Вариант 6 ГИА

Версия для печати: вариант 6 без решений!

Пробный вариант ГИА по физике.

Решение заданий варианта 6:

1. За­да­ние 1. Ис­поль­зуя гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти дви­же­ния тела от вре­ме­ни, опре­де­ли­те его уско­ре­ние.

 

1) 6 м/с2

2) −6 м/с2

3) 1,5 м/с2

4) −1,5 м/с2


 

Ре­ше­ние.

За че­ты­ре се­кун­ды ско­рость тела уве­ли­чи­лась на 6 м/с. Сле­до­ва­тель­но, уско­ре­ние тела равно

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

2. За­да­ние 2. Какие из ве­ли­чин: ско­рость, рав­но­дей­ству­ю­щая сила, уско­ре­ние, пе­ре­ме­ще­ние при ме­ха­ни­че­ском дви­же­нии тела — все­гда сов­па­да­ют по на­прав­ле­нию?

 

1) уско­ре­ние и пе­ре­ме­ще­ние

2) уско­ре­ние и ско­рость

3) сила и ско­рость

4) сила и уско­ре­ние


 

Ре­ше­ние.

По вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на рав­но­дей­ству­ю­щая сила и уско­ре­ние все­гда сов­па­да­ют.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

3. За­да­ние. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти ско­ро­сти дви­же­ния ав­то­мо­би­ля от вре­ме­ни t. Чему равна масса ав­то­мо­би­ля, если его им­пульс через 3 с после на­ча­ла дви­же­ния со­став­ля­ет 4500 кг·м/с?

 

1) 135 кг

2) 150 кг

3) 1350 кг

4) 1500 кг


 

Ре­ше­ние.

Через три се­кун­ды после на­ча­ла дви­же­ния ав­то­мо­биль имел ско­рость 3 м/с. Им­пульс опре­де­ля­ет­ся как про­из­ве­де­ние массы тела на его ско­рость. Сле­до­ва­тель­но масса ав­то­мо­би­ля равна:

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

4. За­да­ние. С не­ко­то­рой до­ста­точ­но боль­шой вы­со­ты без на­чаль­ной ско­ро­сти па­да­ет ка­мень. Через малое время c этой же вы­со­ты па­да­ет ещё один такой же ка­мень, также без на­чаль­ной ско­ро­сти. Со­про­тив­ле­ние воз­ду­ха пре­не­бре­жи­мо мало. Во время полёта пер­вый ка­мень от­но­си­тель­но вто­ро­го камня

 

1) дви­жет­ся уско­рен­но

2) дви­жет­ся рав­но­мер­но, уда­ля­ясь от него

3) по­ко­ит­ся

4) дви­жет­ся рав­но­мер­но, при­бли­жа­ясь к нему


 

Ре­ше­ние.

Пе­рейдём в не­инер­ци­аль­ную си­сте­му отсчёта, свя­зан­ную со вто­рым кам­нем, в силу того, что оба камня дви­жут­ся с оди­на­ко­вым уско­ре­ни­ем от­но­си­тель­но Земли, пер­вый ка­мень в этой си­сте­ме отсчёта уско­ре­ния иметь не будет. пер­вый ка­мень упал рань­ше, зна­чит, он уже имел какую-то ско­рость к мо­мен­ту на­ча­ла па­де­ния вто­ро­го камня, сле­до­ва­тель­но, он будет рав­но­мер­но уда­лять­ся от вто­ро­го камня с этой ско­ро­стью.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 2.

5. За­да­ние. Два сплош­ных ме­тал­ли­че­ских ци­лин­дра — алю­ми­ни­е­вый и мед­ный — имеют оди­на­ко­вые объёмы. Их под­ве­си­ли на тон­ких нитях и це­ли­ком по­гру­зи­ли в оди­на­ко­вые со­су­ды с водой, ко­то­рые пред­ва­ри­тель­но были урав­но­ве­ше­ны на ры­чаж­ных весах. На­ру­шит­ся ли рав­но­ве­сие весов после по­гру­же­ния гру­зов, и если да, то как? Ци­лин­дры не ка­са­ют­ся дна.

 

1) Рав­но­ве­сие весов на­ру­шит­ся, пе­ре­ве­сит та чаша весов, в ко­то­рую по­гру­зи­ли мед­ный ци­линдр, так как масса мед­но­го ци­лин­дра боль­ше.

2) Рав­но­ве­сие весов не на­ру­шит­ся, так как ци­лин­дры дей­ству­ют на воду с оди­на­ко­вы­ми си­ла­ми.

3) Рав­но­ве­сие весов на­ру­шит­ся, пе­ре­ве­сит та чаша весов, в ко­то­рую по­гру­зи­ли алю­ми­ни­е­вый ци­линдр, так как масса алю­ми­ни­е­во­го ци­лин­дра мень­ше.

4) Нель­зя од­но­знач­но от­ве­тить.


 

Ре­ше­ние.

На тела, по­гружённые в жид­кость дей­ству­ет сила Ар­хи­ме­да, про­пор­ци­о­наль­ная объ­е­му по­гру­жен­ной в жид­кость части тела:

.

 

По­сколь­ку ци­лин­дры имеют оди­на­ко­вые объёмы, на них дей­ству­ют оди­на­ко­вые по ве­ли­чи­не силы Ар­хи­ме­да. По тре­тье­му за­ко­ну Нью­то­на сила дей­ствия равна силе про­ти­во­дей­ствия, то есть силы, с ко­то­ры­ми ци­лин­дры дей­ству­ют на жид­кость оди­на­ко­вы, сле­до­ва­тель­но, рав­но­ве­сие весов не на­ру­шит­ся.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

6. За­да­ние 6. Два брус­ка мас­са­ми m1 = 2 кг и m2 = 1 кг, свя­зан­ные лёгкой не­рас­тя­жи­мой нитью, на­хо­дят­ся на глад­кой го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти (см. ри­су­нок). К ним при­ло­же­ны силы F1 = 12 Н и F2 = 3 Н. Най­ди­те мо­дуль уско­ре­ния си­сте­мы этих тел.

 

1) 0,5 м/с2

2) 1,5 м/с2

3) 3 м/с2

4) 5 м/с2


 

Ре­ше­ние.

Уско­ре­ние си­сте­мы тел равно от­но­ше­нию рав­но­дей­ству­ю­щей силы, дей­ству­ю­щей на это тело к сум­мар­ной массе этой си­сте­мы:

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 3.

7. За­да­ние. При на­гре­ва­нии газа в гер­ме­тич­но за­кры­том со­су­де по­сто­ян­но­го объёма

 

1) уве­ли­чи­ва­ет­ся сред­нее рас­сто­я­ние между мо­ле­ку­ла­ми

2) умень­ша­ет­ся сред­ний мо­дуль ско­ро­сти дви­же­ния мо­ле­кул

3) умень­ша­ет­ся сред­нее рас­сто­я­ние между мо­ле­ку­ла­ми

4) уве­ли­чи­ва­ет­ся сред­ний мо­дуль ско­ро­сти дви­же­ния мо­ле­кул


 

Ре­ше­ние.

При на­гре­ва­нии газа в гер­ме­тич­но за­кры­том со­су­де по­сто­ян­но­го объёма мо­ле­ку­лы на­чи­на­ют дви­гать­ся быст­рее, т. е. уве­ли­чи­ва­ет­ся сред­ний мо­дуль ско­ро­сти дви­же­ния мо­ле­кул. Сред­нее рас­сто­я­ние между мо­ле­ку­ла­ми не уве­ли­чи­ва­ет­ся, по­сколь­ку сосуд по­сто­ян­но­го объёма. Такой про­цесс на­зы­ва­ет­ся изо­хор­ным (от др. греч. изо — по­сто­ян­ный, хорос — место).

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

8. За­да­ние. Для опре­де­ле­ния удель­ной теп­ло­ты сго­ра­ния топ­ли­ва не­об­хо­ди­мо знать

 

1) энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, его объём и на­чаль­ную тем­пе­ра­ту­ру

2) энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, и его массу

3) энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, и его плот­ность

4) удель­ную теплоёмкость ве­ще­ства, его массу, на­чаль­ную и ко­неч­ную тем­пе­ра­ту­ры


 

Ре­ше­ние.

Удель­ная теп­ло­та сго­ра­ния топ­ли­ва — это ко­ли­че­ство теп­ло­ты, ко­то­рое вы­де­ля­ет­ся при сго­ра­нии 1 кг топ­ли­ва. Сле­до­ва­тель­но, для опре­де­ле­ния удель­ной теп­ло­ты сго­ра­ния топ­ли­ва не­об­хо­ди­мо знать энер­гию, вы­де­лив­шу­ю­ся при пол­ном сго­ра­нии топ­ли­ва, и его массу.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

9. За­да­ние. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты по­тре­бу­ет­ся, чтобы в алю­ми­ни­е­вом чай­ни­ке мас­сой 700 г вски­пя­тить 2 кг воды? Пер­во­на­чаль­но чай­ник с водой имели тем­пе­ра­ту­ру 20 °С.

 

При­ме­ча­ние.

Удель­ную теплоёмкость алю­ми­ния счи­тать рав­ной

 

1) 51,52 кДж

2) 336 кДж

3) 672 кДж

4) 723,52 кДж


 

Ре­ше­ние.

Для на­гре­ва­ния чай­ни­ка не­об­хо­ди­мо

 

 

Для на­гре­ва­ния воды:

 

 

Всего по­тре­бу­ет­ся

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

10. За­да­ние. За­ря­жен­ную от­ри­ца­тель­ным за­ря­дом па­лоч­ку под­но­сят к не­за­ря­жен­но­му элек­тро­мет­ру. Когда па­лоч­ка на­хо­дит­ся вб­ли­зи ша­ри­ка элек­тро­мет­ра, но не ка­са­ет­ся его, на­блю­да­ют от­кло­не­ние стрел­ки элек­тро­мет­ра. Ука­жи­те номер ри­сун­ка, на ко­то­ром пра­виль­но ука­за­но рас­пре­де­ле­ние за­ря­да в элек­тро­мет­ре.

 

 

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


 

Ре­ше­ние.

При под­не­се­нии от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ной па­лоч­ки к элек­тро­мет­ру по­ло­жи­тель­ные за­ря­ды при­тя­ги­ва­ют­ся к па­лоч­ке, в ре­зуль­та­те чего на лист­ках элек­тро­мет­ра воз­ни­ка­ет не­до­ста­ток по­ло­жи­тель­ных за­ря­дов, или, что тоже самое, из­бы­ток от­ри­ца­тель­ных.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 1.

11. За­да­ние 11 № 551. В элек­три­че­ской цепи, пред­став­лен­ной на схеме, со­про­тив­ле­ния ре­зи­сто­ров равны со­от­вет­ствен­но R1 = 2 Ом и R2= 4 Ом. Вольт­метр по­ка­зы­ва­ет на­пря­же­ние 18 В. На­пря­же­ние на пер­вом ре­зи­сто­ре равно

 

1) 3 В

2) 4,5 В

3) 6 В

4) 12 В


 

Ре­ше­ние.

При по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии на­пря­же­ние на всём участ­ке цепи равно сумме на­пря­же­ний на каж­дом ре­зи­сто­ре, общее со­про­тив­ле­ние равно сумме со­про­тив­ле­ний. По за­ко­ну Ома общая сила тока равна

 

 

Сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние на пер­вом ре­зи­сто­ре равно 2 Ом · 3 А = 6 В.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

12. За­да­ние. В од­но­род­ном маг­нит­ном поле, век­тор маг­нит­ной ин­дук­ции ко­то­ро­го на­прав­лен пер­пен­ди­ку­ляр­но ри­сун­ку от на­блю­да­те­ля, на­хо­дит­ся элек­три­че­ская цепь, со­сто­я­щая из пря­мо­ли­ней­ных про­вод­ни­ков. В какую сто­ро­ну на­прав­ле­на сила, дей­ству­ю­щая со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля на про­вод­ник 1—2?

 

1) вер­ти­каль­но вверх ↑

2) вер­ти­каль­но вниз ↓

3) го­ри­зон­таль­но влево ←

4) го­ри­зон­таль­но впра­во →


 

Ре­ше­ние.

На про­вод­ник с током в маг­нит­ном поле дей­ству­ет сила Ам­пе­ра, на­прав­ле­ние ко­то­рой опре­де­ля­ет­ся по пра­ви­лу левой руки: маг­нит­ные линии вхо­дят в ла­донь, паль­цы на­прав­ле­ны по току, тогда ото­гну­тый боль­шой палец ука­жет на­прав­ле­ние силы. В про­вод­ни­ке 1—2 ток на­прав­лен от точки 2 к точке 1. Таким об­ра­зом, сила Ам­пе­ра на­прав­лен­на го­ри­зон­таль­но впра­во.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

13. За­да­ние. Из воз­ду­ха на по­верх­ность воды па­да­ет луч света. Под слоем воды рас­по­ла­га­ет­ся стек­ло. Из­вест­но, что по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния стек­ла боль­ше по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния воды. На каком ри­сун­ке пра­виль­но изоб­ражён ход све­то­во­го луча?

 

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


 

Ре­ше­ние.

При пе­ре­хо­де из оп­ти­че­ски менее плот­ной среды в оп­ти­че­ски более плот­ную луч при­бли­жа­ет­ся к пер­пен­ди­ку­ля­ру к по­верх­но­сти, т. е. угол пре­лом­ле­ния ста­но­вит­ся мень­ше угла па­де­ния. При этом луч может выйти из среды под ну­ле­вым углом, т. е. пер­пен­ди­ку­ляр­но гра­ни­це среды, толь­ко если он па­да­ет под таким же ну­ле­вым углом. Таким об­ра­зом, ход луча верно изоб­ражён на ри­сун­ке 3.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

14. За­да­ние. Ис­сле­дуя за­ви­си­мость силы тока от на­пря­же­ния на ре­зи­сто­ре при его по­сто­ян­ном со­про­тив­ле­нии, уче­ник по­лу­чил ре­зуль­та­ты, пред­став­лен­ные в таб­ли­це. Чему равно удель­ное со­про­тив­ле­ние ме­тал­ла, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен ре­зи­стор, если длина про­во­да 10 м, а пло­щадь его по­пе­реч­но­го се­че­ния 2 мм2?

 

На­пря­же­ние, В                                              

   2   

   4   

   6   

Сила тока, А

4

8

12

 

1) 10 Ом · мм2

2) 2,5 Ом · мм2

3) 0,4 Ом · мм2

4) 0,1 Ом · мм2


 

Ре­ше­ние.

Вы­чис­лим со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра:

 

 

Со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле

 

 

где ρ — удель­ное со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка, l — длина про­вод­ни­ка, S — пло­щадь се­че­ния. Вы­ра­зим удель­ное со­про­тив­ле­ние:

 

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 4.

15. За­да­ние. Какая ча­сти­ца вза­и­мо­дей­ству­ет с ядром алю­ми­ния в ядер­ной ре­ак­ции   ?

 

1) про­тон

2) элек­трон

3) ней­трон

4) α-ча­сти­ца


 

Ре­ше­ние.

При ядер­ных пре­вра­ще­ни­ях вы­пол­ня­ют­ся за­ко­ны со­хра­не­ния массы и за­ря­да. Сле­до­ва­тель­но, масса не­из­вест­ной ча­сти­цы равна: 24 + 4 − 27 = 1 а. е. м., а заряд: 11 + 2 − 13 = 0 e. Эта ча­сти­ца — ней­трон.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

16. За­да­ние. Какие пары про­вод­ни­ков из числа пред­став­лен­ных на ри­сун­ках сле­ду­ет вы­брать для про­ве­де­ния экс­пе­ри­мен­та, ко­то­рый поз­во­ля­ет до­ка­зать, что со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка за­ви­сит от пло­ща­ди его по­пе­реч­но­го се­че­ния?

 

 

1) толь­ко 1

2) 1 и 3

3) 2 и 4

4) толь­ко 4


 

Ре­ше­ние.

Для изу­че­ния за­ви­си­мо­сти со­про­тив­ле­ния про­вод­ни­ка от его по­пе­реч­но­го се­че­ния не­об­хо­ди­мо, чтобы они были из­го­тов­ле­ны из од­но­го ма­те­ри­а­ла, имели оди­на­ко­вую длину и раз­лич­ную пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния. Такая пара пред­став­ле­на на ри­сун­ке 4.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 4.

17. За­да­ние. То­чеч­ное тело мас­сой 2 кг дви­жет­ся по инер­ции вдоль оси OX по глад­кой го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти со ско­ро­стью 10 м/с. В не­ко­то­рый мо­мент вре­ме­ни на тело на­чи­на­ет дей­ство­вать по­сто­ян­ная сила, мо­дуль ко­то­рой равен 10 Н, а её на­прав­ле­ние про­ти­во­по­лож­но на­прав­ле­нию ско­ро­сти тела в этот мо­мент. Опре­де­ли­те зна­че­ния со­от­вет­ству­ю­щих ве­ли­чин в СИ, ха­рак­те­ри­зу­ю­щих дви­же­ние этого тела.

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) пе­ре­ме­ще­ние тела за пер­вые 4 се­кун­ды дви­же­ния тела с мо­мен­та на­ча­ла дей­ствия силы

Б) из­ме­не­ние им­пуль­са тела за пер­вые 2 се­кун­ды дей­ствия силы

В) зна­че­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии тела через 4 се­кун­ды после на­ча­ла дей­ствия силы

 

1) 20

2) –20

3) –100

4) 100

5) 0

 

За­пи­ши­те в ответ цифры, рас­по­ло­жив их в по­ряд­ке, со­от­вет­ству­ю­щем бук­вам:

А Б В
     

Ре­ше­ние.

А) Как толь­ко на­чи­на­ет дей­ство­вать сила, тело по­лу­ча­ет уско­ре­ние на­прав­лен­ное в сто­ро­ну, про­ти­во­по­лож­ную на­чаль­но­му дви­же­нию тела. Пе­ре­ме­ще­ние тела будет рас­счи­ты­вать­ся по фор­му­ле:

 

 

Б) Если на тело дей­ству­ет по­сто­ян­ная сила, то из­ме­не­ние им­пуль­са этого тел равно про­из­ве­де­нию ве­ли­чи­ны этой силы на время дей­ствия силы. По­сколь­ку сила на­прав­ле­на в сто­ро­ну, про­ти­во­по­лож­ную на­прав­ле­нию ско­ро­сти из­ме­не­ние им­пуль­са будет от­ри­ца­тель­ной ве­ли­чи­ной. Из­ме­не­ние им­пуль­са за пер­вые две се­кун­ды д ей­ствия силы равно 2 · (−10) = −20 кг·м/с.

В) Найдём мо­дуль ско­ро­сти тела через 4 се­кун­ды после на­ча­ла дви­же­ния:

 

 

Рас­счи­та­ем зна­че­ние ки­не­ти­че­ской энер­гии тела:

 

Ответ: 524.

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
     

 


 

Ре­ше­ние.

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. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля ско­ро­сти и от вре­ме­ниt для тела, дви­жу­ще­го­ся пря­мо­ли­ней­но в инер­ци­аль­ной си­сте­ме отсчёта.

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

1) На участ­ке DE тело дви­га­лось рав­но­мер­но.

2) Наи­боль­шее уско­ре­ние тело имело на участ­ке АВ.

3) В ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 6 до 8 с тело про­шло путь 6 м.

4) На участ­ке CD ки­не­ти­че­ская энер­гия тела умень­ша­лась.

5) В ин­тер­ва­ле вре­ме­ни от 0 до 2 с тело про­шло путь 6 м.


 

Ре­ше­ние.

Про­ана­ли­зи­ру­ем каж­дое утвер­жде­ние.

1) Уча­сток DE со­от­вет­ству­ет дви­же­нию с по­сто­ян­ной ско­ро­стью рав­ной 3 м/c. Сле­до­ва­тель­но утвер­жде­ние верно.

2) Тело дви­жет­ся уско­рен­но на участ­ках AB и CD. На участ­ке AB уско­ре­ние равно а на участ­ке CD —  Сле­до­ва­тель­но, утвер­жде­ние не­вер­но.

3) В этом ин­тер­ва­ле тело дви­га­лось со ско­ро­стью 3 м/c, сле­до­ва­тель­но тело про­шло путь 6 м.

4) Ки­не­ти­че­ская энер­гия про­пор­ци­о­наль­на ско­ро­сти тела. На участ­ке CD ско­рость уве­ли­чи­ва­лась, таким об­ра­зом, утвер­жде­ние не­вер­но.

5) На участ­ке AB тело дви­га­лось с уско­ре­ни­ем 1,5 м/с2, сле­до­ва­тель­но, про­шло путь Утвер­жде­ние не­вер­но.

20. За­да­ние. Ма­лень­кий шарик, име­ю­щий по­ло­жи­тель­ный заряд q, под­ве­шен на длин­ной не­рас­тя­жи­мой не­про­во­дя­щей нити в поле силы тя­же­сти. К ша­ри­ку под­но­сят дру­гой шар, рас­по­ло­жен­ный на не­про­во­дя­щей под­став­ке. При этом шарик за­ни­ма­ет новое по­ло­же­ние рав­но­ве­сия (см. ри­су­нок). На ри­сун­ке изоб­ра­же­на сила на­тя­же­ния нити. Кроме того, на ри­сун­ке на­не­се­на сетка; одна кле­точ­ка сетки со­от­вет­ству­ет мо­ду­лю силы 0,1 Н.

Из пред­ло­жен­но­го пе­реч­ня утвер­жде­ний вы­бе­ри­те два пра­виль­ных. Ука­жи­те их но­ме­ра.

1) Шар на под­став­ке имеет по­ло­жи­тель­ный заряд.

2) Сила, с ко­то­рой шар на под­став­ке дей­ству­ет на шарик на нити, равна по мо­ду­лю 0,5 Н.

3) Сила на­тя­же­ния нити равна по мо­ду­лю 0,1 Н.

4) Масса ша­ри­ка на нити равна 40 г.

5) Рав­но­дей­ству­ю­щая сил, дей­ству­ю­щих на шарик на нити, равна по мо­ду­лю 1,4 Н.


 

Ре­ше­ние.

Про­ана­ли­зи­ру­ем утвер­жде­ния.

1) По­сколь­ку под­ве­шен­ный шарик от­кло­нил­ся, зна­чит, на него по­дей­ство­ва­ла от­тал­ки­ва­ю­щая сила Ку­ло­на, и шар на под­став­ке за­ря­жен од­но­имённо с ним. Сле­до­ва­тель­но, шар на под­став­ке имеет по­ло­жи­тель­ный заряд. Утвер­жде­ние верно.

2) Шарик на нити на­хо­дит­ся в рв­но­ве­сии, по­это­му сила от­тал­ки­ва­ния равна по мо­ду­лю го­ри­зон­таль­ной со­став­ля­ю­щей силы на­тя­же­ния нити:

 

 

где α — угол на­кло­на нити по от­но­ше­нию к го­ри­зон­ту. Спро­еци­ро­вав силу на­тя­же­ния нити T на го­ри­зон­таль­ную ось, по­лу­чим 3 клет­ки, или 0,3 Н. Утвер­жде­ние не­вер­но.

3) Про­ек­ция на вер­ти­каль­ную ось Ty со­став­ля­ет 4 клет­ки, или 0,4 Н. Найдём силу T по тео­ре­ме Пи­фа­го­ра:

 

 

Утвер­жде­ние не­вер­но.

4) Вер­ти­каль­ная со­став­ля­ю­щая силы на­тя­же­ния нити урав­но­ве­ше­на силой тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на шарик. Ис­поль­зуя пункт 3), найдём массу ша­ри­ка на нити:

 

 

Утвер­жде­ние верно.

5) Шарик на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, по­это­му рав­но­дей­ству­ю­щая сил, дей­ству­ю­щих на него, равна 0. Утвер­жде­ние не­вер­но.

21. За­да­ние. Из фа­зо­вой диа­грам­мы воды, при­ведённой на ри­сун­ке в тек­сте, сле­ду­ет, что тем­пе­ра­ту­ра фа­зо­во­го пе­ре­хо­да лёд-жид­кость (тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния tпл) при умень­ше­нии дав­ле­ния

 

1) уве­ли­чи­ва­ет­ся

2) умень­ша­ет­ся

3) не из­ме­ня­ет­ся

4) сна­ча­ла умень­ша­ет­ся, а потом уве­ли­чи­ва­ет­ся

 

Фа­зо­вые диа­грам­мы

Ве­ще­ства во­круг нас чаще всего на­хо­дят­ся в одном из трёх ос­нов­ных аг­ре­гат­ных со­сто­я­ний — твёрдом, жид­ком либо га­зо­об­раз­ном. При опре­делённых усло­ви­ях, своих для каж­до­го ве­ще­ства, воз­мож­ны пе­ре­хо­ды ве­ще­ства из од­но­го аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния в дру­гое. Аг­ре­гат­ные со­сто­я­ния ве­ще­ства часто на­зы­ва­ют фа­за­ми, а пе­ре­хо­ды между ними — фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми. На­при­мер, вода при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С и дав­ле­нии 1 атм. пе­ре­хо­дит из жид­кой фазы в твёрдую (при от­во­де теп­ло­ты) либо из твёрдой фазы в жид­кую (при под­во­де теп­ло­ты). При от­сут­ствии теп­ло­об­ме­на с окру­жа­ю­щи­ми те­ла­ми две фазы ве­ще­ства могут су­ще­ство­вать од­но­вре­мен­но (на­при­мер, при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С и дав­ле­нии 1 атм. лёд и вода могут на­хо­дить­ся в теп­ло­вом рав­но­ве­сии друг с дру­гом). Опыт по­ка­зы­ва­ет, что тем­пе­ра­ту­ра, при ко­то­рой про­ис­хо­дит тот или иной фа­зо­вый пе­ре­ход, за­ви­сит от дав­ле­ния. На­при­мер, при по­ни­же­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды по­ни­жа­ет­ся, и по­это­му вы­со­ко в горах вода кипит при тем­пе­ра­ту­ре, мень­шей 100 °С.

Для того чтобы опре­де­лять, в какой фазе будет на­хо­дить­ся ве­ще­ство при дан­ных усло­ви­ях, а также на­хо­дить, как будут про­ис­хо­дить вза­им­ные пре­вра­ще­ния между фа­за­ми, ис­поль­зу­ют­ся спе­ци­аль­ные гра­фи­ки, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся фа­зо­вы­ми диа­грам­ма­ми. В ка­че­стве при­ме­ра на ри­сун­ке по­ка­за­на фа­зо­вая диа­грам­ма для воды.

Фа­зо­вая диа­грам­ма пред­став­ля­ет собой гра­фик, по го­ри­зон­таль­ной оси ко­то­ро­го от­ло­же­на тем­пе­ра­ту­ра t (в °С), а по вер­ти­каль­ной оси — дав­ле­ние р (в атм.). Ли­ни­я­ми на диа­грам­ме по­ка­за­ны все воз­мож­ные на­бо­ры тем­пе­ра­ту­ры и дав­ле­ния, при ко­то­рых про­ис­хо­дит тот или иной фа­зо­вый пе­ре­ход. На нашем ри­сун­ке линия АО со­от­вет­ству­ет фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду лёд-пар (и об­рат­но), линия ВО — фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду пар-жид­кость (и об­рат­но), линия СО — фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду жид­кость-лёд (и об­рат­но). Со­от­вет­ствен­но, об­ла­сти I на диа­грам­ме со­от­вет­ству­ет твёрдое со­сто­я­ние воды, об­ла­сти II — га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние, а об­ла­сти III — жид­кое со­сто­я­ние. Для того чтобы опре­де­лить, в каком со­сто­я­нии на­хо­дит­ся вода при дан­ных усло­ви­ях, нужно вы­яс­нить, в какой из этих об­ла­стей на диа­грам­ме лежит со­от­вет­ству­ю­щая точка. На­при­мер, при тем­пе­ра­ту­ре +70 °С и дав­ле­нии 0,2 атм. со­от­вет­ству­ю­щая точка 1 лежит на диа­грам­ме в об­ла­сти II, что со­от­вет­ству­ет га­зо­об­раз­но­му со­сто­я­нию. Также при по­мо­щи фа­зо­вой диа­грам­мы можно опре­де­лять, какой фа­зо­вый пе­ре­ход будет со­вер­шать ве­ще­ство при из­ме­не­нии од­но­го из па­ра­мет­ров. На­при­мер, если при по­сто­ян­ном дав­ле­нии 1,3 атм. уве­ли­чи­вать тем­пе­ра­ту­ру от −50 °С до +40 °С, то вода будет пе­ре­хо­дить из твёрдого со­сто­я­ния 2 в жид­кое со­сто­я­ние 3. На­ко­нец, при по­мо­щи фа­зо­вой диа­грам­мы можно вы­яс­нить, как из­ме­ня­ет­ся тем­пе­ра­ту­ра фа­зо­во­го пе­ре­хо­да при из­ме­не­нии дав­ле­ния. На­при­мер, из диа­грам­мы видно, что при по­вы­ше­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся (кри­вая ОВ).

Из фа­зо­вой диа­грам­мы видно, что линии АО, ВО и СО схо­дят­ся в одной точке О. Это озна­ча­ет, что при тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии, со­от­вет­ству­ю­щих точке О, три фазы воды (твёрдая, жид­кая и га­зо­об­раз­ная) могут од­но­вре­мен­но су­ще­ство­вать в рав­но­ве­сии друг с дру­гом. Точка О на­зы­ва­ет­ся трой­ной точ­кой.


 

Ре­ше­ние.

Фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду лёд-жид­кость со­отвтству­ет кри­вая CO. При умень­ше­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния воз­рас­та­ет.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

22. За­да­ние. По­че­му кру­пи­цы по­лез­ной руды с пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха под­ни­ма­ют­ся вверх из смеси воды и руды?

 

1) на них дей­ству­ет вы­тал­ки­ва­ю­щая сила, мень­шая, чем сила тя­же­сти

2) на них дей­ству­ет вы­тал­ки­ва­ю­щая сила, боль­шая, чем сила тя­же­сти

3) на них дей­ству­ет вы­тал­ки­ва­ю­щая сила, рав­ная силе тя­же­сти

4) на них дей­ству­ет сила по­верх­ност­но­го на­тя­же­ния слоя воды между мас­ля­ной плёнкой и пу­зырь­ком воз­ду­ха

 

Фло­та­ция

Чи­стая руда почти ни­ко­гда не встре­ча­ет­ся в при­ро­де. Почти все­гда по­лез­ное ис­ко­па­е­мое пе­ре­ме­ша­но с «пу­стой», не­нуж­ной гор­ной по­ро­дой. Про­цесс от­де­ле­ния пу­стой по­ро­ды от по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го на­зы­ва­ют обо­га­ще­ни­ем руды.

Одним из спо­со­бов обо­га­ще­ния руды, ос­но­ван­ным на яв­ле­нии сма­чи­ва­ния, яв­ля­ет­ся фло­та­ция. Сущ­ность фло­та­ции со­сто­ит в сле­ду­ю­щем. Раз­дроб­лен­ная в мел­кий по­ро­шок руда взбал­ты­ва­ет­ся в воде. Туда же до­бав­ля­ет­ся не­боль­шое ко­ли­че­ство ве­ще­ства, об­ла­да­ю­ще­го спо­соб­но­стью сма­чи­вать одну из под­ле­жа­щих раз­де­ле­нию ча­стей, на­при­мер кру­пи­цы по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го, и не сма­чи­вать дру­гую часть — кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды. Кроме того, до­бав­ля­е­мое ве­ще­ство не долж­но рас­тво­рять­ся в воде. При этом вода не будет сма­чи­вать по­верх­ность кру­пи­цы руды, по­кры­тую слоем до­бав­ки. Обыч­но при­ме­ня­ют какое-ни­будь масло.

В ре­зуль­та­те пе­ре­ме­ши­ва­ния кру­пи­цы по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го об­во­ла­ки­ва­ют­ся тон­кой плен­кой масла, а кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды оста­ют­ся сво­бод­ны­ми. В по­лу­чив­шу­ю­ся смесь очень мел­ки­ми пор­ци­я­ми вду­ва­ют воз­дух. Пу­зырь­ки воз­ду­ха, при­шед­шие в со­при­кос­но­ве­ние с кру­пи­цей по­лез­ной по­ро­ды, по­кры­той слоем масла и по­то­му не сма­чи­ва­е­мой водой, при­ли­па­ют к ней. Это про­ис­хо­дит по­то­му, что тон­кая плен­ка воды между пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха и не сма­чи­ва­е­мой ею по­верх­но­стью кру­пи­цы стре­мит­ся умень­шить свою пло­щадь, по­доб­но капле воды на про­мас­лен­ной бу­ма­ге, и об­на­жа­ет по­верх­ность кру­пи­цы.

Кру­пи­цы по­лез­ной руды с пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха под­ни­ма­ют­ся вверх, а кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды опус­ка­ют­ся вниз. Таким об­ра­зом про­ис­хо­дит более или менее пол­ное от­де­ле­ние пу­стой по­ро­ды и по­лу­ча­ет­ся так на­зы­ва­е­мый кон­цен­трат, бо­га­тый по­лез­ной рудой.


 

Ре­ше­ние.

Бла­го­да­ря пу­зырь­кам воз­ду­ха на кру­пи­цы по­лез­ной руды дей­ству­ет вы­тал­ки­ва­ю­щая сила, боль­шая, чем сила тя­же­сти.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

23. За­да­ние. 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.


 

Ре­ше­ние.

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. Ис­поль­зуя ры­чаж­ные весы с раз­но­ве­сом, мен­зур­ку, ста­кан с водой, ци­линдр № 1, со­бе­ри­те экс­пе­ри­мен­таль­ную уста­нов­ку для опре­де­ле­ния плот­но­сти ма­те­ри­а­ла, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен ци­линдр № 1.

 

В от­ве­те:

1) сде­лай­те ри­су­нок экс­пе­ри­мен­таль­ной уста­нов­ки для опре­де­ле­ния объёма тела;

2) за­пи­ши­те фор­му­лу для расчёта плот­но­сти;

3) ука­жи­те ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ния массы ци­лин­дра и его объёма;

4) за­пи­ши­те чис­лен­ное зна­че­ние плот­но­сти ма­те­ри­а­ла ци­лин­дра.


 

Ре­ше­ние.

1) Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной уста­нов­ки для опре­де­ле­ния объёма тела изоб­ра­же­на на ри­сун­ке.

2) .

3) .

4) .

25. За­да­ние. Коль­цо из мед­ной про­во­ло­ки быст­ро вра­ща­ет­ся между по­лю­са­ми силь­но­го маг­ни­та (см. ри­су­нок). Будет ли про­ис­хо­дить на­гре­ва­ние коль­ца? Ответ по­яс­ни­те.


Ре­ше­ние.

Ответ: будет.

Объ­яс­не­ние: при вра­ще­нии за­мкну­то­го кон­ту­ра из про­вод­ни­ка в по­сто­ян­ном маг­нит­ном поле будет из­ме­нять­ся маг­нит­ный поток через этот кон­тур. При из­ме­не­нии маг­нит­но­го по­то­ка по за­ко­ну Фа­ра­дея будет воз­ни­кать ЭДС ин­дук­ции. По­сколь­ку кон­тур за­мкну­тый, в нём будет про­те­кать ток ин­дук­ции, ко­то­рый будет ока­зы­вать теп­ло­вое дей­ствие.

26. За­да­ние. То­чеч­ное тело на­чи­на­ет дви­гать­ся по го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти из со­сто­я­ния покоя с по­сто­ян­ным уско­ре­ни­ем в по­ло­жи­тель­ном на­прав­ле­нии го­ри­зон­таль­ной оси Ox. Во сколь­ко раз n путь, прой­ден­ный этим телом за пятую се­кун­ду, боль­ше пути, прой­ден­но­го им за вто­рую се­кун­ду?


Ре­ше­ние.

При рав­но­уско­рен­ном дви­же­нии из со­сто­я­ния покоя:

 

 

В конце пер­вой се­кун­ды ко­ор­ди­на­та тела равна а в конце вто­рой се­кун­ды — .

Зна­чит, за вто­рую се­кун­ду тело пройдёт путь

.

 

Ана­ло­гич­но на­хо­дим, что за пятую се­кун­ду тело пройдёт путь

.

 

Сле­до­ва­тель­но, ис­ко­мая ве­ли­чи­на равна  .

 

Ответ: 3.

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