Вариант 2 ГИА


 

Пробный вариант ГИА по физике.

Версия для печати: Вариант 2 без решений

 

Решение заданий варианта 2:

1. За­да­ние 1. Ис­поль­зуя гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти дви­же­ния тела от вре­ме­ни, опре­де­ли­те ско­рость тела в конце 30-й се­кун­ды. Счи­тать, что ха­рак­тер дви­же­ния тела не из­ме­нил­ся.

 

1) 14 м/с

2) 20 м/с

3) 62 м/с

4) 69,5 м/с


Ре­ше­ние. Из гра­фи­ка видно, что тело дви­жет­ся рав­но­уско­ре­но с уско­ре­ни­ем  . За­пи­шем урав­не­ние ско­ро­сти тела, дви­жу­ще­го­ся с на­чаль­ной ско­ро­стью , в за­ви­си­мо­сти от вре­ме­ни:  Тогда через 30 с ско­рость тела со­ста­вит    Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

 

 

2. За­да­ние.На бру­сок дей­ству­ют силы с мо­ду­ля­ми 2 Н и 3 Н, на­прав­лен­ные так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке.

Рав­но­дей­ству­ю­щая этих сил равна по мо­ду­лю

 

1) 1 Н

2) Н

3) 5 Н

4) 13 Н


 

Ре­ше­ние.

Найдём рав­но­дей­ству­ю­щую дан­ных сил по тео­ре­ме Пи­фа­го­ра:

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 2.

3. За­да­ние. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти v ве­ло­си­пе­ди­ста от вре­ме­ни t. За пер­вые 4 c дви­же­ния ки­не­ти­че­ская энер­гия ве­ло­си­пе­ди­ста уве­ли­чи­лась

 

1) в 4 раза

2) в 5 раз

3) в 16 раз

4) в 25 раз


 

Ре­ше­ние.

Ки­не­ти­че­ская энер­гия ве­ло­си­пе­ди­ста:

 

где V — ско­рость ве­ло­си­пе­ди­ста, m — масса. Ки­не­ти­че­ская энер­гия ве­ло­си­пе­ди­ста в на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни:

 

;

 

через че­ты­ре се­кун­ды:

 

.

 

Сле­до­ва­тель­но, за пер­вые че­ты­ре се­кун­ды дви­же­ния ки­не­ти­че­ская энер­гия ве­ло­си­пе­ди­ста уве­ли­чи­лась в 25 раз.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

4. За­да­ние. Диск ра­ди­у­сом R вра­ща­ет­ся во­круг своей оси с по­сто­ян­ной ча­сто­той. Какой из гра­фи­ков за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля ли­ней­ной ско­ро­сти v точек диска от рас­сто­я­ния r до его цен­тра со­от­вет­ству­ет та­ко­му вра­ще­нию?

 

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


 

Ре­ше­ние.

Ли­ней­ная ско­рость точек диска за­ви­сит от рас­сто­я­ния до его цен­тра и уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния как Ча­сто­та вра­ще­ния по­сто­ян­на, зна­чит, уг­ло­вая ско­рость по­сто­ян­на, по­это­му за­ви­си­мость vот r долж­на быть ли­ней­но воз­рас­та­ю­щей.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

5. За­да­ние. Два оди­на­ко­вых шара, из­го­тов­лен­ных из од­но­го и того же ма­те­ри­а­ла, урав­но­ве­ше­ны на ры­чаж­ных весах (см. ри­су­нок). На­ру­шит­ся ли рав­но­ве­сие весов, если один шар опу­стить в воду, а дру­гой — в ке­ро­син?

 

1) рав­но­ве­сие весов не на­ру­шит­ся, так как массы шаров оди­на­ко­вые

2) рав­но­ве­сие весов на­ру­шит­ся: пе­ре­ве­сит шар, опу­щен­ный в воду

3) рав­но­ве­сие весов на­ру­шит­ся: пе­ре­ве­сит шар, опу­щен­ный в ке­ро­син

4) рав­но­ве­сие не на­ру­шит­ся, так как объёмы шаров оди­на­ко­вые


 

Ре­ше­ние.

На по­гружённое в жид­кость тело дей­ству­ет сила Ар­хи­ме­да, про­пор­ци­о­наль­ная объ­е­му по­гру­жен­ной в жид­кость части тела и плот­но­сти жид­ко­сти:

 

 

Плот­ность ке­ро­си­на мень­ше плот­но­сти воды, по­это­му на шар в ке­ро­си­не будет дей­ство­вать мень­шая сила Ар­хи­ме­да. Учи­ты­вая, что шары имеют оди­на­ко­вый вес, то с учётом силы Ар­хи­ме­да шар в ке­ро­си­не пе­ре­ве­сит шар в воде.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

6. За­да­ние. На ко­рот­ком плече ры­ча­га укреплён груз мас­сой 100 кг. Для того чтобы под­нять груз на вы­со­ту 8 см, к длин­но­му плечу ры­ча­га при­ло­жи­ли силу, рав­ную 200 Н. При этом точка при­ло­же­ния этой силы опу­сти­лась на 50 см. Опре­де­ли­те КПД ры­ча­га.

 

1) 125%

2) 80%

3) 32%

4) 12,5%


 

Ре­ше­ние.

Ра­бо­та по опус­ка­нию длин­но­го плеча ры­ча­га равна: Ра­бо­та по под­ня­тию ко­рот­ко­го плеча ры­ча­га равна Сле­до­ва­тель­но, КПД ры­ча­га равен

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 2.

7. За­да­ние. Вы­бе­ри­те из пред­ло­жен­ных пар ве­ществ ту, в ко­то­рой ско­рость диф­фу­зии при оди­на­ко­вой тем­пе­ра­ту­ре будет наи­мень­шая.

 

1) рас­твор мед­но­го ку­по­ро­са и вода

2) кру­пин­ка пер­ман­га­на­та калия (мар­ган­цов­ки) и вода

3) пары эфира и воз­дух

4) свин­цо­вая и мед­ная пла­сти­ны


 

Ре­ше­ние.

Ско­рость диф­фу­зии опре­де­ля­ет­ся тем­пе­ра­ту­рой, аг­ре­гат­ным со­сто­я­ни­ем ве­ще­ства и раз­ме­ром мо­ле­кул, из ко­то­рых это ве­ще­ство со­сто­ит. Диф­фу­зия в твёрдых телах про­ис­хо­дит мед­лен­нее чем в жид­ких или га­зо­об­раз­ных.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

8. За­да­ние. Какие из утвер­жде­ний верны?

А. Диф­фу­зию нель­зя на­блю­дать в твёрдых телах.

Б. Ско­рость диф­фу­зии не за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры ве­ще­ства.

 

1) толь­ко А

2) толь­ко Б

3) оба утвер­жде­ния верны

4) оба утвер­жде­ния не­вер­ны


 

Ре­ше­ние.

Диф­фу­зию можно на­блю­дать в твёрдых телах, на­при­мер, сли­па­ние глад­ких свин­цо­вых ци­лин­дров. Ско­рость диф­фу­зии за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры ве­ще­ства: как пра­ви­ло, чем выше тем­пе­ра­ту­ра ,тем ско­рость диф­фу­зии выше.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

9. За­да­ние. Лит­ро­вую ка­стрю­лю, пол­но­стью за­пол­нен­ную водой, из ком­на­ты вы­нес­ли на мороз. За­ви­си­мость тем­пе­ра­ту­ры воды от вре­ме­ни пред­став­ле­на на ри­сун­ке. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­ли­лось при кри­стал­ли­за­ции и охла­жде­нии льда?

 

При­ме­ча­ние.

Удель­ную теп­ло­ту плав­ле­ния льда счи­тать рав­ной

 

1) 414 кДж

2) 372 кДж

3) 246 кДж

4) 42 кДж


 

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку объём воды равен од­но­му литру, масса воды равна од­но­му ки­ло­грам­му. Таким об­ра­зом, кри­стал­ли­зо­вал­ся 1 кг льда, вы­де­лив при этом

 

 

Также тепло вы­де­ля­лось при охла­жде­нии льда:

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

10. За­да­ние. К не­за­ря­жен­но­му изо­ли­ро­ван­но­му про­вод­ни­ку АБ при­бли­зи­ли изо­ли­ро­ван­ный от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ный ме­тал­ли­че­ский шар. В ре­зуль­та­те ли­сточ­ки, под­ве­шен­ные с двух сто­рон про­вод­ни­ка, разо­шлись на не­ко­то­рый угол (см. ри­су­нок).

Рас­пре­де­ле­ние за­ря­да в про­вод­ни­ке АБ пра­виль­но изоб­ра­же­но на ри­сун­ке

 

1)

2)

3)

4)


 

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку шарик за­ря­жен от­ри­ца­тель­но, в про­вод­ни­ке воз­ник ин­ду­ци­ро­ван­ный по­ло­жи­тель­ный заряд в том конце, ко­то­рый ближе к ша­ри­ку. Сле­до­ва­тель­но, с дру­гой сто­ро­ны воз­ник из­бы­ток элек­тро­нов, т. е. от­ри­ца­тель­ный заряд.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

11. За­да­ние. На ри­сун­ке при­ведён уча­сток элек­три­че­ской цепи, по ко­то­ро­му течёт ток. В каком из про­вод­ни­ков сила тока наи­мень­шая?

 

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


 

Ре­ше­ние.

Обо­зна­чим силы тока и на­пря­же­ния во всех участ­ках цепи как: I1, U1; I2, U2; I3, U3; I4, U4 со­от­вет­ствен­но. Най­дем силы тока во всех участ­ках цепи.

Уча­сток 1 со­еди­нен по­сле­до­ва­тель­но с участ­ка­ми 2 и 3 (со­еди­нен­ны­ми между собой па­рал­лель­но) и далее по­сле­до­ва­тель­но с участ­ком 4. Сле­до­ва­тель­но верны сле­ду­ю­щие со­от­но­ше­ния:

 

;

.

 

Таким об­ра­зом, наи­мень­шая сила тока будет в участ­ке 2 или в участ­ке 3. По за­ко­ну Ома:

 

,

 

сле­до­ва­тель­но , а . Таким об­ра­зом, так как R2 < R3, то I3 < I2.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

12. За­да­ние. На ри­сун­ке пред­став­ле­на кар­ти­на линий маг­нит­но­го поля от двух по­ло­со­вых маг­ни­тов, по­лу­чен­ная с по­мо­щью маг­нит­ной стрел­ки и же­лез­ных опи­лок. Каким по­лю­сам по­ло­со­вых маг­ни­тов со­от­вет­ству­ют об­ла­сти 1 и 2?

 

1) 1 — се­вер­но­му по­лю­су; 2 — юж­но­му

2) 1 — юж­но­му; 2 — се­вер­но­му по­лю­су

3) и 1, и 2 — се­вер­но­му по­лю­су

4) и 1, и 2 — юж­но­му по­лю­су


 

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку маг­нит­ные линии не за­мкну­ты, оба по­лю­са яв­ля­ют­ся либо од­но­вре­мен­но юж­ны­ми, либо од­но­вре­мен­но се­вер­ны­ми. Буква N (North) обо­зна­ча­ет се­вер­ный полюс, S (South) — южный. Се­вер­ный полюс при­тя­ги­ва­ет­ся к юж­но­му. Сле­до­ва­тель­но, об­ла­сти 1 и 2 со­от­вет­ству­ют юж­но­му по­лю­су.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

13. За­да­ние. На каком из при­ведённых ниже ри­сун­ков пра­виль­но по­стро­е­но изоб­ра­же­ние пред­ме­та в плос­ком зер­ка­ле?

 

 

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


 

Ре­ше­ние.

Каж­дая точка от­ра­жен­но­го и ей со­от­вет­ству­ю­щая точка по­лу­чен­но­го изоб­ра­же­ния долж­ны быть рав­но­уда­ле­ны от плос­ко­сти зер­ка­ла. Это усло­вие со­блю­да­ет­ся толь­ко во вто­ром слу­чае.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

14. За­да­ние. Па­яль­ник со­про­тив­ле­ни­ем 400 Ом включён в цепь на­пря­же­ни­ем 220 В. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся в па­яль­ни­ке за 10 мин?

 

1) 0,33 кДж

2) 5,4 кДж

3) 72,6 кДж

4) 96 кДж


 

Ре­ше­ние.

Вы­де­лив­ше­е­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты равно про­из­ве­де­нию мощ­но­сти па­яль­ни­ка на время ра­бо­ты. Мощ­ность на­хо­дит­ся как квад­рат на­пря­же­ния, делённый на со­про­тив­ле­ние. Тогда ко­ли­че­ство теп­ло­ты будет равно

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

15. За­да­ние. При α-рас­па­де ядра его за­ря­до­вое число

 

1) умень­ша­ет­ся на 2 еди­ни­цы

2) уве­ли­чи­ва­ет­ся на 2 еди­ни­цы

3) умень­ша­ет­ся на 4 еди­ни­цы

4) уве­ли­чи­ва­ет­ся на 4 еди­ни­цы


 

Ре­ше­ние.

Альфа-рас­пад — это ис­пус­ка­ние ча­сти­цы Сле­до­ва­тель­но, за­ря­до­вое число умень­ша­ет­ся на 2 еди­ни­цы.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 1.

16. За­да­ние. Не­об­хо­ди­мо экс­пе­ри­мен­таль­но про­ве­рить, за­ви­сит ли вы­тал­ки­ва­ю­щая сила от плот­но­сти по­гру­жа­е­мо­го в воду тела. Какие из ука­зан­ных тел можно ис­поль­зо­вать для такой про­вер­ки?

 

 

1) А и Г

2) Б и В

3) А и Б

4) В и Г


 

Ре­ше­ние.

За­пи­шем фор­му­лу силы Ар­хи­ме­да:

 

 

где ρж — плот­ность жид­ко­сти, g — уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния, V — объем вы­тес­нен­ной жид­ко­сти. Таким об­ра­зом, не­об­хо­ди­мо ис­поль­зо­вать тела оди­на­ко­во­го объёма, но из раз­ных ма­те­ри­а­лов.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

17. За­да­ние. Для каж­до­го фи­зи­че­ско­го по­ня­тия из пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щий при­мер из вто­ро­го столб­ца. За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

 

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ПО­НЯ­ТИЯ ПРИ­МЕ­РЫ

А) фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на

 

Б) еди­ни­ца фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны

 

B) фи­зи­че­ский при­бор

1)  кулон

2)  атом

3)  иони­за­ция

4)  энер­гия

5)  до­зи­метр

 


A Б В
     

 


Ре­ше­ние.

Со­по­ста­вим при­ме­ры фи­зи­че­ским по­ня­ти­ям.

1) Фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на — это фи­зи­че­ское свой­ство ма­те­ри­аль­но­го объ­ек­та, фи­зи­че­ско­го яв­ле­ния, про­цес­са, ко­то­рое может быть оха­рак­те­ри­зо­ва­но ко­ли­че­ствен­но. При­ме­ром фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны слу­жит энер­гия.

2) При­ме­ром еди­ни­цы фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны слу­жит Кулон.

3) При­ме­ром фи­зи­че­ско­го при­бо­ра слу­жит до­зи­метр.

18. За­да­ние. Бру­сок дви­жет­ся рав­но­мер­но со ско­ро­стью V вдоль го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти под дей­стви­ем по­сто­ян­ной го­ри­зон­таль­но на­прав­лен­ной силы F. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния между брус­ком и плос­ко­стью равен μ1. Опре­де­ли­те, как из­ме­нят­ся сле­ду­ю­щие фи­зи­че­ские ве­ли­чи­ны, если этот же бру­сок пе­ре­ме­щать с такой же по­сто­ян­ной ско­ро­стью V вдоль го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти, име­ю­щей ко­эф­фи­ци­ент тре­ния μ2 > μ1: мо­дуль силы тре­ния между брус­ком и плос­ко­стью; мо­дуль силы ре­ак­ции опоры, дей­ству­ю­щей на бру­сок; мо­дуль го­ри­зон­таль­но на­прав­лен­ной силы F.

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1) уве­ли­чит­ся;

2) умень­шит­ся;

3) не из­ме­нит­ся.

 

За­пи­ши­те в таб­ли­цу вы­бран­ные цифры для каж­дой фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми. Цифры в от­ве­те могут по­вто­рять­ся.

 


ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ВЕ­ЛИ­ЧИ­НЫ ИХ ИЗ­МЕ­НЕ­НИЕ
A) мо­дуль силы тре­ния между брус­ком и плос­ко­стью   1) уве­ли­чи­ва­ет­ся
Б) мо­дуль силы ре­ак­ции опоры, дей­ству­ю­щей на бру­сок

 

2) умень­ша­ет­ся
B) мо­дуль го­ри­зон­таль­но на­прав­лен­ной силы F    3) не из­ме­ня­ет­ся
   
   

 

A Б B
     

 


 

Ре­ше­ние.

Мо­дуль силы тре­ния про­пор­ци­о­наль­но за­ви­сит от ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния, сле­до­ва­тель­но, при уве­ли­че­нии ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния воз­рас­та­ет мо­дуль силы тре­ния.

Вдоль вер­ти­каль­ной оси ни­ка­ких сил не до­ба­ви­лось, бру­сок в этом на­прав­ле­нии не дви­жет­ся, по­это­му сила ре­ак­ции опоры по-преж­не­му будет ском­пен­си­ро­ва­на силой тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на бру­сок, и не из­ме­нит­ся.

Для того, чтобы дви­же­ние было рав­но­мер­ным, по пер­во­му за­ко­ну Нью­то­на дей­ствие сил вдоль оси дви­же­ния долж­но быть ском­пен­си­ро­ван­ным. Это озна­ча­ет, что мо­дуль го­ри­зон­таль­но на­прав­лен­ной силы F равен мо­ду­лю силы тре­ния. Но эта ве­ли­чи­на уве­ли­чи­лась, сле­до­ва­тель­но, мо­дуль силы Fуве­ли­чит­ся.

19. За­да­ние. На ри­сун­ке пред­став­ле­на шкала элек­тро­маг­нит­ных волн.

Ис­поль­зуя дан­ные шкалы, вы­бе­ри­те из пред­ло­жен­но­го пе­реч­ня два вер­ных утвер­жде­ния. Ука­жи­те их но­ме­ра.

1) Элек­тро­маг­нит­ные волны с ча­сто­той 5 · 104 ГГц при­над­ле­жат ин­фра­крас­но­му из­лу­че­нию.

2) Элек­тро­маг­нит­ные волны с ча­сто­той 3 · 103 ГГц при­над­ле­жат толь­ко ра­дио­из­лу­че­нию.

3) Элек­тро­маг­нит­ные волны с дли­ной волны 1 м при­над­ле­жат ра­дио­из­лу­че­нию.

4) В ва­ку­у­ме рент­ге­нов­ские лучи имеют боль­шую ско­рость рас­про­стра­не­ния по срав­не­нию с ви­ди­мым све­том.

5) Уль­тра­фи­о­ле­то­вые лучи имеют боль­шую длину волны по срав­не­нию с ин­фра­крас­ны­ми лу­ча­ми.


 

Ре­ше­ние.

Про­ана­ли­зи­ру­ем утвер­жде­ния.

1) Утвер­жде­ние верно.

2) Элек­тро­маг­нит­ные волны с ча­сто­той 3 · 103 ГГц при­над­ле­жат как ра­дио­из­лу­че­нию, так и ин­фра­крас­но­му из­лу­че­нию. Утвер­жде­ние не­вер­но.

3) Длина волны свя­за­на с ча­сто­той через ско­рость света со­от­но­ше­ни­ем:

 

.

 

По­это­му элек­тро­маг­нит­ным вол­нам с дли­ной волны 1 м со­от­вет­ству­ет ча­сто­та 300 МГц и при­над­ле­жит ра­дио­из­лу­че­нию. Утвер­жд­ние верно.

4) В ва­ку­у­ме все элек­тро­маг­нит­ные из­лу­че­ния рас­про­стра­ня­ют­ся со ско­ро­стью света. Утвер­жде­ние не­вер­но.

5) Ча­сто­та уль­тра­фи­о­ле­то­вых лучей боль­ше ча­сто­ты ин­фра­крас­ных лучей, по­это­му длина волны УФ лучей мень­ше длины волны ИК лучей. Утвер­жде­ние не­вер­но.

20. За­да­ние. Уче­ник провёл серию экс­пе­ри­мен­тов по изу­че­нию про­цес­сов теп­ло­об­ме­на. Для этого он ис­поль­зо­вал ка­ло­ри­метр с очень ма­лень­кой удель­ной теп­ло­ем­ко­стью, в ко­то­рый он на­ли­вал раз­лич­ное ко­ли­че­ство воды при тем­пе­ра­ту­ре +20 °С. Уче­ник опус­кал в воду тела оди­на­ко­вых масс, из­го­тов­лен­ные из раз­лич­ных ма­те­ри­а­лов и пред­ва­ри­тель­но на­гре­тые до тем­пе­ра­ту­ры +80 °С, до­жи­дал­ся уста­нов­ле­ния теп­ло­во­го рав­но­ве­сия и с по­мо­щью тер­мо­мет­ра из­ме­рял (с точ­но­стью до 1 °С), на сколь­ко гра­ду­сов по­вы­си­лась тем­пе­ра­ту­ра воды в ка­ло­ри­мет­ре. Ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний пред­став­ле­ны в таб­ли­це:

Какие утвер­жде­ния со­от­вет­ству­ют ре­зуль­та­там про­ведённых экс­пе­ри­мен­таль­ных из­ме­ре­ний? Из пред­ло­жен­но­го пе­реч­ня утвер­жде­ний вы­бе­ри­те два пра­виль­ных. Ука­жи­те их но­ме­ра.

1) Если, не из­ме­няя дру­гие ве­ли­чи­ны, из­ме­нить массу воды в 2 раза, то по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры воды также из­ме­нит­ся в 2 раза.

2) При уве­ли­че­нии удель­ной теплоёмко­сти тела по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры воды обя­за­тель­но уве­ли­чи­ва­ет­ся

3) Если, не из­ме­няя дру­гие ве­ли­чи­ны, уве­ли­чить удель­ную теплоёмкость тела, то по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры воды уве­ли­чит­ся.

4) Удель­ная теплоёмкость воды на­мно­го мень­ше удель­ной теплоёмко­сти ис­поль­зо­вав­ших­ся тел.

5) Если, не из­ме­няя дру­гие ве­ли­чи­ны, уве­ли­чить массу воды, то по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры воды умень­шит­ся.


 

Ре­ше­ние.

1) Если срав­нить ре­зуль­та­ты опы­тов 1 и 2, то видно, что из­ме­не­ние массы воды в 2 раза не при­во­дит к та­ко­му же из­ме­не­нию Δt. Утвер­жде­ние не­вер­но.

2) Срав­не­ние опы­тов 4 и 2 по­ка­зы­ва­ет, что уве­ли­че­ние удель­ной теплоёмко­сти тела без из­ме­не­ния дру­гих ве­ли­чин ведёт к уве­ли­че­нию по­вы­ше­ния тем­пе­ра­ту­ры воды. Од­на­ко если при этом ме­нять дру­гие ве­ли­чи­ны, как в опы­тах 3−4, то Δt не­обя­за­тель­но будет уве­ли­чи­вать­ся. Утвер­жде­ние не­вер­но.

3) Из пунк­та 2) можно сде­лать вывод, что утвер­жде­ние верно.

4) Из таб­лич­ных дан­ных на­хо­дим удель­ную теплоёмкость воды: c = 4200 Дж/(кг ·  °С). Эта ве­ли­чи­на боль­ше удель­ной теплоёмко­сти ис­поль­зо­вав­ших­ся тел. Утвер­жде­ние не­вер­но.

5) Срав­не­ние опы­тов 1 и 2 при­во­дит к вы­во­ду, что Δt умень­ша­ет­ся, если, не из­ме­няя дру­гие ве­ли­чи­ны, уве­ли­чить массу воды. Утвер­жде­ние верно.

21. За­да­ние. Роса при по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры вы­па­да­ет при от­но­си­тель­ной влаж­но­сти,

 

1) име­ю­щей зна­че­ние от 50% до 100%

2) рав­ной 100%

3) име­ю­щей любое зна­че­ние

4) боль­шей 100%

 

Туман и роса

В воз­ду­хе все­гда при­сут­ству­ют во­дя­ные пары, кон­цен­тра­ция ко­то­рых может быть раз­лич­ной. Опыт по­ка­зы­ва­ет, что кон­цен­тра­ция паров не может пре­вы­шать не­ко­то­ро­го мак­си­маль­но воз­мож­но­го зна­че­ния nmax (для каж­дой тем­пе­ра­ту­ры это зна­че­ние своё). Пары с кон­цен­тра­ци­ей, рав­ной nmax, на­зы­ва­ют­ся на­сы­щен­ны­ми. С ро­стом тем­пе­ра­ту­ры мак­си­маль­но воз­мож­ная кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров также растёт. От­но­ше­ние кон­цен­тра­ции n

во­дя­ных паров при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре к мак­си­маль­но воз­мож­ной кон­цен­тра­ции при той же тем­пе­ра­ту­ре на­зы­ва­ет­ся от­но­си­тель­ной влаж­но­стью, ко­то­рая обо­зна­ча­ет­ся бук­вой f. От­но­си­тель­ную влаж­ность

при­ня­то из­ме­рять в про­цен­тах. Из ска­зан­но­го сле­ду­ет, что f = (n/nmax) · 100%%.

При этом от­но­си­тель­ная влаж­ность не может пре­вы­шать 100%%.

Пусть при не­ко­то­рой тем­пе­ра­ту­ре t кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров в воз­ду­хе равна n, а от­но­си­тель­ная влаж­ность мень­ше, чем 100%%. Если тем­пе­ра­ту­ра будет по­ни­жать­ся, то вме­сте с ней будет умень­шать­ся и ве­ли­чи­на nmax, а зна­чит, от­но­си­тель­ная влаж­ность будет уве­ли­чи­вать­ся. При не­ко­то­рой кри­ти­че­ской тем­пе­ра­ту­ре от­но­си­тель­ная влаж­ность до­стиг­нет зна­че­ния 100%% (в этот мо­мент кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров ста­нет мак­си­маль­но воз­мож­ной при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре). По­это­му даль­ней­шее по­ни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры при­ведёт к пе­ре­хо­ду во­дя­ных паров в жид­кое со­сто­я­ние — в воз­ду­хе об­ра­зу­ют­ся капли ту­ма­на, а на пред­ме­тах вы­па­дут капли росы. По­это­му упо­мя­ну­тая выше кри­ти­че­ская тем­пе­ра­ту­ра на­зы­ва­ет­ся точ­кой росы (обо­зна­ча­ет­ся tр).

На из­ме­ре­нии точки росы ос­но­ва­но дей­ствие при­бо­ра для опре­де­ле­ния от­но­си­тель­ной влаж­но­сти воз­ду­ха — кон­ден­са­ци­он­но­го гиг­ро­мет­ра. Он со­сто­ит из зер­каль­ца, ко­то­рое может охла­ждать­ся при по­мо­щи ка­ко­го-либо

устрой­ства, и точ­но­го тер­мо­мет­ра для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры зер­каль­ца. При по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры зер­каль­ца до точки росы на нём вы­па­да­ют капли жид­ко­сти. Ве­ли­чи­ну от­но­си­тель­ной влаж­но­сти воз­ду­ха опре­де­ля­ют по из­ме­рен­но­му зна­че­нию точки росы при по­мо­щи спе­ци­аль­ных таб­лиц.

Су­ще­ству­ет ещё одна раз­но­вид­ность ту­ма­на — ле­дя­ной туман. Он на­блю­да­ет­ся при тем­пе­ра­ту­рах ниже −(10 ÷ 15) °C и со­сто­ит из мел­ких кри­стал­ли­ков льда, ко­то­рые свер­ка­ют либо в лучах солн­ца, либо в свете луны или фо­на­рей. Осо­бен­но­стью ле­дя­но­го ту­ма­на яв­ля­ет­ся то, что он может на­блю­дать­ся и при от­но­си­тель­ной влаж­но­сти, мень­шей 100%% (даже менее 50%%). Усло­ви­ем воз­ник­но­ве­ния ле­дя­но­го ту­ма­на при низ­кой от­но­си­тель­ной влаж­но­сти яв­ля­ет­ся очень низ­кая тем­пе­ра­ту­ра (ниже −30 °C) и на­ли­чие обиль­ных ис­точ­ни­ков во­дя­но­го пара (на­при­мер, труб и сточ­ных водоёмов

про­мыш­лен­ных пред­при­я­тий, печ­ных труб жилых по­ме­ще­ний, вы­хлоп­ных труб мощ­ных дви­га­те­лей внут­рен­не­го сго­ра­ния и т. п.). По­это­му ле­дя­ной туман при низ­кой влаж­но­сти на­блю­да­ет­ся в населённых пунк­тах, на круп­ных же­лез­но­до­рож­ных стан­ци­ях, на ак­тив­но дей­ству­ю­щих аэро­дро­мах и т. п.


 

Ре­ше­ние.

Роса вы­па­да­ет при по­ним­же­нии тем­пе­ра­ту­ры, когда от­но­си­тель­ная влаж­ность до­сти­га­ет 100%.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 2.

22. За­да­ние. Между двумя па­рал­лель­ны­ми ли­ста­ми бу­ма­ги, сво­бод­но под­ве­шен­ны­ми вер­ти­каль­но, про­ду­ва­ют поток воз­ду­ха.

Какое(-ие) утвер­жде­ние(-я) спра­вед­ли­во(-ы)?

А. Листы будут «при­тя­ги­вать­ся» друг к другу.

Б. Дав­ле­ние между ли­ста­ми будет боль­ше, чем сна­ру­жи от них.

 

1) толь­ко А

2) толь­ко Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

 

Закон Бер­нул­ли

Этот важ­ный закон был от­крыт в 1738 году Да­ни­и­лом Бер­нул­ли — швей­цар­ским фи­зи­ком, ме­ха­ни­ком и ма­те­ма­ти­ком, ака­де­ми­ком и ино­стран­ным почётным чле­ном Пе­тер­бург­ской ака­де­мии наук. Закон Бер­нул­ли поз­во­ля­ет по­нять не­ко­то­рые яв­ле­ния, на­блю­да­е­мые при те­че­нии по­то­ка жид­ко­сти или газа.

В ка­че­стве при­ме­ра рас­смот­рим поток жид­ко­сти плот­но­стью ρ, те­ку­щей по на­клонённой под углом к го­ри­зон­ту трубе. Если жид­кость пол­но­стью за­пол­ня­ет трубу, то закон Бер­нул­ли вы­ра­жа­ет­ся сле­ду­ю­щим про­стым

урав­не­ни­ем:

 

ρgh + ρv2/2 + p = const

 

В этом урав­не­нии h – вы­со­та, на ко­то­рой на­хо­дит­ся вы­де­лен­ный объём жид­ко­сти, v — ско­рость этого объёма, p — дав­ле­ние внут­ри по­то­ка жид­ко­сти на дан­ной вы­со­те. За­пи­сан­ное урав­не­ние сви­де­тель­ству­ет о том, что сумма трёх ве­ли­чин, пер­вая из ко­то­рых за­ви­сит от вы­со­ты, вто­рая — от квад­ра­та ско­ро­сти, а тре­тья — от дав­ле­ния, есть ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная.

В част­но­сти, если жид­кость течёт вдоль го­ри­зон­та­ли (то есть вы­со­та h не из­ме­ня­ет­ся), то участ­кам по­то­ка, ко­то­рые дви­жут­ся с боль­шей ско­ро­стью, со­от­вет­ству­ет мень­шее дав­ле­ние, и на­о­бо­рот. Это можно

про­де­мон­стри­ро­вать при по­мо­щи сле­ду­ю­ще­го про­сто­го при­бо­ра.

 

 

Возьмём го­ри­зон­таль­ную стек­лян­ную трубу, в цен­траль­ной части ко­то­рой сде­ла­но суже­ние (см. ри­су­нок). При­па­я­ем к от­вер­сти­ям в этой трубе три тон­ких стек­лян­ных тру­боч­ки – две около краёв трубы (там, где она толще) и одну – в цен­траль­ной части трубы (там, где на­хо­дит­ся суже­ние). Рас­по­ло­жим эту трубу го­ри­зон­таль­но и будем про­пус­кать через неё воду под дав­ле­ни­ем – так, как по­ка­за­но стрел­кой на ри­сун­ке. Из на­прав­лен­ных вверх тру­бо­чек нач­нут бить фон­тан­чи­ки. По­сколь­ку пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния цен­траль­ной части трубы мень­ше, то ско­рость про­те­ка­ния воды через эту часть будет боль­ше, чем через левый и пра­вый участ­ки трубы. По этой при­чи­не в со­от­вет­ствии с за­ко­ном Бер­нул­ли дав­ле­ние в жид­ко­сти в цен­траль­ной части трубы будет мень­ше, чем в осталь­ных ча­стях трубы, и вы­со­та сред­не­го фон­тан­чи­ка будет мень­ше, чем край­них фон­тан­чи­ков.

Опи­сан­ное яв­ле­ние легко объ­яс­ня­ет­ся и с по­мо­щью вто­ро­го за­ко­на Нью­то­на. Дей­стви­тель­но, ча­сти­цы жид­ко­сти при пе­ре­хо­де из на­чаль­но­го участ­ка трубы в цен­траль­ный долж­ны уве­ли­чить свою ско­рость, то есть уско­рить­ся. Для этого на них долж­на дей­ство­вать сила, на­прав­лен­ная в сто­ро­ну цен­траль­ной части трубы. Эта сила пред­став­ля­ет собой раз­ность сил дав­ле­ния. Сле­до­ва­тель­но, дав­ле­ние в цен­траль­ной части трубы долж­но быть мень­ше, чем в её на­чаль­ной части. Со­вер­шен­но ана­ло­гич­но рас­смат­ри­ва­ет­ся и пе­ре­ход жид­ко­сти из цен­траль­ной части трубы в её ко­неч­ную часть, при ко­то­ром ча­сти­цы жид­ко­сти за­мед­ля­ют­ся.

При по­мо­щи за­ко­на Бер­нул­ли могут быть объ­яс­не­ны раз­но­об­раз­ные яв­ле­ния, воз­ни­ка­ю­щие при те­че­нии по­то­ков жид­ко­сти или газа. На­при­мер, из­вест­но, что двум боль­шим ко­раб­лям, дви­жу­щим­ся по­пут­ны­ми кур­са­ми, за­пре­ща­ет­ся про­хо­дить близ­ко друг от друга. При таком дви­же­нии между близ­ки­ми бор­та­ми ко­раб­лей воз­ни­ка­ет более быст­рый поток дви­жу­щей­ся воды, чем со сто­ро­ны внеш­них бор­тов. Вслед­ствие этого дав­ле­ние в по­то­ке

воды между ко­раб­ля­ми ста­но­вит­ся мень­ше, чем сна­ру­жи, и воз­ни­ка­ет сила, ко­то­рая на­чи­на­ет под­тал­ки­вать ко­раб­ли друг к другу. Если рас­сто­я­ние между ко­раб­ля­ми мало, то может про­изой­ти их столк­но­ве­ние.


 

Ре­ше­ние.

По за­ко­ну Бер­нул­ли, дав­ле­ние и ско­рость по­то­ка газа или жид­ко­сти, пол­но­стью за­пол­нен­ной водой, свя­за­ны со­от­но­ше­ни­ем ρgh + ρv2/2 + p = const. При про­ду­ва­нии воз­ду­ха между ли­ста­ми бу­ма­ги дав­ле­ние между ними будет мень­ше дав­ле­ния сна­ру­жи ли­стов, сле­до­ва­тель­но, листы будут «при­тя­ги­вать­ся» друг к другу. Верно толь­ко утвер­жде­ние А.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 1.

23. За­да­ние. При­бор, изоб­ражённый на ри­сун­ке в тек­сте, осво­бо­ди­ли от воды и пе­ре­вер­ну­ли так, что тру­боч­ки ока­за­лись на­прав­лен­ны­ми вер­ти­каль­но вниз, и по­гру­зи­ли тру­боч­ки в сосуд с водой. При про­ду­ва­нии через го­ри­зон­таль­ную трубу воз­ду­ха ока­за­лось, что в тру­боч­ки всо­са­лось не­ко­то­рое ко­ли­че­ство воды из со­су­да. Длин­нее или ко­ро­че ока­жет­ся стол­бик жид­ко­сти, ока­зав­ший­ся в сред­ней тру­боч­ке, по срав­не­нию со стол­би­ка­ми, ока­зав­ши­ми­ся в край­них тру­боч­ках? Ответ по­яс­ни­те.


 

Ре­ше­ние.

1. Длин­нее.

2. В узкой сред­ней части трубы ско­рость те­че­ния воз­ду­ха будет боль­ше, а дав­ле­ние в со­от­вет­ствии с за­ко­ном Бер­нул­ли — мень­ше. По­это­му вы­со­та стол­би­ка жид­ко­сти в сред­ней тру­боч­ке ока­жет­ся боль­ше, чем в край­них.

24. За­да­ние. Опре­де­ли­те мощ­ность, вы­де­ля­е­мую на ре­зи­сто­ре R при силе тока 0,2 А. Для этого со­бе­ри­те экс­пе­ри­мен­таль­ную уста­нов­ку, ис­поль­зуя ис­точ­ник тока (4,5 В), вольт­метр, ам­пер­метр, ключ, рео­стат, со­еди­ни­тель­ные про­во­да и ре­зи­стор R1.

 

В от­ве­те:

1) на­ри­суй­те элек­три­че­скую схему экс­пе­ри­мен­та;

2) за­пи­ши­те фор­му­лу для расчёта элек­три­че­ско­го со­про­тив­ле­ния;

3) ука­жи­те ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ния на­пря­же­ния при силе тока 0,2 А;

4) за­пи­ши­те чис­лен­ное зна­че­ние элек­три­че­ско­го со­про­тив­ле­ния.


 

Ре­ше­ние.

1) Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной уста­нов­ки:

2)

3)

4)

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. Груз мас­сой 1 кг рав­но­мер­но втас­ки­ва­ют по ше­ро­хо­ва­той на­клон­ной плос­ко­сти, име­ю­щей вы­со­ту 0,6 м и длину 1 м, дей­ствуя на него силой F, на­прав­лен­ной вдоль на­клон­ной плос­ко­сти. Ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ствия на­клон­ной плос­ко­сти равен η = 0,5. Опре­де­ли­те мо­дуль силы F, дей­ству­ю­щей на груз.


Ре­ше­ние.

КПД на­клон­ной плос­ко­сти — есть от­но­ше­ние по­лез­ной ра­бо­ты A1 к за­тра­чен­ной A2:

 

.

.

 

По­лу­ча­ем:

.

 

От­сю­да

.

 

 

Ответ: 12 Н.

27. За­да­ние. Име­ет­ся два элек­три­че­ских на­гре­ва­те­ля оди­на­ко­вой мощ­но­сти по 800 Вт каж­дый. Сколь­ко вре­ме­ни по­тре­бу­ет­ся для на­гре­ва­ния 1 л воды на 80 °С, если на­гре­ва­те­ли будут вклю­че­ны па­рал­лель­но? По­те­ря­ми энер­гии пре­не­бречь.


Ре­ше­ние.

Для на­гре­ва­ния массы воды m=ρV по­тре­бу­ет­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты

 

 

Эта энер­гия вы­де­лит­ся на на­гре­ва­те­лях за время τ,

 

 

где общая мощ­ность па­рал­лель­но со­единённых на­гре­ва­те­лей

За­пи­шем урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са: Q = E. От­сю­да, под­ста­вив (1) и (2), вы­ра­жа­ем ис­ко­мое время:

 

 

Под­став­ляя зна­че­ния, по­лу­ча­ем

 

 

 

Ответ: τ = 3,5 мин.

Добавить комментарий