Вертикальная составляющая силы с которой стержень давит на сосуд в
Часть 2 содержит 5 заданий (В1–В5), на которые следует дать краткий ответ. Для заданий В1 и В2 ответ необходимо записать в виде набора
цифр, а для заданий В3–В5 в виде числа.
Часть 3 состоит из 6 задач (С1–С6), для которых требуется дать развернутые решения.
При выполнении заданий В3–В5 части 2 значение искомой величины следует выразить в тех единицах физических величин, которые указаны в условии задания. Если такого указания нет, то значение величины
следует записать в Международной системе единиц (СИ). При вычислении разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.
Каждый символ (цифру, запятую, знак минус) пишите без пробелов. Запятые в десятичных дробях вводятся обязательно точкой, например, 1.25. Единицы физических величин писать не нужно.
Желаем успеха!
B1. В результате перехода с одной круговой орбиты на другую центростремительное ускорение спутника Земли увеличивается. Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника, скорость его движения
по орбите и период обращения вокруг Земли?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
| Радиус орбиты | Скорость движения по орбите | Период обращения вокруг Земли |
| А | Б | В |
Запишите ответ в виде набора
цифр без пробелов, например, 123
(цифры в ответе могут повторяться):
B2. Установите соответствие между физическими процессами в идеальном газе неизменной массы и формулами, которыми эти процессы можно описать (N – число частиц, p – давление, V – объем, T – абсолютная температура).
| ПРОЦЕССЫ | ФОРМУЛЫ |
| А) Изобарный процесс при N = const Б) Изохорный процесс при N = const | 1) p/T=const 2) V/T =const 3) pV = const 4) VT = const |
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите ответ в виде набора
цифр без пробелов:
B3. Однородный стержень АВ массой m = 100 г покоится,
упираясь в стык дна и стенки банки концом В и опираясь
на край банки в точке С (см. рисунок). Вертикальная составляющая силы, с которой стержень давит на сосуд в
точке В, равна по модулю 0,6 Н, а ее горизонтальная составляющая равна по модулю 0,3 Н. Чему равен модуль силы, с которой
стержень давит на стенку сосуда в точке С? Трением пренебречь.
B4. Две частицы, имеющие отношение зарядов q1/q2 = 2 и отношение масс
m1/m2 = 1, влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям. Определите отношение периодов обращения этих частиц T1/T2.
B5. К потолку комнаты высотой 4 м прикреплена лампа накаливания. На высоте 2 м от пола параллельно ему расположен круглый непрозрачный
диск диаметром 2 м. Центр лампы и центр диска лежат на одной вертикали. Каков диаметр тени диска на полу?
С1. Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см.
рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как будет двигаться рамка на неподвижной оси MО, если рамку не удерживать? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали
для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха. Ответ дать письменно.
С2. Шайба массой m = 100 г начинает движение по желобу AB из точки А из
состояния покоя. Точка А расположена выше точки В на высоте H = 6 м.
В процессе движения по желобу механическая энергия шайбы из-за трения уменьшается на ΔE = 2 Дж. В точке В шайба вылетает из желоба под
углом α = 15° к горизонту и падает на землю в точке D, находящейся на
одной горизонтали с точкой В (см. рисунок). Найдите BD. Сопротивлением воздуха пренебречь.
С3. В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа
p1 = 4·105 Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30 см. Площадь
поперечного сечения поршня S = 25 см2. В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние x = 10 см. При движении
поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной Fтр = 3·103 Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе?
Считать, что сосуд находится в вакууме.
С4. По гладкой горизонтальной направляющей длины 2l свободно скользит
бусинка с положительным зарядом Q > 0 и массой m. На концах
направляющей находятся положительные заряды q > 0 (см. рисунок).
Бусинка совершает малые колебания относительно положения
равновесия, период которых равен Т = √2 c. Чему будет равен период колебаний бусинки, если заряды на концах
направляющей увеличить в 2 раза?
С5. Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с
ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном
поле (см. рисунок). По стержню протекает ток
I = 4 А. Угол наклона плоскости α = 30°. Отношение массы стержня к его длине m/L
= 0,1 кг/м. Модуль индукции магнитного поля В = 0,2 Тл. Чему равно ускорение стержня? Ответ округлите до десятых.
С6. Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта,
выбивает электрон из металлической пластинки (катода) в сосуде, из которого откачан воздух. Электрон разгоняется однородным электрическим полем с напряженностью Е = 5·104 В/м. Какой должна быть длина
пути электрона S в электрическом поле, чтобы он разогнался до скорости,
составляющей 10% от скорости света в вакууме? Релятивистские эффекты не учитывать. Ответ выразите в мм и округлите до целых.
Источник
Равновесие тел не имеющих оси вращения.
№3.1 Какое давление
на пол оказывает ковер массой 10 кг и площадью 4 м2?
Ответ: 25 Па.
№3.2 Тело подвешено
на двух нитях и находится в равновесии. Угол между
нитями составляет 90°
, а силы натяжения нитей равны 3 и 4 Н. Чему равна масса
тела?
Ответ: 0,5 кг.
№3.3 Нить, на
которой висит груз массой 1,6 кг, отводится в новое
положение горизонтальной силой 12 Н, Найти силу
натяжения нити?
Ответ: 20 Н.
№3.4 Груз массой 2,7
кг, подвешен к потолку с помощью двух веревок,
образующих с плоскостью потолка углы 45 и 60 градусов.
Найти силу натяжения второй веревки.
Ответ: 20 Н.
№3.5 Фонарь массой
20 кг подвешен над улицей на двух одинаковых тросах,
угол между которыми составляет 120 градусов. Определите
натяжение каждого троса.
Ответ:
200 Н.
№3.6 Кубик массой 2
кг покоится на гладком горизонтальном столе, сжатый с
боков пружинами (см. рисунок). Левая пружина жёсткостью
k1 = 500 Н/м сжата на 3 см. С какой силой правая
пружина действует на кубик?
Ответ:
15 Н.
№3.7
Однородный
стержень АВ массой m — 100 г покоится, упираясь в стык
дна и стенки банки концом В и опираясь на край банки в
точке С (см. рисунок). Модуль силы, с которой стержень
давит на стенку сосуда в точке С, равен 0,5 Н. Чему
равен модуль вертикальной составляющей силы, с которой
стержень давит на сосуд в точке В, если модуль
горизонтальной составляющей этой силы равен 0,3 Н?
Трением пренебречь. Ответ укажите в ньютонах с точностью
до одного знака после запятой.
Ответ:
0,6 Н.
Равновесие тел с закрепленной осью
вращения.
№3.8
На рисунке изображены два рычага. Какой из них находится
в равновесии? Массы грузов, подвешенных на рычаги одинаковы, длины, отмеченные белыми и темными
прямоугольниками равны.
Ответ:
Оба рычага не находятся в равновесии.
№3.9 Два однородных шара скреплены невесомым
стержнем. Расстояние между центрами шаров 0,3 м.
Центр масс шаров находится на расстоянии 0,2 м от
шара массой 1 кг. Какова масса второго шара?
Ответ: 2 кг.
№3.10 Два однородных шара массами 2 кг и 4 кг
скреплены невесомым стержнем. Расстояние между их
центрами 0,6 м. На каком расстоянии от центра более
легкого шара находится центр масс системы?
Ответ: 0,4 м.
№3.11 На концах стержня массой 3 кг и длиной 0,9
м закреплены грузы массами 1 кг и 5 кг. Стержень
подвешен на нити и расположен горизонтально. Найти
расстояние от более легкого груза до точки подвеса.
Ответ: 0,65 м.
№3.12 К телу, имеющему ось вращения, приложен
момент сил 25 Нм. Какое плечо должна иметь
тормозящая сила 50 Н, чтобы тело не вращалось?
Ответ: 50 см.
№3.13 Доска, массой 8,5 кг, приставлена к стене
так, что образует с полом угол 60°. Какую минимальную
горизонтальную силу нужно приложить к верхнему краю
доски, чтобы она не давила на стену?
Ответ: 25 Н.
№3.14 К концам однородного стержня массой 2 кг и
длиной 0,6 м подвешены грузы массами 4 кг и 2 кг. На
каком расстоянии от груза большей массы нужно шарнирно
закрепить горизонтальный стержень, чтобы он находился в
равновесии?
Ответ: 0,225 м.
№3.15 Однородный брус массой 60 кг и длиной 20 м
лежит горизонтально на двух опорах, расположенных на
расстоянии 3 м от левого и правого краев бруса.
Определить максимальную массу человека, который может
дойти до края бруса, не нарушив равновесия.
Ответ: 140 кг.
№3.16 Однородная балка лежит на столе так, что ¾
ее длины находится на столе. К свешивающемуся концу
прикладывают силу, направленную вертикально вниз. Когда
значение силы стало равно 160 Н, противоположный конец
балки приподнялся. Найдите массу балки.
Ответ: 16 кг.
№3.17 Под каким наибольшим углом к вертикали
может стоять лестница, прислоненная к гладкой
вертикальной стене, если коэффициент трения лестницы о
пол 0,5? Центр тяжести лестницы находится в ее середине.
Ответ: 45˚.
№3.18 Однородная балка массой 60 кг упирается в
угол между стенкой и полом. Угол наклона балки к
горизонту равен 30˚. Верхний конец балки соединен
канатом со стенкой. Найдите силу натяжения каната, если
угол между балкой и канатом 60˚. Массой каната
пренебречь.
Ответ: 300 Н.
№3.19 Два мальчика массами 50 кг и 35 кг сидят на
концах легкой доски длиной 3,6 м, перекинутой через
опору, расположенную посередине доски. На каком
расстоянии от опоры должен сесть третий мальчик массой
25 кг, чтобы доска находилась в равновесии?
Ответ: 1,08 м.
№3.20
Под действием силы тяжести груза и силы
F=120
Н
рычаг, представленный на рисунке, находится в
равновесии. Вектор силы перпендикулярен рычагу.
Расстояния между точками приложения сил и точкой опоры,
а также проекции этих расстояний на горизонтальную и
вертикальную оси, представлены на рисунке. Найти массу
груза?
Ответ: 75 кг.
№3.21 Два однородных шара диаметром 0,6 м каждый
скреплены в точке касания их поверхностей. На каком
расстоянии от точки касания находится центр масс
системы, если масса одного шара в 3 раза больше массы
другого?
Ответ: 0,15 м.
№3.22 К легкому рычагу сложной формы,
имеющему равновеликие стороны, с осью вращения в
точке О (см. рис.) подвешен груз массой 1 кг и
прикреплена пружина, второй конец которой прикреплен к
неподвижной стене. Рычаг находится в равновесии, чему
равна сила упругости пружины?
Ответ:
10 Н.
№3.23
Невесомый стержень,
находящийся в ящике с гладкими дном и стенками,
составляет угол 45° с вертикалью (см. рисунок). К
середине стержня подвешен на нити шар массой 1 кг. Каков
модуль горизонтальной составляющей силы упругости N,
действующей на нижний конец стержня со стороны ящика?
Ответ: 5 Н.
Равновесие жидкостей.
№3.24 Что труднее удержать в воде: кирпич или
кусок железа, если они имеют одинаковые массы?
Ответ:Кусок железа удержать труднее.
№3.25 В баке высотой 1 м находится керосин. Найти
давление керосина на дно бака. Плотность керосина 800
кг/м3.
Ответ: 8 кПа.
№3.26 Стеклянная трубка с одним запаянным концом
длиной 1 м, расположена под углом к горизонту так, что
длина столбика воды в трубке
составляет 90 см, а поверхность воды в трубке
расположена на высоте 80 см от пола. Чему равно давление
воды на дно трубки?
Ответ: 8 кПа.
№3.27 В подводной части судна на глубине 6 м
образовалось отверстие площадью 20 см2.
Какую минимальную силу нужно приложить, чтобы удержать
заплату, закрывающую отверстие изнутри?
Ответ: 120 Н.
№3.28 Определить давление, оказываемое средой на
батискаф, находящийся в океане на глубине 70 метров.
Плотность морской воды 1030 кг/м3,
атмосферное давление нормальное.
Ответ: 821 кПа.
№3.29 Плотность некоторого однородного тела в
1,25 раза больше плотности воды. Во сколько раз вес
этого тела в воде будет отличаться от веса этого тела в
воздухе?
Ответ: В 5 раз меньше.
№3.30 Давление воды в кранах водопровода на
высоте 10 м над уровнем земли равно 250 кПа. Каково
давление в кранах, установленных у основания здания?
Ответ: 350 кПа.
№3.31 Часть плавающей льдины, находящейся над
водой имеет объем 60 м3.
Определите объем всей льдины.
Ответ: 600 м3.
№3.32 Объем воздушного
шара 600 м3.
Определите максимальную массу груза, который может
поднять шар, если масса оболочки шара с газом равна 400
кг, а плотность воздуха 1,3 кг/м3.
Ответ:380 кг.
№3.33 Цилиндр плавает в вертикальном положении в
сосуде с водой. В сосуд подливают такой слой керосина,
что он не доходит до верха цилиндра. При этом высота
части цилиндра, находящейся в воде, уменьшается на 4 см.
Определите толщину слоя керосина.
Ответ: 5 см.
№3.34 Брусок высотой h
плавает в жидкости, погрузившись в нее на одну треть. На
сколько погрузится в ту же жидкость брусок таких же
размеров, но изготовленный из материала втрое большей
плотности?
Ответ: Погрузится на всю высоту (h).
№3.35 Брусок высотой h
плавает в жидкости, погрузившись в на две трети. На
сколько погрузится тот же брусок, но опущенный в
жидкость с плотностью в 1,5 раза большей?
Ответ: Брусок погрузится на 4/9 своей высоты.
№3.36 Деревянный брусок уравновешен на весах
металлическим коробом той же формы и тех же размеров.
Если деревянный брусок опустить в жидкость, то он
плавает, погрузившись наполовину. Что произойдет, если
металлический короб опустить в ту же жидкость?
Ответ: Будет плавать, погрузившись наполовину.
Задачи повышенной сложности.
№3.37
Два шара массами 3 и 5 кг скреплены стержнем, масса
которого 2 кг. Определить положение общего центра масс,
если радиус первого шара 5 см, второго – 7 см, длина
стержня 30 см.
Ответ: Центр масс расположен на расстоянии 17
см от центра шара массой ,
или на расстоянии 10 см от этого шара.
№3.38
Лестница длиной 4 м приставлена к идеально гладкой стене
под углом 60º к горизонту. Коэффициент трения между
лестницей и полом 0,33. На какое расстояние вдоль
лестницы может подняться человек, прежде чем лестница
начнет скользить? Массой лестницы пренебречь.
Ответ: Прежде чем лестница начнет скользить,
человек сможет подняться по ней на расстояние 2,29 м.
№3.39
На нити длиной 1 м висит шар радиусом 5 см, опирающийся
на вертикальную стену. Нить образует со стенкой угол 30º
и касается шара в точке С. Определить коэффициент трения
шара о стенку?
Ответ: Коэффициент трения шара о стену равен
0,22.
№3.40
Однородная плоская пластинка имеет форму круга, из
которого вырезан круг вдвое меньшего радиуса, касающийся
первого круга. Определить положение центра масс
пластинки.
Ответ: Центр масс расположен на расстоянии
R/6 от центра пластинки.
№3.41
В цилиндрический сосуд налиты равные массы ртути и воды.
Общая высота двух слоев жидкостей 29,2 см. Определить
давление на дно сосуда?
Ответ: Давление жидкостей на дно сосуда 5440
Па.
№3.42
В два колена
U-образной
трубки налиты вода и масло, разделенные ртутью.
Поверхности раздела ртути и жидкостей в обоих коленах
находятся на одном уровне. Определить высоту столба
воды, если высота столба масла 20 см?
Ответ: Высота столба воды составляет 18 см.
№3.43 В широкую U-образную
трубку с вертикальными прямыми коленами налиты
неизвестная жидкость плотностью
r1 и
вода плотностью r2
= 1,0×103
кг/м3 (см. рисунок). На рисунке
b = 10 см,
h = 24 см, H = 30 см.
Найти плотность жидкости
r1?
Ответ: Плотность жидкости равна 700 кг/м3.
№3.44
Динамометр, к которому подвешен кусок сплава, состоящего
из меди и серебра, показывает в воздухе 2,41 Н, а в воде
2,17 Н. Определить массу меди и серебра в этом куске?
Выталкивающей силой воздуха пренебречь.
Ответ: В куске содержится примерно 210 грамм
серебра и 31 грамм меди.
№3.45
Определите наименьшую площадь плоской льдины толщиной
0,5 м, способной удержать на воде человека массой 75 кг.
Плотность льда – 900 кг/м3, плотность воды –
1000 кг/м3.
Ответ: Минимальная площадь льдины равна 1,5 м2.
№3.46 Полый железный шар взвешивают в воздухе и
керосине. Показания динамометра соответственно равны
2,59 и 2,16 Н. Определите объем внутренней полости шара?
Выталкивающей силой воздуха пренебречь.
Ответ: Объем полости составляет 0,02 л.
№3.47 Тонкая деревянная палочка длиной 20 см
закреплена шарнирно верхним концом, а нижним опущена в
воду. Найти длину палочки, погруженную в воду? Плотность
дерева принять равной 800 кг/м3.
Ответ: Длина погруженной в воду части палочки
равна 11 см.
№3.48
Брусок высотой
h
плавает в жидкости, погрузившись в нее наполовину. На
сколько погрузится в ту же жидкость брусок таких же
размеров, но изготовленный из материала вдвое меньшей
плотности?
Ответ:
Второй брусок погрузится в жидкость на четверть
высоты.
№3.49 К легкому рычагу сложной формы,
имеющему равновеликие стороны, с осью вращения в
точке О (см. рис.) подвешен груз и прикреплена пружина,
второй конец которой прикреплен к неподвижной стене.
Рычаг находится в равновесии, при этом сила упругости
пружины, равна 14 Н. Какова масса груза?
Ответ:
масса груза примерно равна 1,4 кг.
№ 3.50 Лестница массой 30 кг
удерживается в наклонном положении легкой нерастяжимой
веревкой. Веревка привязана к лестнице в точке,
отстоящей от верхнего конца лестницы на расстояние,
равное 1/3 длины лестницы. Найти модуль силы нормального
давления лестницы на пол, если лестница составляет с
полом угол 45°,
а веревка перпендикулярна лестнице. Центр тяжести
лестницы находится посередине.
Ответ: 187,5 Н.
№ 3.51 Тонкая однородная палочка
опирается одним концом на вершину острого камня,
выступающего из воды. Другой конец палочки находится на
плаву, причем погруженная в воду часть палочки в 3 раза
меньше длины палочки. Найти плотность материала, из
которого сделана палочка.
Ответ: 550 кг/м3.
№ 3.52 Тонкий однородный стержень
массой 1 кг закреплен шарнирно нижним концом и
удерживается в покое нерастяжимой горизонтальной нитью
прикрепленной к верхнему концу. Стержень образует угол
45°
с горизонтом. Найти модуль и направление силы реакции
шарнира на стержень.
Ответ: 11 Н.
Содержание
Источник