Задачи с решениями и лабораторные работы

к билетам по физике (XI класс)

 

 

Билет 1

 

Задача на применение законов сохранения массового числа и электрического заряда.

 

Определить, какая частица участвует в осуществлении ядерной реакции

 

Решение:

 

Используем закон сохранения заряда и закон сохранения массового числа:

 

 

Ответ: гелий.

 

 

Билет 2

 

Лабораторная работа. «Измерение показателя преломления стекла».

 

Цель работы: научиться измерять показать преломления стекла.

 

Необходимое оборудование: стеклянная призма, источник света (лазерная указка), экран (лист бумаги), транспортир, линейка, карандаш.

 

 

Билет 3

 

Задача на определение периода и частоты свободных колебаний в колебательном контуре.

 

Колебательный контур радиоприемника состоит из катушки индуктивностью L = 0,003 Гн и конденсатора емкостью С = 13,4 пФ. Определите период колебаний в контуре и частоту, на которую настроен контур.

 

Дано

СИ

Решение

L = 0,003 Гн

С = 13,4 пФ

 

 

13,4.10-9 Ф

 

Используем формулу Томсона:

 

 

Т-?

ν-?

 

Ответ: Т = 3,98.10-5 с; ν= 25,1 кГц.

 

 

Билет 4

 

Задача на применение первого закона термодинамики.

 

Какое количество теплоты нужно передать идеальному газу в цилиндре под поршнем для того, чтобы внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж, и при этом газ совершил работу 200 Дж.

 

Дано

СИ

Решение

ΔU = 100 Дж

А = 200 Дж

 

 

 

Используем первый закон термодинамики:

 

Q= ΔU + А = 100 Дж + 200 Дж = 300 Дж

 

Q -?

Ответ: Q = 300 Дж.

 

 

Билет 5

 

Лабораторная работа. «Расчет и измерение сопротивления двух параллельно соединенных резисторов».

 

Цель работы: рассчитать и проверить на практике сопротивление двух параллельно соединенных резисторов

 

Необходимое оборудование: амперметр, вольтметр, источник тока, соединительные провода, ключ, реостат, два проволочных резистора.

 

 

Билет 6

 

Задача на движение или равновесие заряженной частицы в электрическом поле.

 

Между горизонтальными пластинами заряженного конденсатора, напряженность электрического поля внутри которого 49 Н/Кл, находится в равновесии пылинка, имеющая заряд 2.10-8 Кл. Какова ее масса?

 

Дано

СИ

Решение

Е = 49 Н/Кл

q = 2.10-8 Кл

g = 9.8 м/с2

 

 

 

На пылинку действуют две силы: сила тяжести и  сила со стороны электрического поля:

 

 

m - ?

Ответ: m = 10-7 кг.

 

 

Билет 7

 

Задача на определение индукции магнитного поля (по закону Ампера или формулы для расчета силы Лоренца).

 

На прямолинейный участок проводника с током длиной 2 см, находящийся между полюсами магнита действует сила 10-3 Н при силе тока в проводнике 5 А. Определить магнитную индукцию, если вектор индукции перпендикулярен проводнику.

Дано

СИ

Решение

L = 2 см

FA = 10-3 Н

I = 5 A

α = 900

 

0.02 М

 

FA = I.B.l.sin α

 

B=

FA

=

10-3 Н

=10-2 Тл

I.l.sin α

5 A .2.10-2 М

В - ?

Ответ: В = 10-2 Тл.

 

Билет 8

 

Задача на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

 

Найти максимальную скорость электронов, освобождаемых при фотоэффекте светом с длиной волны 4.10-7 м   с поверхности материала, у которого работа выхода равна 1,9 эВ (h=6,62.10-34 Дж.с)

 

Дано

СИ

Решение

λ = 4.10-7 м

mē= 9,1.10-31 кг

А = 1,9 Эв

h=6.62.10-34 Дж.с

 

 

 

3,04.10-19Дж

 

 

Vmax - ?

Ответ: Vmax = 6,5 . 105 м/c.

 

 

Билет 9

 

Лабораторная работа. «Измерение длины световой волны с использованием дифракционной решетки».

 

Цель работы: измерить длину световой волны с использованием дифракционной решетки.

 

Необходимое оборудование: источник света (лазерная указка), источник тока, соединительные провода, ключ, дифракционная решетка, линейка, штатив с лапкой, экран.

 

 

Билет 10

 

Задача на определение показателя преломления прозрачной среды.

 

Угол падения луча на поверхность подсолнечного масла 600, а угол преломления 360. Найти показатель преломления масла, если среда, из которой падает луч – воздух.

 

Дано

СИ

Решение

α = 600

β = 360

n1 = 1

 

 

 

 

используем закон преломления и понятие абсолютного показателя преломления:

 

sin α

= n         n=

n2

sin β

n1

Можно утверждать, что:

sin α

=

n2

sin β

n1

 

n2=

n1 .sin α

=

1. sin600

=1,47

sin β

Sin360

n2 -?

Ответ: n2 = 1,47.

 

 

Билет 11

 

Задача на применение закона электромагнитной индукции.

 

Магнитный поток через замкнутый проводник сопротивлением 0,5 Ом равномерно увеличился с 2.10-4 Вб до 10.10-4 Вб. Какой заряд прошел через поперечное сечение проводника?

 

Дано

СИ

Решение

R = 0.5 Ом

Ф1 = 2.10-4 Вб

Ф2 = 10.10-4 Вб

 

 

 

 

 

Применяем закон электромагнитной индукции и определением тока:

 

I=

q

                                    Ei= -

ΔФ

Δt

Δt

 

q=I.Δt=

Ei.Δt

=

ΔФ.Δt

R

Δt.R

 

I=

Ei

R

 

q=

ΔФ

где ΔФ = Ф2 - Ф1

R

 

q=

Ф2 - Ф1

=

10.10-4 Вб - 2.10-4 Вб

= 1,6.10-3 Кл

R

0.5 Ом

q - ?

Ответ: q = 1,6.10-3 Кл.

 

 

Билет 12

 

Задача на применение закона сохранения энергии.

 

Мяч уронили с балкона. На высоте 2,2 м  от поверхности земли мяч имел скорость 10 м/с. С какой скоростью будет двигаться мяч у поверхности земли? Сопротивлением воздуха пренебречь, ускорение свободного падения принять равным 10 м/с.

 

Дано

СИ

Решение

h1 = 2,2 м

h2 = 0 м

v1 = м/с

g = 10 м/с2

 

 

 

 

 

 

V2 - ?

Ответ: V2 = 10,95 м/с.

 

 

Билет 13

 

Задача на применение уравнения состояния идеального газа.

 

Какой объем занимает 2 моля идеального газа при условиях, соответствующих условиям фотосферы Солнца? Температура фотосферы 6000 К, давление 1,25.102 Па.

 

Дано

СИ

Решение

ν = 2 моля

T = 6000 К

P = 1,25.102 Па

 

R = 8,31

 

 

 

 

 

 

V - ?

Ответ: V = 8.102 м.

 

 

Билет 14

 

Лабораторная работа. «Измерение массы тела».

 

Цель работы: научиться измерять массу тела.

 

Необходимое оборудование: рычажные весы, набор гирь, исследуемое тело.

 

 

Билет 15

 

Лабораторная работа. «Измерение влажности воздуха».

 

Цель работы: измерить влажность воздуха в классной комнате.

 

Необходимое оборудование: сухой и влажный термометры, психрометрическая таблица.

 

 

Билет 16

 

Задача на применение графиков изопроцессов.

 

По графику процесса, осуществленным идеальным газом, постройте графики этого процесса в координатных осях PT, VT. Температура газа в начальном состоянии была равна 250 К.

 

 

 

Билет 17

 

Задача на определение работы газа с помощью графика зависимости давления газа от его объема.

 

Газ переводится из состояния 1 в состояние 2. Рассчитать работу, совершенную газом по рисунку.

 

1-2 – изобарный процесс при

давлении 104 Па

 

A = p.ΔV

 

ΔV = V2 – V1

 

A = p.(V2V1)=

  = 10.104Па.(10м – 2м) = 8.105 Дж

 

Ответ: A = 8.105 Дж

 

 

Билет 18

 

Задача на определение модуля Юнга материала, из которого изготовлена проволока.

 

Стальная проволока, площадь сечения которой 1 мм2, длина 1 м, при нагрузке в 200 Н удлинилась на 1 мм. Определите модуль упругости стали.

 

Дано

СИ

Решение

s = 1 мм2

l0 = 1 м

Δl = 1 мм

F = 200 Н

 

10-6 м2

 

0,001 м

 

 

Воспользуемся формулой для модуля упругости:

 

Е=

F.l0

=

200Н.1м

=

s.Δl

10-6 м2.0,001 м

 

= 2.1011 Па

 

E - ?

Ответ: E = 2.1011 Па.

 

 

Билет 19

 

Задача на применение закона Джоуля—Ленца.

 

Какое количество теплоты выделит кипятильник по которому проходит ток величиной 3 А за 15 минут работы? Сопротивление нагревателя кипятильника 200 Ом.

 

Дано

СИ

Решение

I= 3 А

R= 200 Ом

t= 15 мин.

 

 

 

900 с

 

Используем закон Джоуля-Ленца:

 

Q=I2Rt=(3 А)2.200 Ом .900с=1620000 Дж= 1,62 МДж

 

Q -?

Ответ: Q = 1,62 МДж.

 

 

Билет 20

 

Лабораторная работа. «Измерение мощности лампочки накаливания».

 

Цель работы: измерить мощность лампочки накаливания.

 

Необходимое оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, лампочка, соединительные провода.

 

 

Билет 21

 

Задача на применение закона Кулона.

 

Определить силу, с которой притягиваются два облака, имеющих разноименные заряды величиной 20 Кл, если расстояние между ними 10 км?

 

Дано

СИ

Решение

r=10 км

 

 

104м

 

 

Используем закон кулона:

 

 

F -?

Ответ: F = 3,6.104 Н.

 

 

Билет 22

 

Лабораторная работа. «Измерение удельного сопротивления материала, из которого сделан проводник».

 

Цель работы: измерить удельное сопротивление материала проводника.

 

Необходимое оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, реохорд, соединительные провода.

 

 

Билет 23

 

Лабораторная работа. «Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока с использованием амперметра и вольтметра».

 

Цель работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивления источника тока с использованием амперметра и вольтметра.

 

Необходимое оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.

 

 

Билет 24

 

Задача на применение закона сохранения импульса.

 

Тепловоз массой 130 т приближается со скоростью 2 м/с к неподвижному составу массой 1170 т. С какой скоростью будет двигаться состав после сцепки с тепловозом?

 

Дано

СИ

Решение

m1 = 130 т

m2 = 1170 т

v1 = 2 м/с

v2 = 0 м/с

 

130.103 кг

1170.103 кг

 

 

 

 

Используем закон сохранения импульса:

 

 

v -?

Ответ: v = 0,2 м/с.

 

 

Билет 25

 

Лабораторная работа. «Расчет общего сопротивления двух последовательно соединенных резисторов».

 

Цель работы: рассчитать общее сопротивление двух последовательно соединенных резисторов.

 

Необходимое оборудование: амперметр, вольтметр, источник тока, соединительные провода, ключ, реостат, два проволочных резистора.

 

 

Билет 26

 

Лабораторная работа. «Оценка массы воздуха в классной комнате при помощи необходимых измерений и расчетов».

 

Цель работы: рассчитать массу воздуха, находящегося в классной комнате.

 

Необходимое оборудование: измерительный метр, барометр.