Вариант 8
1. Диск радиусом R = 0,2 м вращается согласно уравнению = A + Bt + Ct3, где А = 3 рад; B = –1 рад/с; С = 0,1 рад/с3. Определить тангенциальное at, нормальное аn и полное а ускорения точек на окружности диска для момента времени t = 10 с.
2. Орудие, жестко закрепленное на железнодорожной платформе, производит выстрел вдоль полотна железной дороги под углом = 30° к линии горизонта. Определить скорость отката платформы, если снаряд вылетает со скоростью u1 = 480 м/с. Масса платформы, с орудием и снарядами m2 = 18 т, масса снаряда m1 = 60 кг.
3. По горизонтальной плоской поверхности катится диск со скоростью = 8 м/с. Определить коэффициент сопротивления, если диск, будучи предоставлен самому себе, остановился, пройдя путь s = 18 м.
4. Шарик массой m = 60 г, привязанный к концу нити длиной l1 = 1,2 м, вращается с частотой n1 = 2 с–1, опираясь на горизонтальную плоскость. Нить укорачивается, приближая шарик к оси вращения до расстояния l2 = 0,6 м. С какой частотой n2 будет при этом вращаться шарик? Какую работу А совершает внешняя сила, укорачивая нить? Трением шара о плоскость пренебречь.
5. Смесь азота с массовой долей ω1 = 87,5% и водорода с массовой долей ω2 = 12,5% находится в сосуде объемом V = 20 л при температуре T = 560 К. Определить давление р смеси, если масса m смеси равна 8 г.
6. Определить среднюю квадратичную скорость vкв молекулы газа, заключенного в сосуд объемом V = 2 л под давлением p = 200 кПа. Масса газа m = 0,3 г.
7. Кислород при неизменном давлении p = 80 кПа нагревается. Его объем увеличивается от V1 = 1 м3 до V2 = 3 м3. Определить изменение U внутренней энергии кислорода, работу А, совершенную им при расширении, а также теплоту Q, сообщенную газу.
8. Определить работу A2 изотермического сжатия газа, совершающего цикл Карно, КПД которого η = 0,4, если работа изотермического расширения равна A1 = 8 Дж.
9. Две длинные прямые параллельные нити находятся на расстоянии d = 5 см друг от друга. На нитях равномерно распределены заряды с линейными плотностями заряда τ1 = –5 нКл/см и τ2 = 10 нКл/см. Определить напряженность Е электрического поля в точке, удаленной от первой нити на расстояние r1 = 3 см и от второй на расстояние r2 = 4 см.
10. Конденсатор емкостью 3 мкФ заряжен до разности потенциалов 300 В, конденсатор емкостью 2 мкФ – до 200 В. Оба конденсатора соединены после зарядки параллельно. Какая разность потенциалов установится на обкладках конденсаторов после их соединения?
11. Внешняя цепь потребляет мощность P = 1 кВт. Определить силу тока I в цепи, напряжение U, под которым находится внешняя цепь, и ее сопротивление R. Э.д.с батареи E = 800 В, внутреннее сопротивление r = 50 Ом.
12. Сила тока в проводнике сопротивлением 10 Ом за время 50 с равномерно нарастает от 5 А до 10 А. Определить количество теплоты, выделившееся за это время в проводнике.
Вариант 9
1. Наклонная плоскость, образующая угол 25 с плоскостью горизонта, имеет длину 2 м. Тело, двигаясь равноускоренно, соскользнуло с этой плоскости за время 2 с. Определить коэффициент трения тела о плоскость.
2. На полу стоит тележка в виде длинной доски, снабженной легкими колесами. На одном конце доски стоит человек. Масса его m1 = 60 кг, масса доски m2 = 20 кг. С какой скоростью u (относительно пола) будет двигаться тележка, если человек пойдет вдоль нее со скоростью (относительно доски) = 1 м/с? Массой колес пренебречь, трение не учитывать.
3. Для растяжения пружины на х1 = 2 см требуется сила F1 = 40 Н. Какая работа A совершается при сжатии этой пружины на х2 = 5 см?
4. Определить момент силы М, который необходимо приложить к блоку, вращающемуся с частотой n = 12 с–1, чтобы он остановился в течение времени t = 8 с. Диаметр блока D = 30 см. Массу блока m = 6 кг считать равномерно распределенной по ободу.
5. В сосуде объемом V = 40 л находится кислород при температуре T = 300 K. Когда часть газа израсходовали, давление в баллоне понизилось на ∆p = 100 кПа. Определить массу m израсходованного кислорода. Процесс считать изотермическим.
6. При какой температуре средняя кинетическая энергия <εпост> поступательного движения молекулы газа равна 4,14·10-21 Дж?
7. В баллоне при температуре Т1 = 145 К и давлении p1 = 2 МПа находится кислород. Определить давление p2 кислорода после того, как из баллона будет выпущена половина газа.
8. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от теплоотдатчика теплоту Q1 = 4,38 кДж и совершил работу А = 2,4 кДж. Определить температуру теплоотдатчика, если температура теплоприемника Т2 = 273 К.
9. Два точечных заряда Q1 = 400 нКл и Q2 = 50 нКл, находятся на расстоянии r = 30 см друг от друга. Определить потенциальную энергию W системы.
10. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено двумя слоями диэлектрика: стекла толщиной d1 = 0,2 см и слоем парафина толщиной d2 = 0,3 cм. Разность потенциалов между обкладками U = 300 В. Определить напряженность Е поля и падение потенциала в каждом из слоев.
11. В сеть с напряжением U = 100 В подключили катушку с сопротивлением R1 = 2 кOм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра U1 = 80 В. Когда катушку заменили другой, вольтметр показал U2 = 60 В. Определить сопротивление R2 другой катушки.
12. Резистор сопротивлением R = 6 Ом подключен к двум параллельно соединенным источникам тока с ЭДС E1 = 2,2 В и E2 = 2,4 В и внутренними сопротивлениями r1 = 0,8 Ом и r2 = 0,2 Ом. Определить силу тока I в этом резисторе и напряжение U на зажимах второго источника тока.