XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Решение номера из ЕГЭ по физике
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Цель. Проанализировать и научиться как решать 26 номер ЕГЭ по физике.
Гипотеза. В действительности задания по физике не являются сложными. Самое главное знать формулы и как их использовать.
Задачи:
-
Узнать нужную информацию от научного руководителя.
-
Дополнить новой информацией из других источников.
-
Изучить все возможные формулы для решения.
-
Протестировать на пробниках ЕГЭ.
-
Проанализировать полученную информацию.
-
Сделать доклад.
Актуальность: Актуален для целевой аудитории и для самого меня.
Проблема: Задание № 26 – это качественная задача. Как правило, в любой качественной задаче рассматривается один или несколько процессов. Решение такой задачи представляет собой доказательство, в котором присутствует несколько логических шагов. И каждый из этих шагов должен быть обоснован известным законом, закономерностью или правилом.
Методы. Анализ, сравнение, тестирование.
Объект исследования: задачи из пробников и демо - версий ЕГЭ.
Разработанность проблемы: Многие пробники ЕГЭ имеют разные условия 26 задачи, тем самым люди затрудняются решить. Ведь им известно решение только для одного условия.
Теоретическая часть
1. Закон Ома
Закон Ома описывает зависимость между током, напряжением и
сопротивлением в электрической цепи:
I = U/R - где:
• I — сила тока (в амперах),
• U — напряжение (в вольтах),
• R — сопротивление (в омах).
2. Энергия и работа электрического тока
Работа электрического тока может быть рассчитана по формуле:
A = U ⋅ I ⋅ t - где:
• A — работа (в джоулях),
• U — напряжение,
• I — сила тока,
• t — время (в секундах).
3. Электрическое поле
Электрическое поле создается электрическими зарядами и характеризуется напряженностью E :
E = F/q - где:
• E — напряженность электрического поля (в вольт на метр),
• F — сила, действующая на заряд (в ньютонах),
• q — величина заряда (в кулонах).
-
Сопротивление проводника
Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и материала:
R = ρ ⋅ L/S - где:
• R — сопротивление,
• ρ — удельное сопротивление материала,
• L — длина проводника,
• S — площадь поперечного сечения.
Последовательное и параллельное соединение резисторов
• Последовательное соединение: общее сопротивление Rₜₒₜₐₗ = R₁ + R₂ + ... + Rₙ .
• Параллельное соединение: общее сопротивление рассчитывается по формуле:
1/Rₜₒₜₐₗ = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/Rₙ
-
Газы и давление
PV = nRT - где:
• P — давление (Па),
• V — объем (м³),
• n — количество вещества (моли),
• R — универсальная газовая постоянная ( R ≈ 8.31 Дж/(моль·К) ),
• T — температура (К).
-
Применение законов в задачах
При решении задач важно правильно применять законы Ома и правила соединения резисторов, а также учитывать все известные параметры.
Практическая часть.
Тема практической части:
Влияние температуры на сопротивление проводника
Цель работы:
Изучить зависимость сопротивления металлического проводника от температуры.
Оборудование:
1. Металлический проводник (например, медный провод).
2. Источник постоянного тока (батарея или лабораторный блок питания).
3. Амперметр.
4. Вольтметр.
5. Термометр (или пирометр для бесконтактного измерения температуры)
6. Нагревательный элемент (например, электрическая плитка или водяная баня).
7. Изолирующий материал (для предотвращения теплопотерь)
8. Стойка для крепления оборудования.
Методика:
1. Подготовка установки:
• Соедините в цепь источник тока, амперметр и вольтметр с проводником.
• Убедитесь, что все соединения надежны и изолированы.
2. Измерение начальных значений:
• Измерьте сопротивление проводника при комнатной температуре (около 20°C) с помощью вольтметра и амперметра.
• Запишите значения напряжения (U) и силы тока (I), затем рассчитайте сопротивление (R = U/I).
3. Нагрев проводника:
• Постепенно нагревайте проводник с помощью нагревательного элемента, контролируя температуру с помощью термометра.
• После достижения каждой новой температуры (например, 30°C, 40°C, 50°C и т.д.) фиксируйте значения напряжения и силы тока.
4. Сбор данных:
• Для каждой температуры записывайте значения U, I и R.
5. Охлаждение проводника:
• Позвольте проводнику остыть до комнатной температуры и повторите замеры, чтобы проверить воспроизводимость результатов.
Ожидаемые результаты:
Ожидается, что сопротивление металлического проводника будет увеличиваться с повышением температуры, что согласуется с законами термодинамики и свойствами металлов.
Вывод:
В ходе эксперимента можно сделать вывод о том, что температура влияет на сопротивление проводников, что имеет важное значение для понимания термодинамических процессов в электрических цепях.
Задача(2):
В закрытом сосуде объемом 5 м³ находится идеальный газ при температуре 350 K и давлении 150 кПа. Определите массу газа, если его молярная масса составляет 32 г/моль.
1. Определение известных величин
Сначала мы должны записать все известные параметры, которые даны в задаче:
• Объем газа V = 5 м³
• Давление газа P = 150 кПа
• Температура газа T = 350 K
• Молярная масса газа M = 32 г/моль = 0.032 кг/моль (переводим в килограммы)
2. Запись уравнения состояния идеального газа
Уравнение состояния идеального газа описывается формулой:
PV = nRT - где:
• P — давление,
• V — объем,
• n — количество вещества (в молях),
• R — универсальная газовая постоянная ( R = 8.31 Дж/(моль·К) ),
• T — температура в кельвинах.
3. Подстановка известных значений в уравнение
Теперь подставим известные значения в уравнение состояния. Сначала преобразуем давление из кПа в Па:
P = 150кПа = 150000Па
Теперь подставим все известные величины в уравнение:
150000 ⋅ 5 = n ⋅ 8.31 ⋅ 350
-
Решение уравнения для нахождения количества вещества n
Теперь вычислим левую часть уравнения:
150000 ⋅ 5 = 750000Па ⋅ м³
Таким образом, у нас получается:
750000 = n ⋅ 8.31 ⋅ 350
Теперь вычислим правую часть:
8.31 ⋅ 350 = 2908.5
Теперь подставим это значение в уравнение:
750000 = n ⋅ 2908.5
Чтобы найти количество вещества n , разделим обе стороны на 2908.5 :
n = 750000 / 2908.5 ≈ 257.5моль
-
Нахождение массы газа
Теперь мы можем найти массу газа с помощью формулы:
m = n ⋅ M
где m — масса газа, n — количество вещества, а M — молярная масса.
Подставим найденное значение n и молярную массу M :
m = 257.5 ⋅ 0.032
Теперь выполним расчет:
m = 257.5 ⋅ 0.032 = 8.24кг
-
Ответ:
Таким образом, масса газа в сосуде составляет примерно 8.24 кг.
Вывод:
Мы последовательно разобрали все шаги решения задачи, начиная с определения известных величин и заканчивая расчетом массы газа.
Заключение
Данный проект научит ученика решать самостоятельно 26 номер ЕГЭ по физике. Предоставленная информация поможет при решение пробников
максимально сэкономить время для раздумывания над другими номерами.
Список используемой литературы и интернет-ресурсы
Open AI