desktop/phys.jpg mobile/phys.jpg

Задание 25. Механика, молекулярная физика. ЕГЭ 2021 по физике

За это задание ты можешь получить 1 балл. Уровень сложности: повышенный.
Средний процент выполнения: 34.9%
Ответом к заданию 25 по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь.

Задачи для практики

Задача 1

Парашютист опускается вниз с постоянной скоростью. В некоторый момент времени у него из кармана выпадает брелок. Определите скорость парашютиста, если известно, что брелок упал на землю через 8 с, его скорость в момент падения на землю составила 88 м/с. Ответ выразите в (м/с).

Решение

Дано:

$υ=const$

$t=8$c

$υ_{п.б.}=88$м/с

Решение:

На оба тела действует ускорение свободного падения.

Для брелка $g={υ_к-υ_0}/{t}; υ_0=υ_к-gt=88-10*8=8$м/с.

Для парашутиста $υ_0=8$м/с.

Ответ: 8
Показать решение
Полный курс

Задача 2

Подъёмный кран поднимает груз вверх со скоростью 3 м/с. В некоторый момент времени трос обрывается и груз начинает падать вниз. Определите скорость груза в момент падения на землю, если время падения составляет 4 с. Ответ выразить в (м/с). Ускорение свободного падения принять равным $10м/с^2$

Решение

Дано:

$υ=3$м/с

$t=4$c

$υ_к-?$

Решение:

На тело действует сила тяжести и ускорение свободного падения $g=const=10м/с^2$

$g={υ_к-(-υ_0)}/{t}$, т.к. ускорение $g$ и $υ_0$ разнонаправлены. $υ_к=gt-υ_0=10·4-3=37$м/с.

Ответ: 37
Показать решение
Полный курс

Задача 3

С некоторой высоты вертикально вниз бросают мяч со скоростью 4 м/с. Абсолютно упруго отразившись от горизонтальной поверхности, мяч поднимается обратно вверх на высоту 3 м. Найдите, с какой высоты тело было сброшено первоначально. Сопротивлением воздуха пренебречь. Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$υ_0=4$м/с

$h_2=3$м

$h_1-?$

Решение:

По закону сохранения энергии $E_{к_1}+E_{n_1}=E_{n_2}$.

${m·υ_0^2}/{2}+mgh_1=mgh_2$.

$h_1={h_2g-{υ_0^2}/{2}}/{g}={310-{16}/{2}}/{10}=2.2$м.

Ответ: 2.2
Показать решение
Полный курс

Задача 4

Идеальная тепловая машина, работающая по циклу Карно, за цикл получает от нагревателя количество теплоты 1,6 кДж. Температура нагревателя 400 К, температура холодильника 280 К. Найдите количество теплоты, отдаваемое холодильнику за один цикл. Ответ выразите в (кДж).

Решение

Дано:

$Q_н=1.6$Дж

$T_н=400K$

$T_x=280K$

$Q_x-?$

Решение:

По уравнению для цикла Карно: ${Q_н-Q_x}/{Q_н}={T_н-T_x}/{T_н}$.

${1.6-Q_x}/{1.6}={120}/{400}$.

$1-{Q_x}/{1.6}=0.3$

$0.7·1.6·10^3=Q_x$

$Q_x=1.12$кДж.

Ответ: 1.12
Показать решение
Полный курс

Задача 5

Чему равна средняя скорость движения автомобиля на всём пути, если первую половину пути он двигался со скоростью 70 км/ч, а вторую половину пути — со скоростью 30 км/ч? Ответ выразите в (км/ч).

Решение

Дано:

$υ_{ср}-?$

$t_1≠{t}/{2}≠t_2$

$υ_1=70км/ч$

$υ_2=30км/ч$

${S_1}/{2}={S_2}/{2}=S$

Решение:

$υ_{ср}={∆S}/{∆t}$.

$υ_{ср}={S_1+S_2}/{t_1+t_2}$.

$S=υ·t$.

$υ_{ср}={S}/{{S}/{2·70}+{S}/{2·30}}={S}/{{60S+140S}/{8400}}$.

$υ_{ср}={8400}/{200}=42м/с$.

Ответ: 42
Показать решение
Полный курс

Задача 6

Домохозяйка развешивала бельё на балконе 8-го этажа и уронила прищепку. Определите скорость прищепки, когда она пролетала 5-й этаж дома. Считать высоту этажа равной 2,5 м. Ответ выразите в (м/с).

Решение

Дано:

$H_{max}=2.5·8=20$м

$H'=2.5·5=12.5$м

$υ'-?$

Решение:

По закону сохранения энергии составляем уравнение.

$mgH'+{mυ'^2}/{2}=mgH_{max}$

$υ'^2=(H_{max}·g-H'·g)·2=150$

$υ'=12.2м/с$

Ответ: 12.2
Показать решение
Полный курс

Задача 7

Тело массой 1 кг совершает гармонические колебания по закону x = 0,5 cos(4t − π/4). Определите максимальную кинетическую энергию тела. Ответ выразите в (Дж).

Решение

Дано:

$x=0.5cos(4t-{π}/{4})$

$m=1$кг

$E_{к}max-?$

Решение:

$υ(t)=x'(t)=-2·sin(4t-{π}/{4})$.

$E_{к}max={m·υ^2}/{2}={1·4}/{2}=2$Дж. Так как скорость производная пути.

Ответ: 2
Показать решение
Полный курс

Задача 8

Брусок массой 200 г равномерно перемещают с помощью динамометра по горизонтальной поверхности. Показание динамометра при этом равно 0,4 Н. Каков коэффициент трения скольжения?

Решение

Дано:

$m=0.2$кг

$F=0.4$H

$υ=const$

$μ-?$

Решение:

$F_{тр}=μ·m·g$(т.к. тело движется равномерно вся сила идет на преодоление трения)

$μ={F}/{m·g}={0.4}/{0.2·10}=0.2$

Ответ: 0.2
Показать решение
Полный курс

Задача 9

Груз массой m поднимается вертикально вверх под действием постоянной силы на высоту 10 м за время 2 с. Найдите массу груза, если работа этой силы по подъёму груза равна 7,5 кДж. Ответ выразите в (кг).

Решение

Дано:

$H=10$м

$t=2$c

$F=const$

$A_0=7.5·10^3$Дж

$m-?$

Решение:

1) Груз движется равноускоренно $(F=const) a={2H}/{t^2}={2·10}/{4}=5м/с^2$.

2) Работа идет на преодоление сил тяжести и разгон $A_0=m·g·h+F·h=mgh+ma·h$.

$m={7.5·10^3}/{10·10+5·10}=50$кг.

Ответ: 50
Показать решение
Полный курс

Задача 10

Ядро, летевшее с некоторой скоростью, разрывается на две части. Первый осколок летит под углом 90◦ к первоначальному направлению со скоростью 20 м/с, а второй — под углом 30◦ со скоростью 80 м/с. Чему равно отношение массы первого осколка к массе второго осколка?

Решение

Дано:

$α_1=90°; υ_1=20м/с$

$α_2=30°; υ_2=80м/с$

${m_1}/{m_2}-?$

Решение:

Закон сохранения импульса, говорит о том, что импульс ядра до взрыва должен быть равен сумме импульсов осколков после взрыва. Найдем проекции на ось перпендикулярно движению ядра: $0=p_1-p_2·sin30$

$m_1·υ_1=m_2·υ_2·sin30$

${m_1}/{m_2}={υ_2·sin30}/{υ_1}={80·0.5}/{20}=2$

Ответ: 2
Показать решение
Полный курс

Задача 11

Идеальный газ в количестве 5 моль совершает циклический процесс, изображённый на pV -диаграмме. p0 = 105 Па, V0 = 2 л. Чему равна работа цикла? Ответ выразите в (Дж).

Решение

Дано:

$p_0=10^5$Па

$v$

$V_0=2л=2·10^{-3}м^3$

$A-?$

Решение:

Работа цикла А равна площади, ограниченной циклом на графике pV: $A={1}/{2}·(3p_0-p_0)·(2V_0-V_0)={1}/{2}·2p_0·V_0=p_0V_0=10^5·2·10^{-3}=200$Дж.

Ответ: 200
Показать решение
Полный курс

Задача 12

Шар массой 50 г, подвешенный на нити длиной 1 м к кронштейну, совершает колебания. Чему равна сила упругости, возникающая в стержне AC кронштейна, в момент прохождения шаром положения равновесия со скоростью 2 м/с? Считать, что стержень BC испытывает только деформацию сжатия, а стержень AC — деформацию растяжения. Угол ACB равен 30◦. Ответ выразите в (H).

Решение

Дано:

$m=0.05кг$

$g≈10$Н/кг

$L=1м$

$υ=2м/с$

$∠ACB=30°$

$F_{упр}-?$

Решение:

Из рисунка видно, что $F_{упр}=(mg+ma_{цб})·cosβ$(1), где $β=90°-α=90°-30°=60°; cos60°={1}/{2}$. Тогда учитывая, что $a_{цб}={υ^2}/{R}={υ^2}/{L}$(2), имеем: $F_{упр}=(mg+m{υ^2}/{L})·cosβ$(3). Подставим числовые значения в (3), получим: $F_{упр}=(0.05·10+{0.05·4}/{1})·cos60°=(0.5+0.2)·{1}/{2}=0.7·{1}/{2}=1.4H$

Ответ: 1.4
Показать решение
Полный курс

Задача 13

Мяч бросили с начальной скоростью 20 м/с под углом 60◦ к горизонту. Скорость мяча будет направлена под углом 45◦ к горизонту дважды за время полёта. На каком расстоянии от места броска это произойдёт в первый раз? Ответ округлите до десятых. Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$υ_0=20м/с$

$α=60°$

$β=45°$

$S-?$

Решение:

Скорость будет направлена под углом 45°, когда модули составляющих скорости вдоль осей $x$ и $y$ равны: $υ_x=υ_y$(1).

В момент броска: $υ_x=υ_0·cos60°; υ_y=υ_0·sin60°$(2)

$υ_x$ не меняется со временем, а $υ_y$ меняется во времени по закону: $υ_y=υ_0·sin60°-gt$(3). Подставим (2) и (3) в (1) и найдем время $t$: $υ_0·cos60°=υ_0·sin60°-gt⇒t={υ_0(sin60°-cos60°)}/{g}$(4). Подставим числовые значения в (4): $t={20·({√3}/{2}-{1}/{2})}/{10}=0.732c$

К этому моменту времени тело будет на высоте: $h=υ_yt-{gt^2}/{2}$(5) и на расстоянии $S=(υ_0·cosα)·t=(20·cos60°)·0.732=20·{1}/{2}·0.732=7.32м≈7.3м$

Ответ: 7.3
Показать решение
Полный курс

Задача 14

Тепловая машина работает при температуре нагревателя 577◦С и температуре холодильника 237◦С. Какое количество теплоты получает рабочее вещество от нагревателя, если за один цикл оно отдаёт холодильнику 240 кДж? Ответ выразите в (кДж).

Решение

Дано:

$t_н=577°C$

$t_x=237°C$

$Q_x=240·10^3$Дж

$Q_н-?$

Решение:

КПД тепловой машины определяется выражением: $η={Т_н-Т_х}/{Т_н}·100%$(1) и с другой стороны $η={Q_н-Q_х}/{Q_н}·100%$(2). Найдем $η$ учитывая, что $T_н=t_н+273°C=577°C+273°C=850K; T_x=t_x+273°C=237°C+273°C=510K$

Тогда КПД равен: $η={850-510}/{850}·100%={340}/{850}·100%=0.4·100%=40%$

Подставим числовые значения в (2) и найдем $Q_н$:

$40%={Q_н-240000}/{Q_н}·100%$

$0.4Q_н=Q_н-240000$

$0.6Q_н=240000$

$Q_н={240000}/{0.6}$

$Q_н=400000=400кДж$

Ответ: 400
Показать решение
Полный курс

Задача 15

Пуля массой 9 г, летящая со скоростью 500 м/с, пробивает доску толщиной 3 см и вылетает со скоростью 100 м/с. Какая доля кинетической энергии пошла на преодоление силы сопротивления? Ответ выразите в (%).

Решение

Дано:

$m=9·10^{-3}кг$

$υ_1=500$м/с

$l=3·10^{-2}$м

$υ_2=100$м/с

${E_{к_1}-E_{к_2}}/{E_{к_1}}·100%-?$

Решение:

Работа средней силы сопротивления доски равна изменению кинетической энергии: $A=∆E_к$(1), или $‹F›·l={mυ_2^2}/{2}-{mυ_1^2}/{2}$(2), где $‹F›$ - средняя сила сопротивления доски. Найдем долю кинетической энергии, которая пошла на преодоление силы сопротивления, поскольку при вылете из доски, кинетическая энергия пули уменьшилась, тогда имеем: ${E_{к_1}-E_{к_2}}/{E_{к_1}}·100%={({mυ_2^2}/{2}-{mυ_1^2}/{2})·100%}/{{mυ_1^2}/{2}}={{m}/{2}(υ_1^2-υ_2^2)·100%}/{{m}/{2}υ_1^2}={(υ_1^2-υ_2^2)·100%}/{υ_1^2}$(3)

Подставим числа в (3): ${E_{к_1}-E_{к_2}}/{E_{к_1}}·100%={(25·10^4-10^4)·100%}/{25·10^4}={24·10^4·100%}/{25·10^4}=0.96·100%=96%$

Ответ: 96
Показать решение
Полный курс

Задача 16

Пуля массой 9 г, летящая со скоростью 500 м/с, пробивает доску толщиной 3 см и вылетает со скоростью 100 м/с. Чему равен модуль средней силы сопротивления доски? Ответ выразите в (кH).

Решение

Дано:

$m=9·10^{-3}кг$

$υ_1=500$м/с

$l=3·10^{-2}$м

$υ_2=100$м/с

$F_x-?$

Решение:

Работа средней силы сопротивления доски равна изменению кинетической энергии пули: $A_2=∆E_к$(1), или $F_x·l={mυ_2^2}/{2}-{mυ_1^2}/{2}={m}/{2}(υ_2^2-υ_1^2)$, тогда $F_x={m}/{2l}(υ_2^2-υ_1^2)$(2). Подставим числа в выражение (2): $F_x={9·10^{-3}}/{2·3·10^{-2}}:(10^4-25·10^4)=-36000H=-36кН$
$|F| = 36 кН$

Ответ: 36
Показать решение
Полный курс

Задача 17

Какая сила трения действует на тело массой 300 г, соскальзывающее с наклонной плоскости с углом наклона, равным 60◦? Коэффициент трения тела о плоскость равен 0,2. Ответ выразите в (H).

Решение

Дано:

$α=60°$

$g≈10{м}/{с^2}$

$m=0.3$кг

$μ=0.2$

$F_{тр}-?$

Решение:

Запишем II закон Ньютона: $m{a}↖{→}=N↖{→}+mg↖{→}+{F_{тр}}↖{→}$(1).

В проекциях на оси Ох и Оу: $Ox: ma=mg·sinα-F_{тр}$(2), $Oy: O=N-mg·cosα$(3)$⇒N=mg·cosα$(4). При скольжении с наклонной плоскости, сила трения определяется выражением: $F_{тр}=μN$(5), с учетом (4), имеем $F_{тр}=μN=μmg·cosα$(6). Подставим числовые значения в (6): $F_{тр}=0.2·0.3·10·cos60°=0.6·{1}/{2}=0.3H$

Ответ: 0.3
Показать решение
Полный курс

Задача 18

Каков объём сосуда, если в нём при нормальных условиях содержится 1,32 · 1023 молекул? Ответ выразите в (л) и округлите до целых.

Решение

Дано:

$N=1.32·10^{23}$

$p=10^5$Па

$T=20°C+273K=293K$

$k=1.38·10^{-23}{Дж}/{К}$

$V-?$

Решение:

Давление определяется выражением: $p=nKt$(1), где $n={N}/{V}$(2) - концентрация молекул в сосуде; $k$ - постоянная Больцмана; $Т$ - абсолютная температура: $T=t+273K$(3), где $t$ - температура по шкале Цельсия.

Нормальные условия это: $p=10^5$Па и $t=20°C$, тогда $T=0°C+273K=273K$

Подставим (2) в (1) и выразим объем $V: p={NkT}/{V}⇒V={NkT}/{p}$(4).

Подставим числовые значения в (4): $V={1.32·10^{23}·1.38·10^{-23}·273}/{10^{5}}=497·10^{-5}м^3=4,97 л≈5л$

Ответ: 5
Показать решение
Полный курс

Задача 19

Свободно падающее тело массой 100 г затрачивает на движение 3 с. Какова кинетическая энергия тела перед ударом о землю? Ответ выразите в (Дж).

Решение

Дано:

$t=3$с

$g≈10{м}/{с^2}$

$m=0.1$кг

$E_к-?$

Решение:

Кинетическая энергия определяется выражением: $E_к={mυ^2}/{2}$(1), где $υ=gt$(2) - скорость тела перед ударом о землю.

Подставим числовые значения (2) в (1) и найдем $E_к$: $E_к={mg^2t^2}/{2}$(3). Подставим числовые значения в (3): $E_к={0.1·100·9}/{2}=45$Дж.

Ответ: 45
Показать решение
Полный курс

Задача 20

Свободно падающее тело затрачивает на движение 3 с. С какой высоты упало тело? Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$t=3$с

$g≈10{м}/{с^2}$

$h-?$

Решение:

Перемещение тела в поле тяжести Земли равно: $S=υ_0t+{gt^2}/{2}$(1), т.к. $υ_0=0{м}/{с}$, то имеем: $S={gt^2}/{2}=h$(2). Подставим числовые значения в (2): $h={10·(3)^2}/{2}={90}/{2}=45$м.

Ответ: 45
Показать решение
Полный курс
Показать еще

Готовим к ЕГЭ на 85+ баллов и побеждаем лень

Каждый месяц 12 онлайн-занятий в дружелюбной атмосфере + 16 домашних работ с жесткими сроками.
Не готовишься — вылетаешь.

Подробнее о курсе