В вертикальной плоскости маленький шарик, подвешенный к потолку на легкой нерастяжимой нити, совершает колебания. Угол $\alpha=40^\circ$ соответствует максимальному отклонению нити от вертикали. В момент, когда шарик движется влево-вверх, а нить образует с вертикалью угол $\beta=20^\circ$ (см. рисунок), сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к шарику. На этом рисунке покажите, куда направлено в этот момент ускорение шарика (внутрь траектории, наружу от траектории, по нити, перпендикулярно нити). Сопротивление воздуха не учитывать. Ответ обоснуйте.

1) Изначально шарик отклонили от положения равновесия на $40^\circ$, где у него отсутствовала скорость, а потенциальная энергия была максимальна. 2) Так как натяжение нити перпендикулярно перемещению шарика и работу не совершает, будет выполняться закон сохранения энергии. 3) В нижней точке траектории модуль скорости шарика максимален, так как потенциальная энергия шарика в этой точке минимальна. 4) В точке, где отклонение шарика от положения равновесия составляет $20^\circ$, шарик еще имеет скорость, но меньше, чем в нижней точке траектории. Значит, тангенциальное ускорение шарика направлено противоположно его скорости. 5) Шарик движется по окружности, при этом на него действует центростремительное ускорение, направленное по нити. 6) Складывая тангенциальное и центростремительное ускорения получим общее ускорение, направленное согласно рисунку. 7) По второму закону Ньютона сумма сил $\vec{T}$ и $m\vec{g}$ будет сонаправлена общему ускорению. Видеоразбор на Youtube: https://youtu.be/q22tLAFIGD4?t=5068

Циклический процесс $1$-$2$-$3$, график которого изображен на рисунке в координатах $p$-$T$ ($p$ – давление газа, $T$ – абсолютная температура газа), проводят с $1$ моль гелия. Постройте график цикла в координатах $p$-$V$ ($p$ – давление газа, $V$ – объем газа). Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, сравните работу газа в процессе $2$-$3$ и работу внешних сил в процессе $3$-$1$.

Рассмотрим процесс $1$-$2$: $p=cT,$ где $c$ – некоторая константа. По уравнению Менделеева-Клапейрона: $pV=\nu RT\Rightarrow cTV=\nu RT\Rightarrow V=\frac{\nu R}{c}-const$ Таким образом: $V_1=V_2$ Рассмотрим процесс $2$-$3$: $\downarrow_{\mathrm{в~2}}pV\uparrow_{\mathrm{в~2}}=\nu RT\Rightarrow V_3=2V_2$ Рассмотрим процесс $3$-$1$: $p-const$ Пусть $V_1=V_2=V_0$, тогда $V_3=2V_0$. Построим график цикла в координатах $p-V$: $A_{23}$ равна площади фигуры под графиком $p\left (V\right )$ на участке $2$-$3$. $A_{31~\mathrm{внешних~сил}}=p_0\left (2V_0-V_0\right )=p_0V_0$. Так как площадь фигуры под участком $2$-$3$ на графике $p\left (V\right )$ больше $p_0V_0$, то $A_{23}>A_{31~\mathrm{внешних~сил}}$.

Открытый Банк заданий ЕГЭ по физике, № 21 Молекулярная физика и электродинамика. Качественная задача, Общая физика с ответами и решениями

Каталог заданий

Найдите нужные задания, выбрав вид экзамена, название предмета, номер или тему. Любое задание можно открыть в каталоге или решить в тренажёре.

Я готовлюсь к

Список задач

id 210593 балла
Общая физика
В вертикальной плоскости маленький шарик, подвешенный к потолку на легкой нерастяжимой нити, совершает колебания. Угол $\alpha=40^\circ$ соответствует максимальному отклонению нити от вертикали. В момент, когда шарик движется влево-вверх, а нить образует с вертикалью угол $\beta=20^\circ$ (см. рисунок), сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к шарику. На этом рисунке покажите, куда направлено в этот момент ускорение шарика (внутрь траектории, наружу от траектории, по нити, перпендикулярно нити). Сопротивление воздуха не учитывать. Ответ обоснуйте.
id 223313 балла
Общая физика
Циклический процесс $1$ - $2$ - $3$ , график которого изображен на рисунке в координатах $p$ - $T$ ( $p$ – давление газа, $T$ – абсолютная температура газа), проводят с $1$ моль гелия. Постройте график цикла в координатах $p$ - $V$ ( $p$ – давление газа, $V$ – объем газа). Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, сравните работу газа в процессе $2$ - $3$ и работу внешних сил в процессе $3$ - $1$ .