№
|
Условие задачи
|
Решение
|
1. Понятийный уровень
|
1
|
Мальчик поднес снизу руку к «подошве»
нагретого утюга, не касаясь ее, и ощутил идущий от утюга жар. Каким
способом, в основном, происходит процесс передачи теплоты от
утюга к руке?
1) путем теплопроводности
2) путем конвекции
3) путем излучения
4) путем теплопроводности
и конвекции
|
В данном
случае, процесс передачи тепла происходит, в основном, при помощи
излучения.
Правильный ответ указан под
номером 3.
|
2
|
Удельная
теплоёмкость стали равна 500 Дж/кг·°С. Что это означает?
1) для нагревания 1 кг стали на 1 °С
необходимо затратить энергию 500 Дж
2) для нагревания 500 кг стали на 1
°С необходимо затратить энергию 1 Дж
3) для нагревания 1 кг стали на 500
°С необходимо затратить энергию 1 Дж
4) для нагревания 500 кг стали на 1
°С необходимо затратить энергию 500 Дж
|
Удельная
теплоемкость характеризует количество энергии, которое необходимо
сообщить одному килограмму вещества для того, из которого состоит
тело, для того, чтобы нагреть его на один градус Цельсия. Таким образом,
для нагревания 1 кг стали на 1 °С необходимо затратить энергию 500
Дж.
Правильный
ответ указан под номером 1.
|
3
|
На рисунке представлен график зависимости
температуры вещества t от полученного количества
теплоты Q в процессе нагревания. Первоначально вещество
находилось в твёрдом состоянии.
Какому агрегатному
состоянию соответствует точка А на графике?
1)
твёрдому состоянию
2) жидкому
состоянию
3) газообразному
состоянию
4) частично
твёрдому, частично жидкому состоянию
|
Поскольку
первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии и точка А
находиться в начале горизонтального участка, соответствующего
плавлению вещества, точка А соответствует твёрдому состоянию вещества.
Правильный ответ указан под
номером 1.
|
4
|
Четыре ложки изготовлены из разных материалов:
алюминия, дерева, пластмассы и стекла. Наибольшей теплопроводностью
обладает ложка, изготовленная из
1) алюминия
2) дерева
3) пластмассы
4) стекла
|
Наибольшей
теплопроводностью обладает ложка из алюминия, поскольку алюминий — металл.
Высокая теплопроводность металлов обусловлена наличием свободных
электронов.
Правильный ответ указан под
номером 1.
|
5
|
КПД тепловой машины равен 30%. Это означает,
что при выделении энергии Q при сгорании топлива, на
совершение полезной работы затрачивается энергия, равная
1) 1,3Q
2) 0,7Q
3) 0,4Q
4) 0,3Q
|
Коэффициент
полезного действия определяется как отношение полезной работы
к совершённой работе, другими словами, какой процент совершаемой
работы идёт на осуществление тех действий, которые мы считаем полезной
работой. Поскольку КПД тепловой машины равен 30%, на совершение полезной
работы пойдёт 30% тепла.
Правильный
ответ указан под номером 4.
|
6
|
Для определения удельной теплоты сгорания
топлива необходимо знать
1) энергию, выделившуюся при полном
сгорании топлива, его объём и начальную температуру
2) энергию, выделившуюся при полном
сгорании топлива, и его массу
3) энергию, выделившуюся при полном
сгорании топлива, и его плотность
4) удельную теплоёмкость вещества,
его массу, начальную и конечную температуры
|
Удельная
теплота сгорания топлива — это количество теплоты, которое
выделяется при сгорании 1 кг топлива. Следовательно, для
определения удельной теплоты сгорания топлива необходимо знать
энергию, выделившуюся при полном сгорании топлива, и его массу.
Правильный
ответ указан под номером 2.
|
7
|
Испарение и кипение — два процесса перехода
вещества из одного агрегатного состояния в другое. Общей характеристикой
этих процессов является то, что они
А. представляют собой процесс перехода вещества из
жидкого состояния в газообразное.
Б. происходят при определённой температуре.
Правильным(-и)
является(-ются) утверждение(-я)
1) только
А
2) только
Б
3) и А,
и Б
4) ни А,
ни Б
|
Испарение
— процесс перехода вещества из жидкого состояние в газообразное.
Кипение — процесс интенсивного парообразования, происходящий
как со свободной поверхности жидкости, так и внутри неё. Испарени
происходит при любой температуре, а кипение — только при температуре
кипения.
Правильный
ответ указан под номером: 1.
|
2. Базовый уровень
|
1
|
На рисунке изображён график зависимости
температуры t двух килограммов некоторой жидкости
от сообщаемого ей количества теплоты Q.
Чему равна удельная
теплоёмкость этой жидкости?
1) 1600
Дж/(кг · °С)
2) 3200
Дж/(кг · °С)
3) 1562,5
Дж/(кг · °С)
4) 800
Дж/(кг · °С)
|
Удельная
теплоёмкость — величина, характеризующая количество теплоты,
необходимое для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус. Определив
из графика затраченное на нагрев количество теплоты в Джоулях с
20 С° до 40 С°, находим:
Правильный
ответ указан под номером 1.
|
2
|
Двигатель трактора совершил полезную работу 23 МДж, израсходовав
при этом 2 кг бензина. Найдите КПД двигателя трактора.
1) 10%
2) 25%
3) 50%
4) 100%
|
При сгорании 2 кг бензина выделяется теплоты, где — удельная теплота сгорания бензина.
КПД рассчитывается по формуле:
Ответ: 2.
|
3
|
Какое количество теплоты потребуется, чтобы в алюминиевом
чайнике массой 700 г вскипятить 2 кг воды? Первоначально чайник с
водой имели температуру 20 °С.
Примечание.
Удельную теплоёмкость алюминия считать равной
|
Для нагревания
чайника необходимо
Для нагревания
воды:
Всего потребуется
|
4
|
3 л воды, взятой при температуре 20 °С, смешали с водой при температуре
100 °С. Температура смеси оказалась равной 40 °С. Чему равна
масса горячей воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.
1) 1 кг
2) 3 кг
3) 4 кг
4) 6 кг
|
При нагревании(охлаждении)
тела на температуру тело получает(отдаёт) количество
теплоты Пусть c — теплоёмкость воды, — соответственно массы горячей
и холодной воды, — соответственно начальные температуры
горячей, холодной воды и конечная температура смеси, — плотность воды. Горячая вода передаёт
тепло холодной воде, запишем уравнение теплового баланса:
Подставляя
значения получаем:
Правильный
ответ указан под номером: 1.
|
5
|
На диаграмме для двух веществ приведены значения количества
теплоты, необходимого для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для
плавления 100 г вещества, нагретого до температуры плавления.
Сравните удельную теплоту плавления (λ1 и λ2) двух веществ.
1)
2)
3)
4)
|
Для первого
вещества затраченная на расплав энергия Q1 = 6 кДж, для второго — Q2 = 9 кДж, откуда следует чтоQ2 = 1,5Q1. Использовались
тела одинаковой массы, поэтому λ2 = 1,5λ1.
Правильный
ответ указан под номером 1.
|
6
|
В сосуд с водой положили кусок льда. Каково отношение массы
воды к массе льда, если весь лёд растаял и в сосуде установилась температура
0°С? Теплообменом с окружающим воздухом пренебречь. Начальную
температуру воды и льда определите из графика зависимости t от
времени τ для воды и льда в процессе теплообмена.
1) 2,38
2) 1,42
3) 0,42
4) 0,3
|
Лед растает
за счет того, что вода будет остывать и тем самым отдавать свое тепло. Запишем
это в формульном виде:
, где - теплоемкость
воды, - удельная теплота плавления
льда, - масса воды и льда соответственно.
Таким образом,
Ответ:
1.
|
3.Повышенный
уровень
|
1
|
Найдите массу бензина, израсходованную автомобилем
УАЗ за 3 ч. езды, если мощность его двигателя равна 57,5 кВт, а его
КПД 30%? (Удельная теплота сгорания бензина 4,6·107Дж/кг).
1) 0,045 кг
2) 13,5 кг
3) 45 кг
4) 72 кг
|
КПД определяется
как отношение полезной работы к энрегии, потребляемой двигателем Мощность двигателя — это отношение
полезной работы совершаемой двигателем ко времени .
Энергия, полученная двигателем при сжигании бензина массой — , откуда:
Правильный
ответ указан под номером: 3.
|
2
|
В тонкостенный сосуд налили воду, поставили его на электрическую
плитку мощностью 800 Вт и начали нагревать. На рисунке представлен
график зависимости температуры воды t от времени τ.
Найдите массу налитой в сосуд воды. Потерями теплоты и теплоёмкостью
сосуда пренебречь.
1) 0,03 кг
2) 0,5 кг
3) 2 кг
4) 10 кг
|
Мощность,
это отношение теплоты ко времени, за которую эта теплота получена откуда теплота, полученная
телом за время Также теплота, полученная телом
при нагревании на температуру рассчитывается по формуле откуда Используя график, найдём массу налитой
в сосуд воды:
Правильный
ответ указан под номером: 3.
|
3
|
Сколько граммов спирта нужно сжечь в спиртовке, чтобы нагреть на
ней воду массой 580 г на 80 °С? КПД спиртовки (с учётом потерь теплоты)
равен 20%. (Удельная теплота сгорания спирта 2,9·107Дж/кг, удельная
теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С)).
1) 2,2 г
2) 33,6 г
3) 580 г
4) 1,344 г
|
При нагревании
тела на температуру тело получает количество теплоты При сгорании тела выделяется
энергия Учитывая, что КПД спиртовки
равен 20%, получаем:
Правильный
ответ указан под номером: 2.
|
4
|
В стакан массой 100 г, долго стоявший на столе в комнате, налили
200 г воды при комнатной температуре +20 °С и опустили в неё кипятильник
мощностью 300 Вт. Через 4 минуты работы кипятильника вода в стакане
закипела. Пренебрегая потерями теплоты в окружающую среду, найдите
удельную теплоёмкость материала стакана.
1) 15
000 Дж/(кг · °С)
2) 8150
Дж/(кг · °С)
3) 600
Дж/(кг · °С)
4) –8150
Дж/(кг · °С)
|
Мощность
кипятильника в данном случае определяется как . Из
определения мощности мы можем найти количество теплоты , переданное кипятильником
мощностью за время ,
т.е.
Из известных
нам параметров, можно найти количество теплоты необходимое для нагрева
воды массой и стакана массой от комнатной температуры до температуры кипения воды .
Составим
уравнения.
,
где - искомая теплоемкость материала
стакана.
Так как
мы пренебрегаем потерями тепла в окружающую среду - вся теплота
выработанная кипятильником пойдет на нагрев воды и стакана, значит,
процесс можно описать так:
или
Выразим искомую :
Правильный ответ указан под номером
3.
|
5
|
Два однородных кубика привели в тепловой контакт друг с другом
(см. рисунок). Первый кубик изготовлен из меди, длина его ребра 3 см, а
начальная температура t1 = 2 °C. Второй кубик изготовлен из
алюминия, длина его ребра 4 см, а начальная температура t2 = 74 °C. Пренебрегая
теплообменом кубиков с окружающей средой, найдите температуру
кубиков после установления теплового равновесия.
1) ≈ 12 °C
2) ≈ 47 °C
3) ≈ 60 °C
4) ≈ 71 °C
Примечание.
Плотности алюминия и меди соответственно:
Удельные теплоёмкости алюминия и
меди соответственно:
|
При нагревании(охлаждении)
тела на температуру тело получает(отдаёт) количество
теплоты Более горячее тело передаёт
тепло более холодному, запишем уравнение теплового баланса: Раскроем
скобки:
Найдём
массы кубиков:
Подставим
эти значения в формулу для конечной температуры:
Ответ: 2.
|
Углубленный
уровень
|
1
|
Два сосуда объёмами 20 л и 30 л, соединённые трубкой с краном, содержат
влажный воздух при комнатной температуре. Относительная влажность
в сосудах равна соответственно 30% и 40%. Если кран открыть, то какой
будет относительная влажность воздуха в сосудах после
установления теплового равновесия, считая температуру постоянной?
|
1)
Относительная
влажность:
, где - плотность воздушных паров, - плотность насыщенных воздушных
паров.
2) Масса выражается через
плотность и объем: ; /
3) После объединения масса
будет: и соответствующая плотность .
4) Тогда относительная влажность
в сосудах после установления теплового равновесия будет:
Ответ: 36%
|
2
|
В калориметр поместили m = 200
г льда при температуре t1 = −18
ºC, затем сообщили льду количество теплоты Q = 120 кДж и добавили
в калориметр еще М = 102 г льда при температуре t2 = 0 ºC. Какая температура t3 установилась в калориметре в
состоянии равновесия? Теплообменом содержимого калориметра
с окружающей средой и теплоемкостью калориметра можно пренебречь.
|
Удельная
теплоемкость льда равна сл = 2100
Дж/(кг·К), удельная теплоемкость воды равна св = 4200
Дж/(кг·К), удельная теплота плавления льда равна λ = 330 000 Дж/кг.
Вначале
вычислим количество теплоты, необходимое для нагревания начальной
массы m льда от −18 ºC до 0 ºC и плавления
всей массы льда (m + M) при 0 ºC:
Q = cлm(t2 − t1)
+ λ(m + M) = 2100 · 0,2 ·
18 + 330 000 · 0,302 = 107 220 Дж < Q,
так что оставшееся количество теплоты
пойдёт на нагревание полученной воды:
Q − Q1 = cв(m + M)(t3 − t2).
Отсюда
Ответ: t3 ≈ +10° C.
|
Качественные
задачи
|
1
|
Из какой кружки — металлической или керамической —
легче пить горячий чай, не обжигая губы? Объясните почему.
|
Ответ: из керамической.
Объяснение:
поскольку теплопроводность металла намного больше теплопроводности
керамики, кружка из керамики будет нагреваться гораздо медленнее
и медленнее будет отдавать тепло губам. Из неё легче пить горячий чай.
|
2
|
Какая доска на ощупь кажется
более холодной: сухая или влажная, если их температура одинакова и
равна комнатной? Ответ поясните.
|
1. Влажная.
2. Ощущение тепла или холода
определяется количеством теплоты, переданной единице поверхности
кожи в единицу времени. Поскольку теплопроводность воды больше,
чем воздуха, влажная доска будет казаться холоднее сухой.
|
3
|
Широкую стеклянную трубку
длиной около полуметра, запаянную с одного конца, целиком заполнили водой и
установили вертикально открытым концом вниз, погрузив низ трубки на несколько
сантиметров в тазик с водой (см. рисунок). При комнатной температуре
трубка остается целиком заполненной водой. Воду в тазике медленно нагревают.
Где установится уровень воды в трубке, когда вода в тазике начнет закипать?
Ответ поясните, используя физические закономерности.
|
1.
При комнатной температуре вода заполняет всю трубку и не выливается из нее,
так как давление насыщенного пара при комнатной температуре очень мало
(меньше 3% от нормального атмосферного) и над водой возникнет
«торричеллиева пустота», заполненная насыщенным паром, только в том
случае, если высота водяного столба будет равна примерно 10 метрам.
2. Когда температура воды
растет, давление ее насыщенного водяного пара также растет, до тех пор, пока
при температуре кипения не сравняется с атмосферным давлением. Из-за этого, в
тот момент, когда температура воды в трубке приближается к температуре
кипения, над водой в трубке появляется пустота, которая заполнена насыщенным
паром. С повышением температуры уровень воды в трубке будет становиться ниже.
При температуре кипения достигнется равенство давления насыщенного пара в
трубке и атмосферного давления, поэтому уровень воды в трубке и в тазике
одинаков.
|
|
|
|
|
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.