|
|
| Добро пожаловать в
пользовательский раздел сайта! |
| |
| Библиотека
: Физика : Банк заданий ЕГЭ по теме
"Термодинамика" - высший уровень. |
|
|
|
|
|
Расчетные задачи. КИМ ЕГЭ 2 часть |
|
№ 7.501.
В вакууме закреплен горизонтальный цилиндр с
поршнем. В цилиндре находится 0,1 моль гелия.
Поршень удерживается упорами и может скользить
влево вдоль стенок цилиндра без трения. В
поршень попадает пуля массой 10 г, летящая
горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает
в нем. Температура гелия в момент остановки
поршня в крайнем левом положении возрастает на
64 К. Какова масса поршня? Считать, что за время
движения поршня газ не успевает обменяться
теплом с поршнем и цилиндром.
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.503.
Автомобиль массой 4,6 тонны трогается с места на
подъеме, равном 0,025, и, двигаясь равноускоренно, за 40
с проходит 200 м. Найти расход бензина на этом участке,
если коэффициент сопротивления 0,02 и КПД 20%?
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.504.
Смесь из свинцовых и алюминиевых опилок с общей массой
150 г и температурой 100˚С погружена в калориметр с
водой, температура которой 15˚С, а масса 230 г.
Окончательная температура установилась 20˚С.
Теплоемкость калориметра 42 Дж/К. Сколько свинца и
алюминия было в смеси?
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.505.
Свинцовая пуля массой m1
= 8
г при температуре t1
= 100°C, летящая
со скоростью υ =
400 м/с, попадает
в неподвижную медную сферу массой m2
= 200
г, содержащую внутри лед массой m3
= 50
г при температуре t2
= 0°C, и
застревает там, при этом сфера не вращается.
Какая температура t3
установится в системе после достижения теплового
равновесия, если пуля и сфера находятся в
невесомости и не обмениваются теплотой с другими
телами?
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.506.
После опускания в воду, имеющую температуру 10˚С, тела,
нагретого до 100˚С, через некоторое время установилась
общая температура 40˚С. Какой станет температура воды,
если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно
такое же тело нагретое до 100˚С?
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.507.
Автобус прошел путь 80 км за 1 час. двигатель развивал
при этом среднюю мощность 70 кВт при КПД, равном 25%.
Сколько дизельного топлива, плотность которого 800 кг/м3,
сэкономил водитель в рейсе, если норма расхода горючего
40 л на 100 км пути?
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.508.
Сани массой 6 кг скатываются с горы, образующей с
горизонтом угол 30˚. Пройдя по склону 50 м, сани
приобрели скорость 4,5 м/с. Определить количество
теплоты, выделившееся при трении полозьев о снег?
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.509.
На газовую плиту поставили сосуд,
в котором находится 0,5
литра воды при температуре
+20°C.
В верхней части сосуда имеется емкость с 1
кг льда при температуре
0°C
(см. рис.). Пары воды
могут выходить из сосуда, обтекая емкость со
льдом. Что и при какой температуре окажется в
верхней емкости к моменту, когда вся вода в
сосуде испарится? Считать, что на нагревание
емкости расходуется 50%
теплоты, полученной водой в сосуде. Испарением
воды при температуре ниже +100°C
а также теплоемкостью стенок сосуда и емкости
пренебречь.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.510.
В вертикальный теплоизолированный стакан
калориметра объемом 200 см3
налили до краев воду при температуре t1
= 20°C, а затем опустили
туда кусок алюминия массой m
= 270
г, находящийся при температуре t2
= −100°C. Какой объем льда
окажется в стакане после установления теплового
равновесия? Теплоемкостью стакана и поверхностным
натяжением воды можно пренебречь. Плотность льда 0,9
г/см3.
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.511.
С массой m = 80 г идеального газа,
молярная масса которого M = 28 г/моль,
совершается циклический процесс, изображенный на
рисунке. Какую работу A совершает такой
двигатель за один цикл, если T1 = 300 К,
T2 =1000 К, а при нагревании на участке
4 – 1 давление газа увеличивается
в 2 раза? Универсальная газовая постоянная R
= 8,3 Дж/(моль·К).
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.512.
В закрепленном под углом a = 60° к горизонту
цилиндре может без трения двигаться поршень
массой M =10 кг и площадью S = 50
см2.
Под поршнем находится идеальный одноатомный газ.
Газ нагревают так, что поршень перемещается на
расстояние l = 5 см. Какое количество
теплоты Q было сообщено газу? Атмосферное
давление p0
=105
Па, ускорение свободного падения g =10
м/c2
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.513.
На рисунке изображены pV-диаграммы двух
процессов, проводимых над одним и тем же
идеальным одноатомным газом. Масса газа,
участвующего в процессе 1 – 2, в
k = 2 раза больше, чем масса газа, с
которым проводится процесс 3 – 4.
Температура в точке 1 равна температуре в
точке 3, а температура в точке 2
равна температуре в точке 4. Найти
отношение n количеств теплоты, получаемых
газом в процессах 1 – 2 и 3
– 4.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.514.
С идеальным одноатомным газом совершается
циклический процесс. Из начального состояния p2
=1,6 МПа и V1
= 2 л газ расширяется при постоянном давлении до
объема V2
=16 л. Затем при постоянном объеме V2
давление газа уменьшается до такой величины p1
= 50 кПа, что из состояния p1,
V2 газ
приводится в начальное состояние
адиабатическим сжатием. Найти работу A,
совершенную газом за цикл.
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.515.
С одним молем идеального одноатомного газа проводят
цикл, показанный на рисунке. На участке 1 – 2
объем газа увеличивается в m = 2 раза.
Процесс 2 – 3 – адиабатическое расширение,
процесс 3 – 1 – изотермическое сжатие при
температуре T0 =
300 К. Найти работу A газа на участке 2 –
3. Универсальная газовая постоянная R =
8,3 Дж/(моль·К).
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
|
№ 7.516.
Невесомый поршень соединен с дном
цилиндрического сосуда пружиной жесткостью k
=100 Н/м. В сосуде под поршнем находится
идеальный одноатомный газ. В начальном состоянии
расстояние между поршнем и дном сосуда
составляет h = 0,2 м. Найти количество
теплоты
ΔQ,
которое нужно сообщить газу, чтобы расстояние
между поршнем и дном сосуда удвоилось. Считать,
что пружина не деформирована при h = 0.
Атмосферное давление не учитывать.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
|
№ 7.517.
В тепловом двигателе, рабочим телом которого
является идеальный одноатомный газ, совершается
циклический процесс, изображенный на рисунке.
Отношение максимальной температуры газа к
минимальной в этом цикле равно n = 4,
температуры в точках 2 и 4
совпадают. Найти коэффициент полезного действия
двигателя.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
|
№ 7.518.
В вертикально расположенном цилиндрическом сосуде под
поршнем весом P = 20 Н содержится идеальный
одноатомный газ. Между поршнем и неподвижной опорой
располагается пружина, жесткость которой k = 200
Н/м. Расстояние между поршнем и дном сосуда H =
30 см, при этом пружина не деформирована. Какое
количество теплоты Q нужно сообщить газу, чтобы
поршень переместился на расстояние Δh
=10 см? Атмосферное давление не учитывать.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.519.
Теплоизолированный сосуд объемом V = 0,5 м3
содержит одноатомный газ, молярная масса которого M
= 4 г/моль. В сосуд вводится дополнительно m
= 1 г такого же газа при температуре T 400 К.
На какую величину Δp изменится давление?
Универсальная газовая постоянная R
=
8,3 Дж/(моль·К).
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.520.
В тепловом двигателе, рабочим телом которого
является идеальный одноатомный газ, совершается
циклический процесс, изображенный на рисунке.
Отношение максимального объема газа к
минимальному в этом цикле равно n = 3 .
Найти коэффициент полезного действия двигателя.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.521.
Температура нагревателя идеальной тепловой
машины T1 = 400 К, температура
холодильника T2 = 300 К, количество
теплоты, получаемое от нагревателя за цикл, Q
= 400 Дж, число циклов в секунду n =
2. С какой скоростью v будет перемещаться
по горизонтальной дороге тележка, приводимая в
движение такой машиной, если сила сопротивления
F =100 Н? Скорость тележки считать
постоянной.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.522.
В цилиндрическом сосуде 1 под поршнем массой m
= 5 кг находится одноатомный идеальный газ. Сосуд
1 соединен трубкой, снабженной краном, с таким же
сосудом 2, в котором под поршнем массой M
=10 кг находится такой же газ. Сосуды и трубка
теплоизолированы. В начальном состоянии кран К закрыт,
температура газа в обоих сосудах одинакова, поршень в
сосуде 2 расположен на высоте H =10 см от
дна. На какое расстояние Δh
передвинется поршень в сосуде 1 после
открывания крана? Объемом трубки с краном пренебречь,
атмосферное давление не учитывать.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.523.
С одним молем
идеального одноатомного газа проводят
циклический процесс 1–2–3–1, где
1–2 —
адиабата, 2–3 — изобара,
3–1 — изохора.
Температуры в точках 1, 2, 3 равны
600 К, 455
К и 300 К
соответственно. Найдите КПД цикла.
Решение:
Ответ: |
 |
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.524.
В вертикальном цилиндре, закрытом
легким поршнем, находится бензол
(С6Н6)
при температуре кипения t
= 80°C. При
сообщении бензолу количества теплоты Q
часть его превращается в пар, который при
изобарном расширении совершает работу А.
Удельная теплота парообразования бензола L
= 396·103
Дж/кг, его молярная масса M
= 78·10−3
кг/моль. Какая часть подведенного к
бензолу количества теплоты переходит в работу?
Объемом жидкого бензола пренебречь.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.525.
Морозильная камера установлена на
кухне, где температура равна t1
= +20ºС, и
потребляет в течение длительного времени среднюю
мощность P
= 89,4
Вт, обеспечивая внутреннюю температуру
t2 =
−18
ºС. Оцените
мощность подвода теплоты в камеру из окружающей
среды, считая, что морозильник работает по
обратному циклу Карно. Ответ выразите в Вт и
округлите до целого числа.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.526.
Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой
является один моль идеального одноатомного газа,
состоит из изотермического расширения,
изохорного охлаждения и адиабатического сжатия.
В изохорном процессе температура газа понижается
на ΔТ, а работа, совершенная газом в
изотермическом процессе, равна А.
Определите КПД тепловой машины.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.527.
Идеальная тепловая машина обменивается теплотой
с теплым телом —
окружающей средой, находящейся при температуре
+25°C, и холодным телом с температурой −18°C. В
некоторый момент машину запустили в обратном
направлении, так что все составляющие теплового
баланса — работа и
количества теплоты —
поменяли свои знаки. При этом за счет работы,
совершенной двигателем тепловой машины, от
холодного тела теплота стала отбираться, а
теплому телу —
сообщаться.
Какую работу совершил двигатель тепловой машины,
если количество теплоты, отведенной от холодного
тела, равно 165 кДж?
Ответ округлите до целого числа кДж.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.528.
С разреженным азотом, который
находится в сосуде под поршнем, провели два
опыта. В первом опыте газу сообщили, закрепив
поршень, количество теплоты
Q1=742
Дж, в результате чего
его температура изменилась на 1
К. Во втором
опыте, предоставив азоту возможность изобарно
расширяться, сообщили ему количество теплоты
Q2=1039
Дж, в
результате чего его температура изменилась также
на 1 К.
Определите массу азота в опытах.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.529.
Когда легковой автомобиль едет с постоянной
скоростью по горизонтальному шоссе, расход
бензина составляет m1
= 7 л/100 км. Каков будет расход бензина m2
, если этот автомобиль поедет с той же скоростью
вверх по наклонному участку шоссе, образующему
угол a = 0,01 рад с горизонтом? Качество
дорожного покрытия на горизонтальном и наклонном
участках шоссе одинаково. Масса автомобиля M
=1000 кг, коэффициент полезного действия
двигателя h = 30%, удельная теплота сгорания
бензина q = 42 МДж/кг, плотность бензина
r = 0,7 кг/л. Ускорение свободного падения
принять g =10 м/с2.
При расчетах положить sina ≈
a.
Решение:
Ответ: |
|
111 |
|
|
|
№ 7.530.
В сосуде объёмом V
-
0,02 м3 с жёсткими
стенками находится одноатомный газ при
атмосферном давлении. В крышке сосуда
имеется отверстие площадью
S,
заткнутое пробкой. Максимальная сила
трения покоя
F
пробки о края отверстия равна 100 Н.
Пробка выскакивает, если газу передать
количество теплоты не менее 15 кДж.
Определите значение
S,
полагая газ идеальным. Массой пробки
пренебречь.
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
№ 7.531.
В сосуде объёмом
V=
0,02 м3 с жёсткими стенками находится
одноатомный газ при атмосферном
давлении. В крышке сосуда имеется
отверстие площадью
S
=
2 • 104 м2,
заткнутое пробкой. Пробка выскакивает,
если газу передать количество теплоты не
менее 15 кДж. Определите максимальную
силу трения покоя
F
пробки о края отверстия, полагая газ
идеальным. Массой пробки пренебречь.
Решение:
Ответ: |
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
111 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сборник задач |
| |
|
|
|
|
|
