Сосуд с гелием движется по прямой со скоростью
Задача по физике – 13188
Моль гелия находится в сосуде объемом 10 л при температуре 300 К. Объем газа увеличивают, при этом теплоемкость его во всем процессе равна $C = 1000 Дж/К$ (и остается постоянной!). Оцените изменение температуры газа при его расширении в 20 раз.
Подробнее
Задача по физике – 13195
Цикл Карно 1-2-3-4-1 (рис.), проводимый с порцией идеального газа, имеет термодинамический КПД $eta_{0}$. Цикл разделили на два – первый 1-2-4-1 и второй 4-2-3-4 (процесс 4-2 идет при повышении давления и объема газа, и зависимость давления от объема на этом участке линейная). Известен термодинамический КПД первого цикла (1-2-4-1), он равен $eta_{1}$. Найдите аналогичный КПД второго цикла.
Подробнее
Задача по физике – 13202
В горизонтальном цилиндрическом сосуде находится порция гелия. Сосуд закрыт массивным поршнем, который может двигаться по горизонтали без трения. С газом в сосуде проводят два опыта: наружное давление увеличивают в три раза – один раз очень быстро, другой раз очень медленно. В каком из опытов конечный объем газа окажется меньше? Во сколько раз?
Подробнее
Задача по физике – 13207
Теплоизолированный сосуд, содержащий гелий при температуре $T_{0} = 30 К$ движется со скоростью $v = 1000 м/с$. Какой станет температура газа в сосуде через некоторое время после резкой остановки сосуда? Теплообменом газа со стенками сосуда пренебречь. Моль гелия имеет массу $m = 4 г$.
Подробнее
Задача по физике – 13208
В цилиндре под поршнем находится при нормальных условиях порция гелия в количестве $nu = 2 моль$. Ей сообщают количество теплоты $Q = 100 Дж$, при этом температура гелия увеличивается на $Delta T = 10 К$. Оцените изменение объема газа, считая его теплоемкость в этом процессе постоянной.
Подробнее
Задача по физике – 13223
Порция разреженного гелия находится в сосуде с поршнем. С гелием проводят замкнутый тепловой цикл, который состоит из четырёх стадий. На первой стадии газ расширяется вдвое, при этом давление газа все время пропорционально его объему. На второй стадии газ продолжает расширяться – но уже при неизменном давлении, объем газа на этой стадии увеличивается еще в 4 раза. Следующая стадия – давление газа снова пропорционально его объему, газ охлаждается, пока его давление не упадет вдвое. И, наконец, четвертая стадия – охлаждение при неизменном давлении до начального состояния. Найдите термодинамический КПД этого цикла.
Подробнее
Задача по физике – 13230
В глубоком космосе летает сосуд, содержащий кислород при температуре 300 К и давлении 1 атм. Непонятно откуда взявшаяся пуля пробивает в стенке сосуда небольшое отверстие, и газ начинает вытекать из сосуда. Рассмотрим момент, когда масса газа в сосуде уменьшилась на 1%. Оцените среднюю кинетическую энергию вылетевших наружу молекул.
Подробнее
Задача по физике – 13236
В сосуде постоянного объема находится смесь гелия и кислорода. Смесь нагревают от 300 К до 400 К, при этом половина атомов гелия покидают сосуд через очень мелкие трещины в стенках, а давление газа остается прежним. Во сколько раз изменяется при этом плотность смеси? Моль кислорода имеет массу 32 г, моль гелия – 4 г.
Подробнее
Задача по физике – 13244
В двух одинаковых сосудах находятся одинаковые массы кислорода и гелия. Давление кислорода 1 атм, давление гелия 2 атм. Сосуды соединяют тонкой трубкой, и газы перемешиваются. Каким станет давление в системе после установления равновесия? Теплообмен с окружающей средой пренебрежимо мал. Молярная масса кислорода 32 г/моль, гелия 4 г/моль.
Подробнее
Задача по физике – 13249
На столе стоит вертикальный теплоизолированный цилиндрический сосуд, в который вставлены два поршня (см. рисунок). Верхний поршень – тяжелый, теплонепроницаемый и может двигаться в цилиндре без трения. Нижний поршень – легкий и теплопроводящий, но между ним и стенками сосуда существует трение. В каждой из частей сосуда находится по $nu$ молей идеального одноатомного газа. Вначале система находилась в тепловом равновесии, а обе части сосуда имели высоту $L$. Потом систему медленно нагрели, сообщив ей количество теплоты $Delta Q$. На какую величину $Delta T$ изменилась температура газов, если нижний поршень при этом не сдвинулся с места? При каком наименьшем значении силы трения $F$ между нижним поршнем и стенками это возможно? Какова теплоемкость $C$ системы в этом процессе? Теплоемкостью стенок сосуда и поршней пренебречь.
Подробнее
Задача по физике – 13250
Над $nu$ молями идеального одноатомного газа проводят циклический процесс, график которого изображен на $pV$ – диаграмме (см. рисунок). Цикл состоит из вертикального (1-2) и горизонтального (3-1) участков и “лестницы” (2-3) из $n$ ступенек, на каждой из которых давление и объем газа изменяются в одно и то же число раз. Отношение максимального давления газа к минимальному равно $k$, отношение максимального объема газа к минимальному также равно $k$. Найдите КПД тепловой машины, работающей по данному циклу.
Подробнее
Задача по физике – 13256
Моль гелия медленно расширяется от объема 10 л до объема 10,1 л, при этом давление газа плавно уменьшается от 1 атм до 0,985 атм. Найдите теплоемкость гелия в этом процессе.
Подробнее
Задача по физике – 13263
Цикл тепловой машины, работающей с идеальным газом, состоит из двух изохорических участков и двух изотермических участков с отношением температур $T_{1} : T_{2} = 3$. Известно, что на участке изохорического нагревания газ получает столько же тепла, сколько на участке изотермического расширения. Найдите КПД этого цикла.
Подробнее
Задача по физике – 13269
В компьютерной модели рассматривается кубический сосуд объемом $1 м^{3}$, заполненный “газом” – в сосуде находятся 1000 частиц диаметром 1 мм каждая и 2 частицы диаметром 1 см. В начальный момент маленькие частицы неподвижны, большие имеют скорости по 100 м/с. Оцените число ударов больших частиц о стенки сосуда за большое время – за 10 лет. Оцените также число столкновений больших частиц с маленькими за то же время. Считайте, что частицы “сделаны” из одного и того же материала. Внешние силы в модели не предусмотрены, удары считаются упругими.
Подробнее
Задача по физике – 13275
В комнате, заполненной воздухом, находится пустой кубический сосуд объемом 100 л. В стенке сосуда открывается маленькое отверстие площадью $1 см^{2}$ и через 0,001 с закрывается. Оцените количество молекул, попавших в сосуд за это время. Оцените также давление, которое установится в сосуде. Стенки сосуда не проводят тепло, теплоемкостью стенок можно пренебречь.
Подробнее
Источник
Часть 1
Ответами к заданиям 1-24 являются слово, число или последовательность цифр или чисел. Запишите ответ в соответствующее поле справа. Каждый символ пишите без пробелов. Единицы измерения физических величин писать не нужно.
1
1
Автомобиль движется по прямой улице. На графике представлена зависимость его скорости от времени. Чему равен модуль ускорения автомобиля в момент времени от 20 с до 30 с?
Ответ: _____ м/с2
2
2
Тело равномерно движется по горизонтальной плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 10 Н, сила трения 2,5 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения?
Ответ: _____
3
3
Отец везет сына на санках по горизонтальной заснеженной дороге с постоянной скоростью. Отец совершил механическую работу, равную 2000 Дж, проделав путь 50 м. Определите модуль силы трения, действовавшей на санки во время движения.
Ответ: _____ Н.
4
4
На рисунке приведен график зависимости координаты колеблющегося тела от времени. Чему равна частота колебаний тела?
Ответ: _____ Гц.
5
5
Деревянный кубик с ребром 10 см плавает частично погруженный в воду. Его начинают медленно погружать, действуя силой, направленной вертикально вниз. В таблице приведены значения модуля силы, под действием которой кубик находится в равновесии частично или полностью погруженный в воду. Погрешность измерения силы составила 0,1 Н. Выберите два верных утверждения на основании данных, приведенных в таблице.
| № опыта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Модуль силы, F , Н | 0,8 | 0,8 | 1,8 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
1. В опыте № б сила Архимеда, действующая на кубик, меньше, чем в опыте № 2.
2. В опыте № 7 кубик погружен в воду полностью.
3. Масса кубика равна 0,5 кг.
4. В опыте № 4 кубик погружен в воду на половину своего объема.
5. Плотность кубика равна 400 кг/м3.
6
6
В результате перехода спутника Земли с одной круговой орбиты на другую его центростремительное ускорение уменьшается. Как изменяются в результате этого перехода потенциальная энергия спутника в поле тяжести Земли и скорость его движения по орбите?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1. увеличивается
2. уменьшается
3. не изменяется
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Потенциальная энергия | Скорость движения по орбите |
7
7
Тело брошено с горизонтальной поверхности со скоростью V под углом а к горизонту. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими движение тела, и формулами, выражающими их в рассматриваемой задаче. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) длительность полета тела t
Б) расстояние S от точки броска до точки падения
ФОРМУЛЫ
1) [math]frac{2vsinalpha}g[/math]
2) [math]frac{v^2cos^2alpha}g[/math]
3) [math]frac{v^2sin2alpha}g[/math]
4) [math]frac{vsinalpha}g[/math]
8
8
В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Определите отношение температур газа [math]frac{T_1}{T_2}[/math] в состояниях 1 и 2 (см. рисунок).
Ответ: _____
9
9
Идеальный газ в некотором процессе, показанном на графике, совершил работу 300 Дж. Какое количество теплоты было передано газу?
Ответ: _____ Дж.
10
10
Каково должно быть примерное отношение масс [math]frac{m_{Fe}}{m_{Al}}[/math] железного и алюминиевого тел, чтобы при получении одного и того же количества теплоты они нагрелись на одно и то же число градусов. Ответ округлите до целых.
Ответ: _____
11
11
В сосуде неизменного объема при комнатной температуре находилась смесь водорода и гелия, по 1 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 1 моль водорода. Считая газы идеальными, а их температуру постоянной, выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных исследований, и укажите их номера.
1. Парциальное давление водорода уменьшилось.
2. Давление смеси газов в сосуде не изменилось.
3. Концентрация гелия увеличилась.
4. В начале опыта концентрации газов были одинаковые.
5. В начале опыта массы газов были одинаковые.
12
12
В физическом эксперименте в течение некоторого отрезка времени было зафиксировано равномерное движение тела на горизонтальном и прямолинейном участке пути. По данным эксперимента были построены графики (А и Б) зависимости от времени двух физических величин.
Каким физическим величинам, перечисленным в правом столбце, соответствуют графики А и Б? К каждой позиции левого столбца подберите соответствующую позицию правого и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А)
Б)
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) скорость тела
2) ускорение тела
3) путь, пройденный телом
4) кинетическая энергия тела
13
13
На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. Куда направлен (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор индукции магнитного поля тока в центре витка? Ответ запишите словом (словами).
Ответ: _____
14
14
Чему равно напряжение на участке цепи АВ (см. рисунок), если сила тока через резистор сопротивлением 2 Ом равна 2 А?
Ответ: _____ В.
15
15
Какой из образов 1-4 служит изображением предмета АВ в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?
Ответ: _____
16
16
На графиках 1-4 представлены результаты экспериментального исследования зависимости тока от напряжения с указанием границ погрешностей измерений силы тока.
На каком из графиков зависимость силы тока от напряжения представлена верно?
17
17
Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты и кинетической энергией частицы при увеличении скорости ее движения?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1. увеличится
2. уменьшится
3. не изменится
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Радиус орбиты | Кинетическая энергия частицы |
18
18
Заряд неподвижного металлического уединенного полого кубика равен q. Точка О – центр кубика, точки В и С – центры его граней, АВ = OB, CD = ОС, [math]OM=frac{OB}2[/math]. Модуль напряженности электростатического поля заряда Q в точке А равен ЕА. Установите соответствие между физическими величинами и их значениями.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
А) модуль напряженности электростатического поля кубика в точке D
Б) модуль напряженности электростатического поля кубика в точке М
ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ
1) 0
2) EA
3) 4EA
4) 16EA
19
19
Чему равно число протонов и нейтронов в изотопе водорода тритии?
| Число протонов | Число нейтронов |
20
20
На рисунке приведен график зависимости числа нераспавшихся ядер полония [math]{}_{84}^{213}Po[/math] от времени. Определите период полураспада этого изотопа.
Ответ: _____ мкс.
21
21
В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4 • 10-19 Дж и стали освещать ее светом частоты 6 • 1014 Гц. Как изменится работа выхода фотоэлектронов из металла и максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов Emax, вылетающих с поверхности металла, если увеличить интенсивность падающего света, не изменяя его частоту? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1. увеличится
2. уменьшится
3. не изменится
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Работа выхода фотоэлектронов из металла Аmax | Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов Еmax |
22
22
Ученики исследовали зависимость силы трения скольжения от массы груза. Результаты измерений представлены в виде графика на рисунке. Погрешность измерения массы равна 0,1 кг, силы – 1 Н. Чему равна с учетом погрешности измерений сила трения, действующая на груз массы 1 кг?
Ответ: (_____ ± _____) H.
23
23
Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Была выдвинута гипотеза, что ширина спектра, получаемого на стоящем за призмой экране, зависит от угла падения пучка на грань призмы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие два опыта нужно провести для такого исследования?
1.
2.
3.
4.
5.
24
24
Из приведённых ниже утверждений выберите два верных и укажите их номера.
1) В большинстве звёзд термоядерные реакции происходят в центре звезды.
2) Две звезды одного спектрального класса обязательно имеют одинаковые плотности.
3) Звезды не крутятся вокруг своей оси.
4) Светимость белых карликов выше светимости красных гигантов.
5) Температура на поверхности Солнца примерно 6000 К.
25
25
Скорость брошенного мяча непосредственно перед ударом о стену была вдвое больше его скорости сразу после удара. Какое количество теплоты выделилось при ударе, если перед ударом кинетическая энергия мяча была равна 20 Дж?
Ответ: _____ Дж.
26
26
В баллоне находятся 28 кг азота при температуре 300 К и давлении 300 кПа. Определите объем баллона.
Ответ: _____ м3
27
27
Пучок параллельных световых лучей падает нормально на тонкую собирающую линзу диаметром 6 см с оптической силой 5 дптр. Экран расположен за линзой на расстоянии 10 см. Рассчитайте внешний диаметр светлого пятна, созданного линзой на экране.
Ответ: _____ см.
Часть 2.
Полное правильное решение каждой из задач 28-32 должно содержать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчеты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение.
28
В схеме, показанной на рисунке, вольтметр и амперметр можно считать, идеальными, а источник тока имеет конечное сопротивление. Движок реостата R передвинули, и показания амперметра увеличились. Куда передвинули движок реостата и как изменились показания вольтметра? Ответ обоснуйте
Показать ответ
Движок реостата подвинули влево, показания вольтметра понизились.
29
Небольшой шарик массой m = 2 кг подвешен на нити. Шарик отвели в сторону так, что нить приняла горизонтальное положение, и отпустили. Определите угол между нитью и вертикалью, при котором нить оборвется. Нить выдерживает максимальное натяжение Tmax = 30 Н. Ускорение свободного падения g = 10 м/с2.
Показать ответ
В момент обрыва сумма центробежной силы и силы тяжести равны максимальному напряжению нити: [math]T=F_{цб}+mgcosalpha[/math];
[math]F_{цб}=frac{mV^2}r[/math], где r – длина нити.
Кинетическая энергия равна потенциальной относительно точки разрыва нити:
[math]frac{mV^2}2=mgh[/math]; где [math]h=rcosalpha[/math];
[math]V^2=2grcosalpha[/math];
[math]T=frac{2mgrcosalpha}r+mgcosalpha[/math];
[math]cosalpha=frac T{3mg}=frac12[/math];
[math]alpha=60^0[/math].
30
Свинцовая пуля, летящая горизонтально со скоростью V0 = 500 м/с, пробивает доску на высоте h = 2 м над поверхностью земли. Направление скорости пули не изменилось, при движении через доску пуля нагрелась на 200 К. Определите, на каком расстоянии S от доски пуля упала на землю. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Считайте, что все выделившееся при движении пули через доску тепло пошло на ее нагревание.
Показать ответ
Закон сохранения энергии: [math]E_1=E_2+Q[/math]; [math]frac{mV_1^2}2=frac{mV_2^2}2+mCDelta T[/math].
Из этого равенства найдем скорость после пробития доски: [math]V_2=sqrt{V_1^2-2CDelta T}[/math].
Вдоль горизонта пуля движется равномерно, расстояние на котором она упала на землю: S=Vt.
По вертикальной оси пуля движется равноускоренно: [math]h=frac{gt^2}2[/math]; [math]t=sqrt{frac{2h}g}[/math];
[math]S=sqrt{frac{2h}g(V_1^2-2CDelta T)}=281;м[/math].
31
Протон и α-частица движутся по одной прямой навстречу друг другу. В тот момент, когда расстояние между частицами было велико, скорость протона была равна 3*105 м/с, а скорость α-частицы 105 м/с. Определите, на какое наименьшее расстояние а смогут сблизиться эти частицы.
Показать ответ
Наименьшее расстояние частиц будет в том случае, когда потенциальная энергия их взаимного расположения будет равна сумме кинетических энергий протона и альфа частицы:
[math]frac{q_1q_2}{4pivarepsilon_0r}=frac{m_1V_1^2}2+frac{m_2V_2^2}2[/math].
Масса альфа частицы в 4 раза больше, а заряд в два раза больше чем у протона: m2=4m1; q1=e; q2=2e.
[math]frac{5m_1}2(V_1^2+V_2^2)=frac{e^2}{2pivarepsilon_0r}[/math];
[math]r=frac{e^2}{5pi m_1varepsilon_0r(V_1^2+V_2^2)}[/math];
r=10-12 м= 1 пм.
32
Электромагнитное излучение с длиной волны 3.3*10-7 м используется для нагревания воды массой 1 кг. Сколько времени потребуется для нагревания воды на 10 0С, если источник за 1 с излучает 1020 фотонов? Считать, что излучение полностью поглощается водой.
Показать ответ
Энергия для нагревания воды: [math]Q=mCDelta T[/math].
Энергия одного фотона: [math]E=hfrac clambda[/math].
[math]hfrac clambdacdot ncdot t=mCDelta T[/math], где n – кол-во фотоновза секунду.
[math]t=frac{mCDelta Tlambda}{hnt}=700;с[/math].
Делитесь своими результатами или спрашивайте, как решить конкретное задание. Будьте вежливы, ребята:
Источник