В сосуде находится влажный воздух
Из (9)
.
Ответ: 294 К.
Задача 4.
Воздушный шар с газонепроницаемой оболочкой массой 400 кг заполнен 100 кг гелия. Он может удерживать в воздухе груз массой 225 кг. По недосмотру экипажа из оболочки вытекло 4 кг гелия. Сколько груза нужно выбросить из гондолы шара, чтобы шар перестал опускаться? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара, воздушных течений в вертикальном направлении нет.
Дано: mоб = 400 кг mг = 100 кг mгр = 225 кг Δmг= 4 кг | Решение: Согласно второму закону Ньютона, векторная сумма сил, действующих воздушный шар с грузом равна нулю. На шар с грузом действуют сила тяжести и сила Архимеда. Запишем второй закон Ньютона в виде (1) (2) |
Δmгр – ? |
где
ρ – плотность воздуха,
V1 и V2 – начальный и конечный объем шара.
Разделив (2) на (1), получим
(3)
Так как по условию задачи температура и давление воздуха не изменились и они равны соответственно температуре и давлению гелия в шаре, уравнение Менделеева – Клайперона для начального и конечного состояния гелия в шаре можно записать в виде
(5)
(6)
Разделив (6) на (5), получим
(7)
Из (3) и (7) следует
или
.
Ответ: 25 кг.
Задача 5.
При температуре t = 36°С плотность водяного пара в воздухе равна ρ = 33,3.10-3 кг/м3. Давление насыщенного водяного пара при этой температуре рнас = 5945 Па. Какова относительная влажность воздуха?
Дано: Т = 309 К ρ = 33,3.10-3 кг/м3 рнас=5945 Па | Решение: Давление паров воды в воздухе можно рассчитать, используя уравнение Менделеева – Клайперона: , |
φ – ? |
где М – молярная масса воды.
Относительная влажность воздуха
Ответ: φ = 80 %.
Задача 6.
В сосуде при температуре 100ºС находится влажный воздух под давлением 1 атм. После изотермического уменьшения объёма в 4 раза давление увеличилось в 3,8 раз. Чему была равна относительная влажность (в процентах) в начальном состоянии? Объёмом сконденсированной воды пренебречь.
Дано: t = 100°C p1 = 1 атм.=105 Па p2 = 3,8 p1 | Решение: Выразим начальное и конечное давление влажного воздуха как сумму давлений воздуха и паров воды в воздухе (1) , (2) где рвозд и р/возд – начальное и конечное давление воздуха, рводы и р/воды – начальное и конечное давление паров воды в воздухе. |
φ – ? |
Воспользуемся уравнением Менделеева – Клайперона, применив его к начальному и конечному состоянию воздуха
, (3)
, (4)
где
m – масса воздуха в сосуде,
М – молярная масса воздуха.
Из уравнений (1) и (2) с учетом условия задачи следует
или . (5)
Так как при изотермическом уменьшении объема в 4 раза давление влажного воздуха увеличилось в 3,8 раза, а не в 4 раза, можно сделать вывод, что часть паров воды сконденсировалась. Давление насыщенного водяного пара при температуре 100°С можно найти из соответствующей таблицы справочника. При температуре 100°С оно равно нормальному атмосферному давлению 105 Па. Таким образом,
р/воды = рнас=105 Па. (6)
Конечное давление влажного воздуха по условию
. (7)
Запишем уравнение (7) с учетом уравнений (2), (5) и (6)
.
Из этого уравнения следует, что
.
Относительная влажность воздуха в начальном состоянии
Ответ: φ = 31,6 %.
1.3. Задачи для самостоятельного решения
Задача 1.
Две порции одного и того же идеального газа изотермически расширяются при одной и той же температуре. Изотермы представлены на рисунке. Почему изотерма I лежит выше изотермы II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Задача 2.
Две порции одного и того же идеального газа нагреваются при одном и том же давлении. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изобара I лежит выше изобары II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.
Задача 3.
Определите плотность смеси 64 г кислорода и 56 г азота, если давление смешанного газа 200 кПа, а температура 27°С.
Ответ: 2,4 кг/м3.
Задача 4.
Во время опыта объем сосуда с воздухом увеличился в 6 раз, и воздух перешел из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок). Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Определите отношение N2/N1 числа молекул газа в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.
Ответ: 4.
Задача 5.
Теплоизолированный цилиндр разделен подвижным теплопроводящим поршнем на две части. В одной части цилиндра находится гелий, а в другой – аргон. В начальный момент температура гелия равна 300 К, а аргона – 900 К, и объемы, занимаемые газами, одинаковы. Во сколько раз изменится объем, занимаемый гелием, после установления теплового равновесия, если поршень перемещается без трения? Теплоемкостью цилиндра и поршня пренебречь.
Ответ: .
Задача 6.
Газовая смесь, состоящая из кислорода и азота, находится в баллоне под давлением р = 1 МПа. Определить парциальное давление р1 кислорода и р2 азота, если массовая доля ω1 кислорода в смеси равна 0,2. Мк = 32·10-3 кг/моль, Маз = 28·10-3 кг/моль.
Ответ: р1 = 0,18 кПа, р2 = 0,82 кПа.
Задача 7.
В сосуде находится азот при нормальных условиях. Какое давление установится в сосуде после нагревания газа до температуры 1500°С, при которой 30% молекул распадаются на атомы?
Ответ: 8,44 кПа.
Задача 8.
В горизонтально расположенной трубке неизменного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально, запаянным концом вниз. На сколько надо нагреть воздух в трубке, чтобы его объем увеличился в 2 раза? Начальная температура воздуха в трубке равна температуре воздуха в лаборатории 300 К. Атмосферное давление 750 мм рт. ст.
Ответ: на 420 К.
Задача 9.
В горизонтально расположенной трубке неизменного сечения, запаянной с одного конца, помещен столбик ртути длиной 15 см, который отделяет воздух в трубке от атмосферы. Трубку расположили вертикально, запаянным концом вниз, и охладили на 100ºК. Во сколько раз изменится объем воздуха в трубке? Температура воздуха в лаборатории 300 К. Атмосферное давление 750 мм рт. ст.
Ответ: уменьшится в 1,8 раза.
Задача 10.
Вертикально расположенный цилиндрический замкнутый сосуд высотой 50 см разделен подвижным поршнем на две части, в каждой из которых содержится по 0,022 моль идеального газа при температуре 361ºК. Определите вес поршня, если он находится на высоте 20 см от дна сосуда. Толщиной поршня пренебречь.
| Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 |
Источник
При ознакомлении с демонстрационным вариантом контрольных измерительных материалов 2017 г. следует иметь в виду, что задания, включённые в демонстрационный вариант, не отражают всех вопросов содержания, которые будут проверяться с помощью вариантов КИМ в 2017 г. Полный перечень вопросов, которые могут контролироваться на едином государственном экзамене 2017 г., приведён в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена 2017 г. по физике.
Назначение демонстрационного варианта заключается в том, чтобы дать возможность любому участнику ЕГЭ и широкой общественности составить представление о структуре будущих КИМ, количестве и форме заданий, об уровне их сложности. Приведённые критерии оценки выполнения заданий с развёрнутым ответом, включённые в этот вариант, дают представление о требованиях к полноте и правильности записи развёрнутого ответа.
Эти сведения позволят выпускникам выработать стратегию подготовки и сдачи ЕГЭ.
Инструкция по заполнению бланков ЕГЭ.
*) В конце теста вы найдете полное решение всех задач варианта.
1. На рисунке приведён график зависимости проекции скорости тела их от времени. Чему
равна проекция ускорения этого тела ах в интервале времени от 10 до 15 с?
Ответ:
м/с2
2. У поверхности Земли на космонавта действует гравитационная сила 900 Н. Какая гравитационная сила действует со стороны Земли на того же космонавта в космическом корабле, который движется по круговой орбите на расстоянии двух радиусов Земли от земной поверхности?
Ответ:
Н
3. Одинаковые шары,массой 0,4 кг каждый движутся со скоростями, показан
ными на рисунке, и при столкновении слипаются. Чему будет равен суммарный импульс шаров после столкновения, если v1 = 4 м/с, v2 =v1√2?
Ответ:
кг·м/с
4. В широкую U-образную трубку, расположенную вертикально, налиты жидкости плотно
стью ρ1 и ρ2 (см. рисунок). Жидкости не смешиваются. На рисунке b = 15 см, h = 30 см,
Н = 35 см. Чему равно отношение плотностей ρ1/ρ2?
Ответ:
5. Четыре тела одинаковой массы 100 г двигались вдоль оси Ох. В таблице представлена
зависимость их координат от времени.
| t, с | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| X1, см | 4 | 8 | 18 | 32 | 50 | |
| x2, см | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| X3, см | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | |
| x4, см | 2 | -2 | 2 |
Выберите из предложенных утверждений двау которые верно отражают результаты этого
опыта.
1) Первое тело двигалось равномерно.
2) Сумма сил, дейтсвующих на второе тело, равна нулю.
3) Скорость третьего тела равна 2 м/с.
4) Период колебаний четвертого тела равен 2 с.
5) В момент времени 3 с кинетическая энергия третьего тела была равна 0,4 Дж.
Ответы №№:
6. Шарик, брошенный от поверхности земли вертикально вверх с начальной скоростью v0,
поднялся на высоту Н, а затем упал обратно на землю. Что произойдет с ускорением шарика и его максимальной потенциальной энергией относительно земной поверхности, если
уменьшить начальную скорость шарика в 2 раза? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Для каждой величины определите соответствующий характер ее изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Ускорение шарика. Максимальная потенциальная энергия относительно земной поверхности:
7. Груз, привязанный к нити, отклонили от положения равновесия и отпустили из состояния покоя (см. рисунок). На графиках А и Б показано изменение физических величин,
характеризующих движение груза после этого. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут
представлять.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго
столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ГРАФИКИ | ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
 | 1) кинетическая энергия Ек 2) координата х 3) проекция импульса рх, 4) проекция ускорения ах |
Ответы АБ:
8. Объём 1 моль водорода в сосуде при температуре Т и давлении р равен 3 л. Чему равен
объём 3 моль водорода при том же давлении и температуре 2Т? (Водород считать идеальным газом.)
Ответ:
л
9. Кусок металла с удельной теплоёмкостью 450 Дж/(кг·К) нагрели от 20 °С до 60 °С,
затратив количество теплоты, равное 36 кДж. Чему равна масса этого куска металла?
Ответ:
кг
10. Газ в цилиндре расширился, совершив работу 150 Дж. Внутренняя энергия газа при этом
уменьшилась на 30 Дж. Какое количество теплоты газ получил от окружающих тел?
Ответ:
Дж
11. В жёстком закрытом сосуде находится влажный воздух при температуре 16 °С. Плотность водяных паров в сосуде равна 1,155·10-2 кг/м3. Воздух в сосуде нагревают до
25 °С. Пользуясь таблицей зависимости плотности насыщенных паров воды от температуры, выберите два верных утверждения о результатах этого опыта.
| t, °С | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| pнп, 10-2 кг/м3 | 1,36 | 1,45 | 1,54 | 1,63 | 1,73 | 1,83 | 1,94 | 2,06 | 2,18 | 2,30 |
1) При температуре 16 °С на стенках сосуда есть капельки росы.
2) Относительная влажность воздуха в сосуде при 18 °С равна 75%.
3) При увеличении температуры относительная влажность воздуха в сосуде уменьшается.
4) Давление в сосуде остаётся постоянным.
5) Плотность водяного пара в сосуде при нагревании увеличивается.
Ответы №№:
12. В ходе адиабатного процесса внутренняя энергия 1 моль разреженного гелия увеличивается. Как изменяются при этом температура гелия и его давление?
Для каждой величины определите соответствующий характер
изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины.
Цифры в ответе могут повторяться.
Температура гелия/ Давление гелия: 
13. Электрон е влетает в зазор между полюсами электромагнита со скоростью v→направленной к наблюдателю перпендикулярно плоскости рисунка (см. рисунок, где кружок с
точкой показывает направление движения электрона). Как направлена (вправо, влево,
вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) действующая на него сила Лоренца F?→
Ответ запишите словом (словами).
Ответ:
14. Заряженная пылинка массой m с зарядом q движется с ускорением а = 20 м/с2 в однородном электрическом поле напряжённостью Е. Каково ускорение пылинки массой 2m
с зарядом 3q в том же поле? (Силой тяжести, действующей на пылинку, пренебречь.)
Ответ:
м/с2
15. Индуктивность одного витка проволоки равна 4·10-3 Гн. При какой силе тока магнитный поток через поперечное сечение катушки, сделанной из 5 витков, равен 20 мВб?
Ответ:
A
16. К аккумулятору подключили реостат. На рисунке показан график изменения силы тока
в реостате в зависимости от его сопротивления. Выберите из предложенных утверждений два у которые верно отражают результаты этого опыта.
1) Внутреннее сопротивление аккумулятора равно 0,5 Ом.
2) ЭДС аккумулятора равна 12 В.
3) Мощность, выделяемая в реостате увеличивается при увеличении его сопротивления.
4) Напряжение на реостате при силе тока 2 А равно 5 В.
Напряжение на источнике не зависит от силы тока через реостат.
Ответы №№: 
17. Предмет, расположенный на двойном фокусном расстоянии от тонкой собирающей линзы, передвигают к тройному фокусу (см. рисунок). Как изменятся при этом расстояние
от линзы до изображения предмета и размер
изображения?
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.
Расстояние от линзы до изображения. Размер изображения:
18. Участок цепи постоянного тока содержит резистор. Установите соответствие между формулами для вычисления физических величин и названиями этих величин.
В формулах использованы обозначения: I — сила тока на участке цепи; U — напряжение на участке цепи, t — время протекания тока.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго
столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ФОРМУЛЫ | ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
| А) IU Б) It | 1) заряд, протекший через резистор 2) напряжение на резисторе 3) мощность тока, выделяющаяся на резисторе 4) сила тока через резистор |
Ответы АБ:
19. Ядро магния 2412Mg захватило электрон. Определите число протонов и нейтронов в этом
ядре, образовавшемся в результате такой реакции.
Число протонов. Число нейтронов:
20. На рисунке представлен фрагмент спектра излучения атомарных паров водорода. Цифры
на числовой оси — длины волн в нанометрах. Чему равна минимальная энергия фотонов
на данном участке спектра? Ответ округлить до целого значения.
Ответ:
·10-19Дж
21. В ядерном реакторе цепочка ядерных реакций начинается с захвата ядром быстрого
нейтрона. Как изменятся при захвате нейтрона следующие характеристики ядра: заряд
ядра и число нуклонов в ядре?
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.
Заряд ядра. Число нуклонов в ядре:
22. С помощью амперметра проводились измерения силы тока на участке цепи. Шкала амперметра проградуирована в А. Погрешность измерений силы тока равна половине цены
деления шкалы амперметра. Запишите в ответ величину силы тока в цепи с учётом погрешности измерений.
Ответ: ( ±
) А
23.Необходимо собрать экспериментальную устаповку, с помощью которой можно определить ускорение тела, соскальзывающего с наклонной плоскости. Для этого школьник
взял брусок и наклонную плоскость. Какие два предмета из приведённого ниже перечня
оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента?
1) динамометр
2) пружина
3) секундомер
4) линейка
5) весы
Ответы №№:
24. Рассмотрите таблицу, содержащую некоторые характеристики планет Солнечной системы. Размеры и параметры орбит даны в сравнении с планетой Земля.
Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.
1) Средняя плотность Венеры меньше средней плотности Земли.
2) Центростремительное ускорение Юпитера при его вращении вокруг Солнца больше
центростремительного ускорения Марса.
3) Первая космическая скорость для Нептуна меньше, чем для Урана.
4) Ускорение свободного падения на Меркурии составляет примерно1 м/с2.
5) Сила притяжения Сатурна к Солнцу больше, чем у Юпитера.
| Имя | Диаметр | Масса | Орбитальный радиус (а.е.) | Период обращения (земных лет) | Период вращения (земных суток) | |
| Меркурий | 0,38 | 0,06 | 0,39 | 0,24 | 58,6 | |
| Венера | 0,95 | 0,82 | 0,72 | 0,62 | 243 | |
| Земля | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Марс | 0,53 | 0,11 | 1.5 | 1,9 | 1 | |
| Юпитер | 11,2 | 318 | 5.2 | 11,9 | 0,41 | |
| Сатурн | 9,5 | 95,2 | 9.5 | 29,5 | 0,43 | |
| Уран | 4 | 14,6 | 19.2 | 84 | 0,72 | |
| Нептун | 3,9 | 17,2 | 30,1 | 165 | 0,67 | |
Ответы №№: Часть II.
25. Снаряд, летящий со скоростью 100 м/с, разрывается на два осколка. Один из осколков
летит под углом 90° к первоначальному направлению, а второй — под углом 60°. Какова
масса снаряда до разрыва, если второй осколок массой 1 кг имеет скорость 400 м/с?
Массой взрывчатого вещества пренебречь.
Ответ:
кг
26. В однородном магнитном поле по вертикальным направляющим без
трения скользит прямой горизонтальный проводник массой 0,2 кг, по
которому течёт ток 2 А. Вектор магнитной индукции направлен горизонтально перпендикулярно проводнику (см. рисунок), В = 2 Тл. Чему
равна длина проводника, если известно, что ускорение проводника направлено вниз и равно 2 м/с2?
Ответ:
м
27. Предмет расположен на горизонтальной главной оптической оси тонкой собирающей
линзы. Оптическая сила линзы D = 5 дптр. Изображение предмета действительное, увеличение (отношение высоты изображения предмета к высоте самого предмета) k = 2.
Найдите расстояние от изображения предмета до линзы.
Ответ:
см
28. Две порции одного и того же идеального газа нагреваются
в сосудах одинакового объёма. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изохора I лежит выше изохоры II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
1) ν1ν2
2) ν1 = ν2
3) ν1 > ν2
Ответ:
См. РЕШЕНИЕ.
29. Стартуя из точки А (см. рисунок), спортсмен движется равноускоренно
до точки В, после которой модуль скорости спортсмена остаётся постоянным вплоть до точки С. Во сколько раз время, затраченное спортсменом на участок ВС, больше, чем на участок АВ, если модуль ускорения
на обоих участках одинаков? Траектория ВС — полуокружность.
Ответ:
См. РЕШЕНИЕ.
30. Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном.
Объём каждого сосуда V = 1 м3. В первом сосуде находится ν1 = 1 моль гелия при температуре Т1 = 400 К; во втором ν2 = 3 моль аргона при температуре Т2. Кран открывают.
После установления равновесного состояния давление в сосудах р = 5,4 кПа. Определите
первоначальную температуру аргона Т2.
Ответ:
К См. РЕШЕНИЕ.
31. В однородном магнитном поле с индукцией В,→направленной вертикально вниз, равномерно вращается по окружности в горизонтальной плоскости против часовой стрелки отрицательно заряженный шарик массой m подвешенный на нити длиной l (конический
маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен α, скорость вращения шарика равна
v. Найдите заряд шарика q. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шарик. Вычислите результат, если B = 1 Тл, l= 71 см, α = 30°, v = 0,5 м/с, m = 1 г.
Ответ:
мКл См. РЕШЕНИЕ.
32. Фотокатод с работой выхода 4,42·10-19 Дж освещается монохроматическим светом. Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией
4·10-4 Тл перпендикулярно линиям индукции этого поля и движутся по окружностям.
Максимальный радиус такой окружности 10 мм. Какова частота ν падающего света?
Ответ:
·1015 Гц См. РЕШЕНИЕ.
Источник