Задание 3. Для эффективного ускорения космического корабля струя выхлопных газов, вырывающаяся из сопла его реактивного двигателя, должна быть на правлена
1) по направлению движения корабля
2) про ти во по лож но на прав ле нию дви же ния ко раб ля
3) пер пен ди ку ляр но на прав ле нию дви же ния ко раб ля
4) под про из воль ным углом к на прав ле нию дви же ния ко раб ля
11. Задание . В электрической цепи (см. рисунок) амперметр А1 показывает силу тока 1,5 А, амперметр А2 — силу тока 0,5 А. Ток, протекающий через лампу, равен
1) 2 А
2) 1,5 А
3) 1 А
4) 0,5 А
Решение.
Лампа и амперметр А1 соединены последовательно. При последовательном соединении, сила тока одна и та же. Таким образом, ответ 1,5 А.
Правильный ответ указан под номером 2.
12. Задание 12.
На рисунке представлена картина линий магнитного поля, полученная с помощью железных опилок от двух полосовых магнитов. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?
1) 1 — северному полюсу, 2 — южному
2) 2 — северному полюсу, 1 — южному
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу
Решение.
Магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный. Из рисунка видно, что линии не замкнуты и магнитная стрелка притягивается к магниту южным концом. Следовательно, оба полюса — северные.
Правильный ответ указан под номером 3.
13. Задание 13 № 742.
На тонкую собирающую линзу падает луч света. В каком направлении луч пойдёт после выхода из линзы?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Луч, пущенный под углом к главной оптической оси после прохождения через собирающую линзу, пойдёт в точку пересечения параллельного луча, проходящего через центр линзы и фокальной плоскости. Эта точка находится выше точки пересечения падающего луча и линзы, поэтому после преломления он пойдёт вверх под углом к главной оптической оси.
14. Задание.
Резисторы R1 = 1 Ом и R2 = 2 Ом соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения U = 6 В так, как показано на схеме. Какая мощность выделяется в резисторе R2?
1) 2 Вт
2) 8 Вт
3) 12 Вт
4) 18 Вт
Решение.
Сопротивление цепи Следовательно, ток в цепи
рассчитаем мощность, выделяющуюся в резисторе
Правильный ответ указан под номером: 2.
15. Задание 15 № 717. При протекании электрического тока в металлах упорядоченно движутся
1) протоны и электроны
2) электроны
3) протоны
4) ионы
Металлы являются носителями свободных электронов, поэтому при протекании тока упорядоченно движутся электроны.
16. Задание. В таблице приведены результаты измерений силы трения и силы нормального давления при исследовании зависимости между этими величинами.
Закономерность
выполняется для значений силы нормального давления
1) от 0,5 Н до 4,5 Н
2) только от 2,7 Н до 4,5 Н
3) только от 0,5 Н до 3 Н
4) только от 0,5 Н до 2,5 Н
Из таблицы видно, что закономерность выполняется для значений силы нормального давления только от 0,5 Н до 3 Н.
Правильный ответ указан под номером 3.
17. Задание. Невесомая пружина жёсткостью 100 Н/м прикреплена одним концом к вертикальной стене. К другому концу пружины прикреплён брусок, покоящийся на гладкой горизонтальной поверхности. Ось пружины горизонтальна. Если вывести брусок из положения равновесия, сместив его вдоль оси пружины на 10 см, и затем отпустить, то он будет совершать гармонические колебания с частотой ν = 0,8 Гц. Определите (быть может, приближенно) значения соответствующих величин в СИ, характеризующих эти колебания.
К каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго и внесите в строку ответов выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА | ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ
ВЕЛИЧИНЫ В СИ |
|
А) период колебаний бруска Б) максимальная сила упругости пружины В) максимальная скорость бруска |
1) 0 2) 0,5 3) 1 4) 1,25 5) 10 |
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А | Б | В |
А) Период колебаний пружинного маятника
Б) Максимальная сила упругости пружины будет достигаться при максимальном отклонении бруска от полоения равновесия, в силу того, что при начальном отклонении брусок не имел скорости, максимальное отклонение равно начальному и
В) При колебаниях маятника энергия периодически переходит из кинетической в потенциальную и обратно. Максимальная кинетическая энергия достигается тогда, когда потенциальная энергия равна нулю. В силу закона сохранения энергии:
Период колебаний пружинного маятника откуда
Найдём максимальную скорость груза:
Ответ: 452.
18. Задание. Точечное тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с. Определите, как изменяются следующие физические величины за вторую секунду полёта тела: потенциальная энергия тела относительно поверхности Земли; кинетическая энергия тела; модуль импульса тела.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не изменяется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
ИХ ИЗМЕНЕНИЕ |
A) потенциальная энергия тела относительно поверхности Земли | 1) увеличивается |
Б) кинетическая энергия тела | 2) уменьшается |
B) модуль импульса тела | 3) не изменяется |
A | Б | B |
Считаем, что на тело действует только сила тяжести, а, значит, ускорение свободного падения g = 10 м/с2. Запишем завсисимость координаты и проекции скорости тела на вертикальную ось от времени:
Чтобы найти изменения энергий и модуля импуьса, найдём значения этих величин через 1 секунду и через 2 секунды движения:
Потенциальная энергия зависит от высоты, а поскольку координата увеличивается, то и потенциальная энергия увеличивается.
Кинетическая энергия зависит от квадрата скорости, модуль импульса тела зависит от скорости линейно. За вторую секунду скорость уменьшается, следовательно кинетическая энергия и модуль импульса тела уменьшаются.
19. Задание 19 № 588. Под действием силы тяги, приложенной через динамометр, брусок равномерно передвигают по горизонтальной поверхности стола (см. рисунок).
Используя данные рисунка, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) В вертикальном направлении сила тяжести компенсируется силой упругости, действующей на брусок со стороны стола.
2) Сила трения скольжения равна 1,75 Н.
3) В вертикальном направлении на брусок не действуют никакие силы.
4) Сила тяги F равна 1,5 Н.
5) Сила трения скольжения пренебрежимо мала.
Проанализируем утверждения.
1) Поскольку брусок не двигается в вертикальном направлении, сила тяжести компенсируется силой упругости, действующей на брусок со стороны стола.
2) Утверждение верно в соответствии с показаниями динамометра.
3) Утверждение противоречит анализу утверждения 1.
4) Сила тяги равна силе трения, поскольку брусок перемещается равномерно.
5) Утверждение противоречит утверждению 4.
Ответ: 1, 2.
20. Задание. Изучая магнитные свойства электромагнита, ученик собрал электрическую схему, содержащую катушку, намотанную на железный сердечник, и установил рядом с катушкой магнитную стрелку (см. рис. 1). При пропускании через катушку электрического тока магнитная стрелка поворачивается (рис. 2 и 3).
Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.
1) Катушка при прохождении через неё электрического тока приобретает свойства магнита.
2) Магнитные свойства катушки зависят от количества её витков.
3) При увеличении электрического тока, протекающего через катушку, магнитное действие катушки усиливается.
4) При изменении направления электрического тока, протекающего через катушку, намагниченность железного сердечника, расположенного внутри катушки, менялась на противоположную.
5) Левому торцу железного сердечника (торцу № 2) на рис. 2 соответствует южный полюс электромагнита.
Проанализируем утверждения.
1) Катушка при прохождении через неё электрического тока приобретает свойства магнита. Утверждениеверно.
2) Количество витков не менялось в ходе эксперимента, поэтому утверждение 2) не следует из эксперимента, оно неверно.
3) В ходе эксперимента не менялся источник тока, поэтому утверждение 3) не следует из эксперимнта, оно неверно.
4) При изменении направления электрического тока, протекающего через катушку, намагниченность железного сердечника, расположенного внутри катушки, менялась на противоположную, т. к. магнитная стрелка разворачивалась на 180°. Утверждение верно.
5) Т. к. северный полюс магнитной стрелки должен притягиваться к южному полюсу, левому торцу железного сердечника (торцу № 2) на рис. 2 соответствует северный полюс электромагнита. Утверждение неверно.
Ответ: 14.
21. Задание. Разложение света в спектр в аппарате, изображённом на рисунке, основано на
1) явлении дисперсии света
2) явлении отражения света
3) явлении поглощения света
4) свойствах тонкой линзы
Изучение спектров
Все нагретые тела излучают электромагнитные волны. Чтобы экспериментально исследовать зависимость интенсивности излучения от длины волны, необходимо:
1) разложить излучение в спектр;
2) измерить распределение энергии в спектре.
Для получения и исследования спектров служат спектральные аппараты -спектрографы. Схема призменного спектрографа представлена на рисунке. Исследуемое излучение поступает сначала в трубу, на одном конце которой имеется ширма с узкой щелью, а на другом - собирающая линза L1. Щель находится в фокусе линзы. Поэтому расходящийся световой пучок, попадающий на линзу из щели, выходит из неё параллельным пучком и падает на призму Р.
Так как разным частотам соответствуют различные показатели преломления, то из призмы выходят параллельные пучки разного цвета, не совпадающие по направлению. Они падают на линзу L2. На фокусном расстоянии от этой линзы располагается экран, матовое стекло или фотопластинка. Линза L2фокусирует параллельные пучки лучей на экране, и вместо одного изображения щели получается целый ряд изображений. Каждой частоте (точнее, узкому спектральному интервалу) соответствует своё изображение в виде цветной полоски. Все эти изображения вместе и образуют спектр. Энергия излучения вызывает нагревание тела, поэтому достаточно измерить температуру тела и по ней судить о количестве поглощённой в единицу времени энергии. В качестве чувствительного элемента можно взять тонкую металлическую пластину, покрытую тонким слоем сажи, и по нагреванию пластины судить об энергии излучения в данной части спектра.
Из второго абзаца ясно, что разложение света в спектр основано на явлении дисперсии света — зависимости показателя преломления от длины волны света.
Правильный ответ указан под номером 1.
22. Задание. В каких частях земной атмосферы наблюдается наибольшая активность полярных сияний?
1) только около Северного полюса
2) только в экваториальных широтах
3) около магнитных полюсов Земли
4) в любых местах земной атмосферы
Полярные сияния
Полярное сияние — одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.
Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.
Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения — солнечного ветра.
Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М. В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.
Опыты подтвердили научное предположение учёного.
Полярные сияния — это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.
Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота - в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.
Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.
Наибольшая активность полярных сияний наблюдается около магнитных полюсов Земли.
Правильный ответ указан под номером 3.
Примечание.
Заряженные частицы, летящие из космоса, двигающиеся вдоль магнитных линий Земли, сталкиваются с с частицами атмосферы, вызывая свечение последних. Проекции этих светящихся колец на поверхность Земли называются полярным сиянием.
23. Задание 23 № 1421. При проведении опыта Плато ученик наблюдал большую сферическую каплю анилина, которая плавала в сосуде с раствором соли с соответствующим образом подобранной концентрацией. Ученик досыпал на дно сосуда ещё чуть-чуть соли. При медленном растворении соли плотность раствора в разных частях сосуда стала разной — в нижней части немного бóльшей, чем в верхней. Как изменится форма капли? Ответ поясните.
Поверхностное натяжение жидкостей
Если взять тонкую чистую стеклянную трубку (она называется капилляром), расположить её вертикально и погрузить её нижний конец в стакан с водой, то вода в трубке поднимется на некоторую высоту над уровнем воды в стакане. Повторяя этот опыт с трубками разных диаметров и с разными жидкостями, можно установить, что высота поднятия жидкости в капилляре получается различной. В узких трубках одна и та же жидкость поднимается выше, чем в широких. При этом в одной и той же трубке разные жидкости поднимаются на разные высоты. Результаты этих опытов, как и ещё целый ряд других эффектов и явлений, объясняются наличием поверхностного натяжения жидкостей.
Возникновение поверхностного натяжения связано с тем, что молекулы жидкости могут взаимодействовать как между собой, так и с молекулами других тел — твёрдых, жидких и газообразных, — с которыми находятся в соприкосновении. Молекулы жидкости, которые находятся на её поверхности, «существуют» в особых условиях — они контактируют и с другими молекулами жидкости, и с молекулами иных тел. Поэтому равновесие поверхности жидкости достигается тогда, когда обращается в ноль сумма всех сил взаимодействия молекул, находящихся на поверхности жидкости, с другими молекулами. Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, взаимодействуют преимущественно с молекулами самой жидкости, то жидкость принимает форму, имеющую минимальную площадь свободной поверхности. Это связано с тем, что для увеличения площади свободной поверхности жидкости нужно переместить молекулы жидкости из её глубины на поверхность, для чего необходимо «раздвинуть» молекулы, находящиеся на поверхности, то есть совершить работу против сил их взаимного притяжения. Таким образом, состояние жидкости с минимальной площадью свободной поверхности является наиболее выгодным с энергетической точки зрения. Поверхность жидкости ведёт себя подобно натянутой упругой плёнке — она стремится максимально сократиться. Именно с этим и связано появление термина «поверхностное натяжение».
Приведённое выше описание можно проиллюстрировать при помощи опыта Плато. Если поместить каплю анилина в раствор поваренной соли, подобрав концентрацию раствора так, чтобы капля плавала внутри раствора, находясь в состоянии безразличного равновесия, то капля под действием поверхностного натяжения примет шарообразную форму, поскольку среди
всех тел именно шар обладает минимальной площадью поверхности при заданном объёме.
Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, контактируют с молекулами твёрдого тела, то поведение жидкости будет зависеть от того, насколько сильно взаимодействуют друг с другом молекулы жидкости и твёрдого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела велики, то жидкость будет стремиться растечься по поверхности твёрдого тела. В этом случае говорят, что жидкость хорошо смачивает твёрдое тело (или полностью смачивает его). Примером хорошего смачивания может служить вода, приведённая в контакт с чистым стеклом. Капля воды, помещённая на стеклянную пластинку, сразу же растекается по ней тонким слоем. Именно из-за хорошего смачивания стекла водой и наблюдается поднятие уровня воды в тонких стеклянных трубках. Если же силы притяжения молекул жидкости друг к другу значительно превышают силы их притяжения к молекулам твёрдого тела, то жидкость будет стремиться принять такую форму, чтобы площадь её контакта с твёрдым телом была как можно меньше. В этом случае говорят, что жидкость плохо смачивает твёрдое тело (или полностью не смачивает его). Примером плохого смачивания могут служить капли ртути, помещённые на стеклянную пластинку. Они принимают форму почти сферических капель, немного деформированных из-за действия силы тяжести. Если опустить конец стеклянного капилляра не в воду, а в сосуд с ртутью, то её уровень окажется ниже уровня ртути в сосуде.
1. Капля станет немного сплюснутой по вертикали.
2. В исходном состоянии действующая на каплю сила тяжести полностью уравновешивается выталкивающей силой, то есть можно считать, что капля находится в состоянии невесомости. Поэтому сферическая форма капли определяется только поверхностным натяжением. При изменении плотности раствора (если в нижней части сосуда плотность немного больше, чем в верхней) на нижнюю часть капли начинает действовать бóльшая выталкивающая сила, чем на верхнюю. Из-за этого капля сплющивается вдоль вертикали.
24. Задание. (по материалам Камзеевой Е.Е.)
Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр, соберите экспериментальную установку для определения модуля выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр. В ответе:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.
Характеристика оборудования
При выполнении задания используется комплект оборудования в составе:
· латунный цилиндр массой 170 г;
· сосуд с водой;
· динамометр школьный с пределом измерения 4 Н (цена деления 0,1 Н).
1) рисунок экспериментальной установки:
2) Р1 = mg; Р2 = mg − Fвыт; Fвыт= Р1 − Р2;
3) Р1 = 1,7 Н; Р2= 1,5 Н;
4) Fвыт= 0,2 Н.
25. Задание. Железный кубик, лежащий на гладкой горизонтальной поверхности, притягивается к северному полюсу постоянного полосового магнита, скользя по этой поверхности. Как движется кубик: равномерно, равноускоренно или с постоянно возрастающим по модулю ускорением? Ответ поясните.
Решение.
Ответ: кубик движется с постоянно возрастающим по модулю ускорением.Обоснование: так как сила притяжения со стороны полюса постоянного магнита возрастает по мере приближения железного кубика к полюсу, то согласно второму закону Ньютона ускорение кубика будет возрастать по мере его приближения к этому полюсу.
26. Задание. Стальной осколок, падая с высоты 470 м, нагрелся на 0,5 °С в результате совершения работы сил сопротивления воздуха. Чему равна скорость осколка у поверхности земли?
Так как действуют силы сопротивления воздуха, потенциальная энергия осколка не переходит целиком в кинетическую: часть энергии тратится на нагревание. Значит,
;
откуда .
Ответ: 94,3 м/с.
27. Задание 27 № 891.
Электрическая цепь состоит из источника постоянного напряжения и двух резисторов 1 и 2, включённых параллельно (см. рисунок). Резистор 1 представляет собой две последовательно соединённые проволоки A и Б одинаковой длины lA = lБ = l и различных поперечных сечений:
. Резистор 2 представляет собой две последовательно соединённые проволоки В и Г одинакового поперечного сеченияSВ = SГ = S, но различной длины:
. Проволоки A и Г сделаны из одного материала с удельным сопротивлением ρ; проволоки Б и В также сделаны из одного материала с удельным сопротивлением 2ρ. Найдите отношение
сил токов, текущих через сопротивления 1 и 2.
Сопротивление проводника x определяется следующей формулой:
.
Для проводника A имеем:
;
для проводника Б имеем:
;
для проводника В имеем:
;
для проводника Г имеем:
.
.
Отсюда
.
По закону Ома для участка цепи
.
Ответ: 2.