В неподвижном цилиндре под герметичным поршнем находится газ. Поршень перемещают вверх. Температура газа поддерживается постоянной. Как изменяются при этом давление газа и средняя скорость теплового…
- 1
При перемещении поршня вверх объём газа увеличивается.$$V \uparrow$$
- 2
Температура постоянна, поэтому по закону Бойля–Мариотта давление газа уменьшается.$$pV = \mathrm{const},\quad V \uparrow \Rightarrow p \downarrow$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В процессе кипения вода превращается в пар. Как при этом изменяются средняя кинетическая энергия молекул воды и внутренняя энергия системы вода — пар? Определите характер изменения каждой физической…
- 1
Во время кипения температура жидкости остаётся постоянной. Средняя кинетическая энергия молекул определяется температурой, поэтому она не изменяется.$$E_{\mathrm{к}} \sim T = \mathrm{const}$$
- 2
При кипении вода получает теплоту, которая расходуется на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул при переходе жидкости в пар. Поэтому внутренняя энергия системы увеличивается.$$\Delta U > 0$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
Груз, подвешенный к динамометру, с постоянной скоростью опускают в стакан, частично заполненный водой, до полного погружения груза. Как в процессе погружения изменяются сила тяжести, действующая на…
- 1
Масса груза и ускорение свободного падения не изменяются, поэтому сила тяжести остаётся постоянной.$$F_{тяж}=mg=\mathrm{const}$$
- 2
При погружении груза уровень воды в стакане повышается. Высота столба воды увеличивается, поэтому гидростатическое давление на дно возрастает.$$p=\rho gh$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В бассейне под водой установлен динамик, излучающий звук определённой частоты. Часть звуковой волны отражается от поверхности воды, а часть преломляется и проходит в воздух. Известно, что скорость…
- 1
Частота звуковой волны определяется частотой колебаний источника. При переходе из воды в воздух частота не изменяется.$$f = \text{const}$$
- 2
На границе воды и воздуха часть энергии звуковой волны отражается, поэтому амплитуда прошедшей в воздух волны уменьшается.$$A_{\text{воздух}} < A_{\text{вода}}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В инерциальной системе отсчёта брусок скользит с ускорением вниз по наклонной плоскости. Действующие на него силы изображены на рисунке. Как изменяются по мере спуска скорость бруска и его полная…
- 1
Ускорение бруска направлено вниз вдоль наклонной плоскости, то есть в направлении его движения. Поэтому модуль скорости бруска увеличивается.
- 2
На брусок действует сила трения, направленная противоположно движению. Она совершает отрицательную работу, поэтому полная механическая энергия бруска уменьшается.
В цилиндре под герметичным поршнем находится газ. Поршень перемещают вниз. Температура газа поддерживается постоянной. Как по мере перемещения поршня изменяются плотность газа и средняя скорость…
- 1
Газ находится в герметичном цилиндре, поэтому его масса постоянна. При движении поршня вниз объём газа уменьшается.$$V \downarrow$$
- 2
Плотность газа равна отношению массы к объёму. При постоянной массе и уменьшении объёма плотность увеличивается.$$\rho = \dfrac{m}{V},\quad \rho \uparrow$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В сообщающиеся сосуды поверх воды налиты четыре различные жидкости, не смешивающиеся с водой (см. рисунок). Уровень воды в сосудах одинаковый. Укажите номер жидкости, имеющей наименьшую плотность.
- 1
На одинаковом уровне в сообщающихся сосудах давления равны. Поэтому для столбов жидкостей выполняется равенство гидростатических давлений:$$\rho_1 g h_1 = \rho_2 g h_2 = \rho_3 g h_3 = \rho_4 g h_4$$
- 2
При равных давлениях и ускорении свободного падения плотность обратно пропорциональна высоте столба жидкости.
Ещё 1 шаг — в полном решении
В инерциальной системе отсчёта брусок, которому сообщили начальную скорость, скользит вверх по наклонной плоскости. Как изменяются по мере подъёма ускорение бруска и его кинетическая энергия?
- 1
При движении по наклонной плоскости сила тяжести и сила трения постоянны по величине, поэтому ускорение бруска не изменяется.$$a = \mathrm{const}$$
- 2
Брусок движется вверх и замедляется, следовательно, его скорость уменьшается. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, поэтому она уменьшается.$$E_k = \dfrac{mv^2}{2}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
Газ охлаждают в закрытом сосуде. Как в процессе охлаждения изменяются плотность газа и средняя скорость теплового движения его молекул?
- 1
Сосуд закрыт, поэтому масса газа постоянна. Объём сосуда также не изменяется.$$m = \text{const},\quad V = \text{const}$$
- 2
Плотность газа остаётся постоянной, поскольку $\rho = \dfrac{m}{V}$.$$\rho = \text{const}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
На покоящееся тело, находящееся на гладкой горизонтальной плоскости, начинают действовать две горизонтальные силы, лежащие на одной прямой: $F_1 = 5\,\text{Н}$ и $F_2 = 3\,\text{Н}$. Определите, как…
- 1
Силы направлены противоположно, поэтому модуль равнодействующей равен разности их модулей:$$F_{\text{рез}} = F_1 - F_2 = 5 - 3 = 2\,\text{Н}$$
- 2
Обе силы постоянны, следовательно, равнодействующая постоянна. По второму закону Ньютона при постоянной массе тела модуль ускорения не изменяется.$$a = \frac{F_{\text{рез}}}{m} = \text{const}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
Воду перелили из цилиндрического сосуда 1 в цилиндрический сосуд 2 (см. рисунок). Как при этом изменились сила тяжести, действующая на воду, и сила давления воды на дно сосуда?
- 1
При переливании количество воды не изменяется, поэтому её масса остаётся прежней. Следовательно, сила тяжести не изменяется.$$F_{тяж}=mg=\text{const}$$
- 2
Во втором сосуде площадь дна больше, а высота столба воды меньше. Сила давления на дно определяется произведением давления жидкости на площадь дна.$$F=pS=\rho ghS$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
С крыши дома вертикально вниз бросают камень. Как изменяются потенциальная энергия и кинетическая энергия камня при его движении вниз? Сопротивление воздуха пренебрежимо мало.
- 1
При движении камня вниз его высота над поверхностью Земли уменьшается. Следовательно, потенциальная энергия уменьшается.$$E_p = mgh$$
- 2
Сопротивление воздуха пренебрежимо мало, поэтому механическая энергия сохраняется. Уменьшение потенциальной энергии приводит к увеличению кинетической энергии камня.$$E_p + E_k = \text{const}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
Мяч, катящийся по горизонтальному ровному футбольному полю, останавливается из-за трения. Как при этом изменяются полная механическая энергия и внутренняя энергия мяча?
- 1
При остановке скорость мяча уменьшается до нуля, поэтому его кинетическая энергия уменьшается. Высота мяча не изменяется, следовательно, уменьшается и полная механическая энергия.$$E_{\text{мех}} = E_k + E_p$$
- 2
Работа силы трения приводит к нагреванию мяча и поля. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию мяча, поэтому его внутренняя энергия увеличивается.$$E_{\text{мех}} \rightarrow U$$
В процессе конденсации пар превращается в воду. Как при этом изменяются температура и внутренняя энергия системы «вода — пар»?
- 1
При конденсации пар превращается в жидкость. Во время фазового перехода температура системы не изменяется.$$T = \text{const}$$
- 2
При конденсации выделяется энергия, поэтому внутренняя энергия системы уменьшается.$$\Delta U < 0$$
Колбу с жидкостью закрыли пробкой, в которую вставили тонкую трубку. В процессе нагревания колбы с жидкостью наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Как при этом изменились плотность жидкости…
- 1
Повышение уровня жидкости в трубке означает, что при нагревании объём жидкости увеличился.
- 2
Масса жидкости не изменяется, поэтому при увеличении объёма её плотность уменьшается.$$\rho = \frac{m}{V}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В U-образном сосуде находятся две несмешивающиеся жидкости. Во сколько раз плотность жидкости 1 меньше плотности жидкости 2?
- 1
Рассмотрим давление на уровне границы раздела жидкостей. Давления слева и справа на этом уровне равны.$$p_1 = p_2$$
- 2
Гидростатическое давление создаётся столбами жидкостей высотой $h_1$ и $h_2$.$$\rho_1 g h_1 = \rho_2 g h_2$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
Спиртовой термометр вынесли из тёплого помещения на улицу в прохладный день. Как при этом изменились средняя скорость теплового движения молекул спирта и плотность спирта?
- 1
При переходе из тёплого помещения в прохладную среду температура спирта уменьшается. Средняя скорость теплового движения его молекул при этом уменьшается.$$T \downarrow \Rightarrow v_{\text{ср}} \downarrow$$
- 2
При охлаждении объём спирта уменьшается, а масса остаётся постоянной. Поэтому плотность спирта увеличивается.$$\rho = \dfrac{m}{V},\quad V \downarrow \Rightarrow \rho \uparrow$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
Вода, охлаждённая предварительно до температуры кристаллизации, начинает кристаллизоваться. Как в процессе кристаллизации изменяются средняя кинетическая энергия молекул воды и внутренняя энергия…
- 1
Во время кристаллизации температура воды остаётся постоянной и равной температуре кристаллизации.$$T = \text{const}$$
- 2
Средняя кинетическая энергия молекул определяется температурой, поэтому при постоянной температуре она не изменяется. Для первой величины выбираем цифру 3.$$E_{\text{к}} \sim T$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В инерциальной системе отсчёта брусок скользит с ускорением вниз по наклонной плоскости (см. рисунок). Как изменяются по мере спуска скорость бруска и его кинетическая энергия?
- 1
Брусок движется с ускорением вниз по наклонной плоскости, то есть ускорение направлено в сторону движения. Поэтому модуль скорости бруска увеличивается.$$v \uparrow$$
- 2
Масса бруска постоянна, а его кинетическая энергия зависит от квадрата скорости.$$E_k = \dfrac{mv^2}{2}$$
Ещё 1 шаг — в полном решении
В отсутствие теплопередачи газ, находящийся в сосуде с подвижным поршнем, сжали. Как в процессе сжатия изменились плотность газа и его внутренняя энергия?
- 1
При сжатии объём газа уменьшается, а масса газа остаётся постоянной. Поэтому плотность газа увеличивается.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$
- 2
Теплопередачи нет, но при сжатии внешние силы совершают работу над газом. Эта работа увеличивает внутреннюю энергию газа.$$\Delta U = A_{\text{внешних сил}} > 0$$
Ещё 1 шаг — в полном решении