Сборник вопросов и задач по физике для VIII—X классов средней школы (Знаменский, Мошков, Пиотровский, Рымкевич, Швайченко) 1958 год - старые учебники

16. Расширение твердых и жидких тел от нагревания 73

17. Основы молекулярно-кинетической теории. 76

18. Свойства газов 78

19. Свойства жидкостей 82

20. Свойства твердых тел 85

21. Плавление и отвердевание 87

22. Парообразование 88

23. Влажность воздуха 90

24. Работа пара и газа 91

III. Электричество.

25. Электрические заряды. Закон Кулона 93

26. Напряженность поля. Потенциал. Работа электрических сил. 94

27. Электроемкость 97

28. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников... 99

29. Закон Ома для всей цепи 103

30. Последовательное и параллельное соединение проводников. 106

31. Соединение элементов в батареи 110

32. Работа и мощность тока 112

33. Тепловое действие тока 114

34. Ток в электролитах 117

35. Ток в газах 121

36. Магнитное поле 122

37. Электромагнитная индукция 125

38. Генераторы. Моторы 127

39. Трансформаторы 129

40. Электромагнитные колебания и волны 131

IV. Оптика.

41. Прямолинейное распространение света. Скорость света 133

42. Фотометрия 135

43. Отражение и преломление света 137

44. Сферические зеркала и стекла 144

45. Зрение. Оптические приборы 130

46. Волновые свойства света 152

47. Дисперсия и излучение 157

48. Строение атома 160

V. Таблицы физических величин.

1. Плотность твердых веществ 161

2. Плотность жидкостей 161

3. Плотность газов 161

4. Модуль упругости 162

5. Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей 162

6. Коэффициент линейного расширения твердых тел 162

7. Коэффициент объемного расширения жидкостей 162

8. Удельная теплоемкость 162

9. Удельная теплоемкость газов (при постоянном давлении) 163

10. Теплотворность 163

11. Температура плавления и отвердевания 163

12. Теплота плавления 163

13. Температура кипения 163

14. Теплота парообразования 164

15. Упругость насыщающих водяных паров и количество их в 1 м^3 164

16. Диэлектрическая проницаемость 164

17. Удельное сопротивление 164

18. Электрохимический эквивалент 165

19. Коэффициент преломления 165

20. Коэффициент преломления воды и стекла для цветных лучей различной длины волны) 165

21. Длины волн, соответствующие важнейшим линиям в спектре 165

VI. Психрометрическая таблица 166

VII. Таблица значений синусов и тангенсов для углов 0-90° 168

VIII. Четырехзначные мантиссы логарифмов чисел 169

IX. Квадраты чисел; квадратные корни; обратные величины; величины для перевода углов из градусной меры в радианы 171

Ответы 174

915. Батарея состоит из двух последовательно соединённых элементов. Первый элемент имеет э. д. с. 2 в и внутреннее сопротивление 1 ом, второй имеет э. д. с. 1 в и внутреннее сопротивление 2 ом. Сопротивление внешней части цепи 3 ом. Определить напряжение на зажимах ба-

тареи, падение напряжения внутри каждого элемента, напряжение на зажимах каждого из элементов и к. п. д. установки. Что произойдёт с током в цепи и как изменится к. п. д. установки, если второй элемент убрать?

916*. Два элемента соединены параллельно. Первый элемент имеет э. д. с. 2 в и внутреннее сопротивление 0,6 ом, второй 1,5 в и 0,4 ом. Определить напряжение на зажимах элементов.

917*. Два элемента с э. д. с. 2 в и 1,5 в

и внутренним сопротивлением г₁ = г₂ = 0,5 ом соединены параллельно. Сопротивление внешней части цепи /? —2 ом (рис. 124). Найти ток в каждом элементе и во внешней части цепи. Какова будет величина тока во внешней части цепи, если второй элемент выключить?

32. Работа и мощность тока.

918. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5 в, прошло 100 кулон электричества. Определить работу тока.

919. Вольтметр, приключённый параллельно участку цепи сопротивлением 10 ом, показал 5 в. Определить мощность, потребляемую данным участком цепи.

920. Определить полную мощность, развиваемую элементом, дающим ток во внешнюю цепь сопротивлением 5 ом, если внутреннее сопротивление элемента 1 ом, а напряжение на его зажимах 1,5 в.

921. Какая из двух ламп, рассчитанных на одинаковое напряжение, обладает большим сопротивлением: мощностью в 100 вт или в 60 emf

922. На электрической лампе написано: «127 v\ 40 w». Определить сопротивление лампы в рабочем состоянии.

923. На электрической лампе написано: «127 v; 100 ®»>. Определить сопротивление нити лампы при комнатной температуре, полагая, что во время нормальной работы лампы температура нити должна быть порядка 2900° С (а = 0,004).

924. Во сколько раз сопротивление ламп, рассчитанных на напряжение 220 в, должно быть больше сопротивления ламп такой же мощности, рассчитанных на 127 в?

925. В школе одновременно горит 40 ламп по 60 вт, 20 ламп по 100 вт и 10 ламп по 40 вт. Определить ток в общей части цепи для напряжения 127 в и 220 в.

926. Кинопроекционная лампа мощностью 300 вт рассчитана на напряжение 110 в. Определить величину дополнительного сопротивления, позволяющего включать её в сеть с напряжением 127 в.

927. Электровоз имеет три электродвигателя мощностью по 340 кет каждый с к. п. д. 92%. Напряжение в линии 1500 в. Найти величину потребляемого тока.

928. Поезд московского метрополитена приводится в движение 24 моторами мощностью по 75 кет каждый. Моторы соединены по два последовательно в 12 параллельных групп. Определить величину тока, потребляемого поездом при напряжении сети 750 в.

929. Какую полезную мощность должен развивать генератор и какое должно быть напряжение на его зажимах, чтобы питать током 30 ламп мощностью по 60 вт, соединенных параллельно при напряжении 120 в, если сопротивление линии, подводящей ток от генератора к лампе, 4 ом?

930. В квартире имеются 2 лампы мощностью по 25 вт, одна в 40 вт, одна в 60 вт, одна в 100 вт, электрическая плитка в 600 вт и электрический чайник мощностью в 300 вт. Лампы горят по 6 час., плитка 2 часа и чайник 1 час в сутки. Определить месячный расход энергии и её стоимость при тарифе 40 коп. за 1 квт-час.

931. Электрический мотор, потребляя ток величиной в 10 а при напряжении 120 в, развивает мощность 1,5 л. с. Определить к. п. д. установки и стоимость работы мотора в течение 8 час. при тарифе 40 коп. за 1 квт-час.

932. Город с трёхэтажными домами должен снабжаться водой под напором в 16 м для бытовых нужд населения. Определить суточный расход электроэнергии на водоснабжение города с населением в 50 000 человек при норме 100 л воды на человека в сутки. К. п. д. насоса 80%, к. п. д. электродвигателя 90%.

933. Лифт весом 1,2 Т поднимается на 15 м за 0,5 мин. Напряжение на зажимах мотора 220 в, его к. п. д. 90%.

Найти: 1) мощность, потребляемую мотором, в киловаттах, 2) ток в моторе, 3) расход энергии при одном подъёме, 4) стоимость подъёма при тарифе 4 коп. за 1 гвт-час.

934. Электростанция с тепловыми двигателями расходует 0,5 кг условного топлива на 1 квт-час электрической энергии. Определить к. п. д. электростанции.

935. Куйбышевская гидроэлектрическая станция на реке Волге будет иметь мощность 2-Ю⁶ кет. Полагая к. п. д. тепловых электростанций равным 24%, найти, какое количество каменного угля будет экономить Куйбышевская станция в течение одного часа работы.

936. В 1933 г. электростанция на подмосковном угле (<7 = 3500 ккалкг~) расходовала 0,571 кг условного топлива на 1 квт-час вырабатываемой энергии. В 1947 г. расход уменьшился до 0,49 кг условного топлива на 1 квт-час. Определить увеличение к. п. д. станции и суточную экономию топлива при развиваемой мощности в 80000 кет.

937. Э. д. с. источника тока 2 в, внутреннее сопротивление 0,5 ом. Построить графики изменения напряжения на зажимах источника тока, величины тока, мощности и к. п. д. при изменении внешнего сопротивления (придавая ему значения 0,1 ом, 0,2 ом и т. д.). При каком соотношении внешнего и внутреннего сопротивления достигается максимальная мощность? Каков при этом к. п. д. установки?

33. Тепловое действие тока.

938. Имеются два проводника одинакового сопротивления. Как надо их соединить, чтобы при включении в городскую осветительную сеть получить больше теплоты?

939. Два проводника различной длины, но одинакового сечения и материала включены параллельно друг другу в цепь электрического тока. В каком из них будет выделяться больше теплоты?

940. Как изменилось количество теплоты, выделяемое электрической плиткой в единицу времени, если спираль плитки перегорела и поэтому была несколько укорочена?

941. По проводнику сопротивлением 4 ом в течение 2 мин. прошло 500 кулон электричества. Сколько выделилось теплоты?

942. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 120 в, прошло 500 кулон электричества. Сколько теплоты выделилось в проводнике?

943. К концам проводника приложено напряжение 10 в. Сколько кулон электричества должно пройти по проводнику, чтобы в нём выделилось 240 кал теплоты?

944. Какой величины ток должен проходить по проводнику, включённому в сеть с напряжением 120 в, чтобы в нём ежесекундно выделялось 100 кал теплоты?

945. Какого сопротивления надо взять проводник, чтобы при включении его в сеть с напряжением 220 в в нём выделялось 880 ккал в час?

946. По спирали, опущенной в 314,2 г керосина, налитого в алюминиевый калориметр массой 55,5 г, в течение 20 мин. пропускали ток в 1,1 а при напряжении 8 в. В результате этого температура керосина поднялась от 13° С до 27°,5 С. Определить тепловой эквивалент работы.

947. Какой мощности надо изготовить электрический нагреватель, чтобы в нём за 10 мин. нагревалось 0,6 л воды от 20° С до 100° С, если его к. п. д. 60%?

948. Сколько времени будет нагреваться 1,5 л воды от 20° С до 100° С в электрическом чайнике мощностью 600 ет, если к. п. д. его 80%?

949. На электрической плитке мощностью 600 вт 2 л воды нагревается от 15° С до 100° С за 40 мин. Определить к. п. д. установки.

950. В электрическом чайнике нагревается 1 л воды от 15° С до 100° С. Определить стоимость нагревания при оплате ОД коп. за 1 гвт-час, если к. п. д. чайника 85%.

951/ На электрической плитке мощностью 600 вт нагревается медный сосуд массой 200 г, в котором налито 500 г воды при температуре 12° С. За 5 мин. температура воды поднялась до 60° С. Определить к. п. д. установки, считая полезно использованной энергию, пошедшую на нагревание воды и сосуда.

952. Какой величины ток потребляет электрический кипятильник ёмкостью в 10 л, если при к. п. д. 80% вода в нём нагревается от 20° С до 100° С за 30 мин.? Напряжение в сети 220 в.

953. Электрическая печь в течение 1 мин. выделяет 57,6 ккал тепла. Выразить её мощность в киловаттах, подсчитать расход электрической энергии за 8 час. работы и стоимость израсходованной энергии при тарифе 40 коп. за 1 квт-час.

954. Какой длины надо взять нихромовый проводник сечением 0,1 мм², чтобы изготовить нагреватель,

способный за 3 мин. нагреть 200 г воды от 10 до 100° С при к. п. д. 90% и напряжении 120 в?

955. Какой длины надо взять никелиновый проводник диаметром 0,5 мм, чтобы изготовить электрический «камин», работающий при напряжении 120 в и дающий 400 ккал тепла в час? Выразить потребляемую «камином» мощность в ваттах.

956. Спираль из никелиновой проволоки длиной 52,5 см и диаметром 0,3 мм опущена в 100 г воды, налитой в стеклянный сосуд массой 50 г. Спираль соединена с батареей, Л составленной из трёх последовательно соединённых аккумуляторов с э. д. с. по 2 в и внутренним сопротивлением по 0,05 ом каждый. Сопротивление проводов, подводящих ток от батареи к спирали, 0,25 ом. К. п. д. нагревателя 85%. Определить время, в течение которого температура воды увеличится на 1° С.

957. За какое время 460 г воды, налитой в сосуд А (рис. 125), нагревается от 16 до 100° С, если через амперметр идёт ток в 4 а, вольтметр показывает 120 в, сопротивление участка ab 0,1 ом, сопротивление участка cd 4,9 ом, потери на излучение составляют 16% выделяемого спиралью количества тепла?

958. Дуговая лампа горит под напряжением 50 в и потребляет мощность 500 вт. Какое количество тепла выделяется в подводящих проводах за 10 мин. работы лампы, если расстояние от генератора до лампы 100 м и проводка выполнена медным проводом сечением 2 мм*?

959. Какое количество теплоты выделяет в 1 мин. электрическая плитка мощностью 600 вт? Какое количество теплоты будут выделять две таких плитки, если их включить последовательно друг другу?

960. Два проводника сопротивлением 2 ом и 6 ом включаются в сеть сначала параллельно, потом последовательно друг другу. Какое количество теплоты выделяется в первом и во втором случаях в проводнике сопротивлением 6 ом за время, в течение которого в проводнике сопротивлением 2 ом выделяется 1,5 ккал?

961. Имеется батарея, состоящая из пяти последовательно включённых элементов с э. д. с. 2 в и внутренним сопротивлением 1,2 ом каждый. Как надо присоединить к ней две спирали сопротивлением по 4 ом каждая, чтобы получить в них наибольшее количество теплоты? Определить величину полезной мощности при параллельном и последовательном включении спиралей.

962. Имеются два электрических нагревателя мощностью по 200 впг. Сколько времени будет происходить нагревание 400 г воды от 15° С до кипения, если пользоваться: 1) одним нагревателем? 2) двумя нагревателями, соединёнными параллельно? 3) двумя нагревателями, соединёнными последовательно? К. п. д. нагревателей 85%.

963. Шесть аккумуляторов, с э. д. с. по 2 в и внутренним сопротивлением по 0,04 ом каждый, соединены по три последовательно в две параллельные группы и питают .током внешнюю цепь, состоящую из лампочки сопротивлением И ом и железного проводника длиной 470 см с сечением 0,5 мм*. Определить количество теплоты, выделяющееся в 1мин.: 1) во всей цепи, 2) в лампочке, 3) в железном проводнике, 4) в батарее, 5) в одном аккумуляторе. (Удельное сопротивление железа принять равным 0,1 ом • мм*/м.)

964. Элемент с внутренним сопротивлением 4 ом замкнут сопротивлением 8 ом. При каком другом внешнем сопротивлении будет выделяться во внешней части цепи в единицу времени такое же количество теплоты, как и при сопротивлении в 8 ом?

965. Электрическая печь должна давать в 1 сек. 2 ккал тепла. Печь питается током от специального генератора, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. К. п. д. генератора 80%, к. п. д. двигателя 30%. Определить: 1) мощность генератора в киловаттах; 2) мощность двигателя в лошадиных силах; 3) расход бензина за 8 час. работы печи.

34. Ток в электролитах.

966. Через раствор сернокислой меди (медного купороса) прошло 2 • 10⁴ кулон электричества. Сколько меди выделилось?

967. Сколько выделится алюминия при электролизе за 30' мин., если сила тока равна 2 а?

968. Для определения электрохимического эквивалента меди учащийся составил электрическую цепь с медным вольтаметром. Взвесив катодную пластинку до пропуска

ния тока через вольтаметр и после пропускания его в течение 25 мин., учащийся нашёл массу выделившейся меди. Она оказалась равной 0,29 г. Сила тока в цепи была 0,6 а. Какое число получил учащийся для электрохимического эквивалента меди?

969. Сколько времени должен занять опыт по определению электрохимического эквивалента меди, если желательно, чтобы количество отложившейся меди на электроде было около 0,5 г? Ширина катодной пластины 5 см, ।. । глубина погружения в электролит 10 см. Наибольшая допустимая плотность тока

970. Желая проверить правильность показаний амперметра, его включили последовательно с серебряным вольтаметром. При постоянном режиме тока за 20 мин. выделилось 1300 мг серебра. Амперметр показывал 0,8 а. Верно ли показание амперметра?

971. При электролизе раствора серной кислоты за 50 мин. выделилось 0,3 г водорода. Определить мощность,

расходуемую на нагревание электролита, если сопротивление его 0,4 ом.

972. При электролизе раствора сернокислого цинка в течение 60 мин. выделилось 2,45 г цинка. Найти величину сопротивления (рис. 126), если вольтметр показывает 6 в.

973. При электролизе раствора ZnSO₄ была совершена работа в 10 гвт-час. Определить количество полученного цинка, если напряжение на зажимах ванны было 4 в.

974. Какое количество серебра выделится при электролизе раствора азотносеребряной соли в течение 1 часа? Сопротивление ванны 1,2 ом, напряжение на зажимах ванны 1,5 в, а э. д. с. поляризации 0,8 в?

975. При замыкании цепи, состоящей из батареи аккумуляторов, вольтаметра с раствором серной кислоты и амперметра, последний показал ток I, который затем изменился до величины Д. Какова причина этого явления?

976. Одинаковое ли количество меди выделяется на 1, 2 и 3 катодах (рис. 127)?

977. Полагая в задаче 976 площади катодов (3, 2 и !) одинаковыми и равными 10 см\ расстояние их от анода соответственно 5 см, 10 см и 15 см и приложенное напряжение 1,5 в, определить количество выделившейся меди на каждом из катодов в течение 1 часа. Удельное сопротивление раствора полагать равным 20 ом • см, э. д. с. поляризации в расчёт не принимать.

978. Зная электрохимический эквивалент водорода (см. табл. 18), вычислить электрохимические эквиваленты хлора, натрия, алюминия.

979. Зная, что атомный вес никеля 58,68 и его валентность равна 2, вычислить, какое количество никеля выделится при электролизе при прохождении 100 кулон электричества.

980*. Литр водорода при нормальных условиях содержит 2,7 • 10²² молекул из двух атомов). Зная, что

несёт на себе минимальный электрический заряд, определить его величину в кулонах.

981*. Определить, какое количество кислорода выделилось при прохождении через водный раствор серной кислоты 10²⁰ электронов. Масса одного атома кислорода 26 • 10~²⁴ г.

982. Какое количество хлора выделится при прохождении 10²⁰ электронов через раствор НС1? Заряд электрона принять равным 16-10^-20 кулона.

983. Шесть щелочных аккумуляторов, с э. д. с. по 1,3 в и внутренним сопротивлением по 0,06 ом каждый, соединены в батарею по три последовательно в две параллельные группы и присоединены к двум электродам, опущенным в раствор CuSO₄. За какое время выделится 1 г меди, если внутреннее сопротивление раствора 0,51 ом, а э. д. с. поляризации 1,5 в?

984. Для получения электролитической меди установлена динамо-машина мощностью 240 кет с напряжением 120 в. Определить количество меди, полученное за 8 час.