Найдите отношение объемов частей сосуда

Разбор 11 задания ЕГЭ 2020 по физике из демонстрационного варианта. Проверяемые элементы содержания: МКТ, термодинамика (объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков).

Сосуд разделен на две равные по объему части пористой неподвижной перегородкой. В начальный момент времени в левой части сосуда содержится 4 моль гелия, в правой — 40 г аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинаковая и остается постоянной. Выберите два верных утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.

1) Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона.
2) Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5.
3) В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части.
4) Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова.
5) В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза.

Перегородка проницаема только для молекул гелия, поэтому в результате установления равновесия парциальное давление гелия в левой части будет равно парциальному давлению гелия в правой части. Давление газа можно вычислить по формуле: p = νRT/V Парциальные давления гелия в левой и правой части одинаковы, одинаковы температуры и объемы частей, следовательно, одинаковы и количества вещества гелия в левой и правой частях сосуда, то есть в левой и правой части сосуда будет содержаться по 2 моля гелия.

Найдем связь концентрации и количества вещества: n = N/V = νNA/V. То есть концентрации и количества вещества зависят прямо пропорционально друг от друга, также заметим, что чем больше количество вещества, тем больше и количество молекул.

Найдем количество вещества аргона: νAr = mAr/μAr = 40 г/40 г/моль = 1 моль.

Теперь, с помощью полученных результатов, найдем верные утверждения.

1) Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона. Неверно!

Концентрация гелия в два раза больше концентрации аргона в правой части сосуда. Утверждение неверно.

2) Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5. Верно!

Найдем отношение давлений газов в правой и левой частях сосуда:

pп/pл = νг.п. + νAr/νг.л. = 2 моль + 1 моль/2 моль = 1,5

Здесь νг.п., νг.л., νAr — количество вещества гелия в правой части, количество вещества гелия в левой части, количество вещества аргона, соответственно. Утверждение верно.

3) В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части. Неверно!

Количество вещества газов в правой части сосуда больше количества вещества газа в левой части сосуда, следовательно, в правой части сосуда общее число молекул газа больше, чем в левой части сосуда. Утверждение неверно.

4) Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова. Неверно!

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа может быть вычислена по формуле: U = 3/2νRT. Температура газов одинакова. Количество вещества гелия больше количества вещества аргона, следовательно, внутренняя энергия гелия больше внутренней энергии аргона. Утверждение неверно.

5) В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза. Верно!

Найдем отношение начального давления в правой части сосуда к конечному давлению в правой части сосуда:

pк/pн = νг.п. + νAr/νAr = 2 моль + 1 моль/1 моль = 3. Утверждение 5 верно.

Ответ:
25

Источник

Наглядная стереометрия

В 13 задании ЕГЭ базового уровня мы будем иметь дело с задачами по стереометрии, но не абстрактными, а наглядными примерами. Это могут быть задачи на уровень жидкости в сосудах, которую я разобрал ниже, или же задачи на модификации фигуры — например, у которой отрезали вершины. Нужно быть готовым к решению простых задач по стереометрии — они обычно сводятся сразу к задачам на плоскости, необходимо только правильно посмотреть на чертеж.

Разбор типовых вариантов заданий №13 ЕГЭ по математике базового уровня

Вариант 13МБ1

Вода в сосуде цилиндрической формы находится на уровне h = 80 см. На каком уровне окажется вода, если ее перелить в другой цилиндрический сосуд, у которого радиус основания в 4 раза больше, чем у данного? Ответ дайте в сантиметрах.

Алгоритм выполнения:

Записать формулу объема цилиндра.
Подставить значения для цилиндра с жидкостью в первом и во втором случае.
Объем жидкости не изменялся, следовательно, можно приравнять объемы.
Полученное уравнение решить относительно второй высоты h2.
Подставить данные и вычислить искомую величину.

Решение:

Запишем формулу объема цилиндра.

Если вы забыли формулу объема цилиндра, то напомню, как ее можно легко вывести. Объем простых фигур, таких как куб и цилиндр, можно вычислить умножив площадь основания на высоту. Площадь основания в случае с цилиндром равна площади окружности, которую, вы, наверняка помните: π • r2.
Следовательно, объем цилиндра равен π • r2 • h

Подставим значения для цилиндра с жидкостью в первом и во втором случае. V1 = π r12 h1 V2 = π r22 h2 Объем жидкости не изменялся, следовательно, можно приравнять объемы.

V1 = V2

Левые части равны, значит можно приравнять и правые.

π r12 h1 = π r22 h2

Полученное уравнение решим относительно второй высоты h2.

h2 – неизвестный множитель. Чтобы найти неизвестный множитель нужно произведение разделить на известный множитель.

h2 =( π r12 h1)/ π r22

По условию площадь основания стала в 4 раза больше, то есть r2 = 4 r1 . Подставим r2 = 4 r1 в выражение для h1. Получим: h2 =( π r12 h1)/ π (4 r1) 2 Полученную дробь сократим на π, получим h2 =( r12 h1)/ 16 r12 Полученную дробь сократим на r1, получим h2 = h1/ 16. Подставим известные данные: h2 = 80/ 16 = 5 см. Ответ: 5.

Вариант 13МБ2

Даны две коробки, имеющие форму правильной четырёхугольной призмы. Первая коробка в четыре с половиной раза выше второй, а вторая втрое шире первой. Во сколько раз объём первой коробки меньше объёма второй?

Алгоритм выполнения:

Записать формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы.
Записать в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае.
Найти отношение объемов.
Преобразовать полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы.
Сократить получившуюся дробь.

Решение:

Запишем формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы.

V = a · b · c

Запишем в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае.

V1 = a1 · b1 · c1

V2 = a2 · b2 · c2

Найдем отношение объемов.

V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2)

Преобразуем полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы. По условию c1 = 4,5 c2 (первая коробка в четыре с половиной раза выше второй), b2 = 3 b1 (вторая коробка втрое шире первой). Так как это правильные четырехугольные призмы, то в основании лежит квадрат, а значит глубина второй коробки тоже втрое больше глубины первой, то есть a2 = 3 a1 Подставим эти выражения в формулу отношения объемов:

V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2) = (a1 · b1 · 4,5c2)/ ( 3a1 · 3b1 · c2) = (a1 · b1 · 4,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2)

Сократим получившуюся дробь на a1 · b1 · c2. Получим:

V1 / V2 = (a1 · b1 · 4,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2) = 4,5/9 = ½.

Объем первой коробочки в 2 раза меньше объема второй. Ответ: 2.

Вариант 13МБ3

Даны две коробки, имеющие форму правильной четырёхугольной призмы. Первая коробка в полтора раза выше второй, а вторая втрое шире первой. Во сколько раз объём первой коробки меньше объёма второй?

Алгоритм выполнения:

Записать формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы.
Записать в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае.
Найти отношение объемов.
Преобразовать полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы.
Сократить получившуюся дробь.

Решение:

Запишем формулу, для вычисления объема правильной четырехугольной призмы.

V = a · b · c

Запишем в общем виде формулу для нахождения объема в первом и втором случае.

V1 = a1 · b1 · c1

V2 = a2 · b2 · c2

Найдем отношение объемов.

V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2)

Преобразуем полученное выражение с учетом соотношения измерений первой и второй призмы.

По условию c1 = 1,5 c2 (первая коробка в полтора раза выше второй), b2 = 3 b1 (вторая коробка втрое шире первой).

Так как это правильные четырехугольные призмы, то в основании лежит квадрат, а значит глубина второй коробки тоже втрое больше глубины первой, то есть a2 = 3 a1

Подставим эти выражения в формулу отношения объемов:

V1 / V2 = (a1 · b1 · c1)/ ( a2 · b2 · c2) = (a1 · b1 · 1,5c2)/ ( 3a1 · 3b1 · c2) = (a1 · b1 · 1,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2)

Сократим получившуюся дробь на a1 · b1 · c2. Получим:

V1 / V2 = (a1 · b1 · 1,5c2)/ ( 9a1 · b1 · c2) = 1,5/9 = 15/(10 · 9) = 3/(2 · 9) = 1/ (2 · 3) = 1/6.

Объем первой коробочки в 6 раза меньше объема второй. Ответ: 6.

Вариант 13МБ4

От деревянного кубика отпилили все его вершины (см. рис.). Сколько граней у получившегося многогранника (невидимые ребра на рисунке не изображены)?

Сначала вспомним сколько всего граней и вершин у куба: шесть граней и восемь вершин. Теперь на месте каждой вершины образуется новая грань после отпила, значит у модифицированного в задании куба шесть родных граней и восемь новых (после отпила). Итого получаем: 6 + 8 = 14 граней.

Ответ: 14.

Если бы нас спросили, а сколько вершин у нового «куба». Очевидно, если вместо одной становится три, а их всего восемь, то получаем: 8 • 3 = 24

Вариант 13МБ5

Даны два цилиндра. Радиус основания и высота первого цилиндра равны соответственно 2 и 6, а второго – 6 и 4. Во сколько раз объем второго цилиндра больше объема первого?

Алгоритм выполнения

Записываем ф-лу для вычисления объема цилиндра.
Вводим обозначения для радиуса основания и высоты 1-го цилиндра. Выражаем подобным образом аналогичные параметры 2-го цилиндра.
Формируем формулы для объема 1-го и 2-го цилиндров.
Вычисляем отношение объемов.

Решение:

Объем цилиндра равен: V=πR2H. Обозначим радиус основания 1-го цилиндра через R1, а его высоту – через Н1. Соответственно, радиус основания 2-го цилиндра обозначим через R2, а высоту – через Н2. Отсюда получим: V1=πR12H1, V2=πR22H2. Запишем искомое отношение объемов:

. Подставляем в полученное отношение числовые данные:

. Вывод: объем 2-го цилиндра больше объема 1-го в 6 раз.

Вариант 13МБ6

В бак, имеющий форму прямой призмы, налито 5 л воды. После полного погружения в воду детали уровень воды в баке поднялся в 1,4 раза. Найдите объем детали. Ответ дайте в кубических сантиметрах, зная, что в одном литре 1000 кубических сантиметров.

Алгоритм выполнения

Вводим обозначения для объема до погружения детали и после. Пусть это будет соответственно V1 и V2.
Фиксируем значение для V1. Выражаем V2 через V1. Находим значение V2.
Переводим результат, полученный в литрах, в куб.см.

Решение:

Объем бака до погружения V1=5 (л). Т.к. после погружения детали объем стал равным V2. Согласно условию, увеличение составило 1,4 раза, поэтому V2=1,4V1. Отсюда получаем: V2=1,4·5=7 (л). Т.о., разница объемов, которая и составляет объем детали, равна:

V2–V1=7–5=2 (л).

2 л=2·1000=2000 (куб.см).

Вариант 13МБ7

Вода в сосуде цилиндрической формы находится на уровне h=80 см. На каком уровне окажется вода, если ее перелить в другой цилиндрический сосуд, у которого радиус основания вдвое больше, чем у первого? Ответ дайте в сантиметрах.

Алгоритм выполнения

Записываем ф-лу для расчета объема цилиндра.
На основании этой формулы записываем 2 уравнения – для вычисления объема воды в 1-м и 2-м сосудах. Для этого используем в формуле соответствующие индексы 1 и 2.
Поскольку воду просто переливают их одного сосуда в другой, то ее объем не изменяется. Поэтому приравниваем полученные уравнения. Из полученного единственного уравнения находим уровень воды во 2-м сосуде, выраженный высотой h2.

Решение:

Объем цилиндра равен: V=Sоснh=πR2h. Объем воды в 1-м сосуде: V1=πR12h1. Объем во 2-м сосуде: V2=πR22h2. Приравниваем V1 и V2: πR12h1=πR22h2. Сокращаем на π, выражаем h2:

. По условию R2=2R1. Отсюда:

Вариант 13МБ8

От деревянной правильной треугольной призмы отпилили все ее вершины (см. рис.). Сколько вершин у получившегося многогранника (невидимые ребра на рисунке не изображены)?

Алгоритм выполнения

Определяем количество вершин у треугольной призмы.
Анализируем изменения, которые произойдут при отпиливании всех вершин. Подсчитываем кол-во вершин у нового многогранника.

Решение:

Вершины призмы формируют вершины оснований (верхнего и нижнего). Поскольку основаниями правильной треугольной призмы являются правильные треугольники, то вершин у такой призмы 3·2=6 штук.

Спилив вершины призмы, получим вместо них небольшие (по сравнению с размерами самой призмы) треугольники. Это отображено и на рисунке. То есть вместо каждой вершины образуется 3 новых. Следовательно, их кол-во станет равным: 6·3=18.

Вариант 13МБ9

Даны две коробки, имеющие форму правильной четырехугольной призмы, стоящей на основании. Первая коробка в четыре с половиной раза ниже второй, а вторая второе уже первой. Во сколько раз объем первой коробки больше объема второй?

Алгоритм выполнения

Вводим обозначения для линейных параметров коробок и их объемов.
Определяем зависимость линейных параметров согласно условию.
Записываем формулу для вычисления объема призмы.
Адаптируем эту формулу для объемов коробок.
Находим отношение объемов.

Решение:

Т.к. форма коробок – правильная призма, то в их основании лежат квадраты. Поэтому можем обозначить длину и ширину каждой коробки одинаково. Пусть для первой коробки это а1, а для второй а2. Высоты коробок обозначим соответственно h1 и h2. Объемы – V1 и V2.

Согласно условию, h2=4,5h1, а1=3а2. Объем призмы равен: V=Sоснh. Т.к. в основании коробок лежит квадрат, то Sосн=а2. Отсюда: V=a2h. Для 1-й коробки имеем: V1=a12h1. Для 2-й коробки: V2=a22h2. Тогда получаем отношение: Ответ: 2

Вариант 13МБ10

В сосуде, имеющем форму конуса, уровень жидкости достигает ½ высоты. Объем сосуда 1600 мл. Чему равен объем налитой жидкости? Ответ дайте в миллилитрах.

Алгоритм выполнения

Доказываем, что данные в условии конусы подобны.
Определяем коэффициент подобия.
Используя свойство для объемов подобных тел, находим объем жидкости.

Решение:

Если рассматривать сечение конуса по двум его противоположно расположенным образующим (осевое сечение), то видим, что полученные таким способом треугольники большого конуса и малого (образованного жидкостью) подобны. Это следует из равенства их углов. Т.е. имеем: у конусов подобны высоты и радиусы основания. Отсюда делаем вывод: т.к. линейные параметры конусов подобны, то и конусы подобны.

По условию высота малого конуса (жидкости) составляет ½ высоты конуса. Значит, коэффициент подобия малого и большого конусов равен ½.

Применяем св-во подобия тел, которое заключается в том, их объемы относятся как коэффициет подобия в кубе. Обозначим объем большого конуса V1, малого – V2. Получим:

. Поскольку по условию V1=1600 мл, то V2=1600/8=200 мл.

Вариант 13МБ11

Даны два шара с радиусами 4 и 1. Во сколько раз объем большего шара больше объема меньшего?

Алгоритм выполнения

Записываем формулу для вычисления объема шара.
Адаптируем формулу для каждого из шаров. Для этого используем индексы 1 и 2.
Записываем отношение объемов, вычисляем его, подставив числовые данные из условия.

Решение:

Объем шара вычисляется по ф-ле: . Отсюда объем 1-го (большего) шара равен , 2-го (меньшего) шара – . Составим отношение объемов:

Подставляем в полученную формулу числовые данные из условия:

Вывод: объем большего шара в 64 раза больше.

Вариант 13МБ12

Даны два цилиндра. Радиус основания и высота первого цилиндра равны соответственно 4 и 18, а второго – 2 и 3. Во сколько раз площадь боковой поверхности первого цилиндра больше площади боковой поверхности второго?

Алгоритм выполнения

Записываем формулу для определения площади бок.поверхности цилиндра.
Переписываем ее дважды с использованием соответствующих индексов – для 1-го (большего) и 2-го (меньшего) цилиндров.
Находим отношение площадей. Вычисляем отношения, используя числовые данные из условия.

Решение:

Площадь бок.поверхности цилиндра вычисляется так: S=2πRH. Для 1-го цилиндра имеем: S1=2πR1H1. Для 2-го цилиндра: S2=2πR2H2. Составим отношение этих площадей:

Найдем числовое значение полученного отношения:

Вывод: площадь боковой поверхности 1-го цилиндра больше в 12 раз.

Вариант 13МБ13

Однородный шар диаметром 3 см весит 162 грамма. Сколько граммов весит шар диаметром 2 см, изготовленный из того же материала?

Алгоритм выполнения

Записываем формулу для определения массы большего шаров через плотность и объем.
Объем в этой формуле расписываем через ф-лу объема шара (через его радиус).
Записываем ф-лу для массы меньшего шара, расписываем объем через радиус (по аналогии с пп.1 и 2).
Поскольку оба шара изготовлены из одного и того же материала, то найденное значение для плотности можем использовать в ф-ле для массы меньшего шара. Вычисляем искомую массу.

Решение:

Масса большего (1-го) шара равна: m1=ρV1. Объем этого шара составляет V1=(4/3)πR13. Отсюда получаем: m1=(4/3)πρR13. Из этого уравнения выразим плотность: . Масса меньшего (2-го) шара равна: m2=ρV2. Объем шара: V2=(4/3)πR23. В ур-ние для m2 подставим выражения для ρ и V2. Получаем:

Вычисляем m2:

Вариант 13МБ14

В бак, имеющий форму правильной четырехугольной призмы со стороной основания, равной 40 см, налита жидкость. Чтобы измерить объем детали сложной формы, ее полностью погружают в эту жидкость. Найдите объем детали, если после ее погружения уровень жидкости в баке поднялся на 10 см. Ответ дайте в кубических сантиметрах.

Алгоритм выполнения

Определяем часть призмы, соответствующую объему погруженной детали.
Вычисляем объем детали на основании формулы для определения объема прямой призмы с квадратом в основании.

Решение:

Погруженная в жидкость деталь занимает объем, соответствующий столбу жидкости, высота которого равна 10 см, т.е. разнице, возникшей между начальной высотой жидкости и конечной (после погружения). Это означает, что деталь имеет объем, равный части жидкости, занимающей объем 40х40х10 (см).

Найдем этот объем:

V=40·40·10=16000 (см3).

Даниил Романович | ???? Скачать PDF |

Источник

8. Геометрия в пространстве (стереометрия)

1. Вспоминай формулы по каждой теме

2. Решай новые задачи каждый день

3. Вдумчиво разбирай решения

Задание
8

#3045

Уровень задания: Равен ЕГЭ

Объем первого шара равен равен (54). Найдите объем второго шара, если его радиус в (3) раза меньше радиуса первого шара.

Найдите отношение объемов частей сосуда

Объем шара радиуса (R) ищется по формуле (V=dfrac43 pi R^3). Следовательно, объем первого шара относится к объему второго как [dfrac{54}{V_2}=dfrac{V_1}{V_2}=
dfrac{frac43 pi ,R_1^3}{frac43 pi
,R_2^3}=left(dfrac{R_1}{R_2}right)^3] Так как радиус второго шара в 3 раза меньше радиуса первого шара, то (R_1=3R_2), следовательно, [dfrac{54}{V_2}=left(dfrac{3R_2}{R_2}right)^3=27 quadRightarrowquad
V_2=dfrac{54}{27}=2.]

Ответ: 2

Задание
9

#3053

Уровень задания: Равен ЕГЭ

Сосуд имеет форму конуса и вмещает в себя 2700 мл жидкости. Определите, сколько мл жидкости налито в сосуд, если высота жидкости в 3 раза меньше высоты сосуда.

Найдите отношение объемов частей сосуда

Пусть (O) – центр основания большего конуса, (Q) – меньшего, а (S) – их общая вершина. В одной плоскости проведем радиусы (OA) и (QB), как показано на рисунке:

Найдите отношение объемов частей сосуда

Тогда (QBparallel OA) и (triangle SQBsim triangle SOA). Следовательно, [dfrac{QB}{OA}=dfrac{QS}{OS}=dfrac13] Тогда объем налитой жидкости к объему всего сосуда относится как [dfrac{V_{small{text{ж}}}}{2700}=dfrac{V_{small{text{ж}}}}{V}=
dfrac{frac13cdot picdot QB^2cdot QS}{frac13cdot pi cdot
OA^2cdot OS}= left(dfrac{QB}{OA}right)^2cdot
dfrac{QS}{OS}=dfrac19cdot dfrac13=dfrac1{27}]

Следовательно объем жидкости равен [V_{small{text{ж}}}=dfrac1{27}V=100]

Ответ: 100

Задание
10

#3054

Уровень задания: Равен ЕГЭ

В сосуд цилиндрической формы, объем которого 2400 см(^3), налили жидкость, заполнив сосуд на треть, а затем в жидкость полностью погрузили некоторый предмет, вследствие чего уровень жидкости в сосуде поднялся на четверть. Найдите объем предмета в кубических сантиметрах.

Найдите отношение объемов частей сосуда

Объем цилиндра вычисляется по формуле (V=pi R^2H), где (R) – радиус основания, (H) – высота. Таким образом, во сколько раз увеличивается/уменьшается высота цилиндра, во столько же раз увеличивается/уменьшается объем цилиндра.
Следовательно, если жидкость заполнила сосуд лишь на треть, то есть высота жидкости в 3 раза меньше высоты сосуда, то и объем жидкости в 3 раза меньше объема сосуда, следовательно, объем жидкости равен (2400:3=800) см(^3).

Так как после погружения в жидкость предмета уровень повысился на четверть, то и занимаемый в сосуде объем повысился на четверть.
Закон Архимеда гласит, что объем вытесненной жидкости равен объему погруженного в нее предмета. Следовательно, объем предмета равен четверти объема жидкости, то есть (800:4=200) см(^3).

Ответ: 200

Задание
11

#3042

Уровень задания: Равен ЕГЭ

Радиус первого шара равен (6), а радиус второго шара равен (2). Во сколько раз объем первого шара больше объема второго шара?

Найдите отношение объемов частей сосуда

Объем шара радиуса (R) ищется по формуле (V=dfrac43 pi R^3). Следовательно, объем первого шара относится к объему второго как [dfrac{V_1}{V_2}=dfrac{frac43 pi cdot 6^3}{frac43 pi cdot 2^3}=
left(dfrac62right)^3=27.] Следовательно, объем первого шара в 27 раз больше объема второго шара.

Ответ: 27

Задание
12

#3050

Уровень задания: Равен ЕГЭ

Объем первого цилиндра равен (16), причем известно, что его радиус в 7 раз меньше радиуса второго цилиндра, а высота второго цилиндра в 8 раз меньше высоты первого. Найдите объем второго цилиндра.

Найдите отношение объемов частей сосуда

Объем цилиндра с высотой (H) и радиусом основания (R) ищется по формуле (V=pi R^2H). Тогда объем первого относится к объему второго цилиндра как [dfrac{16}{V_2}=dfrac{pi,R_1^2,H_1}{pi,R_2^2,H_2}=
left(dfrac{R_1}{R_2}right)^2cdot dfrac{H_1}{H_2}] Из условие следует, что (R_1=frac17R_2), (H_2=frac18H_1), следовательно, [dfrac{16}{V_2}=left(dfrac{frac17R_2}{R_2}right)^2cdot
dfrac{H_1}{frac18H_1}=dfrac1{49}cdot 8 quadRightarrowquad
V_2=98.]

Ответ: 98

Задание
13

#3052

Уровень задания: Равен ЕГЭ

В сосуд, имеющий форму конуса, налили 75 грамм жидкости до половины высоты сосуда. Сколько грамм этой же жидкости нужно долить в сосуд, чтобы заполнить его доверху?

Найдите отношение объемов частей сосуда

Заметим, что из формулы физики (V=frac{m}{rho}) – объем равен отношению массы к плотности.
Пусть (O) – центр основания большего конуса, (Q) – меньшего, а (S) – их общая вершина. В одной плоскости проведем радиусы (OA) и (QB), как показано на рисунке:

Найдите отношение объемов частей сосуда

Тогда (QBparallel OA) и (triangle SQBsim triangle SOA). Следовательно, [dfrac{OA}{QB}=dfrac{OS}{QS}=dfrac21] так как по условию высота жидкости в два раза меньше высоты сосуда. Тогда для жидкости имеем: [m_{small{text{ж}}}=V_{small{text{ж}}}cdot rho=
dfrac13cdot picdot QScdot QB^2 cdot rho] Следовательно, весь сосуд вмещает этой же жидкости [m=Vrho=dfrac13cdot picdot OScdot OA^2cdot rho=
dfrac 13cdot picdot 2QScdot (2QB)^2cdot rho= 8cdot
left(dfrac13cdot picdot QScdot QB^2cdot rhoright)=8cdot
75=600 {small{text{грамм}}}] Значит, долить нужно [600-75=525 {small{text{грамм}}}]

Заметим, что в данной задаче использование плотности – чистая формальность.

Ответ: 525

Задание
14

#3055

Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

В правильной четырехугольной пирамиде с высотой (h) через точку на боковом ребре, лежащую на расстоянии (frac13h) от плоскости основания, проведена плоскость, параллельная плоскости основания, которая отсекает от пирамиды меньшую пирамиду. Найдите объем полученной меньшей пирамиды, если объем исходной пирамиды равен (54).

Найдите отношение объемов частей сосуда

Пусть плоскость провели через точку (A’) на ребре (AS). Так как плоскость параллельна плоскости основания, то она пересечет боковые грани по прямым (A’B’, B’C’, C’D’, D’A’), параллельным соответственно (AB, BC, CD, DA), причем (SA’B’C’D’) – тоже правильная четырехугольная пирамида.

Найдите отношение объемов частей сосуда

Рассмотрим плоскость (ASO). Проведем (A’Hparallel SO) ((SO) — высота исходной пирамиды). Тогда (A’Hperp ABC). Следовательно, это и есть расстояние, равное (frac13SO), на котором от плоскости основания проведена (розовая) плоскость.
(triangle AA’Hsim triangle ASO), следовательно, [dfrac{SA}{AA’}=dfrac{SO}{A’H}=3 quadRightarrowquad
SA=3AA’ quadRightarrowquad SA’=dfrac23SA] Также отсюда следует, что (SQ=frac23SO).

(triangle ASBsim triangle A’SB’), следовательно, [dfrac23=dfrac{SA’}{SA}=dfrac{A’B’}{AB} quadRightarrowquad
A’B’=dfrac23AB] Таким образом, объемы маленькой и большой пирамид относятся как [dfrac{V_{{small{text{м}}}}}{V_{small{text{б}}}}=
dfrac{frac13cdot SQcdot A’B’^2}{frac13cdot SOcdot
AB^2}=dfrac{SQ}{SO}cdot
left(dfrac{A’B’}{AB}right)^2=dfrac23cdot
left(dfrac23right)^2=dfrac8{27}] Следовательно, объем маленькой пирамиды равен [V_{{small{text{м}}}}=dfrac8{27}cdot 54=16.]

Ответ: 16

Источник