В закрытом сосуде вместимостью 20 л при нормальных условиях

ЕГЭ 2002-2010. Физика. Примеры решения задач части С
скачать (300.9 kb.)
Доступные файлы (3):

ЕГЭ 2007. Физика. Тесты (Документ)
Шпоры для ЕГЭ, экзаменов по физике (Документ)
Второв В.Б. Примеры решения задач по ТАУ (Документ)
Демонстрационные варианты ЕГЭ по дисциплинам естественно-научного профиля за 2002-2010 гг (Документ)
Жданов М. Сборник заданий части C. Подготовка к ЕГЭ по математике. Решения задач (Документ)
ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по механике части С (Документ)
ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по электродинамике части С (Документ)
Филонович Н.В. Физика: 7 класс: Задачи и решения к учебнику А.В.Перышкина Физика: 7 класс (Документ)
ЕГЭ 2002-2004. Физика. Задания части C (Документ)
ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по квантовой физике части С (Документ)
Боровой А.А., Финкельштейн Э.Б., Херувимов А.Н. Законы электромагнетизма (Документ)
Гомонова А.И. Физика. Примеры решения задач. Теория (Документ)

k1_p_11_07.doc

1 2 3 4 5 6 7 8

Задачи для самостоятельного решения

Задача 13. Два медных проводника одинаковой длины l соединены последовательно. Площадь поперечного сечения первого равна S1, второго – S2. Определите отношение напряженности электростатического поля в первом проводнике к напряженности поля во втором при протекании по ним тока.

Ответ: .

Задача 14. При подключении к источнику постоянного тока резистора сопротивлением R1 = 2 Ом в цепи идет ток I1 =1,6 А. Если к источнику подключить резистор сопротивлением R2 = 1 Ом, по цепи пойдет ток I2 =2 А. Какое количество теплоты выделяется за 1 с внутри источника тока при подключении резистора R2?

Ответ: Q2 = 12 Вт.

Задача 15. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 10 м приложили разность потенциалов 1 В. Определите промежуток времени, в течение которого температура проводника повысится на 10 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7×10–8 Ом×м.)

Ответ: t » 57c.

Задача 16. Электрический чайник имеет две спирали. При включении одной из них вода закипает за 3 мин, а при включении другой – за 2 мин. Через какое время закипит вода в чайнике, если обе спирали включить последовательно? Через какое время закипит вода при параллельном включении обеих спиралей чайника? Масса воды и ее начальная температура в обоих случаях одинакова.

Ответ: 5 минут; 1,2 минуты.

Задача 17. В закрытом сосуде вместимостью 20 л находится воздух при нормальных условиях. Его нагревают электрическим нагревателем, в котором течет ток 2 А при напряжении 100 В. КПД нагревателя 13 %. Через какое время давление в сосуде повысится до 4·105 Па? Удельная теплоемкость воздуха в данных условиях 716 Дж/(кг·К), а его плотность при нормальных условиях 1,29 кг/м3.

Ответ: t = ≈ 10 мин .
Задача 18. В закрытом сосуде вместимостью 20 л находится воздух при нормальных условиях. Воздух начали греть электрическим нагревателем, и через 10 мин давление в сосуде повысилось до 4·105 Па. Какова сила тока в нагревателе, если известно, что КПД нагревателя 13%, и он работает при напряжении 100 В? Удельная теплоемкость воздуха в данных условиях равна 716 Дж/(кг·К), а его плотность при нормальных условиях равна 1,29 кг/м3.

Ответ: I = = 2 А.

Задача 19. В закрытом сосуде вместимостью 20 л находится воздух при нормальных условиях. Его нагревают электрическим нагревателем, сила тока в котором 2 А при напряжении 100 В. КПД нагревателя 13%. Во сколько раз изменится давление воздуха в сосуде через 10 мин? Удельная теплоемкость воздуха в данном процессе равна 716 Дж/(кг·К), а его плотность при нормальных условиях 1,29 кг/м3.

Ответ: =4.

Задача 20. В закрытом сосуде вместимостью 20 л при нормальных условиях находится воздух, который начинают греть электрическим нагревателем. Сила тока в нагревателе 2 А. Через 10 мин давление в сосуде повысилось до 4105Па. Каково напряжение, подаваемое на нагреватель, если известно, что КПД нагревателя 13%? Удельная теплоемкость воздуха в данных условиях равна 716 Дж/(кг·К), а его плотность при нормальных условиях равна 1,29 кг/м3.

Ответ: U = = 98 В.

Задача 21. В закрытом сосуде вместимостью 20 л при нормальных условиях В электрической цепи, составленной по схеме (см. рисунок), показания вольтметра были 5,4 В, показания амперметра равны 2,9·10-3А. Определите по этим данным электрическое сопротивление резистора R, если внутреннее сопротивление вольтметра равно 2,7·104 Ом.

Ответ: R= 2 кОм.

Задача 22. К батарейке подключают последовательно соединенные амперметр и вольтметр – приборы при этом показывают 1 мА и 9 В, соответственно. Если последовательно присоединить еще один вольтметр, то первый будет показывать 6 В, а второй 3 В. Что покажет амперметр, если второй вольтметр соединить параллельно первому? Батарейка остается прежней.

Подсказка к решению: изобразите схемы включенных измерительных приборов. Из условия задачи видно, что вольтметры имеют различные сопротивления. Сравнив показания вольтметров, можно сделать вывод, что второй вольтметр имеет вдвое меньшее сопротивление R1=2R2. Аналогично можно оценить значения сопротивления амперметра и внутреннего сопротивление источника тока. Оба эти сопротивления пренебрежимо малы, так как во второй схеме (последовательное подключение вольтметров) при изменении силы тока общее напряжение на вольтметрах не изменилось. Значит, ЭДС батарейки равно 9 В. С учетом этого запишите закон Ома для полной цепи для случая параллельного соединения вольтметров, предварительно рассчитав их общее сопротивление.

Ответ: I =3 мA.

Задача 23. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 0,01R, сопротивление вольтметра 9R. Каковы показания амперметра в первой схеме, если во второй схеме они равны I2 ?

Ответ: I1=I2≈ 1,11·I2.

Задача 24. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 0,1R, сопротивление вольтметра 9R. В первой схеме показания вольтметра равны U1. Каковы его показания во второй схеме? Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Ответ: U2 =U1≈ 1,11·U1 .

Задача 25. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 0,1R, сопротивление вольтметра 9R. Каковы показания вольтметра в первой схеме, если во второй схеме они равны U2? Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Ответ: U1 = U2= 0,9U2.

Задача 26. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра R, сопротивление вольтметра 9R. Найдите отношение показаний амперметра в схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Ответ: =≈ 0,90

В закрытом сосуде вместимостью 20 л при нормальных условиях Задача 27. До замыкания ключа К на схеме (см. рисунок) идеальный вольтметр V показывал напряжение 30 В. Внутреннее сопротивление источника r = 0,9 Ом. Что показывает идеальный амперметр А после замыкания ключа? Сопротивления резисторов указаны на рисунке.

Ответ: I4 = 4А.

В закрытом сосуде вместимостью 20 л при нормальных условиях Задача 28. До замыкания ключа К на схеме (см. рисунок) идеальный вольтметр V показывал напряжение 7 В. Внутреннее сопротивление источника 1,2 Ом. Что показывает идеальный амперметр А после замыкания ключа? Сопротивления резисторов указаны на рисунке.

Ответ: I4 = 0,42 А.

Задача 29. До замыкания ключа К на схеме (см. рисунок) идеальный вольтметр V показывал напряжение 12 В. Внутреннее сопротивление источника равно 1,5 Ом. Что показывает идеальный амперметр А после замыкания ключа? Сопротивления резисторов указаны на рисунке.

Ответ: I10 = 0,7 А.

1 2 3 4 5 6 7 8

Задачи для самостоятельного решения

Источник

Задача 28.
При 17°С некоторое количество газа занимает объем 580 мл. Какой объем займет это же количество газа при 100°С, если давление его останется неизменным?
Решение:
По закону Гей – Люссака при постоянном давлении объём газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре (Т):

V2 – искомый объём газа;
T2 – соответствующая V2 температура;
V1 – начальный объём газа при соответствующей температуре Т1.

По условию задачи V1 = 580мл; Т1 = 290К (273 + 17 = 290) и Т2 = 373К (273 + 100 = 373). Подставляя эти значения в выражение закона Гей – Люссака, получим:

Ответ: V2 = 746мл.

Задача 29.
Давление газа, занимающего объем 2,5л, равно 121,6 кПа (912мм рт. ст.). Чему будет равно давление, если, не изменяя температуры, сжать газ до объема в 1л?
Решение:
Согласно закону Бойля – Мариотта, при постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объёму газа:

Обозначив искомое давление газа через Р2, можно записать:

Ответ: Р2 = 304кПа (2280мм.рт.ст.).

Задача 30. На сколько градусов надо нагреть газ, находящийся в закрытом сосуде при 0 °С, чтобы давление его увеличилось вдвое?
Решение:
При постоянном объёме давление газа изменяется прямо пропорционально температуре:

По условию задачи Т1 = 0 °С + 273 = 273К; давление возросло в два раза: Р2 = 2Р1.

Подставляя эти значения в уравнение, находим:

Ответ: Газ нужно нагреть на 2730С.

Задача 31.
При 27°С и давлении 720 мм.рт. ст. объем газа равен 5л. Кой объем займет это же количество газа при 39°С и давлении 104кПа?
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:

где Р и V – давление и объём газа при температуре Т; Р0 и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях. Данные задачи: V = 5л; Т = 298К (273 + 25 = 298); Р = 720 мм.рт.ст. (5,99 кПа); Р0 = 104 кПа; Т = 312К (273 + 39 = 312); Т = 273К. Подставляя данные задачи в уравнение, получим:

Ответ: V0 = 4,8л

Задача 32.
При 7°С давление газа в закрытом сосуде равно 96,0 кПа. Каким станет давление, если охладить сосуд до —33 °С?
Решение:
При постоянном объёме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

Обозначим искомое давление через Р2, а соответствующую ему температуру через Т2. По условию задачи Р1 = 96,0 кПа; Т1 = 280К (273 + 7 = 280); Т2 = 240К (273 – 33 = 240). Подставляя эти значения в уравнение, получим:

Ответ: Р2 = 82,3кПа.

Задача 33.
При нормальных условиях 1г воздуха занимает объем 773 мл. Какой объем займет та же масса воздуха при 0 °С и )и давлении, равном 93,3 кПа (700мм. рт. ст.)?
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:

где Р и V – давление и объём газа при температуре Т; Р0 и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях. Данные задачи: Р0 = 101,325кПа; V0 = 773мл; Т0 = 298К (273 + 25 = 298); Т = 273К; Р = 93,3кПа. Подставляя данные задачи и преобразуя уравнение, получим:

Ответ: V = 769, 07 мл.

Задача 34.
Давление газа в закрытом сосуде при 12°С равно 100 кПа (750мм рт. ст.). Каким станет давление газа, если нагреть сосуд до 30°С?
Решение:
При постоянном объёме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

Обозначим искомое давление через Р2, а соответствующую ему температуру через Т2. По условию задачи Р1 = 100 кПа; Т1 = 285К (273 + 12 = 285); Т2 = 303К (273 + 30 = 303). Подставляя эти значения в уравнение, получим:

Ответ: Р2 = 106,3кПа.

Задача 35.
В стальном баллоне вместимостью 12л находится при 0°С кислород под давлением 15,2 МПа. Какой объем кислорода, находящегося при нормальных условиях можно получить из такого баллона?
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:

где Р и V – давление и объём газа при температуре Т; Р0 и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях. Данные задачи: V = 12л; Т = 273К (273 + 0 = 2273); Р =15,2МПа); Р0 = 101,325кПа; Т0 = 298К (273 + 25 = 298). Подставляя данные задачи в уравнение, получим:

Ответ: V0 = 1,97м3.

Задача 36.
Температура азота, находящегося в стальном баллоне под давлением 12,5 МПа, равна 17°С. Предельное давление для баллона 20,3МПа. При какой температуре давление азота достигнет предельного значения?
Решение:
При постоянном объёме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

Обозначим искомое давление через Р2, а соответствующую ему температуру через Т2. По условию задачи Р1 = 12,5МПа; Т1 = 290К (273 + 17 = 290); Р2 = 20,3МПа. Подставляя эти значения в уравнение, получим:

Ответ: Т2 = 1980С.

Задача 37.
При давлении 98,7кПа и температуре 91°С некоторое количество газа занимает объем 680 мл. Найти объем газа при нормальных условиях.
Решение:
Зависимость между объёмом газа, давлением и температурой выражается общим уравнением, объединяющим законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта:

где Р и V – давление и объём газа при температуре Т; Р0 и V0 – давление и объём газа при нормальных условиях. Данные задачи: Р0 = 101,325кПа; V = 680мл; Т0 = 298К (273 + 25 = 298); Т = 364К (273 + 91 = 364); Р = 98,7кПа. Подставляя данные задачи и преобразуя уравнение, получим:

Ответ: V0 = 542,3мл.

Задача 38.
При взаимодействии 1,28г металла с водой выделилось 380 мл водорода, измеренного при 21°С и давлении 104,5кПа (784мм рт. ст.). Найти эквивалентную массу металла.
Решение:
Находим объём выделившегося водорода при нормальных условиях, используя уравнение:

где Р и V – давление и объём газа при температуре Т = 294К (273 +21 = 294); Р0 = 101,325кПа; Т0 = 273К; Р = 104,5кПа. Подставляя данные задачи в уравнение,

получим:

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Мольный объём любого газа при н.у. равен 22,4л. Отсюда эквивалентный объём водорода равен 22,4 : 2 = 11,2л или 11200 мл. Тогда, используя формулу закона эквивалентов, рассчитаем эквивалентную массу металла:

Ответ: mЭ(Ме) = 39,4г/моль.

Задача 39.
Как следует изменить условия, чтобы увеличение массы данного газа не привело к возрастанию его объема: а) понизить температуру; б) увеличить давление; в) нельзя подобрать условий?
Решение:
Для характеристики газа количеством вещества (n, моль) применяется уравнение РV = nRT, или – это уравнение Клапейрона-Менделеева. Оно связывает массу (m, кг); температуру (Т, К); давление (Р, Па) и объём (V, м3) газа с молярной массой (М, кг/моль).

Тогда из уравнения Клапейрона-Менделеева объём газа можно рассчитать по выражению:

Отсюда следует, что V = const, если при увеличении массы (m) газа на некоторую величину будет соответственно уменьшена температура (T) системы на некоторое необходимое значение. Объём системы также не изменится при постоянной температуре, если при увеличении массы (m) газа на некоторую величину будет соответственно увеличено давление (P) системы на необходимую величину.

Таким образом, при увеличении массы газа объём системы не изменится, если понизить температуру системы или же увеличить давление в ней на некоторую величину.

Ответ: а); б).

Задача 40.
Какие значения температуры и давления соответствуют нормальным условиям для газов: а) t = 25 °С, Р = 760 мм. рт. ст.; б) t = 0 °С, Р = 1,013 • 105Па; в) t = 0°С, Р = 760 мм. рт. ст.?
Решение:
Состояние газа характеризуется температурой, давлением и объёмом. Если температура газа равна 0 °С (273К), а давление составляет 101325 Па (1,013 • 105) или 760 мм. рт. ст., то условия, при которых находится газ, принято считать нормальными.

Ответ: б); в).

Источник