Графическая зависимость давления $p$ постоянного количества аргона от его концентрации $n$ в процессе $1$-$2$-$3$ представлена на рисунке. Проанализировав график, определите, получает аргон теплоту или отдает в процессах $1$-$2$ и $2$-$3$. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Рассмотрим участок $1$-$2$: $p=cn;~n=\frac{N}{V}\Rightarrow p=c\frac{N}{V}\Rightarrow pV=cn$ Так как $N-const$ (по условию задачи), а $c$ – некоторая константа: $pV-const$ По уравнению Менделеева-Клапейрона: $pV=\nu RT\Rightarrow T-const\Rightarrow U=\frac{3}{2}\nu RT-const\Rightarrow \Delta U_{12}=0$ $\downarrow n=\frac{N}{V\uparrow}$ – при уменьшении концентрации газа увеличивается его объем, значит, работа газа положительна: $A_{12}>0$. По первому закону термодинамики: $Q_{12}=\Delta U_{12}+A_{12}>0$ – на участке $1$-$2$ аргон получает теплоту. Рассмотрим участок $2$-$3$: $p-const;~p=\uparrow nkT\downarrow$ – с ростом концентрации газа его температура уменьшается, значит, внутренняя энергия газа уменьшается: $\downarrow U=\frac{3}{2}\nu RT\downarrow \Rightarrow \Delta U_{23}<0$ $\uparrow n=\frac{N}{V\downarrow }$ – при увеличении концентрации газа его объем уменьшается, значит, работа газа отрицательна: $A_{23}<0$. $Q_{23}=\Delta U_{23}+A_{23}<0$ – на участке $2$-$3$ аргон отдает теплоту.

С поверхности земли почти вертикально вверх бросили камень, который через $5$ с упал на крышу здания на высоте $30$ м. Чему была равна скорость камня в момент перед падением на крышу? Сопротивление воздуха не учитывать.

Запишем уравнения координаты $y$ и проекции скорости на ось $Oy$: $y=y_0+v_{0y}t+\frac{a_yt^2}{2}$ $v_y=v_{0y}+a_yt$ Выполним преобразования под условие задачи: $y=v_0t-\frac{gt^2}{2}$ $v_y=v_0-gt$ Так как точка $A$ находится на высоте $h$, вместо $y$ подставим $h$, а вместо $v_y$ подставим $-v_A$, так как она направлена против оси $Oy$. Получим: $h=v_0t_A-\frac{gt_A^2}{2}$ $-v_A=v_0-gt_A$ Выразим из формулы высоты начальную скорость и найдем ее: $v_0t_A=h+\frac{gt_A^2}{2}\Rightarrow v_0=\frac{h+\frac{gt_A^2}{2}}{t_A}=\frac{30+\frac{10\cdot 5^2}{2}}{5}=31~м/с$ Так как мы нашли начальную скорость, подставим это значение в уравнение скорости и получим скорость в точке $A$: $v_A=-v_0+gt_A=-31+10\cdot 5=19~м/с$ Ответ: $19~м/с$

Проводящий стержень равномерно со скоростью $0,5$ м/с скользит по двум параллельным горизонтальным рельсам, замкнутым на конденсатор емкостью $100$ мкФ. Рельсы со стержнем находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией $2$ Тл, расстояние между рельсами равно $0,2$ м. Чему равна энергия электрического поля, запасенная в конденсаторе?

ЭДС индукции, возникающая на концах стержня при его движении в магнитном поле: $|\varepsilon_i|=vBlcos\alpha,~\alpha=0°\Rightarrow cos\alpha=cos0°=1$ Так как после зарядки конденсатора ток в контуре перестает течь: $\varepsilon_i=U$ Энергия электрического поля заряженного конденсатора: $W=\frac{CU^2}{2}=\frac{C\left (vBl\right )^2}{2}=\frac{100\cdot 10^{-6}(0,5\cdot 2\cdot 0,2)^2}{2}=2\cdot 10^{-6}=2~мкДж$ Ответ: $2~мкДж$

Одно и то же постоянное количество одноатомного идеального газа расширяется из одного и того же начального состояния $p_1$, $V_1$ до одного и того же конечного объема $V_2$ первый раз по изобаре $1$-$2$, а второй – по адиабате $1$-$3$ (см. рисунок). Отношение работы газа в процессе $1$-$2$ к работе газа в процессе $1$-$3$ равно $\frac{A_{12}}{A_{13}}=k=2$. Чему равно отношение количества теплоты $Q_{12}$, полученной газом от нагревателя в ходе процесса $1$-$2$, к модулю изменения внутренней энергии газа $\left |U_3-U_1\right |$ в ходе процесса $1$-$3$?

По первому закону термодинамики: $Q=A+\Delta U$ Работа газа: $A=p\Delta V$ Изменение внутренней энергии: $\Delta U=\frac{3}{2}\nu R\Delta T$ Рассмотрим участок $1$-$2$: $Q_{12}=A_{12}+\Delta U_{12}=p_1\left (V_2-V_1\right )+\frac{3}{2}\nu R\left (T_2-T_1\right )=p_1\left (V_2-V_1\right )+\frac{3}{2}p_1\left (V_2-V_1\right )=\frac{5}{2}p_1\left (V_2-V_1\right )$ Рассмотрим участок $1$-$3$. Процесс адиабатный, следовательно: $Q_{13}=0\Rightarrow A_{13}=-\Delta U_{13}$ $A_{13}>0\Rightarrow \Delta U_{13}<0$ Искомое отношение: $\frac{Q_{12}}{\left |\Delta U_{13}\right |}=\frac{\frac{5}{2}p_1\left (V_2-V_1\right )}{\left |\Delta U_{13}\right |}=\frac{\frac{5}{2}\cdot A_{12}}{A_{13}}=\frac{5}{2}\cdot 2=5$ Ответ: $5$

Открытый Банк заданий ЕГЭ по физике, стр. 35 с ответами и решениями

Каталог заданий

Найдите нужные задания по ЕГЭ, физике, номеру или теме. Любое задание можно открыть в каталоге или решить в тренажёре.

Я готовлюсь к

Список задач

id 371 балл

Выбор пары для эксперимента

Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость объёма газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от температуры газа. У него имеется пять различных сосудов с манометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных температуре и давлении (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести исследование? В ответ запишите номера выбранных сосудов.

$\mathrm{№}$ сосуда	Давление, $\mathrm{кПа}$	Температура газа в сосуде, $\mathrm{^\circ C}$	Масса газа, $\mathrm{г}$
$1$	$200$	$25$	$4$
$2$	$260$	$30$	$8$
$3$	$260$	$30$	$6$
$4$	$300$	$35$	$6$
$5$	$200$	$35$	$4$