Тренажер ЕГЭ по физике по разделу «Молекулярная физика. Термодинамика»

Тренажер ЕГЭ по физике

по разделу « Молекулярная физика. Термодинамика»

Тренажер содержт решенные задачи повышенного уровня и задачи для самостоятельного решения. Может быть использовано при подготовке к экзаменам.

Учитель физики Кязымова Л. В.

Задача 1

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение.

П

p

на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга: S

Откуда L x

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=(U₃−U₁)+p₂Sх=(U₃-U₁)+F_mpx

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

U₁=vRT₁= p₁SL в начальном состоянии.

в конечном состоянии

5) Из пп. 3,4 получаем

Ответ:Q=1,65кДж

Задача 2

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находитcя одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па . Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение

S

давления газа на поршень и сила трения со стороны

с тенок сосуда уравновесят друг друга: p₂S=F_mp,

откуда>p₁

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=(U₃−U₁)+p₂S_X=(U₃-U₁)+F_mpx

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

U₁=vRT₁ = p₁SL в начальном состоянии,

U₃=vRT₃=p₂S=F_mp в конечном состоянии.

5) Из пп. 3,4 получаем

Ответ:L=0,3м

Задача3

Вгоризонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp= 3×10³ Н. Найдите x. Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение

Поршень будет медленно двигаться, если сила

давления газа на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга: p₂S=F_mp ,

откуда

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=(U₃−U₁)+p₂Sx=(U₃−U₁)+F_mpx.

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

в начальном состоянии,

в конечном состоянии.

5) Из пп. 3,4 получаем

Ответ: х=0,1м

Задача 4

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня равна S. В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж. При этом поршень некоторое время покоился, а потом медленно сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения, величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите S. Считать, что сосуд находится в вакууме.

Р ешение

1) Поршень будет медленно двигаться, если сила

давления газа на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга: p₂S=F_mp,

откуда

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=(U₃−U₁)+p₂Sx=(U₃−U₁)+F_mp x.

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

в начальном состоянии,

- в конечном состоянии.

5) Из пп. 3,4 получаем

Ответ:S=25см²

Задача 5

Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу 1кг. Радиус оболочки шара r = 2,7м. Шар наполняют газом при атмосферном давлении 10⁵ Па. Температура газа и окружающего воздуха одинакова и равна 0⁰С. Определите молярную массу газа, если оказалось, что шар может в таких условиях поднять только себя. (Площадь сферы S = 4 πr², объем шара V =

Решение

II закон Ньютона в проекциях на вертикаль:

Силы выражены через радиус r:

и радиус:

гдеb - отношение массы оболочки к её площади.

Плотность газа и воздуха: ,

, . .

Ответ:кг/моль

Задача 6

Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу 1 кг. Шар наполняют гелием при атмосферном давлении 10⁵ Па. Определите минимальную массу оболочки, при которой шар начнет поднимать сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0⁰С. (Площадь сферы S = 4πr², объем шара V =

Решение

II закон Ньютона в проекциях на вертикаль:

Силы выражены через радиус r:

и радиус:

где b – отношение массы оболочки к ее площади.

Плотности гелия и воздуха: ,

,.

Радиус:m=4πr²×b

Ответ: m ≈92 кг.

Задача 7

Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу 1кг. Шар наполнен газом при атмосферном давлении 10⁵ Па. Во сколько раз молярная масса воздуха больше молярной массы газа, которым наполнен шар, если шар поднимает сам себя при радиусе 2,7м? Температура газа и окружающего воздуха одинакова и равна 0⁰С. ( Площадь сферы S = 4πr², объем шара V = )

Решение

II закон Ньютона в проекциях на вертикаль:

Силы выражены через радиус r:,

найти радиус: где b – отношение массы оболочки к ее площади.

Плотности гелия и воздуха:

. Молярные массы

Ответ:

Задача 8

Сферическая оболочка воздушного шара сделана из материала, квадратный метр которого имеет массу 1кг. Шар наполнен гелием при атмосферном давлении 10⁵ Па. Определите массу гелия, при которой шар поднимает сам себя. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0⁰С. (Площадь сферы S = 4πr², объем шара V = )

Решение

II закон Ньютона в проекциях на вертикаль:

Силы выражены через радиус r: ,

радиус:, где b – отношение массы оболочки к ее площади.

Плотности гелия и воздуха:

Радиус:

Ответ: m ≈15 кг.

Задача 9 (смотри решение задачи №2)

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,275 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 5см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите L.

Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение

1) Поршень будет медленно двигаться, если сила

давления газа на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга:

откуда

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

в начальном состоянии =

в конечном состоянии=

5) Из пп. 3,4 получаем: L=

Ответ:L=0,3м

Задача 10 (смотри решение задачи №3)

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 20 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,74 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите x. Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение

1) Поршень будет медленно двигаться, если сила

давления газа на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга: ,

откуда

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂. Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=(U₃−U₁)+p₂S_X=

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

в начальном состоянии =

в конечном состоянии =

5) Из пп. 3,4 получаем х=

Ответ:x=0,1м

Задача 11 (смотри решение задачи №1 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной

F_mp = 1,5×10³ Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе?

С читать, что сосуд находится в вакууме.

Решение

1) Поршень будет медленно двигаться, если сила

давления газа на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга:

откуда

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q ₂₃

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты:

Q=Q₁₂+Q₂₃=

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

в начальном состоянии =

в конечном состоянии =

5) Из пп. 3,4 получаем Q=

Ответ:Q=0,6кДж

Задача 12 (cмотри решение задачи №4)

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня равна S. В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,275 кДж. При этом поршень некоторое время покоился, а потом медленно сдвинулся на расстояние x = 5см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите S. Считать, что сосуд находится в вакууме.

Решение

1) Поршень будет медленно двигаться, если сила

давления газа на поршень и сила трения со стороны

стенок сосуда уравновесят друг друга: p₂S=F_mp

откуда

2) Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения р₂. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₁₂.

Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объем газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты Q₂₃.

3) В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты: Q=

4) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

в начальном состоянии =

в конечном состоянии =

5) Из пп. 3,4 получаем S=

Ответ:S=25см²

Задача 13 ( смотри решение задач № 2, №9 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S = 20 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,74 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите L.

С читать, что сосуд находится в вакууме. Ответ:L=0,3м

Задача 14( смотри решение задач № 3, №10 )

Вгоризонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 2,355 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3,4×10³ Н. Найдите x. Считать, что сосуд находится в вакууме. Ответ: х=0,15 м

Задача 15 (смотри решение задач № 4, №12 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 5×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня равна S. В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж. При этом поршень некоторое время покоился, а потом медленно сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите S. Считать, что сосуд находится в вакууме Ответ:S=20см²

Задача 16( смотри решение задач № 1, №11 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 5×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе?

Считать, что сосуд находится в вакууме. Ответ:Q =2,5кДж

Задача 17(смотри решение задач № 3, №10, №14 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 5×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,65 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x. При движении поршня, на него со стороны стенок сосуда, действует сила трения, величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите x. Считать, что

сосуд находится в вакууме. Ответ: x=0,115м

Задача 18 (смотри решение задач № 4, №12, №15 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня равна S. В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 0,6 кДж. При этом поршень некоторое время покоился, а потом медленно сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 1,5×10³ Н. Найдите S. Считать, что сосуд находится в вакууме Ответ: S=25см²

Задача 19(смотри решение задач № 1, №11, №16 )

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 4×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня L = 30см. Площадь поперечного сечения поршня S = 25 см². В результате медленного нагревания газа поршень сдвинулся на расстояние x = 5см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Какое количество теплоты получил газ в этом процессе? Считать, что сосуд находится в вакууме. Ответ:Q=1,275кДж

Задача 20 (смотри решение задач № 2, №9, №13)

В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа p₁ = 5×10⁵ Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно L. Площадь поперечного сечения поршня S = 20 см². В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты Q = 1,8 кДж, а поршень сдвинулся на расстояние x = 10см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной F_mp = 3×10³ Н. Найдите L. Считать, что сосуд находится в вакууме. Ответ: L=0,35м

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/31895-trenazher-egje-po-fizike-po-razdelumolekulja