Положение максимума зависит от природы газа (массы молекул).

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

· В трех одинаковых сосудах при равных условиях находится одинаковое количество водорода, гелия и азота. Распределение скоростей молекул гелия будет описывать кривая (приведены три кривые аналогичные предыдущей).

Согласно предыдущему примеру с ростом массы молекул максимум будет смещаться влево, поскольку масса стоит в знаменателе.

· Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре Т зависит от их структры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле. Средняя кинетическая энергия молекул гелия (Не) равна …

1) (5/2)kT 2) (1/2)kT 3) (3/2)kT 4) (7/2)kT

Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре Т равна
Е_к = (i/2) kT, где i – число степеней свободы молекулы.

Числом степеней свободы тела i называют число независимых координат, полностью определяющих положение тела в пространстве.

а) молекулы, состоящие из одного атома, можно представить материальной точкой, положение которой полностью определяется заданием трех ее координат. Одноатомные молекулы (He, Ar) имеет i = 3, ответ 3).

б) Положение двухатомной молекулы полностью определяется заданием трех координат центра инерции (x,y,z) и двух углов θ и ψ вращения вокруг осей OX и OZ. Вращением вокруг оси ОУ можно пренебречь, т.к. момент инерции её относительно оси ОУ пренебрежительно мал. Двухатомная молекула имеет i = 5: три степени свободы поступательные и две – вращательные.

в) молекулы из трех и более жестко связанных атомов, не лежащих на одной прямой, полностью определяются тремя координатами центра инерции (x, y, z) и тремя углами вращения (θ, γ, ψ) вокруг осей (OX, OY, OZ).

N – атомная молекула (N ≥ 3) имеет i = 6: три степени поступательные и три – вращательные.

г) если многоатомная молекула N ≥ 2 имеет упругую связь, то в системе может возникнуть колебательное движение. Нужно учесть и его колебательные (от 1 и более). Колебательная степень свободы должна иметь энергию, вдвое большую по сравнению с поступательной или вращательной. Это объясняется тем, что колебательное движение связано с наличием кинетической и потенциальной энергий. На колебательные степени свободы приходится энергия в два раза больше: Е_колеб = kT. Колебательные степени свободы возбуждаются при высоких температурах, что должно специально оговариваться.

· Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре Т равна
Е_к = (i/2) kT, где i – число степеней свободы молекулы: поступательного, вращательного и колебательного движений молекулы. При условии, что имеют место только поступательное и вращательное движение, для водорода (Н₂) число i равно …

1) 3 2) 5 3) 7 8)

· При условии, что имеют место только поступательное и вращательное движение, для водяного пара (Н₂O) число i равно

1) 3 2) 5 3) 6 4) 8

· Состояние идеального газа определяется значением параметров T₀, p₀ и V₀. Определенное количество газа перевели из состояния (3p₀, V₀) в состояние (p₀, 2V₀) при этом его внутренняя энергия …

1) не изменилась 2) увеличилась 3) уменьшилась

Уравнение состояния идеального газа pV = v RT. Первому состоянию соответствует изотерма Т₁ = (3p₀V₀)/ v R, второму – Т₂ = (2p₀V₀)/ v R. Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна температуре. Поскольку Т₁ > Т₂, внутренняя энергия газа уменьшилась.

· Если DU – изменение внутренней энергии идеального газа, А – работа газа, Q – теплота, сообщаемая газу, то для изобарного нагревания газа справедливы соотношения …

1) Q > 0; А > 0; DU = 0 2) Q > 0; А = 0; DU > 0

3) Q > 0; А > 0; DU > 0 4) Q = 0; А < 0; DU > 0

Согласно первому началу термодинамики Q = U + А – тепло переданное системе идет на увеличение ее внутренней энергии и совершение работы. При изобарном нагреве Q > 0, давление постоянно, т.е. работа
dА = PdV = 0 не совершается. Правильный ответ 2) Q > 0; А = 0; DU > 0.

· В процессе обратимого адиабатического нагревания постоянной массы идеального газа его энтропия …

1) уменьшается 2) не изменяется 3) увеличивается

Для обратимого процесса dS = dQ/T. При адиабатическом процессе обмена теплом не происходит: dQ = 0, значит, энтропия не меняется.

· На рисунке изображен цикл Карно в координатах (Т,S), где S – энтропия.

Теплота подводится к системе на участке…

1) 1-2 2) 2-3 3) 3-4 4) 4-1

Цикл Карно состоит из двух изотерм: 1-2, 3-4 и двух аддиабат: 2-3, 4-1. При адиабатическом процессе система по определению не обменивается теплом с внешней средой. При изотермическом процессе энтропия (степень «беспорядка») будет расти с ростом температуры, то есть на участке 1-2.

На той же диаграмме адиабатное расширение происходит на участке …

1) 1-2 2) 2-3 3) 3-4 4) 4-1

При адиабатическом расширении температура падает, значит. расширению будет соответствовать участок 2-3.

· На (р,V) диаграмме изображены два циклических поцесса.

Отношение работ, совершенных в каждом цикле А₁/А₂ будет равно …

1) 2 2) -1/2

3) -2 4) 1/2

На диаграмме р-V работа А = рdV равна площади под кривой и будет отрицательна, если объем уменьшается. Работа в первом цикле А₁ = 3 «клетки», во втором цикле А = 6 «клеток» и в обоих случаях положительна. А₁/А₂ = ½.

Работа отрицательной в любом из циклов при изменении направлении обхода контура.

· На (р,V) диаграмме изображен циклический поцесс.

На каких участках температура

р   А Б     Д С   V

1) растет

2) уменьшается

3) остается постоянной

При изобарных процессах (АБ и СД)

PV = RT, Р = RT/V т.е. Т растет, где растет V и наоборот.

На изохорных участках ДА и БС

PV = RT, V = RT/ Р

т.е. температура растет с возрастанием давления и наоборот.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

· Электростатическое поле создано одинаковыми по величине точечными зарядами q₁ и q₂. Куда направлен вектор напряженности поля в точке С, если q₁ = –q, q₂ = +q, расстояния а равны.

Для напряженности поля имеем: Е = (1/4pe₀) Q/r² e _r. Направлен вектор напряженности электрического поля вдоль прямой, проходящей через данную точку и заряд (от заряда, если заряд положительный, к заряду, если заряд отрицательный).

Поскольку расстояние от положительного заряда до точки С в два раза меньше, поле созданное им будет больше и направление будет от заряда – 3.

· q₁ = q₂ = –q; q₁, q₂, С – образуют равнобедренный треугольник. Указать направление поля Е.

Поле заряда q₁ направлено по стороне Сq₁ в сторону заряда, а заряда q₂ по стороне Сq₂ в сторону заряда q₂. Суммарное поле направлено по 4.

· Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если добавить заряд +q за пределами сферы, то поток вектора напряженности электростатического поля Е через поверхность сферы:

увеличится, уменьшится или не изменится?

Согласно теореме Гаусса, поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на e₀:

Ф_Е = Q/e_0. Таким образом поток то поток вектора напряженности электростатического поля Е через поверхность сферы определяется только зарядами внутри поверхности. Линии поля внешних зарядов будут пересекать поверхность дважды: «входить» и «выходить» и потока не создадут. Q_ВН

· Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если заряд сместить из центра сферы, оставляя его внутри нее, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность сферы..

В соответствии теоремой Гаусса (предыдущее задание) поток определяется суммарным зарядим внутри сферы, т.е он не изменится.

· Поле создано точечным зарядом +q. Укажите направление вектора градиента потенциала в точке А.

· Поле создано равномерно заряженной сферической поверхностью с зарядом –q. Укажите направление вектора градиента потенциала в точке А.

· Поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряда +s. Укажите направление вектора градиента потенциала в точке А

В первых двух случаях Е_r = –dj/dr, в третьем Е_у = –dj/dу.

Градиент потенциала (и любой другой величины) показывает направление его наибольшего увеличения. Таким образом, он будет направлен противоположно вектору Е:

В первом случае к заряду.

Во втором случае от центра сферы.

В третьем случае в направлении плоскости.

· Обкладки плоского конденсатора имеют поверхностные плотности заряда +s и –2s соответственно как выглядит Е и j вне и между пластин?

Направим ось х как показано на рисунке, совместив 0 с +s пластиной.

В области 1 поле от +s пластины Е = s/e₀, направлено – х. Поле от
–2s пластины Е = 2s/e₀,наравлено по х. Результирующее поле Е = s/e₀ направлено по х (положительно)

В области 2 направления полей совпадают с направлением х, и результирующее поле будет Е = 3s/e₀.

В области 3 поле пластины +s направлено по х, поле пластины –2s направлено – х. Результирующее поле Е = 2s/e₀,наравлено – х.

Е_х = –dj/dх, тогда j будет, как изображено на рисунке. Начало координат не принципиально, поскольку j определяется с точностью до const.

Вариант задания: заряды +2s и –s. Картинки для Е и j симметрично перевернуться относительно оси х.

· Если система зарядов в пространстве создает электрическое поле в областях 1-2-3 как показано на рисунке, то потенциал будет иметь вид

(связь между Е и j: Е_х = –dj/dх):

· В электрическом поле плоского конденсатора перемещается заряд +q в направлении, указанном стрелкой. Работа сил поля на участке АВ:

положительна, отрицательна или равна нулю.

Работа сил поля по определению работы А = Fdl = Fdlcosj – скалярное произведение силы на перемещение (j – угол между F и dl). Электрическое поле и сила, действующая на положительный заряд направлены от + к –.

В первом случае перемещение ^ силе, j = 90° и работа равна нулю.

Во втором случае направление перемещения совпадает с направлением силы, j = 0 и работа положительна.

· На рисунке показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени.

Заряд, прошедший по проводнику на интервале времени от 10 до 20 с (в мКл) равен …

20 c

Согласно определению тока I = dQ/dt или dQ = Idt или Q = òIdt,

10 c

а это есть площадь под указанной кривой на заданном интервале времени.

· Жесткий электрический диполь находится в однородном электростатическом поле. Момент сил, действующих на диполь, направлен…

к нам вдоль вектора напряженности поля

от нас против вектора напряженности поля

Момент пары сил, действующих на диполь будет стремится повернуть его в направлении, указанном на рисунке. «Буравчик», вращающийся в этом направлении будет двигаться к нам, т.е. также к нам направлен момент сил.

· Рамка с током с магнитным дипольным моментом, направление которого указано на рисунке, находится в однородном магнитном поле.
Момент сил, действующий на диполь, направлен …

Рамка с током аналогична диполю. Магнитный момент диполя направлен от отрицательного заряда к положительному, как указано на рисунке. Задача сводится к предыдущей.

· При помещении неполярного диэлектрика в электростатическое поле

1) происходит ориентирование имевшихся электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризованности образца направлен по направлению внешнего поля

2) в образце присутствуют только индуцированные упругие электрические дипольные моменты атомов; вектор поляризованности образца направлен против направления внешнего поля

3) в образце присутствуют только индуцированные упругие электрические дипольные моменты атомов; вектор поляризованности образца направлен по направлению внешнего поля

4) происходит ориентирование имевшихся электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризованности образца направлен против направления внешнего поля

У неполярного диэлектрика центр отрицательных зарядов смещается против поля, положительных зарядов – по полю, т.е. дипольный момент индуцируется. Направление дипольного момента от центра отрицательных зарядов к центру положительных, т.е. по полю 3).

У полярных диэлектриков очевидно ответ 1).

· На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности поля Е.

Укажите зависимость, соответствующую неполярному диэлектрику.

Для неполярного диэлектрика Р = c Е, то есть изменяется линейно с полем.

Энергия конденсатора W=СU²/2, где С – емкость конденсатора, U – величина приложенного напряжения. Емкость плоского конденсатора С = ee₀S/d, где
e – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, e₀ – диэлектрическая постоянная, S – площадь обкладок, d – расстояние между ними. При внесении диэлектрика его емкость, а следовательно и энергия увеличатся в e раз.

· На рисунке представлена зависимость плотности тока j, протекающего в проводниках 1 и 2 от напряженности электрического поля Е.

Определить отношение удельных проводимостей этих элементов.

Закон Ома в дифференциальной форме имеет вид: j = s E.

Поэтому отношение s₁/s₂ будет равно 2.

1-й вариант решения. Сопротивление проводника R = rl/S, где r – удельное сопротивление материала, l и S – длина и сечение проводника. У второго проводника сечение меньше, значит, его сопротивление будет больше. При последовательном включении ток в проводниках одинаковый, а напряжение (U = IR) будет больше там, где больше сопротивление, то есть на втором проводнике. Напряженность электрического поля Е = U/l (Е = –dU/dl), тоже будет больше во втором проводнике.

2-й вариант решения. Закон Ома в дифференциальной форме имеет вид:

j = sE, где j – плотность тока, s – удельная проводимость материала, E – напряженность электрического поля. Ток протекающий по проводникам одинаковый, значит во втором проводнике плотность тока больше, а следовательно больше и напряженность электрического поля.

· Зависимость удельного сопротивления металлического проводника от температуры соответствует графику

· Зависимость удельного сопротивления проводника от температуры в области сверхроводящего перехода представлена графиком

В области сверхпроводящего перехода удельное сопротивление скачком падает до нуля для всех материалов. Для металлов сростом температуры удельное сопротивление линейно возрастает. Для полупроводников экспоненциально уменьшается.

· Магнитное поле создано двумя параллельными длинными проводниками с токами I₁ и I₂, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа.

Если 2I₁ = I₂, то вектор магнитной индукции В результирующего поля в точке А направлен: вниз, вверх, влево, вправо

Магнитная индукция В в точке на расстоянии b от проводника с током I определяется уравнением B = m₀ 2I /4pb, направление определяется по правилу буравчика, то есть направления поля этих проводников противоположно: I₁ – вниз, а I₂ – вверх.

Проводник с током I₂ в два раза ближе к точке А и ток в нем в два раза больше, значит он и будет определять направление поля – вверх.

· На рисунке изображены сечения двух параллельных прямолинейных длинных проводников с противоположно направленными токами, причем
I₁ =2I₂. Индукция В результирующего магнитного поля равна нулю в некоторой точке интервала…

На интервалах b и c магнитные поля создаваемые проводниками направлены в одну сторону, поэтому нуля быть не может. На интервалах a и d В направлено в противоположные стороны. Но поскольку I₁ = 2I₂, на участке а В от проводника I₁ превосходит поле от проводника I₂ и нулю равно быть не может. На участке d найдется точка, где суммарное магнитное поле будет равно нулю. Учитывая, что величина магнитного поля проводника с током определяется уравнением B = 2I/l (l – расстояние до проводника) и I₁ = 2I₂, для этой точки будет выполняться условие:
2l₁ = l₂ = b + c.

· На рисунке показан длинный проводник с током, около которого находится небольшая проводящая рамка.

При выключении тока в проводнике указанного направления, в рамке возникнет индукционный ток направления 1-2-3-4, 4-3-2-1 или тока не возникнет?

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС = – dФ/dt, где знак минус (правило Ленца) указывает, что направление индукционного тока (знак ЭДС) таково, что бы препятствовать причине его вызывающей. Направление В (поток Ф через контур) направлен от нас, значит если ток выключить, в контуре индукционный ток должен поддерживать уменьшающийся поток, то есть направлен по 1-2-3-4.

· Вольт-амперная характеристика активных элементов цепи 1 и 2 представлена на рисунке.

На элементе 1 при напряжении 30 В выделится мощность:

(На.элементе 2 при напряжении 20 В выделится мощность:)

15 Вт, 0,45 Вт, 0,30 Вт, 450 Вт, 0,1 Вт, 100 Вт?

Мощность тока определяется уравнением: P = IU.

На элементе 1 при напряжении 30 В: Р = 30 В ´ 15 мА = 450 мВт = 0,45 Вт.

На элементе 2 при напряжении 20 В: Р = 20 В ´ 5 мА = 100 мВт = 0,1 Вт.

· Индуктивность контура зависит от:

- скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром

- материала, из которого изготовлен контур

- силы тока, протекающего в контуре

- формы и размеров контура, магнитной проницаемости среды

Индуктивность катушки L ~ mm₀n²Sl, где m - магнитная проницаемость сердечника (среды), m₀ – магнитная постоянная, n – число витков катушки, S – площадь контура, l – размер катушки.

· После замыкания ключа К в цепи, представленной на рисунке, загорится позже других лампочка: А, Б, В, Г? Или они загорятся все одновременно?

При замыкании ключа ток в цепи с индуктивностью за счет явления самоиндукции ток будет нарастать постепенно, поэтому лампочка В загорится в полный накал позже.

· На каком интервале времени ЭДС индукции контура максимальна?

ЭДС_ИНД = –dФ/dt = –d(ВS)/dt,

где Ф – магнитный поток пронизывающий контур, В – значение магнитной индукции, S – площадь витков контура. ЭДС максимальна там, где максимальна скорость изменения В, то есть на участке 7.

Варианты предыдущей задачи:

· На рисунке представлена зависимость магнитного потока, пронизывающего некоторый замкнутый контур, от времени.

- ЭДС индукции в контуре отрицательна и по величине максимальна (минимальна) на интервале

- ЭДС индукции в контуре положительна и по величине максимальна (минимальна) на интервале

- ЭДС индукции в контуре не возникает на интервале

Поскольку ЭДС_ИНД = –dФ/dt = –d(ВS)/dt, а площадь контура не меняется, графики для В и Ф ведут себя аналогичным образом.

ЭДС не возникает на участках 2, 4, 6, 8.

Отрицательна (положительна) там, где поток растет (падает), что следует из знака (–) в законе.

Максимальна (минимальна) там, где скорость изменения, т.е. угол наклона прямой, максимален (минимален).

· На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости величины намагниченности I вещества (по модулю) от напряженности магнитного поля Н.

Укажите зависимость, соответствующую парамагнетикам.

Укажите зависимость, соответствующую ферромагнетикам.

Укажите зависимость, соответствующую диамагнетикам.

I   ферромагнетики     парамагнетики     Н диамагнетики

Зависимость намагниченности вещест-ва I от магнитного поля Н дается соот-ношением I =æ Н (æ – магнитная восприимчивость).

По способности намагничиваться все вещества делятся на 3 группы: парамагнетики (æ > 0), диамагнетики (æ < 0), и ферро-магнетики(æ > 0). Парамагнетики и диамаг-нетики – слабомагнитны, ферромагнетики – сильно.

Графики I(Н) для них имеют вид:

· При помещении парамагнетика в стационарное магнитное поле…

1) происходит ориентирование имевшихся магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен против направления внешнего поля

2) у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен против направления внешнего поля

3) у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен по направлению внешнего поля

4) происходит ориентирование имевшихся магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению внешнего поля

У парамагнетиков имеется некомпенсированный магнитный момент атомов, направлен случайным образом, поэтому в магнитном поле происходит ориентирование имевшихся магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению внешнего поля 4).

У диамагнетиков атомные магнитные моменты скомпенсированы и в магнитном поле у атомов индуцируются магнитные моменты, причем вектор намагниченности образца направлен против направления внешнего поля 2).

У ферромагнетиков имеются области (домены) где некомпенсированные магнитные моменты соседних атомов направлены в одном направлении. В магнитном поле области (домены) «благоприятно» ориентированные сначала быстро растут (крутой участок графика предыдущего задания), потом направление намагниченности поворачивается в направлении внешнего поля.

·

В однородном магнитном поле на горизонтальный проводник с оком, направленным вправо, действует сила Ампера, направленная перпендикулярно плоскости рисунка от наблюдателя. При этом линии магнитной индукции поля направлены …

1) вверх 2) вправо 3) вниз 4 влево

Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле определяется формулой F_l = S dl [ j B ] = I [ dl B ], направление ее определяется по правилу «буравчика» при его вращении от j (I) к B. Чтобы буравчик «ввинчивался», вращение должно быть по часовой стрелке, значит, магнитная индукция направлена «вниз».

Можно воспользоваться правилом «левой руки»: силовые линии входят в ладонь, пальцы – по направлению тока, большой палец – направление силы.

· На рисунке указаны траектории заряженных частиц, имеющих одинаковую скорость и влетающих в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости чертежа. При этом для частицы 3 q = 0, q > 0, q < 0.

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле со скоростью v равна F = q [ v B ] = n q v B sina. Направление векторного произведения определяется по правилу буравчика и направлено вправо, значит заряд частицы q > 0.

· Ионизированные изотопы магния ₂₄Mn и ₂₅Mn с одинаковой энергией Е_к влетают в магнитное поле, направленное перпендикулярно скоростям. Как относятся радиусы их траекторий?

Для сил, действующих на ионизированные атомы, имеем F = q [ V B ]. Под действием этой силы частицы летят по окружностям, радиусы которых находятся из соотношения: mV²/R = q V B, R = (mV)/qB, откуда
R₁/R₂ = (m₁V₁)/(m₂V₂). Отношение скоростей определятся из:
(m₁V₁²)/2 = (m₂V₂²)/2 = Е_К; V₁/V₂ = Ö(m₂/m₁). Окончательно имеем:
R₁/R₂ = (m₁V₁)/(m₂V₂) = (m₁/m₂) Ö(m₂/m₁) = Öm₁/m₂) = Ö(24/25)

· Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля имеет вид: Следующая система уравнений

ò(E d l) = – ò(¶ B /¶t)d S ò(E d l) = – ò(¶ B /¶t)d S

(L) (S) (L) (S)

ò(H d l) = ò(j + ¶ D /¶t)d S ò(H d l) = ò(¶ D /¶t)d S

(L) (S) (L) (S)

ò(D d S) = òrdV ò(D d S) = 0

(S) (V) (S)

ò(B d S) = 0 ò(B d S) = 0

(S) (S)

Справедлива для электромагнитного поля…

1) в отсутствие заряженных тел и токов проводимости

2) в отсутствии заряженных тел

3) при наличии заряженных тел и токов проводимости

4) в отсутствии токов проводимости

В данном тесте требуется внимательно сравнить и проанализировать уравнения первой и второй системы:

Левые части систем одинаковы

В правой части уравнения 2 данной системы отсутствует слагаемое j (плотность токов проводимости), значит токи проводимости отсутствуют.

Правая часть уравнения 3 данной системы равна нулю, то есть отсутствует r – плотность электрических зарядов.

Таким образом, правильный ответ 1).

4. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

· Для сферической волны справедливо утверждение …

1) амплитуда волны не зависит от расстояния до источника колебаний (при условии, что поглощением среды можно пренебречь)

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии