Электронный учебник по физике 10 класса

по учебнику Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н.

ΔЕ = Е2- Е1 = A_Fc.  Е1 = mgh — механическая энергия саней в первом (верхнем) состоянии, когда их скорость и, следовательно, кинетическая энергия равна нулю, т = 100 кг — масса саней, h = 8 м — высота горы.

Е₂ =mv²/2 механическая энергия саней во втором (нижнем) состоянии, где v = 10 м/с — скорость саней в этом состоянии. Работа силы сопротивления при спуске саней с горы рассчитывается по формуле: A_Fc = F_cScosa, где Fc — искомая сила сопротивления движению санок; S = 100 м — длина горы; a=180° — угол между направлением силы сопротивления и направлением вектора перемещения саней. К задаче

Задание 1.1-В4. Использовать формулу для расчета центростремительного ускорения а_цс= v²/R , где v — модуль вектора скорости груза; R =l = 1 м — радиус окружности, по которой он движется. Для нахождения величины v применить закон сохранения механической энергии (сопротивлением воздуха пренебрегаем, а сила натяжения нити работы не совершает): Е1=Е2 -Е1 — механическая энергия груза в первом (верхнем) положении; Е2 — его механическая энергия во втором положении, когда нить образует с вертикалью угол 60°. За нулевой уровень отсчета потенциальной энергии груза в поле силы тяжести Земли примем уровень груза в нижнем положении (при прохождении им положения равновесия). Тогда Ex = mgl, где т = 0,1 кг — масса груза, a E2 = mgh+mv²/2, где h — высота груза во втором положении относительно нижне­го положения. Высота h равна h = l- lcosa = 1(1 - cosa). К задаче

Н=(gt₂² )/2, откуда t1= √(2H/g)=√(2*20/10)=2 с . Определить время движения мяча вверх: t₂= t-t₁= 3-2=1с и высоту подъема мяча после удара
о землю:

h =gt₂²/2. Рассчитать механическую (потенциальную) энергию мяча на высоте h: Е2=Еп2=mgh. Такой же механической (кинетической) энергией обладает мяч после удара о землю. Написать закон превращения части механической энергии в тепловую энергию Q при ударе о землю: Е1+Е2+Q и определить величину Q. Рассчитать, какая часть механической (кинетической) энергии перешла в тепло при ударе: Q/E1. К задаче

Задание 1.1-С4. Из графика определить, что движение тела начинается в момент времени t1=2с, когда модуль приложенной силы bt1 равен максимальной величине силы трения покоя: bt1=μmg, где (μ — коэффициент трения; m — масса тела. Написать второй закон Ньютона при движении тела (для моментов времени t > t1) в проекции на координатную ось, направленную в сторону движения: та = bt-μmg. Учтено, что модуль силы трения скольжения равен модулю максимальной силы трения покоя. Решая систему полученных уравнений, получить выражение для коэффициента трения: μ=(at1 )/(g(t-t1)). Определить из графика зависимости модуля ускорения тела от времени, что, например, для момента времени t = 3 с величина ускорения равна а = 1 м/с². Подставить полученные численные значения в формулу для расчета коэффициента трения. К задаче

Задание 1.1-С5. Применить второй закон Ньютона для тела массой т2 в нижней точке в проекции на направленную вертикально вверх координатную ось: т2а2 = Т - m2g, где а2 = ацс — модуль вектора ускорения (центростремительного) второго тела в нижней точке; Т — искомая величина, сила, с которой стержень действует на массу т2 в нижней точке. Сравнить линейные скорости движения грузов массами т1 и т с помощью формулы v = ωR, где v — модуль вектора линейной скорости; ω — угловая скорость; R — радиус вращения точки. Угловые скорости закрепленных на стержне тел при вращении стержня одинаковы, а радиус вращения тела массой т2 в 2 раза больше радиуса вращения тела массой т1. Поэтому v2 = 2v1. Рассчитать модуль центростремительного ускорения тела массой т2 в нижней точке по формуле

ацс=v₂²/l=2v₁/l=4v₁₂/l . Решить первое уравнение относительно величины Т    К задаче

С1 Тело, свободно падающее с некоторой высоты без начальной скорости, за время τ = 1 с после начала движения проходит путь в п = 5 раз меньший, чем за такой же промежуток времени в конце движения. Найдите полное время движения.                                                                                            

Ответ:   t=3c

С1 Маленький шарик падает сверху на наклонную плоскость и упруго отражается от неё. Угол наклона плоскости к горизонту равен 30°. На какое расстояние по горизонтали перемещается шарик между первым и вторым ударами о плоскость? Скорость шарика в момент первого удара направлена вертикально вниз и равна 1 м/с. Ответ: L=0,173 м

С1 В горизонтально расположенной трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально запаянным концом вниз и нагрели на 60 К. При этом объем, занимаемый воздухом, не изменился. Давление атмосферы в лаборатории-750 мм рт.ст. Какова температура воздуха в лаборатории? Ответ:  T₀=300К

C3 По прямому горизонтальному проводнику длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1,25*10^-5м² подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жесткостью 100 Н/м, течет ток I= 10 А (см. рисунок). Какой угол а составляют оси пружинок с вертикалью при включении вертикального магнитного поля с индукцией В= 0,1 Тл, если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет 7*10^-3 м? (Плотность материала проводника 8*10³ кг/м³). Ответ: a=45

C3 Положительно заряженная пылинка, имеющая массу 10^-8 г и заряд 1,8*10^-14 Кл, влетает в электрическое поле конденсатора в точке, находящейся посередине между его пластинами (см. рисунок). Минимальная скорость, с которой пылинка должна влететь в конденсатор, чтобы затем пролететь его насквозь, равна 30 м/с. Расстояние между пластинами конденсатора 1 см, напряженность электрического поля внутри конденсатора 500 кВ/м. Чему равна длина пластин конденсатора? Силой тяжести пренебречь. Система находится в вакууме. Ответ: l=0,1м.

С4 Условимся считать изображение на пленке фотоаппарата резким, если вместо идеального изображения в виде точки на пленке получается изображение пятна диаметром не более некоторого предельного значения. Поэтому, если объектив находится на фокусном расстоянии от пленки, то резкими считаются не только бесконечно удаленные предметы, но и все предметы, находящиеся дальше некоторого расстояния d. Оцените  предельный размер пятна, если при фокусном расстоянии объектива 50 мм и диаметре входного отверстия 5 мм резкими оказались все предметы, находившиеся на расстояниях более 5 м от объектива. Сделайте рисунок, поясняющий образование пятна.  Ответ: =0,05м.

С4  В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В; емкость конденсатора 2 мФ; индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом. В начальный момент времени ключ K замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.

2009 год