Просто об электротехнике, электронике, математике, физике
Просто об электротехнике, электронике, математике, физике
Категория: ЕГЭ по физике, Физика

Пробник по физике от 14 февраля, 2 часть

Публикую вторую часть статградовского пробника по физике от 14 февраля.

Задача 25. Камень бросили вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с. Через какое минимальное время после броска кинетическая энергия камня уменьшится в 4 раза?

Так как вначале у камня вся энергия  в виде кинетической, а в искомый момент она стала в 4 раза меньше, следовательно, начальная скорость уменьшилась вдвое – 10 м/с. То есть,

   

   

Ответ: 1 с.

Задача 26. Какое количество теплоты надо сообщить в изобарном процессе трём молям одноатомного идеального газа, находящегося при температуре С, для того, чтобы его объём увеличился в 2 раза? Ответ выразите в кДж и округлите до целого числа.

Согласно первому началу термодинамики

   

Так как процесс изобарный, работа совершалась. Она равна

   

Внутренняя энергия изменится в связи с изменением температуры:

   

   

   

   

Тогда

   

Ответ: 20 кДж.

Задача 27. Электрическая цепь состоит из идеального источника постоянного напряжения и подключённого к нему резистора сопротивлением 1,5 Ом. В результате окисления контактов тепловая мощность, выделяющаяся в резисторе, уменьшилась в 9 раз. Чему равно сопротивление окислившихся контактов?

Мощность упала в 9 раз вследствие уменьшения тока втрое. А ток мог уменьшиться втрое из-за увеличения сопротивления втрое. Значит, суммарное сопротивление резистора и контактов 4,5 Ом. Сопротивление контактов тогда 3 Ома.

Ответ: 3 Ом.

Задача 28. В наше время на дни рождения часто дарят резиновые шарики, надутые гелием, – они не взрывоопасны и имеют довольно большую подъёмную силу. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, происхождение этой подъёмной силы и определите, на сколько она изменится, если вместо гирлянды из 27 шаров, в каждый из которых накачали по 1 молю гелия, надуть тем же количеством гелия один большой шар? Толщина резиновой оболочки у всех шаров одинакова, давление и температура близки к нормальным, а подъёмная сила гирлянды равна 1,52 Н.

Имеем 27 шаров по 1 молю. Объем такого шара равен

   

Площадь поверхности равна

   

Если будем иметь один большой шар, то его объем будет равен . Определим его радиус:

   

   

   

   

Площадь поверхности 27 малых шаров

   

Площадь поверхности большого шара

   

Так как вес оболочки прямо пропорционален ее площади, то очевидно, что для группы шаров масса оболочки больше  в 3 раза, чем для одного большого шара.

Запишем условие воздухоплавания (равновесия) для группы из 27 шаров:

   

– подъемная сила, равная по условию 1,52 Н.

– масса шара, складывающаяся из массы оболочки и массы газа в ней:

   

   

   

Так как газа в оболочке – 1 моль, то заменим массу гелия и массу воздуха на их молярные массы:

   

Вес оболочки большого шара в 3 раза меньше веса оболочки группы шаров:

   

Определим, насколько изменится подъемная сила. Было:

   

Стало:

   

   

Именно на две трети веса оболочек группы шаров и изменится (увеличится) подъемная сила, поскольку сила Архимеда осталась той же (вытесненный объем воздуха в обоих случаях один и тот же).

Ответ: 3,486 Н.

Задача 29. На горизонтальном шероховатом столе лежит брусок массой кг, соединённый через систему идеальных блоков невесомой и нерастяжимой нитью с грузом массой кг, висящим на высоте  м над столом (см. рисунок). Груз начинает движение без начальной скорости и абсолютно неупруго ударяется о стол. Какое количество теплоты Q выделяется при этом ударе? Коэффициент трения бруска о стол равен .

Рисунок к задаче 29

Составим уравнения по второму закону для бруска и груза:

   

   

   

Сложение первых двух уравнений дает:

   

   

Теперь обратимся к кинематике. По формуле «без времени»

   

   

В тепло перейдет кинетическая энергия

   

Ответ: 30 Дж.

Задача 30. В гладком закреплённом теплоизолированном горизонтальном цилиндре находится 1 моль идеального одноатомного газа (гелия) при температуре К, отделённый от окружающей среды – вакуума – теплоизолированным поршнем массой кг. Вначале поршень удерживали на месте, а затем придали ему скорость V = 15 м/с, направленную в сторону газа. Чему будет равна среднеквадратичная скорость атомов гелия в момент остановки поршня? Поршень в цилиндре движется без трения.

Газ будет сжиматься, вследствие чего его температура будет расти. А это приведет к увеличению скоростей молекул:

   

Поэтому надо выяснить новую температуру газа. Так как поршень остановился, то его кинетическая энергия перешла во внутреннюю энергию газа. Запишем закон сохранения энергии:

   

   

   

   

   

   

Теперь найдем скорость:

   

Ответ: 1190 м/с.

Задача 31. В цепи, схема которой изображена на рисунке, ЭДС первого источника В, его внутреннее сопротивление Ом, ЭДС второго источника В, его внутреннее сопротивление Ом, сопротивления резисторов Ом, Ом, Ом, Ом, ёмкость конденсатора мкФ. Найдите энергию этого конденсатора, если до включения в данную цепь он был не заряжен.

Рисунок к задаче 31

Напряжение на конденсаторе равно напряжению на резисторе .  Источники включены встречно, поэтому тот, у которого ЭДС больше, переборет.

Ток в цепи будет

   

Напряжение на :

   

Энергия конденсатора

   

Ответ: 63 мкДж.

Задача 32.На рисунке изображена интерференционная схема Юнга, в которой источник  монохроматического света с длиной волны нм помещён перед ширмой с двумя узкими щелями, находящимися на расстоянии мм друг от друга. Из-за дифракции на этих щелях свет после ширмы расходится во все стороны, как от двух когерентных источников, и на экране, на расстоянии м от ширмы со щелями, наблюдается интерференционная картина. Найдите период этой картины, т. е. расстояние между интерференционными полосами на экране. Экран расположен параллельно ширме.

Рисунок к задаче 32

Согласно формуле дифракционной решетки

   

Синус угла вследствие его малости можем заменить на тангенс:

   

Тогда

   

   

Ответ: 1,2 мм.

Комментариев - 24

  • Игнат
    |

    Здравствуйте, в задаче 27 вы утверждаете, что “Мощность упала в 9 раз вследствие уменьшения тока втрое”, но ведь 1.Сопротивление цепи изменилось;
    2. Мощность можно определить по формуле: P=I*U;
    значит мощность находится в линейной зависимости от тока, ведь напряжение постоянно. Прошу проконсультировать по данному вопросу в случае ошибки или исправить решение. Заранее спасибо.

    Ответить
    • Анна
      |

      Положим, напряжение источника 3 В. Тогда ток I=U/R=3/1,5=2 A. Мощность, выделяющаяся в резисторе P=UI=I^2R=6 Вт. Теперь пусть окислились контакты и сопротивление стало 4,5 Ома. Тогда ток равен U/R=3/4,5=2/3 A. Мощность,выделяемая в резисторе (!) P=I^2R=4/9*1,5=2/3, что в 9 раз меньше, чем ранее. Фишка в том, что речь о самом резисторе. И напряжение теперь другое на нем: 1,5*2/3=1 В. Остальные 2 В падают на сопротивлении контактов.

      Ответить
      • Игнат
        |

        Спасибо большое, не сразу понял , что речь идет именно о мощности резистора, впредь буду внимательнее читать условие)

        Ответить
  • Евгения
    |

    Здравствуйте Анна! Огромное Вам спасибо за решение этого варианта! А нет ли ответов на второй вариант? Если есть буду очень благодарна за помощь. С уважением Евгения Васильевна

    Ответить
  • Евгения
    |

    Еще вопрос Анна. Имеем ли мы право в задании 32 вводить самостоятельно что тангенс угла равен синусу этого же угла. В условии не сказано! Может здесь через математические тождества решать? С уважением Евгения Васильевна

    Ответить
    • Анна
      |

      Тангенс малого угла можно применять вместо синуса, так же, как и синус мы иногда заменяем самим углом (в радианах), когда он мал.

      Ответить
  • Игорь
    |

    “Сила Архимеда для группы шаров равна весу вытесненного ими воздуха 27F = 27*(m воздуха – m гелия)*g …”
    Не могли бы вы объяснить, почему в скобках получается разность масс воздуха и гелия?

    Ответить
    • Анна
      |

      Гелий тоже имеет массу. Мы вытеснили воздух, но на смену пришел более легкий гелий, и мы должны учесть его массу.

      Ответить
      • Светлана
        |

        Не поняла всё равно ваше объяснение.
        Выталкивающая сила равна весу вытесненного воздуха. А уже при подсчете подъемной силы мы учитываем массу гелия и оболочки. В самой формуле выталкивающей силы не учитывается материал, из которого сделано тело. По любому, объяснение ваших действий, мне кажется должно быть другим.
        И не поняла, откуда 29 и 4 на 10 в -3.
        тогда что вы вычислили 27mg? Что такое m? Оно уже тогда не должно содержать массу гелия, вы его уже учли.
        и главное, вы не написали увеличится или уменьшится? Это, конечно можно понять, но мне кажется в ответе это надо прописывать.

        Ответить
        • Анна
          |

          Я согласна с вами. И соответствующим образом исправила статью. И заодно пояснила, откуда молярные массы. Так лучше?

          Ответить
          • Светлана
            |

            Супер! Спасибо большое!
            теперь на каждом шагу всё понятно!
            спасибо за замечательный сайт!

            Ответить
          • Светлана
            |

            Единственное, насчет ответа.
            Если у нас спрашивают насколько изменится подъемная сила?
            Fпод’-Fпод=Fарх’-m’g – (Fарх-mg)
            Fарх’=Fарх потому что объемы газов одинаковые в обоих случаях, массы гелия в обоих случаях тоже одинаковые.
            m’=m (большой оболочки) +m(гелия)
            m = m (27 оболочек) +m (гелия)
            получается Fпод’-Fпод= m (27 оболочек)g – m (большой оболочки)g
            Или 5.23-1.7
            если не правильно, то, пожалуйста, поясните. Спасибо!

            Ответить
        • Анна
          |

          Спасибо большое вам за замечания, благодаря таким неравнодушным людям и сайт становится лучше, и мы, репетиторы.

          Ответить
          • Светлана
            |

            Спасибо Вам, что Вы делитесь своим опытом!
            Это очень дорогого стоит!

            Ответить
  • Никита
    |

    есть ли подробное обьяснения этой же работы,но вариант ФИ10302?

    Ответить
    • Анна
      |

      Нет, нету.

      Ответить
  • елена
    |

    Здравствуйте,Анна!Большое спасибо.

    Ответить
  • Инга
    |

    Здравствуйте!! Не могли бы вы пояснить вот что в зад 28. Вы пишите, что вес группы шаров больше веса большего шара в 3 раза. Затем ниже вы пишите, что вес шара больше в 3 раза веса группы шаров и равен 1,743 Н . И этот вес и есть разница между силой f1 и f2. Обосновываете это тем, что сила Архимеда не меняется . Я думаю, что в задаче нас просят указать на сколько выталкивающая сила F 1 изменится . На мой взгляд сила архимеда не изменится, вес гелия не изменится, меняется только вес оболочки . И тогда разница между выталкивающей силой f1и f2 будет равна разности веса группы шаров и веса большого шара . Поэтому на мой взгляд ответ в задаче не верный

    Ответить
    • Анна
      |

      Ответ теперь, наконец, верный. По просьбе Светланы пояснения были дополнены и исправлены. Спасибо!

      Ответить
    • Светлана
      |

      Согласна.

      Ответить
      • Анна
        |

        Совместными усилиями наконец добили эту задачу. Всем спасибо!

        Ответить
  • Инга
    |

    Вот теперь и я согласна с решением)))

    Ответить
  • Ирина
    |

    Здравствуйте. У меня вопрос. В 28 задаче когда Вы сократили g, почему Вы силу F не разделили на g?

    Ответить
    • Анна
      |

      Просто при переписывании g упустила. Спасибо.

      Ответить
  • Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *