примеры решения задач

Примеры решения задач Задача 1 Сколько весит в воде чугунная гиря объемом 0,002 м3? Плотность чугуна 700 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3. Дано: V=0,002м3 ρ1=7000 кг/м3 ρ2=1000 кг/м3 Решение: Р1 = Р- Fа, где Р1-вес тела в воде, Р- вес тела в воздухе, Fа-архимедова сила Fа = ρ2 g V; m=ρ1

V; Р = m g. Р1 = ρ1 g V-ρ2 g V=Vg( ρ1-ρ2 )=0,002м3 10 Н/кг( 7000 кг/м3-1000 кг/м3)=120 Н. Ответ: Вес гири в воде 120 Н. Р1 Задача 2 Водяной пар, температура которого 100 °С конденсируется и образовавшаяся из него вода остывает до 0 °С. Какое количество теплоты выделится при этом, если масса пара 1 кг? Удельная теплота парообразования воды 2,3 •106 Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200

Дж/кг °С Дано: t1=1000С t2=00С m=1 кг L=2,3 106 Дж/кг С=4200 Дж/(кг 0С) Решение: Q1 = L m-выделяется при конденсации пара. Q2 = c m (t1-t2) –выделяется при охлаждении воды. Q = Q1+Q2 –искомое количество теплоты. Q = 2,3 106 Дж/кг 1кг + 4200 Дж/(кг 0С) 1кг (1000С-00С)=2,72 106

Дж. Ответ: выделится 2,72 106 Дж тепла. Q Задача 3 Лампа сопротивлением 240 Ом и реостат сопротивлением 200 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 220 В. Определите силу тока в цепи. Найдите мощность тока, выделяющуюся на лампе и реостате? Начертите схему цепи. Дано: R1=240 Ом R2=200 Ом U=220

В Решение: Общее сопротивление цепи при последовательном соединении R = R1+R2 = 240 Ом +200 Ом = 440 Ом Общая сила тока в цепи J = U / R=220 В/440 Ом =0,5 А Мощность, выделяющуюся на лампе и на реостате можно найти по формуле Р = J2 R. Р1 = (0,5 А)2 240 Ом = 60 Вт; Р2 = (0,5 А)2 200 Ом=50 Вт. Ответ: сила тока в цепи 0,5 А, мощность тока на лампе 60

Вт, мощность тока на реостате 50 Вт. J P1 P2 Задача 4 По графику скорости, изображенному на рисунке, определить: а - начальную скорость, б - ускорение тела, в - путь пройденный телом за 8 с, г - среднюю скорость за все время движения. Дано: t=8 c. Решение: Начальную скорость тела находим как точку пересечения графика с осью скорости V0 = 16 м/с. Ускорение определяем по формуле а = (V-

V0)/t = (0-16 м/с)/ 8с = -2 м/с2. При равноускоренном движении перемещение тела равно S = V0 t + (at2)/2 = 16 м/с 8с-(2м/с2 64 с2)/2 = 64 м Средняя скорость движения равна отношению всего пути ко всему времени движения Vcp = 64 м/8с = 8 м/с. Ответ: а) 16 м/с; б) -2 м/с2; в) 64 м ; г) 8 м/с. V0 a S Vcp Задача 5 Какую силу следует приложить к ящику массой 1 кг, чтобы:

1 - приподнять его равномерно; 2 - поднимать с ускорением 1 м/с2; 3 - сдвинуть с места, коэффициент трения 0,4. Дано: m = 1 кг а = 1 м/с2 μ = 0,4 Решение: При равномерном движении ящика на него будет действовать сила тяжести, направленная вертикально вниз и сила тяги, направленная вверх. Векторная сумма этих сил по второму закону Ньютона равна нулю. В проекции на ось ОУ имеем: F-mg = 0;

F = mg; F = 10 H. Поднимаем ящик с ускорением. Векторная сумма названных сил равна произведению массы тела на его ускорение, поэтому: F-mg = ma; F = mg + ma; F =11 H. Для того, чтобы ящик сдвинуть с места необходимо силу тяги приложить в горизонтальном направлении, против движения будет направлена сила трения, равная μ N, где N-сила реакции опоры, уравновешенная действием силы тяжести.

В проекции на оси координат имеем: на ОХ: F - FTP = 0; на ОУ: N –mg = 0. Решая данную систему уравнений, получаем: F =FTP = μ N = μmg = 0,4 10 H = 4H. Ответ: 1) 10 Н; 2) 11 Н; 3) 4 Н. F Задача 6 Пуля массой 9 г пробивает доску толщиной 5 см, при этом ее скорость убывает с 600 до 200 м/с. Найдите изменение кинетической энергии, работу и значение силы

трения, считая ее постоянной величиной. Дано: V0=600 м/с V=200 м/с m=9 10-3 кг S=5 10-2 м Решение: Кинетическая энергия определяется по формуле ЕК = (m V2)/2, следовательно, изменение кинетической энергии ΔЕК = (mV2)/2- (mV02)/2 = ½ 9 10-3 кг (4 104-36 104 м2/с2) = -1440 Дж. По теореме о кинетической энергии работа равна изменению кинетической энергии, поэтому А = -1440 Дж. По определению работы найдём силу трения

А = F S cosα, где α-угол между вектором силы F и вектором перемещения S. A = -FTP S, так как α = 1800; FTP = -A/S = 1440Дж/5 10-2 м = 28800Н. Ответ: изменение кинетической энергии -1440Дж, работа силы трения -1440Дж, сила трения 28800Н. ΔЕК А FTP Задачи на выбор 1. Маленький стальной шарик упал с высоты 45 м. Сколько времени длилось его падение?

Какое перемещение совершил шарик за первую и последнюю секунды своего движения? Дано: h = 45 м t1 = 1с Решение: Определим время падения шарика из формулы перемещения тела при свободном падении S = V0 t + (g t2)/2. Шарик падает, следовательно, V0 = 0, S = h. Получаем: h = (g t2)/2; t = ; t = 3 с.( g –ускорение свободного падения; g =10 м/с2). По этой же формуле найдем перемещение тела за первую секунду

S1 = (gt12)/2; S1 = (10 м./с2 1с2)/2 = 5 м. Тогда перемещение тела за последнюю секунду равно разности перемещений за всё время движения и за первые две секунды S2 = h – S’; S’ = (10 м/с2 (2 с)2)/2 = 20 м; S2 = 45м – 20м = 25 м. Ответ: шарик падал 3 с, перемещение за первую секунду движения 5м, за последнюю- 25м. t S1 S2. Определите сопротивление нити лампы, если вольтметр показывает 50В, амперметр 0,5

А и внутреннее сопротивление вольтметра равно 40 кОм. Дано: UЛ = 50 В J = 0,5 A RV = 40000 Ом Решение: По схеме вольтметр соединён параллельно с лампой, следовательно, сила тока, которую показывает амперметр – это общая сила тока в цепи. J = JЛ + JV; JЛ – сила тока, проходящего через лампу, JV – сила тока, проходящего по вольтметру. Воспользуемся законом

Ома (участок цепи) для вольтметра : JV = UV/RV = 50В/40000 Ом = 0,000125 А. Значит, сила тока в лампе JЛ = J - JV = 0,5 A – 0,0000125 A = 0,49875 A. Применяя закон Ома для лампы, получаем: RЛ = UЛ/RЛ = 50 В/0,49875 А = 100,25 Ом (ТОЧНО!) Ответ: сопротивление нити лампы равно 100,25

Ом. RЛ Задания для самостоятельной работы. Задача 1 Определить подъемную силу плота, связанного из 20 сосновых бревен объемом 0,5 м3 каждое. Плотность сосны 510 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3. (49000 Н) Задача 2 Для приготовления чая турист положил в котелок лед массой 2 кг, имеющий температуру 0 °С. какое количество тепла необходимо для превращения этого льда в кипяток при температуре 100 °С?

Энергию, израсходованную на нагревание котелка, не учитывать. Удельная теплота плавления льда 3,4 •105 Дж/кг Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг °С. (15,2 •105 Дж) Задача 3 Два проводника R1 = 25 Ом, R2 = 15 Ом соединены параллельно. Сила тока в первом проводнике 0,3 А. Определите общую силу тока в цепи. Под каким напряжением находится каждый проводник? (7,5

В; 0,8 А) Задача 4 С каким ускорением должен тормозить автобус, чтобы, проехав за 8 с путь 44,8 м, остановиться? (1,4 м/с2) Задача 5 Камень массой 3 кг падает в воздухе с ускорением 8 м/с2. Найдите силу сопротивления воздуха? С каким ускорением падал бы этот камень в вакууме? (6 Н; 9,8м/с2) Задача 6 Первый электродвигатель, построенный академиком Б.С. Якоби 1834 году, равномерно поднимал груз весом 50

Н, на высоту 0,6 м за 2 с. Определите мощность этого двигателя? (15 Вт) Задача 7 Камень падает в расщелину. Через 6 с слышен звук удара камня о дно расщелины. Определить глубину расщелины, если скорость звука 330 м/с. (153 м) Задача 8 К источнику тока напряжением 12 В, присоединена линия, питающая две лампы. Схема включения ламп показана на рисунке, сопротивление

R= 1,5 Ом. Сопротивление каждой лампы 36 Ом. Определить напряжение на каждой лампе? (10,33 В; 9,5 В) Задача 9 Вес фарфорового изделия в воздухе равен 23 Н, а погруженного в воду равен 13 Н. Определить плотность фарфора. Плотность воды 1000 кг/м3. (2300 кг/м3) Задача 10 Сколько энергии требуется затратить, чтобы расплавить свинец массой 20 кг, при температуре плавления?

Сколько энергии потребуется для этого, если начальная температура свинца 27°С? температура плавления свинца 327°С, удельная теплота плавления 2,5 •104 Дж/кг удельная теплоемкость 140 Дж/кг °С. (13,4•105 Дж) Задача 11 Два проводника с сопротивлением 100 и 200 Ом соединены параллельно и включены в сеть напряжением 220 В. Чему равна сила тока в каждом проводнике и в подводящих проводах?

Нарисуйте схему цепи. (3,3 A; 2,2 A; 1,1 A) Задача 12 Мотоциклист трогается с места и за 10 с разгоняется до скорости 54 км/ч. какой путь он успевает при этом проехать? Чему равно ускорение мотоциклиста? Какова его средняя скорость на всем пути? (75 м; 1,5 м/с2; 7,5 м/с) Задача 13 На деревянной доске лежит деревянный брусок массой 50 г. Удастся ли сдвинуть его с места, приложив в горизонтальном направлении силу, равную 0,25

Н? Максимальная сила трения покоя дерева по дереву составляет 60 % от веса бруска. (нет) Задача 14 Насос, двигатель которого развивает мощность 25 кВт, поднимает 100 м3 нефти на высоту 8 м за 8 мин. Найти КПД установки. Плотность нефти 800 кг/м3. (53%) Задача 15 Два деревянных бруска массой по 1 кг каждый лежат на деревянной доске. Какую силу надо приложить, чтобы вытащить нижний брусок из-под верхнего?

Коэффициент трения на обоих поверхностях нижнего бруска равен 0,3. (9 Н) Задача 16 В каком соотношении нужно смещать массы воды, взятые при температурах 50°С, чтобы температура смеси была 20 °С? (2/3) Задача 17 Цепь выдерживает нагрузку 85 кН. Можно ли на этой цепи удержать гранитную плиту объемом 4 м3: а - в воздухе; б - под водой? Плотность гранита 3000 кг/м3. плотность воды 1000 кг/м3. (можно)

Задача 18 К сосуду, в котором находилось 2 л воды при 20 °С, было подведено 1050 кДж тепла. Определить массу пара, образовавшегося при кипении воды. Вода закипела при 100°С. теплоемкостью сосуда пренебречь. Удельная теплота парообразования воды 2,3•106 Дж/кг удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг °С. (0,164 кг) Задача 19 Электрическая плитка и лампа накаливания соединены последовательно и

включены в цепь напряжением 220 В. сопротивление плитки 40 Ом, лампы 400 Ом. Определить напряжение на зажимах каждого потребителя. Какая энергия выделится в течении 10 мин работы плитки? (20 В; 200 В; 6000 Дж) Задача 20 На высоте 2,4 м весит груша массой 30 г. с какой силой она притягивается землей? С какой скоростью ударится о землю эта груша, если она сорвется с ветки? (0,3

Н; 6,9 м/с) Задача 21 Автобус массой 15 т трогается с места под действием силы тяги двигателя 15 кН. Чему равно ускорение автобуса, если коэффициент сопротивления движению 0,3. (7 м/с2) Задача 22 Камень массой 5 кг падает на крышу дома высотой 3 м с высоты 15 м над землей. Найти работу силы тяжести и значение полной механической энергии на обеих высотах? Силой сопротивления воздуха пренебречь. (750 Дж; 600

Дж) Задача 23 Под каким углом к горизонту должен наклонятся кузов самосвала, чтобы находящийся в нем груз полностью высыпался? Коэффициент трения принять равным 0,6. (310) Задача 24 В латунный калориметр массой 200 г влили 400 г воды при 17 °С и опустили тело из серебра массой 600 г при 85 °С. вода нагрелась до 22 °С. Определить удельную теплоемкость серебра. Удельная теплоемкостью латуни 400 Дж/кг °С, воды 4200

Дж/кг°С. (232 Дж/кг °С) Материал подготовлен учителе