Электронный учебник по физике 10 класса

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

   Задачи по физике.    На этой странице расположены достаточно сложные задачи (указания и решения см. в 1001 задача по физике. И.М. Гельфгат. и др)

9.1.   Какова плотность ρ кристалла с так называемой простой кубической решеткой (см. рисунок), если масса каждо­го атома m₀, а длина ребра кубической ячейки а?

9.6*. Каково давление р атмосферного воздуха на по­верхность, которая поглощает половину налетающих на нее молекул газа?

9.7*. В закрытом сосуде происходит полное сгорание кусочка угля с образованием углекислого газа. После этого сосуд охлаждают до первоначальной температуры. Сравните конечное давление в сосуде с начальным. Объем угля мал по сравнению с объемом сосуда.

9.8. В закрытом сосуде при давлении р₀ находится смесь из одного моля кислорода и двух молей водорода. Между газами происходит реакция с образованием водяного пара. Какое давление установится в сосуде после охлаждения до первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит.

9.9*. В герметично закрытом баллоне находится смесь из m₁=0,50г водорода и m₂ = 8,0 г кислорода при давлении p₁ = 2,35*10⁵ Па. Между газами происходит реакция с образованием водяного пара. Какое давление р установится в баллоне после охлаждения до первоначальной температуры? Конденсации пара не происходит.

9.10.  Каковы средние кинетические энергии Ē поступательного движения и средние квадратичные скорости молекул кислорода и водорода при температуре t = 27 °С?

9.11.  Герметично закрытый сосуд полностью заполнен водой. Каким стало бы давление p внутри сосуда, если бы силы
взаимодействия между молекулами воды исчезли? Температура в сосуде постоянна: t = 27 °С.

9.12*. При вытекании жидкости из отверстия, расположенного у дна открытого цилиндрического сосуда, скорость опускания уровня жидкости непостоянна (см. задачи 8.24 и 8.25). Мариотт догадался, как добиться равномерного вытекания жидкости из цилиндрического сосуда. На рисунке изображен «сосуд Мариотта»: через пробку пропущена узкая, открытая с обоих концов трубка, не доходящая до дна. При этом жидкость из нижнего отверстия вытекает с постоянной скоростью. Объясните действие «сосуда Мариотта». Что изменится, если вынуть пробку из малого отверстия 1? Из отверстия 2?

9.13.   Под водой на глубине h = 5,0 м отломили нижний конец запаянной стеклянной трубки, и в нее вошло m = 1,95 г воды. Каким было давление р₀ в запаянной трубке? Объем трубки V = 2,0 см³, атмосферное давление p_а = 10⁵ Па.

9.14.   Открытую с двух концов вертикальную стеклян­ную трубку длиной l = 0,5 м наполовину погружают в ртуть. Затем трубку закрывают сверху и вынимают. Какова длина x ос­тавшегося в трубке столбика ртути? Атмосферное давление Н = 750 мм рт. ст.

9.15.     В сосуд с ртутью опускают открытую с двух концов стеклянную трубку, оставляя над поверхностью часть трубки длиной l = 60 см. Затем трубку закрывают сверху и по­гружают еще на а = 30 см. Какой станет высота h столба возду­ха в трубке? Атмосферное давление H = 760 мм рт. ст.

9.17*. Цилиндрический сосуд высотой h = 60 см до половины заполнен ртутью и    герметично закрыт крышкой с сифонной трубкой, заполненной ртутью (см. рисунок). Трубка  имеет колена равной длины и почти достигает дна сосуда. При каком давлении p воздуха в    сосуде ртуть перестанет вытекать через трубку? На сколько сантиметров понизится уровень ртути за время истечения? Начальное давление воздуха в сосуде совпадает с атмосферным (Н = 760 мм рт. ст.).

9.18.   В центре откачанной и запаянной с обоих кон­цов горизонтальной трубки длиной l=1,0 м находится столбик ртути длиной h = 20 см. Если трубку поставить вертикально, столбик ртути сместится на l = 10 см. До какого давления р₀ была откачана трубка?

9.19.   Горизонтальный цилиндрический сосуд разделен на две части тонким подвижным поршнем. Одна часть сосуда содержит кислород, другая — такое же по массе количество водорода. Каково равновесное положение поршня, если длина сосуда l=50 см?

9.18.    Два баллона, имеющие объемы V₁ и V₂, содержат газы при одинаковой температуре Т и давлениях р₁ и р₂ соответственно. Баллоны соединены трубкой с краном. Какое давление p установится в баллонах, если открыть кран? Температура не изменяется, газы в химическую реакцию не вступают.

9.19.    Компрессор нагнетает воздух в резервуар емкостью V, захватывая при каждом качании объем воздуха ΔV. Первоначально давление в резервуаре равно атмосферному p_a. Какое давление p_N установится в резервуаре после N качаний компрессора? Считайте, что температура воздуха при сжатии не изменяется.

9.20.    Поршневым воздушным насосом с емкостью ΔV откачивают воздух из сосуда емкостью V. Начальное давление равно атмосферному p_а. Каково давление p_N в сосуде после N качаний насоса? Температуру можно считать неизменной.

9.23*. В шинах автомобиля температура воздуха t₁ = 14 °С, а его давление р₁ = 500 кПа. Во сколько раз уменьшится площадь соприкосновения колес с дорогой, если после поездки температура в шинах повысится до t₂ = 57 °С? Атмосферное давление p_а = 100 кПа. Изменением объема шины можно пренебречь.

9.24.   По газопроводу течет метан (СН₄) при давлении p = 2,0*10⁶ Па и температуре t = 17 °С. За время т = 1 ч транспортируется m = 32 кг газа. Площадь поперечного сечения трубы газопровода S = 6,0 см². Какова скорость v движения газа в трубе газопровода?

9.25.   Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом (см. рисунок), в координатах p, Т и p, V. Масса газа постоянна.

9.26. Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом (см. рисунок), в координатах p, V и V, Т. Масса газа постоянна.

9.27. Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом (см. рисунок), в координатах p, Т и V, Т. Масса газа постоянна. Участки графика 1-2 и 3-4 соответствуют изотермическим процессам.

9.28. Сравните объем данной массы идеального газа в состояниях 1 и 2 (см. рисунок).
 

9.30*. Укажите точку, в которой достигалась наибольшая температура идеального газа в ходе процесса, график которого изображен на рисунке (дайте графическое решение).

9.32*. Какова температура идеального газа в состоянии 2 (см. рисунок), если состояния 2 и 4 лежат на одной изотерме? Температуры Т₁ и Т₃ в состояниях 1 и 3 считайте заданными.

9.35*. Оболочка аэростата, находящегося на Земле, наполнена водородом на а = 7/8 своего объема при темпе­ратуре t₁=17°С. Аэростат поднялся на высоту, где давление р₂ = 80 кПа и температура t₂ =  -3 °С.   Какова масса  водорода, который в результате расширения вышел через клапан при подъеме? Объем оболочки V = 800 м³.  На поверхности Земли атмосферное давление p₁ = 100 кПа.

9.36*. Во сколько раз изменится подъемная сила воздушного шара, если наполняющий его гелий заменить водородом? Весом оболочки шара можно пренебречь.

9.37.      В цилиндре под поршнем площадью S = 100 см² и массой m₁ = 50 кг находится воздух при температуре t₁ = 7 °С. Поршень находится на высоте h₁ = 60 см от дна цилиндра. Воздух в цилиндре нагревают до t₂ = 47 °С, а на поршень ставят гирю массой m₂ = 100 кг. На сколько опустится или поднимется поршень по сравнению со своим начальным положением? Атмосферное давление p_a = 100 кПа, трением поршня о стенки цилиндра можно пренебречь.

9.38.   После включения обогревателя температура в комнате повысилась с t₁ = 15 °С до t₂ = 21 °С. На сколько изменилось количество молекул воздуха в комнате? Объем комнаты V = 80 м³, атмосферное давление p_а = 10⁵ Па.

9.39.   Один из двух одинаковых сосудов заполнен сухим воздухом, а другой — влажным, содержащим водяные пары. Температуры и давления в обоих сосудах одинаковы. Какой из сосудов легче?

9.40.   В сосуде объемом V = 1,0 л находится азот массой m = 0,28 г. Азот нагрет до температуры t = 1500 °С, при которой 30% всех молекул азота диссоциируют на атомы. Найдите давление p в сосуде.

2009 год