Практические задачи к экзамену по физике

1. Найти количество теплоты, необходимое для изохорного нагревания 6 моль одноатомного идеального газа на 20 К.

2. При изобарном расширении газа на 0,5 м3 ему было передано 0,26 МДж теплоты. Рассчитать изменение внутренней энергии газа, если давление газа равно 200 кПа.

3. Определите температуру нагревателя, если КПД теплового двигателя 40%, а температура холодильника 300 К.

4. Определите температуру холодильника, если КПД теплового двигателя 30%, а температура рабочего тела в нагревателе 600 К.

5. Рассчитайте энергию заряженного конденсатора, если в нем накоплен заряд 6 · 10-6 Кл, а разность потенциалов между пластинами равна 1000 В.

6. Конденсатор электроемкостью 2 мкФ накопил заряд 4 · 10-3 Кл. Рассчитайте энергию плоского конденсатора.

7. Сопротивление медного провода сечением 2 мм2 равно 1 Ом. Какова длина этого провода?

8. Рассчитайте удельное сопротивление трамвайного провода, если его длина 10 км, сечение 70 мм2, а сопротивление 3,5 Ом.

9. Найдите сопротивление схемы, изображенной на рисунке, если R1 = R2 = 2 Ом, R3 = R4 = 4 Ом.

10. Найдите сопротивление схемы, изображенной на рисунке, если R1 = 2 Ом, R2 = R3 = 2 Ом, R4 = R5 = 4 Ом.

11. ЭДС источника тока ε = 3 В, его внутреннее сопротивление r = 1 Ом, сопротивление резисторов R1 = R2 = 1,75 Ом, R3 = 2 Ом, R4 = 6 Ом. Какова сила тока в резисторе R2?

12. Три последовательно соединенных источника тока, каждый из которых имеет ε = 2 В и внутреннее сопротивление r = 0,35 Ом, включены согласовано. Определите силу тока в каждом резисторе, если R1 = 2 Ом, R2 = 8 Ом.

13. Какое количество теплоты выделится за 1 ч в проводнике сопротивлением 1000 Ом, по которому течет ток 2 мА?

14. Напряжение на реостате 20 В, сопротивление его 5 Ом. Определите количество теплоты, выделяемое в реостате за 20 мин.

15. Прямолинейный проводник длиной 40 см помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите модуль индукции магнитного поля, если при силе тока 2 А на проводник действует сила 4 Н.

16. Определите модуль силы тока, проходящего по прямолинейному проводнику, расположенному перпендикулярно однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 50 см действует сила в 20 Н при индукции магнитного поля 10 Тл.

17. На протон с зарядом 1,6·10-19 Кл, движущийся со скоростью 107 м/с в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции, действует сила 0,32·10-12 Н. Определите модуль индукции магнитного поля.

18. В однородное поле с индукцией 8,5·10-3 Тл влетает электрон с зарядом 1,6·10-19 Кл перпендикулярно линиям индукции. Определите модуль скорости движения электрона, если на него действует сила в 62,5·10-16 Н.

19. Рассчитайте силу тока, протекающего по плоскому контуру площадью 5 см2, находящемуся в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, если максимальный вращающий момент, действующий на контур со стороны поля, равен 0,25 мН·м.

20. Чему равна индукция магнитного поля, если на прямоугольную рамку размерами 20×30 см2, сила тока в которой 0,5 А, действует максимальный вращающий момент 10-2 Н·м?

21. Рассчитайте магнитную индукцию, если магнитный поток, пронизывающий плоскую прямоугольную площадку со сторонами 25 и 60 см, равен 150 мВб, а вектор магнитной индукции образует с площадкой угол 45º.

22. Квадратную рамку пронизывают линии магнитного поля с индукцией 2 Тл под углом 30º к плоскости рамки. Чему равна сторона рамки, если магнитный поток, пронизывающий ее, равен 40 мВб?

23. Магнитное поле в катушке индуктивностью 95 мГн обладает энергией 0,19 Дж. Чему равна сила тока в катушке?

24. Энергия магнитного поля катушки равна 4 Дж. Сколько витков содержит катушка, если при силе тока 4 А в ней возникает магнитный поток, равный 0,01 Вб?

25. В обмотке на стальном сердечнике с площадью поперечного сечения 100 см2 в течение 0,01 с возбуждается ЭДС индукции 150 В при изменении магнитной индукции от 0,3 Тл до 1,3 Тл. Сколько витков в обмотке?

26. Магнитный поток через катушку, состоящую из 75 витков, равен 4,8·10-3 Вб. Рассчитайте время, за которое должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла ЭДС индукции, равная 0,74 В.

27. В результате изменения силы тока с 5 А до 19 А поток магнитной индукции через площадь поперечного сечения катушки, имеющей 800 витков, изменился на 0,004 Вб. Найдите индуктивность катушки.

28. Определите индуктивность катушки, если при ослаблении в ней тока на 2,8 А за 62 мс в катушке появляется средняя ЭДС самоиндукции 14 В.

29. Сила тока в цепи изменяется по закону I = 3cos(100πt — π/3) А. Постройте векторную диаграмму и определите амплитуду, циклическую частоту, начальную фазу, частоту и период колебаний силы тока.

30. Напряжение меняется с течением времени по закону U = 5sin(8t +3π/2) В. Постройте векторную диаграмму и определите амплитуду, циклическую частоту, начальную фазу, частоту и период колебаний напряжения.

31. Какой индуктивности катушку надо включить в колебательный контур, чтобы при индуктивном сопротивлении 800 Ом получить частоту 1 кГц?

32. Конденсатор емкостью 1 мкФ включен в сеть переменного тока с частотой 50 Гц. Определите емкостное сопротивление конденсатора.

33. Чему равна частота собственных колебаний в колебательном контуре, если индуктивность катушки равна 0,01 Гн, а емкость конденсатора 1 мкФ?

34. Период собственных колебаний в колебательном контуре равен 38,4·10-5 с. Определите индуктивность катушки, если емкость конденсатора равна 1,5 мкФ.

35. Колебательный контур создает электромагнитные волны длиной 150 м. Конденсатор какой емкости включен в контур, если индуктивность контура 0,25 мГн?

36. Определите индуктивность колебательного контура, если при емкости 0,001 мкФ он излучает электромагнитные волны длиной 188,4 м.

37. С помощью собирающей линзы с фокусным расстоянием 15 см получили изображение предмета, которое находится на расстоянии 20 см от плоскости линзы. Постройте данное изображение и определите расстояние от плоскости линзы до предмета.

38. С помощью собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см получили изображение предмета. Предмет находится на расстоянии 60 см от плоскости линзы. Постройте данное изображение и определите расстояние от плоскости линзы до изображения.

39. Определите расстояние между объективом и окуляром микроскопа, который дает угловое увеличение в 125 раз, если фокусное расстояние объектива 1 см, а окуляра — 4 см.

40. Какова оптическая сила окуляра телескопа-рефрактора, который дает увеличение в 100 раз, если оптическая сила объектива 0,5 дптр?

41. Два когерентных источника света испускают монохроматический свет с длиной волны 600 нм. Рассчитайте, на каком расстоянии от центра экрана будет первый максимум освещенности, если расстояние между источниками 1 мм, а расстояние от источников до экрана 4 м.

42. При наблюдении интерференции света от двух когерентных источников монохроматического света с длиной волны 600 нм расстояние на экране между двумя соседними максимумами освещенности составляет 1,2 мм. Рассчитайте расстояние между источниками света, если от них до экрана 2 м.

43. Дифракционная решетка содержит 100 штрихов на 1 мм длины. Определите длину волны монохроматического света, падающего перпендикулярно на дифракционную решетку, если угол между двумя максимумами первого порядка равен 8°?

44. Какой наибольший порядок спектра можно увидеть в дифракционной решетке, имеющей 500 штрихов на 1 мм, при освещении ее светом с длиной волны 720 нм?

45. Определите длину волны света, энергия кванта которого равна 3,6·10-19 Дж.

46. Найдите энергию фотона, соответствующего рентгеновскому излучению с длиной волны 1,5·10-10 м.

47. Какова наибольшая длина волны света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода из металла 3,3·10-19 Дж?

48. Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, для натрия составляет 530 нм. Определите работу выхода электронов из натрия.

49. Пластинка никеля освещена ультрафиолетовыми лучами с длиной волны 2·10-7 м. Определите скорость фотоэлектронов, если работа выхода электронов из никеля равна 5 эВ.

50. Кинетическая энергия электрона, вылетающего из цезия, равна 2 эВ. Какова длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 1,8 эВ?

51. При переходе атома водорода из четвертого энергетического состояния во второе излучаются фотоны с энергией 2,55 эВ (зеленая линия водородного спектра). Определите длину волны этой линии спектра.

52. Определите дефект массы ядра изотопа неона 2010Ne, если масса ядра 33,1888·10-27 кг, масса протона 1,6724·10-27 кг, масса нейтрона 1,6748·10-27 кг. Перевести из кг в а.е.м.

53. Определите дефект массы ядра алюминия 2713Al, если масса ядра 26,98146 а.е.м., масса протона 1,00728 а.е.м, масса нейтрона 1,00866 а.е.м. Перевести из а.е.м. в кг.

54. Определите энергию связи нуклонов в ядре изотопа 147N, если масса ядра 14,00307 а.е.м., масса протона 1,00728 а.е.м., масса нейтрона 1,00866 а.е.м.

55. Найдите удельную энергию связи для 63Li, если масса ядра 6,01513 а.е.м., масса протона 1,00728 а.е.м., масса нейтрона 1,00866 а.е.м.

56. Определите энергетический выход следующей ядерной реакции:

21Н + 31Н → 42Не + 10n.

57. Определите энергетический выход следующей ядерной реакции:

73Li + 11H → 242He.

58. Сколько α- и β-распадов испытывает уран 23592U в процессе последовательного превращения в свинец 20782Pb? Запишите данные реакции.

59. Ядро изотопа 23290Th претерпевает α-распад, два β-распада и еще один α-распад. Какие ядра после этого получаются? Запишите данные реакции.

60. Сколько атомов радиоизотопа церия распадается в течение одного года из 4,2·1018 атомов, если период полураспада данного изотопа равен 285 суток?