Задание 22 ЕГЭ по физике · A7474D
Давление на высоте
Метеорологический зонд общей массой 20 кг удерживают на поверхности Земли силой, равной по модулю 1 кН и направленной вниз. Затем зонд отпускают, он поднимается вверх и остаётся на такой высоте, где его объём увеличивается в 2 раза. Температура, измеренная зондом на этой высоте, равна –43 °С. Определите давление на этой высоте, если на поверхности Земли давление равно 105 Па, а температура равна +17 °С.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При удержании зонда у поверхности Земли сила Архимеда уравновешивает силу тяжести и направленную вниз силу удержания:
FA0=mg+F
После отпускания зонд находится в равновесии на высоте, поэтому сила Архимеда равна силе тяжести:
FA1=mg
Принимаем g=10 м/с2. Тогда mg=20⋅10=200 Н, а FA0=200+1000=1200 Н. Так как V1=2V0, отношение плотностей воздуха равно:
ρ1ρ0=FA1FA0V0V1=2001200⋅12=112
Для воздуха постоянного состава из уравнения состояния идеального газа следует ρ∼pT. Переведём температуры в кельвины:
T0=17+273=290 К,T1=−43+273=230 К
Используем связь давлений, температур и плотностей:
p1p0=ρ1T1ρ0T0=112⋅230290
Подставим p0=105 Па:
p1=105⋅23012⋅290≈6.6⋅103 Па
FA0=mg+F
После отпускания зонд находится в равновесии на высоте, поэтому сила Архимеда равна силе тяжести:
FA1=mg
Принимаем g=10 м/с2. Тогда mg=20⋅10=200 Н, а FA0=200+1000=1200 Н. Так как V1=2V0, отношение плотностей воздуха равно:
ρ1ρ0=FA1FA0V0V1=2001200⋅12=112
Для воздуха постоянного состава из уравнения состояния идеального газа следует ρ∼pT. Переведём температуры в кельвины:
T0=17+273=290 К,T1=−43+273=230 К
Используем связь давлений, температур и плотностей:
p1p0=ρ1T1ρ0T0=112⋅230290
Подставим p0=105 Па:
p1=105⋅23012⋅290≈6.6⋅103 Па
Пример ответа
Давление на высоте примерно равно 6,6·103 Па.
Источник: Открытый банк ФИПИ A7474D
Похожие задания
22Тело движется прямолинейно с постоянным ускорением из состояния покоя. На некотором участке пути за 2 с…Время до участка движения · 08300622Фототок с литиевого фотокатода, освещаемого монохроматическим излучением с длиной волны l0, прекращается при…Определение длины волны фотокатода · 0B795422Груз массой m = 2,0 кг и объёмом V = 10^( – 3) м^(3), подвешенный на тонкой нити, целиком погружён в жидкость…Плотность жидкости по силе Архимеда · 16C3B922Автомобиль массой 1700 кг двигался по дороге. Его положение на дороге изменялось согласно графику зависимости…Максимальная кинетическая энергия автомобиля · 17257D22Однородный цилиндр объёмом 4·10^(–4) м^(3) подвешен на нити и наполовину погружён в воду. Какова плотность…Плотность цилиндра в воде · 1F1FD622Нить, удерживающая лёгкую пружину в сжатом состоянии, внезапно оборвалась (см. рисунок). На сколько…Расчётная задача: механика · 24CD61
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.