1. Naczynie zawiera hel pod ciśnieniem 100 kPa. Stężenie helu wzrosło 2-krotnie, a średnia energia kinetyczna jego cząsteczek zmniejszyła się 4-krotnie. Wyznaczyć stałe ciśnienie gazu.
2. Temperatura helu wzrosła z 27°C do 177°C. Ile razy wzrosła średnia energia kinetyczna jego cząsteczek?
3. Naczynie zawiera argon, którego temperatura bezwzględna wynosi 300 K. Stężenie argonu zmniejszono 2-krotnie, natomiast jego ciśnienie wzrosło 1,5-krotnie. Wyznacz temperaturę bezwzględną gazu w stanie ustalonym.
4. Rysunek przedstawia wykres procesu 1-2, w którym bierze udział hel. Objętość zajmowana przez gaz w stanie 1 wynosi 2 litry. Wyznacz objętość helu w stanie 2, jeśli ilość substancji helowej nie ulegnie zmianie w procesie 1-2.
5. Rysunek przedstawia wykres procesu 1-2, w który zaangażowany jest neon. Temperatura bezwzględna gazu w stanie 1 wynosi 150 K. Wyznacz temperaturę bezwzględną neonu w stanie 2, jeśli w procesie 1-2 ilość substancji gazowej nie ulegnie zmianie.
6. Rysunek przedstawia wykres procesu 1-2, w którym bierze udział hel. Temperatura bezwzględna gazu w stanie 1 wynosi 600 K. Wyznacz temperaturę bezwzględną helu w stanie 2, jeżeli w procesie 1-2 ilość substancji gazowej nie ulegnie zmianie.
7. Wraz ze wzrostem temperatury bezwzględnej o 600 K, średnia kwadratowa prędkość ruchu termicznego cząsteczek helu wzrosła 2-krotnie. Jaka jest końcowa temperatura gazu?
8. Temperatura gazu w naczyniu wynosi 2°C. Jaka jest temperatura gazu w skali temperatur bezwzględnych?
9. Gaz w butli przechodzi ze stanu A do stanu B, a jego masa się nie zmienia. Parametry określające stan gazu doskonałego podano w tabeli:
Jaką liczbę należy wpisać w pustą komórkę tabeli?10. Naczynie z jednoatomowym gazem doskonałym zostało skompresowane, zwiększając stężenie cząsteczek gazu 5 razy. Jednocześnie średnia energia ruchu termicznego cząsteczek gazu wzrosła 2-krotnie. Ile razy w rezultacie wzrosło ciśnienie gazu w naczyniu?
11. 1 mol gazu doskonałego schładza się izochorycznie o 200 K, a jego ciśnienie zmniejsza się 2-krotnie. Jaka jest początkowa temperatura bezwzględna gazu?
12.. Objętość 1 mola wodoru w naczyniu o temperaturze T i ciśnieniu p jest równa V1. Objętość 2 moli wodoru przy tym samym ciśnieniu i temperaturze 3T jest równa V2. Jaki jest stosunek V2/V1? (Wodór jest uważany za gaz doskonały.)
13. Naczynie zawiera stałą ilość idealnej substancji gazowej. Ile razy spadnie temperatura gazu, jeśli przejdzie on ze stanu 1 do stanu 2 (patrz rysunek)?
14. Naczynie zawiera gaz doskonały. Proces izochorycznej zmiany stanu gazu przedstawiono na schemacie (patrz rysunek). W trakcie procesu zmieniała się masa gazu. W którym punkcie diagramu masa gazu ma największą wartość?
15. Rysunek przedstawia zmianę stanu stałej masy rozrzedzonego argonu. Temperatura gazu w stanie 2 wynosi 627°C. Jaka temperatura odpowiada stanowi 1?
16. Podczas eksperymentu ciśnienie rozrzedzonego gazu w naczyniu wzrosło 2-krotnie, a średnia energia ruchu termicznego jego cząsteczek wzrosła 6-krotnie. Ile razy zmniejszyło się stężenie cząsteczek gazu w naczyniu?
Odpowiedzi
1. Odpowiedź: 50. 2. Odpowiedź: 1,5. 3. Odpowiedź: 900. 4. Odpowiedź: 6. 5. Odpowiedź: 750.
6. Odpowiedź: 200. 7. Odpowiedź: 800. 8. Odpowiedź: 275. 9. Odpowiedź: 4. 10. Odpowiedź: 10.
11. Odpowiedź: 400. 12. Odpowiedź: 6. 13. Odpowiedź: 6. 14. Odpowiedź: 1. 15. Odpowiedź: 300.
16. Odpowiedź: 3.
Odpowiedź na zadania 5–7, 11, 12, 16–18, 21 i 23 brzmi:
ciąg dwóch liczb. Wpisz odpowiedź w polu odpowiedzi w tekście
pracować, a następnie przenieść według poniższego przykładu bez spacji,
przecinki i inne dodatkowe symbole w formularzu odpowiedzi nr 1.
Odpowiedzią na zadanie 13 jest słowo. Wpisz swoją odpowiedź w polu odpowiedzi w
tekst pracy, a następnie przenieś go według poniższego przykładu do formularza
odpowiedzi nr 1.
Odpowiedzią na zadania 19 i 22 są dwie liczby. Odpowiedź wpisz w polu odpowiedzi w tekście pracy, a następnie przenieś ją zgodnie z poniższym przykładem, nie oddzielając cyfr spacją, do formularza odpowiedzi nr 1.
Odpowiedź do zadań 27–31 zawiera szczegółowy opis całego przebiegu zadania. W formularzu odpowiedzi nr 2 podaj numer zadania i
zapisz jego pełne rozwiązanie.
Podczas wykonywania obliczeń dozwolone jest użycie nieprogramowalnego
kalkulator.
Wszystkie formularze egzaminu Unified State Exam są wypełniane jasnym czarnym atramentem. Możesz użyć pióra żelowego, kapilarnego lub wiecznego.
Wykonując zadania, możesz skorzystać z wersji roboczej. Posty
w projekcie nie są brane pod uwagę przy ocenie pracy.
Punkty otrzymane za wykonane zadania sumują się.
Postaraj się wykonać jak najwięcej zadań i uzyskać najwyższy wynik
Liczba punktów.
Życzymy sukcesu!
Poniżej znajdują się informacje referencyjne, które mogą być potrzebne podczas wykonywania pracy.
Przedrostki dziesiętne
| Nazwa | Przeznaczenie | Czynnik | Nazwa | Przeznaczenie | Czynnik |
| giga | G | centy | Z | ||
| mega | M | Mili | M | ||
| kilogram | Do | mikro | mk | ||
| hekto | G | nano | N | ||
| zdecydować | D | piko | P |
| Stałe liczbowe przyspieszenie swobodnego spadania na Ziemi stała grawitacyjna uniwersalna stała gazowa R = 8,31 J/(mol K) stała Boltzmanna stała prędkość światła Avogadro w próżni współczynnik proporcjonalności w prawie Coulomba moduł ładunku elektronu (elementarny ładunek elektryczny) stała Plancka |
Część 1
1) W chwili 10 s siła tarcia statycznego wynosi 2 N. 2) W ciągu pierwszych 10 s klocek przesunął się o 20 m. 3) W chwili 10 s siła tarcia ślizgowego wynosi równy 2 N. 4) W przedziale czasu od 12 do 20 s klocek poruszał się ze stałym przyspieszeniem. 5) W przedziale czasu od 12 do 20 s klocek poruszał się ze stałą prędkością. Odpowiedź:
. W procesie tym gaz wykonuje pracę równą 3 kJ. Na podstawie analizy wykresu wybierz dwa stwierdzenia prawdziwe. 1) W procesie 1-2 objętość gazu maleje. 2) Ilość ciepła otrzymanego przez gaz wynosi 1 kJ. 3) W procesie 1-2 objętość gazu wzrasta. 4) Ilość ciepła otrzymanego przez gaz wynosi 3 kJ. 5) Praca gazu w procesie 1-2 jest ujemna. Odpowiedź:Powierzchnię metalu naświetla się światłem, którego długość fali jest mniejsza niż długość fali λ odpowiadająca czerwonej granicy efektu fotoelektrycznego dla danej substancji. Wraz ze wzrostem natężenia światła
1) efekt fotoelektryczny nie wystąpi przy żadnym natężeniu światła
2) liczba fotoelektronów wzrośnie
3) wzrośnie maksymalna energia fotoelektronów
4) wzrośnie zarówno energia maksymalna, jak i liczba fotoelektronów
5) efekt fotoelektryczny wystąpi przy dowolnym natężeniu światła
Wybierz dwa prawdziwe stwierdzenia.
C1-1. Na podłodze windy stacjonarnej znajduje się naczynie termoizolacyjne, otwarte od góry. W naczyniu pod ciężko poruszającym się tłokiem znajduje się jednoatomowy gaz doskonały. Tłok jest w równowadze. Winda zaczyna opadać ze stałym przyspieszeniem. W oparciu o prawa mechaniki i fizyki molekularnej wyjaśnij, w którym miejscu przemieszcza się tłok względem naczynia po rozpoczęciu ruchu windy oraz jak będzie się zmieniać temperatura gazu w naczyniu. Pomiń tarcie pomiędzy tłokiem a ściankami naczynia, a także wyciek gazu ze zbiornika.
S3-17. Jednoatomowy gaz doskonały znajduje się w poziomym cylindrycznym naczyniu zamkniętym tłokiem. Początkowe ciśnienie gazu R 1 = 4 · 10 5 Rocznie . Odległość od dna naczynia do tłoka wynosi L . Pole przekroju tłoka S = 25 cm 2. W wyniku powolnego ogrzewania gaz otrzymał pewną ilość ciepła Q = 1,65 kJ , a tłok przesunął się na pewną odległość x = 10 cm . Kiedy tłok się porusza, działa na niego siła tarcia o wielkości od strony ścian naczynia F tp = 3 · 10 3 N . Znajdować L . Załóżmy, że naczynie znajduje się w próżni.
S3-21. 1 mol idealny gaz jednoatomowy. Początkowa temperatura gazu 27°C
S3-22. Rysunek przedstawia zmianę stanu 1 mol
nie ona. Początkowa temperatura gazu 0°C
. Ile ciepła zostało przekazane gazowi w tym procesie?
S3-23. 1
w stanie 3
?
S3-24. Diagram przedstawia zmiany ciśnienia i objętości doskonałego gazu jednoatomowego. Ile ciepła otrzymał lub oddał gaz podczas przejścia ze stanu 1
w stanie 3
?
S3-25. Wykres (patrz rysunek) przedstawia zmiany ciśnienia i objętości idealnego gazu jednoatomowego. Ile ciepła otrzymał lub oddał gaz podczas przejścia ze stanu 1
w stanie 3
?
S3-26. Jednoatomowy gaz doskonały o stałej masie podlega procesowi cyklicznemu pokazanemu na rysunku. Podczas cyklu gaz odbiera pewną ilość ciepła z grzejnika Q N = 8 kJ . Jaka jest praca wykonana przez gaz w ciągu jednego cyklu?
S3-27. W przypadku jednoatomowego gazu doskonałego o stałej masie zachodzi proces cykliczny, pokazany na rysunku. Podczas cyklu gaz działa A
ts
= 5 kJ
. Ile ciepła gaz otrzymuje z grzejnika w ciągu jednego cyklu?
S3-28. Przeprowadzono dwa doświadczenia z rozrzedzonym azotem, który znajdował się w naczyniu z tłokiem. W pierwszym eksperymencie informowano gaz poprzez zabezpieczenie tłoka o ilości ciepła Q 1 = 742 J , w wyniku czego jego temperatura zmieniła się o pewną wartość ΔT . W drugim eksperymencie, dając azotowi możliwość izobarycznego rozszerzania się, powiedzieli mu ilość ciepła Q 2 = 1039 J , w wyniku czego zmieniła się również jego temperatura ΔT . Jaka była zmiana temperatury ΔT w eksperymentach? Masa azotu m = 1 kg .
S3-29. T 1 = 600 tys i ciśnienie P 1 = 4.10 5 Rocznie , rozszerza się i jednocześnie ochładza tak, że jego ciśnienie podczas rozszerzania jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu objętości. Końcowa objętość gazu jest dwukrotnie większa od objętości początkowej. Ile ciepła oddał gaz podczas rozprężania, jeśli zadziałał? A = 2493 J ?
S3-30. Jeden mol argonu zawarty w cylindrze o temperaturze T 1 = 600 tys i ciśnienie P 1 = 4.10 5 Rocznie P 2 = 10 5 Rocznie . Ile ciepła oddał gaz podczas rozprężania, jeśli zadziałał? A = 2493 J ?
S3-31. Jeden mol jednoatomowego gazu doskonałego przekształca się ze stanu 1 w stanie 2 w taki sposób, że w trakcie procesu ciśnienie gazu wzrasta wprost proporcjonalnie do jego objętości. W rezultacie gęstość gazu maleje o α = 2 czasy. Podczas procesu gaz otrzymuje ciepło Q = 20 kJ . Jaka jest temperatura gazu w tym stanie 1 ?
S3-32. Jeden mol argonu zawarty w cylindrze o temperaturze T 1 = 600 tys i ciśnienie P 1 =4.10 5 Rocznie , rozszerza się i jednocześnie ochładza tak, że jego ciśnienie podczas rozszerzania jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu objętości. Końcowe ciśnienie gazu R 2 = 10 5 Rocznie . Jaką pracę wykonał gaz podczas rozprężania, jeżeli oddał on ilość ciepła do lodówki? Q = 1247 J ?
S3-33. W naczyniu o objętości V = 0,02 m 3 przy sztywnych ścianach występuje gaz jednoatomowy pod ciśnieniem atmosferycznym. W pokrywie naczynia znajduje się otwór z obszarem S , zatkane korkiem. Maksymalna siła tarcia statycznego F zatyczki na krawędziach otworu są równe 100 N . Korek wyskakuje, jeśli ilość ciepła przekazanego do gazu jest nie mniejsza niż 15 kJ. Wyznacz wartość s, zakładając, że gaz jest idealny.
S3-34. Proces cykliczny pokazany na rysunku zachodzi na jednoatomowym gazie doskonałym. Lokalizacja na 1-2
gaz działa A
12
= 1000 J
. Na adiabacie 3-1
siły zewnętrzne sprężają gaz, wykonując pracę |A
31
| = 370 J
. Ilość substancji gazowej nie zmienia się w trakcie procesu. Znajdź ilość ciepła |P
hala
|, wydzielany przez gaz na cykl do lodówki.
Rozwiązanie:
Ponieważ proces jest izochoryczny, zatem V = const.
Równanie Mendelejewa-Clapeyrona pV = vRT lub (vR)\V = p\T, jeśli v = const, to p/T również jest stałą. Oznacza to, że relacja / = / jest spełniona, stąd wyrażamy (to właśnie musimy znaleźć)
= (*) / lub ((27 + 273)*3*) /1* (zmieniliśmy skalę Celsjusza na skalę Kelvina dodając 273), stąd zmniejszyliśmy stopnie i 300*3 = 900K
Odpowiedź: 900
Wersja demonstracyjna egzaminu Unified State Exam 2016 – zadanie nr 8
Cztery metalowe pręty o różnej temperaturze umieszczono blisko siebie, jak pokazano na rysunku. Strzałki wskazują kierunek przenoszenia ciepła z bloku na blok. Wybierz prawidłowe stwierdzenie dotyczące temperatur prętów.
1) Pręt C ma najniższą temperaturę.
2) Temperatura bloku C jest wyższa niż bloku B.
3) Pręt D ma najniższą temperaturę.
4) Temperatura bloku A jest wyższa niż temperatura bloku B.
Rozwiązanie:
Z prawa termodynamiki wiemy, że ciepło jest przekazywane z ciał bardziej nagrzanych do ciał mniej nagrzanych. Z rysunku widać, że blok C odbiera tylko ciepło, dlatego jest najzimniejszym ciałem z całej czwórki.
Odpowiedź: 1
Wczesna wersja Unified State Exam 2016 – zadanie nr 8
Pewne naczynie zawiera azot i tlen.
Równowaga termodynamiczna tych gazów nastąpi dopiero wtedy, gdy gazy te staną się identyczne
1) temperatura
2) ciśnienia cząstkowe
3) stężenia cząstek
4) gęstość
Rozwiązanie:
W równowadze termodynamicznej wszystkie części układu mają tę samą temperaturę.
Zweterynarz: 1
Jednolity egzamin państwowy z fizyki 06.06.2013. Główna fala. Daleki Wschód. opcja 1
Dyfuzja w cieczy zachodzi szybciej wraz ze wzrostem temperatury, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury
1) siły oddziaływania między cząsteczkami rosną
2) wzrasta prędkość ruchu termicznego cząsteczek
3) ciecze rozszerzają się
4) siły oddziaływania między cząsteczkami maleją
Rozwiązanie:
Dyfuzja to proces wzajemnego przenikania cząsteczek jednej substancji pomiędzy cząsteczkami drugiej, prowadzący do samoistnego wyrównania ich stężeń w całej zajmowanej objętości. Dzieje się tak w wyniku ciągłego chaotycznego ruchu cząsteczek. Jak wiadomo, wzrost temperatury prowadzi do wzrostu szybkości ruchu termicznego.
Zweterynarz: 2
Odpowiedziami do zadań 1–24 są słowo, liczba lub ciąg cyfr lub liczb. Odpowiedź wpisz w odpowiednim polu po prawej stronie. Wpisz każdy znak bez spacji. Nie ma potrzeby zapisywania jednostek miary wielkości fizycznych.
1
Rysunek przedstawia wykres drogi rowerzysty S w funkcji czasu t. Znajdź prędkość rowerzysty w przedziale czasu od 50 do 70 s.
Odpowiedź: _____ m/c
2
Wyznacz siłę, pod jaką sprężyna o sztywności 200 N/m wydłuży się o 5 cm.
Odpowiedź: _____ N.
3
W inercjalnym układzie odniesienia ciało o masie 2 kg porusza się po linii prostej w jednym kierunku pod wpływem stałej siły równej 3 N. O ile wzrośnie pęd ciała w ciągu 5 s ruchu?
Odpowiedź: _____ kg m/s.
4
Naczynie o wysokości 20 cm jest wypełnione wodą, której poziom znajduje się 2 cm poniżej krawędzi naczynia. Jaka jest siła nacisku wody na dno naczynia, jeżeli powierzchnia dna wynosi 0,01 m2? Nie brać pod uwagę ciśnienia atmosferycznego.
Odpowiedź: _____ N.
5
Blok o masie 1 kg spoczywa na chropowatej powierzchni. Zaczyna na nią działać pozioma siła \overrightarrow F, skierowana wzdłuż powierzchni i zależna od czasu, jak pokazano na wykresie po lewej stronie. Zależność działania tej siły od czasu przedstawia wykres po prawej stronie. Na podstawie analizy przedstawionych wykresów wybierz dwa prawdziwe stwierdzenia.
1. Przez pierwsze 10 s klocek poruszał się ze stałą prędkością.
2. W ciągu pierwszych 10 s klocek przesunął się o 20 m.
3. Siła tarcia ślizgowego wynosi 2 N.
4. W przedziale czasu od 12 do 20 s klocek poruszał się ze stałym przyspieszeniem.
5. W przedziale czasu od 12 do 20 s klocek poruszał się ze stałą prędkością.
6
Wysokość lotu sztucznego satelity nad Ziemią wzrosła z 400 do 500 km. Jak w rezultacie zmieniła się prędkość satelity i jego energia potencjalna?
Dla każdej wielkości określ odpowiedni charakter zmiany:
1. zwiększone
2. zmniejszone
3. nie uległ zmianie
7
Na gładkim poziomym stole klocek o masie M, przymocowany do pionowej ściany za pomocą sprężyny o sztywności k, wykonuje drgania harmoniczne z amplitudą A (patrz rysunek). Ustal zgodność między wielkościami fizycznymi i wzorami, za pomocą których można je obliczyć. Dla każdej pozycji w pierwszej kolumnie wybierz odpowiednią pozycję z drugiej kolumny i zapisz wybrane liczby w tabeli pod odpowiednimi literami.
WIELKOŚCI FIZYCZNE
A) okres oscylacji obciążenia
B) amplituda prędkości obciążenia
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
Rysunek przedstawia zmianę stanu stałej masy rozrzedzonego argonu. Temperatura gazu w stanie 1 wynosi 27°C. Jaka temperatura odpowiada stanowi 2?
Odpowiedź: _____ K.
9
W pewnym procesie gaz wyzwolił do otoczenia ilość ciepła równą 10 kJ. W tym samym czasie energia wewnętrzna gazu wzrosła o 30 kJ. Wyznacz pracę wykonaną przez siły zewnętrzne podczas sprężania gazu.
Odpowiedź: _____ kJ.
10
Jaką pracę wykonuje gaz doskonały podczas przejścia ze stanu 1 do stanu 2?
Odpowiedź: _____ kJ.
11
Rysunek przedstawia zależność ciśnienia gazu p od jego gęstości ρ w procesie cyklicznym realizowanym przez 2 mole gazu doskonałego w idealnym silniku cieplnym. Cykl składa się z dwóch prostych odcinków i ćwiartki koła. Na podstawie analizy tego cyklicznego procesu wybierz dwa prawdziwe stwierdzenia.
1. W procesie 1-2 temperatura gazu spada.
2. W stanie 3 temperatura gazu jest maksymalna.
3. W procesie 2-3 objętość gazu maleje.
4. Stosunek temperatury maksymalnej do temperatury minimalnej w cyklu wynosi 8.
5. Praca gazu w procesie 3−1 jest dodatnia.
12
W cylindrycznym naczyniu pod masywnym tłokiem znajduje się gaz. Tłok nie jest nieruchomy i może poruszać się w naczyniu bez tarcia (patrz rysunek). Do naczynia wpompowuje się taką samą ilość gazu o stałej temperaturze. Jak zmieni się w rezultacie ciśnienie gazu i stężenie jego cząsteczek? Dla każdej wielkości określ odpowiedni charakter zmiany:
1. wzrośnie
2. zmniejszy się
3. nie ulegnie zmianie
Zapisz wybrane liczby dla każdej wielkości fizycznej. Liczby w odpowiedzi mogą się powtarzać.
13
Obwód elektryczny składający się z czterech prostych, poziomych przewodów (1–2, 2–3, 3–4, 4–1) i źródła prądu stałego umieszczony jest w jednolitym polu magnetycznym skierowanym pionowo w dół (patrz rysunek, widok z góry). Jak siła Ampera wytwarzana przez to pole jest skierowana względem figury (w prawo, w lewo, w górę, w dół, w stronę obserwatora, od obserwatora), działając na przewodnik 2–3? Zapisz swoją odpowiedź słowami.
Odpowiedź: _____
14
Z jaką siłą oddziałują w próżni dwie małe naładowane kulki, znajdujące się w odległości 4 m od siebie? Ładunek każdej kulki wynosi 8 10 -8 C.
Odpowiedź: _____ µN.
15
Rysunek przedstawia wykres prądu w funkcji czasu w obwodzie elektrycznym, którego indukcyjność wynosi 1 mH. Wyznaczyć samoindukcyjny moduł EMF w przedziale czasu od 15 do 20 s.
Odpowiedź: _____ µV.
16
Punktowe źródło światła umieszczone jest w pojemniku z cieczą i opada pionowo w dół od powierzchni cieczy. W tym przypadku na powierzchni cieczy pojawia się plama, w której promienie światła ze źródła wychodzą z cieczy do powietrza. W tabeli przedstawiono głębokość zanurzenia źródła (odległość od powierzchni cieczy do źródła światła), mierzoną w regularnych odstępach, a także odpowiadający jej promień jasnej plamki. Błąd pomiaru głębokości zanurzenia i promienia plamki wyniósł 1 cm.Na podstawie danych z tabeli wybierz dwa prawidłowe stwierdzenia.
1. Powstanie wspomnianej plamki na powierzchni wynika z rozproszenia światła w cieczy.
2. Graniczny kąt całkowitego wewnętrznego odbicia jest mniejszy niż 45°.
3. Współczynnik załamania światła cieczy jest mniejszy niż 1,5.
4. Powstawanie plamy na powierzchni wynika ze zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia.
5. Granica plamki porusza się z przyspieszeniem.
17
Nierozgałęziony obwód elektryczny prądu stałego składa się ze źródła prądu i zewnętrznego rezystora podłączonego do jego zacisków. Jak zmieni się prąd w obwodzie i siła emf źródła, gdy rezystancja rezystora spadnie? Dla każdej wielkości określ odpowiedni charakter zmiany:
1. wzrośnie
2. zmniejszy się
3. nie ulegnie zmianie
18
Naładowana cząstka o masie m, niosąca ładunek dodatni q, porusza się prostopadle do linii indukcyjnych jednolitego pola magnetycznego \overrightarrow B po okręgu o promieniu R. Pomiń działanie grawitacji. Ustal zgodność między wielkościami fizycznymi i wzorami, za pomocą których można je obliczyć. Dla każdej pozycji w pierwszej kolumnie wybierz odpowiednią pozycję z drugiej kolumny i zapisz wybrane liczby pod odpowiednimi literami.
WIELKOŚCI FIZYCZNE
A) moduł pędu cząstki
B) okres obrotu cząstki po okręgu
1)\frac(mq)(RB)
2)\frac m(qB)
3) \frac(2\mathrm\pi m)(qB)
4) qBR
19
Ile protonów i ile neutronów znajduje się w jądrze ()_(27)^(60)Co?
20
Podano wykres zależności liczby nierozłożonych jąder erbu ()_(68)^(172)Er od czasu. Jaki jest okres półtrwania tego izotopu erbu?
Odpowiedź: _____
21
Jak zmienia się liczba neutronów w jądrze i liczba elektronów w powłoce elektronowej odpowiedniego neutralnego atomu wraz ze spadkiem masowej liczby izotopów tego samego pierwiastka? Dla każdej wielkości określ odpowiedni charakter zmiany:
1. wzrasta
2. maleje
3. nie zmienia się
Zapisz wybrane liczby dla każdej wielkości fizycznej w tabeli. Liczby w odpowiedzi mogą się powtarzać.
22
Jakie jest napięcie na żarówce (patrz rysunek), jeśli błąd bezpośredniego pomiaru napięcia wynosi połowę części woltomierza?
Odpowiedź: (________ ± _______) B.
23
Konieczne jest eksperymentalne zbadanie zależności przyspieszenia bloku ślizgającego się po nierównej pochyłej płaszczyźnie od jego masy (na wszystkich poniższych rysunkach m jest masą bloku, α jest kątem nachylenia płaszczyzny do horyzontu , μ jest współczynnikiem tarcia pomiędzy blokiem a płaszczyzną). Które dwa ustawienia należy zastosować do przeprowadzenia takiego badania?
24
Rozważmy tabelę zawierającą informacje o jasnych gwiazdach.
Wybierz dwa stwierdzenia pasujące do cech gwiazd.
1) Temperatura powierzchni i promień Betelgezy wskazują, że gwiazda ta jest czerwonym nadolbrzymem.
2) Temperatura na powierzchni Procyonu jest 2 razy niższa niż na powierzchni Słońca.
3) Gwiazdy Castor i Capella znajdują się w tej samej odległości od Ziemi i dlatego należą do tej samej konstelacji.
4) Gwiazda Vega należy do białych gwiazd klasy widmowej A.
5) Ponieważ masy gwiazd Vega i Capella są takie same, należą one do tej samej klasy widmowej.
25
Blok porusza się po płaszczyźnie poziomej po linii prostej ze stałym przyspieszeniem 1 m/s 2 pod wpływem siły \overrightarrow F skierowanej w dół pod kątem 30° do horyzontu (patrz rysunek). Jaka jest masa klocka, jeśli współczynnik tarcia klocka na płaszczyźnie wynosi 0,2, a F = 2,7 N? Zaokrąglij odpowiedź do części dziesiątych.
Odpowiedź: _____ kg.
26
Wzdłuż równoległych przewodników bc i ad, znajdujących się w polu magnetycznym o indukcji B = 0,4 T, ślizga się pręt przewodzący MN, który styka się z przewodnikami (patrz rysunek). Odległość między przewodnikami wynosi L = 20 cm Po lewej stronie przewody są zamknięte rezystorem o rezystancji R = 2 omów. Opór pręta i przewodów jest znikomy. Kiedy pręt się porusza, przez rezystor R przepływa prąd I = 40 mA. Z jaką prędkością porusza się przewodnik? Załóżmy, że wektor \overrightarrow B jest prostopadły do płaszczyzny rysunku.
Odpowiedź: _____ m/s.
27
Próg wrażliwości siatkówki oka ludzkiego na światło widzialne wynosi 1,65·10 –18 W, podczas gdy w siatkówkę co sekundę dociera 5 fotonów. Określ, jakiej długości fali to odpowiada.
Odpowiedź: _____ nm.
Część 2.
Całkowicie poprawne rozwiązanie każdego z zadań 28-32 musi zawierać prawa i wzory, których użycie jest konieczne i wystarczające do rozwiązania zadania, a także przekształcenia matematyczne, obliczenia z odpowiedzią numeryczną oraz, jeśli to konieczne, rysunek wyjaśniający rozwiązanie.
W procesie uczestniczy stała ilość jednoatomowego gazu doskonałego, której wykres przedstawiono na rysunku we współrzędnych p – n, gdzie p to ciśnienie gazu, n to jego stężenie. Określ, czy gaz odbiera ciepło, czy oddaje je w procesach 1–2 i 2–3. Odpowiedź uzasadnij w oparciu o prawa fizyki molekularnej i termodynamiki.
Odpowiedź: _____
Pokaż odpowiedź
1. Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki ilość ciepła, jaką otrzymuje gaz, jest równa sumie zmiany jego energii wewnętrznej ΔU i pracy gazu A: Q = ΔU + A. Stężenie cząsteczek gazu n= \frac NV, gdzie N to liczba cząsteczek gazu, V to jego objętość. Dla idealnego gazu jednoatomowego energia wewnętrzna wynosi U=\frac32vRT (gdzie ν jest liczbą moli gazu). Zgodnie z warunkami zadania, N = const.
2. Ponieważ w punktach 1–2 stężenie gazu się nie zmienia, jego objętość jest stała (proces izochoryczny), co oznacza, że gaz pracuje A = 0. W tym procesie ciśnienie gazu wzrasta, zgodnie z prawem Charlesa, gaz temperatura również wzrasta, tj. jego energia wewnętrzna wzrasta: ΔU > 0. Oznacza to Q > 0, a gaz otrzymuje ciepło.
3. W odcinkach 2–3 następuje zmniejszenie stężenia gazu, co oznacza zwiększenie jego objętości, a praca gazu jest dodatnia: A > 0. Ciśnienie gazu jest stałe (proces izobaryczny), zgodnie z prawem Gay-Lussaca, wzrasta także temperatura gazu. Zatem ΔU > 0. Zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki Q > 0.
W tym procesie gaz otrzymuje ciepło.
Odpowiedź: gaz otrzymuje dodatnią ilość ciepła w procesach 1–2 i 2–3
Mała kulka o masie m = 0,3 kg zawieszona jest na lekkiej nierozciągliwej nici o długości l = 0,9 m, która pęka pod wpływem siły naciągu T 0 = 6 N. Kulkę wyjmuje się z położenia równowagi (pokazanego na rysunku cyfra zaznaczona linią przerywaną) i zwolnij. Kiedy piłka przejdzie przez położenie równowagi, nić pęka i kula natychmiast zderza się całkowicie niesprężyście z klockiem o masie M = 1,5 kg, leżącym nieruchomo na gładkiej, poziomej powierzchni stołu. Jaka jest prędkość u klocka po uderzeniu? Załóżmy, że po uderzeniu klocek porusza się do przodu.
Pokaż odpowiedź
1. Tuż przed zerwaniem nitki, w chwili przejścia przez położenie równowagi, kulka porusza się po okręgu o promieniu l z prędkością \overrightarrow\nu. W tym momencie siła ciężkości m\overrightarrow g oraz siła naciągu nitki \overrightarrow(T_0) działająca na kulkę są skierowane pionowo i powodują przyspieszenie dośrodkowe piłki (patrz rysunek). Zapiszmy drugie prawo Newtona w rzutach na oś Oy inercjalnego układu odniesienia Oxy skojarzonego z Ziemią:
\frac(mv^2)l=T_0-mg, skąd: v=\sqrt(\left(\frac(T_0)m-g\right)l)
2. Po przejściu przez pozycję równowagi nić pęka, a kula poruszająca się z prędkością poziomą całkowicie niesprężyście zderza się z blokiem spoczynkowym. Podczas zderzenia pęd układu „kula + klocek” zostaje zachowany. W rzutach na oś Wółu otrzymujemy: mv = (M + m), gdzie u jest rzutem prędkości klocka z piłką po uderzeniu w tę oś.
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 (\lewo(\frac6(0,3)-10\prawo)\times0,9)=\frac16\times3=0,5 m/s
Odpowiedź: u = 0,5 m/s
Dwa identyczne izolowane termicznie naczynia połączone są krótką rurką z kranem. Objętość każdego naczynia wynosi V = 1 m3. Pierwsze naczynie zawiera ν 1 = 1 mol helu w temperaturze T = 400 K; w drugim – ν 2 = 3 mole argonu w temperaturze T 2 . Kran jest otwarty. Po ustaleniu stanu równowagi ciśnienie w naczyniach wynosi p = 5,4 kPa. Określ początkową temperaturę argonu T 2.
Pokaż odpowiedź
1. Ponieważ w tym procesie gaz nie wykonuje pracy, a układ jest izolowany termicznie, to zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki zachowana jest całkowita energia wewnętrzna gazów:
\frac32v_1RT_1+\frac32v_2RT_2=\frac32(v_1+v_2)RT
gdzie T jest temperaturą w połączonym naczyniu w stanie równowagi po otwarciu kranu.
2. W wyniku ładowania na kondensatorach ustalane są te same napięcia, ponieważ prąd w obwodzie zatrzymuje się, a napięcie na rezystorze R staje się zerowe. Dlatego kondensatory można uznać za połączone równolegle. Wtedy ich całkowita pojemność wynosi C 0 = C 1 + C 2
3. Zgodnie z prawem zachowania ładunku całkowity ładunek kondensatorów będzie równy C 1 U.
4. Zgodnie z prawem zachowania energii ilość ciepła wydzielanego w obwodzie jest równa różnicy wartości energii kondensatorów w stanie początkowym i końcowym:
Q=\frac(C_1U^2)2-\frac((C_1U)^2)(2(C_1+C_2))
Skąd mamy:
Q=\frac(C_1C_2U^2)(2(C_1+C_2))=\frac(10^(-6)\times2\times10^(-6)\times300^2)(2(10^(-6) +2\times10^(-6)))=0,03 J.
Odpowiedź: Q = 30 mJ
Cienki pręt AB o długości l = 10 cm znajduje się równolegle do głównej osi optycznej cienkiej soczewki zbierającej w odległości h = 15 cm od niej (patrz rysunek). Koniec A drążka znajduje się w odległości a = 40 cm od soczewki. Skonstruuj obraz drążka w soczewce i wyznacz jego długość L. Ogniskowa soczewki wynosi F = 20 cm.