Типовые задачи по физике с решениями
1. Зависимость скорости материальной точки от времени задана формулой Напишите уравнение движения
, если в начальный момент времени движущаяся точка находилась в начале координат. Вычислите путь, пройденный материальной точкой за 10 с.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: Уравнение проекции скорости в равноускоренном движении имеет вид ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() ![]() |
2. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 72 км/ч. Напишите уравнение . Найдите, через какой промежуток времени тело будет на высоте 15 м.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: Уравнение координаты при движении тела по вертикали имеет вид ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() ![]() |
3. Человек, стоящий на льду, ловит мяч массой 500 г, который летит горизонтально со скоростью 72 км/ч. С какой скоростью будет двигаться человек массой 60 кг, когда поймает мяч?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: По закону сохранения импульса в проекции на горизонтальную ось ОX: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
4. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением 0,6 м/с2, пройдёт 30 м? Постройте график зависимости проекции скорости от времени.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: Путь в равноускоренном движении без начальной скорости равен ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() ![]() |
5. Северная широта Санкт-Петербурга составляет 600. С какой скоростью жители нашего города вращаются вместе с Земным шаром вокруг его оси? Радиус Земли принять равным 6400 км.
Дано:
![]() ![]() | Решение: Линейная скорость точки, движущейся по окружности равна
![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
6. Стрела вылетает из арбалета вертикально вверх со скоростью 60 м/с. На какую высоту поднимется стрела, если её масса равна 50 г? Потерями энергии пренебречь.
Дано:
![]() ![]() | Решение: Т.к. по условию задачи потерями энергии можно пренебречь, то решаем задачу по закону сохранения механической энергии при действии на стрелу только силы тяжести: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
7. Пуля массой 5 г, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в шар массой 0,5 кг и застревает в нём. Какую скорость будет иметь шар сразу после попадания в него пули?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: По закону сохранения импульса при неупругом ударе получаем ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
8. На нагревание 5 кг воды от 30ºС до кипения и на испарение некоторой её массы пошло 2,81 МДж теплоты. Определите массу образовавшегося водяного пара.
Дано: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: По уравнению теплового баланса теплота расходуется на нагревание воды до температуры кипения и на испарение. ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
9. Некоторый газ массой 5 г, находящийся в баллоне при температуре 27ºС, создаёт давление 100 кПа. Водород массой 40 г в этом же баллоне при температуре 57ºС создаёт давление 440 кПа. Какова молярная масса неизвестного газа?
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение:
Применяем уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева) и к первому, и ко второму газу:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
10. В комнате объёмом 200 м3 относительная влажность воздуха при 20ºС равна 70%. Определите массу водяных паров в воздухе комнаты.
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: Применяем уравнение состояния идеального газа (Клапейрона-Менделеева) к водяному пару, находящемуся в воздухе: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
11. Определите начальную и конечную температуры идеального газа, если при изобарном охлаждении на 300ºС его объём уменьшился вдвое. Начертите график изопроцесса в координатных осях Т и V.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение:
По объединённому газовому закону ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() ![]() |
12. В баллоне объёмом 200 л находиться кислород под давлением 120 кПа при температуре 27ºС. После подкачивания гелия его давление поднялось до 320 кПа, а температура увеличилась до 47ºС. На сколько увеличилась масса кислорода?
Дано: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: Применяем уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева) и к первому, и ко второму состоянию кислорода в сосуде:
![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
13. При изохорном охлаждении идеального газа, взятого при температуре 207ºС, его давление уменьшилось в 1,5 раза. Какой стала конечная температура газа?
Дано: ![]() ![]() ![]() | Решение: По объединённому газовому закону ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() ![]() |
14. Четыре моля аргона нагреты при постоянном давлении на 100 К. Определите работу расширения, изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, сообщённой этому газу.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: Изменение внутренней энергии одноатомного газа равно:
![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
15. В машинное масло массой 6 кг при температуре 270С опущена стальная деталь массой 200 г при температуре 880 К. Какая температура установилась после теплообмена?
Дано: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: по уравнению теплового баланса
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
16. Идеальная тепловая машина получает от нагревателя, температура которого равна 500 К, за один цикл 3кДж теплоты. Найдите количество теплоты, отдаваемой за один цикл холодильнику, температура которого 400 К.
Дано: ![]() ![]() ![]() | Решение: КПД тепловой машины равен ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
17. Какое количество теплоты надо сообщить 10 кг льда при температуре 0ºС, чтобы в нём произошёл переход от дальнего порядка расположения молекул в ближний?
Дано:
![]() ![]() | Решение: дальний порядок расположения молекул характерен для твёрдого тела, а ближний порядок расположения молекул наблюдается в жидкости. Следовательно, в этой задаче нужно найти количество теплоты, которое поглощает лёд при его плавлении: ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
18. За 10 суток полностью испарилось из стакана 100 г воды. Сколько в среднем вылетало молекул с поверхности воды за 1 с?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: чтобы ответить на вопрос задачи, нужно найти общее число молекул в 100 г воды: ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
19. Платиновая проволока длиной 1,5 м имеет температуру 00С. При пропускании электрического тока она раскалилась и удлинилась на 15 мм. До какой температуры была нагрета проволока? Коэффициент линейного расширения для платины равен .
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: по закону линейного расширения ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
20. Какой заряд сообщен шару, если он заряжен до потенциала 100 В? Электрическая энергия, запасённая шаром 0,02 Дж.
Дано:
![]() ![]() | Решение: электрическая энергия уединённого проводника равна ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
21. C какой силой взаимодействуют два одинаковых маленьких шарика в вакууме с зарядами 6 нКл и -3 нКл, если расстояние между ними равно 5 см? С какой силой будут взаимодействовать эти шарики, если их привести в соприкосновение, а затем удалить на прежнее расстояние?
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: Силу взаимодействия между шариками до их соприкосновения определяем по закону Кулона: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() ![]() |
22. Шарик массой 40мг, имеющий заряд1нКл, перемещается из бесконечности с начальной скоростью 0,1м/с. На какое расстояние шарик может приблизиться к точечному заряду 1,33нКл?
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: По закону сохранения и превращения энергии ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
23. Напряжение на конденсаторе 90 В, площадь пластины воздушного конденсатора 60 см2. Заряд конденсатора 1 нКл. Чему равно расстояние между его обкладками?
Дано: ε =1 U =90В q=10-9 Кл S=6*10-3 м2 | Решение: Заряд конденсатора равен ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
24. Конденсатор ёмкостью С1 соединяют параллельно с конденсатором ёмкостью С2 = 2С1. До соединения напряжение на первом конденсаторе U1 = 60 В, на втором U2 = 30 В. Какова разность потенциалов на зажимах полученной батареи параллельно соединённых конденсаторов?
Дано: С2=2С1 U1 =60 В U2 =30 В | Решение: До соединения заряд первого конденсатора ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
25. Гальванический элемент с ЭДС 5 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут проводником с неизвестным сопротивлением. Сила тока в цепи равна 2 А. Чему равно сопротивление проводника?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: по закону Ома для замкнутой полной цепи ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
26. Какой ток течёт в спирали электрической плиты при напряжении 220 В, если плита за 2 секунды выделяет 4,4 кДж теплоты?
Дано: ![]() ![]() ![]() | Решение: по закону Джоуля-Ленца количество теплоты, выделяющееся за время t, равно ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
27. В электрическую цепь, состоящую из источника тока с неизвестной ЭДС и внутренним сопротивлением 1 Ом, включено сопротивление 9 Ом. Чему равна ЭДС источника, если падение напряжения на внешнем участке цепи равно 4,5 В?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: по закону Ома для замкнутой полной цепи ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
28. Однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл действует на прямолинейный проводник длиной 50 см с током, расположенный под углом 300 к вектору магнитной индукции, силой 2 Н. Чему равна сила тока в этом проводнике?
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: по закону Ампера сила, действующая на прямолинейный проводник длиной l с током, расположенный под углом α к вектору магнитной индукции, равна: ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
29. Чему равна индуктивность катушки, в которой при равномерном увеличении силы тока от 1 А до 7 А за 2 секунды возникает ЭДС самоиндукции 3 В?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: по закону электромагнитной индукции ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке индуктивностью при изменении силы тока в ней, равна: ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
30. Ток 2 А создаёт в контуре магнитный поток 20 мВб. Какова индуктивность контура?
Дано:
![]() ![]() | Решение: магнитный поток в катушке равна ![]() |
Найти: ![]() |
31. Протон движется в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл со скоростью 10000 км/с, вектор скорости направлен под углом 45° к вектору индукции. С какой силой магнитное поле действует на протон?
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу действует сила Лоренца:
![]() ![]() |
Найти: ![]() |
32. Каково значение силы тока в катушке индуктивностью 5 Гн, если энергия магнитного поля при этой силе тока в катушке составляет 10 Дж?
Дано:
![]() ![]() | Решение: энергия магнитного поля в катушке равна ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
33. Электрон в магнитном поле с индукцией 0,0091 Тл описал окружность радиусом 5 см. Найдите скорость электрона. (q = 1,6∙10-19 Кл, m = 9,1∙10-31 кг)
Дано: ![]() ![]() | Решение: на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу действует сила Лоренца:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
34. Тело совершает гармонические синусоидальные колебания с амплитудой 20 см и начальной фазой . Период колебаний тела равен 24 секунды. Чему равно смещение этого тела через 1 секунду после начала движения.
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: уравнение механических гармонических колебаний имеет вид ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
35. Тело совершает гармонические колебания с циклической частотой 4 рад/c. Чему равна скорость тела при прохождении положения равновесия, если амплитуда колебаний тела равна 20 см?
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: уравнение механических гармонических колебаний имеет вид ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
36. Длина волны зелёного света в вакууме равна 0,5 мкм. Какова частота колебаний этого излучения?
Дано:
![]() ![]() | Решение: длина электромагнитной волны в вакууме равна
![]() ![]() |
Найти: ![]() |
37. Скорость распространения света в стекле равна 2*108 м/c. Найти угол преломления, если угол падения светового луча из воздуха в воду равен 60°.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: по закону преломления света: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
38. Луч света проходит из воздуха в алмаз. Определите показатель преломления алмаза, если угол падения равен 45°, а угол преломления 17°.
Дано:
![]() ![]() | Решение: по закону преломления света: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
39. Предельный угол полного внутреннего отражения для границы раздела воздух-лёд равен 50°. Определите скорость света во льду.
Дано:
![]() | Решение: по закону полного внутреннего отражения света: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
40. Оптическая сила тонкой линзы 2 дптр. Предмет поместили на расстоянии 75см от линзы. Где и какое получится изображение этого предмета?
Дано:
![]() ![]() | Решение: применяем уравнение тонкой линзы для собирающей линзы: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
41. Определите постоянную дифракционной решетки, если при её освещении красным светом с длиной волны 750 нм третий спектр виден под углом 300.
Дано:
![]() ![]() ![]() | Решение: по уравнению максимумов в дифракционной решётке ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
42. Работа выхода электронов из катода равна 3,3*10-19Дж. Определите красную границу фотоэффекта для материала этого катода
Дано: ![]() | Решение: работа выхода электронов из вещества при внешнем фотоэффекте имеет вид ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
43. Металлическая пластина освещается светом длиной волны 620 нм. Фототок прекратиться при задерживающей разности потенциалов 1,5 В. Чему равна работа выхода электрона с поверхности этой пластины?
Дано: ![]() ![]() | Решение: по уравнению Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
44. Определите в электрон-вольтах энергию фотона рентгеновского излучения, длина волны которого равна 6·10-10 м.
Дано:
![]() ![]() | Решение: энергия фотона: ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
45. Какая доля радиоактивных ядер распадается через интервал времени, равный трём периодам полураспада?
Дано:
![]() | Решение: по уравнению радиоактивного распада число нераспавшихся ядер в любой момент времени равно ![]() ![]() ![]() |
Найти:
![]() |
46. Если ядро состоит из 92 протонов и 143 нейтронов, то после испускания двух
α-частиц и двух β--частиц, образовавшееся ядро будет состоять из … протонов и … нейтронов. Какое ядро образуется?
Дано:
![]() | Решение: α – частица – это ядро- He-4, β—частица – это быстрый электрон. Поэтому итоговую ядерную реакцию с учётом последовательных двух αраспадов и двух β- -распадов можно записать в виде: ![]() ![]() ![]() ![]() |
Найти: ![]() |
47. Сколько процентов ядер радиоактивного элемента останется через 30 суток, если период его полураспада равен 120 суток?