Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, сравните модуль работы газа в процессе 2-3 и модуль работы внешних сил в процессе 4-1
Текст распознан с изображения задания. Формулы, таблицы и рисунки смотрите на картинке ниже.
Решение
Задание 21 ЕГЭ по физике
Что проверяет: Качественная задача с объяснением
Задание 21 ЕГЭ по физике проверяет тему «качественная задача с объяснением». Ниже вы найдёте 4 варианта с условием, ответом и разбором, а под ними теория и алгоритм решения этого номера.
В сосуде под поршнем находится насыщенный водяной пар. Поршень медленно вдвигают, уменьшая объём под ним в 2 раза, при этом температура остаётся постоянной. Как изменится давление пара в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали.
Образец ответа
Ответ. Давление не изменится.
Обоснование. Давление насыщенного пара зависит только от температуры и не зависит от объёма: это свойство отличает насыщенный пар от идеального газа.
При уменьшении объёма концентрация молекул пара на мгновение растёт, из-за чего конденсация начинает преобладать над испарением. Часть пара переходит в жидкость, концентрация возвращается к прежнему значению, и динамическое равновесие между жидкостью и паром восстанавливается.
Поскольку температура постоянна, равновесная концентрация молекул пара прежняя, а значит прежним остаётся и давление. Изменится лишь количество пара: его станет меньше, а жидкости — больше.
Металлический шарик, заряженный положительно, подносят к незаряженному электроскопу, не касаясь его. Что произойдёт со стрелкой электроскопа и почему? Что изменится, если шарик убрать? Ответ поясните.
Образец ответа
Ответ. Стрелка отклонится, а после удаления шарика вернётся в исходное положение.
Обоснование. Происходит электростатическая индукция. Положительный заряд шарика притягивает свободные электроны проводника электроскопа к верхней части, ближней к шарику.
В результате на стержне и стрелке возникает недостаток электронов, то есть избыточный положительный заряд. Одноимённо заряженные стержень и стрелка отталкиваются, и стрелка отклоняется.
Полный заряд электроскопа при этом остаётся нулевым: заряды только перераспределились. Поэтому после удаления шарика электроны возвращаются обратно, разделение зарядов исчезает и стрелка опускается.
Два одинаковых по размеру бруска, деревянный и металлический, нагрели до одинаковой температуры и положили на лёд. Под металлическим бруском лёд растаял сильнее. Объясните, почему, если массы брусков одинаковы.
Образец ответа
Ответ. Решающую роль играет теплопроводность: металл отдаёт льду запасённую энергию быстро и почти полностью, а дерево — медленно.
Обоснование. Количество теплоты, отданное бруском при остывании, равно Q = cm(T₁ − T₂). Массы и начальные температуры одинаковы, поэтому запас энергии различается только за счёт удельной теплоёмкости и сам по себе разницу в таянии не объясняет.
Кроме того, металл обладает значительно большей теплопроводностью, чем дерево. Поэтому металлический брусок отдаёт запасённую энергию льду быстро и почти полностью, тогда как дерево проводит тепло медленно: его внутренние слои остаются тёплыми, и часть энергии уходит в окружающий воздух, а не в лёд.
В итоге за одно и то же время лёд получает от металлического бруска больше теплоты и тает сильнее.
Теория к заданию 21 ЕГЭ по физике: качественная задача с объяснением
Задание второй части: нужно построить график или схему и объяснить явление с опорой на законы физики.
Что нужно знать
- Ответ должен содержать не только вывод, но и логическую цепочку с указанием применяемых законов.
- Перевод графика из координат (p, T) в координаты (p, V) выполняется по уравнению состояния: прямая через начало координат на графике (p, T) соответствует постоянному объёму.
- Графики в координатах (p, T): изохора изображается прямой, проходящей через начало координат; изотерма изображается вертикальной прямой; изобара изображается горизонтальной прямой.
- Работа газа численно равна площади под графиком в координатах (p, V), поэтому сравнение работ сводится к сравнению площадей.
- Каждое утверждение в объяснении нужно обосновывать законом, а не наблюдением из рисунка.
Как оформлять качественную задачу
- Ответ должен содержать логически связанное рассуждение со ссылками на законы и формулы, а не только вывод.
- Структура: что происходит, какой закон это описывает, какое следствие, каков ответ.
- Называйте законы полностью: «согласно закону сохранения импульса», «по правилу Ленца».
- Если требуется график, стройте его с подписанными осями и характерными точками.
- Верный ответ без объяснения оценивается в 0 баллов, потому что объяснение и есть содержание задания.
- Не перегружайте ответ: достаточно двух-трёх логических шагов, если они полные.
- Проверьте, что ответили именно на поставленный вопрос, а не описали ситуацию целиком.
- Задание оценивается в 3 балла.
Как решать задание 21
- Определите тип каждого процесса цикла по исходному графику.
- Постройте цикл в новых координатах, отметив характерные точки.
- Найдите площади, соответствующие сравниваемым работам.
- Сформулируйте вывод и обоснуйте его законами молекулярной физики и термодинамики.
- Проверьте, что в ответе есть и построение, и объяснение.
Разбор примера
Схема ответа: почему при внесении магнита в катушку возникает ток.
- Описываем происходящее: при движении магнита магнитный поток через витки катушки изменяется.
- Называем закон: по закону электромагнитной индукции изменение потока вызывает ЭДС индукции.
- Указываем следствие: в замкнутой катушке ЭДС создаёт индукционный ток.
- Добавляем направление: по правилу Ленца ток направлен так, чтобы препятствовать изменению потока.
- Формулируем вывод, отвечающий ровно на вопрос задания.
- Проверяем, что каждый шаг опирается на названный закон, а не на общие слова.
Ответрассуждение со ссылками на законы
Частые ошибки
- Строят график, но не объясняют результат, и за это снимают баллы.
- Не указывают, какие именно законы используются.
- Путают вид изопроцессов в новых координатах.
Задание 21 входит в ЕГЭ по физике. Это единственная страница сайта, где собраны все варианты этого номера: текст условия, картинка задания, правильный ответ, разбор решения и теория с алгоритмом. Остальные номера открываются в списке выше, а их перечень с темами есть в списке заданий ЕГЭ по физике.