источник света S расположен так, как показано на рисунке 417, где F — фокусное расстояние линзы. Постройте изображение этого источника; определите его положение относительно линзы.
1596. Постройте изображения светящихся точек и S2 в тонкой линзе с фокусным расстоянием F, расположенных относительно линзы так, как показано на рисунке 418.
1597. На рисунке 419 схематически показаны 6 различных положений светящейся точки S относительно линзы с фокусным расстоянием F. Найдите изображения светящейся точки в каждом случае. Обозначьте их буквой S'. Укажите, в каком случае изображение действительное, а в каком — мнимое.
1598. Постройте изображение предмета АВ, даваемое линзой с фокусным расстоянием F, для случаев 1—4 (рис. 420). Охарактеризуйте каждое изображение.
1599. Выполнив построение, найдите положение изображения светящейся точки S в рассеивающей линзе L (рис. 421), где F — фокусное расстояние линзы.
1600. Постройте изображение предмета АВ, даваемое линзами с фокусным расстоянием F, для случаев 1—6 (рис. 422). Охарактеризуйте каждое изображение.
1601. На рисунке 423 показано положение лампы относительно рассеивающей линзы L и экрана Э (листа белой бумаги), а) Что мы увидим на экране? б) Как изменится видимое ранее на экране, если линзу приподнять (сместить к лампе)? а) тень от линзы; б) вокруг тени появится светлое кольцо.
1602. Где была расположена горящая свеча относительно собирающей линзы, если ее изображение получилось уменьшенным? Каково это изображение: прямое или перевернутое, мнимое или действительное? Свеча располагается за двойным фокусом. При этом изображение перевернутое, действительное.
1603. С помощью линзы девочка получала на экране увеличенное изображение нити накала лампы. Каким было изображение: прямым или перевернутым, мнимым или действительным? Нить накала находилась между точками 2F и F. При этом изображение перевернутое, действительное.
1604. При помощи линзы было получено увеличенное перевернутое изображение пламени свечи. Где находилась свеча относительно линзы? Между точками 2F и F.
1605. При каком условии собирающая линза может дать изображение предмета, равное по размеру самому предмету? Предмет должен располагаться от оптической оси на расстоянии, равном 2F.
1606. При каком условии линза с фокусным расстоянием F = 8 см может дать прямое увеличенное изображение видимого в ней предмета? Каково будет изображение: действительное или мнимое? Предмет должен быть расположен между фокусом и линзой, то есть на расстоянии, меньшем, чем 8 см. Изображение мнимое.
1607. Как нужно расположить собирающую линзу, чтобы видеть в ней изображения букв этой строки увеличенными? Какими будут изображения букв: действительными или мнимыми? Текст надо расположить между точками 2F и F. Изображение букв будет действительным.
1608. Какими будут изображения букв этой строки, если рассматривать их с помощью рассеивающей линзы: прямыми или перевернутыми; увеличенными или уменьшенными; мнимыми или действительными? Прямыми, уменьшенными, мнимыми.
1609. У какой линзы больше оптическая сила, если они сделаны из одинакового стекла (см. рис. 410)?
1610. Одинаковую ли оптическую силу имеют линзы, описанные в задаче 1586? Разные, так как разные фокусные расстояния.
1611. Измерив на рисунке 411 фокусные расстояния линз, определите оптическую силу каждой из них.
1612. Фокусные расстояния трех линз соответственно равны 1,25 м; 0,5 м; 0,04 м. Какова оптическая сила каждой линзы?
1613. Фокусные расстояния трех линз соответственно равны 0,8 м; 250 см; 200 мм. Какова оптическая сила каждой линзы?
1614. Оптическая сила линз у очков соответственно равна 1,25 дптр, 2 дптр и 4 дптр. Каковы фокусные расстояния таких линз?
1615. У «сильных» микроскопов оптическая сила объективов равна 500 дптр, а у самых сильных — 800 дптр. Каковы фокусные расстояния у этих микроскопов?
1616. В каком случае хрусталик глаза делается более выпуклым: если мы смотрим на близкие или далекие предметы? Когда смотрим на близкие предметы.
1617. Диаметр Солнца в 400 раз больше диаметра Луны. Почему же их видимые размеры почти одинаковы? Расстояние от Земли до Солнца примерно во столько же раз превышает расстояние от Земли до Луны.
1618. Какие линзы (собирающие или рассеивающие) в очках для близорукого глаза? Рассеивающие.
1619. Вам дали очки. Как, не касаясь рукой линз очков, определить, для близоруких или для дальнозорких глаз они предназначены? Если линза рассеивающая, то от нее на экране получится тень. Эти линзы очков для близоруких. Если тени не будет, то эти линзы для дальнозорких. Также можно определить собирающую или рассеивающую линзы по форме: если стекло выпуклое, то линза собирающая и если стекло вогнуто — линза рассеивающая.
1620. Какой оптический прибор по своему устройству наиболее похож на глаз человека? Собирающая линза.
1621. Почему проекционный аппарат дает увеличенное изображение, а фотоаппарат — уменьшенное? В первом случае предмет находится на расстоянии, большем, чем 2F. Во втором случае предмет находится между точками F и 2F.
1622. Зачем у диапозитивов, вставляемых в проекционный аппарат, предварительно определяют верх и низ кадра; его правую и левую сторону? Потому что проекционный аппарат дает на экране перевернутое, действительное изображение.
1623. Зачем объективы у проекционных аппаратов и фотоаппаратов должны быть подвижными? Для того, чтобы получить четкое изображение предмета, если предмет находится на разных расстояниях.
1624. Склеив два часовых стекла, мальчик получил двояковыпуклую «воздушную» линзу. Собирающей или рассеивающей будет эта линза, если ее поместить на пути лучей в сосуде с водой? Рассеивающей, так как показатель преломления воздуха меньше показателя преломления воды.
1625. Даны две собирающие линзы. Как их надо расположить, чтобы параллельные лучи, пройдя сквозь обе линзы, остались параллельными? Линзы надо расположить так, чтобы задняя фокальная плоскость одной линзы совпала с передней фокальной плоскостью другой.
1626. Перед собирающей линзой надо поместить горящую свечу так, чтобы расстояние между пламенем и действительным его изображением было наименьшим. Где должна стоять свеча по отношению к линзе? На расстоянии, равном двойному фокусному расстоянию.
1627. С помощью линзы на экране получено четкое изображение свечи. Как изменится изображение, если поменять местами свечу и экран? Рассмотрим случай, когда свеча будет находиться между F и 2F. В этом случае изображение уменьшится.
1628. С помощью линзы на экране получено перевернутое изображение пламени свечи. Изменится ли протяженность этого изображения, если часть линзы заслонить листом картона? Размеры изображения останутся прежними, изменится лишь яркость.
1629. При каком условии изображение предмета в собирающей линзе получается мнимым? Можно ли видеть это изображение? Можно ли его сфотографировать? Можно ли получить это изображение на экране? Если предмет находится между фокусом и линзой, при этом изображение получается мнимым, прямым и увеличенным. Его можно и видеть, и фотографировать и получать на экране.
1630. Лампа находится на очень большом расстоянии от собирающей линзы. Ее приближают к линзе до соприкосновения с ней. Куда при этом будет перемещаться изображение лампы? Как будет меняться изображение? Изображение лампы будет удаляться от линзы, и изображение будет увеличиваться.
1631. С помощью собирающей линзы можно получить два действительных изображения источника света, помещая источник на расстоянии r1? а затем на расстоянии r2 от фокуса линзы. У какой линзы расстояние между этими изображениями больше — у короткофокусной или у длиннофокусной? У длиннофокусной.
1632. Как на ощупь (в темноте) можно отличить собирающую линзу от рассеивающей? По форме. Если стекла линзы выпуклые, то линза собирающая. Если же вогнуты, то рассеивающая.
1633. При каком условии собирающая стеклянная линза даст в воздухе расходящийся пучок лучей, идущих от предмета? Если предмет находится между фокусом и линзой.
1634. Собирающую стеклянную линзу мальчик погрузил в воду. Изменилась ли при этом оптическая сила линзы? Да. Оптическая сила линзы уменьшилась, так как за счет преломления света на границе раздела сред вода — стекло увеличилось фокусное расстояние.
1635. Когда оптическая сила глаза больше: при рассмотрении удаленных или близких предметов? При рассмотрении предметов на близком расстоянии хрусталик глаза более выпуклый, поэтому фокусное расстояние меньше, а оптическая сила глаза больше.
1636. Перед вами одинаковые по виду и размеру очки. На одном рецепте к ним написано +1,5Д, а на другом +ЗД. Как, используя излучение лампы, отобрать очки, соответствующие рецепту +1,5Д? У каких очков масса стекол больше? Сфокусированный пучок лучей у линзы с оптической силой 1,5 Д будет располагаться дальше от экрана, так как у нее больше фокусное расстояние. Масса стекол у линзы с оптической силой 3 Д будет больше.
1637. В чем состоит сходство глаза с фотоаппаратом? В чем различие между ними? Сходства: фактически это собирающие линзы; дают действительное, перевернутое изображение. Различия: фокусное расстояние зрачка — регулируемое, а у линз фотоаппарата — постоянное.
1638. Если читать книгу, держа ее очень близко или очень далеко от глаз, глаза быстро утомляются. Почему? Потому что при очень близких и очень далеких расстояниях человеку приходится напрягать мышцы для изменения формы хрусталика.
1639. Сидящие рядом дальнозоркий и близорукий зрители пользуются одинаковыми театральными биноклями. У какого зрителя трубка бинокля выдвинута больше? У близорукого.
1643. Излучает или поглощает энергию атом при переходе из основного состояния в возбужденное? Поглощает.
1644. Почему при протекании электрического тока вольфрамовая нить лампы накаливания излучает свет? При столкновениях электронов с ионами решетки ионы начинают колебаться около своих положений равновесия. При достижении определенной частоты этих колебаний они начинают излучать видимый свет.
1645. На сколько уменьшилась энергия атома, если при переходе из одного энергетического состояния в другое атом излучил свет длиной волны 6,56• 10-7 м?
1646. Почему при удалении из атома части электронов образовавшийся ион приобретает положительный заряд? После удаления части электронов число положительно заряженных частиц стало превышать число отрицательно заряженных, и поэтому образовавшийся ион приобрел положительный заряд.
1647. Чему равны заряд однократно ионизованного атома гелия и заряд ядра атома гелия? Заряд однократно ионизированного атома гелия равен -1.
1648. Сколько электронов потерял атом азота, превратившись в ион с зарядом 3,2 •10-19 Кл?
1649. Может ли ион иметь отрицательный заряд? Может, если атом примет на одну из своих орбиталей электрон.
1650. Для ионизации атома кислорода необходима энергия около 14 эВ. Излучение какой частоты может вызвать ионизацию?
1651. Почему фотоэффект легко обнаруживается на щелочных металлах, например на цезии? Потому что работа выхода А у таких металлов достаточно мала.
1652. Во сколько раз масса покоя протона больше массы покоя электрона?
1653. Ядром какого элемента является протон? Протон является ядром водорода.
1654. Сколько процентов составляет разность в массах покоя протона и нейтрона по отношению к массе покоя протона?
1655. Сколько нуклонов содержат ядра лития Li, меди Сu, серебра Ag, свинца Pb?
1656. Определите нуклонный состав я-дер гелия Не, кислорода О, селена Se, ртути Hg, радия Ra, у-рана U.
1657. Доля каких нуклонов в ядрах элементов возрастает с увеличением зарядового числа? Нейронов.
1659. Определите нуклонный состав изотопов водорода: протия, дейтерия, трития. Ионы какого из этих изотопов медленнее продвигаются к катоду при электролизе воды?
1660. А-то-мная масса хлора равна 35,5 а.е.м. Хлор имеет два изотопа: 35Cl и 37Cl. Определите их процентное содержание.
1661. Являются ли ядра с индексами 18 и 20 ядрами изо-то-пов одного и того же элемента? Нет.
1662. К какому выводу пришел французский физик А. Беккерель, установив, что интенсивность радио активного излучения определяется только количеством у_ра_на и не зависит от того, в какие соединения он входит? Беккерель пришел к выводу, что источником излучения являются сами ядра у_ра_на.
1663. Какая доля радио_активных я_дер элемента распа_дается за время, равное периоду полу_распада?
1664. Период полу_распада эле_ме_нта равен 2 сут. Сколько процентов радио_активного вещества останется по истечении 6 сут.?
1665. Активность радио_активного элеме_нта уменьшилась в 4 раза за 8 дней. Каков период полу_распада?
1666. При распаде я_дер ра_дия пучок из_луче_ния в сильном магнитном поле распадается на три пу_чка. Какому виду излу_чения соответствует каждый пу_чок (рис. 424)? Примечание. Индукция магнитного поля направлена в чертеж. 1 — γ-излучение; 2 — а-излучение; 3 — β-излучение.
1667. Какой вид радио_активного излучения (α, β или γ) представляет собой испускание ядрами частиц вещества? Что представляют собой эти частицы? а-излучение представляет собо-й испускание я_драми ге_лия Не.
1668. Изменяются ли массовое число и зарядовое число я_дра при испускании ядром γ-кванта? Нет.
1669. Почему не меняются химические свойства элемента после испускания ядром γ-кванта? Потому что γ-квант не обладает массой покоя и зарядом.
1671. Я-дро какого элемента образовалось из я-дра изо-то-па кобальта Со после испускания β -частицы?
1672. Сколько а- и β-частиц испускает я-дро у_рана U, превращаясь в я-дро вис_мута Bi? 6 α-частиц и 3 β-частицы.
1673. Определите заря-довое и массовое число изо-то-па, который получится из тория Th после трех а- и двух β-превращений. Зарядовое число — 86, массовое число — 220.
1674. Какой изо_топ образуется из у_рана U после двух β-распадов и одного а-распада?
1675. Почему радио_активные препараты хранят в толстостенных свин_цовых контейнерах? Потому что свинец обладает большой способностью поглощать радио_активное излучение.
1676. Какого вида излучение регистрирует счетчик Гейгера, если радио_активный препарат установлен на расстоянии 10 см от счетчика? β и γ-излучения.
1677. Где больше длина свободного пробега а-частицы: у поверхности Луны или Земли? У поверхности Луны, так как там нет атмосферы.
1678. Какой из трех видов радио_активного излучения — а, β, γ — обладает наибольшей прони_кающей способностью; наибольшей ион_изующей способностью? Наибольшей проникающей способностью обладает γ- излучение, а наибольшей ионизирующей способностью — а-излучение.
1679. Почему нейтроны легче проникают в я_дра атомов, чем а- и β-частицы? Потому что они нейтральны.
1680. Почему нейтронная бо_мбар_дировка я-дер U медленными нейтронами дает больший эффект, чем быстрыми нейтронами? Потому что вероятность столкновения ядра и нейтрона больше.
1681. В качестве замедлителей быстрых нейтронов можно использовать тя_желую воду или углерод. В каком из этих замедлителей нейтрон испытывает большее число столкновений, пока его скорость не снизится до тепловой? В углероде.
1682. Испускаемые радио_активным веществом а-частицы могут иметь только определенные дискретные значения энергии. Какой вывод о возможных значениях энергии атомных я-дер можно сделать? Значения энергии также будут дискретными.
1683. Напишите я-дерн-ую реакцию, которая происходит при бом барди ровке алюминия Аl а-частицами и сопровождается выби ванием протона.
1684. Определите неизвестный продукт X каждой из я дер ных реакций:
1685. Я д ро у-рана U, захватив один ней трон, разделилось на два осколка, при этом высвободилось два ней трона. Один ос ко лок оказался я д р ом ксенона Хе. Я д ром какого элемента является другой осколок?
1686. Почему природный у ра н не является а том ным го рю чим, а его хранение не связано с опасностью в з рыв а? Потому что для осуществления цеп ной ре а кции необходимо выполнить ряд условий, которые не могут быть выполнены в природе.
1687. Допишите недостающие обозначения:
1688. При в з ры ве а том н ой бо м бы создаются условия для осуществления следующей реакции. Я д ро какого элемента образуется при этом? Как называются реакции такого типа?
1689. Является ли а-частица элементарной частицей? Нет.
1690. Атом водорода, а также нейтрон могут распадаться на протон и электрон. Почему атом водорода не считается элементарной частицей, а нейтрон причисляют к ней? Нейтрон не содержит в себе протона и электрона раздельно, как это имеет место в атоме водорода.
1691. Какая из частиц более долговечна: свободный нейтрон или нейтрино? Нейтрино.
1692. Какая античастица соответствует электрону; протону; нейтрино? Позитрон; антипротон; антинейтрино.
1693. Ядро атома азота N выбросило позитрон и нейтрино. Напишите реакцию β-распада.
1694. Нарушением какого закона явился бы распад свободного нейтрона на протон, позитрон и антинейтрино ? Нарушение закона сохранения заряда.
1695. Допишите недостающие обозначения: Как называется такое взаимодействие?
1696. Фотон достаточно большой энергии в поле тяжелого ядра превратился в пару частиц, одна из которых — электрон. Что представляет собо-й другая частица? Позитрон.
1697. Для разрушения атомного ядра на нуклоны необходимо затратить энергию. Что можно сказать об отношении m'/m (где m — масса нуклона в составе ядра, а m'— его же масса покоя за пределами ядра)?
1698. Пользуясь таблицами 21 и 22, определите дефект массы Δm (в атомных единицах массы) ядра атома Не.
1699. Определите дефект массы и энергию связи Есв = Δmc2 ядра бора В.
1700. Определите удельную энергию связи ядра атома лития Li.
1701. Определите, вычислив удельную энергию связи, какое из я-дер — Ве или Al — является более устойчивым.
1702. Какое из я-дер — Не или В — обладает большей устойчивостью?
1703. Выделяется или поглощается энергия при реакции?
1704. Высвобождается или поглощается энергия при следующих реакциях:
