Question

№ 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​

Answer 1

№ 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.

Answer 2

№ 13. КПД тепловой машины можно вычислить, используя формулу:

КПД = (Полезная работа) / (Полученное тепло).

В данном случае, полученное тепло равно 100 Дж, а полезная работа (работа, совершаемая машиной) равна разнице между полученным теплом и отданным холодильнику теплом. Таким образом, полезная работа равна 100 Дж - 75 Дж = 25 Дж.

Теперь мы можем вычислить КПД:

КПД = (25 Дж) / (100 Дж) = 0,25.

Для перевода КПД в проценты, умножим результат на 100%:

КПД = 0,25 * 100% = 25%.

Ответ: а) 25%.

№ 14. Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами в вакууме определяется законом Кулона:

F = k * (q1 * q2) / r^2,

где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - величины зарядов, r - расстояние между зарядами.

Если мы хотим получить ту же силу взаимодействия в воде (ε = 81 ε₀, где ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума), то формула для силы в воде будет:

F' = k' * (q1 * q2) / (ε * r^2),

где k' - новая постоянная, ε - диэлектрическая проницаемость воды.

Так как сила F' должна быть равна силе F в вакууме (8 = 81), то:

k' * (q1 * q2) / (81 * r^2) = k * (q1 * q2) / r^2.

Сокращаем q1 и q2:

k' / 81 = k,

Следовательно, k' = 81 * k.

Теперь мы можем выразить новое расстояние r' в воде:

F' = k' * (q1 * q2) / (ε * r'^2).

Подставляем k' = 81 * k:

F' = 81 * k * (q1 * q2) / (ε * r'^2).

Теперь, чтобы получить ту же силу взаимодействия, необходимо, чтобы:

81 * k * (q1 * q2) / (ε * r'^2) = k * (q1 * q2) / r^2.

Сокращаем q1 и q2:

81 * k / (ε * r'^2) = k / r^2.

Сокращаем k:

81 / (ε * r'^2) = 1 / r^2.

Теперь решаем уравнение для r':

r'^2 = 81 * ε.

r' = √(81 * ε) = √(81 * 81 * ε₀) = 81 * √ε₀.

Так как ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума, а √ε₀ = √(8.85 * 10^(-12) F/m) ≈ 2.98 * 10^(-6) F/m.

Теперь умножим это значение на 81 (расстояние в воде):

r' = 2.98 * 10^(-6) F/m * 81 = 0.0002418 метра = 0.2418 см.

Ответ: г) 0.2418 см.

№ 15. В данной задаче у нас есть плоский воздушный конденсатор, который заряжен до 120 В. Расстояние между пластинами равно 4 см. Если мы раздвигаем пластины конденсатора, то емкость конденсатора увеличивается, а напряжение остается постоянным. Емкость (С) конденсатора можно выразить как:

С = ε * (S / d),

где ε - диэлектрическая проницаемость воздуха, S - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.

Изначально, конденсатор заряжен до 120 В, и мы знаем, что его емкость равна:

С₁ = ε * (S / 0.04 м) = 120 В.

Теперь мы увеличиваем расстояние между пластинами в два раза (0.04 м становится 0.08 м), и емкость конденсатора становится:

С₂ = ε * (S / 0.08 м).

Так как напряжение остается постоянным, то:

С₁ * 120 В = С₂ * 120 В.

Это значит, что:

ε * (S / 0.04 м) = ε * (S / 0.08 м).

Сокращаем ε и 120 В:

S / 0.04 м = S / 0.08 м.

Сокращаем S:

1 / 0.04 м = 1 / 0.08 м.

Теперь находим значение нового расстояния d':

1 / 0.04 м = 1 / d',

d' = 0.08 м = 8 см.

Изменили расстояние между пластинами на 8 см - 4 см = 4 см.

Ответ: д) 4 см.

№ 16. Сила