60
Писменный экзамен
по физике в МФТИ в 1970 году
В. Е. Белонучкин, С. М. Козел
Писменный вступительный экзамен по физике проводится далее не во всехузах. Однако задачи, предлагавшие на письменной работе, интересны и тем, кто собирается сделать только устный экзамен. Здесь мы разберем задачи одного из вариантов письменной работы по физике на вступительный экзамен в Московском физico-техническом институте.
Вилет № 6
-
Частца массы , движущаяся со скоростью , налетает на покоящую часть массы и после урругого удара отскакивает под углом к направлению своего пероначального движения. С какой скоростью начинает двигаться вторая часть?
-
В стандартном баллоне содержится 0,2 водорода и 3,2 кислорода при температуре 27°С. Водород содержится с кислородом, и после того, как реакция закончилась, давление внутри баллона увеличилось в три раза. Какова будет при этом температура внутри баллона?
-
Присоединение к волтметру некоторого добавочного сопротивления увеличивает предельное изменение напряжения в раз. Другое добавное сопротивление увеличивает предельное изменение в раз. Во сколько раз увеличится предельное изменение волтметром напряжение, если включить последовательное с волтметром эти два сопротивления, соединенные между собой паралельно?
-
Астрономическая камера для фотографирования Солнца имеет объектив с фокусным расстоянием м. Переед объективом расположена круглая диаметра см. Применяемая фотопленка имеет чувствительность мокс·сек. Каким должно быть при этих условиях время экпозициции т? Известно, что прямые солнечные лучи создают на перpendикулярной к ним плоскке освещенности мокс. Угловой диаметр Солнца принять равным 0,01 рад.
Рассмотрим решение этих задач.
- При урругом ударе сохраняется количество движения и кинетическая энергия соударяющихся тел. Однако нельзя законсохраняться количество движения в скалярном виде:
Такая запись верна, если обе частицы после ударя движутся по той же прямой, по которой движалась до удара налетающая часть, то есть при центральном ударе. В нашем случае, как видно из условия задачи, удар был нецентральным. Следовательно, надо учитывать, что количество движения — величина векторная и складавается по правым сложения векторов (рис. 1).
Воспользовавшись теоремой косинусов, можно записать закон сохраняющей количество движения в виде
где через обозначена скорость частицы с массой , а через — скорость частицы с массой . Кроме того,
61
использовем закон сохранения энергии:
Исключая из этих уравнений , найдем
Векторный характер количества движения можно учесть и инчае. Введем взаимно перпендикулярные оси координат и .
Для проекций количества движения на такие оси выполняются скалярные соотношения
Закон сохранения энергии примет вид
Решив эту систему и учтя очередное соотношение , получим тот же ответ.
- Многие поступавшие считали, что слова «реакция закончилась» означают, что в баллоне образовались 3,4 воды. Однако из условия задачи следует, что в баллоне имеется избыток кислорода, так как для образования 1 -моля воды необходимы 1 -моль водорода и только -моля кислорода. Пусть и — массы
Рис. 1.
Обозначим сопротивление волтметра , максимальное напряжение на волтметре и ток, текущий через волтметр при этом напряжения, (рис. 2). При использовании добавочного сопротивления изменяемое напряжение распределяется между и пропорционально их величины. Напряжение на волтметре , конечно, по-прежнему не должно превышать , а изменяемое напряжение может быть и больше . Ток
62
Через волтметр и при этом не будет превышать .
Исходя из этих сообжений, для трех слугаев, описанных в задаче, имеем:
Здесь и — добавочные сопротивления, а — искомая величина. Учитывая, что , эти уравнения можно преобразовать к виду:
Из первых двух уравнений выразим и . Подставляя их в третье, получим
- Диаметр изображения Солнца на фотопленке равен . Освешенное изображения можно найти,
Fig. 2.
Fig. 3.
принаяв во внимание, что вся световая энергия, пропикающая через объектив, распределяется по площади изображения (потерями света мы пренебрегаем):
или
Время экспозицини найдет из условия: .
Отсюда
Предлагаем вам решить самостоятельное следующее варнант.
-
Водометный катер забирает забортную воду и выбрасывает ее на задо с скоростью относительно катара. При этом он движется со скоростью . К катару на длином трое прицелили буксируемое судно, сила сопротивления которого при одинаковой скорости движения равна сопротивлению катара. Определить скорость буксира, если известно, что силы сопротивления катара и буксируемого судна изменяются пропорционально их скоростям.
-
Баллон с гелем при давлении геля в 65 am при температуре весит 21 ке, а при давлении в 20 am при той же температуре весит 20 ке. Сколько геля содержал баллон при начальном давлении 150 am и температуре ?
-
Какое теплло выделится в цепи (см. рис. 3) при переключении ключа из положения 1 в положение 2?
-
На спутнике, летящем по круговой орбите на высоте , расположен фотоаппарат, объектив которого имеет фокусное расстояние . Фотографиируется поверхность Земли под спутником. Разрешаюшая способность пленки (то есть минимальный размер видимых деталей изображения, определяемый зернистой структурой фотоэмульси) . Каков минимальный размер фотографических предметов? Какую следует выбирать выдержку (время экспозицини ), чтобы орбитальное движение спутника не влило на качество изображения?