Физика_10 класс_русс_дидактические материалы_Первый закон термодинамики

Источник: CHRIS HAMPER. Physics.

Механическая работа.

1. Трактор тянет срубленное дерево вдоль земли на расстояние 200 м. Если

трактор тянет силой в 5000 Н, сколько работы будет сделано? [1 МДж]

2.Блок тянут вдоль земли на расстояние 50 м , применяя к нему силу 10 Н, как показано

на рисунке. Сколько работы совершено данной силой? [433 Н]

3. Когда автомобиль тормозит, он замедляется из-за силы трения между шинами и дорогой. Эта сила противоположна движению, как показано на рисунке. Если сила трения постоянна и составляет 500 Н, и машина останавливается на расстоянии 25 м, сколько работы выполняется силой трения? [ - 12500 Дж]

4. Женщина, как показано на рисунке,  идет  с постоянной скоростью, держа в руках чемодан. Сколько работы сделано силами, держащими чемодан? [Сила действует перпендикулярно направлению движения, поэтому совершенная работа = о]

5.  Мальчик выгуливает  собаку на прогулку, как показано на рисунке.

(a) Рассчитайте работу, выполняемую указанной на рисунке  силой, когда собака перемещается на 10 метров вперед. [ - 1300 Дж]

(б) Кто выполняет эту работу? [собака]

6. Птица весом 200 г сидит на ветке дерева.

Сколько работы выполняет птица на дереве? [ 0 Дж]

7.  Когда ящик скользит вдоль пола, он замедляется постоянной силой из-за трения. Если эта сила составляет 150 Н, а коробка скользит на 2 м, сколько работы сделано против силы трения?

[ -300 Дж]

Внутренняя энергия  

1.  Автомобиль массой 1000 кг перемещается со скоростью 30 м/с. Если применяются тормоза, сколько тепловой энергии передается на тормоза? [ 450 кДж]

2. Если автомобиль в примере 1 перемещался со скоростью 60 м /с, сколько тепловой энергии получали бы тормоза?  [ 1,8*10⁶ Дж]

3.  Блок металла массой 10 кг сбрасывается с высоты 40 м.

(a) Сколько энергии у блока до его падения? ? [ 3,92*10³ Дж]

(б) Сколько тепловой энергии набирают блок и пол при попадании на пол? [ 3,92*10³ Дж]

4.  Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг ° C). Сколько тепла потребуется для нагрева 300 г воды от 20 ° C до 60 ° C? [ 50,4  кДж]

5.  Металлический блок массой 1,5 кг теряет 20 кДж тепла. При этом его температура падает от 60 ° C до 45 ° C. Какова удельная теплоемкость металла? [ 888,9 Дж/(кг ° C)]

6. Плотность воды составляет 1000 кг/м³.

(a) Какова масса 1 литра воды?  [ 1 кг]

(б) Сколько энергии потребуется для повышения температуры 1 л воды от 20 ° С до 100 ° С?  [ 3,36*10⁵ Дж]

(c) Водонагреватель имеет мощность 1 кВт. Сколько секунд потребуется нагревателю для того, чтобы  вскипел 1 литра воды?  [ 336 с]

7.  Алюминий объемом 500 г нагревается  при мощности 500 Вт в течение 10 минут.

(a) Сколько энергии будет отдано алюминию в это время?  [ 3*10⁵ Дж]

(b) Если температура алюминия вначале составляла 20 ° C, какова будет его температура через 10 минут?  [686,7 ⁰С ]

8.  Автомобиль массой 1500 кг, движущийся со скоростью  20 м/с , внезапно тормозит и останавливается.

(a) Сколько кинетической энергии теряет автомобиль?  [ 3*10⁵ Дж]

(б) Если 75% энергии передается передним тормозам, сколько энергии они получат?  [ 2,25*10⁵ Дж]

(c) тормоза изготовлены из стали и имеют общую массу 10 кг. Какова будет их температура?  [ 51⁰С]

Работа в термодинамике.

1. Рассчитайте работу, выполняемую газом, когда он расширяется с объема 250 см³ до 350 см³ при постоянном давлении 200 кПа. [ 20 Дж]

2. Оцените работу, выполняемую газом, который претерпевает трансформацию, показанную на рисунке.  [ 37,5 Дж]

3.  250 см³ газа при 300 К оказывают давление100 кПа на  емкость; назовите это состояние А. Оно претерпевает следующий цикл преобразований:

(i) изобарное расширение до 500 см³ (состояние B)

(ii) изохорное превращение в давление 200 кПа (состояние С)

(iii) изобарическое сжатие до 250 см³ (состояние D)

(iv) изохорное преобразование обратно в состояние А.

(a) Нарисуйте диаграмму PV, представляющую этот цикл, обозначив состояния  A, B, C и D.

(б) Используйте уравнение идеального газа для расчета температуры при B, C и D.   [ 600 К, 1200 К, 600 К]

(c) Рассчитайте объем работы, выполняемой газом.  [ 25 Дж]

(d) Рассчитать объем работ, выполненных над газом.  [ 50 Дж]

(e) Какова чистая работа, выполняемая в течение одного цикла?  [ -25 Дж]