1. Съдът съдържа хелий под налягане 100 kPa. Концентрацията на хелий е увеличена 2 пъти, а средната кинетична енергия на молекулите му е намалена 4 пъти. Определете стационарното налягане на газа.
2. Температурата на хелия се повишава от 27 °C на 177 °C. Колко пъти се е увеличила средната кинетична енергия на неговите молекули?
3. Съдът съдържа аргон, чиято абсолютна температура е 300 K. Концентрацията на аргон е намалена 2 пъти, докато налягането му се е увеличило 1,5 пъти. Определете стационарната абсолютна температура на газа.
4. Фигурата показва графика на процес 1-2, в който участва хелий. Обемът, зает от газ в състояние 1, е 2 литра. Определете обема на хелия в състояние 2, ако количеството хелиево вещество не се променя в процеса 1-2.
5. Фигурата показва графика на процес 1-2, в който участва неон. Абсолютната температура на газа в състояние 1 е 150 К. Определете абсолютната температура на неона в състояние 2, ако количеството на газовото вещество не се променя в процеса 1-2.
6. Фигурата показва графика на процес 1-2, в който участва хелий. Абсолютната температура на газа в състояние 1 е 600 K. Определете абсолютната температура на хелия в състояние 2, ако количеството на газовото вещество не се променя в процеса 1-2.
7. С повишаване на абсолютната температура с 600 К, средноквадратичната скорост на топлинното движение на молекулите на хелия се увеличава 2 пъти. Каква е крайната температура на газа?
8. Температурата на газа в съда е 2 °C. Каква е температурата на газа по абсолютната температурна скала?
9. Газът в цилиндъра преминава от състояние А в състояние Б и масата му не се променя. Параметрите, които определят състоянието на идеален газ, са дадени в таблицата:
Какво число трябва да се въведе в празната клетка на таблицата?10. Съд с моноатомен идеален газ беше компресиран, увеличавайки концентрацията на газовите молекули 5 пъти. В същото време средната енергия на топлинно движение на газовите молекули се увеличава 2 пъти. Колко пъти се е увеличило налягането на газа в съда в резултат на това?
11. 1 мол идеален газ се охлажда изохорно с 200 K и налягането му намалява с коефициент 2. Каква е началната абсолютна температура на газа?
12.. Обемът на 1 мол водород в съд при температура T и налягане p е равен на V1. Обемът на 2 мола водород при същото налягане и температура 3T е равен на V2. Какво е съотношението V2/V1? (Водородът се счита за идеален газ.)
13. Съдът съдържа постоянно количество идеално газово вещество. Колко пъти ще намалее температурата на газа, ако той премине от състояние 1 в състояние 2 (виж фигурата)?
14. Съдът съдържа идеален газ. Процесът на изохорна промяна в състоянието на газ е показан на диаграмата (виж фигурата). Газовата маса се промени по време на процеса. В коя точка от диаграмата масата на газа има най-голяма стойност?
15. Фигурата показва промяната в състоянието на постоянна маса на разреден аргон. Температурата на газа в състояние 2 е 627 °C. Каква температура съответства на състояние 1?
16. По време на експеримента налягането на разредения газ в съда се увеличи 2 пъти, а средната енергия на топлинно движение на неговите молекули се увеличи 6 пъти. Колко пъти е намаляла концентрацията на газовите молекули в съда?
Отговори
1.Отговор: 50. 2.Отговор: 1,5. 3.Отговор: 900. 4. Отговор: 6. 5. Отговор: 750.
6. Отговор: 200. 7. Отговор: 800. 8. Отговор: 275. 9. Отговор: 4. 10. Отговор: 10.
11. Отговор: 400. 12. Отговор: 6. 13. Отговор: 6. 14. Отговор: 1. 15. Отговор: 300.
16. Отговор: 3.
Отговорът на задачи 5–7, 11, 12, 16–18, 21 и 23 е
последователност от две числа. Напишете своя отговор в полето за отговор в текста
работа и след това прехвърлете според примера по-долу без интервали,
запетаи и други допълнителни символи във форма за отговор №1.
Отговорът на задача 13 е дума. Напишете отговора си в полето за отговор в
текст на работата и след това го прехвърлете според примера по-долу във формуляра
отговори номер 1.
Отговорът на задачи 19 и 22 са две числа. Напишете своя отговор в полето за отговор в текста на работата и след това го прехвърлете според примера по-долу, без да разделяте числата с интервал, във формуляр за отговори № 1.
Отговорът на задачи 27–31 включва подробно описание на целия ход на задачата. Във формуляр за отговор № 2 посочете номера на задачата и
запишете пълното му решение.
При извършване на изчисления е разрешено да се използва непрограмируем
калкулатор.
Всички формуляри за единен държавен изпит се попълват с ярко черно мастило. Можете да използвате гел, капилярна или писалка.
Когато изпълнявате задачи, можете да използвате чернова. Публикации
в проекта не се вземат предвид при оценяване на работата.
Точките, които получавате за изпълнени задачи се сумират.
Опитайте се да изпълните възможно най-много задачи и да получите най-висок резултат
брой точки.
Желаем Ви успех!
По-долу е справочна информация, която може да ви е необходима, когато извършвате работата.
Десетични префикси
| Име | Обозначаване | Фактор | Име | Обозначаване | Фактор |
| гига | Ж | centi | с | ||
| мега | М | Мили | м | ||
| килограм | Да се | микро | мк | ||
| хекто | Ж | нано | н | ||
| деци | д | пико | П |
| Константи номер ускорение на свободно падане върху Земята гравитационна константа универсална газова константа R = 8,31 J/(mol K) константа на Болцман постоянна скорост на светлината на Авогадро във вакуум коефициент на пропорционалност в закона на Кулон модул на заряда на електрона (елементарен електрически заряд) константа на Планк |
Част 1
1) В момент от време 10 s силата на статично триене е равна на 2 N. 2) През първите 10 s блокът се е преместил с 20 m 3) В момент от време 10 s силата на триене при плъзгане е равно на 2 N. 4) В интервала от 12 до 20 s блокът се е движел с постоянно ускорение. 5) В интервала от 12 до 20 s блокът се движеше с постоянна скорост. Отговор:
. При този процес газът извършва работа, равна на 3 kJ. Въз основа на вашия анализ на графиката изберете две верни твърдения. 1) При процес 1−2 обемът на газа намалява. 2) Количеството топлина, получено от газа, е 1 kJ. 3) При процес 1−2 обемът на газа се увеличава. 4) Количеството топлина, получено от газа, е 3 kJ. 5) Работата на газа в процес 1−2 е отрицателна. Отговор:Металната повърхност се осветява със светлина, чиято дължина на вълната е по-малка от дължината на вълната λ, съответстваща на червената граница на фотоелектричния ефект за дадено вещество. С увеличаване на интензитета на светлината
1) фотоелектричен ефект няма да възникне при никакъв интензитет на светлината
2) броят на фотоелектроните ще се увеличи
3) максималната енергия на фотоелектроните ще се увеличи
4) както максималната енергия, така и броят на фотоелектроните ще се увеличат
5) фотоелектричният ефект ще възникне при всякакъв интензитет на светлината
Изберете две верни твърдения.
C1-1.На пода на стационарен асансьор има топлоизолиран съд, отворен отгоре. В съд под тежко движещо се бутало има моноатомен идеален газ. Буталото е в равновесие. Асансьорът започва да се спуска с равномерно ускорение. Въз основа на законите на механиката и молекулярната физика обяснете къде ще се движи буталото спрямо съда след като асансьорът започне да се движи и как ще се промени температурата на газа в съда. Пренебрегвайте триенето между буталото и стените на съда, както и изтичането на газ от съда.
S3-17.Едноатомен идеален газ се съдържа в хоризонтален цилиндричен съд, затворен с бутало. Първоначално налягане на газа Р 1 = 4 · 10 5 татко . Разстоянието от дъното на съда до буталото е Л . Площ на напречното сечение на буталото S = 25 см 2. В резултат на бавно нагряване газът получи количество топлина Q = 1,65 kJ , а буталото се е преместило на разстояние х = 10 см . Когато буталото се движи, върху него действа сила на триене от страна на стените на съда Е tp = 3 · 10 3 н . намирам Л . Да приемем, че съдът е във вакуум.
S3-21. 1 мол идеален едноатомен газ. Начална температура на газа 27° C
S3-22.Фигурата показва промяната в състоянието 1 мол
не тя. Начална температура на газа 0°C
. Колко топлина се предава на газа при този процес?
S3-23. 1
в състояние 3
?
S3-24.Диаграмата показва промените в налягането и обема на идеален едноатомен газ. Колко топлина е получена или отдадена от газа по време на прехода от състоянието 1
в състояние 3
?
S3-25.Диаграмата (виж фигурата) показва промените в налягането и обема на идеален едноатомен газ. Колко топлина е получено или отдадено от газа по време на прехода от състоянието 1
в състояние 3
?
S3-26.Едноатомен идеален газ с постоянна маса претърпява цикличния процес, показан на фигурата. По време на цикъл газът получава известно количество топлина от нагревателя Q н = 8 kJ . Каква е работата, извършена от газа за цикъл?
S3-27.С моноатомен идеален газ с постоянна маса възниква цикличен процес, показан на фигурата. По време на цикъл газът работи А
ц
= 5 kJ
. Колко топлина получава газът от нагревателя на цикъл?
S3-28.Проведени са два експеримента с разреден азот, който е в съд с бутало. В първия експеримент газът беше информиран, чрез закрепване на буталото, количеството топлина Q 1 = 742 J , в резултат на което температурата му се промени с известно количество ΔT . Във втория експеримент, след като са дали възможност на азота да се разшири изобарно, те му съобщават количеството топлина Q 2 = 1039 J , в резултат на което температурата му също се промени с ΔT . Каква беше промяната на температурата ΔT в експерименти? Маса на азот m = 1 кг .
S3-29. T 1 = 600 K и натиск стр 1 = 4.10 5 татко , се разширява и едновременно с това се охлажда, така че налягането му по време на разширение е обратно пропорционално на квадрата на обема. Крайният обем газ е два пъти по-голям от първоначалния обем. Колко топлина е отдал газът по време на разширението, ако е работил? A = 2493 J ?
S3-30.Един мол аргон, съдържащ се в цилиндър при температура T 1 = 600 K и натиск стр 1 = 4.10 5 татко стр 2 = 10 5 татко . Колко топлина е отдал газът по време на разширението, ако е работил? A = 2493 J ?
S3-31.Един мол моноатомен идеален газ се преобразува от състоянието 1 в състояние 2 по такъв начин, че по време на процеса налягането на газа нараства правопропорционално на неговия обем. В резултат на това плътността на газа намалява с α = 2 пъти. Газът получава топлина по време на процеса Q = 20 kJ . Каква е температурата на газа в държав 1 ?
S3-32.Един мол аргон, съдържащ се в цилиндър при температура T 1 = 600 K и натиск стр 1 =4.10 5 татко , се разширява и едновременно с това се охлажда, така че налягането му по време на разширение е обратно пропорционално на квадрата на обема. Крайно налягане на газа Р 2 = 10 5 татко . Каква работа е извършил газът по време на разширението, ако е отдал количеството топлина на хладилника Q = 1247 J ?
S3-33.В съд с обем V = 0,02 m 3 с твърди стени има едноатомен газ при атмосферно налягане. В капака на съда има дупка с площ с , запушена с тапа. Максимална сила на статично триене Е тапи по краищата на отвора е равно на 100 Н . Щепселът изскача, ако количеството топлина, предадено на газа, е не по-малко от 15 kJ. Определете стойността на s, като приемете, че газът е идеален.
S3-34.Цикличен процес, показан на фигурата, се извършва върху моноатомен идеален газ. Местоположение на 1-2
газта върши работа А
12
= 1000 Дж
. На адиабата 3-1
външните сили компресират газа, извършвайки работа |А
31
| = 370 Дж
. Количеството на газовото вещество не се променя по време на процеса. Намерете количеството топлина |В
зала
|, отделен от газ на цикъл към хладилника.
Решение:
Тъй като процесът е изохоричен, следователно V = const.
Уравнение на Менделеев-Клапейрон pV = vRT или (vR)\V = p\T, ако v = const, тогава p/T също е const. Това означава, че връзката / = / е изпълнена, оттук изразяваме (което трябва да намерим)
= (*) / или ((27 + 273)*3*) /1* (променихме скалата на Целзий на скалата на Келвин, като добавихме 273), от тук намалихме градусите и 300*3 = 900K
Отговор: 900
Демонстрационна версия на Единния държавен изпит 2016 - задача № 8
Четири метални пръта с различни температури бяха поставени близо една до друга, както е показано на фигурата. Стрелките показват посоката на пренос на топлина от блок към блок. Изберете правилното твърдение за температурата(ите) на лентите.
1) Лента C има най-ниската температура.
2) Температурата на блок C е по-висока от тази на блок B.
3) Лента D има най-ниската температура.
4) Температурата на блок A е по-висока от тази на блок B.
Решение:
От закона на термодинамиката знаем, че топлината се предава от по-нагрети тела към по-малко нагрети. От фигурата се вижда, че блок C получава само топлина, следователно, той е най-студеното тяло от четирите.
Отговор: 1
Ранна версия на Единния държавен изпит 2016 г. - задача № 8
Определен съд съдържа азот и кислород.
Термодинамичното равновесие на тези газове ще настъпи само когато тези газове станат идентични
1) температура
2) парциални налягания
3) концентрации на частици
4) плътност
Решение:
При термодинамично равновесие всички части на системата имат еднаква температура.
ответеринар: 1
Единен държавен изпит по физика 06.06.2013 г. Основна вълна. Далеч на изток. Опция 1
Дифузията в течност става по-бързо с повишаване на температурата, защото с повишаване на температурата
1) силите на взаимодействие между молекулите се увеличават
2) скоростта на топлинно движение на молекулите се увеличава
3) течностите се разширяват
4) силите на взаимодействие между молекулите намаляват
Решение:
Дифузията е процес на взаимно проникване на молекули на едно вещество между молекулите на друго, което води до спонтанно изравняване на техните концентрации в целия зает обем. Това се дължи на непрекъснатото хаотично движение на молекулите. Както е известно, повишаването на температурата води до увеличаване на скоростта на топлинно движение.
ответеринар: 2
Отговорите на задачи 1–24 са дума, число или поредица от цифри или числа. Напишете отговора си в съответното поле вдясно. Пишете всеки знак без интервали. Не е необходимо да се записват мерни единици на физическите величини.
1
Фигурата показва графика на пътя S на велосипедиста като функция от времето t. Намерете скоростта на велосипедиста в интервала от 50 до 70 s.
Отговор: _____ m/c
2
Определете силата, при която пружина с коравина 200 N/m ще се удължи с 5 cm.
Отговор: _____ N.
3
В инерционна отправна система тяло с маса 2 kg се движи праволинейно в една посока под въздействието на постоянна сила, равна на 3 N. Колко ще се увеличи импулсът на тялото за 5 s движение?
Отговор: _____ kg m/s.
4
Съд с височина 20 cm е напълнен с вода, чието ниво е на 2 cm под ръба на съда, ако площта на дъното е 0,01 m2? Не вземайте предвид атмосферното налягане.
Отговор: _____ N.
5
Блок с маса 1 kg лежи върху грапава повърхност. Върху него започва да действа хоризонтална сила \overrightarrow F, насочена по повърхността и зависеща от времето, както е показано на графиката вляво. Зависимостта на работата на тази сила от времето е представена на графиката вдясно. Изберете две верни твърдения въз основа на вашия анализ на представените графики.
1. През първите 10 s блокът се движеше с постоянна скорост.
2. През първите 10 s блокът се премести с 20 m.
3. Силата на триене при плъзгане е 2 N.
4. В интервала от 12 до 20 s блокът се е движел с постоянно ускорение.
5. В интервала от 12 до 20 s блокът се е движел с постоянна скорост.
6
Височината на полета на изкуствения спътник над Земята се увеличи от 400 на 500 км. Как се промени скоростта на сателита и неговата потенциална енергия в резултат на това?
За всяко количество определете съответния характер на промяната:
1. увеличен
2. намаля
3. не се е променило
7
Върху гладка хоризонтална маса блок с маса M, закрепен към вертикална стена с пружина с твърдост k, извършва хармонични трептения с амплитуда A (виж фигурата). Установете съответствие между физическите величини и формулите, по които те могат да бъдат изчислени. За всяка позиция в първата колона изберете съответната позиция от втората колона и запишете избраните числа в таблицата под съответните букви.
ФИЗИЧНИ ВЕЛИЧИНИ
А) период на колебание на товара
Б) амплитуда на скоростта на натоварване
1) 2\mathrm\pi\sqrt(\frac(\mathrm M)(\mathrm k))
2) \mathrm A\sqrt(\frac(\mathrm M)(\mathrm k))
3) 2\mathrm\pi\sqrt(\frac(\mathrm k)(\mathrm M))
4) \mathrm A\sqrt(\frac(\mathrm k)(\mathrm M))
8
Фигурата показва промяната в състоянието на постоянна маса на разреден аргон. Температурата на газа в състояние 1 е 27 °C. Каква температура съответства на състояние 2?
Отговор: _____ К.
9
При определен процес газът отделя в околната среда количество топлина, равно на 10 kJ. В същото време вътрешната енергия на газа се е увеличила с 30 kJ. Определете работата, извършена от външни сили чрез компресиране на газа.
Отговор: _____ kJ.
10
Каква работа се извършва от идеален газ по време на прехода от състояние 1 към състояние 2?
Отговор: _____ kJ.
11
Фигурата показва зависимостта на налягането на газа p от неговата плътност ρ в цикличен процес, извършван от 2 мола идеален газ в идеална топлинна машина. Цикълът се състои от два прави сегмента и четвърт кръг. Въз основа на вашия анализ на този цикличен процес изберете две верни твърдения.
1. При процес 1−2 температурата на газа се понижава.
2. В състояние 3 температурата на газа е максимална.
3. При процес 2−3 обемът на газа намалява.
4. Съотношението на максималната температура към минималната температура в цикъла е 8.
5. Работата на газа в процес 3−1 е положителна.
12
В цилиндричен съд под масивно бутало има газ. Буталото не е фиксирано и може да се движи в съда без триене (виж фигурата). Същото количество газ се изпомпва в съда при постоянна температура. Как ще се промени налягането на газа и концентрацията на неговите молекули в резултат? За всяко количество определете съответния характер на промяната:
1. ще се увеличи
2. ще намалее
3. няма да се промени
Запишете избраните от вас числа за всяка физическа величина. Числата в отговора могат да се повтарят.
13
Електрическа верига, състояща се от четири прави хоризонтални проводника (1–2, 2–3, 3–4, 4–1) и източник на постоянен ток, е разположена в еднородно магнитно поле, насочено вертикално надолу (виж фигурата, изглед отгоре). Как е насочена силата на Ампер, причинена от това поле спрямо фигурата (надясно, наляво, нагоре, надолу, към наблюдателя, далеч от наблюдателя), действаща върху проводник 2–3? Напишете отговора си с дума(и).
Отговор: _____
14
С каква сила си взаимодействат във вакуум две малки заредени топчета, разположени на разстояние 4 m едно от друго? Зарядът на всяка топка е 8 10 -8 C.
Отговор: _____ µN.
15
Фигурата показва графика на тока спрямо времето в електрическа верига, чиято индуктивност е 1 mH. Определете модула на ЕМП на самоиндукция в интервала от 15 до 20 s.
Отговор: _____ µV.
16
Точков източник на светлина се намира в контейнер с течност и се спуска вертикално надолу от повърхността на течността. В този случай на повърхността на течността се появява петно, в което лъчите на светлината от източника излизат от течността във въздуха. Дълбочината на потапяне на източника (разстоянието от повърхността на течността до източника на светлина), измерена на равни интервали, както и съответният радиус на светлото петно са представени в таблицата. Грешката при измерване на дълбочината на потапяне и радиуса на петното е 1 см. Изберете две верни твърдения въз основа на данните, дадени в таблицата.
1. Образуването на споменатото петно върху повърхността се дължи на дисперсията на светлината в течността.
2. Граничният ъгъл на пълно вътрешно отражение е по-малък от 45°.
3. Индексът на пречупване на течността е по-малък от 1,5.
4. Образуването на петно върху повърхността се дължи на явлението пълно вътрешно отражение.
5. Границата на петното се движи с ускорение.
17
Неразклонена постоянна електрическа верига се състои от източник на ток и външен резистор, свързан към неговите клеми. Как ще се промени токът във веригата и ЕДС на източника, когато съпротивлението на резистора намалее? За всяко количество определете съответния характер на промяната:
1. ще се увеличи
2. ще намалее
3. няма да се промени
18
Заредена частица с маса m, носеща положителен заряд q, се движи перпендикулярно на индукционните линии на еднородно магнитно поле \overrightarrow B по окръжност с радиус R. Пренебрегнете ефекта на гравитацията. Установете съответствие между физическите величини и формулите, по които те могат да бъдат изчислени. За всяка позиция в първата колона изберете съответната позиция от втората колона и запишете избраните числа под съответните букви.
ФИЗИЧНИ ВЕЛИЧИНИ
А) модул на импулса на частицата
Б) периодът на въртене на частица в окръжност
1)\frac(mq)(RB)
2)\frac m(qB)
3) \frac(2\mathrm\pi m)(qB)
4) qBR
19
Колко протона и колко неутрона има в ()_(27)^(60)Co ядрото?
20
Дадена е графика на зависимостта на броя на неразпадналите се ербиеви ядра ()_(68)^(172)Er от времето. Какъв е времето на полуразпад на този изотоп на ербий?
Отговор: _____
21
Как се променя броят на неутроните в ядрото и броят на електроните в електронната обвивка на съответния неутрален атом с намаляване на масовия брой на изотопите на същия елемент? За всяко количество определете съответния характер на промяната:
1. увеличава се
2. намалява
3. не се променя
Запишете избраните числа за всяка физична величина в таблицата. Числата в отговора могат да се повтарят.
22
Какво е напрежението на електрическата крушка (вижте фигурата), ако грешката при директно измерване на напрежението е половината от делението на волтметъра?
Отговор: (_______ ± _______) Б.
23
Необходимо е експериментално да се изследва зависимостта на ускорението на блок, плъзгащ се по грапава наклонена равнина, от неговата маса (на всички фигури по-долу m е масата на блока, α е ъгълът на наклона на равнината към хоризонта , μ е коефициентът на триене между блока и равнината). Кои две настройки трябва да се използват за провеждане на такова изследване?
24
Разгледайте таблицата, съдържаща информация за ярките звезди.
Изберете две твърдения, които отговарят на характеристиките на звездите.
1) Температурата на повърхността и радиусът на Бетелгейзе показват, че тази звезда е червен свръхгигант.
2) Температурата на повърхността на Процион е 2 пъти по-ниска от тази на повърхността на Слънцето.
3) Звездите Кастор и Капела са на едно и също разстояние от Земята и следователно принадлежат към едно и също съзвездие.
4) Звездата Вега принадлежи към белите звезди от спектрален клас А.
5) Тъй като масите на звездите Вега и Капела са еднакви, те принадлежат към един и същи спектрален клас.
25
Блокът се движи по хоризонтална равнина по права линия с постоянно ускорение от 1 m/s 2 под въздействието на сила \overrightarrow F, насочена надолу под ъгъл 30° спрямо хоризонта (виж фигурата). Каква е масата на блока, ако коефициентът на триене на блока в равнината е 0,2 и F = 2,7 N? Закръглете отговора си до десети.
Отговор: _____ кг.
26
По успоредни проводници bc и ad, намиращи се в магнитно поле с индукция B = 0,4 T, се плъзга проводящ прът MN, който е в контакт с проводниците (виж фигурата). Разстоянието между проводниците е L = 20 см. Отляво проводниците са затворени от резистор със съпротивление R = 2 ома. Съпротивлението на пръта и проводниците е незначително. Когато прътът се движи, през резистора R протича ток I = 40 mA. С каква скорост се движи проводникът? Да приемем, че векторът \overrightarrow B е перпендикулярен на чертожната равнина.
Отговор: _____ m/s.
27
Праговата чувствителност на ретината на човешкото око към видимата светлина е 1,65·10 –18 W, докато 5 фотона удрят ретината всяка секунда. Определете на каква дължина на вълната съответства това.
Отговор: _____ nm.
Част 2.
Пълното правилно решение на всяка от задачите 28-32 трябва да съдържа закони и формули, чието използване е необходимо и достатъчно за решаване на задачата, както и математически трансформации, изчисления с числен отговор и, ако е необходимо, чертеж, обясняващ решение.
В процеса участва постоянно количество моноатомен идеален газ, чиято графика е показана на фигурата в координати p – n, където p е налягането на газа, n е неговата концентрация. Определете дали газът получава топлина или я отделя в процеси 1–2 и 2–3. Обяснете отговора си въз основа на законите на молекулярната физика и термодинамиката.
Отговор: _____
Покажи отговора
1. Според първия закон на термодинамиката, количеството топлина, което газът получава, е равно на сумата от промяната на неговата вътрешна енергия ΔU и работата на газ A: Q = ΔU + A. Концентрация на газови молекули n= \frac NV, където N е броят на газовите молекули, V е неговият обем. За идеален едноатомен газ вътрешната енергия е U=\frac32vRT (където ν е броят молове газ). Според условията на задачата N = const.
2. Тъй като в участък 1–2 концентрацията на газа не се променя, неговият обем е постоянен (изохорен процес), което означава, че газовата работа A = 0. В този процес налягането на газа се увеличава, съгласно закона на Чарлз, газът повишава се и температурата, т.е. вътрешната му енергия нараства: ΔU > 0. Това означава Q > 0 и газът получава топлина.
3. В участък 2–3 концентрацията на газа намалява, което означава, че обемът му се увеличава и работата на газа е положителна: A > 0. Налягането на газа е постоянно (изобарен процес), съгласно закона на Гей-Лусак, температурата на газа също се повишава. Следователно ΔU > 0. Според първия закон на термодинамиката Q > 0.
При този процес газът получава топлина.
Отговор: газът получава положително количество топлина в процеси 1–2 и 2–3
Малка топка с маса m = 0,3 kg е окачена на лека неразтеглива нишка с дължина l = 0,9 m, която се скъсва под силата на опън T 0 = 6 N. Топката се изважда от равновесно положение (показано на фигура от пунктираната линия) и освободен. Когато топката премине равновесното положение, нишката се скъсва и топката веднага се сблъсква абсолютно нееластично с блок с маса M = 1,5 kg, неподвижен върху гладка хоризонтална повърхност на масата. Каква е скоростта u на блока след удара? Да приемем, че блокът се движи напред след удара.
Покажи отговора
1. Непосредствено преди скъсване на нишката, в момента на преминаване на равновесното положение, топката се движи в окръжност с радиус l със скорост \overrightarrow\nu. В този момент силата на гравитацията m\overrightarrow g и силата на опън на нишката \overrightarrow(T_0), действащи върху топката, са насочени вертикално и предизвикват центростремително ускорение на топката (виж фигурата). Нека запишем втория закон на Нютон в проекции върху оста Oy на инерциалната отправна система Oxy, свързана със Земята:
\frac(mv^2)l=T_0-mg, от където: v=\sqrt(\left(\frac(T_0)m-g\right)l)
2. При преминаване на равновесното положение нишката се скъсва и топката, движеща се хоризонтално със скорост, абсолютно нееластично се сблъсква с почиващия блок. По време на сблъсък инерцията на системата „топка + блок“ се запазва. В проекции върху оста Ox получаваме: mv = (M + m), където u е проекцията на скоростта на блока с топката след удара върху тази ос.
u=\frac m(M+m)v=\frac m(M+m)\sqrt(\left(\frac(T_0)m-g\right)l)=\frac(0,3)(1,5+ 0,3)\sqrt (\left(\frac6(0.3)-10\right)\times0.9)=\frac16\times3=0.5 m/s
Отговор: u = 0,5 m/s
Два еднакви топлоизолирани съда са свързани с къса тръба с кран. Обемът на всеки съд е V = 1 m3. Първият съд съдържа ν 1 = 1 mol хелий при температура T = 400 K; във втория – ν 2 = 3 mol аргон при температура T 2 . Кранът е отворен. След установяване на равновесно състояние налягането в съдовете е p = 5,4 kPa. Определете началната температура на аргон Т 2.
Покажи отговора
1. Тъй като в този процес газът не извършва работа и системата е термично изолирана, тогава, в съответствие с първия закон на термодинамиката, общата вътрешна енергия на газовете се запазва:
\frac32v_1RT_1+\frac32v_2RT_2=\frac32(v_1+v_2)RT
където Т е температурата в комбинирания съд в равновесно състояние след отваряне на крана.
2. В резултат на презареждането на кондензаторите се установяват същите напрежения, тъй като токът във веригата спира и напрежението върху резистора R става нула. Следователно кондензаторите могат да се считат за паралелно свързани. Тогава общият им капацитет е C 0 =C 1 +C 2
3. Съгласно закона за запазване на заряда общият заряд на кондензаторите ще бъде равен на C 1 U.
4. Съгласно закона за запазване на енергията, количеството топлина, отделена във веригата, е равно на разликата в енергийните стойности на кондензаторите в началното и крайното състояние:
Q=\frac(C_1U^2)2-\frac((C_1U)^2)(2(C_1+C_2))
Къде получаваме:
Q=\frac(C_1C_2U^2)(2(C_1+C_2))=\frac(10^(-6)\times2\times10^(-6)\times300^2)(2(10^(-6) +2\пъти10^(-6)))=0,03 J.
Отговор: Q = 30 mJ
Тънка пръчка AB с дължина l = 10 cm е разположена успоредно на главната оптична ос на тънка събирателна леща на разстояние h = 15 cm от нея (виж фигурата). Краят A на пръчката се намира на разстояние a = 40 cm от лещата. Постройте изображение на пръчката в лещата и определете нейната дължина L. Фокусното разстояние на лещата е F = 20 cm.