| № |
Условие |
Решение
|
Наличие |
| 05-06 |
Торможение спутника в верхних слоях атмосферы. Решая задачу об изменении параметров орбиты спутника при его торможении в верхних слоях атмосферы, мы не рассматривали самого механизма торможения, поскольку связанная с этим процессом потеря механической энергии была задана в условии задачи. В этом примере мы рассмотрим физическую причину торможения спутника и свяжем потери энергии с параметрами атмосферы. Будем для определенности считать, что спутник движется по круговой орбите на высоте h = 200 к |
|
картинка |
| 05-07 |
Газ в сосуде с перегородкой. Сосуд с разреженным газом разделен на две части тонкой перегородкой, в которой имеется отверстие, размер которого мал по сравнению со средней длиной свободного пробега (рис.). Найти отношение концентрации газа в разных частях сосуда, если в одной из них поддерживается температура Т1, в другой Т2. |
|
картинка |
| 05-08 |
Разделение изотопов. Прохождение газа через пористую перегородку при достаточно низком давлении, когда средний диаметр пор мал по сравнению с длиной свободного пробега молекул, может быть использовано для разделения изотопов. Для этого газообразное химическое соединение элемента, содержащего естественную смесь изотопов (например, шестифтористый уран, содержащий молекулы 235UF6 и 238UF6), пропускается через ячейку, устройство которой показано на рис. 8.1. В газе, прошедшем через пористую перегоро |
|
картинка |
| 05-09 |
Сосуд Дьюара. Сжиженные газы хранят в сосудах Дьюара, которые представляют собой стеклянные или металлические колбы с двойными стенками (рис.). Из пространства между стенками откачан воздух, что приводит к уменьшению их теплопроводности. Так как весь воздух выкачать невозможно, то оставшиеся молекулы будут переносить теплоту от окружающей среды к содержимому сосуда Дьюара. Эта остаточная теплопроводность стенок приводит к тому, что находящийся в сосуде сжиженный газ непрерывно испаряется. При за |
|
картинка |
| 05-10 |
Теплоемкость идеального газа. Один моль идеального газа нагревают при таких условиях, что давление газа пропорционально его объему: р = аV, где, а - постоянная. (Здесь молярный объем газа обозначен через V, а не Vu, чтобы не загромождать формулы.). Найдите теплоемкость газа в этом процессе. Попробуйте придумать устройство, в котором давление газа и занимаемый им объем были связаны таким сопротивлением. |
|
картинка |
| 05-11 |
Установление равновесия. В расположенном горизонтально цилиндре (рис.) слева от закрепленного поршня находится идеальный газ, в правой части цилиндра – вакуум. Цилиндр теплоизолирован от окружающей среды, а пружина, расположенная между поршнем и стенкой, находится первоначально в недеформированном состоянии. Поршень освобождают, и после установления равновесия объем, занимаемый газом, увеличивается вдвое. Как изменились при этом температура и давление газа? Теплоемкостями цилиндра, поршня и пруж |
|
картинка |
| 05-12 |
Измерение отношения теплоемкостей. Для экспериментального определения отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и при постоянном объеме у = Ср/Сv можно применить следующий метод. Некоторое количество газа v, начальные объем и давление которого равны V и р, нагревается дважды при помощи электрической спирали, через которую пропускают ток в течение одного и того же времени: сначала при постоянном объеме V, причем конечное давление равно р1 затем при постоянном давлении р из того же нача |
|
картинка |
| 05-13 |
Истечение газа из отверстия. Какую скорость имеет струя газа, вырывающегося из небольшого отверстия в стенке баллона со сжатым газом (рис.)? Температура и давление газа в баллоне имеют значения m и р. |
|
картинка |
| 05-14 |
Заполнение откачанного сосуда. Теплоизолированный сосуд с внутренним объемом V откачан до глубокого вакуума. Окружающий воздух имеет температуру Т0 и давление р0. В некоторый момент открывается кран и происходит быстрое заполнение сосуда атмосферным воздухом. Какую температуру m будет иметь воздух в сосуде после его заполнения? |
|
картинка |
| 05-15 |
Круговой процесс. Положительную или отрицательную работу совершает идеальный газ при круговом процессе, показанном на рис.? |
|
картинка |
| 05-16 |
Искусственный лед. Сколько энергии нужно затратить, чтобы 1 кг воды, взятой при 0о С, превратить в лед? Температура окружающей среды равна 20о С. |
|
картинка |
| 05-17 |
Динамическое отопление. Разобранный в предыдущей задаче принцип работы холодильной машины позволяет понять идею динамического отопления, высказанную Томсоном в 1852 г. Эта идея заключается в следующем. Теплота, полученная при сжигании топлива, используется не для непосредственного обогревания отапливаемого помещения, а направляется в тепловую машину для получения механической работы. С помощью полученной работы приводится в действие холодильная машина, которая отнимает теплоту от окружающей сред |
|
картинка |
| 05-18 |
Пересечение изотермы и адиабаты. Может ли существовать такое вещество, которое можно перевести из некоторого начального состояния в одно и то же конечное состояние и адиабатически, и изотермически? |
|
картинка |
| 05-19 |
Давление влажного воздуха. Два сосуда объемом V = 10 л каждый наполнены сухим воздухом при давлении р0 = 1 атм и температуре t0 = 0оС. В первый вводят m1 = 3 г воды, во второй m2 = 15 г и нагревают сосуды до температуры t = 100оС. Определить давление влажного воздуха при этой температуре в каждом сосуде. |
|
картинка |
| 05-20 |
Жидкость в капилляре. Вертикальную капиллярную трубку с внутренним радиусом r опускают нижним концом в жидкость с поверхностным натяжением о и плотностью р. Жидкость полностью смачивает поверхность капилляра. Какое количество теплоты выделится в процессе подъема жидкости? |
|
картинка |
| 05-21 |
Давление пара над искривленной поверхностью. Как влияет кривизна поверхности жидкости на давление ее насыщенного пара? |
|
картинка |
| 06-01 |
Заряд внутри проводящей сферы. Точечный заряд q помещен внутрь тонкостенного проводящего шара радиуса R и находится на расстоянии l от его центра. Какие заряды будут индуцированы на внутренней и наружной поверхностях шара и какова будет картина электрического поля в двух случаях: 1) шар заземлен, 2) шар изолирован и не заряжен? |
|
картинка |
| 06-02 |
Заряд между двумя сферами. Точечный заряд q находится между двумя заземленными проводящими концентрическими сферами с радиусами a и b на расстоянии r от центра (a r b) (рис.). Найти индуцированные на сферах заряды. |
|
картинка |
| 06-03 |
Заряженная полусфера. Поверхность полусферической чаши радиуса R с тонкими стенками заряжена с постоянной плотностью. Определить потенциал в каждой точке поверхности, которая стянула бы чашу, как «кожа на барабане». |
|
картинка |
| 06-04 |
Диполь у проводящей стенке. Двухатомная молекула, состоящая из атомов различных элементов и, следовательно, обладающая несимметричным распределением электронной плотности, например хлористый водород HCI. Представляет собой электронейтральную в целом систему, у которой положения центров положительного и отрицательного зарядов не совпадают в пространстве. В первом приближении такую полярную молекулу можно рассматривать как совокупность двух точечных разноименных, одинаковых по модулю зарядов q и – |
|
картинка |
| 06-05 |
Электрическое поле диполя. Рассмотреть электрическое поле, создаваемое диполем, т.е. двумя одинаковыми по модулю разноименными зарядами q и –q, находящимися на расстоянии l друг от друга. Найти потенциал и напряженность этого поля на расстоянии r, большом по сравнению с размером диполя l. |
|
картинка |
| 06-06 |
Взаимодействие диполей. Имеются два диполя с моментами р1 и р2, находящиеся на большом расстоянии друг от друга (рис.). Диполь р1 закреплен так, что его ось составляет угол 01 с прямой, соединяющей центры диполей. Диполь р2 может, подобно магнитной стрелке, свободно поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа. Под каким углом 02 установится ось второго диполя в равновесии? |
|
картинка |
| 06-07 |
Диполь и точечный заряд. Найти силу, действующую на диполь с моментом р в электрическом поле, создаваемом точечным зарядом Q. |
|
картинка |
| 06-08 |
Разрезанный заряженный шар. Заряженный металлический шар радиуса R разрезан на две части плоскостью, проходящей на расстоянии h от центра шара (рис.). С какой силой отталкиваются друг от друга эти части? Полный заряд шара равен Q. |
|
картинка |
| 06-09 |
парадокс электростатической энергии. Два одинаковых металлических шарика радиуса R находятся на большом по сравнению с их размерами расстоянии r друг от друга. Один из шариков имеет заряд q, другой не заряжен. Шарики соединяют на некоторое время проводником ничтожно малой емкости, в результате чего заряд q распределяется между ними поровну: q1 = q2 = q/2. Теперь оба шарика заряжены и энергия их взаимодействия W = 1/4пе0 q1q2/r = 1/4пе0 q2/4r2. (1) Объяснить возникающий парадокс: до соединения од |
|
картинка |
| 06-10 |
Заряженные капли жидкости. Как было выяснено в задаче 21 раздела «Молекулярная физика», равновесие капель жидкости со своим насыщенным паром является неустойчивым: большие капли растут за счет испарения маленьких. В результате вся жидкость в закрытом сосуде в отсутствие поля тяжести должна собраться в одну каплю, так что давление насыщенного пара будет соответствовать кривизне ее поверхности. (Разумеется, при наличии поля тяжести жидкость соберется на дне сосуда и ее поверхность будет плоской). |
|
картинка |
| 06-11 |
Соединение конденсаторов. Рассмотрим схему соединения конденсаторов, показанную на рис. Требуется найти напряжение на каждом конденсаторе. |
|
картинка |
| 06-12 |
Переключения в цепи с конденсаторами. Собрана электрическая цепь, схема которой показана на рис. При каких значениях параметров элементов цепи переключение ключа из положения А в положение В не приведет к изменению напряжения на конденсаторе С1? |
|
картинка |
| 06-13 |
Емкость батареи конденсаторов. Любую совокупность конденсаторов, соединенных в батарею, можно заменить одним эквивалентным конденсатором. Если все конденсаторы соединены параллельно, то емкость батареи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. Если конденсаторы соединены последовательно, то емкость батареи С0 находится по формуле l/С0 = Е?l/Сl, (1) где Сi – емкости отдельных конденсаторов. Рассмотрим схему соединения одинаковых конденсаторов емкости С в батарею, показанную на рис. Концы бата |
|
картинка |
| 07-01 |
Энергетические превращения в конденсаторе. Пластина из диэлектрика с проницаемостью е занимает все пространство между обкладками плоского конденсатора, расстояние между которыми равно d (рис. 14.1). Конденсатор соединен с источником постоянного напряжения U. Диэлектрическую пластину вытягивают из конденсатора. Как нужно изменить расстояние между обкладками, чтобы энергия конденсатора приняла первоначальное значение? Рассмотреть два случая: 1) перед вытягиванием пластины конденсатор отсоединяют о |
|
картинка |
