Тело привязанное нитью ко дну сосуда

Статьи
Среднее общее образование
Физика
Предлагаем вашему вниманию разбор 29 задания ЕГЭ-2018 по физике. Мы подготовили пояснения и подробный алгоритм решения, а также рекомендации по использованию справочников и пособий, которые могут понадобиться при подготовке к ЕГЭ.
20 марта 2018
Задание 29
Деревянный шар привязан нитью ко дну цилиндрического сосуда с площадью дна S = 100 см2. В сосуд наливают воду так, что шар полностью погружается в жидкость, при этом нить натягивается и действует на шар с силой T. Если нить перерезать, то шар всплывёт, а уровень воды изменится на h = 5 см. Найдите силу натяжения нити T.
Решение
| |
Рис. 1 | Рис. 2 |
Первоначально деревянный шар привязан нитью ко дну цилиндрического сосуда площадью дна S = 100 см2 = 0,01 м2 и полностью погружен в воду. На шар действуют три силы: сила тяжести со стороны Земли, – сила Архимеда со стороны жидкости, – сила натяжения нити, результат взаимодействия шара и нити. По условию равновесия шара в первом случае геометрическая сумма всех действующих на шарик сил, должна быть равна нулю:
ЕГЭ-2018. Физика. Сдаем без проблем!
В книге содержатся материалы для успешной сдачи ЕГЭ по физике: краткие теоретические сведения по всем темам, задания разных типов и уровней сложности, решение задач повышенного уровня сложности, ответы и критерии оценивания. Учащимся не придется искать дополнительную информацию в интернете и покупать другие пособия. В данной книге они найдут все необходимое для самостоятельной и эффективной подготовки к экзамену. Издание содержит задания разных типов по всем темам, проверяемым на ЕГЭ по физике, а также решение задач повышенного уровня сложности.
Купить
Выберем координатную ось OY и направим ее вверх. Тогда с учетом проекции уравнение (1) запишем:
Fa1 = T + mg (2).
Распишем силу Архимеда:
Fa1 = ρ · V1g (3),
где V1 – объем части шара погруженной в воду, в первом это объем всего шара, m – масса шара , ρ – плотность воды. Условие равновесия во втором случае
Fa2 = mg (4)
Распишем силу Архимеда в этом случае:
Fa2 = ρ · V2g (5),
где V2 – объем части шара, погруженной в жидкость во втором случае.
Поработаем с уравнениями (2) и (4) . Можно использовать метод подстановки или вычесть из (2) – (4), тогда Fa1 – Fa2 = T, используя формулы (3) и (5) получим ρ · V1g – ρ · V2g = T;
ρg (V1 – V2) = T (6)
Учитывая, что
V1 – V2 = S ·h (7),
где h = H1 – H2; получим
T = ρ · g · S · h (8)
Подставим числовые значения
T = 1000 | кг | · 10 | м | · 5 · 10–2 м = 5 Н |
м3 | с2 |
Ответ: 5 Н.
ЕГЭ-2018. Физика. 30 тренировочных вариантов экзаменационных работ
Издание содержит:
• 30 тренировочных вариантов ЕГЭ
• инструкцию по выполнению и критерии оценивания
• ответы ко всем заданиям
Тренировочные варианты помогут учителю организовать подготовку к ЕГЭ, а учащимся – самостоятельно проверить свои знания и готовность к сдаче выпускного экзамена.
Купить
Источник
Задача 2.
Ведро, в котором находится m = 10 кг смеси воды со льдом, внесли в комнату и сразу начали измерять температуру смеси. График зависимости температуры от времени t(t) изображен на рисунке. Какая масса льда была в ведре, когда внесли в комнату? Удельная теплоемкость воды с=4200 Дж/(кг оС), удельная теплота плавления льда l = 330 кДж/кг. Теплоемкостью ведра пренебречь.
(10 баллов)
Возможное решение | |
Таяние льда в ведре и нагревание воды происходит за счет теплообмена с окружающей средой. Так как рост температуры от времени в рассматриваемом диапазоне является линейным, то мощность Р теплового потока можно считать постоянной. Уравнение теплового баланса для таяния льда mлl = Рt0, где mл – масса льда в ведре, t0 = 50 мин – время таяния льда. Уравнение теплового баланса при нагревании воды mсΔt = РΔt, где Δt – время нагревания воды. Из графика определим. Таким образом | |
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин; представлено полное верное объяснение с указанием наблюдаемых явлений и законов: пояснили, что таяние льда в ведре и нагревание воды происходит за счет теплообмена с окружающей; Заметили, что рост температуры от времени в рассматриваемом диапазоне является линейным, следовательно мощность Р теплового потока можно считать постоянной средой записано уравнение теплового баланса для таяния льда mлl = Рt0; уравнение теплового баланса при нагревании воды mсΔt = РΔt; определим проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу; представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 1 1 2 1 1 1 2 1 |
Задача 3.
Резисторы сопротивлениями R1 = 1 кОм, R2 = 2 кОм, R3 = 3 кОм, R4 = 4 кОм подключены к источнику постоянного напряжения U0 = 33В через клеммы А и В. К резисторам подключили два идеальных амперметра А1, А2. Определите показания амперметров I1, I2.
(10 баллов).
Возможное решение | |
Определим токи Ii, текущие через резисторы Ri (i = 1, 2, 3, 4). Так как амперметры идеальные, то можно рассмотреть эквивалентную электрическую цепь. Для этой цепи , RAB = RAC + RCB = . Полный ток в цепи Для определения показания амперметров запишем закон сохранения токов в узлах d и с ( выбранное направление токов указано на рисунке): I1 = IR1 – IR3 = 5 мА, I2 = IR3 – IR4 = 4 мА | |
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: Сделан пояснительный рисунок; проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу определили сопротивление RAC; определили сопротивление RCB; определили сопротивление RAB; | 1 1 1 1 |
определили I; определили IR1; определили IR2; определили IR3; представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины : I1 = 5 мА, I2 = 4 мА | 1 1 1 1 2 |
Задача 4.
Кусок льда привязан нитью ко дну цилиндрического сосуда с водой (см. рис.). Над поверхностью воды находится некоторый объём льда. Нить натянута с силой Т= 1Н. На сколько и как изменится уровень воды в сосуде, если лёд растает? Площадь дна сосуда S= 400 см2 , плотность воды ρ= 1 г/см3.
(10 баллов)
Возможное решение | |
Запишем условие плавания куска льда в воде: mлg+ Т =FА= ρ вVп.ч.g; где Vп.ч – объём погружённой в воду части куска льда. Найдём первоначальный уровень воды в сосуде (1), где V о – первоначальный объём воды в сосуде до таяния льда. Соответственно (2), где h2 – уровень воды в сосуде, после таяния льда, V 1 – объём воды, полученной из льда. Решая совместно (1) и (2), получаем h 1 –h 2 = (V п.ч. –V1 )/S; найдём Vп.ч = (m лg+Т)/( ρ в.g). Учтём mл = m1, где m1 – масса воды, полученной изо льда m1 = ρвV1 ; V1 = mл/ρв. Тогда h 1 –h 2 = ((mлg+Т)/ ρ вg. – m л / ρ в )/ S = 2,5 мм | |
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: cделан пояснительный рисунок, с указанием всех действующих сил; описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин; представлено полное верное объяснение с указанием наблюдаемых явлений и законов: записано условие плавания куска льда в воде: mлg + Т = FА= ρвVп.ч.g; записали формулу для расчета h1 ; записали формулу для расчета h2; проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу: h 1 –h 2 = (V п.ч. –V1 )/S; Vп.ч = (mлg+Т)/(ρв.g); V1 = mл/ρв ; h 1 –h 2 = ((mлg+Т)/ ρ вg. – m л / ρ в )/ S. Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины: h 1 –h 2 = 2,5 мм | 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
Задача 5.
Чему должен быть равен минимальный коэффициент трения μ между шинами и поверхностью наклонной дороги с уклоном α=30о, чтобы автомобиль мог двигаться по ней вверх с ускорением a=0,6 м/с2?
(10 баллов)
Возможное решение | |
Cилой, вынуждающей двигаться автомобиль является сила трения покоя F(тр.п)макс . Проскальзыванием колёс и силой трения качения пренебрегаем. Укажем все действующие на автомобиль силы и запишем 2 закон Ньютона ma = Fтр.п. + mg. Через проекцию на ось ОХ: Fтр.п. – mg = ma Fтр.п.=μN; OY: N = mg Þ Fтр.п.=μ mg Þ μmg – mg = ma ; μ = (а + g)/g ; μ = 0,64. | |
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: cделан пояснительный рисунок, с указанием всех действующих сил; представлено полное верное объяснение с указанием наблюдаемых явлений и законов (II закон Ньютона); cилой, вынуждающей двигаться автомобиль является сила трения покоя F(тр.п)макс; Проскальзыванием колёс и силой трения качения пренебрегаем; проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу: ОХ: Fтр.п. – mg = ma OY: N = mg μmg – mg = ma μ = (а + g)/g Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины: μ = 0,64 | 2 1 1 1 1 1 1 1 1 |
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 |
Источник
Похожие вопросы:
Физика, 12.03.2019 18:37
Вцилиндрическом сосуде с водой находится частично погруженное в воду тело, привязанное натянутой нитью к дну сосуда. при этом тело погружено в воду на две трети своего объёма. если перерезать нить, то тело всплывёт и будет плавать погружённым в воду на половину. на сколько при этом изменится уровень воды в сосуде? масса тела m = 30 г, плотность воды p=1,0 г/см кубических, площадь дна сосуда s=10 см квадратных
Ответов: 2
Физика, 18.03.2019 20:50
Тело массой 0,05 кг, привязанное к нити длиной 0,25 м, равномерно вращается в горизонтальной плоскости. каким должен быть период обращения, чтобы сила натяжения нити не превышала 2н?
Ответов: 3
Физика, 29.03.2019 04:10
Всосуде (см. рисунок) находится система тел, состоящая из блока с перекинутой через него легкой нитью, к концам которой привязаны тело объемом v и пружина жесткость k. нижний конец пружины прикреплен ко дну сосуда. как изменится сила натяжения нити, действующая на пружину, если все систему погрузить в жидкость плотность p
Ответов: 3
Физика, 18.04.2019 18:56
Тело погружено на 3/4 своего объёма в жидкость. определите в какую жидкость погружено тело?
Ответов: 2
Физика, 18.05.2019 15:20
(от вас зависит моя жизнь), решить, ) два груза, соединёных нитью, движутся по гладкой поверхности. когда сила 100 н была приложена к правому грузу, сила натяжения нити была равна 30 н. какой будет сила натяжения нити, если эту силу приложить к левому грузу?
Ответов: 2
Математика, 23.07.2019 00:43
20
два шара одинакового объема 100 см3 связаны нитью и погружены в жидкость. верхний шарик плавает, наполовину погружаясь в жидкость. найдите ее плотность, если известно, что сила натяжения нити составляет 0,1 н, а нижний шар в 3 раза массивнее верхнего. g = 10 м/с2.
Ответов: 1
Физика, 04.09.2019 23:08
Стальное тело висит на нити. сила натяжения 156н. когда тело погрузили в неизвестную жидкость, сила натяжения нити стала 140н. определите плотность неизвестной жидкости. .
Ответов: 1
Физика, 05.09.2019 05:40
Вцилиндрическом сосуде с водой находится частично погружённое в воду тело, привязанное натянутой нитью ко дну сосуда. при этом тело погружено в воду на две трети своего объёма. если перерезать нить, то тело всплывёт и будет плавать погружённым в воду наполовину. на сколько при этом изменится уровень воды в сосуде? масса тела m = 30 г, плотность воды ρ = 1,0 г/см3 , площадь дна сосуда s = 10 см
Ответов: 1
Физика, 05.09.2019 07:00
Вцилиндрическом сосуде с водой находится частично погруженные в воду тело привязанное натянутой нитью ко дну сосуда при этом тело погруженное в воду на 2/3 своего объема если перерезать нить то тело всплывёт и будет плавать погруженным в воду наполовину на сколько при этом изменится уровень воды в сосуде масса тела равна 30 г плотность воды равна 1,0 г/см в кубе, площадь дна сосуда равна 10 см в квадрате
Ответов: 3
Физика, 05.09.2019 07:50
Тело, привязанное нитью ко дну сосуда, погружено в жидкость на 2/3 своего объёма. сила натяжения нити при этом равна t1 = 12 н. для того чтобы вынуть это тело из жидкости на 2/3 объёма, нужно отвязать тело ото дна и приложить к нему сверху направленную вертикально вверх силу t2 = 9 н. определите отношение плотностей жидкости и тела.
Ответов: 1
Физика, 05.09.2019 08:20
Тело, привязанное нитью ко дну сосуда, погружено в жидкость на 2/3 своего объёма. сила натяжения нити при этом равна t1 = 12 н. для того чтобы вынуть это тело из жидкости на 2/3 объёма, нужно отвязать тело ото дна и приложить к нему сверху направленную вертикально вверх силу t2 = 9 н. определите отношение плотностей жидкости и тела.
Ответов: 2
Физика, 20.10.2019 18:13
Тело массой 0,05 кг, привязанное к нити длиной 0,25 м, равномерно вращается в горизонтальной плоскости. каким должен быть период обращения, чтобы сила натяжения нити не превышала 2н?
ответ: 0,5 с
нужно решение с объяснениями и рисунок,
Ответов: 3
У тебя есть свой ответ?
Тело привязанное нитью ко дну сосуда погружено в жидкость на 2/3 своего обьема. сила натяжения нити…
Отправлено
Вопросы по другим предметам:
Математика, 27.05.2019 10:10
История, 27.05.2019 10:10
География, 27.05.2019 10:10
Математика, 27.05.2019 10:10
Математика, 27.05.2019 10:10
Математика, 27.05.2019 10:10
Русский язык, 27.05.2019 10:10
Математика, 27.05.2019 10:10
Математика, 27.05.2019 10:10
Источник