В школьном физическом кружке изучали уравнение

В школьном физическом кружке изучали уравнение теплового баланса?

Физика | 10 — 11 классы

В школьном физическом кружке изучали уравнение теплового баланса.

В одном из опытов использовали два калориметра.

В первом калориметре находилась вода при 50°¢ , во втором 200г воды при 0°с.

Какая масса воды находилась первоначально в первом калриметре , если после добавления в него всего содержимого второго в первом калориметре установилась температура 2°с?

C — удельная теплоёмкость воды.

Q1 = С * m1 * (50 — 2) ;

0083 кг = 8, 3 г (округлённо).

Решение на фото.

Прошу прощения за почерк.

В калориметре находится 1 кг льда при температуре — 5 C (268 К) ?

В калориметре находится 1 кг льда при температуре — 5 C (268 К) .

Какую массу воды, имеющей температуру 20 С (293 К), нужно добавить в калориметр, чтобы температура его содержимого после установления теплового равновесия оказалась — 2 С (271 К) .

Теплообменом с окружающей средой и теплообменом калориметра пренебречь.

И снова С часть егэ ).

Смешали две жидкости?

Смешали две жидкости.

Масса первой жидкости 100г, масса второй жидкости 50г.

Определите , какая температура смеси установится в калориметре, если температура первой жидкости была 30°С, второй 80°С.

Удельной теплоемкостью калориметра пренебречь.

В калориметре при температуре 0°С находится 500 г воды и 300 г люда?

В калориметре при температуре 0°С находится 500 г воды и 300 г люда.

Какая температура установиться в калориметре, если долить в него 100 г кипятка?

В калориметр с водой, температура которой 20 градусов, переносят нагретые в кипятке одинаковые металлические шарики?

В калориметр с водой, температура которой 20 градусов, переносят нагретые в кипятке одинаковые металлические шарики.

После первого шарика температура в калориметре поднялась до 40 градусов.

Какой станет температура воды в калориметре после переноса трёх шариков?

Сколько шариков надо перенести, чтобы температура в калориметре стала 90 градусов?

Какой будет температура 400г воды в калориметре, если в калориметр впрыснуть 60г водяного пара температурой 100°С, считать, что начальная температура воды в калориметре была 25°С?

Какой будет температура 400г воды в калориметре, если в калориметр впрыснуть 60г водяного пара температурой 100°С, считать, что начальная температура воды в калориметре была 25°С?

Решите задачу : В калориметре теплоемкостью которого можно пренебречь, находится 200г воды при 12 градусах?

Решите задачу : В калориметре теплоемкостью которого можно пренебречь, находится 200г воды при 12 градусах.

В воду бросают кусок льда массой 15г при температуре — 10 градусов.

Какая температура установится в калориметре?

В калориметре находится лёд и вода при температуре 0 градусов?

В калориметре находится лёд и вода при температуре 0 градусов.

Массы льда и воды одинаковы и равны 500грамм.

В калориметр наливают воду массой 1 кг при температуре 50 градусов.

Какая температура установится в калориметре ?

С дано пожалуйста : ).

В идеальном калориметре находилась вода при температуре 10°С?

В идеальном калориметре находилась вода при температуре 10°С.

В воду поместили тело, имеющее температуру 100°С.

Через некоторое время в калориметре установилась температура 40°С.

Какова будет равновесная температура в калориметре, если в него поместить ещё одно такое же тело с температурой 100°С, не вынимая первого.

В калориметре находится вода массой 0, 4 кг при температуре 10°С?

В калориметре находится вода массой 0, 4 кг при температуре 10°С.

В воду положили лед массой 0, 6 кг при температуре — 40°С.

Какая температура установилась в калориметре, если его теплоемкость ничтожно мала?

Я прекрасно в курсе, что ответ 0.

Меня интересует решение.

В калориметре находится вода, масса которой 100 г и температура 0°С?

В калориметре находится вода, масса которой 100 г и температура 0°С.

В него добавляют кусок льда, масса которого 20 г и температура –5°С.

Какой будет температура содержимого калориметра после установления в нем теплового равновесия?

Ответ выразите в градусах Цельсия (°С).

На этой странице находится вопрос В школьном физическом кружке изучали уравнение теплового баланса?. Здесь же – ответы на него, и похожие вопросы в категории Физика, которые можно найти с помощью простой в использовании поисковой системы. Уровень сложности вопроса соответствует уровню подготовки учащихся 10 — 11 классов. В комментариях, оставленных ниже, ознакомьтесь с вариантами ответов посетителей страницы. С ними можно обсудить тему вопроса в режиме on-line. Если ни один из предложенных ответов не устраивает, сформулируйте новый вопрос в поисковой строке, расположенной вверху, и нажмите кнопку.

Чорний колір поглинає практично весь спектр сонячного випромінювання, діючи як чорна діра, а білий навпаки відштовхує, відображає світло, як м’ячик відскакує від стіни, так і світло «відпригуе» від білої поверхні. Тому чорна поверхня нагрівається шв..

Δt = 0, 05 / 15 = 0. 003(с).

Знак минус показывает, что тело переместилось в направлении противоположном направлению оси координат.

M1 = 0. 5 кг m2 = 1. 5 кг Δt = 10 λ = 3. 3 * 10 ^ 5 Дж / кг (удельная теплота плавления льда) c1 = 2100 Дж / кг * С (удельная теплоемкость льда) c2 = 920 Дж / кг * С (удельная теплоемкость алюминия) q = 43. 5 * 10 ^ 6 Дж / кг (удельная теплота сг..

24м 2м / с переводишь в СИ делает 200см / с складываешь 40см / с и делишь на время т. Е 10с получаешь 24 секунды сокращаются остается метр.

Дано : q = 10⁻¹⁷ Кл, Е = 2 * 10² Н / Кл Решение : F = q * E. F = 10⁻¹⁷ Кл * 2 * 10² Н / Кл = 2 * 10⁻¹⁵ Н.

Дано : V = 20м / с t = 5сек а = — 1. 5м / с ^ 2 Vo = ? Формула : a = V — Vo / t Vo = V — a * t Решение : Vo = 20 — ( — 1. 5) * 5 = 27, 5.

P = f \ s s = 700cm ^ 2 = 0. 7m ^ 2 p = 700 \ 0. 7 = 1000па f = mg f = 10×70 = 700h.

Это угол между нормалью( перпендикуляром к рамке) и вектором В.

Максимум решетки dsinф = kλ Наибольший порядок при ф = 90 d = kλ Выражаем k = d / λ Подставляем k = 2мкм / 0, 45мкм = 4, 44 = 4 Дробную часть отбрасываем Ответ k = 4.

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 3. Решение

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 3. Решение

Просмотр содержимого документа
«ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 3. Решение»

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 3. Решение

Задание 1. Координата тела меняется с течением времени согласно закону x = 4 — 2t, где все величины выражены в СИ. Определите проекцию скорости vx этого тела.

Скорость тела – это производная пути по времени, то есть

м/с.

Таким образом, проекция скорости будет представлять собой прямую линию параллельную оси t на уровне -2 по оси vx.

Задание 2. Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым орбитам вокруг звезды. Для первой из них сила притяжения к звезде в 4 раза больше, чем для второй. Каково отношение радиусов орбит R1/R2 первой и второй планет?

Сила гравитационного притяжения двух тел (в том числе двух планет) определяется формулой

,

где G – гравитационная постоянная; m, M – массы тел; R – радиус орбиты. Примем массу звезды за M, а массы планет за m, тогда силы притяжения будут записаны в виде:

Отсюда находим отношение квадратов радиусов:

Так как сила , имеем:

.

Задание 3. Тело движется по прямой в одном направлении. Под действием постоянной силы, равной по модулю 6 Н, импульс тела изменился на 30 кг • м/с. Сколько времени потребовалось для этого?

В задаче дано изменение импульса тела. Условно примем начальный импульс за 0, а конечный за 30. То есть имеем, что за время t импульс стал равен и скорость стала равна

.

В то же время, согласно второму закону Ньютона, эта скорость была достигнута благодаря приложенной силе F=6 Н, то есть тело двигалось с ускорением

Так как мы условно приняли начальный импульс за 0, то и начальная скорость тоже равна 0, следовательно, за время t тело с ускорением достигло скорости v:

,

с.

Задание 4. Шарик массой 0,4 кг, подвешенный на легкой пружине, совершает свободные гармонические колебания вдоль вертикальной прямой. Какой должна быть масса шарика, чтобы частота его свободных вертикальных гармонических колебаний на этой же пружине была в 2 раза больше?

Частота свободных колебаний пружинного маятника равна

,

где k – жесткость пружины; m – масса маятника. Из этой формулы следует, что для увеличения частоты в 2 раза масса тела должна быть равна:

,

то есть в 4 раза меньше. Так как начальная масса равна 0,4, то маятник должен иметь массу 0,1 кг.

Задание 5. На рисунке приведены графики зависимости координаты от времени для двух тел: A и B, движущихся по прямой, вдоль которой направлена ось Ох. Выберите два верных утверждения о характере движения тел.

1) Тело А движется равноускоренно, а тело В — равнозамедленно.

2) Скорость тела А в момент времени t = 5 с равна 20 м/с.

3) Тело В меняет направление движения в момент времени t = 5 с.

4) Проекция ускорения тела В на ось Ох положительна.

5) Интервал между моментами прохождения телом В начала координат составляет 6 с.

1) Прямая линия для тела А направлена под 45 градусов, следовательно, тело движется с одной скоростью – равномерно. Тело В сначала движется с заметным ускорением, затем оно пропадает, а потом становится отрицательным, вследствие чего тело начинает двигаться в обратную сторону.

2) Из графика видно, что за 5 с тело А прошло 25 метров, следовательно, его скорость равна м/с.

3) В момент времени 5 с координата тела В начинает меняться в противоположную сторону, следовательно, оно начинает двигаться обратно.

4) Сначала ускорение тела В положительно, а затем, становится отрицательным.

5) Первый раз тело проходит начало координат при 2 с, а второй раз при 8 с, интервал времени составляет 8-2=6 с.

Задание 6. На шероховатой наклонной плоскости покоится деревянный брусок. Угол наклона плоскости увеличили, но брусок относительно плоскости остался в покое. Как изменились при этом сила трения покоя, действующая на брусок, и коэффициент трения бруска о плоскость?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменилась

Брусок остается в состоянии покоя, так как равнодействующая сил, действующая на него, равна 0. Равнодействующая сил складывается из трех сил: силы тяжести mg*cos(a), силы реакции опоры N=-mg и силы трения F. Первые две силы формируют тангенциальную силу, толкающую брусок со склона, а сила трения уравновешивает эту толкающую силу. Когда угол наклона увеличивается, тангенциальная сила также увеличивается, следовательно, должна увеличиваться и сила трения покоя. При этом коэффициент трения бруска о поверхность всегда остается неизменным и зависит от материалов соприкасающихся поверхностей и площади соприкосновения.

Задание 7. После удара шайба массой m начала скользить с начальной скоростью v0 вверх по плоскости, установленной под углом а к горизонту (см. рисунок). Переместившись вдоль оси Ох на расстояние s, шайба соскользнула в исходное положение. Коэффициент трения шайбы о плоскость равен µ. Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих движение шайбы.

Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.

1) модуль ускорения шайбы при её движении вверх

2) модуль проекции силы тяжести на ось Ох

3) модуль силы трения

4) модуль ускорения шайбы при её движении вниз

На рисунке ниже показаны силы, действующие на тело, при его движении по наклонной плоскости.

Сила, действующая на тело, складывается из трех сил: силы тяжести, силы реакции опоры и силы трения. Проекция этих трех сил на ось Ox дает:

,

Сила трения равна проекции силы тяжести на ось Oy, умноженная на коэффициент трения µ:

,

и для равнодействующей силы можно записать

А) Модуль силы трения – ответ 3.

Б) Модуль ускорения шайбы – ответ 4.

Задание 8. Температура гелия увеличилась с 27 °С до 177 °С. Во сколько раз увеличилась средняя кинетическая энергия его молекул?

Среднюю кинетическую энергию молекул идеального газа (гелий – идеальный газ) можно выразить формулой . Изначально температура газа равнялась 27°С = 300 К, и внутренняя энергия была равна

,

затем, температуру увеличили до 177°С = 450 К, внутренняя энергия стала

то есть она изменилась в

Задание 9. Относительная влажность воздуха при температуре 100 °С равна 40 %. Определите парциальное давление водяных паров, содержащихся в воздухе.

Относительная влажность воздуха определяется выражением

где — парциальное давление газа; — равновесное давление насыщенного пара.

Подставляем значение кПа из таблицы и находим парциальное давление:

Задание 10. Тепловая машина с КПД 40 % за цикл работы отдаёт холодильнику количество теплоты, равное 60 Дж. Какое количество теплоты машина получает за цикл от нагревателя?

КПД тепловой машины можно определить формулой

где — количество теплоты, полученное от нагревателя; — количество теплоты, отданное холодильнику. В задаче дано Дж и КПД 40%, имеем:

подставляем числовые значения, имеем:

Задание 11. Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3 так, как показано на графике зависимости давления р газа от объёма V. Количество вещества газа при этом не меняется. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процессы на графике, и укажите их номера.

1) Абсолютная температура газа максимальна в состоянии 1.

2) В процессе 1-2 абсолютная температура газа изобарно увеличилась в 2 раза.

3) В процессе 2-3 абсолютная температура газа изохорно увеличилась в 1,5 раза.

4) Плотность газа минимальна в состоянии 1.

5) В ходе процесса 1-2-3 среднеквадратическая скорость теплового движения молекул газа увеличивается в 6 раз.

1) Так как количество идеального газа постоянно, то для него будет справедливо соотношение . На прямой 1-2 давление газа постоянно, а объем увеличивается, следовательно, температура увеличивается. На прямой 2-3 объем постоянен, а давление увеличивается, следовательно, температура увеличивается. Получаем, что температура в точке 1 минимальна, а в точке 3 максимальна.

2) На участке 1-2 имеем отношение (изобарный процесс) и так как объем увеличивается в 2 раза, то температура должна также увеличиться в 2 раза для сохранения отношения.

3) На участке 2-3 объем постоянный (изохорный процесс), а давление увеличивается с 2p0 до 3p0, то есть в 1,5 раза, следовательно, и температура должна увеличиться в 1,5 раза.

4) Плотность газа всюду постоянна.

5) Из состояния 1 в состояние 3 температура увеличилась сначала в 2 раза, а затем, еще в 1,5 раз, то есть в раза. Скорость движения молекул увеличивается пропорционально увеличению температуры газа и среднеквадратическая скорость увеличилась в 9 раз.

Задание 12. В цилиндре под поршнем находятся жидкость и её насыщенный пар (см. рисунок). Как будут изменяться давление пара и масса жидкости при медленном перемещении поршня вниз при постоянной температуре, пока поршень не коснётся поверхности жидкости?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

При медленном перемещении поршня часть молекул пара будет переходить в жидкость и давление пара будет оставаться неизменным. Как только поршень коснется жидкости это будет означать, что весь пар перешел в жидкость. Таким образом, давление пара будет оставаться постоянным, а масса жидкости увеличиваться.

Задание 13. На рисунке показаны сечения двух параллельных прямых проводников и направления токов в них. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор магнитной индукции в точке А, находящейся точно посередине между проводниками? Ответ запишите словом (словами).

Вектор магнитной индукции направлен по касательной линиям магнитного поля, создаваемого вокруг проводника с током. Чтобы определить направление круговых линий магнитного поля, нужно воспользоваться правилом буравчика. Для проводника с током буравчик располагаем ручкой к наблюдателю (к нам), а резьбой в рисунок. Ручку начинаем крутить по часовой стрелке так, чтобы движение буравчика совпадало с движением тока в проводнике (ток течет от нас). Следовательно, для первого проводника в точке А вектор магнитной индукции направлен по касательной вниз. Аналогично для второго проводника, там ток течет к наблюдателю, и ручка буравчика будет крутиться против часовой стрелки, следовательно, в точке А вектор магнитной индукции также направлен по касательной вниз. Сложение двух векторов, направленных вниз, дает результирующий вектор, направленный вниз.

Задание 14. Пять одинаковых резисторов с сопротивлением 10 Ом каждый соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I = 6 А (см. рисунок). Какое напряжение показывает идеальный вольтметр?

Вольтметр будет показывать падение напряжения на сопротивлении Ом, по которому течет ток А. Ток будет делиться пополам, так как в точке ветвления он разделяется на два равных потока (так как сопротивление каждой линии одинаково). Тогда по закону Ома имеем:

Задание 15. Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения равен 15°. Чему равен угол между падающим и отражённым лучами?

Согласно законам оптики угол падения равен углу отражения, то есть 15 градусов. Тогда угол между этими двумя лучами будет составлять (см. рисунок)

Задание 16. На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой равна 0,3 Гн. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1) Период электромагнитных колебаний равен 4 мс.

2) Максимальное значение энергии электрического поля конденсатора равно 5,4 мкДж.

3) В момент времени 4 мс заряд конденсатора равен нулю.

4) В момент времени 3 мс энергия магнитного поля катушки достигает своего минимума.

5) За первые 6 мс энергия магнитного поля катушки достигла своего максимума 2 раза.

1) В колебательном контуре колебание начинается с разрядки конденсатора, что приводит к появлению тока в цепи, затем, возникающая ЭДС в катушке, вновь начинает заряжать конденсатор, но с противоположной полярностью. После этого процесс повторяется, ток начинает течь в обратную сторону и повторная зарядка конденсатора (график тока в отрицательной области) с прежней полярностью завершает колебательный процесс. Таким образом, период колебаний составляет 4 мс.

2) Согласно закону сохранения энергии в колебательном контуре, можно записать, что

Из графика видно, что мА, тогда

3) Когда ток равен 0 это означает, что конденсатор полностью заряжен.

4) Энергия поля катушки не зависит от знака тока, поэтому при 3 с она достигает своего максимума.

5) В диапазоне 6 с видим три пика тока, следовательно, катушка трижды достигала своего максимума по энергии.

Задание 17. Плоский конденсатор с воздушным зазором между обкладками подключён к источнику постоянного напряжения. Как изменятся при уменьшении зазора между обкладками конденсатора его электроёмкость и величина заряда на его обкладках? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Емкость плоского конденсатора определяется выражением

где — абсолютная диэлектрическая проницаемость; S – площадь обкладок конденсатора; d – расстояние между обкладками. Из формулы видно, что при уменьшении d емкость конденсатора увеличивается. Заряд на обкладках конденсатора прямо пропорционален его емкости и если емкость увеличивается, то и заряд будет увеличиваться.

Задание 18. Установите соответствие между формулами для расчёта физических величин в цепях постоянного тока и названиями этих величин. В формулах использованы обозначения: R — сопротивление резистора; I — сила тока; U — напряжение на резисторе. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

1) напряжение на резисторе

3) мощность электрического тока

4) работа электрического тока

А) Здесь записан закон Ома , то есть напряжение на резисторе. Вариант ответа 1.

Б) Величина — это мощность, выделяемая на сопротивлении. Вариант ответа 3.

Задание 19. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространённость изотопа в природе.

Укажите число протонов и число нейтронов в ядре наименее распространённого из основных стабильных изотопов меди.

Медь обозначается значком Cu и имеет порядковый номер 29. Наименее распространенный изотоп имеет массовое число 65. Так как порядковый номер показывает число протонов в атоме изотопа, а массовое число сумму протонов и нейтронов в атоме, то для данного изотопа имеем:

29 – число протонов;

65-29=36 – число нейтронов.

Задание 20. Период полураспада T изотопа висмута равен пяти дням. Какая масса этого изотопа осталась через 15 дней в образце, содержавшем первоначально 80 мг ?

Закон радиоактивного распада изотопа имеет вид:

где мг – начальный объем изотопа; t=15 дней – период распада; T=5 дней – период полураспада. Таким образом, получаем, что через 15 дней останется

Задание 21. Ядро испытывает альфа-распад. Как при этом изменяются масса ядра и число протонов в ядре?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменяется

При альфа-распаде порядковый номер уменьшается на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы. Следовательно, масса ядра, состоящая из протонов и нейтронов, уменьшится, так как уменьшение порядкового номера на 2 означает потерю двух протонов.

Задание 22. С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в кПа, а нижняя шкала — в мм рт. ст. Погрешность измерений давления равна половине цены деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление по результатам этих измерений?

Запишите в ответ показания барометра с учётом погрешности измерений.

По верхней шкале видим, что показания барометра равны 99,4 кПа, так как одно деление равно 0,1 кПа. Соответственно, погрешность измерения – это половина деления, то есть половина от 0,1 кПа и составляет 0,05 кПа. Получаем показания барометра:

Задание 23. Необходимо экспериментально изучить зависимость периода свободных электромагнитных колебаний в колебательном контуре от величины электроёмкости конденсатора. Какие две установки следует использовать для проведения такого исследования?

В ответ запишите номера выбранных установок.

Период электромагнитных колебаний в колебательном контуре вычисляется по формуле , где L – индуктивность катушки; C – емкость конденсатора. Из этой формулы следует, что следует взять установки с одинаковыми индуктивностями, но разными емкостями. Это могут быть установки под номерами 2 и 4.

Задание 24. Тело массой 2 кг, брошенное с некоторой высоты вертикально вверх, упало на землю со скоростью 6 м/с. Потенциальная энергия тела относительно поверхности земли в момент броска была равна 20 Дж. С какой начальной скоростью бросили тело? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Потенциальная энергия определяется выражением , откуда высота броска h, равна

Тело упало на землю со скоростью 6 м/с, значит, его кинетическая энергия составляла Дж. Из закона сохранения энергии можно сказать, что потенциальная энергия тела в самой верхней своей точке полностью перешла в кинетическую при подлете к земле, то есть

откуда максимальная высота полета тела

Отсюда делаем вывод, что тело было брошено с начальной скоростью и поднялось на высоту метра. При движении вертикально вверх начальная скорость уменьшается на величину ускорения свободного падения g и в максимальной точке становится равна 0, то есть

Подставим данное значение в формулу вычисления высоты

Задание 25. На рисунке изображён график изменения состояния одноатомного идеального газа в количестве 20 моль. Какая температура соответствует состоянию 2?

Так как прямая 1-2 исходит из точки 0, то зависимость давления от температуры можно записать в виде , где — некоторый коэффициент и из уравнения состояния идеального газа следует , то есть объем газа остается неизменным. При неизменном объеме имеет отношение . Для данного процесса имеет место равенство

где — начальное и конечное давления газа; — начальное и конечное значения температур. Отсюда получаем, что

Задание 26. Прямолинейный проводник длиной l = 0,1 м, по которому течёт ток I = 2 А, расположен в однородном магнитном поле под углом 90° к вектору B. Каков модуль индукции магнитного поля В, если сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 0,2 Н?

На проводник с током будет действовать сила Ампера, вычисляемая как

Из этого выражения находим величину индукции магнитного поля B:

Задание 27. В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии 1 поршень опирается на жёсткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объём V0 и находится под давлением р0, равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна Т0. Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния 1 в состояние 2, в котором давление газа равно 2р0, а его объём равен 2V0 (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объёма газа от его температуры при переходе из состояния 1 в состояние 2. Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Определим температуру Т2 конечного состояния газа. Запишем уравнение Клапейрона — Менделеева для газа в состояниях 1 и 2:

Покажем силы, приложенные к поршню, когда он уже не опирается на выступы на стенках цилиндра. Сила тяжести mg и сила давления на поршень со стороны атмосферы постоянны. Поскольку поршень перемещается медленно, сумму приложенных к нему сил считаем равной нулю. Отсюда следует, что сила давления на поршень со стороны газа тоже постоянна. Значит, её модуль равен (S — площадь горизонтального сечения поршня) при любом положении поршня выше первоначального.

Таким образом, при , процесс нагревания газа изобарный ( ). Определим температуру начала этого процесса :

На отрезке температур процесс нагревания газа изохорный ( ), давление газа с ростом его температуры при нагревании увеличивается от до .

Ответ: а) при имеем ; б) при объём газа меняется от до по закону .

График, изображающий зависимости из п. а) и б), представляет собой ломаную линию.

Задание 28. Однородный тонкий стержень массой m = 1 кг одним концом шарнирно прикреплён к потолку, а другим концом опирается на массивную горизонтальную доску, образуя с ней угол α = 30°. Под действием горизонтальной силы F доска движется поступательно влево с постоянной скоростью (см. рисунок). Стержень при этом неподвижен. Найдите F, если коэффициент трения стержня по доске µ = 0,2. Трением доски по опоре и трением в шарнире пренебречь.

В инерциальной системе отсчёта Оху, связанной с Землёй, доска движется поступательно с постоянной скоростью. Поэтому сумма проекций на ось Ох всех сил, приложенных к доске, равна нулю (рис. a): .

На рис. б показаны все силы, приложенные к стержню. Силы реакции шарнира и доски представлены горизонтальными и вертикальными составляющими: и соответственно. По третьему закону Ньютона , поэтому . (1)

По условию задачи стержень покоится, поэтому сумма моментов сил относительно оси шарнира A равна нулю. Обозначив длину стержня через L, запишем это условие:

Доска движется относительно стержня, поэтому сила трения является силой трения скольжения: . (3)

Подставив (3) в (2), получим уравнение

позволяющее найти нормальную составляющую силы реакции доски

Задание 29. В школьном физическом кружке изучали уравнение теплового баланса. В одном из опытов использовали два калориметра. В первом калориметре находилось 300 г воды, во втором — 200 г льда и 200 г воды при 0 °С. Какой была первоначальная температура воды в первом калориметре, если после добавления в него всего содержимого второго в первом калориметре установилась температура 2 °С? Теплоёмкостью калориметров пренебречь.

Количество теплоты, полученное льдом при его таянии при 0 °С:

Количество теплоты, полученное водой при её нагревании от 0 °С до температуры °С:

Количество теплоты, отданное водой при её охлаждении от температуры t до температуры :

Уравнение теплового баланса:

Объединяя (1)-(4), получаем:

Задание 30. Источник тока, два резистора и ключ включены в цепь, как показано на рисунке. При разомкнутом ключе на резисторе R1 выделяется мощность Р1 = 2 Вт, а на резисторе R2 — мощность Р2 = 1 Вт. Какая мощность будет выделяться на резисторе R2 после замыкания ключа K? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Ток в цепи до замыкания ключа K

где E — ЭДС источника. Мощность, выделяемая соответственно на резисторах R1 и R2, равна

Так как после замыкания ключа ток через резистор R1 не течёт, искомая мощность, выделяемая на резисторе R2 после замыкания ключа K, равна

Объединяя все уравнения, получаем:

Задание 31. Фотокатод с работой выхода Дж освещается монохроматическим светом. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям. Максимальный радиус такой окружности 10 мм. Какова частота падающего света?

Электрон в магнитном поле движется по окружности радиусом R со скоростью v и центростремительным ускорением . Ускорение вызывается силой Лоренца ( ) в соответствии со вторым законом Ньютона:

Для определения максимальной скорости движения электрона воспользуемся

уравнением Эйнштейна для фотоэффекта:

Подставляя в это уравнение скорость электрона, получим выражение для частоты света, получаем: