ВВЕДЕНИЕ

1. Физика в познании вещества, поля, пространства и времени

§1. Что изучает физика. Ответы на вопросы

• 1. Какова роль астрономии в возникновении физики как экспериментальной науки?
• 2. Что является предметом изучения физики?
• 3. Почему именно Галилео Галилея считают первым физиком?

§2. Органы чувств как источник информации об окружающем мире. Ответы на вопросы

• 1. Почему диапазон восприятия органов чувств человека достаточен для адаптации к жизни в земных условиях?
• 2. Почему диапазон восприятия органов чувств является препятствием для формирования научных представлений об окружающем мире?
• 3. Чем ограничен диапазон восприятия органов осязания, вкуса, обоняния и слуха?
• 4. Какой диапазон длин волн излучения, называемый световым, воспринимается глазом?
• 5. Что компенсирует недостаток восприятия органов чувств человека при формировании представлений о структуре окружающего мира?

§3. Эксперимент. Закон. Теория. Ответы на вопросы

• 1. Что называют физическим законом?
• 2. В чем ценность фундаментальных законов?
• 3. Перечислите основные компоненты физической теории
• 4. Что означает преемственность фундаментальной физической теории?
• 5. Почему эксперимент является критерием правильности физической теории?

§4. Физические модели. Ответы на вопросы

• 1. Чем определяются границы применимости физической теории?
• 2. Что такое модель в физике?
• 3. Приведите пример физической модели
• 4. Что определяет адекватность модели физическому явлению?
• 5. В чем заключается взаимосвязь теории и физической модели?

§5. Симметрия и физические законы. Ответы на вопросы

• 1. Что такое инварианты?
• 2. Приведите примеры физических инвариантов
• 3. Приведите примеры непрерывной и дискретной симметрии
• 4. В каком случае система обладает симметрией?
• 5. Охарактеризуйте основные типы симметрии физического пространства

§6. Идея атомизма. Ответы на вопросы

• 1. В чем состояла гипотеза Демокрита о строении вещества?
• 2. Какие выводы следовали из экспериментов Д Дальтона?
• 3. Какое количество элементов насчитывается в настоящее время в периодической таблице химических элементов Д И Менделеева?
• 4. Что представляет собой планетарная модель атома?
• 5. На какие три группы подразделяют элементарные частицы?

§7. Фундаментальные взаимодействия. Ответы на вопросы

• 1. Как расположить в порядке возрастания интенсивности фундаментальные взаимодействия?
• 2. Для взаимодействия каких частиц характерно каждое фундаментальное взаимодействие?
• 3. Какие фундаментальные взаимодействия являются короткодействующими и какие — дальнодействующими? Чему равен их радиус действия?
• 4. Какие фрагменты структуры вещества или физические процессы определяют каждое фундаментальное взаимодействие?
• 5. Какие взаимодействия объединяет теория «великого объединения»?

§8. Базовые физические величины в механике, их единицы. Ответы на вопросы

• 1. Какие физические величины называют базовыми или основными?
• 2. Какое свойство пространства характеризует длина? Что является эталоном метра? Перечислите основные методы измерения расстояний различных пространственных масштабов
• 3. Что характеризует время? Какой эталон секунды принят в настоящее время? Какая физическая величина используется в качестве масштаба для измерения больших промежутков времени?
• 4. Какие свойства тела характеризует масса? Что является эталоном килограмма?
• 5. Приведите примеры кратных и дольных единиц

МЕХАНИКА

2. Кинематика материальной точки

§9. Траектория. Закон движения. Ответы на вопросы

• 1. Какое движение называется механическим?
• 2. Какое тело можно считать материальной точкой?
• 3. Что такое система отсчета?
• 4. Произойдет ли столкновение двух кораблей, если траектории их движения пересекаются?
• 5. Что определяет закон движения тела?

§10. Перемещение. Ответы на вопросы

• 1. Что такое вектор перемещения? Что он характеризует?
• 2. Сформулируйте правила действия с векторами перемещений
• 3. При каком движении путь, пройденный точкой, равен модулю перемещения?
• 4. Будет ли путь равен модулю перемещения при вращательном движении?
• 5. Найдите путь и перемещение конца минутной стрелки часов длиной 10 см, совершившей полный оборот

§11. Скорость. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение средней скорости
• 2. Как определяется мгновенная скорость при прямолинейном движении? Чему равен ее модуль?
• 3. Может ли мгновенная скорость быть больше (меньше) средней скорости?
• 4. Что такое вектор мгновенной скорости? Куда он направлен? Почему?
• 5. Какая скорость называется относительной? Может ли человек бежать быстрее своей тени?

§11. Скорость. Задачи

• 1. Докажите, что средняя скорость автобуса, движущегося из пункта А в пункт В со скоростью а из В в А со скоростью v2, меньше либо равна (v1 + v2)/2
• 2. Самолет пролетел первую треть пути со скоростью 1100 км/ч, а оставшийся путь со скоростью 800 км/ч Найдите среднюю скорость его полета [880 км/ч]
• 3. Материальная точка переместилась с постоянной скоростью по прямой из точки 1 с координатами x1= 6 см, y1 = 5 см в точку 2 с координатами х2 = 2 см, у2 = 9 см за 2 с Какой угол образует скорость точки с осью X? Чему равен модуль скорости? [135°; 2,84 s
• 4. Теплоход проходит расстояние от пункта А до пункта В по течению реки за трое суток, а обратно от B до A за пять суток, затрачивая одинаковое количество топлива на путь в оба конца. За сколько суток проплывет расстояние от А до B плот9 [15 суток]
• 5. Пассажир поезда, идущего со скоростью 60 км/ч, наблюдает встречный состав в течение 2 с Длина каждого поезда 200 м С какой скоростью двигался встречный состав? [120 км/ч]

§12. Равномерное прямолинейное движение. Ответы на вопросы

• 1. Какое движение называется равномерным прямолинейным?
• 2. При равномерном прямолинейном движении средняя скорость совпадает с мгновенной Почему?
• 3. Почему при равномерном прямолинейном движении за любые равные промежутки времени тело перемещается на одно и то же расстояние?
• 4. Как по графику зависимости v(t) определяется перемещение тела при равномерном прямолинейном движении?
• 5. Как угол наклона графика равномерного прямолинейного движения зависит от скорости?

§12. Равномерное прямолинейное движение. Задачи

• 1. Тело движется в направлении, противоположном оси X, со скоростью 200 м/с Постройте график зависимости vx(t) Найдите графически перемещение тела от начала отсчета за 4 с
• 2. Постройте графики равномерного движения бегунов, стартующих из начала отсчета в противоположных направлениях со скоростями vx1 = 5 м/с и vx2 = -8 м/с соответственно Найдите графически расстояние между бегунами через 5 с [65 м]
• 3. Через равные промежутки времени Δt от вокзала отходят поезда с постоянной скоростью v. Запишите закон движений первого поезда, отправляющегося в момент времени t = 0, второго, третьего, n-го Постройте графики движений этих поездов
• 4. В начальный момент времени автомобиль, движущийся равномерно по шоссе со скоростью v1 = 25 м/с, отстает от автобуса, имеющего постоянную скорость v2 = 20 м/с, на расстояние l = 30 м Изобразите графики движения автомобиля и автобуса, выбрав систему коор
• 5. Катера выходят из пунктов А и В, находящихся на расстоянии l = 1800 м один от другого, и сближаются по прямой со скоростями v1= 40 м/с и v2 = 20 м/с соответственно. Изобразите графики движений катеров в системе координат, в которой нуль отсчета находит

§13. Ускорение. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение мгновенного ускорения
• 2. Что такое тангенциальное и нормальное ускорения?
• 3. Почему нормальное ускорение при прямолинейном движении равно нулю?
• 4. Почему при прямолинейном ускоренном движении вектор ускорения параллелен вектору скорости?
• 5. Почему при прямолинейном замедленном движении вектор ускорения антипараллелен вектору скорости?

§14. Прямолинейное движение с постоянным ускорением. Ответы на вопросы

• 1. Какое прямолинейное движение называется равноускоренным? равнозамедленным? равнопеременным?
• 2. Чем равноускоренное движение отличается от равнозамедленного, происходящего в том же направлении?
• 3. Определите направление ускорения авиалайнеров, если один ускоренно летит на восток, а другой — замедленно на запад
• 4. Как определяется графически перемещение тела при равноускоренном и равнозамедленном движениях?
• 5. Какая кривая определяет зависимость координаты от времени при равнопеременном движении?

§14. Прямолинейное движение с постоянным ускорением. Задачи

• 1. Через какой промежуток времени с момента старта мотоциклист, двигаясь с постоянным ускорением а = 5 м/с2, разовьет скорость v = 90 км/ч? На каком расстоянии от места старта это произойдет? [3 с; 62,5 м]
• 2. Используя данные задачи 1, нарисуйте зависимость скорости мотоциклиста от времени Найдите графически перемещение мотоциклиста при достижении им скорости 90 км/ч Постройте график движения мотоциклиста
• 3. Автомобиль движется в северном направлении со скоростью 90 км/ч Найдите модуль и направление его постоянного ускорения при торможении перед светофором за 4 с Рассчитайте длину тормозного пути автомобиля [6,25 м/с2; 50 м]
• 4. Используя данные задачи 3, нарисуйте зависимость скорости автомобиля от времени Найдите графически длину тормозного пути автомобиля Постройте график движения автомобиля
• 5. За какое время, двигаясь равнозамедленно с ускорением а, тело уменьшает вдвое начальную скорость v0? Какой путь проходит тело за это время? [v0/(2a); 3v02/(8а)]

§15. Свободное падение тел. Ответы на вопросы

• 1. Почему струя воды разделяется при падении на Землю на отдельные капли?
• 2. При каких условиях падение тел на Землю можно считать равноускоренным движением?
• 3. Опишите эксперименты Г Галилея и Р Бойля, подтвердившие постоянство ускорения тел, свободно падающих на Землю
• 4. Чем отличается падение тел в воздухе от их падения в вакууме?
• 5. Почему раскрытие парашюта существенно уменьшает скорость приземления парашютиста?

§16. Графики зависимости пути, перемещения, скорости и ускорения от времени при равнопеременном движении. Ответы на вопросы

• 1. Запишите закон свободного падения тела, падающего без начальной скорости с высоты Н, выбрав нуль отсчета на Земле, а ось У направив вверх Постройте график закона движения тела
• 2. Как выглядят графики зависимости скорости и ускорения свободного падения монеты при выборе координатной оси У так же, как и в вопросе 1?
• 3. Какой физический смысл может иметь отброшенный корень квадратного уравнения (19), не решенного нами явно, когда у = — H?
• 4. Чем объяснить отличие друг от друга графиков перемещения и пути тела, брошенного вверх в поле тяжести (см. рис. 51 )?
• 5. Постройте графики пути, проекции перемещения, скорости и ускорения тела, брошенного вертикально вниз со скоростью v0 с высоты Н Направьте ось Y вниз, выбрав начало отсчета по оси Y в точке бросания

§16. Графики зависимости пути, перемещения, скорости и ускорения от времени при равнопеременном движении. Задачи

• 1. Какой путь проходит свободно падающая (без начальной скорости) капля за четвертую секунду от момента отрыва? [34,3 м]
• 2. С крыши дома через промежуток времени т одна за другой падают капли Запишите закон движения капель. Постройте в одних координатных осях Y, t графики движения первой, второй, третьей, n-й капель
• 3. Используя данные задачи 2, найдите расстояние между второй и третьей каплями в момент отрыва седьмой капли. [4,5gτ2]
• 4. Тело свободно падает с высоты Н без начальной скорости. Какой путь оно проходит в последнюю секунду падения на Землю?
• 5. По данным рисунка 51, а оцените начальную скорость v0 мяча, брошенного вертикально вверх Постройте графики перемещения и пути мяча, выбрав начало отсчета на поверхности Земли [≈ 24 м/с]

§17. Баллистическое движение. Ответы на вопросы

• 1. Какая идеализированная модель используется для описания баллистического движения тела? Почему перемещение тела по различным координатным осям можно рассматривать независимо?
• 2. Почему при баллистическом движении тело движется по горизонтали равномерно, а по вертикали равнопеременно?
• 3. Какой угол должна составлять начальная скорость тела с горизонтом, чтобы дальность полета в отсутствие сопротивления воздуха была максимальной? Приведите необходимую формулу для аргументации
• 4. Как сила сопротивления воздуха влияет на баллистическое движение и на максимальную дальность полета снарядов и пуль?
• 5. Определите угол, при котором максимальная высота подъема снаряда равна максимальной дальности полета

§17. Баллистическое движение. Задачи

• 1. Из окна дома с высоты 19,6 м горизонтально брошена монета со скоростью 5 м/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найдите, через какой промежуток времени монета упадет на Землю На каком расстоянии по горизонтали от дома находится точка падения? [2 с; 1
• 2. Используя условие задачи 1, найдите скорость падения монеты и угол, который образует вектор скорости с горизонтом в точке падения [20,2 м/с; 78,7°]
• 3. Длина скачка блохи на столе, прыгающей под углом 45° к горизонту, равна 20 см. Во сколько раз высота ее подъема над столом превышает ее собственную длину, составляющую 0,4 мм? [125]
• 4. Мяч, брошенный под углом 45° к горизонту, упруго отскочив от вертикальной стены, расположенной на расстоянии L от точки бросания, ударяется о Землю на расстоянии l от стены С какой начальной скоростью был брошен мяч?
• 5. Под каким углом к горизонту охотник должен направить ствол ружья, чтобы попасть в птицу, сидящую на высоте Я на дереве, находящемся на расстоянии l от охотника? В момент выстрела птица свободно падает вниз на землю

§18. Кинематика периодического движения. Ответы на вопросы

• 1. Какое движение называют периодическим? Что такое период движения?
• 2. Какие параметры характеризуют положение точки на окружности?
• 3. Почему равномерное движение по окружности является ускоренным? Куда направлено нормальное ускорение и чему оно равно?
• 4. Скорость отдельных частей колец Сатурна не пропорциональна их расстоянию до оси вращения, проходящей через центр планеты Что можно сказать о структуре колец по результатам этих астрономических наблюдений?
• 5. Какие колебания называют гармоническими? Как зависят координата колеблющейся точки, ее скорость и ускорение от времени?

§18. Кинематика периодического движения. Задачи

• 1. Найдите скорость вращения Земли вокруг Солнца, считая ее орбиту круговой с радиусом r0 = 1,5 — 108 км [29,9 км/с]
• 2. Северная широта Москвы составляет 55°45′ С какой скоростью москвичи вращаются вместе с земным шаром вокруг его оси? Радиус Земли принять равным 6400 км [943 км/ч]
• 3. Найдите нормальное и тангенциальное ускорения конца секундной, минутной и часовой стрелок наручных часов, если их длина соответственно равна 1,5 см, 1 см и 0,5 см
• 4. Частица совершает гармонические колебания по закону х = 24 cos π/12 t см Как зависят проекции скорости и ускорения частицы на ось X от времени? Определите координату частицы Найдите проекции ее скорости и ускорения на ось X в момент времени t = 4 с
• 5. Две частицы 1 и 2 совершают гармонические колебания вдоль оси X с одинаковой амплитудой А = 18 см Их координаты косинусоидально зависят от времени, а периоды колебаний составляют T1=3,6с и Т2=1,8с соответственно На каком расстоянии друг от друга частиц

3. Динамика материальной точки

§19. Принцип относительности Галилея. Ответы на вопросы

• 1. Что изучает динамика?
• 2. Какое движение называется движением по инерции? Сформулируйте принцип инерции Галилея
• 3. Какую систему отсчета называют инерциальной? Почему равномерное прямолинейное движение и состояние покоя физически эквивалентны и взаимозаменяемы лишь в инерциальных системах отсчета?
• 4. Получите преобразования Галилея и закон сложения скоростей
• 5. Сформулируйте принцип относительности Галилея. Разъясните его смысл

§20. Первый закон Ньютона. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте закон инерции (первый закон Ньютона)
• 2. При каком условии скорость тела остается неизменной?
• 3. Почему при резком выдергивании свеклы из земли ботва рвется, а при постепенном нет?
• 4. Какие различные физические эффекты и почему наблюдаются при резком и постепенном выдергивании листа бумаги из-под стоящего на нем стакана с водой?
• 5. Сформулируйте следствие первого закона Ньютона

§21. Второй закон Ньютона. Ответы на вопросы

• 1. Какая физическая величина характеризует отсутствие или наличие внешнего воздействия? Дайте определение силы и назовите единицы силы
• 2. Почему, находясь в купе поезда с зашторенным окном и хорошей звукоизоляцией, можно обнаружить, что поезд движется ускоренно, но нельзя узнать, что он движется равномерно?
• 3. Что такое инертность? Какая физическая величина является мерой инертности?
• 4. Сформулируйте принцип суперпозиции сил
• 5. Сформулируйте второй закон Ньютона
• §21. Второй закон Ньютона. Задачи
• 1. Тело массой m = 2 кг, движущееся на восток, тормозится постоянной силой F = 10Н, направленной на запад. Чему равно и куда направлено ускорение тела? [а = 5 м/с2]
• 2. Коляска массой m = 10 кг движется на юг с ускорением а = 0,5 м/с2 под действием двух сил, одна из которых F1 = 25 Н направлена на юг. Куда направлена и чему равна сила F2, действующая на коляску? [на север; 20 Н]
• 3. На тело массой m = 5 кг действуют силы F1=9Н и F2=12H, направленные на север и восток соответственно Чему равно и куда направлено ускорение тела? [а = 3 м/с2; 36,87°; на северо-восток]
• 4. При входе ракеты со скоростью v0 в плотные слои атмосферы тормозящая сила F1, действовавшая на ракету в менее плотных слоях, скачком возросла втрое, оставаясь затем постоянной Как будет зависеть от времени скорость ракеты в плотных слоях атмосферы? Мас
• 5. Моторная лодка движется с ускорением а = 2 м/с2 под действием трех сил силы тяги двигателя F1 = 1000 Н, силы ветра F2 = 1000 Н и силы сопротивления воды F3 = 414 Н Сила F1 направлена на юг, сила F2 — на запад, а сила F3 противоположна направлению движе

§22. Третий закон Ньютона. Ответы на вопросы

• 1. Почему при действии тела на частицу возникает противодействие со стороны частицы?
• 2. Сформулируйте третий закон Ньютона
• 3. Для каких фундаментальных взаимодействий применим третий закон Ньютона?
• 4. С какой силой вы притягиваете к себе Землю?
• 5. Как ускорение, приобретаемое телами в результате парного столкновения, зависит от соотношения масс тел?

§23. Гравитационная сила. Закон всемирного тяготения. Ответы на вопросы

• 1. Что такое дальнодействие?
• 2. Сформулируйте закон всемирного тяготения В чем заключается физический смысл гравитационной постоянной?
• 3. Как определял Г Кавендиш силу гравитационного притяжения шариков?
• 4. Почему не приближаются друг к другу предметы в комнате, несмотря на их гравитационное притяжение?
• 5. Во сколько раз уменьшается гравитационная сила притяжения к Земле космической ракеты, совершающей посадку на Луне?

§23. Гравитационная сила. Закон всемирного тяготения. Задачи

• 1. Во сколько раз сила гравитационного притяжения двух шаров массой по 1 кг, находящихся на расстоянии 1 м один от другого, меньше силы их гравитационного притяжения к Земле? [1,47-1011]
• 2. Сравните гравитационные силы, действующие на Луну со стороны Земли и Солнца Масса Земли 6 • 1024 кг, масса Солнца 2-1036 кг Среднее расстояние от Земли до Луны 3,8-108 м, от Луны до Солнца 1,5-1011 м [FЗ/Fc = 0,47]
• 3. Первый искусственный спутник Земли (был запущен в нашей стране) вращался по орбите радиусом 6950 км Чему был равен период его обращения? [1 ч 36 мин]
• 4. Определите радиус орбиты, на которую должен быть выведен спутник Земли, чтобы он постоянно висел над определенной точкой, находящейся на экваторе [42,3 — 103 км]
• 5. Солнце притягивает Луну примерно в 2 раза сильнее, чем Земля (см. задачу 2) Почему Луна является спутником Земли, а не самостоятельной планетой?

§24. Сила тяжести. Ответы на вопросы

• 1. Что такое сила тяжести?
• 2. В каком приближении можно считать силу тяжести постоянной?
• 4
• 5
• 3. Дайте определение веса тела
• 4. Чем определяется вес тела на опоре?
• 5. Где расположены точки приложения силы тяжести и веса тела?

§24. Сила тяжести. Задачи

• 1. Во сколько раз сила тяжести космонавта на Меркурии меньше, чем на Земле? [в 2,63 раза]
• 2. Найдите гравитационное ускорение на поверхности планеты, если ее масса равна массе Земли, а радиус в 2 раза меньше [39,2 м/с2]
• 3. Какое расстояние пролетит за первую секунду тело, свободно падающее на поверхность Венеры? Диаметр Венеры 1,21-104 км, ее средняя плотность 5,2 103 кг/м3 [4,45 м]
• 4. Во сколько раз масса Луны меньше массы Земли, если гравитационное ускорение на ее поверхности gЛ = 1,6 м/с29 Радиус Луны в 3,7 раза меньше радиуса Земли [в 81 раз]
• 5. Чему равен вес водителя автомобиля, движущегося по горизонтальному шоссе с ускорением 10 м/с29 Масса водителя 70 кг [980 Н]

§25. Сила упругости. Вес тела. Ответы на вопросы

• 1. Какие взаимодействия определяют характер механических движений в макромире? Следствием какого взаимодействия являются силы упругости?
• 2. Почему механическая модель кристалла правильно описывает упругие силы, возникающие при его сжатии и растяжении?
• 4. Сформулируйте определения силы реакции опоры и силы натяжения
• 5. Сформулируйте закон Гука Выясните физический смысл жесткости пружины Определите границы применимости закона Гука
• 5

§25. Сила упругости. Вес тела. Задачи

• 1. При растяжении стержня длиной l0 = 70 см среднее расстояние между атомами увеличилось на 0,1% Найдите удлинение стержня. [7 мм]
• 2. Мяч прижимается ногой к стене и полу одновременно Силы давления мяча на стену и пол одинаковы и равны F. Куда направлена и чему равна суммарная сила реакции опоры? [F√2]
• 3. Когда четыре человека массой по 70 кг садятся в автомобиль, пружина амортизатора автомобиля сжимается на 2,5 см Найдите жесткость одной пружины, если всего пружин — четыре [2,7 104 Н/м]
• 4. Пружина длиной l0 = 20 см растягивается силой F = 50 Н Найдите конечную длину растянутой пружины, если ее жесткость k = 1000 Н/м. [0,25 м]
• 5. Две одинаковые пружины жесткостью k и 3k соединены друг с другом одним концом, образуя единую пружину Найдите ее жесткость [1,5k]

§26. Сила трения. Ответы на вопросы

• 1. Какое фундаментальное взаимодействие определяет силу трения? Сформулируйте определение силы трения, перечислите возможные виды трения
• 2. Чему равна сила трения покоя? Как находится максимальная сила трения покоя?
• 3. Что требует меньшего усилия удержать сани на склоне горы или перемещать их равномерно вверх по склону?
• 4. Куда направлена сила трения скольжения и чему она равна?
• 5. Почему для коэффициентов трения покоя τп, скольжения τ и качения τкач справедливо неравенство τп > τ > τкач?

§26. Сила трения. Задачи§26. Сила трения. Задачи

• 1. Спичечный коробок может скользить по поверхности стола под действием постоянной силы F. При движении на какой грани сила трения скольжения коробка будет наибольшей? Размеры коробка 50 х 37 х 14 мм
• 2. Найдите массу стального бруска, равномерно скользящего по горизонтальной поверхности под действием силы F = 20 Н Сила направлена вдоль поверхности Коэффициент трения скольжения приведен в таблице 8 [5,1 кг]
• 3. С какой силой упряжка собак равномерно перемещает сани с грузом массой m = 250 кг, если коэффициент трения скольжения τ = 0,1? [245 Н]
• 4. Для сооружения памятника Петру I в XVIII в гранитную глыбу массой 1600 т перевозили на салазках, катившихся по пушечным ядрам Зная силу тяги F = 157 кН при равномерном движении, найдите коэффициент трения качения [0,01]
• 5. Деревянный брусок массой 1 кг тянут равномерно по горизонтальной деревянной доске с помощью пружины жесткостью 100 Н/м Найдите удлинение пружины, если τ = 0,5 [4,9 см]

§27. Применение законов Ньютона. Ответы на вопросы

• 1. При каком движении лифта вес тела, находящегося в нем равен силе тяжести, больше силы тяжести, меньше силы тяжести, равен нулю?
• 2. Какой способ перемещения холодильника по полу требует меньших усилий — когда его толкают или когда тянут?
• 3. Под действием какой силы F (см задачу 2) тело движется равномерно?
• 4. Какие часы следует использовать в условиях невесомости: маятниковые, песчаные, пружинные?
• 5. При каком угле наклона плоскости к горизонту (см задачу 3) тело будет скатываться с нее равномерно? При каком угле наклона плоскости тело не будет скатываться с плоскости?

§27. Применение законов Ньютона. Задачи

• 1. Собачья упряжка начинает тащить стоящие на снегу сани массой 100 кг с постоянной силой 149 Н За какой промежуток времени сани проедут первые 200 м пути? Коэффициент трения скольжения полозьев о снег 0,05 [20 с]
• 2. Вагон массой т соединен с электровозом массой М пружиной жесткостью k Найдите ускорение состава, если на состав действует тормозящая сила F Определите сжатие пружины
• 3. Тепловоз тащит состав из трех одинаковых вагонов массой m = 50 т с силой F = 17 940 Н Коэффициент трения качения колес о рельсы τкач = 0,002 С каким ускорением движется состав? Определите силы натяжения сцепок между вагонами [а = 0,1 м/с2; 5980 кг
• 4. Стальной кубик вкатывают с начальной скоростью v0 на ледяную прямолинейную горку, наклоненную к горизонту под углом а Коэффициент трения скольжения кубика о лед τ Через какой промежуток времени кубик вернется к основанию горки? На какую максимальную
• 5. Два груза, массы которых m1 и m2 (m2 > m1), связаны невесомой и нерастяжимой нитью, перекинутой через блок (mH << m1, m2) с каким ускорением будут двигаться грузы? найдите силу натяжения нити и силу давления на ось блока

4. Законы сохранения

§28. Импульс материальной точки. Ответы на вопросы

• 1. Что такое импульс силы?
• 2. Сформулируйте определение импульса тела
• 3. Почему небольшая сила, действующая значительный промежуток времени, оказывает на движение тела такое же воздействие, как и большая сила, которая действует кратковременно?
• 4. Почему импульс шайбы линейно увеличивается со временем (см рис 103), если на шайбу действуют постоянные силы F1 и F2?
• 5. При каком условии импульс тела сохраняется?

§28. Импульс материальной точки. Задачи

• 1. По изогнутому под прямым углом шлангу течет вода Определите направление импульса силы, изменяющей направление потока воды, и направление силы, действующей на шланг
• 2. Автомобиль массой 2000 кг, двигаясь на север со скоростью 90 км/ч, повернул на перпендикулярное шоссе, ведущее на восток. Определите направление и модуль изменения импульса автомобиля [юго-восток; 7,07 — 104 кг — м/с]
• 3. Теннисный мяч, летящий со скоростью v, отскакивает от теннисной ракетки, движущейся навстречу мячу со скоростью и С какой скоростью отлетит мяч после упругого удара о ракетку? [v + 2u]
• 4. Шар из пластилина и теннисный мяч, двигаясь вправо, ударяются о бетонную стенку, имея перед ударом скорость v Определите направление и модуль изменения импульса шара и мяча, если их массы одинаковы [влево; mv; 2mv]
• 5. Молекула газа массой m упруго ударяется о стенку сосуда, двигаясь со скоростью v, составляющей угол α с перпендикуляром к стенке Какой импульс и в каком направлении сообщает молекула стенке? [2mv cos α; перпендикулярно стенке]

§29. Закон сохранения импульса. Ответы на вопросы

• 1. Какая система тел называется замкнутой? Приведите примеры замкнутых систем
• 2. Сформулируйте закон сохранения импульса Как эффект отдачи используется в реактивном движении?
• 3. Почему для запуска космических кораблей с поверхности Земли используются многоступенчатые ракеты?
• 4. Камень дважды бросают с одинаковой начальной скоростью под одним и тем же углом к горизонту сначала с причала, затем из покоящейся на воде надувной резиновой лодки В каком случае дальность полета камня больше и почему?
• 5. Почему лодка начинает отплывать от берега, когда человек выходит из нее на причал?

§29. Закон сохранения импульса. Задачи

• 1. Два шара массой m1 = 1 кг и m2 = 2 кг скользят по гладкой горизонтальной поверхности на запад и север со скоростью v1 = 10 м/с и v2 = 5 м/с соответственно Определите направление и модуль импульса системы двух шаров [14,14 кг — м/с; на северо-запад]
• 2. Граната массой 1 кг, летящая со скоростью 20 м/с на запад, разрывается на два осколка Один массой 0,2 кг начинает двигаться со скоростью 500 м/с в направлении полета гранаты В каком направлении и с какой скоростью полетит другой осколок? [на восток; 10
• 3. Из орудия, установленного на гладкой горизонтальной поверхности, вылетает снаряд массой m = 20 кг со скоростью v0 = 200 м/с под углом α = 30° к горизонту Какую скорость приобретет орудие после выстрела, если его масса М = 2000 кг? [v = mv0 cos a
• 4. Человек массой m = 70 кг переходит с кормы лодки на нос Масса лодки М = 130 кг, ее длина l = 4м На какое расстояние и в какую сторону отплывет лодка?
• 5. Снаряд, вылетевший из орудия, разорвался в верхней точке траектории на высоте 1960 м на два равных осколка Скорость снаряда перед разрывом равна 100 м/с. Один из осколков полетел горизонтально в обратном направлении со скоростью, вдвое большей На каком

§30. Работа силы. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение работы силы. В каких единицах измеряется работа? В чем заключается физический смысл работы?
• 2. При каких условиях работа силы положительна? отрицательна? равна нулю?
• 3. Как зависимость силы от координаты влияет на величину работы силы? Как можно найти работу графически?
• 4. В каком случае штангист совершает бОльшую работу: при подъеме штанги массой 100 кг на высоту 2 м или при подъеме штанги массой 120 кг на высоту 1,5 м?
• 5. Почему наклонные лестницы облегчают усилия при подъеме?

§30. Работа силы. Задачи

• 1. Для разрезания сыра толщиной 15 см требуется усилие 40 Н Какая при этом совершается работа? [6 Дж]
• 2. Деревянный контейнер массой m = 200 кг равномерно передвинули по деревянному полу на расстояние l = 5м Найдите работу, совершенную при таком перемещении. Коэффициент трения скольжения τ = 0,5 (см. табл 8). [4,9 Дж]
• 3. Сердце взрослого человека за одно сокращение прогоняет около 160 см3 крови Оно сокращается примерно 70 раз в минуту, совершая работу 1 Дж за каждое сокращение Какую работу совершает сердце за день? [100 кДж]
• 4. Упряжка собак, протащив сани по горизонтальному пути длиной 10 км, совершает работу 980 кДж Считая коэффициент трения равным 0,02, найдите массу саней [500 кг]
• 5. Найдите массу груза, если для его подъема на высоту 20 м подъемник совершает работу 9,8 кДж. [50 кг]

§31. Потенциальная энергия. Ответы на вопросы

• 1. Какая сила называется потенциальной?
• 2. Дайте определение потенциальной энергии
• 3. Чему равна результирующая работа силы тяжести при подъеме с Земли тела массой m на высоту Н и при последующем его опускании обратно на Землю?
• 4. В чем состоит принцип минимума потенциальной энергии? Почему потенциальная сила направлена в сторону убывания потенциальной энергии?
• 5. Сформулируйте определения устойчивого, неустойчивого, безразличного равновесия и приведите примеры

§31. Потенциальная энергия. Задачи

• 1. Тело массой m =1 кг имеет потенциальную энергию Ер = 9,8 Дж На какую высоту над Землей поднято тело, если нуль отсчета потенциальной энергии находится на поверхности Земли? [1 м]
• 2. Землекоп, выкапывая яму глубиной 1 м, длиной 2 м и шириной 1 м, выбрасывает глину на уровень земли Считая плотность глины равной 2-103 кг/м3, найдите изменение потенциальной энергии глины и минимальную работу, совершенную землекопом [19,6 кДж]
• 3. В цилиндрической бочке находится 200 л воды Высота столба воды в бочке 1 м Найдите изменение потенциальной энергии воды после ее вытекания: а) на поверхность Земли, б) на поверхность Луны [-9,8 кДж; -1,6 кДж]
• 4. Найдите работу, которую надо совершить, чтобы положить друг на друга в одну стопку пять словарей, лежащих отдельно на столе высотой 1 м Масса каждого словаря 2 кг, а толщина 10 см [3,92 Дж]
• 5. Какую работу против силы тяжести совершает штангист, поднимая штангу массой 200 кг на высоту 2 м? [3,92 кДж]

§32. Потенциальная энергия тела при гравитационном и упругом взаимодействиях. Ответы на вопросы

• 1. При каком выборе начала отсчета потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли будет отрицательна?
• 2. Почему потенциальная энергия минимальна на поверхности Земли?
• 3. Почему сила упругости является потенциальной силой?
• 4. Как потенциальная энергия силы упругости пружины зависит от деформации пружины?
• 5. Почему правая ветвь параболы (см рис 119) определяет потенциальную энергию растяжения, а левая ветвь — потенциальную энергию сжатия?

§32. Потенциальная энергия тела при гравитационном и упругом взаимодействиях. Задачи

• 1. Почему движение планет и спутников по эллиптической орбите не может быть равномерным?
• 2. Ракета поднимает спутник сначала на высоту h = R⊕ над поверхностью Земли, а затем запускает его на круговую орбиту на этой высоте Найдите отношение работ на поднятие А1 и на запуск А2 спутника [А1/А2 = 2]
• 3. При растяжении пружины на 2 см совершена работа 1 Дж. Какую работу следует совершить, чтобы растянуть пружину еще на 2 см? [3 Дж]
• 4. Пружина сжимается дважды из положения равновесия первый раз на 3 см, второй раз на 6 см Во сколько раз энергия, накопленная пружиной при повторном сжатии, больше, чем при первоначальном? [в 4 раза]
• 5. Шар массой m = 0,2 кг, прикрепленный к горизонтальной, закрепленной с другого конца пружине, отводят от положения равновесия на расстояние А = 0,2 м и отпускают Частота возникающих при этом гармонических колебаний шара v = 2 Гц Определите максимальную

§33. Кинетическая энергия. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение кинетической энергии тела Какие единицы энергии вам известны?
• 2. Сформулируйте теорему о кинетической энергии
• 3. Может ли оставаться неизменной кинетическая энергия тела, если равнодействующая сил, приложенных к нему, отлична от нуля?
• 4. От каких физических величин зависит тормозной путь автомобиля?
• 5. В каком случае требуется бОльшая энергия — при запуске спутника вдоль меридиана или вдоль экватора (в сторону вращения Земли)?

§33. Кинетическая энергия. Задачи

• 1. Ракета, летящая со скоростью v, разгоняется до вдвое большей скорости В результате сгорания топлива полная масса ракеты уменьшается вдвое по сравнению с массой до разгона Как изменяется при этом кинетическая энергия ракеты? [увеличивается в 2 раза]
• 2. Шар массой 1 кг, летящий со скоростью 4 м/с, при ударе сжимает пружину Найдите максимальную энергию сжатия пружины [8 Дж]
• 3. Серьезной опасностью при межпланетных перелетах может стать столкновение космического корабля с небольшими высокоскоростными метеоритами Определите энергию микрометеорита массой 1 кг, движущегося со скоростью 60 км/с. [1,8 МДж]
• 4. Энергия 7,4-1016 Дж, выделяемая 1 т урана-235, идет на ускорение космического корабля массой 3000 т Какую максимальную скорость может набрать корабль? [220 км/с]
• 5. Пуля массой m= 9 г вылетает из винтовки со скоростью v0 = 650 м/с. На расстоянии 400 м от места выстрела скорость пули становится равной v = 390 м/с Какую часть от своей начальной кинетической энергии потеряла пуля на этом расстоянии в результате трени

§34. Мощность. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение средней мощности. В каких единицах измеряется мощность?
• 2. Чему равна мгновенная мощность?
• 3. К каким величинам относится мощность: скалярным или векторным?
• 4. Почему при увеличении скорости автомобиля требуется меньшая сила тяги для ее поддержания?
• 5. На что расходуется мощность двигателей палубного истребителя, зависшего над авианосцем?

§34. Мощность. Задачи

• 1. Какой минимальной мощностью должен обладать двигатель подъемника, чтобы поднять груз массой 100 кг на высоту 20 м за 9,8 с? [2 кВт]
• 2. Вентиляторный ремень автомобиля, движущийся со скоростью 40 м/мин, натянут с силой 30 Н. Определите мощность, передаваемую ремнем [20 Вт]
• 3. Река Замбези в Центральной Африке приносит к водопаду Виктория ежеминутно 90 млн л воды (высота падения воды около 100 м) Найдите мощность водопада Виктория. [1470 МВт]
• 4. Чему равна мощность сердца спортсмена во время соревнований, если при одном ударе оно совершает работу 16 Дж, а ежеминутно делает 180 ударов? [48 Вт]
• 5. При вдыхании человеком 1 л кислорода в организме (в результате взаимодействия кислорода с белками, жирами и углеводами) выделяется энергия 20 кДж Для нормального функционирования организма человеку массой 70 кг требуется (даже во время сна) приток мощн

§35. Закон сохранения механической энергии. Ответы на вопросы

• 1. Что называется полной механической энергией системы? Сформулируйте закон изменения механической энергии
• 2. Какая система тел называется консервативной?
• 3. При каких условиях полная механическая энергия системы сохраняется?
• 4. Воспользовавшись решением задачи (рис 123), определите скорость мяча, падающего на Землю без начальной скорости с высоты 1,5 м
• 5. Почему снаряды, выпущенные из одного орудия под разными углами к горизонту, имеют одинаковую скорость на одной и той же высоте?

§35. Закон сохранения механической энергии. Задачи

• 1. Найдите максимальную высоту, на которую поднимется камень, брошенный вертикально вверх со скоростью v0 = 20 м/с [20,4 м]
• 2. Пружинный пистолет выбрасывает резиновую пулю на высоту 18м над поверхностью Земли. На какую максимальную высоту поднялась бы пуля, если бы выстрел был сделан с поверхности Марса? [47,7 м]
• 3. Найдите скорость входа в воду прыгуна с пятиметрового трамплина, если начальная скорость отталкивания спортсмена v0 = 5 м/с. [11,1 м/с]
• 4. Авиалайнер летит на высоте 9,2 км со скоростью 1080 км/ч Принимая, что нуль отсчета потенциальной энергии находится на поверхности Земли, найдите, какую часть от полной механической энергии составляют соответственно кинетическая и потенциальная энергии
• 5. Ядро массой m = 5 кг свободно падает на Землю с высоты Н = 10 м. Определите изменения потенциальной и кинетической энергий ядра в точке падения. Найдите скорость ядра на высоте h = 5 м и при ударе о Землю, пренебрегая сопротивлением воздуха

§36. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения. Ответы на вопросы

• 1. Какой удар является абсолютно неупругим? Приведите примеры такого удара
• 2. Какой удар считается абсолютно упругим? Приведите примеры такого удара
• 3. Почему в результате абсолютно неупругого удара шаров их суммарная кинетическая энергия уменьшается?
• 4. Покоящийся шар приобретает скорость в результате центрального соударения с другим шаром При каком ударе (упругом или неупругом) эта скорость больше? Почему?
• 5. Почему в результате абсолютно упругого столкновения одинаковых шаров шар, движущийся с большей скоростью, замедляется, а шар, движущийся с меньшей скоростью, ускоряется?

§36. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения. Задачи

• 1. Какой молоток (легкий или тяжелый) при ковке теряет большую часть своей энергии? Почему?
• 2. Во сколько раз скорость, приобретаемая при ударе двух одинаковых шаров неподвижным шаром, больше при упругом ударе, чем при неупругом? [в 2 раза]
• 3. Какую часть своей первоначальной энергии теряет электрон при центральном упругом соударении с неподвижным атомом? Масса электрона mе много меньше массы атома mа [4mе/mа]
• 4. При радиоактивном (самопроизвольном) делении неподвижное ядро атома может распадаться на две частицы с различной массой m1 и m2 С помощью законов сохранения импульса и энергии покажите, что энергия продуктов распада обратно пропорциональна их массе, т
• 5. Пуля массой m = 9 г, летящая со скоростью v0 = 600 м/с, попадает в ящик с песком массой М = 2 кг, висящий на веревке длиной l = 2м, прикрепленной к потолку, и застревает в нем Какая часть энергии пули была израсходована на деформацию ящика? На какой ма

5. Динамика периодического движения

§37. Движение тел в гравитационном поле. Ответы на вопросы

• 1. Что называют первой и второй космической скоростью? Каковы их величины?
• 2. Сформулируйте определения перигея и апогея эллиптической орбиты
• 3. По какой траектории движется тело, имеющее скорость: 1)v vII?
• 4. Какой фактор способствует стягиванию всех тел во Вселенной в одно сплошное образование и какой фактор препятствует этому объединению?
• 5. Солнце притягивает Луну сильнее, чем Земля. Почему в таком случае Луна — спутник Земли, а не самостоятельная планета?

§37. Движение тел в гравитационном поле. Задачи

• 1. Спутник вращается вокруг Земли на небольшой высоте. Определите период его обращения, если радиус Земли R = 6400 км
• 2. Чему равна плотность планеты, если период обращения вокруг нее спутника, движущегося на небольшой высоте, равен Т?
• 3. Вокруг звезды по круговым орбитам, радиусы которых R1 и R2, вращаются две планеты Период обращения первой планеты Т1 Найдите период обращения второй планеты
• 4. Чему равна первая космическая скорость на планете, масса и радиус которой в 2 раза больше, чем у Земли? [7,9 км/с]
• 5. Найдите вторую космическую скорость для планеты, имеющей радиус, равный радиусу Земли, и плотность, в 4 раза превышающую плотность Земли. [22,4 км/с]

§38. Динамика свободных колебаний. Ответы на вопросы

• 1. Какие колебания называют вынужденными? Приведите примеры
• 2. Какие колебания называют свободными? Приведите примеры В чем главная особенность систем, в которых происходят свободные колебания?
• 3. Что такое период и амплитуда колебаний?
• 4. Как период колебаний пружинного маятника зависит от его массы и жесткости пружины?
• 5. Как полная механическая энергия гармонических колебаний зависит от их амплитуды?

§38. Динамика свободных колебаний. Задачи

• 1. Во сколько раз отличается период колебаний пружинных маятников в невесомости? Массы маятников равны m и 2m [√2]
• 2. Горизонтальному пружинному маятнику сообщается начальная скорость v0, направленная от положения равновесия. Найдите максимальное отклонение маятника от положения равновесия, если известна частота собственных колебаний маятника ω0. [v0/ω0]
• 3. Смещение горизонтального пружинного маятника массой 10 г от положения равновесия изменяется по закону х = 0,4 sin (π/4 t) Определите жесткость пружины Постройте графики зависимости кинетической и потенциальной энергии маятника от времени С какой час
• 4. Шарик массой т свободно падает с высоты Н на вертикально расположенную пружину, сжимающуюся на величину Δl под действием его удара Определите жесткость пружины
• 5. Горизонтальный пружинный маятник с периодом собственных колебаний Т отклоняют от положения равновесия на расстояние а и отпускают без начальной скорости Чему равна скорость маятника на расстоянии а/2 от положения равновесия?

§39. Колебательная система под действием внешних сил. Ответы на вопросы

• 1. Какие колебания называют затухающими? Приведите примеры
• 2. Почему в механических часах используется заводная пружина?
• 3. Какое движение называют апериодическим? Приведите примеры
• 4. При каких условиях в колебательной системе возникает апериодическое движение?
• 5. Что такое статическое смещение? Изменяются ли характеристики свободных колебаний при наличии статического смещения?

§39. Колебательная система под действием внешних сил. Задачи

• 1. Чему равно растяжение вертикальной пружины, жесткость которой k = 245 Н/м, под действием подвешенного груза массой m = 0,5 кг? [2 см]
• 2. Два килограмма картофеля вызывают растяжение пружинных весов на 2 см Определите жесткость пружины. Чему равен возможный период собственных колебаний этой массы картофеля при незначительной встряске весов? [980 Н/м; 0,28 с]
• 3. Груз, подвешенный к пружине динамометра, совершает по вертикали гармонические колебания, период которых Т = 0,4 с Найдите растяжение пружины под действием этого груза в отсутствие колебаний [4 см]
• 4. Отклонение от положения равновесия горизонтального пружинного маятника изменяется с течением времени по закону х = 0,04 cos2 πt м Найдите статическое смещение, амплитуду и период колебаний маятника [0,02 м; 0,02 м; 1 с]
• 5. Отклонение от положения равновесия горизонтального пружинного маятника массой m = 1 кг зависит от времени по закону х = -0,04 sin2 πt м Определите статическое смещение, амплитуду, период и частоту колебаний, число колебаний в единицу времени, жестко

§40. Вынужденные колебания. Резонанс. Ответы на вопросы

• 1. Какое равновесие называют безразличным?
• 2. Возможны ли свободные колебания в системе, находящейся в состоянии безразличного равновесия?
• 3. Возможны ли свободные колебания в системе, имеющей положение устойчивого равновесия?
• 4. Что такое резонанс? Почему резонансная кривая при наличии трения располагается ниже, чем при его отсутствии?
• 5. Как можно избежать нежелательного резонанса? Как можно использовать энергетические ресурсы резонансных процессов?

§40. Вынужденные колебания. Резонанс. Задачи

• 1. Шар массой m= 0,1 кг, находящийся на гладком горизонтальном столе, колеблется под действием внешней силы, изменяющейся с течением времени по закону F = 0,25 cos 5t Н Найдите зависимость ускорения шара от времени, его максимальное ускорение Чему равна а
• 2. Шар массой m = 0,1 кг присоединяется к горизонтально расположенной, закрепленной на другом конце пружине Амплитуда колебаний шара под действием внешней вынуждающей силы F = 0,25 cos 5t Н возрастает в 5 раз по сравнению со случаем, когда он находился в
• 3. Ускорение пружинного маятника, совершающего вынужденные колебания по оси X, изменяется со временем по закону ах = -0,8 cos 4t м/с2 Определите амплитуду колебаний маятника [0,05 м]
• 4. На пружинный маятник, имеющий частоту собственных колебаний ω0 = 114,6 град/с, действуют последовательно вынуждающие силы одинаковой амплитуды, но разной частоты F1 = 0,5 cos 1,9t и F2 = 0,5 cos 1,95t Жесткость пружины k = 50 Н/м Чему равна ампли
• 5. К горизонтально расположенному пружинному маятнику приложена постоянная сила F0, вызывающая его статическое смещение от положения равновесия После прекращения действия этой силы на маятник действует периодическая внешняя сила с амплитудой F0. На скольк

6. Релятивистская механика
§41. Постулаты специальной теории относительности. Ответы на вопросы

• 1. Что показал эксперимент Майкельсона—Морли?
• 2. Почему результаты эксперимента Майкельсона—Морли противоречили классическому закону сложения скоростей?
• 3. Что изучают специальная теория относительности и общая теория относительности?
• 4. Сформулируйте первый и второй постулаты теории относительности и объясните их смысл
• 5. Почему существование черных дыр объясняется наличием верхнего предела скорости распространения любого взаимодействия? Что такое радиус Шварцшильда и горизонт событий?

§42. Относительность времени. Ответы на вопросы

• 1. Почему сосуществование событий в нашем чувственном восприятии не означает их одновременности?
• 2. Почему, глядя на звездное небо, мы как бы зондируем прошлое?
• 3. Приведите пример того, что одновременность — не абсолютная характеристика явлений, а относительная, зависящая от положения в пространстве наблюдателя
• 4. Будет ли определенным порядок следования событий, если разделяющий их промежуток времени больше времени, необходимого для распространения света между ними?
• 5. При каком условии порядок следования событий не определен и зависит от положения наблюдателя?

§43. Замедление времени. Ответы на вопросы

• 1. Какое время называют собственным?
• 2. Чем определяется эффект замедления времени: свойствами света, конструкцией световых часов или свойствами самого времени?
• 3. Почему при движении замедляется не только ход часов, но и протекание всех физических процессов, а также химических реакций в человеческом организме?
• 4. В чем суть «парадокса близнецов»?
• 5. Какой эксперимент подтверждает эффект замедления времени?

§43. Замедление времени. Задачи

• 1. Во сколько раз замедляется время в ракете при ее движении относительно Земли со скоростью v = 2,6 — 108 м/с? [в 2 раза]
• 2. На сколько отстают за год часы в искусственном спутнике Земли, движущемся на небольшой высоте от ее поверхности? [10,9 мс]
• 3. Собственное время жизни нестабильной распадающейся частицы отличается на 1% от времени жизни по неподвижным часам. С какой скоростью движется частица?
• [0,141 с]
• 4. Время жизни одного из адронов (π+-мезон) в связанной с ним системе отсчета равно 26 нс. Найдите расстояние, фиксируемое неподвижным наблюдателем, которое до распада пройдет π+-мезон, движущийся со скоростью 0,99 с [54,7 м]
• 5. Сестра в возрасте 18 лет, улетая в космическое путешествие, оставляет на Земле 14-летнего брата. Вернувшись через 2 года (по своим часам) на Землю, она встречает брата, ставшего ее ровесником. С какой скоростью путешествовала девушка? [0,94 с]

§44. Релятивистский закон сложения скоростей. Ответы на вопросы

• 1. Почему преобразования Галилея и классический закон сложения скоростей не верны при скорости движения, соизмеримой со скоростью света?
• 2. Сформулируйте релятивистский закон сложения скоростей
• 3. Укажите границы применимости классического закона сложения скоростей
• 4. Докажите, что релятивистский закон сложения скоростей согласуется со вторым постулатом теории относительности
• 5. Как релятивистский закон сложения скоростей согласуется с результатами эксперимента Майкельсона и Морли?

§44. Релятивистский закон сложения скоростей. Задачи

• 1. Две ракеты движутся навстречу друг другу относительно Земли с одинаковой скоростью, равной 0,5 с Определите скорость сближения ракет: согласно классической механике; в соответствии с релятивистским законом сложения скоростей. [с; 0,8 с]
• 2. Ионизованный атом, вылетев из ускорителя со скоростью 0,9 с, испустил фотон в направлении своего движения Найдите скорость фотона относительно ускорителя, [с]
• 3. Две галактики разбегаются от центра Вселенной в противоположных направлениях с одинаковой скоростью 0,75 с относительно центра. С какой скоростью они удаляются друг от друга? [0,96 с]
• 4. С какой скоростью распространяются друг относительно друга два лазерных импульса, излучаемых в вакууме в противоположных направлениях? Какой результат дает классический закон сложения скоростей? [с; 2 с]
• 5. С космического корабля, удаляющегося от Земли со скоростью 0,8 с, стартует ракета в направлении движения корабля. Скорость ракеты относительно Земли 0,976 с. Чему равна скорость ракеты относительно корабля? [0,8 с]

§45. Взаимосвязь массы и энергии. Ответы на вопросы

• 1. Что такое масса покоя тела?
• 2. Какой эксперимент подтверждает конечность массы фотона, движущегося со скоростью света?
• 3. Почему единый закон сохранения массы-энергии представляется в классической механике в виде двух законов сохранения: массы и энергии?
• 4. Почему нагревание образца приводит к увеличению его массы?
• 5. Кратко сформулируйте основные результаты, полученные специальной теорией относительности

§45. Взаимосвязь массы и энергии. Задачи

• 1. Чему равна энергия покоя электрона? Масса покоя электрона равна mе = 9,1 • 10-31 кг. [8,2 — 10-22 Дж]
• 2. Энергию покоя частиц и соответственно их массу покоя часто измеряют в электрон-вольтах 1 эВ = 1,6 — 10-19Дж. Выразите массу покоя электрона и протона в электрон-вольтах [mе = 0,511 МэВ; mр = 938,3 МэВ]
• 3. Энергия протона, вылетающего с поверхности Солнца в сторону Земли, равна 083 МэВ. Через какой промежуток времени с момента вылета протона экспериментатор на Земле сможет зафиксировать его приземление? [16 мин 40 с]
• 4. Какую работу необходимо совершить для увеличения скорости электрона от 0,6 с до 0,8 с? [0,213 МэВ]
• 5. Дейтрон (ядро изотопа атома водорода — дейтерия) образовано из протона и нейтрона. Масса покоя протона mр = 1,673 • 10-27 кг, нейтрона mn = 1,675 • 10-27 кг. Энергия покоя дейтрона 1875,6 МэВ Какая энергия выделяется при образовании дейтрона? На скольк

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

7. Молекулярная структура вещества

§46. Масса атомов. Молярная масса. Ответы на вопросы

• 1. Что из себя представляет модель материального тела?
• 2. Какая физическая величина является главной характеристикой химического элемента?
• 3. Что такое массовое число?
• 4. Что такое дефект массы? Чем он объясняется?
• 5. Сформулируйте определение постоянной Авогадро Почему постоянная Авогадро одинакова для всех веществ?

§46. Масса атомов. Молярная масса. Задачи

• 1. Какую часть массы изотопа углерода 126С составляет масса его электронной оболочки9 [2,74 — 10-4]
• 2. В ядрах 94Be, 137N, 2311Na нейтроны заменили протонами, а протоны — нейтронами. Определите символы полученных изотопов, их зарядовые и массовые числа
• 3. Какая энергия выделяется при образовании изотопа углерода 126C из образующих его частиц? [15,3 МэВ]
• 4. Определите дефект массы атома бора 105B, имеющего массу 10,013 а е м [0,72 а, е. м.]
• 5. Выразите массу протона и нейтрона, а также дефект массы дейтрона (см задачу 5 к § 45) в а е м [1,007276 а. е. м.; 1,008665 а. е. м.; 0,002388 а. е. м.]

§47. Агрегатные состояния вещества. Ответы на вопросы

• 1. Назовите основные агрегатные состояния вещества Какие изменения происходят в веществе при фазовых переходах?
• 2. При каком условии вещество находится в твердом состоянии? Как движутся молекулы в твердом теле?
• 3. При каком условии образуется жидкое состояние вещества? В чем особенности движения молекул в жидкости?
• 4. При каком условии вещество находится в газообразном состоянии? Сформулируйте условия идеальности газа
• 5. Назовите состав трехкомпонентной плазмы. Приведите примеры плазменного состояния вещества

8. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа

§48. Распределение молекул идеального газа в пространстве. Ответы на вопросы

• 1. Почему свойства разреженных газов не зависят от их химического состава?
• 2. Почему для описания движения молекул газа нет смысла использовать законы динамики Ньютона?
• 3. Почему газ неограниченно расширяется, занимая весь предоставленный ему объем?
• 4. Скорость теплового движения молекул в воздухе при комнатной температуре близка к скорости пули. Почему аромат духов распространяется по комнате лишь через некоторое время после открытия флакона?
• 5. Как распределяются в пространстве молекулы идеального газа в отсутствие внешних сил? Почему?

§48. Распределение молекул идеального газа в пространстве. Задачи

• 1. Определите полное число микросостояний при распределении шести частиц идеального газа по двум половинам сосуда, не разделенного перегородкой Чему равно число способов реализации состояния, , ? [64; 20; 15; 6]
• 2. Какой промежуток времени экспериментатор будет наблюдать равномерное распределение шести частиц по двум половинам сосуда, если опыт проводится в течение суток? [7,5 ч]
• 3. Какую часть времени 10 частиц идеального газа будут распределены равномерно по двум половинам сосуда? [63/256]
• 4. Во сколько раз равномерное распределение 10 частиц по двум половинам сосуда реализуется чаще, чем пребывание всех молекул в любой из двух половин сосуда? [в 126 раз]
• 5. Найдите полное число микросостояний при распределении 6 частиц по трем одинаковым частям сосуда, не разделенным перегородками. Какую часть времени 6 частиц будут равномерно распределены по объему, т е реализуется микросостояние? [729; 10/

§49. Распределение молекул идеального газа по скоростям. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте закон сохранения импульса для упругого столкновения, изображенного на рисунке 176
• 2. Как определить среднее значение физической величины из эксперимента?
• 3. Для чего в опыте Штерна используются вращающиеся диски?
• 4. Как рассчитывается число частиц, приходящихся на единичный интервал скоростей?
• 5. Сформулируйте определение наивероятной скорости частиц

§49. Распределение молекул идеального газа по скоростям. Задачи

• 1. Рассчитайте средний возраст вашей семьи, используя формулу (152)
• 2. Угол между прорезями во вращающихся дисках в опыте Штерна составляет 90°. Прорезь образует угол 2°. Средняя скорость частиц, попадающих в вакуумную камеру, 450 м/с. В каком интервале скоростей детектор фиксирует частицы? [(450 ±10) м/с]
• 3. Определите наиболее вероятный возраст учеников в вашем классе
• 4. Докажите, что после абсолютно упругого нецентрального удара двух одинаковых шаров (один из которых первоначально покоился) угол между их скоростями составляет 90°
• 5. Докажите, что не существует преимущественного направления скорости молекул идеального газа

§50. Температура. Ответы на вопросы

• 1. Какое состояние газа является равновесным стационарным?
• 2. Сформулируйте определение температуры тела Какая единица температуры используется в СИ?
• 3. Применимо ли понятие температуры к одной молекуле?
• 4. Почему термодинамическая температура не может быть отрицательной?
• 5. Атмосферный воздух состоит из азота, кислорода, аргона и других газов Одинакова ли тепловая скорость молекул этих газов?

50. Температура. Задачи

• 1. Чему равны показания термометра по шкале Фаренгейта: 1) при таянии льда; 2) при кипении воды; 3) при измерении нормальной температуры (36,6 °С) человеческого тела? [32 °F; 212 °F; 97,9 °F]
• 2. При какой температуре показания термометров по шкалам Цельсия и Фаренгейта одинаковы? [-40 °С]
• 3. При какой температуре показания термометров по термодинамической шкале и шкале Фаренгейта одинаковы? [574,25 К]
• 4. Определите среднюю квадратичную скорость молекул кислорода и аргона в воздухе при температуре 20 °С. [478 м/с; 427 м/с]
• 5. При какой температуре тепловая скорость молекул азота равна 90 км/ч? [10,5 К]

§51. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Ответы на вопросы§51. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Ответы на вопросы

• 1. Почему барабанная перепонка уха не продавливается бомбардирующими ее молекулами воздуха?
• 2. Что доказал эксперимент О. фон Герике?
• 3. Сформулируйте и запишите основное уравнение молекулярно-кинетической теории
• 4. На высоте порядка сотен километров над Землей молекулы атмосферы имеют кинетическую энергию, которой соответствует температура порядка тысяч градусов Цельсия. Почему на такой высоте не плавятся искусственные спутники Земли?
• 5. Сформулируйте закон Дальтона

§51. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Задачи

• 1. «Магдебургские полушария» растягивали 8 лошадей с каждой стороны. Как изменится сила тяги, если одно полушарие прикрепить к стене, а другое будут тянуть 16 лошадей?
• 2. Идеальный газ оказывает на стенки сосуда давление 1,01 • 105 Па. Тепловая скорость молекул 500 м/с Найдите плотность газа. [1,21 кг/м3]
• 3. Под каким давлением находится кислород, если тепловая скорость его молекул 550 м/с, а их концентрация 1025м-3? [9,7 кПа]
• 4. Азот занимает объем 1 л при нормальном атмосферном давлении. Определите энергию поступательного движения молекул газа [15,15 Дж]
• 5. Воздух состоит из смеси азота, кислорода и аргона. Их концентрация соответственно равна 7,8 • 1024м-3, 2,1 — 1024м-3, 1023м-3. Средняя кинетическая энергия молекул смеси одинакова и равна 3 — 10-21 Дж. Найдите давление воздуха. [20 кПа]

§52. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Ответы на вопросы

• 1. Каковы нормальные условия для идеального газа?
• 2. Какова концентрация молекул идеального газа при нормальных условиях?
• 3. Как соотносится среднее расстояние между атомами идеального газа с размером атома
• 4. Какие макроскопические параметры связывает уравнение Клапейрона—Менделеева?
• 5. Какие макроскопические параметры следует задать для однозначного определения состояния идеального газа?

§52. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Задачи

• 1. Как изменится давление газа при уменьшении в 4 раза его объема и увеличении температуры в 1,5 раза? [увеличится в 6 раз]
• 2. Давление газа в люминесцентной лампе 103 Па, а его температура 42 °С Определите концентрацию атомов в лампе. Оцените среднее расстояние между атомами.[2,3 — 1023 м-3; 16,3 нм]
• 3. Оцените число молекул воздуха, находящихся в классе при атмосферном давлении и температуре 20 °С
• 4. Найдите объем одного моля идеального газа любого химического состава при нормальных условиях. [22,4 л = 0,0224 м3]
• 5. В сосуде объемом 4 л находятся молекулярный водород и гелий. Считая газы идеальными, найдите давление газов в сосуде при температуре 20 °С, если их массы соответственно равны 2 г и 4 г. [4,87 кПа]

§53. Изопроцессы. Ответы на вопросы

• 1. Какие процессы изменения состояния идеального газа называют изопроцессами?
• 2. Какой процесс называют изотермическим? Сформулируйте закон Бойля—Мариотта. Постройте изотермы в осях р, V; р, Т, V, Т
• 3. Почему при изотермическом процессе к газу подводится теплота?
• 4. Какой процесс называют изобарным? Сформулируйте закон Гей-Люссака. Постройте изохору в осях р, V и V, Т
• 5. Какой процесс называют изохорным? Сформулируйте закон Шарля. Постройте изохоры в осях р, Т и р, V

§53. Изопроцессы. Задачи

• 1. Определите глубину озера, если объем воздушного пузырька удваивается при подъеме со дна на поверхность. Температура пузырька не успевает измениться при подъеме [10,3 м]
• 2. Цилиндр разделен непроницаемой закрепленной перегородкой на две части, объемы которых V1 и V2 Давление воздуха в этих частях цилиндра р1 и р2 соответственно При снятии закрепления перегородка может двигаться вдоль цилиндра как невесомый поршень. На как
• 3. Посередине откачанной и запаянной с обоих концов горизонтальной трубки длиной 27,5 см находится столбик ртути длиной 7,5 см. При повороте трубки в вертикальное положение столбик ртути смещается вниз на 2 см. Определите давление воздуха в обеих частях т
• 4. В цилиндре под поршнем массой 50 кг и площадью S = 10-2 м2 находится 1 моль воздуха. Цилиндр нагревают снаружи при нормальном атмосферном давлении на 15 °С. Найдите смещение поршня в результате нагревания. [8,3 см]
• 5. Автомобильные шины накачаны до давления 2 — 104 Па при температуре 7 °С. После нескольких часов езды температура воздуха в шинах поднялась до 42 °С. Каким стало давление воздуха в шинах? [2,25 • 104 Па]

9. Термодинамика

§54. Внутренняя энергия. Ответы на вопросы§54. Внутренняя энергия. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение внутренней энергии тела. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел?
• 2. От какого макроскопического параметра зависит внутренняя энергия идеального газа? Как изменяется температура тела, если оно отдает энергии больше, чем получает извне?
• 3. Сформулируйте определение числа степеней свободы
• 4. Моль какого газа (гелия или водорода) имеет бОльшую внутреннюю энергию при одинаковой температуре газов?
• 5. Как можно изменить внутреннюю энергию жидкости газа?

§54. Внутренняя энергия. Задачи

• 1. Воздух массой 87 кг нагревается от 10 °С до 30 °С. Определите изменение внутренней энергии воздуха. Молярную массу воздуха следует принять равной 2,9 • 10-2 кг/моль, а воздух считать двухатомным (идеальным) газом. [0,125 МДж]
• 2. Найдите изменение внутренней энергии гелия при изобарном расширении газа от начального объема 10 л до конечного 15 л Давление газа 104 Па. [75 Дж]
• 3. Молекулярный кислород находится под давлением 105 Па в сосуде объемом 0,8 м3. При изохорном охлаждении внутренняя энергия газа уменьшается на 100 кДж. Чему равно конечное давление кислорода? [5 — 104 Па]
• 4. Определите, какое давление воздуха установится в двух комнатах, имеющих объем V1 и V2, если между ними открывается дверь Первоначальное давление воздуха в комнатах р1 и р2, а температура одинакова
• 5. При стыковке двух космических кораблей их отсеки соединяются между собой Объем первого отсека V1 = 12 м3, второго — V2 = 20 м3. Давление и температура воздуха в отсеках равны р1 = 0,98 105 Па, р2 = 1,02 — 105 Па, t1 = 17 °С, t2 = 27 °С. Какое давл

§55. Работа газа при изопроцессах. Ответы на вопросы

• 1. Как можно преобразовать хаотическое движение молекул газа в направленное движение макроскопического тела?
• 2. От каких величин зависит работа, совершаемая силой давления газа?
• 3. Какую по знаку работу совершает газ при расширении и при сжатии?
• 4. Какой геометрический смысл имеет работа на диаграмме р, V?
• 5. Газ, занимающий объем V1 и имеющий давление p1, расширяется до объема V2 один раз изобарно, а другой — изотермически. В каком случае работа расширения газа больше? Обоснуйте ответ графически

§55. Работа газа при изопроцессах. Задачи

• 1. Азот массой m = 0,28 кг нагревается изобарно от температуры Т1 = 290 К до температуры Т2 = 490 К. Какую работу совершает газ при этом нагревании? Найдите изменение его внутренней энергии. [1,66 МДж; 41,55 МДж]
• 2. Кислород массой m = 50 г имеет температуру T1 = 320 К. В результате изохорного охлаждения давление кислорода уменьшилось вдвое, а затем после изобарного расширения температура газа в конечном состоянии стала равна первоначальной. Изобразите на диаграмм
• 3. Определите работу, совершаемую гелием при переходе из состояния 1 в состояние 6 (рис. 200). [9 кДж]
• 4. Изменение состояния идеального газа изображено на диаграмме V, Т (рис. 201). Начальное давление газа р1 = 105 Па и его объем V1 = 3 м3 известны Изобразите изменение состояния газа на диаграмме р, V Найдите работу, совершаемую газом в процессе 1—2—3—4
• 5. Два моля идеального газа сжимаются изотермически при температуре Т = 300 К до половины первоначального объема. Какая работа совершается газом? Изобразите качественно рассматриваемый процесс на диаграмме р, V. [-3,46 кДж]

§56. Первый закон термодинамики. Ответы на вопросы

• 1. Как определяется изменение внутренней энергии системы согласно первому закону термодинамики?
• 2. На что расходуется, согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, подведенное к системе?
• 3. Сформулируйте первый закон термодинамики для изохорного процесса
• 4. Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса
• 5. Сформулируйте первый закон термодинамики для изобарного процесса. Почему при изобарном расширении газа от объема V1 до объема V2 требуется большее количество теплоты, чем при изотермическом процессе?

§56. Первый закон термодинамики. Задачи

• 1. При подведении к идеальному газу количества теплоты 125 кДж газ совершает работу 50 кДж против внешних сил. Чему равна конечная внутренняя энергия газа, если его энергия до подведения количества теплоты была равна 220 кДж? [295 кДж]
• 2. Кислород массой 32 г находится в закрытом сосуде под давлением 0,1 МПа при температуре 17 °С. После нагревания давление в сосуде увеличилось в 2 раза. Найдите: 1) объем сосуда; 2) температуру, до которой нагрели газ; 3) количество теплоты, сообщенное г
• 3. Какое количество теплоты было подведено к гелию, если работа, совершаемая газом при изобарном расширении, составляет 2 кДж? Чему равно изменение внутренней энергии гелия? [5 кДж; 3 кДж]
• 4. Какое количество теплоты требуется для изобарного увеличения объема молекулярного азота массой 14 г, имеющего до нагревания температуру 27 °С, в 2 раза? [4,36 кДж]
• 5. Рассчитайте результирующее изменение внутренней энергии газа и подведенное к нему количество теплоты по диаграмме р, V (см задачу 3 к § 55). [5,625 кДж; 14,625 кДж]

§57. Адиабатный процесс. Ответы на вопросы

• 1. Какой процесс называется адиабатным? Сформулируйте первый закон термодинамики для адиабатного процесса
• 2. За счет какой энергии совершается работа при адиабатном расширении газа?
• 3. Почему при адиабатном расширении температура газа падает, а при сжатии возрастает?
• 4. При резком сжатии газа в цилиндре поршнем объем газа уменьшился в 2 раза Почему давление газа при этом возросло более чем в 2 раза?
• 5. Как используется адиабатное сжатие в дизельном двигателе (см рис. 208)?

§57. Адиабатный процесс. Задачи

• 1. При адиабатном расширении воздуха была совершена работа 500 Дж Чему равно изменение внутренней энергии воздуха? [-500 Дж]
• 2. При адиабатном сжатии 8 моль гелия в цилиндре компрессора была совершена работа А = 1 кДж. Определите изменение температуры газа. [40,1 °С]
• 3. При адиабатном расширении 64 г кислорода O2, находящегося при нормальных условиях, температура газа увеличилась в 2 раза. Найдите: изменение внутренней энергии, работу расширения газа. [-11,3 кДж; 11,3 кДж]
• 4. Температура азота массой m = 1,4 кг в результате адиабатного расширения упала на 20 °С Какую работу совершил газ при расширении? [31,16 кДж]
• 5. Молекулярный кислород занимает объем V1 = 2 м3 при нормальных условиях При сжатии газа без теплообмена с окружающей средой совершается работа А = 50,5 кДж. Чему равна конечная температура кислорода?

§58. Тепловые двигатели. Ответы на вопросы

• 1. Какие устройства относят к тепловым двигателям? Почему в качестве рабочего тела в тепловых двигателях используют газы и пары?
• 2. Почему наличие нагревателя и холодильника является необходимым условием для циклического получения полезной механической работы в тепловом двигателе?
• 3. Как определяют КПД замкнутого цикла?
• 4. Какие тепловые процессы являются наиболее эффективными для получения максимальной работы в тепловом двигателе? Чему равен КПД цикла Карно?
• 5. В чем состоит отрицательное воздействие тепловых двигателей на окружающую среду? Какие методы защиты окружающей среды используют в настоящее время?

§58. Тепловые двигатели. Задачи

• 1. Кислород совершает замкнутый цикл, изображенный на диаграмме р, V (рис 210) Найдите графически и рассчитайте работу, совершенную газом в каждом изопроцессе и в результате цикла. На каких участках к газу подводится количество теплоты? Чему равно количес
• 2. Количество теплоты, получаемое двигателем от нагревателя, 100 Дж, а отдаваемое холодильнику 75 Дж. Найдите КПД двигателя и совершаемую работу [25%, 25 Дж]
• 3. Чему равно максимальное теоретическое значение КПД паровой машины, работающей в интервале температур 100—400 °С? [75%]
• 4. Паровая машина работает в интервале температур t1 = 120 °С, t2 = 320 °С, получая от нагревателя количество теплоты Q1 = 200 кДж за каждый цикл. Найдите: 1) КПД машины, 2) работу, совершаемую за цикл; 3) количество теплоты, отдаваемое за цикл. [62,5%; 1
• 5. Двигатель автомобиля расходует за час работы 5 кг бензина При этом температура газа в цилиндре двигателя Т1 = 1200 К, а отработанного газа Т2 = 370 К. Удельная теплота сгорания бензина q=46 МДж/кг Определите мощность, развиваемую двигателем. [44 кВт]

§59. Второй закон термодинамики. Ответы на вопросы

• 1. Какие процессы считают необратимыми?
• 2. Сформулируйте второй закон термодинамики
• 3. Как связана формулировка второго закона термодинамики с необратимостью тепловых процессов?
• 4. В чем заключается статистическая интерпретация второго закона термодинамики?
• 5. Почему дым «тает» в воздухе?

10. Жидкость и пар

§60. Фазовый переход пар — жидкость. Ответы на вопросы

• 1. При какой температуре возможен переход из газообразного состояния вещества в жидкое? Какая температура называется критической?
• 2. Какое состояние вещества называют паром?
• 3. Опишите последовательно процесс сжижения пара при его изотермическом сжатии
• 4. Какой пар считают насыщенным? Почему при сжатии насыщенного пара его давление остается постоянным?
• 5. Почему при сжатии жидкости давление резко возрастает?

§61. Испарение. Конденсация. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение процессов испарения и конденсации При каком условии происходит испарение жидкости?
• 2. От каких факторов зависит скорость испарения жидкости?
• 3. Что такое удельная теплота парообразования? На что расходуется подводимое количество теплоты при парообразовании?
• 4. Почему при ветре жара переносится легче?
• 5. Одинакова ли внутренняя энергия 1 кг воды и 1 кг пара при температуре 100 °С?

§61. Испарение. Конденсация. Задачи

• 1. Пары серебра конденсируются при температуре 2466 К Какое количество теплоты выделяется при конденсации 0,5 кг серебра? Удельная теплота парообразования серебра r = 2,34 МДж/кг [1,17 МДж]
• 2. Организм человека в результате обменных процессов генерирует тепловую мощность 75 Вт. Постоянство температуры тела обеспечивается, в частности, испарением воды с поверхности кожи Какое количество воды испаряется с поверхности кожи за 1ч? [0,11кг]
• 3. Для нагревания в электрочайнике некоторой массы воды от температуры t1 = 0 °С до кипения потребовался промежуток времени Δt1= 3 мин. На последующее обращение в пар этой же массы воды потребовалось время Δt2 = 16 мин 3 с. Найдите удельную те
• 4. Какое количество теплоты требуется для превращения 1 кг воды при t1 = 0 °С в пар при t2 = 100 °С? [2,68 МДж]
• 5. В теплоизолированный сосуд, содержащий m1 = 100 г воды при температуре t1 = 10 °С, впускают водяной пар при температуре t2 = 110 °С Определите содержание вещества в сосуде после установления теплового равновесия При какой температуре установится теплов

§62. Давление насыщенного пара. Влажность воздуха. Ответы на вопросы

• 1. Какими способами из ненасыщенного пара можно получить насыщенный?
• 2. Почему давление насыщенного пара при определенной температуре является максимальным давлением, которое может иметь пар при этой температуре?
• 3. Почему давление насыщенного пара быстрее растет при увеличении температуры, чем давление идеального газа?
• 4. Сформулируйте определение относительной влажности воздуха
• 5. Почему жару значительно труднее переносить при высокой влажности воздуха?

§62. Давление насыщенного пара. Влажность воздуха. Задачи

• 1. Давление водяного пара в воздухе при температуре 30 °С равно 2,52 кПа. Определите относительную влажность воздуха, если давление насыщенного пара при этой температуре равно 4,2 кПа. [60%]
• 2. В сосуде находится воздух, температура которого t1 = 30 °С и относительная влажность φ1 = 60%. Чему будет равна влажность воздуха, если его нагреть до температуры t2 = 100 °С? Давление насыщенных паров воды при температуре 17 °С равно 4,2 кПа. [3,1
• 3. Воздух, имеющий при атмосферном давлении в комнате температуру 20 °С и относительную влажность 30%, остывает до температуры 0 °С Определите относительную влажность воздуха при температуре 0 °С. Давление насыщенного пара при указанной температуре равно
• 4. Вечером температура воздуха была 20 °С, а его относительная влажность 50% Ночью температура упала до 7 °С Выпала ли роса? Давление насыщенных паров при 20 °С равно 2,5 • 102 Па, при 7 °С оно составляет 102 Па
• 5. В объеме 10 л содержится насыщенный водяной пар при температуре 100 °С. Какую работу надо совершить, чтобы в результате изотермического сжатия уменьшить объем паров до 5 л? [505 Дж]

§63. Кипение жидкости. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение процесса кипения
• 2. При каком условии пузырьки в жидкости начинают увеличиваться в объеме? Почему их объем увеличивается при подъеме в жидкости?
• 3. При какой температуре кипит жидкость?
• 4. Почему температура остается постоянной в процессе кипения? Как температура кипения зависит от давления воздуха над жидкостью?
• 5. Какая жидкость называется перегретой?

§64. Поверхностное натяжение. Ответы на вопросы

• 1. Почему число молекул, приходящееся на единицу поверхности жидкости, не изменяется при увеличении площади поверхностей?
• 2. Почему площадь свободной поверхности жидкости минимальна?
• 3. Отличается ли и почему давление воздуха внутри мыльного пузыря от атмосферного?
• 4. Почему молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, не движутся ускоренно вниз под действием сил притяжения соседних молекул?
• 5. Почему волоски акварельной кисточки слипаются после того, как кисточка поднята из воды?

§64. Поверхностное натяжение. Задачи

• 1. Докажите, что при слиянии нескольких капель воды в одну, происходящем при постоянной температуре, выделяется энергия. Для доказательства следует сравнить между собой поверхностную энергию всех мелких капель и одной крупной. Объем сферы, радиус которой
• 2. Какую работу надо совершить, чтобы выдуть мыльный пузырь диаметром 10 см? Поверхностное натяжение мыльного раствора равно 4 • 10-2 Н/м. [2,5 мДж]
• 3. Пульверизатор для опрыскивания растений разбрызгивает капли со средним диаметром 50 мкм Какая работа затрачивается на создание таких капель из 0,5 кг воды? [4,35 Дж]
• 4. Какое усилие надо приложить для отрыва проволочного кольца радиусом R = 5 см и массой m = 4 г с поверхности воды? [8,5-10-2 Н]
• 5. Несмачиваемый кубик плавает на поверхности воды. Найдите глубину погружения кубика. 1) без учета силы поверхностного натяжения, 2) с учетом силы поверхностного натяжения Масса кубика 3 г, длина его ребра 20 мм [7,5 мм; 6 мм]

§65. Смачивание. Капиллярность. Ответы на вопросы§65. Смачивание. Капиллярность. Ответы на вопросы

• 1. Охарактеризуйте явление смачивания. При каких условиях жидкость смачивает (не смачивает) поверхность твердого тела?
• 2. Опишите явление капиллярности Почему смачивающая жидкость образует в капиллярах вогнутый мениск, а несмачивающая — выпуклый?
• 3. Как высота подъема жидкости в капилляре зависит от его диаметра?
• 4. Какую функцию несет тонкий жировой слой на перьях водоплавающих птиц?
• 5. Почему вспахивание и боронование земли способствует сохранению влаги в почве?

§65. Смачивание. Капиллярность. Задачи

• 1. В стебле пшеницы вода по капиллярам поднимается на высоту 1 м. Определите средний диаметр капилляров [0,03 мм]
• 2. Чему равна разность уровней ртути в двух сообщающихся капиллярах с диаметром каналов d1 = 0,5 мм и d2 = 1 мм? Плотность ртути ρ = 13,6 • 103 кг/м3 [5,6 см]
• 3. Открытая с обоих концов капиллярная трубка диаметром D = 0,2 мм опущена вертикально в воду на глубину h = 10 см. На какую высоту над уровнем жидкости в сосуде поднимется вода в капилляре? Чему равна масса воды в капилляре? [14,9 см; 7,8 мг]
• 4. Какое давление необходимо, чтобы выдуть пузырек воздуха из капиллярной трубки, использованной в условии задачи 3?
• 5. Какую работу совершают силы поверхностного натяжения воды при поднятии воды по опущенному в нее капилляру? Докажите, что эта работа не зависит от диаметра капилляра

11. Твердое тело

§66. Кристаллизация и плавление твердых тел. Ответы на вопросы

• 1. При каком условии начинается кристаллизация жидкости?
• 2. Почему при кристаллизации жидкости происходит резкий переход от неупорядоченного расположения частиц к упорядоченному?
• 3. Почему кристаллизация и плавление происходят при определенной температуре?
• 4. Почему при затвердевании жидкого парафина его объем уменьшается?
• 5. Почему вода замерзает на поверхности водоемов? (Благодаря этому не замерзают живые существа в водоемах)

§66. Кристаллизация и плавление твердых тел. Задачи

• 1. Медная гиря массой 1 кг, раскаленная до температуры 500 °С, помещается на льдину, имеющую температуру 0 °С Какую массу льда расплавит гиря? [579 г]
• 2. Через какой промежуток времени под лучами весеннего Солнца расплавится кусок льда площадью 2 м2 и толщиной 1 см, имеющий температуру 0 °С? Энергия солнечного излучения, падающего на единицу площади за единицу времени, равна 350 Вт/м2. [2,5 ч]
• 3. Какое количество теплоты требуется для превращения 1 кг льда, находящегося при температуре t1 = -10 °С и при нормальном атмосферном давлении, в пар при температуре t2 = 110°С? [3,1 мДж]
• 4. Две одинаковые льдинки летят навстречу друг другу с равной скоростью и при абсолютно неупругом ударе превращаются в пар при температуре 100 °С. Температура льдинок до удара -10 °С Определите скорость льдинок до удара. Удельная теплоемкость льда 2,1 • 1
• 5. Закрытый сосуд наполовину наполнен водой при 0 °С. Какая часть воды замерзнет, если откачивать воздух из сосуда? Удельная теплота парообразования воды 2,26 МДж/кг, удельная теплота плавления льда 0,34 МДж/кг. [87%]

§67. Структура твердых тел. Ответы на вопросы

• 1. На какие три вида по характеру относительного расположения частиц делят твердые тела? Чем определяется принадлежность твердых тел к одному из этих видов?
• 2. Чем характеризуется пространственное расположение частиц в кристаллической решетке? Какие точки называют узлами кристаллической решетки?
• 3. В чем отличие моно — и поликристаллов?
• 4. Какие твердые тела относят к аморфным?
• 5. Охарактеризуйте структуру композитов

§68. Кристаллическая решетка. Ответы на вопросы

• 1. Перечислите основные типы кристаллических решеток
• 2. Какой процент заполнения пространства характерен для кубической, кубически центрированной, гранецентрированной и гексагональной решеток?
• 3. Приведите пример полиморфизма
• 4. Сформулируйте определения анизотропии и изотропии
• 5. Какие кристаллы анизотропны, а какие — изотропны?

§69. Механические свойства твердых тел. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение деформации твердого тела
• 2. Сформулируйте определения упругих и пластических деформаций. Приведите примеры
• 3. Сформулируйте закон Гука и определение напряжения. В каких единицах измеряется напряжение?
• 4. Какое напряжение в материале называют пределом упругости?
• 5. Почему предел упругости при сжатии больше предела упругости при растяжении?

§69. Механические свойства твердых тел. Задачи

• 1. Определите максимальную высоту здания, которое можно построить из кирпича, если плотность кирпича ρ = 1,8 • 103 кг/м3, а предел прочности кирпича на сжатие с учетом шестикратного запаса прочности составляет σ = 3 • 106 Па
• 2. Какой минимальный диаметр должен иметь стальной трос подъемного крана, если максимальная масса поднимаемого груза m = 5т? Предел прочности стальной проволоки с учетом пятикратного запаса прочности равен 1,1 108 Па. [2 см]
• 3. Чему равно абсолютное удлинение Δl стального троса длиной 10 м и диаметром 2 см при подвешивании к нему груза массой 2 т? Модуль Юнга для стали 2 • 1011 Па
• 4. Сечение бедренной кости человека (в средней ее части) напоминает пустотелый цилиндр с внешним радиусом 11 мм и внутренним 5 мм. Предел прочности костной ткани на сжатие 170 МПа. Груз какой минимальной массы под действием силы тяжести, направленной вдол
• 5. Определите модуль упругости хрящевой ткани, поперечное сечение которой 1 см2, если растяжение ткани силой 100 Н вызывает ее относительное удлинение 4,2%. [24 МПа]

12. Механические волны. Акустика

§70. Распространение волн в упругой среде. Ответы на вопросы

• 1. Назовите два фундаментальных способа передачи энергии и импульса в пространстве
• 2. Какой процесс называется волновым? В чем заключается необходимое условие распространения механических волн?
• 3. Какая волна называется продольной? Объясните процесс возникновения и распространения продольной волны в твердом теле и газе
• 4. Какая волна называется поперечной? Объясните процесс возникновения и распространения поперечной волны в твердом теле
• 5. В чем отличие отражения поперечной волны в шнуре с закрепленным и незакрепленным концами?

§71. Периодические волны. Ответы на вопросы

• 1. Какая волна называется гармонической?
• 2. Объясните возникновение сжатия и растяжения в продольных гармонических волнах
• 3. Что такое длина волны? По какой формуле она вычисляется?
• 4. В чем суть явления поляризации? Как определяется плоскость поляризации?
• 5. Какое устройство называется поляризатором? Приведите пример поляризатора

§71. Периодические волны. Задачи

• 1. Длина продольной волны, распространяющейся в воде со скоростью 1498 м/с, равна 3,4 м. Определите частоту источника, вызывающего эту волну. [440 Гц]
• 2. Чему равна скорость звука в граните, если колебания с периодом 0,5 млс вызывают звуковую волну, длина волны которой 3 м? [6 км/с]
• 3. Колебания, происходящие с частотой v, имеют в первой среде длину волны λ, а во второй 2λ. Определите отношение скоростей распространения волн в первой и второй средах [v1/v2 = 0,5]
• 4. Уравнение гармонической линейно-поляризованной волны, распространяющейся в положительном направлении оси X (см. рис. 250), имеет вид где А — амплитуда, ω — частота, v — скорость распространения волны. Постройте графики зависимости у (х) в одних
• 5. Уравнение гармонической линейно-поляризованной волны, распространяющейся противоположно оси X, имеет вид Постройте на одном графике зависимость у (х) в момент времени t = 0; t = Т/4; t = Т/2

§72. Стоячие волны. Ответы на вопросы§72. Стоячие волны. Ответы на вопросы

• 1. Какая волна называется стоячей? Объясните процесс образования стоячей волны
• 2. Охарактеризуйте особенности колебаний точки в поперечной стоячей волне
• 3. Сформулируйте определение пучностей и узлов стоячей волны
• 4. При каком условии в струне, закрепленной на концах, образуются стоячие волны?
• 5. Что такое первая гармоника собственных колебаний в струне и обертоны?

§72. Стоячие волны. Задачи

• 1. Падающая гармоническая поперечная волна (см. рис. 250) описывается уравнением [А — амплитуда, со — частота, v — скорость волны]. Уравнение отраженной волны имеет вид Изменение знака в скобках характеризует направление, противоположное скорости распро
• 2. Введите в полученное в задаче 1 уравнение стоячей волны период Т и длину волны λ вместо ω и v
• 3. С помощью полученного в задаче 2 уравнения стоячей волны получите положения узлов стоячей волны и пучностей
• 4. Расстояние между первым и четвертым узлами стоячей волны равно 60 см. Чему равна длина волны? [40 см]
• 5. Определите частоту основной моды колебаний и обертонов у бронзовой струны длиной l = 0,5 м, закрепленной на концах. Скорость звука в бронзе v = 3500 м/с. [14 кГц]

§73. Звуковые волны. Ответы на вопросы

• 1. Какие волны называют звуковыми?
• 2. Опишите процесс возникновения и восприятия звуковых волн
• 3. Охарактеризуйте частотный диапазон инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых волн
• 4. Укажите примерные размеры источников, генерирующих инфразвуковые, звуковые и ультразвуковые волны
• 5. Что можно сказать о скорости звука в твердом теле, в жидкости и газе?

§73. Звуковые волны. Задачи

• 1. Принимая скорость звука в воздухе при 20 °С равной 343 м/с, найдите диапазон длин волн, вызывающих у человека слуховые ощущения. [17 мм — 21,4 м]
• 2. Звук выстрела и пуля, вылетающая из винтовки вертикально, одновременно достигают высоты 686 м. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найдите начальную скорость пули
• 3. Определите длину волны сигналов, испускаемых летучими мышами и дельфинами. [3,43 мм; 1,5 мм]
• 4. Ультразвуковой сигнал, испускаемый вертикально вниз с рыболовецкого траулера в сторону косяка рыбы, возвращается к приемнику излучения через 0,01 с. На какой глубине находится объект? [7,6 м]
• 5. Наблюдатель, приложив ухо к рельсу, фиксирует звук приближающегося поезда на τ = 3 с раньше, чем слышит его в воздухе. На каком расстоянии от наблюдателя находился поезд? Скорость звука в воздухе v1 = 343 м/с, в стали v2 = 1500 м/с

§74. Высота, тембр и громкость звука. Ответы на вопросы§74. Высота, тембр и громкость звука. Ответы на вопросы

• 1. Какая физическая величина определяет высоту звука?
• 2. Чем определяется отличие тембра звуков?
• 3. Что такое порог слышимости? Какая интенсивность звука соответствует порогу слышимости?
• 4. Что такое болевой порог? Какая интенсивность звука соответствует болевому порогу?
• 5. Как оценивается уровень интенсивности звука? В каких единицах измеряется уровень интенсивности?

§74. Высота, тембр и громкость звука. Задачи

• 1. Струна длиной 60 см издает звук с частотой основной моды 1 кГц. Какие обертоны может иметь звук? Чему равна скорость звука в струне?
• 2. Определите интенсивность звука в кабине автомобиля, если уровень интенсивности 69,9 дБ. [5 мкВт/м2]
• 3. Какая интенсивность звука соответствует нулевому уровню интенсивности? [10-12 Вт/м2]
• 4. Отбойный молоток создает уровень интенсивности звука 110 дБ. Какой уровень интенсивности возникает от двух таких одинаковых источников звука? [113 дБ]
• 5. Детектор звука площадью 10 см2 фиксирует уровень интенсивности на улице города, равный 80 дБ. Какая энергия звука ежесекундно попадает на детектор? [10-7 Дж]

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

13. Силы электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов

§75. Электрический заряд. Квантование заряда. Ответы на вопросы

• 1. Почему существование тел стабильных размеров невозможно объяснить только наличием сил гравитационного притяжения?
• 2. Что характеризует электрический заряд?
• 3. Какой минимальный заряд известен в настоящее время?
• 4. Сформулируйте принцип квантования заряда
• 5. Почему экспериментальное обнаружение кварков не нарушает принцип квантования заряда?

§76. Электризация тел. Закон сохранения заряда. Ответы на вопросы§76. Электризация тел. Закон сохранения заряда. Ответы на вопросы

• 1. Почему при электризации трением заряжаются оба трущихся тела?
• 2. Определите знак избыточных зарядов на дереве после того, как об него потрется кошка. Какие по знаку заряды остаются на шерсти кошки?
• 3. Остается ли неизменной масса тела при его электризации?
• 4. Почему магнитофонная пленка, снятая с кассеты, притягивается к окружающим предметам?
• 5. Сформулируйте закон сохранения заряда

§76. Электризация тел. Закон сохранения заряда. Задачи

• 1. Какой положительный и какой отрицательный заряды содержатся в атоме 23592U?
• 2. Какой положительный и какой отрицательный заряды находятся в капле воды объемом V = 9 мм3? Масса молекулы воды m0 = 3 • 10-26 кг. [+480 Кл; -480 Кл]
• 3. При электризации эбонитовой палочки о шерсть ей сообщили заряд -4,8 • 10-13 Кл. Какое число электронов перешло при этом из шерсти в эбонит? [3 млн]
• 4. Можно ли при электризации янтарной палочки о шерсть сообщить ей заряд -1,6 • 10-21 Кл?
• 5. Стекло, натертое о шерсть, получило заряд 8 • 10-12Кл. Какой заряд остался на шерсти? Сколько электронов и в какое вещество перешло? [80 млн]

§77. Закон Кулона. Ответы на вопросы

• 1. Опишите эксперимент Кулона с крутильными весами
• 2. Сформулируйте закон Кулона. В чем заключается физический смысл коэффициента k в законе Кулона? Определите границы применимости этого закона
• 3. Во сколько раз кулоновская сила отталкивания протонов больше силы их гравитационного притяжения?
• 4. Почему при описании механического движения не учитываются гигантские электрические силы?
• 5. Попробуйте оценить кулоновскую силу взаимодействия двух учеников, сидящих за одной партой, если доля избыточных электронов в их телах составляет 1% от полного заряда тела

§77. Закон Кулона. Задачи

• 1. Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1 мкКл, находящихся на расстоянии 30 см друг от друга. [0,1 Н]
• 2. Сила взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов, находящихся на расстоянии 0,5 м, равна 3,6 Н. Найдите величины этих зарядов. [10-5 Кл]
• 3. Два одинаковых шарика массой 44,1 г подвешены на нитях длиной 0,5 м. При сообщении шарикам одинаковых избыточных зарядов они оттолкнулись друг от друга так, что угол между нитями стал равным 90°. Найдите величины избыточных зарядов на шариках. [4,9 мкК
• 4. Согласно классической модели атома водорода, электрон вращается вокруг протона по круговой орбите радиусом r = 5,3 • 10-11 м. Найдите период обращения электрона, его угловую и линейную скорости. Масса электрона mе = 9,1 • 10-31 кг. [1,52 • 10-16с; 4,1
• 5. Определите гравитационную силу притяжения двух водяных шаров, содержащих избыточный электрический заряд, равный 1% от их полного заряда. Шары взаимодействуют на расстоянии 58 см с силой 5,98 • 1025 Н. Масса каждого шара 60 кг. [7,14 • 10-7 Н]

§78. Равновесие статистических зарядов. Ответы на вопросы

• 1. Почему равновесие третьего заряда возможно лишь между двумя положительными зарядами?
• 2. Почему равновесие третьего заряда не зависит от его знака?
• 3. Почему равновесие третьего заряда не зависит от его величины?
• 4. Докажите, что равновесие отрицательного заряда в точке А будет неустойчивым (см. рис. 273)
• 5. Почему равновесие статических зарядов неустойчиво?

§78. Равновесие статистических зарядов. Задачи

• 1. Заряженные шарики, находящиеся на расстоянии l = 1м друг от друга, отталкиваются с силой F = 0,576 Н. Суммарный заряд шариков Q = 10 мкКл Найдите заряд каждого шарика. [8 мкКл; 2 мкКл]
• 2. Точечные заряды — q и 2q находятся на расстоянии l друг от друга. В какой точке следует поместить третий заряд, чтобы система находилась в равновесии? Определите величину и знак этого заряда
• 3. Три одинаковых положительных точечных заряда находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной l = 30 см. Сила, действующая на каждый заряд, F = 17,3 Н. Найдите величину зарядов. [10 мкКл]
• 4. Три одинаковых точечных отрицательных заряда q = -10 мкКл расположены в вершинах равностороннего треугольника. Какой заряд следует поместить в центре треугольника, чтобы вся система зарядов находилась в равновесии?
• 5. В вершинах квадрата находятся четыре одинаковых положительных точечных заряда q. Какой заряд следует поместить в центр квадрата, чтобы вся система зарядов находилась в равновесии?

§79. Напряженность электростатического поля. Ответы на вопросы

• 1. Как обнаружить в пространстве наличие электрического поля?
• 2. Сформулируйте определение напряженности электрического поля. Какова единица напряженности?
• 3. Как напряженность поля, созданного точечным зарядом, зависит от расстояния?
• 4. Какую поверхность образует геометрическое место точек с одинаковым модулем напряженности электростатического поля точечного заряда?
• 5. Что из себя представляет геометрическое место точек с одинаковым по направлению вектором напряженности электростатического поля точечного заряда?

§79. Напряженность электростатического поля. Задачи

• 1. Напряженность поля в точке А направлена на восток и равна 2 • 105Н/Кл. Какая сила и в каком направлении будет действовать на заряд -3 мкКл? [0,6 Н]
• 2. Определите напряженность поля, созданного протоном на расстоянии 5,3 • 10-11 м от него. Какая сила действует на электрон, находящийся в этой точке? [5,13 — 1011 Н/Кл; 8,2 — 10-8 Н]
• 3. Определите ускорение электрона в точке В, если напряженность поля в этой точке равна 1,3 • 1011 Н/Кл. [2,28 — 1022 м/с2]
• 4. На точечный заряд q = 2 мкКл действует сила F = 9 Н со стороны другого точечного заряда Q. Найдите напряженность электростатического поля, созданного зарядом Q, в точке, находящейся посередине расстояния между зарядами Q и q. [2 — 10-3 Н/Кл]
• 5. Точечный заряд, помещенный в начале координат, создает напряженность поля в точках А и В, находящихся на положительной полуоси оси ОХ, равную соответственно Еа= 3,6 • 10-5 Н/Кл и Ев = 1,6 • 10-5 Н/Кл. Определите напряженность поля в точке С, лежащей по

§80. Линии напряженности электростатического поля. Ответы на вопросы§80. Линии напряженности электростатического поля. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение линий напряженности электростатического поля
• 2. Почему линии напряженности для точечных зарядов направлены радиально?
• 3. Где начинаются и где заканчиваются линии напряженности электростатического поля? Почему они не пересекаются?
• 4. Почему модуль напряженности поля пропорционален степени сгущения линий напряженности электростатического поля?
• 5. Какое электростатическое поле называют однородным?

§81. Принцип суперпозиции электростатических полей. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте принцип суперпозиции электростатических полей
• 2. Какую напряженность поля создает на большом расстоянии от себя любая система, суммарный заряд которой отличен от нуля?
• 3. Как зависит от расстояния напряженность поля, созданного диполем?
• 4. Как зависит от расстояния напряженность поля, созданного заряженной сферой? Почему внутри сферы напряженность поля равна нулю?
• 5. Почему заряженная плоскость создает однородное поле, напряженность которого направлена перпендикулярно плоскости? Чему равна напряженность этого поля?

§81. Принцип суперпозиции электростатических полей. Задачи

• 1. Два одинаковых точечных положительных заряда q = 10 мкКл находятся на расстоянии l = 12 см один от другого. Найдите напряженность поля в точке А, находящейся посередине расстояния между зарядами Определите напряженность поля, созданного зарядами, в точ
• 2. Диполь образован двумя зарядами q = +3,2 • 10-19 Кл, находящимися на расстоянии l = 10-9 м друг от друга Найдите напряженность поля, созданного диполем в точке А, находящейся на расстоянии а = 2,5 • 10-10м от отрицательного заряда (вне диполя на его ос
• 3. Расстояние между зарядами q = +2 нКл и q = -2 нКл равно l = 10 см. Определите напряженность поля, созданного диполем в точке А, находящейся на расстоянии l1 = 6 см от положительного заряда и на расстоянии l2 = 8 см от отрицательного. [1,43 — 104Н/
• 4. Электростатическое поле создано двумя равномерно заряженными концентрическими сферами, радиусы которых R1 = 2 см и R2 = 4 см. Заряд сфер соответственно равен Q1, = 1 нКл и Q2 = -3 нКл Определите напряженность поля в точках, лежащих от центра сфер на ра
• 5. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными плоскостями, равномерно заряженными разноименными зарядами с поверхностной плотностью -σ и +2σ, расположенными на расстоянии d друг от друга. Найдите напряженность электрост

14. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов

§82. Работа сил электростатического поля. Ответы на вопросы

• 1. Почему движение заряда в однородном электростатическом поле аналогично движению тела в гравитационном поле?
• 2. Зависит ли работа сил электростатического поля от формы траектории заряженной частицы?
• 3. Почему электростатическое поле потенциально?
• 4. Почему электростатическое притяжение разноименных зарядов подобно гравитационному притяжению?
• 5. Чему равна потенциальная энергия двух зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга?

§82. Работа сил электростатического поля. Задачи

• 1. Во время грозы между облаками возникает напряженность поля Е = 3 • 106 Н/Кл. Найдите изменение кинетической энергии электрона под действием электростатического поля на расстоянии l = 3 • 10-9 м. [1,44 — 10-21 Дж]
• 2. Электростатическое поле создается двумя бесконечными параллельными пластинами, равномерно заряженными разноименными зарядами с поверхностной плотностью -σ и +σ. Расстояние между пластинами d. Какую работу совершает электростатическое поле н
• 3. Какая работа совершается электростатическим полем протона атома водорода над электроном, вращающимся вокруг протона по круговой орбите радиусом 5,3 • 10-11 м?
• 4. Система, состоящая из двух положительных точечных зарядов, обладает потенциальной энергией W1= 6 • 10-4Дж. Какой потенциальной энергией будет обладать эта система зарядов, если расстояние между ними будет втрое больше первоначального? Какую работу сове
• 5. Точечный заряд q = 1 мкКл перемещается в поле отрицательного заряда q по некоторой траектории. Первоначальное расстояние между зарядами r1 = 5 см, конечное r2 = 9 см Работа, совершаемая силой электростатического поля над зарядом q, равна -0,4 Дж. Найди

§83. Потенциал электростатического поля. Ответы на вопросы

• 1. Сформулируйте определение потенциала. В каких единицах он измеряется?
• 2. Потенциал, созданный точечным зарядом, зависит от расстояния от него. По какому закону?
• 3. Какая поверхностность называется эквипотенциальной?
• 4. Как линии напряженности направлены относительно эквипотенциальных поверхностей?
• 5. Сформулируйте определение разности потенциалов. Чему равна разность потенциалов в однородном поле?

§83. Потенциал электростатического поля. Задачи

• 1. Найдите потенциал электростатического поля, созданного протоном на расстоянии 5,3 • 10-11 м от него. Какой потенциальной энергией будет обладать электрон, движущийся в атоме водорода вокруг протона по круговой орбите такого радиуса? [27,2 В; -27,2 эВ =
• 2. Определите разность потенциалов между двумя параллельными пластинами, равномерно заряженными с поверхностной плотностью σ и -σ, расположенными на расстоянии d друг от друга. [σd/ε0]
• 3. Электрический заряд перемещается из точки с потенциалом 125 В в точку с потенциалом 75 В. При этом силы электростатического поля совершают работу 1 мДж. Определите величину заряда q. [20 мкКл]
• 4. Разность потенциалов между катодом и ускоряющим анодом в электронно-лучевой трубке телевизора (см. рис. 289) U = 10 кВ. Какую скорость приобретает электрон, пройдя такую разность потенциалов? Начальную скорость электрона примите равной нулю. [5,9
• 5. В пространство между вертикально отклоняющими пластинами кинескопа телевизора влетает электрон со скоростью v0 = 6 — 107м/с, направленной параллельно пластинам (см. рис 289). На какое расстояние по вертикали сместится электрон за время его движени

§84. Электрическое поле в веществе. Ответы на вопросы

• 1. На какие группы по степени мобильности электрических зарядов делят все вещества? Чем определяется подвижность заряженных частиц в среде?
• 2. Какие заряды называют свободными? Какие вещества называют проводниками? Приведите примеры проводников
• 3. Какие заряды называют связанными? Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры диэлектриков
• 4. Какие вещества называют полупроводниками? Приведите примеры полупроводников
• 5. Сопоставьте энергии связи электрона с атомом проводника, полупроводника, диэлектрика

§85. Диэлектрики в электростатическом поле. Ответы на вопросы

• 1. На какие два типа делят молекулы веществ по характеру пространственного распределения в них зарядов?
• 2. В чем проявляется действие внешнего электростатического поля на молекулы полярного диэлектрика?
• 3. Как действует внешнее электростатическое поле на молекулы неполярного диэлектрика?
• 4. Почему диэлектрик ослабляет электростатическое поле? Сформулируйте определение относительной диэлектрической проницаемости среды
• 5. Как используется поляризация частиц в сильном электростатическом поле в электрическом фильтре для очистки газа?

§85. Диэлектрики в электростатическом поле. Задачи

• 1. Земной шар обладает отрицательным зарядом порядка Q = -5,7 • 105 Кл. Оцените напряженность электростатического поля, создаваемого этим зарядом вблизи поверхности Земли в воздухе и в водоемах, принимая R = 6400 км. Диэлектрическая проницаемость воды &ep
• 2. Разность потенциалов между двумя заряженными плоскопараллельными пластинами в воздухе 200 В После их погружения в жидкий аммиак разность потенциалов оказалась равной 8 В. Чему равна диэлектрическая проницаемость аммиака? [25]
• 3. Свинцовый шарик плотностью ρ1 = 11,3 • 103 кг/м3 помещен в глицерин плотностью ρ2 = 1,26 • 103 кг/м3. Найдите заряд шарика, если в однородном электростатическом поле с напряженностью Е = 400 кВ/м, направленной вверх, шарик оказался взвешенным в
• 4. Две плоскопараллельные пластины, имеющие заряды Q = +1 мкКл, погружены в керосин с диэлектрической проницаемостью ε= 2. Определите силу взаимодействия пластин Площадь каждой пластины конденсатора S = 25 см. [11,3 Н]
• 5. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин, плотность которого ρ = 0,8 г/см3, а диэлектрическая проницаемость ε= 2. Найдите плотность материала шариков, если угол расхождения нитей в воздухе и в керо

§86. Проводники в электростатическом поле. Ответы на вопросы

• 1. Чему равен суммарный заряд незаряженного проводника?
• 2. Как размещается избыточный заряд на изолированном проводнике в отсутствие внешнего электростатического поля?
• 3. Чему равна напряженность поля внутри проводника, помещенного в электростатическом поле?
• 4. Почему электростатическое поле не проникает внутрь проводника? Что называют электростатической защитой?
• 5. Почему электронейтральная металлическая сфера притягивает как положительные, так и отрицательные заряды, находящиеся на малых расстояниях от нее?

§87. Распределение зарядов по поверхности проводника. Ответы на вопросы

• 1. Почему электронейтральный проводник заряжается при соприкосновении с заряженным проводником?
• 2. Почему при соединении заряженного проводника с землей (при заземлении) проводник становится электронейтральным?
• 3. Почему поверхность проводника является эквипотенциальной?
• 4. Три одинаковые металлические сферы, одна из которых имеет заряд Q, а две другие нейтральны, приводятся в контакт. Какие заряды будут на каждой из сфер после их разъединения друг от друга?
• 5. Имеются три одинаковые сферы, одна из которых заряжена, а две другие нейтральны. Как зарядить нейтральные сферы, не приводя их в контакт с заряженной сферой?

§87. Распределение зарядов по поверхности проводника. Задачи

• 1. Восемь шарообразных капель ртути одноименно заряжены до одного и того же потенциала Определите потенциал φ капли ртути, получившейся в результате слияния этих капель
• 2. Две проводящие сферы, радиусы которых R1 и R2, заряжены до потенциалов φ1 и φ2 Найдите потенциалы сфер после их соединения проволокой
• 3. Между двумя параллельными плоскостями площадью S с зарядами — Q и +Q, находящимися на расстоянии d друг от друга, вводится параллельная металлическая пластина толщиной d/З. Найдите разность потенциалов между плоскостями и заряды на сторонах пластин. [2Q
• 4. Тонкостенная металлическая сфера радиусом R1 = 2 см имеет заряд Q = 4 мкКл и окружена концентрично толстостенной металлической сферической оболочкой, внутренний радиус которой R2 = 3 см, а наружный R3 = 4 см. Определите поверхностную плотность заряда н
• 5. На стол перпендикулярно линиям напряженности электростатического поля положили друг на друга металлические пластины площадью S = 900 см2. Какой заряд останется на верхней пластине, если ее приподнять? Напряженность электростатического поля Е = 4 —

§88. Электроемкость уединенного проводника. Ответы на вопросы§88. Электроемкость уединенного проводника. Ответы на вопросы

• 1. Почему масса жидкости в гидростатике аналогична заряду в электростатике?
• 2. Почему давление жидкости в гидростатике аналогично потенциалу в электростатике?
• 3. Сформулируйте определение электрической емкости уединенного проводника. Запишите единицу электроемкости
• 4. Почему электроемкость сферы не зависит от заряда на ее поверхности?
• 5. Почему большой заряд не удерживается на сфере малого радиуса?

§89. Электроемкость конденсатора. Ответы на вопросы

• 1. Какая система проводников называется конденсатором? Сформулируйте определение электроемкости конденсатора
• 2. Как зависит электроемкость плоского конденсатора от его геометрических размеров?
• 3. Почему введение диэлектрика увеличивает электроемкость конденсатора?
• 4. Во сколько раз увеличивается электроемкость конденсатора при введении диэлектрика?
• 5. Почему электроемкость конденсатора не зависит от внешних электростатических полей?

§89. Электроемкость конденсатора. Задачи

• 1. Заряд Q = +6 • 10-4 Кл на пластинах плоского конденсатора создает разность потенциалов между пластинами U = 200 В. Определите электроемкость конденсатора. [3 мкФ]
• 2. Постройте график изменения потенциала вдоль оси X, перпендикулярной пластинам плоского конденсатора. Поверхностная плотность заряда на пластинах ±σ, расстояние между ними d. Конденсатор заполнен диэлектриком с относительной диэлектрической прониц
• 3. Какую площадь должны иметь пластины плоского воздушного конденсатора, для того чтобы его электроемкость была равна 1 пФ? Расстояние между пластинами d = 0,5 мм. Как изменится результат, если пространство между пластинами заполнить слюдой с относительно
• 4. Плоский воздушный конденсатор, электроемкость которого С = 12 пФ, имеет площадь пластин S = 1 см2. При какой разности потенциалов произойдет пробой воздуха между обкладками, если он возникает при напряженности поля Е = 3 МВ/м? [220 В]
• 5. Между пластинами плоского конденсатора площадью S = 1,25 см2 находится два слоя диэлектрика: слюдяная пластинка (ε1 = 7) толщиной d1 = 0,7 мм и парафин (ε2 = 2) толщиной d2 = 0,4 мм. Найдите электроемкость такого слоистого конденсатора

§90. Энергия электростатического поля. Ответы на вопросы

• 1. Почему схлопываются пластины плоского конденсатора, предоставленные сами себе?
• 2. От каких величин зависит энергия электростатического поля, запасенная конденсатором?
• 3. Сформулируйте определение объемной плотности энергии электростатического поля
• 4. Как объемная плотность энергии зависит от напряженности электростатического поля?
• 5. Приведите примеры использования энергии электростатического поля

§90. Энергия электростатического поля. Задачи

• 1. Рассчитайте энергию электростатического поля конденсатора емкостью 0,1 мкФ, заряженного до разности потенциалов 200 В. [2 мДж]
• 2. Энергия электростатического поля плоского конденсатора 2 мДж, расстояние между пластинами 0,5 мм. Найдите силы притяжения пластин друг к другу. [4 Н]
• 3. Заряд +Q распределен по пластинам плоского воздушного конденсатора, электроемкость которого С. Какая работа совершается внешними силами при увеличении расстояния между пластинами в 3 раза?
• 4. Из плоского заряженного конденсатора емкостью С выдвигают диэлектрик с диэлектрической проницаемостью ε. Найдите изменение электроемкости и энергии конденсатора
• 5. Атмосферный электрический разряд в воздухе возникает при напряженности поля Е = 3 • 106В/м. Оцените объемную плотность энергии электростатического поля при этих условиях. [40 Дж/м3]