1663. Могут ли в изолированной системе внутренние силы изменить: а) импульсы тел, входящих в систему; б) полный импульс системы? 1664. Космонавт для проведения ремонтных работ на космической станции вышел в открытый космос без страховочного троса. Есть ли способ вернуться на борт, не прибегая к помощи других космонавтов? 1665. Пуля массой 9 г летит со скоростью 800 м/с. Чему равен импульс пули? 1666. Космический корабль массой 6,6 т движется по орбите со скоростью 7,8 км/с. Каков импульс корабля? 1667. Астероид массой 50 кг движется со скоростью 40 км/с. Найдите модуль импульса астероида. 1668. Скорость тела увеличилась в 2 раза. Во сколько раз изменился импульс тела? 1669. Скорость тела уменьшилась в 2 раза. Во сколько раз изменился импульс тела? 1670. Импульс тела увеличился в 4 раза. Во сколько раз изменилась скорость тела? 1671. Как изменился импульс автомобиля массой 1 т при увеличении его скорости от = 6 км/ч до и2 = 72 км/ч. 194 1672. Камень массой 2 кг упал с утеса высотой 4,9 м. Найдите импульс камня в конце падения. 1673. Теннисный мяч массой 0,1 кг летит горизонтально со скоростью 10 м/с. Удар ракетки отбрасывает его в противоположную сторону со скоростью 20 м /с. Найдите модуль изменения импульса мяча. 1674. Мячик массой 0,05 кг подлетает к стенке (рис. 227) со скоростью 4 м /с, ударяется о нее и отскакивает с той же по модулю скоростью. Определите модуль изменения импульса шарика. Какой импульс стенка сообщила шарику? 1675. Если по неподвижной лодке на воде начать двигаться с кормы на нос, то лодка станет двигаться в противоположном направлении. Объясните, почему. 1676. На идеально гладкой горизонтальной поверхности сидит человек. Может ли он передвигаться по этой поверхности? Объясните. 1677. На рисунке 228 изображены три стальных шарика одинаковой массы, подвешенные на нитях одинаковой длины так, что шарики касаются друг друга. Если отклонить правый шарик на некоторый угол и отпустить, то он, ударившись о средний шарик, останавливается; при этом отскакивает левый, отклоняясь на такой же угол. Средний шарик остается в покое. Объясните этот опыт. 1678. Если рукав шланга присоединить к водопроводной сети и выпускать воду под большим напором, то конец рукава, лежащий на земле, будет двигаться. Объясните, почему. ,\\\\\^\\\\\\\\\\\\\\\\\У Р и с . 2 2 7 Р и с . 2 2 8 195 1679. Масса винтовки 4,1 кг, масса пули 9,6 г. Скорость пули при вылете 865 м/сек. Определите скорость отдачи винтовки. 1680. Тело массой 0,05 кг равномерно движется по окружности со скоростью 2 м /с (рис. 229). Найдите модуль импульса тела в любой момент времени. Определите модуль изменения импульса тела: а) за время прохождения телом четверти окружности; б) за время прохождения телом половины окружности; в) за время полного оборота. 1681. Пушечное ядро массой 9 кг вылетает из ствола пушки со скоростью 800 м /с. Ствол пушки ядро проходит за 0,008 с. Найдите среднюю силу давления пороховых газов. 1682. Автобус массой 5 т, двигаясь по горизонтальной дороге, сбросил скорость от 108 км/ч до 36 км/ч за 10 с. Какова средняя сила торможения? 1683. Птица массой 2 кг оказалась на пути самолета, летевшего со скоростью 2200 км/ч. Длительность удара птицы о стекло кабины летчика равна 0,001 с. Площадь соприкосновения птицы со стеклом равна 1000 см2. Определите среднюю силу удара и среднее давление на стекло при ударе. 1684. Два одинаковых шарика массой 0,1 кг каждый катятся по столу поступательно и прямолинейно с одинаковыми скоростями, равными 6 м /с, вдоль одной прямой: а) один за другим (рис. 230, а); б) навстречу друг другу (рис. 230, б). Чему равен модуль суммы импульсов тел в каждом случае? ms^\ ^ т(7\ пг(Т\ » < (^)т 777^^7777777777777^^7777777 а) б) Р и с . 2 3 0 Р и с . 2 2 9 196 1685. Два тела массами 30 г и 50 г движутся горизонтально со скоростями 6 м /с и 2 м /с соответственно: а) один за другим; б) навстречу друг другу. Чему равен модуль импульса системы тел в каждом случае? Как направлен импульс системы тел в каждом случае? 1686. Платформа с песком массой 5 кг двигается со скоростью 0,8 м /с по гладкой горизонтальной поверхности. Навстречу платформе летит ядро массой 1 кг со скоростью 7 м /с. Ядро попадает в песок и застревает в нем (рис. 231). В какую сторону и с какой скоростью покатится платформа после попадания ядра? 1687. К неподвижному вагону массой 2 • 104 кг подъезжает вагон массой 3 • 104 кг, движущийся со скоростью 1,5 м /с, сцепляется с ним и далее вагоны движутся вместе. С какой скоростью движутся вагоны после сцепки? 1688. Пушка находится в кузове неподвижного грузовика. Масса грузовика с пушкой равна 50000 кг, масса снаряда — 25 кг. Начальная скорость снаряда направлена горизонтально вдоль дороги и равна 1000 м /с. Какую скорость и в каком направлении приобретает грузовик после выстрела? 1689. Ученик массой 50 кг, стоя на льду, отбрасывает от себя горизонтально портфель массой 1 кг со скоростью 5 м /с. С какой скоростью и в каком направлении после броска начнет двигаться ученик? 1690. Коляска массой 40 кг движется равномерно и прямолинейно по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью 3 м/с. На ходу в нее кладут сумку массой 10 кг. Как изменится скорость коляски? 1691. На неподвижную тележку наезжает точно такая же тележка, едущая со скоростью 1 м /с, и сцепляется с первой. Какой скоростью будут обладать тележки после сцепки? 197 1692. Снаряд, летевший горизонтально со скоростью 12 м /с, разорвался на две части массами 800 г и 1700 г. Скорость большего осколка осталась горизонтальной и возросла до 24 м/с. Определите скорость и направление полета меньшего осколка. 1693. Ружье массой 4 кг, подвешенное горизонтально на петлях (рис. 232), стреляет пулей массой 0,01 кг, которая летит со скоростью 700 м/с. Какова скорость отдачи ружья при выстреле? Можно ли уменьшить скорость отдачи при стрельбе? 1694. Два мяча для боулинга с массами б кг и 4 кг движутся со скоростями 8 м /с и 3 м /с соответственно, направленными вдоль одной прямой. После абсолютно неупругого удара они движутся как одно целое. Определите их скорость в случае: а) первый мяч догоняет второй; б) мячи движутся навстречу друг другу. 1695. Пушечное ядро массой 50 кг летит вдоль шоссе со скоростью 400 м /с, попадает в движущийся грузовик с песком массой 20 т и застревает в нем. С какой скоростью после этого будет двигаться грузовик с ядром, если: а) он двигался навстречу ядру со скоростью 2 м/с; б) он двигался в сторону движения ядра со скоростью 2 м/с? 1696. Фигурист массой 60 кг, стоя на льду, ловит букет массой 500 г, который летит горизонтально со скоростью 20 м/с. На какое расстояние откатится фигурист с букетом по горизонтальной поверхности льда, если коэффициент трения 0,05? 1697. В полный штиль пустая баржа массой 0,4 т и длиной 10 м неподвижна на поверхности залива. Два матроса массой 60 кг и 40 кг, с противоположных концов баржи, одновременно начинают идти навстречу друг другу с одинаковой скоростью и останавливаются при встрече. На какое расстояние при этом сместится баржа? Может ли смещение баржи быть больше ее длины? а Рис. 232 198 1698. При сгорании топлива массой 0,05 кг ракета, масса которой без заряда 0,4 кг, поднимается на высоту 125 м. Считая, что сгорание топлива происходит мгновенно, найдите скорость выброса газов из ракеты. 1699. Тележка массой 20 кг движется поступательно. Ее кинетическая энергия равна 10 Дж. Чему равен импульс тележки? 1700. Тело массой 2000 г движется поступательно. Его импульс равен 10 кг • м /с. Чему равна кинетическая энергия тела? 1701. Кинетическая энергия велосипеда равна 24 Дж, а его импульс равен 12 кг • м /с. Найдите массу и скорость велосипеда. 1702. В процессе игры в теннис теннисный мяч, летящий горизонтально со скоростью 12 м /с, отбрасывается ударом ракетки обратно со скоростью 20 м /с. На сколько при этом изменилась кинетическая энергия мяча, если модуль импульса мяча изменился на 5 кг • м /с? 1703. Если импульс тела увеличится в 4 раза, во сколько раз изменится кинетическая энергия тела? 1704. Кубики массами 200 г и 300 г соединены пружиной в сжатом состоянии (рис. 233). Пружина связана нитью. Энергия пружины равна 0,5 Дж. С какими максимальными скоростями будут двигаться кубики, если нить пережечь? Трение не учитывать. ' « l f i т2 V/77777777777777777Z Р и с . 2 3 3 1705. Насосом сильно накачали неподвижный футбольный мяч. Мяч лопнул и распался на два куска, массы которых 30 г и 40 г. Суммарная кинетическая энергия обоих кусков равна 0,7 Дж. Определите скорости и направления разлета кусков. 199 Механические колебания и волны. Звук Колебания и волны 1706. Какие колебания из следующих примеров будут свободными? а) колебания маятника часов; б) колебания троллейбусных проводов после проезда троллейбуса; в) колебание тронутой гитарной струны; г) колебание крыльев колибри; д) колебание голосовых связок при речи и пении; е) колебание языка колокола при толчке. 1707. Груз, колеблющийся на пружине, за 10 с совершил 35 колебаний. Найдите период и частоту колебаний груза. 1708. Маятник за 1 мин совершил 300 колебаний. Чему равен период колебаний маятника? Какова частота колебаний? 1709. Материальная точка колеблется с частотой v = 30 кГц. Определите период колебаний точки и число колебаний в минуту. 1710. Период колебаний крыльев стрекозы 5 мс. Муха машет крылышками с частотой 600 Гц. Какое насекомое делает больше взмахов крыльями за 1 мин? На сколько больше? 1711. За нектаром пчела летит со скоростью vx = 8 м/с и машет крылышками с частотой vx = 440 Гц. Обратно, неся нектар, она летит со скоростью и2 = 5 м /с, и ее крылья колеблются с частотой и2 = 320 Гц. Расстояние от улья до цветочного поля s = 600 м. При полете в каком направлении пчела сделает больше взмахов крыльями и на сколько? 200 1712. Точка на натянутом проводе колеблется с частотой 1 кГц. Амплитуда колебаний точки 1 мм. Какой путь пройдет точка за 0,2 с? (Колебания считаем незатухающими.) 1713. Два одинаковых грузика на одинаковых пружинах колеблются по вертикали с одинаковыми периодами. Второй маятник начинает колебаться с опозданием: 1) на период; 2) на полпериода. В каких фазах колеблются маятники? Как направлены скорости этих маятников относительно друг друга в любой момент времени? 1714*. На рисунке 234 каждый маятник показан в момент наибольшего отклонения от положения равновесия. В каких фазах колеблются маятники на рисунке а? на рисунке б? В каком из приведенных случаев маятники колеблются в противофазе? Р и с . 2 3 4 1715. Опишите характер движения колеблющегося шара на горизонтально расположенной пружине (рис. 235), заполнив следующую таблицу: № п/п Движение тела Как меняется величина силы, движущей шар Как меняется величина скорости движения шара Как меняется величина ускорения движения шара 1 2 3 4 От А до В От В до А От А до С От С до А 201 Как направлено ускорение шара в положениях Б и С? В каких положениях скорость колеблющегося шара на пружине наибольшая? В каких наименьшая? Этот же вопрос решите относительно ускорения. С А В Рис. 235 1716. Опишите характер движения маятника (рис. 236), заполнив следующую таблицу: № п/п Движения маятника Как меняется величина силы, движущей маятник Как меняется величина скорости движения маятника Как меняется величина ускорения движения маятника 1 О т Б до А 2 О т А до С 3 О т С до А 4 О т А до В ____________ Рис. 236 Как направлено ускорение движения маятника в точках Б и С? В каких положениях маятника скорость его движения наибольшая? В каких наименьшая? В каких положениях маятника ускорение его движения наибольшее? 1717. Под действием какой силы маятник весом 1 Н при отклонении его от положения равновесия на 45° начинает возвращаться к положению равновесия? 202 1718. Период колебания зубила пневматического молотка равен 0,02 сек. Чему равна частота колебаний? Колебания зубила считать гармоническими. 1719. При движении поезда колесо шатунно-кривошипного механизма делает 1200 оборотов за 5 минут. Определить частоту колебаний поршня в цилиндре паровоза, считая их гармоническими. 1720. На рисунке 237 приведен график колебаний. Каковы амплитуда, период и частота колебаний? 1721. Сравните амплитуды, периоды и частоты колебаний, графики которых приведены на рисунке 238. 1722. Как привести в колебание пружинные весы, сообщив им: а) потенциальную энергию; б) кинетическую энергию? 1723*. Шарик массой 0,64 кг закреплен на пружине жесткостью 0,4 кН/м. На сколько надо растянуть пружину от положения равновесия, чтобы шарик проходил положение равновесия со скоростью 1 м /с? 1724*. Шарик массой 0,2 кг закреплен на пружине жесткостью 200 Н/м. Амплитуда колебаний шарика равна 4 см. С какой скоростью шарик проходит положение равновесия? 203 1725*. Шарик колеблется на пружине жесткостью 50 Н/м с максимальной скоростью 1 м/с и амплитудой колебаний 6 см. Какова масса шарика? 1726*. Два одинаковых груза колеблются на пружинах. Первый груз колеблется на пружине, имеющей жесткость в 5 раз большую, чем жесткость второй пружины, на которой колеблется второй груз. Какую из пружин надо растянуть больше и во сколько раз, чтобы в момент прохождения положения равновесия скорости грузов были одинаковыми? 1727*. Шар массой 300 г колеблется с амплитудой 6 см на пружине жесткостью 200 Н/м. Найдите: а) полную механическую энергию; б) потенциальную энергию в точке с координатой 2 см; в) кинетическую энергию в точке с координатой 2 см; г) скорость шара в точке с координатой 2 см. 1728. На рисунке 239 изображены четыре маятника одинаковой массы на закрепленной железной спице. Если толкнуть первый маятник, в каком возможен резонанс? 1729. Как можно добиться максимального отклонения маятника, прилагая минимальную силу? 1730. Найдите длину математического маятника, период колебания которого на широте Москвы равен 1 с (g = 9,81 м /с2). 1731. Чему должно быть равно ускорение силы тяжести, чтобы маятник длиной 1 м колебался с периодом в 2 с? 1732. Определите длину маятника с периодом колебаний 1 с, если он находится: а) на Луне (gJl = 160 см /с2); б) на Марсе (gM = 360 см /с2). 1733. Сколько раз за период колебания маятника потенциальная энергия переходит в кинетическую и, наоборот, кинетическая — в потенциальную? 204 1734. В какие моменты кинетическая энергия колеблющегося маятника равна его потенциальной энергии? 1735. Определите высоту подъема металлического шара, подвешенного на нити, если скорость его движения через положение равновесия равна 140 см/с. 1736. Маятник длиной 1 м качается так, что угол наибольшего отклонения его равен 30°. В момент прохождения им положения равновесия нить его зацепилась за гвоздь на середине ее длины. Определите наибольший угол отклонения укороченного маятника. 1737. Чтобы автомобиль выехал из ямы с грязью, его «раскачивают», ритмично толкая в одном направлении. В какие моменты надо толкать машину? 1738. Каждый спортсмен прежде чем начать прыгать на батуте, раскачивает его в определенном ритме. От чего зависит эта частота? 1739. Период собственных вертикальных колебаний вагона Г = 0,6 с, а длина рельса / = 15 м. При какой скорости движения поезда амплитуда вертикальных колебаний вагона будет наибольшей? 1740. Верно ли утверждение: а) всякий звук — это колебание; б) всякое колебание звучит? 1741. Почему понижается высота звука электродрели, когда она входит в стену? 1742. Как по жужжанью определить, кто в полете чаще машет крыльями: муха или комар? 1743. Судья соревнований по бегу стоит на финише. Когда он должен пустить в ход свой секундомер: когда увидит вспышку выстрела из стартового пистолета или услышит выстрел? 1744. Если одну половину камертона закрыть стаканом, камертон будет звучать громче. Почему? 1745. Почему при некоторой скорости трамвая начинают дребезжать его оконные стекла? 1746. Почему в комнате магнитофон звучит громче, чем на улице? 1747. Почему в пустом классе звук слышен более громко? 205 1748. Может ли возникнуть эхо в пустыне? 1749. Какие колебания называют инфразвуком? 1750. Какие колебания называют звуковыми? 1751. Для контроля качества алюминиевых отливок применяется генератор ультразвука. Какова длина волны, возбуждаемой им в отливке при частоте 10 МГц, если скорость звука в алюминии 5100 м /с? 1752. Волна распространяется со скоростью 300 м /с, частота колебаний 260 Гц. Определите расстояние между соседними точками, находящимися в одинаковых фазах. 1753. Какова частота ударов морских волн о корпус лодки, если скорость распространения волн 3 м /с, а расстояние между ближайшими гребнями волн в море 5 м. 1754. Морские волны распространяются со скоростью 5 м /с, расстояние между соседними гребнями 2 м. Найдите период и частоту колебаний бакена. 1755. За время наблюдения 15 с прошло 6 гребней волн. Каков период колебаний частиц воды? 1756. За 10 с буй совершил на волнах 20 колебаний, расстояние между соседними гребнями волн 1,2 м. Найдите скорость распространения волн. 1757. По озеру прошел катер. Волна от него дошла до берега за 1,5 мин, расстояние между соседними гребнями 2 м, а время между двумя последовательными ударами волн о берег — 3 с. Определите расстояние от берега до катера. 1758. В полный штиль с корабля уронили мешок с песком. Гуляющие на набережной заметили, что волна дошла до берега за 50 с, расстояние между соседними гребнями волн 0,5 м, и за 5 с было 20 ударов о набережную. Как далеко от берега находился корабль? 1759. Человек, находящийся на расстоянии 3300 м от пушки, услышал звук выстрела через 10 с после вспышки. Какова скорость звука в воздухе? 1760. Снаряд вылетел из дула орудия под углом 45° к горизонту с начальной скоростью 900 м/с. Через какое время артиллерист услышит звук разрыва снаряда, если скорость звука в воздухе 340 м /с? (Сопротивление воздуха не учитывать.) 206 1761. Наблюдатель, стоя на расстоянии 200 м от отвесной скалы, хлопнул в ладони. Через сколько времени он услышит эхо? Скорость распространения звука принять равной 340 м/сек. 1762. Два последовательных звука ощущаются нами раздельно лишь в том случае, если они разделены промежутком не менее 0,1 секунды. Определите наименьшее расстояние до преграды, на котором наблюдатель сможет слышать эхо. Скорость звука в воздухе принять равной 340 м/сек. 1763. Охотник услышал эхо произведенного им выстрела через 4,5 секунды. На каком расстоянии находится поверхность, отражающая звук? 1764. Определите длину волны звука в воздухе при 0 °С самого низкого и самого высокого тона рояля. 1765. Скорость звука в чугуне была определена впервые в Париже следующим образом. Из чугунной водопроводной трубы была выпущена вода; у одного конца трубы производился удар в колокол; у другого конца наблюдатель слышал два звука: сначала один, пришедший по чугуну, потом другой, пришедший по воздуху. Длина трубы была 931 м, а промежуток времени между приходом звуков был равен 2,5 с. Найдите отсюда скорость звука в чугуне; скорость звука в воздухе принять равной 340 м/с. 1766. На некотором расстоянии от корабля в воде был произведен взрыв. Приборы корабля зарегистрировали в воде звук от взрыва на 30 с раньше, чем в воздухе. На каком расстоянии от корабля произошел взрыв? Скорость звука в воде 1540 м /с, в воздухе 340 м/с. 1767. Скорость звука в воздухе равна 340 м /с. На каком расстоянии от стены должен находиться человек, чтобы слышать раздельно основной и отраженный от стены звук, если звуковое ощущение сохраняется у человека примерно 0,1 с? 1768. Скорость распространения ультразвука приблизительно 1500 м /с. Какова измеряемая глубина моря, если сигнал ультразвукового эхолота возвратился через 0,5 с после выхода? 207 Электромагнитное поле Направление тока и направление линий его магнитного поля. Правило левой руки. Индукция магнитного поля S Рис. 240 1769. На рисунке 240 изображен проводник, который приблизили к магниту. Направление тока в проводнике показано стрелками. В какую сторону будет двигаться проводник? 1770*. На рисунке 241 изображены четыре проводника с током, расположенные между полюсами магнитов. Как движется каждый из них? 1771*. Четыре проводника с током находятся в магнитном поле (рис. 242). Как движется каждый из них? Взаимодействуют ли они между собой? = ъ J1 Рис. 242 208 1772. Обозначьте стрелками, как взаимодействуют параллельные токи в случаях а, б, в на рисунке 243. © © © © © а) б) Рис. 243 1773. Взаимодействуют ли два провода троллейбусной линии? Если да, то как именно? 1774. На рисунке 244 показано, как взаимодействуют проводники с током. Покажите стрелками направления токов в проводниках. 1775*. Струя расплавленного алюминия при пропускании по ней тока сужается. Чем объяснить это явление? 1776. На рисунке 245 изображена электрическая цепь с проводником в форме пружины. Нижний конец пружины погружен в ртуть. Что происходит с пружиной в электрической цепи после замыкания ключа? Как при этом изменяется сила тока в цепи? 1777. Какое действие оказывает однородное магнитное поле на рамку с током (рис. 246)? Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки? Что нужно сделать, чтобы магнитное поле сжимало рамку? 1778. Как будет поворачиваться рамка с током в однородном магнитном поле (рис. 247)? Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки? Что нужно сделать, чтобы рамка повернулась в противоположную сторону? © в) а) б) Рис. 244 Рис. 245 X X X X X L X X X X X Рис. 246 -► -► -> Рис. 247 8 № 6478 209 д| ils N\ ( J f а) б) Рис. 248 I 1 —► 1 в f r ' Рис. 249 JL JU 1779. ка с током подвешена между полюсами магнита. Направление тока в ней указано стрелками (рис. 248). Как будет двигаться рамка в случае а и в случае б? Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки в случае а? в случае б? 1780. Если рукой остановить лопасть работающего настольного вентилятора, его корпус начинает нагреваться. Почему? 1781. На рисунке 249 изображен провод длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Провод расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции, и по нему течет ток силой 0,5 А. Найдите модуль и направление силы, действующей на проводник. 1782. Двухметровый прямолинейный проводник, по которому течет ток силой 0,4 А, находится в однородном магнитном поле. На проводник со стороны поля действует сила, по модулю равная 0,4 Н (рис. 250), а вектор индукции магнитного поля перпендикулярен проводнику. Найдите модуль и направление вектора индукции магнитного поля. 1783. На прямолинейный проводник длиной 80 см, помещенный в однородное магнитное поле, со стороны магнитного поля действует сила, равная 0,2 Н (рис. 251). Определите силу тока и направление тока в проводнике, если индукция магнитного поля равна 0,04 Тл. I X X X X X Рис. 250 Рис. 251 210 Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Трансформатор 1784. Магнит входит в центр замкнутой рамки. Что при этом будет происходить в рамке, если она сделана из: а) пластика, б) железа? 1785. К неподвижному железному кольцу приближают магнит так, как показано на рисунке 252. Найдите направление индукционного тока в кольце. Что нужно сделать, чтобы индукционный ток стал противоположного направления? 1786. С некоторой высоты свободно падает намагниченный стальной стержень. При своем движении он проходит сквозь отверстие в катушке с проволокой, концы которой замкнуты накоротко, и, выходя из нее, продолжает падение. Опишите изменения в движении стержня. 1787. На рисунке 253 изображена установка, в которой груз при падении вращает машину, дающую электрический ток. Этим током можно питать несколько небольших лампочек, включенных параллельно. Когда лампочки все выключены, то груз, вращая машину, быстро падает вниз. Включая в цепь машины по одной лампочке, можно заметить, что при каждом включении новой лампочки скорость падения груза уменьшается. Объясните это явление. Если имеется в школе возможность, соберите такую установку и проделайте с ней опыт. 7 Г ' S Рис. 253 211 1788. На рисунке 254 изображено сечение проводника, расположенного перпендикулярно силовым линиям магнитного поля (проводник замкнут). Стрелкой показано направление движения проводника. Пользуясь правилом правой руки, определите направление индукционного тока в нем и докажите на этом случае индукции, что правило правой руки непосредственно вытекает из закона Ленца. 1789. На рисунке 255 изображены два проводника АВ и CD. Проводник АВ включен в цепь источника тока, концы же проводника CD присоединены к гальванометру. При замыкании и размыкании цепи проводника АВ в проводнике CD возникает индукционный ток. Пользуясь законом Ленца, определите в каждом отдельном случае направление индукционного тока в проводнике CD. 1 --------- » ---- L Р /V о ; % 1---------------------- ► — 1 Рис. 254 1790. Что происходит с незакрепленным металлическим кольцом, когда внутрь его вдвигают магнит северным полюсом (см. рис. 252)? 1791. В однородное магнитное поле помещена проволочная рамка (рис. 256). Будет ли возникать индукционный ток в рамке, если ее: а) перемещать поступательно; б) вращать вокруг любой оси, параллельной магнитному полю; в) вращать вокруг любой оси, перпендикулярной магнитному полю? X X X X X X X X X X X Рис. 256 212 1792. Рама грузовика представляет собой замкнутый контур. Будет ли в ней возникать индукционный ток при движении машины? 1793. Чтобы обнаружить индукционный ток, используют замкнутый проводник, но не в виде одного витка провода, а в виде катушки. Почему катушка лучше? 1794. Можно ли получить индукционный ток на установке, изображенной на рисунке 257, не двигая магнит и навитый на него провод? 1795. Имея лишь катушку проволоки и постоянный магнит, как добиться, чтобы стрелка амперметра двигалась? 1796*. В какой момент может искрить комнатный выключатель света: при включении или при выключении? Почему? 1797*. Предохранители в аудио- и видеоаппаратуре перегорают обычно не во время работы, а при включении или выключении. Объясните явление. 1798*. Чем объясняется, что при включении электромагнита в цепь ток устанавливается не сразу, а некоторое время испытывает колебания? 1799*. В момент замыкания цепи энергия источника тока затрачивается не только на преодоление сопротивления цепи. На что еще затрачивается энергия? 1800*. Если водитель трамвая выключит электродвигатель и ток будет идти только через лампы освещения, искры, возникающие в месте контакта трамвайной дуги и провода, значительно уменьшатся. Почему? 1801*. Для устойчивого горения дуги при электросварке применяют стабилизатор — катушку со стальным сердечником. Ее включают последовательно с дугой. Почему стабилизатор помогает? 1802*. Для подачи переменного тока на предприятия и в жилые дома можно использовать подземный кабель, но категорически не разрешается прокладывать его вблизи газовых, водопроводных и канализационных труб, а также вблизи труб отопления. Почему? Рис. 257 213 1803*. Почему телефонные провода не рекомендуется размещать рядом с проводами переменного тока? 1804. На старых кораблях компасы обязательно устанавливались на массивных медных основаниях. Для чего это делалось? 1805*. Почему сердечник трансформатора делают не из сплошного железа, а из листового, причем отдельные листы изолированы друг от друга? 1806. Почему при передаче электрической энергии на большие расстояния экономнее пользоваться током высокого напряжения? 1807. Районная станция, находящаяся на расстоянии 130 км от Москвы, подает в Москву ток мощностью в 48000 кВт. Какова должна быть сила тока для передачи энергии этой мощности при напряжении в 110 В и в 115000 В? 1808. На рисунке 258 изображена схема индукционной электроплавильной печи, представляющей собой трансформатор, в котором первичная обмотка 2 состоит из нескольких витков провода. Вместо вторичной обмотки на сердечник трансформатора 1 надет кольцевой тигель 3 с металлом 4. При пропускании тока в первичной катушке сила тока, получаемая в тигле, достигает такой величины, что теплота, развиваемая этим током, расплавляет металл. а) Рассчитайте, какое количество теплоты получает металл в каждую секунду, если в первичную обмотку подводится ток мощностью в 100 кВт и коэффициент полезного действия всей установки 80%. б) Рассчитайте силу тока, протекающего по вторичной обмотке, если число витков первичной обмотки 500, а подводимое к ней напряжение 2000 В. Рис. 258 214 1809. В медицине для лечения применяется большой соленоид из 12-20 витков. Внутрь него помещается, например, больная рука пациента. По соленоиду пропускают ток высокой частоты, и рука прогревается. За счет чего выделяется тепло? 1810*. Рамку вращают по часовой стрелке в магнитном поле (рис. 259). Каково направление тока в ней? 1811. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка понижающего трансформатора (рис. 260), первичная обмотка которого имеет 1200 витков, если напряжение должно быть понижено от 120 В до 4 В? 1812. Первичная обмотка трансформатора, включенная в сеть 110 В, имеет 550 витков. Какое число витков должна иметь вторичная обмотка, если необходимо получить 440 В? 1813. Катушки трансформатора имеют: первичная — 1200 витков, вторичная — 6000 витков. Какое напряжение получим на клеммах вторичной обмотки, если на клеммы первичной подаем напряжение 80 В? 1814. Каково должно быть напряжение для передачи мощности в 1000 кВт током в 100 А? 215 1815. Почему при передаче электрической энергии на большие расстояния экономнее пользоваться током высокого напряжения? 1816. Мощность в 500 кВт передают при помощи трансформатора, причем после трансформатора идет ток уже 50 А. Рассчитать, каково напряжение на клеммах первичной и вторичной обмоток (при отсутствии потерь), если отношение числа витков первичной и вторичной обмоток 1:100. 1817. Изменится ли соотношение между напряжениями на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора, если железный сердечник вынуть или если вместо него вставить медный? 1818. Что изменится в трансформаторе, если его железный сердечник заменить алюминиевым? 1819. Трансформатор, коэффициент полезного действия которого 96%, используется для передачи энергии мощностью в 25 кВт с генератора, напряжение на зажимах которого 500 В. Сколько киловатт будет действительно передано по линии, если число витков в первичной и вторичной обмотках 500 и 1000 соответственно, а сопротивление линии 3 Ом? 1820. Первичная обмотка трансформатора имеет 500 витков, а вторичная — 5000. Напряжение на первичной обмотке — 220 В. Каково будет напряжение на вторичной? Какова будет сила тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если по линии передавать энергию мощностью в 11 кВт? Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Конденсатор. Колебательный контур 1821. Почему в горных ущельях телевизионная антенна плохо принимает сигнал? 1822. В связи с чем на телевизионном экране возникают помехи? 216 1823. Какое вещество лучше отражает электромагнитные волны: железо или дерево? 1824. Почему радиоприемник в машине замолкает, когда машина проезжает под мостом? 1825. Если позвонить в дверной звонок во время работы радиоприемника в длинноволновом диапазоне, в приемнике послышится треск. С чем это связано? 1826. Что вызывает радиопомехи? 1827. Если вы разговариваете по радиотелефону при включенном телевизоре, на экране могут возникать искажения изображения. Чем это объясняется? 1828. Разговаривая по радиотелефону, вы ходите по квартире. При этом слышимость в трубке то ухудшается, то улучшается. Почему? 1829*. Почему радиолокатор излучает электромагнитные волны не непрерывно, а ультракороткими (десятимиллиардные доли секунды) импульсами? 1830. Определите период колебаний радиоволн длиной 10 см, излучаемых радиолокатором. 1831. Плоский конденсатор состоит из двух параллельно расположенных в воздухе пластинок, каждая площадью 100 см2, расстояние между ними 0,2 см. Определите емкость конденсатора. 1832. Определите, какой из двух конденсаторов обладает большей емкостью. Первый представляет собой стеклянную пластинку, покрытую с обеих сторон металлическими листами, каждый площадью <S = 500 см2. Толщина стекла d = 4 мм, диэлектрическая постоянная 8 = 7. Второй конденсатор представляет собой лист парафинированной бумаги, на которую с обеих сторон положено по металлическому листу площадью S = 250 см2. Толщина листа бумаги d = 0,2 мм, диэлектрическая постоянная парафина 8 = 2. {Указание. Емкость плоского конденсатора в пикофарадах рассчитывается по формуле: 4 nd где S — площадь одной из обкладок конденсатора в квадратных сантиметрах; d — расстояние между обкладками, 217 или толщина диэлектрика в сантиметрах, с — диэлектрическая постоянная диэлектрика между обкладками.) 1833. Определите емкость конденсатора, состоящего из п параллельных пластин, по следующим данным: 1) S = 50 см2, £ = 5, d = 0,002 см, п = 20; 2) S = 0,2 м2, ь: = 7, d = 0,1 мм и п = 100. (Указание. Емкость конденсатора в пикофарадах, состоящего из нескольких параллельных пластин, определяют по формуле: с 1,1 sSQz-l) 4-п: d где е, S и d имеют то же значение, что и в предыдущей задаче, а п — общее число пластин.) 1834. Определить емкость конденсаторов по следующим данным: 1) S = 5 см2, п = 33, d = 0,03 мм, в = 1; 2) S = 10 см2, п = 15, d ^ 0,004 мм, с = 6. 1835. Для радиоприемника требуется изготовить постоянный конденсатор с парафинированной бумагой емкостью С, равной 2200 пФ, если S == 4 см2 и d = 0,05 мм. Сколько нужно сделать для этого пластин? 1836. Определить число пластин так называемого блокировочного конденсатора, рассчитанного на емкость 440 пФ, если площадь пластины -S 4 см2, d -=■ 0,02 см и е = 4. 1837. Емкость конденсатора 10 мкФ. Как изменится его емкость, если парафинированную бумагу заменить пластинками слюды, имеющими ту же толщину, что и парафинированная бумага? 1838*. Определить емкость лейденской банки по следующим данным: высота 40 см, диаметр наружной цилиндрической поверхности 20 см, толщина стенок стекла 3 мм, диэлектрическая постоянная стекла 5. 1839. Конденсатор емкостью С = 100 мкФ заряжен до потенциала U = 90 кВ. Определите его заряд в кулонах. 1840. Конденсатор емкостью С 2640 пФ подключен к сети городского тока, напряжение в которой U = 120 В. Определить заряд конденсатора в кулонах. 218 1841*. Проводя свой опыт по обнаружению электромагнитных волн, Герц создавал искру в первичном контуре, а вторичный контур (не присоединенный к источнику тока) отодвигался на расстояние от первичного. Вот отрывок из его наблюдений: «Изучая искры во вторичном проводнике на больших расстояниях от первичного, где, разумеется, искры должны быть очень слабыми, я замечал, что в некоторых положениях контура, например, при приближении к стене, искры снова делаются вполне отчетливыми, но в непосредственной близости к стене они внезапно исчезают». О чем это говорит? 1842. Открытый колебательный контур излучает электромагнитные волны длиной 1500 м. Какова частота электромагнитных колебаний контура? 1843. Вычислите период и частоту электромагнитных волн длиной 6 мм, полученных русским физиком П.Н. Лебедевым в 1897 г. 1844. По соглашению между странами сигнал бедствия SOS должен иметь длину волны 600 м. На какой частоте должны его передавать терпящие бедствие суда? 1845. Передатчик искусственного спутника Земли работает на частоте электромагнитных колебаний 29 МГц. Определите длину волны посылаемого им сигнала. 219 Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер Строение и состав атомного ядра. Зарядовое число. Массовое число. Энергия связи. Дефект масс 1846. Сколько электронов вращается вокруг ядра в нейтральном атоме: а) углерода, б) серебра, в) урана? 1847. Каков заряд (в элементарных зарядах е) ядер атомов кислорода и^0, калия и меди ^Си? Найдите массу (в а.е.м.) ядер атомов этих же элементов. 1848. Масса ядра атома какого элемента меньше: магния ^Mg или водорода |Н? Во сколько раз? 1849. Каково массовое число ядра атома азота ^N? Какова масса ядра в а.е.м. (с точностью до целых чисел)? 1850. Каково зарядовое число ядра атома азота !~N? Каков заряд ядра (в элементарных зарядах е)? 1851. Определите число электронов в атоме брома g?Br. Чему равен (в элементарных зарядах е) суммарный заряд всех электронов? 1852. Сколько нуклонов входит в состав ядра атома бора ^В? олова “^В? полония 2^Ро? 1853. Сколько протонов и нейтронов содержит ядро атома: а) гелия 2 Не; б) алюминия А1; в) фосфора iJP? 220 1854. Для нейтрального атома лития 7 3Li определите число нуклонов, протонов, нейтронов и электронов. 1855. Для нейтрального атома фтора *gF определите число нуклонов, протонов, нейтронов и электронов. 1856. Определите число нуклонов, протонов, нейтронов и электронов, содержащихся в нейтральном атоме неона 1857. Для нейтрального атома цинка ^Zn определите число нуклонов, протонов, нейтронов и электронов. 1858. Определите число протонов, нейтронов, электронов и нуклонов в нейтральных атомах: ^О; ^О; ^О? Чем отличаются эти атомы? Что в них общего? 1859. Запишите реакцию естественного радиоактивного 226 т~> распада радия 88Ка, при котором испускается а-частица. Найдите образующийся при этом химический элемент. 1860. Запишите реакцию радиоактивного распада изотопа свинца 28гРЬ с испусканием Р-частицы. Во что при этом превращается ядро изотопа свинца? 1861. Запишите реакцию радиоактивного распада плутония, в результате которого ^ Р и превращается в уран 1862. Запишите реакцию радиоактивного распада натрия, в результате которого 22 Na превращается в магний 1863. Найдите неизвестные элементы в следующих реакциях радиоактивного распада: радиоактивный Р-распад. Какое ядро получилось в результате? Запишите реакции. 1865. Ядро атома ксенона ^°Хе превращается в стабильное ядро атома церия ^ С е. Сколько электронов при этом испускается? Запишите эти реакции. 22 12Mg. 1864. Ядро атома Кг шесть раз испытало 221 1866. Как меняется массовое число элемента при испускании ядром у-кванта? Изменяются ли при этом масса ядра и порядковый номер элемента? 1867. а-частица испускается ядром, образовавшимся при бомбардировке изотопа бора *?В нейтронами. В ядро какого элемента превратился изотоп бора !?В? Запишите эту реакцию. 1868. При облучении плутония 2^Ри ядрами неона 22Ne получается элемент резерфордий и еще четыре нейтрона. Напишите реакцию. 1869. Допишите неизвестные символы X, Z, А ядерных реакций: а) ? н -.? X -> ®Не+ 1п\ б) Z \ г 1Н -> ^Не -t jHe; в) 238 и + 92 ' f X - ^ E s + 61/i {Указание. Используйте Периодическую таблицу Менделеева.) 1870. Масса атома бора равна 11,009305 а.е.м., масса атома водорода равна 1,007825 а.е.м., масса нейтрона — 1,008665 а.е.м. Найдите дефект массы ядра бора !!В. Какова энергия связи ядра бора?