Физика ЕГЭ - банк заданий - страница 193

Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных U–p , где U – внутренняя энергия газа, p – его давление. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, определите, получает ли газ положительное количество теплоты или отдаёт его в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните.

Два пластилиновых шарика массами 3m и m, летящие навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями, при столкновении слипаются. Каким был модуль скорости каждого из шариков перед столкновением, если сразу после столкновения скорость шариков стала равной 0,5 м/с? Временем взаимодействия шариков пренебречь.

Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности Земли под углом 60° к горизонту, достиг максимальной высоты, равной 5 м. Сколько времени прошло от момента броска до того момента, когда скорость камня стала горизонтальной? Сопротивлением воздуха пренебречь.

По двум горизонтальным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на последовательно соединённые резистор с сопротивлением R = 1 Ом и катушку с индуктивностью L = 10 мГн, скользит поступательно и равномерно проводящий стержень (см. рисунок). Расстояние между рельсами l = 10 см. Рельсы со стержнем находятся в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией B = 1 Тл. При этом энергия магнитного поля катушки W постоянна и равна 8 мкДж. Каков модуль скорости движения стержня? Сопротивлением стержня и катушки пренебречь. Рельсы закреплены на диэлектрической подложке.

Закрытый вертикальный цилиндрический сосуд, заполненный идеальным газом, разделён на две части тяжёлым поршнем, способным скользить без трения. В начальном равновесном состоянии в верхней и нижней частях сосуда находилось по ν = 1 моль газа, а отношение объёмов верхней и нижней частей сосуда было равно 2. После того как из верхней части сосуда полностью откачали газ, через длительный промежуток времени установилось новое состояние равновесия. Найдите отношение объёмов верхней и нижней частей сосуда после откачки газа. Температура газа T в обеих частях сосуда всё время поддерживалась одинаковой и постоянной.

В стакан калориметра, содержащего некоторое количество воды, опустили кусок льда массой 300 г при температуре 0°С. Начальная температура калориметра с водой 55°С. Когда наступило тепловое равновесие, температура калориметра с водой стала равной 5°С. Определите первоначальную массу воды в калориметре. Теплоемкостью калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь.

В закрытом сосуде постоянного объёма находился воздух при нормальных условиях. Его нагрели электрическим нагревателем, сила тока в котором I = 2А при напряжении U = 100В. КПД нагревателя равен 13%. Через t = 10 мин. давление в сосуде повысилось до р₂ = 4⋅10⁵ Па. Чему равен объём сосуда? В данном процессе удельная теплоёмкость воздуха c = 716 Дж/(кг⋅К), а его плотность при нормальных условиях ρ =1,29 кг/м³ . Потерями тепла в окружающую среду пренебречь.

Под действием постоянной горизонтальной силы клин массой M = 1 кг движется по гладкой горизонтальной поверхности стола. По шероховатой поверхности клина, составляющей угол α = 30° с горизонтом, равномерно (относительно клина) скользит вниз брусок массой m = 0,2 кг. Коэффициент трения между бруском и клином µ = 0,6. Найдите модуль ускорения клина. Сопротивлением воздуха пренебречь. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на брусок. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем массой М и конечной площадью основания находится одноатомный идеальный газ. В первоначальном состоянии поршень покоится на высоте h, опираясь на выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (см. рисунок а). Давление газа р₀ равно внешнему атмосферному. Газу сообщили количество теплоты Q, и в результате медленного расширения газа нижняя сторона поршня оказалась на высоте Н (см. рисунок б). Чему равна площадь основания поршня S? Тепловыми потерями пренебречь.

Квадратная рамка из медного провода с площадью поперечного сечения S_O = 0,1 мм² помещена в однородное поле электромагнита. На рисунке приведён график зависимости от времени t для проекции B_n вектора индукции этого поля на перпендикуляр к плоскости рамки. Какое количество теплоты выделится в рамке за время τ =4 с? Длина стороны рамки l = 10 см. Удельное сопротивление меди ρ = 1,7⋅10^-8 Ом⋅м.