100 Задач по Физике со вступительных экзаменов

4.2 м*м*м

59

Маленький пузырёк воздуха всплывает со дна озера глубиной h= 25 м. Во сколько раз увеличится объём пузырька за время его всплытия от дна до поверхности воды? Атмосферное давление нормальное. Температура воды у дна t1= 15 град С, у поверхности воды t2= 25 град С.

P1=ghP0 P2=P0

T1=288К T2=298K

P1V1/T1=P2V2/T2 V2/V1=P1T1 / P2T2 =(gh+P0)*T2 / P0T2

V2/V1=(1000*10*25+105)T2/105T1 = (250000+100000)Па*298K / 100000Па*288K

V1/V2=3.6 раза

Ответ 3.6 раза

60

Плотность атмосферы с удалением от поверхности Земли уменьшается. Допустим, что плотность воздуха и его температура от высоты не зависят – имеют такие же значения, как у земной поверхности. Какова была бы в этом случае толщина слоя воздуха вокруг нашей планеты? Вычмсления сделайте для нормальных условий. М= 0,029 кгмоль.

P=RTM след-но PM / RT

61

Найдите формулу соединения азота с кислородом (NxOy), если 1 г этого соединения в газообразном состоянии в объёме 1 л создаёт при температуре 17 град С давление 31,7 кПа.

PV=mRT/M M=mRT/V=76

X*14+y*16=76 x=2 y=3

N2O3

62

В подводной лодке для погружения и всплытия имеются 2 сообщающихся между собой резервуара. В погруженном состоянии один резервуар ёмкостью V1 заполнен водой, во второй, ёмкостью V2 , находится сжатый воздух. Каково должно быть минимальное давление сжатого воздуха, чтобы для вспытия лодки с глубины Н , он полностью вытеснил воду из балластной цистерны? Атмосферное давление нормальное.

`Давление должно быть ….. чтобы давление воздуха, который занимает собой 2-резервуара, равнялось гидростатическому давлению на глубине H

P0+gH=P2 T-const

Закон Бойля –Мариотта: P2V’2=P’1V’1

(P0+gh)*(V1+V2)=P1V2

P1=(V1+V2) / V2 (P0+gh)

Ответ P1=(V1+V2) / V2 (P0+gh)

63

Газовая смесь, состоящая из м1=64 г кислорода и м2=82 г водорода, при температуре t= 17 град С имеет давление р=90 кПа. Определите плотность смеси газов.

По закону Дальтона P=P1+P2

P1V1=m1RT1 / M1 P2T2=m2RT2 / M2

V1=V2=V T1=T2=T

P=RT/V(m1/M1 + m2/M2) ; V=RT(m1/M1 + m2/M2) / P

Т,к =m/V=(m1+m2) / V

(m1+m2)P / (m1/M1+m2/M2)RT=7200/14459.4

Ответ 0,49 кг/м*м*м

64

Баллон для газовой плиты объёмом V=5 л содержит м=500 г пропана (С3Н8) под давлением р=2 Мпа. Температура t= 20 град С. Что можно сказать об агрегатном состоянии пропана в баллоне?

=m/V=100кг/м*м*м

PV=mRT/M ; M=mRT/PV=0.121кг/моль

M(C3H8)=44*0.01кг/моль

Сравнив с агригатным состоянием придём к выводу, что там жидкость.

87

Холодильник, потребляющий электроэнергию мощность р, за время Т превратил воду в лёд. Какое количество теплоты Q передал холодильник воздуху в комнате, если масса воды м , а её начальная температура t? Теплоёмкость самого холодильника не учитывать.

Aз=P

п=cmT+m=m(ct+)

из закона теплового баланса следует

Q==Aз-Ап=PT-m(ct+

Ответ Q= PT-m(ct+

88

В калориметре содержится м1= 250 г воды при температуре t1=15 град С. в воду бросили м2= 20 г мокрого снега, (его температура 0 град С) В результате темература в калориметре понизилась до t2=10 град С. Какую массу воды содержал снег? С= 4000 Дж кг к; ,в Джкг.

m+cm(t3-t2)=cm1(t1-t3)

m=c(m1(t1-t3)-m2(t3-t2)) / 0.013кг

m3=m2-m

m3=0.02кг-0,013кг=0,007кг

Ответ 0,007кг

89

Кусок льда массой м=200 г и температурой t=0 град С поместили в нагреватель. Через 10 мин в нагревателе закипела вода. Определите мощность нагревателя, если его КПД равен 60%. С=420 Джкг к; ,3 * 10 в 5 степени Джкг.

Q=m Q2=cmt t=100K

Q=mcmt=A

A=3/5m(ct)

N=A/T=5*m(+ct) / 3T

Ответ N=A/T=5*m(+ct) / 3T

90

В калориметр, содержащий м1=1 кг воды при температуре t1=20 градС, внесли м2= 10 кг расплавленного свинца при температуре плавления T2= 600 К. Найдите массу воды, превратившейся в пар. Теплоёмкостью калориметра пренебречь. Постоянные для воды: С1= 4200 Джкг к, =2,26 МДжкг, для свинца : C2= 130 Джкг к, = 25 кДжкг.

c1m1(rm3=m2+c2m2(T2-Q)

K m3=m2(+c2(T2-Q))-c1m1(-T1)) / r= 0.09кг

Ответ 9 граммов

91

С горы, образующей с горизонтальной плоскостью угол =30 град, скатываются санки массой м=60 кг. Проехав по склону горы расстояние L=40 м, санки приобрели скорость V=5 мс. какое количество снега расстаяло за счёт тепла , выделившегося при трении полозьев о снег? Температура t=0 град С,

,МДжкг.

L=V*V / 2a ; a=V*V/2L=0.3м/с*с

Ma=Fтр+N+mg

X: ma=mg*sin-Fтр

Y: N=mgcos

Ma=mgsin-Kmgcos

Kgcos=gsina k=tg-a/gcos

K=0.47

Aтр=kmgcos*=9500дж

A=Q m=Q/=A/ ; m=9500 / 0.33*1000000 кг

Ответ m=0.03кг

92

Вода при температуре t=0 градс находится в сосуде, из которого быстро откачивают воздух. Вследствие интенсивного испарения происходит замерзание воды. Какая часть первоначального количества воды в результате превратится в лёд , а какая часть воды испарится r = 2,26 МДж кг,  0,33 МДжкг.

..m1-масса воды переведённая в лёд

m2-масса воды, пре-я в пар

необходимая для образ-я кол-во теплоты здесь может быть получено только за счёт того, что при замерзании воды выд-ся теплота Q1=Q2 m1m2r

m2=m1r

m1+m2=m ; m= m1+m1r ; m1=mr/ (r+)=0.88 кг m1=m2r

m=m2+m2r/=m2(1+r/)=m2(r) / 

m2=m /(r+m2=0.12 кг

Ответ m1=0.88кг ; m2=0,12кг

93

При скорости V=72 кмчас, автомобиль расходует м=5,5 кг бензина на 100 км пути. Определите мощность, развиваемую двигателем, если его КПД =25%.

Удельная теплота сгорания бензина q=45 Мджкг.

Q=qm

A=Q Vt=S t=S/V

N=Q /t =12.5 кВт

Ответ N= 12.5 кВт

94

автомобиль массой М имеет бензобак ёмкостью V. Какое расстояние S может проехать автомобиль после полной заправки бака горючим? Сила сопротив-ления, действующая на автомобиль с постоянной скоростью, составляет n-ную часть его веса. КПД двигателя  . Плотность бензина р, удельная теплота сгорания q .

=Aп/Aз=FscosL / gm ; L=0 ; cosL=1

0=Fт+N+Mg+Fс

x: Fт=Fс y: N=Mg

|P|=|N| Fт=Fс=kMg MgSk / gm=MgSk / gV ; m=V

Ответ : S=MgSk /gV

95

Газ , занимающий объём V1=1л при давлении р1= 2 атм, расширился изотермически до объёма V2=2л. Затем при этом объёме давление газа было уменьшено в два раза. Далее газ расширился изобарически до объёма V4= 4 л.

Начертите график зависимости давления р газа от его объёма V . используя график определите при каком из перечисленных процессов газ совершит наибольшую работу.

1) P1V1=P2V2 T-const

P2=P1V1/V2

2) V-const

3) P-const

при переходе 1-2 газ сов-т наиб работу

это опред-т площ-дь крив-й трапеции.

При переходе 2-3-A=0. Т,к V=0

При перходе 3-4 работа опред-ся площ-ю заштрих-ого прямоугольника. Из графика видно, что А(1-2)>A(3-4)

96

Газовый баллон , объёмом V=15 л, содержит гелий при температуре t=27 градС и давлении р=15 атм.