Контрольная работа по Физике. Физика Контрольная работа. Решение. При равноускоренном движении зависимость пройденного телом пути от времени в общем виде имеет вид
 Скачать 142.91 Kb.
|
|
1. Задание 3 № 111 Тело разгоняется на прямолинейном участке пути, при этом зависимость пройденного телом пути S от времени t имеет вид:  Чему равна скорость тела в момент времени t = 2 c при таком движении? (Ответ дайте в метрах в секунду.) Решение. При равноускоренном движении зависимость пройденного телом пути от времени в общем виде имеет вид  Сравнивая с выражением, данным в условии, заключаем, что оно укладывается в это общее правило, а значит тело двигалось равноускорено. Сопоставляя конкретные члены в выражениях, получаем, что начальная скорость равна v0=4 м/с , а ускорение a=2 м/с2. Таким образом, скорость тела в момент времени t=2 c равна  . Ответ: 8. 2. Задание 3 № 327 На рисунке изображен лабораторный динамометр.  Шкала проградуирована в ньютонах. Каким будет растяжение пружины динамометра, если к ней подвесить груз массой 200 г? (Ответ дайте в сантиметрах.) Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2. Решение. Груз массой 200 г будет растягивать пружину динамометра с силой  Из рисунка видно, что на шкале динамометра деление, отвечающее силе в 2 Н, отстоит от нуля на расстояние 5 см. Таким образом, груз растянет пружину на 5 см. Ответ: 5 3. Задание 4 № 6812 Телу массой 0,2 кг сообщили вертикально направленную начальную скорость 10 м/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите модуль средней мощности силы тяжести, действовавшей на тело во время подъёма до максимальной высоты. (Ответ дайте в Н·м/с.) Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2. Решение. Мощность силы равна скалярному произведению силы на скорость. Поскольку на тело действует постоянная сила, сила тяжести, а скорость убывает линейно, то среднюю мощность можно определить как полусумму начальной и конечной мощностей. Примем во внимание, что в точке наивысшего подъёма скорость тела равна нулю:  Ответ: 10. 4. Задание 5 № 10176 К горизонтальной лёгкой рейке, лежащей на двух опорах А и В, в точке О прикреплён груз массой 10 кг. Длина отрезка ОА равна 4 м, длина отрезка ОВ равна 1 м. Определите модуль силы, с которой действует на рейку опора В.  Решение. На рейку действуют сила реакции опоры в точке A и в точке B, а также сила тяжести груза. Запишем уравнение моментов относительно точки А  Ответ: 80. 5. Задание 6 № 9018 На рисунке представлены графики зависимости давления p от глубины погружения h для двух покоящихся жидкостей: воды и тяжёлой жидкости дийодметана, при постоянной температуре.  Выберите все верные утверждения, согласующихся с приведёнными графиками. 1) Если внутри пустотелого шарика давление равно атмосферному, то в воде на глубине 10 м давления на его поверхность извне и изнутри будут равны друг другу. 2) Плотность керосина 0,82 г/см3, аналогичный график зависимости давления от глубины для керосина окажется между графиками для воды и дийодметана. 3) В воде на глубине 25 м давление p в 2,5 раза больше атмосферного. 4) С ростом глубины погружения давление в дийодметане возрастает быстрее, чем в воде. 5) Плотность оливкового масла 0,92 г/см3, аналогичный график зависимости давления от глубины для масла окажется между графиком для воды и осью абсцисс (горизонтальной осью). Решение. Как видно из графика, давление воды на глубине 10 м принимает значение 200 кПа, что в два раза больше атмосферного давления p0=100 кПа (утверждение 1 неверно). Так как плотность керосина меньше, чем плотность воды, то его аналогичный график окажется между графиком для воды и осью абсцисс (утверждение 2 неверно). Давление в воде на глубине 25 м равно 350 кПа, что в 3,5 раза больше атмосферного (утверждение 3 неверно). Так как прямая давления в дийодметане лежит выше прямой давления в воде, то это означает, что давление в дийодметане возрастает быстрее, чем в воде (утверждение 4 верно). Так как плотность оливкого масла меньше, чем плотность воды, то его аналогичный график окажется между графиком для воды и осью абсцисс (утверждение 5 верно). Ответ: 45. 6. Задание 7 № 2702 Спутник Земли перешел с одной круговой орбиты на другую с меньшим радиусом орбиты. Как изменились в результате этого перехода центростремительное ускорение спутника, скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Земли? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение. На спутник действует только сила притяжения со стороны Земли. Второй закон Ньютона приобретает вид:  Отсюда видно, что если радиус орбиты уменьшился, то центростремительное ускорение увеличилось. Подставляя во второй закон Ньютона выражение для центростремительного ускорения   имеем: Следовательно, уменьшение радиуса орбиты приводит к увеличению скорости движения спутника по орбите. Период обращения спутника связан с радиусом орбиты и скоростью движения соотношением Так как радиус уменьшился, а скорость возросла, получаем, что период обращения спутника вокруг Земли уменьшился.Ответ: 112. 7. Задание 8 № 3165 Массивный шарик, подвешенный к потолку на упругой пружине, совершает вертикальные гармонические колебания. Как ведут себя скорость и ускорение шарика в момент, когда шарик проходит положение равновесия, двигаясь вниз?
Решение. При гармонических колебаниях законы изменения со временем отклонения шарика из положения равновесия и его скорости имеют вид  и  соответственно. В положении равновесия, когда  скорость шарика достигает своего максимума  При движении вниз скорость шарика естественно направлена вниз (А — 2). Ускорение шарика в положении равновесия, напротив, равно нулю, поскольку равнодействующая всех сил, действующих на шарик, в этот момент равна нулю (Б — 3).Ответ: 23. 8. Задание 9 № 9083 В сосуде объёмом 2 л находится 20 г идеального газа при давлении 2 атм и температуре 300 К. Во втором сосуде объёмом 3 л находится 30 г того же газа при температуре 450 К. Чему равно давление газа (в атм) во втором сосуде? Решение. Состояние идеального газа описывается уравнением Клапейрона — Менделеева:  Молярная масса газа равна  Тогда давление того же газа в другом сосуде: Ответ: 3. 9. Задание 11 № 1033  Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Ответ дайте в килоджоулях.) Решение. На диаграмме p—V работе, совершаемой газом при переходе из начального состояния в конечное, соответствует площадь под линией, изображающей процесс перехода. Для процесса 1—2—3 эта площадь показана на рисунке штриховкой. Таким образом, при переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу  Ответ: 2. 10. Задание 10 № 4487 Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде 30%. Какой станет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 2 раза? (Ответ дать в процентах.) Решение. Относительной влажностью называют отношение давления пара к давлению насыщенного пара при той же температуре. В силу того, что пар можно описывать при помощи уравнения для идеального газа:p=nkT. Для относительной влажности имеем:  Если объем газа уменьшить в 2 раза, его концентрация возрастет в 2 раза. Следовательно, относительная влажность также увеличится в 2 раза и станет равна 60%. Ответ: 60. 11. Задание 12 № 12860  В герметичном сосуде объёмом V0 = 1 литр под поршнем находится 1 моль идеального одноатомного газа при атмосферном давлении p0. На рисунке изображена pV-диаграмма, показывающая последовательные переходы этого газа из состояния 1 в состояние 5. Выберите все верные утверждения на основании анализа представленного графика. 1) Работа газа в процессе 4–5 больше работы газа в процессе 2–3 в 1,5 раза. 2) В процессе перехода 4–5 газ совершил бόльшую работу, чем в процессе перехода 2–3–4. 3) Максимальное изменение ΔT температуры газа произошло в процессе 1–2. 4) Отношение разности температур газа в состояниях 5 и 3 к температуре газа в состоянии 1 равно 23. 5) Отношение температуры газа в состоянии 3 к температуре газа в состоянии 4 равно 1,25. Решение. 1) Работа газа численно равна площади под графиком pV-диаграммы.  2)    3) Температура идеального газа равна  Посчитаем изменения температур на участках:  4) Уже получили, что изменение температуры газа в процессе 1–2 не наибольшее.   5) Ответ: 14. 12. Задание 13 № 4504  В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень может перемещаться в сосуде без трения. На дне сосуда лежит стальной шарик (см. рисунок). Газ нагревают. Как изменится в результате этого объём газа, его давление и действующая на шарик архимедова сила? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение. В процессе нагревания поршень будет перемещаться, но в начальном и конечном состояниях (до и после нагревания) поршень покоится, а значит, полная сила, действующая на него, равна нулю. Отсюда делаем вывод, что давление не изменяется  При изобарном процессе для газа выполняется закон Гей-Люссака  Следовательно, при нагревании объем газа увеличивается.Сила Архимеда определяется плотностью среды, в которую помещено тело  . При расширении плотность газа уменьшается. Таким образом, уменьшается и сила Архимеда, действующая на шар.Ответ: 132. 13. Задания Д15 № 8863  Из однородной проволоки согнули квадрат ABСD и подключили его диагональные вершины A и С к источнику постоянного напряжения (как показано на рисунке). Каждая сторона квадрата по отдельности создаёт в центре квадрата (в точке O) магнитное поле, модуль индукции которого равен некоторой величине B0. Сторона DC перегорела. Как стал направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор магнитной индукции поля в центре квадрата? Решение. При прохождении тока по прямолинейному проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Магнитные силовые линии этого поля располагаются по концентрическим окружностям, в центре которых находится проводник с током. Направление поля определяется по правилу буравчика. Таким образом, стороны AB и BC создают поле в точке O, направленное от нас, а стороны AD и DC создают поле, направленное к нам. Так как Сторона DC перегорела, то ток не течет на участке ADC и результирующее поле в точке O, направлено от наблюдателя. Ответ: от наблюдателя. 14. Задание 14 № 10223 При подключении куска проволоки к полюсам батареи через неё течёт ток силой 0,5 А. Этот кусок проволоки сложили пополам, место сгиба разрезали. Затем разрезали каждый получившийся короткий провод на две равные части, зачистили концы и присоединили все эти части к полюсам батареи параллельно. Найдите силу тока, которая будет течь через батарею в этом случае. Внутреннее сопротивление батареи очень мало. Решение. Сопротивление длинного однородного проводника обратно пропорционально площади его сечения:  Всю проволоку сопротивлением R разрезали на 4 равные части сопротивлением R/4 каждая. Общее сопротивление такой цепи при параллельном соединении будет равно  Тогда, по закону Ома, в цепи будет течь ток в 16 раз больший первоначального Ответ: 8.15. Задание 16 № 8720 В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени. Индуктивность катушки равна 1 мГн. Чему равна ёмкость конденсатора? (Ответ дайте в нанофарадах с точностью до десятых.)
Решение. Определим период колебаний. Из таблицы видно, что первый раз заряд был равен 2·10−9 Кл в начальный момент времени и вновь стал равен 2·10−9 Кл в 8·10−6 с. Следовательно, период колебаний равен 8·10−6 с. Период колебаний связан с индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора соотношением  Откуда  Ответ: 1,6. 16. Задание 17 № 6583  Конденсатор подключен к источнику тока последовательно с резистором R = 20 кОм (см. рисунок). В момент времени t = 0 ключ замыкают. В этот момент конденсатор полностью разряжен. Результаты измерений силы тока в цепи, выполненных с точностью ±1 мкА, представлены в таблице
Выберите все верные утверждения о процессах, наблюдаемых в опыте. 1) Ток через резистор в процессе наблюдения уменьшается. 2) Через 2 с после замыкания ключа конденсатор остаётся полностью разряженным. 3) ЭДС источника тока составляет 12 В. 4) В момент времени t = 3 с напряжение на резисторе равно 0,3 В. 5) В момент времени t = 3 с напряжение на конденсаторе равно 6 В. Решение. Проверим справедливость предложенных утверждений. 1) Из таблицы ясно, что ток через резистор в процессе наблюдения уменьшается. 2) Ток через резистор со временем уменьшается, следовательно, возникает напряжение противоположное напряжению на источнике тока. Это напряжение возникает из-за зарядки конденсатора. При t = 2 с конденсатор уже не является полностью разряженным. 3) В момент замыкания ключа, то есть при t = 0 напряжение на резисторе равно ЭДС источника. Напряжение на резисторе в этот момент равно:  4) В момент времени t= 3 c напряжение на резисторе равно:  5) Напряжение на конденсаторе равно разности ЭДС источника тока и напряжения на резисторе. При t = 3 с напряжение на конденстаторе равно 6 В − 0,3 В = 5,7 В. Таким образом, верными являются утверждения под номерами 1 и 4. Ответ: 14. 17. Задание 18 № 5170 Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью  –частица, радиус окружности, частота обращения и энергия –частицы по сравнению с протоном должны:1) увеличиться 2) уменьшиться 3) не измениться Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение. На заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая сообщает ей центростремительное ускорение:  Поскольку массы и заряды протона и -частицы связаны соотношениями заключаем, что радиус окружности, по которой будет двигаться α-частица, приблизительно в 2 раза больше, чем у протона. Частота обращения связана с радиусом траектории и скоростью соотношением  Поскольку радиус траектории у α-частицы больше, частота обращения у нее меньше. Энергия увеличится, поскольку возрастет масса. Ответ: 121. 18. Задания Д21 № 11016 Неизвестная частица движется в ускорителе со скоростью, близкой к скорости света. Кинетическая энергия и энергия покоя этой частицы соответственно равны Eк = 15·10-10 Дж и E0 = 5·10-10 Дж. Установите соответствие между физическими величинами иx значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Решение. Полная энергия частицы — это сумма кинетической энергии и энергии покоя  Полная энергия частицы связана с ее скоростью как  Отсюда скорость частицы равна  Ответ: 14. 19. Задание 20 № 6932 Сколько электронов вращается вокруг ядра атома  Решение. Заряд ядра атома иттрия равен 39, а значит в ядре 39 протонов. В нейтральном атоме число протонов равно числу электронов. Следовательно, вокруг ядра вращается 39 электронов. Ответ: 39. 20. Задание 20 № 6159  Работа выхода для некоторого металла равна 3 эВ. На пластинку из этого металла падает свет. На рисунке показана зависимость силы I фототока от приложенного обратного напряжения U. Какова энергия фотона светового излучения, падающего на эту пластинку? (Ответ дать в электронвольтах.) Решение. При вылете фотоэлектрона часть энергии фотона затрачивается на преодоление работы выхода металла, а оставшаяся часть уходит на увеличение кинетической энергии электрона  При увеличении запирающего напряжения фототок будет уменьшаться, в связи с тем, что кинетической энергии электронов не будет хватать для преодоления электрического поля. Фототок исчезнет, когда потенциальная энергия электронов в электрическом поле станет равной их кинетической энергии  Из рисунка видим, что фототок исчезает при напряжении 2 В. Следовательно, максимальная энергия фотоэлектронов 2 эВ. Значит, энергия фотона светового излучения равна 2 + 3 = 5 эВ.Ответ: 5. 21. Задания Д21 № 3158 Квант света выбивает электрон из металла. Как изменятся при увеличении энергии фотона в этом опыте следующие три величины: работа выхода электрона из металла, максимальная возможная скорость фотоэлектрона, его максимальная кинетическая энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение. Работа выхода электрона из металла зависит только от свойств металла и никак не изменяется при увеличении энергии фотона в этом опыте. Согласно уравнению фотоэффекта Эйнштейна, энергия поглощенного фотона идет на работу выхода электрона из металла и на сообщение этому электрону кинетической энергии:  Следовательно, при увеличении энергии фотона максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается. Раз увеличивается максимальная кинетическая энергия, увеличивается и максимальная скорость фотоэлектронов.Ответ: 311. 22. Задание 22 № 10231 На шкале амперметра написано, что его приборная погрешность составляет 2,0% от конечного значения шкалы, которое равно 10 А. Школьник подключил резистор сопротивлением 3 Ом к идеальной батарейке с напряжением 9 В и измерил при помощи данного амперметра силу тока, текущего через резистор. Запишите показания амперметра с учётом погрешности измерения силы тока. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробелов. Решение. Погрешность измерения амперметра составляет 10 · 0,02 = 0,2 А. По закону Ома, сила тока в цепи равна  Таким образом, с учётом правил записи чисел с погрешностью сила тока в цепи равна (3,0 ± 0,2) А. Ответ: 3,00,2. 23. Задания Д23 № 3407  На рисунке показаны результаты измерения давления постоянной массы разреженного газа при повышении его температуры. Погрешность измерения температуры  давления Число молей газа равно 0,4 моль. Какой объём занимает газ? (Ответ выразите в литрах с точностью до целых.)Решение.  Можно считать, что разреженный газ подчиняется уравнению Клапейрона — Менделеева, согласно которому, давление, объём и температура газа связаны соотношением  При фиксированном объёме и количестве вещества давление должно быть прямо пропорционально температуре. Аппроксимируем результаты измерений линейно зависимостью и из наклона получившейся линии оценим объём, который занимает газ: Ответ: 5. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
