Комбинированная расчётная задача (высокий уровень) · 90 заданий
- Задание №22№22
Сжигая 40 г керосина, воду массой 2,5 кг нагревают от 20 °С до 100 °С и частично переводят в пар. Сколько воды превратилось в пар, если при сгорании к…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Сжигая 80 г бензина, воду массой 5 кг нагревают от 20 °С до 100 °С и частично переводят в пар. Сколько воды превратилось в пар, если при сгорании бенз…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Электродвигатель постоянного тока работает при напряжении 220 В и силе тока, равной 40 А. Полезная мощность двигателя равна 6,5 кВт. Чему равен КПД эл…
Работа и мощность электрического тока
- Задание №22№22
Определите напряжение на концах реостата, если мощность, потребляемая реостатом, равна 30 Вт. Реостат изготовлен из никелиновой проволоки длиной 6 м и…
Электрическое сопротивление
- Задание №22№22
В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущена спираль сопротивлением 2 Ом, подключённая к источнику тока напряжением 15 В. За какое…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Конькобежец массой 60 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении предмет массой 1 кг со скоростью 24 м/с и откатывается на 40 с…
Сила трения
- Задание №22№22
В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущен электрический нагреватель мощностью 12,5 Вт. За какое время калориметр с водой нагреет…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Металлический шар массой m 1 = 2 кг упал на свинцовую пластину массой m 2 = 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2 °С. С какой высоты…
Закон сохранения энергии
- Задание №22№22
Гиря падает на землю, ударяется о препятствие и нагревается от 30 °С до 100 °С. Чему была равна скорость гири перед ударом? Считать, что всё количеств…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №22№22
Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой равна 10 ° С. Сила тока в нагревателе равна 7 А, КПД…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Высота плотины гидроэлектростанции (ГЭС) составляет 20 м, КПД ГЭС равен 90%. Сколько часов может светить лампа мощностью 40 Вт при прохождении через п…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №22№22
Имеются два одинаковых электрических нагревателя мощностью 600 Вт каждый. Сколько воды можно нагреть на 30 °С за 14 мин., если нагреватели включены по…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Два одинаковых медных шара получили одинаковую энергию, в результате чего первый шар нагрелся на 8 °С, оставаясь неподвижным, а второй, не нагреваясь, приобрёл некоторую скорость. Какова эта скорость?
Решение
Решение.
Дано:
m1=m2=m (шары одинаковые)
Q1=Ek2=E (согласно условию, энергия одинакова)
Δt=8 °C
c=400 Дж/(кг⋅°C) (удельная теплоемкость меди)
v−?
Анализ и физические законы:
1. Энергия, переданная первому шару, пошла на его нагревание. Количество теплоты, необходимое для нагревания тела, определяется формулой:
Q1=c⋅m⋅Δt
2. Энергия, переданная второму шару, пошла на сообщение ему кинетической энергии (так как по условию он не нагревался, а приобрел скорость). Формула кинетической энергии:
Ek2=2m⋅v2
3. По условию задачи переданные энергии равны: Q1=Ek2.
Вывод рабочей формулы:
Приравняем правые части выражений:
c⋅m⋅Δt=2m⋅v2
Заметим, что масса m входит в обе части уравнения, поэтому мы можем на неё сократить:
c⋅Δt=2v2
Отсюда выразим квадрат скорости:
v2=2⋅c⋅Δt
Следовательно, искомая скорость равна:
v=2⋅c⋅Δt
Вычисления:
Подставим числовые значения (удельная теплоемкость меди берется из справочных данных ОГЭ):
v=2⋅400 Дж/(кг⋅°C)⋅8 °C=6400 м2/с2=80 м/с
Проверим размерность:
[v]=кг⋅°CДж⋅°C=кгкг⋅м2/с2=м2/с2=м/с.
Размерность совпадает с единицей измерения скорости.
Ответ: 80 м/с
Источник: ФИПИ