№ 13. Тепловая машина за цикл от нагревателя получает количества теплоты 100 Дж и отдает холодильнику 75 Дж. Чему равен к.п.д. маши a) 25% 6) 43% B) 75% г) 33%
№ 14. Два точечных заряда находятся в вакууме на расстоянии 9 см д друга и взаимодействуют с некоторой силой. На каком расстоянии нуж поместить эти заряды в воде, чтобы получить ту же силу взаимодейст (8=81)? Ответ дать в см. a) 2 б) 1,5 в) 0, 5 г) 1
№ 15. Плоский воздушный конденсатор заряжен до 120 В и отключен источника напряжения. Расстояние между пластинами 4 см. Раздвигая пластин напряжение на конденсаторе увеличили до 240 в. На сколько изменили расстояние между пластинами? Ответ дать в см. a) 1 6) 2 B) 4 г) 3
№ 16. Как изменится сила тока в проводнике, если его длину увеличи два раза? а) увеличится в 2 раза в) уменьшится в 2 раза б) увеличится в 4 раза г) уменьшится в 4 раза
№ 17. Какую работу совершит 840 г азота при изобарном нагревании 100 С? Молярная масса азота 0,028 кг/моль. Ответ дать в кДж. a) 33,24 6) 8,31 в) 16,62 r) 24,93
№ 18. Электрон, имеющий импульс 3-10-24 кг*м/с, движется в одноро магнитном поле с индукцией 0,2 Тл и описывает окружность. Найти с действующую на электрон со стороны поля. Ответ дайте в пн. а) 0,5 г) 0,1 6) 2 B) 1,4
Ответы
№ 13. КПД (Коэффициент полезного действия) тепловой машины вычисляется по формуле:
КПД = (работа, полученная от машины) / (полученное количество теплоты от нагревателя).
В данном случае полученная работа равна разности теплоты, полученной от нагревателя (100 Дж), и теплоты отданной холодильнику (75 Дж).
Тогда КПД = (100 - 75) / 100 = 25 / 100 = 0.25 = 25%.
Ответ: а) 25%
№ 14. Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. То есть, F ~ (q1 q2) / r^2, где F - сила взаимодействия, q1 и q2 - величины зарядов, r - расстояние между зарядами.
Расстояние в воде, при котором будет достигнута та же сила взаимодействия, можно выразить через отношение индукции в вакууме k1 к индукции в воде k2: r' = r / sqrt(k2 / k1).
Из условия 8 = 81 следует, что k2 / k1 = (r / r')^2 = 81 / 8 = 10,125.
Тогда, r' = r / sqrt(10,125) = 9 / sqrt(10,125) ≈ 2.
Ответ: а) 2 см
№ 15. Емкость плоского конденсатора можно выразить через площадь пластин и расстояние между ними: C = ε₀ (S / d), где C - емкость, ε₀ - электрическая постоянная воздуха (ε₀ ≈ 8,85 10^-12 Ф/м), S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами.
Из формулы C = q / U следует, что q = C U, где q - заряд на конденсаторе, U - напряжение на конденсаторе.
При изменении напряжения с 120 В до 240 В, заряд на конденсаторе увеличивается в 2 раза, так как q ∝ U.
Следовательно, изменение заряда равно Δq = q2 - q1 = q1 = 2 q1.
Подставляя в формулу для емкости, получим: Δq = C (U2 - U1) = C U1 = 2 q1 = 2 C U1.
Расстояние между пластинами при новом напряжении будет равно d' = d Δq / (C U1) = d 2.
Ответ: 6) 2 см
№ 16. Сила тока в проводнике пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника: I = U / R, где I - сила тока, U - напряжение, R - сопротивление.
С увеличением длины проводника в два раза, его сопротивление также увеличивается в два раза. Тогда, сила тока станет: I' = U / (2 R) = 0.5 (U / R) = 0.5 I.
Ответ: в) уменьшится в 2 раза
№ 17. Работа, совершаемая при изобарном нагревании, определяется по формуле: A = n C ΔT, где A - работа, n - количество вещества (в данном случае азота), C - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.
Количество вещества можно выразить через массу и молярную массу: n = m / M, где m - масса, M - молярная масса.
Удельная теплоемкость азота при постоянном давлении расчитывается как Cp = (5/2) R, где Cp - удельная теплоемкость при постоянном давлении, R - универсальная газовая постоянная (R ≈ 8,314 Дж/(моль·К)).
Изменение температуры ΔT равно 100 С.
Тогда, A = (m / M) (5/2) R ΔT = (840 / 0,028) (5/2) 8,314 100 ≈ 33,24 кДж.
Ответ: a) 33,24 кДж
№ 18. В магнитном поле на точечный заряд, движущийся со скоростью v, действует сила Лоренца: F = q v B, где F - сила, q - величина заряда, B - индукция магнитного поля.
В данном случае электрон движется по окружности, значит, его скорость v = w r, где w - угловая скорость, r - радиус окружности.
Сила, действующая на электрон, равна силе Лоренца, то есть F = q w r B, где q = -e (заряд электрона), e - элементарный заряд (e ≈ 1,6 10^-19 Кл).
Зная, что момент импульса L = m v r, где m - масса электрона, L = -h (постоянная Планка), h ≈ 1,054 10^-34 Дж·с), можно записать, что w = -h / (m r^2).
Тогда, F = -q h B / (m r).
Ответ: 1,4 10^-10 Н (ньютон) или кг·м/с^2.