Задание 21 ЕГЭ по физике · 8AC878
Смещение поршня после открытия
Горизонтальный сосуд разделён подвижным поршнем, который может свободно перемещаться без трения. Правая часть сосуда заполнена воздухом и герметично закрыта пробкой, левая часть сосуда открыта. Поршень соединён пружиной с левой стенкой сосуда. Первоначально поршень находится в равновесии, а пружина сжата. В недеформированном состоянии длина пружины больше, чем показанная на рисунке, но меньше, чем длина сосуда. Опишите, куда сместится поршень, если из правой части сосуда вынуть пробку. Температуру воздуха считать постоянной. Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
До удаления пробки на поршень слева действует сила атмосферного давления, направленная вправо, а справа — сила давления заключённого воздуха, направленная влево. Кроме того, сжатая пружина действует на поршень вправо.
Так как поршень первоначально находится в равновесии, давление воздуха в правой части больше атмосферного: сила его давления уравновешивает атмосферную силу и силу сжатой пружины.
pправS=pатмS+Fупр
После удаления пробки правая часть сосуда сообщается с атмосферой. Воздух выходит из сосуда, его объём и давление изменяются при постоянной температуре, пока давление не станет равным атмосферному.
pправ=pатм
Когда давления по обе стороны поршня равны, они взаимно компенсируются. Остаётся сила сжатой пружины, направленная вправо, поэтому поршень смещается вправо. При этом пружина растягивается до недеформированного состояния, поскольку её естественная длина больше первоначальной.
Так как поршень первоначально находится в равновесии, давление воздуха в правой части больше атмосферного: сила его давления уравновешивает атмосферную силу и силу сжатой пружины.
pправS=pатмS+Fупр
После удаления пробки правая часть сосуда сообщается с атмосферой. Воздух выходит из сосуда, его объём и давление изменяются при постоянной температуре, пока давление не станет равным атмосферному.
pправ=pатм
Когда давления по обе стороны поршня равны, они взаимно компенсируются. Остаётся сила сжатой пружины, направленная вправо, поэтому поршень смещается вправо. При этом пружина растягивается до недеформированного состояния, поскольку её естественная длина больше первоначальной.
Пример ответа
Поршень сместится вправо. После удаления пробки давление воздуха справа станет атмосферным, давления по обе стороны поршня уравновесят друг друга, и сжатая пружина переместит поршень вправо.
Источник: Открытый банк ФИПИ 8AC878
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.