Задание n 1 Тема: Свободные и вынужденные колебания

Пружинный маятник с жесткостью пружины совершает вынужденные колебания со слабым коэффициентом затухания которые подчиняются дифференциальному уравнению Амплитуда колебаний будет максимальна, если массу груза увеличить в _____ раз(-а).

9

Решение: Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний имеет вид , где коэффициент затухания, собственная круговая частота колебаний; амплитудное значение вынуждающей силы, деленное на массу; частота вынуждающей силы. При слабом затухании (коэффициент затухания значительно меньше собственной частоты колебаний маятника) амплитуда колебаний будет максимальна, если частота вынуждающей силы совпадет с собственной частотой колебаний маятника (явление резонанса). Собственная частота колебаний равна: частота вынуждающей силы . Для пружинного маятника значит, масса груза Чтобы частота вынуждающей силы совпала с собственной частотой колебаний маятника, масса должна быть равна Следовательно, массу груза нужно увеличить в 9 раз.

Задание n 2 Тема: Сложение гармонических колебаний

Складываются два гармонических колебания одного направления с одинаковыми частотами и амплитудами, равными и . Установите соответствие между амплитудой результирующего колебания и разностью фаз складываемых колебаний. 1.  2.  3. 

1
2
3

Решение: Амплитуда результирующего колебания, полученного при сложении двух гармонических колебаний одного направления с одинаковыми частотами, определяется по формуле , где и – амплитуды складываемых колебаний, () – разность их фаз. Если амплитуда результирующего колебания , то . Тогда и разность фаз складываемых колебаний равна . Если , то . Тогда , следовательно, . Если , то . Тогда , следовательно, .

Задание n 3 Тема: Распределения Максвелла и Больцмана

В трех одинаковых сосудах находится одинаковое количество газа, причем  На рисунке представлены графики функций распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где – доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от до в расчете на единицу этого интервала. Для этих функций верными являются утверждения, что …

			кривая 1 соответствует распределению по скоростям молекул газа при температуре
			кривая 3 соответствует распределению по скоростям молекул газа при температуре
			кривая 2 соответствует распределению по скоростям молекул газа при температуре
			кривая 3 соответствует распределению по скоростям молекул газа при температуре

Решение: Полная вероятность равна:, то есть площадь, ограниченная кривой распределения Максвелла, равна единице и при изменении температуры не изменяется. Из формулы наиболее вероятной скорости , при которой функция максимальна, следует, что при повышении температуры максимум функции сместится вправо, следовательно, высота максимума уменьшится.

ЗАДАНИЕ N 4  Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия

Максимальное значение КПД, которое может иметь тепловой двигатель с температурой нагревателя 327°С и температурой холодильника 27°С, составляет ____ %.

			50
			92
			8
			46

ЗАДАНИЕ N 5  Тема: Средняя энергия молекул

При комнатной температуре отношение молярных теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме равно для …

			кислорода
			водяного пара
			углекислого газа
			гелия

Решение: Из отношения найдем , . Так как 3 поступательные и 2 вращательные степени свободы имеют двухатомные газы, следовательно, это кислород.

ЗАДАНИЕ N 6  Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах

Идеальному одноатомному газу в изобарном процессе подведено количество теплоты . При этом на увеличение внутренней энергии газа расходуется ________% подводимого количества теплоты.

60

Решение: Согласно первому началу термодинамики, , где – приращение внутренней энергии, – работа газа. Изменение внутренней энергии . Работа газа при изобарном процессе . Тогда . Доля количества теплоты, расходуемого на увеличение внутренней энергии, составит . Для одноатомного газа . Следовательно, .

ЗАДАНИЕ N 7  Тема: Магнитостатика

На рисунке показаны траектории заряженных частиц, с одинаковой скоростью влетающих в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка. При этом для зарядов и удельных зарядов частиц верным является утверждение …

			, ,
			, ,
			, ,
			, ,

Решение: На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. В том случае, когда скорость частицы перпендикулярна линиям магнитной индукции, направление силы Лоренца удобно находить по правилу левой руки. Тогда из рисунка следует, что , , , . В данном случае траектории заряженных частиц – дуги окружностей с различающимися радиусами. Поскольку радиус окружности обратно пропорционален удельному заряду частицы, , то из рисунка следует, что .