Вариант 16
Часть 1
Ответами к заданиям 1–24 являются слово, число или последовательность цифр или чисел. Запишите ответ в соответствующее поле справа. Каждый символ пишите без пробелов. Единицы измерения физических величин писать не нужно.
На рисунке представлен график зависимости модуля скорости v тела от времени t. Найдите путь, пройденный телом за время от момента времени О с до момента времени 5 с.
Ответ: _____ м
Среднее расстояние между центрами Луны и Земли примерно 60 земных радиусов. Во сколько раз уменьшится сила гравитационного взаимодействия предмета массой 1 кг и Земли, если сначала предмет находится на поверхности Земли, а затем на лунной орбите?
Ответ: в____________раз
Атом массой m, движущийся со скоростью v, столкнулся с неподвижным атомом массой 2m. Каким суммарным импульсом обладают два атома в момент столкновения?
Ответ: _____
Груз массой m = 1 кг на пружине, совершая свободные колебания, проходит положение равновесия со скоростью v = 2 м\с. Через четверть периода колебаний он достигает положения максимального удаления от положения равновесия. Чему равен модуль изменения кинетической энергии груза за это время?
Ответ: _____ Дж
В эксперименте по измерению пути, пройденного телом, заполнена таблица 1 зависимости пути от времени. Анализируя данные таблицы, выберите из приведённых ниже утверждений три правильных и укажите их номера.
1) За каждый из четырёх интервалов времени пройденный телом путь увеличивался на 10 м.
2) Движение тела равномерное.
3) Движение тела равноускоренное.
4) Ускорение тела было постоянным и равным 10 м/с2.
5) Скорость тела была постоянной и равной 10 м/с.
Комета движется по эллиптической орбите вокруг Солнца. Как изменяются перечисленные в таблице физические величины во время приближения кометы к Солнцу, если считать, что на нее действует только тяготение Солнца?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) не изменяется
2) только увеличивается по модулю
3) только уменьшается по модулю
4) увеличивается по модулю и изменяется по направлению
5) уменьшается по модулю и изменяется по направлению
6) увеличивается по модулю, не изменяется по направлению
7) уменьшается по модулю, не изменяется по направлению
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Скорость | Ускорение | Кинетическая энергия | Потенциальная энергия | Полная механическая энергия |
Скорость улетающей от Земли ракеты на высоте h равна [math]\vec v[/math]. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) потенциальная энергия
Б) кинетическая энергия
ФОРМУЛЫ
1) [math]E_k=\frac{mv^2}2[/math]
2) [math]A=Fs\cdot cos\alpha[/math]
3) [math]E=mgh[/math]
4) [math]E_k=\frac{I\omega^2}2[/math]
На графике представлено, как изменялась с течением времени температура 0,1 кг воды, находившейся в начальный момент в кристаллическом состоянии при температуре -100 °С, при постоянной мощности теплопередачи 100 Вт.
По графику на рисунке определите, сколько секунд длился процесс плавления льда.
Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж и совершил работу 100 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?
Ответ: _____ Дж
Во сколько раз увеличится давление идеального газа при уменьшении его объёма в 2 раза и увеличении его абсолютной температуры в 4 раза?
Ответ: в_____________раз(а)
Внутренняя энергия тела определяется
1) скоростью движения и массой тела
2) только кинетической энергией беспорядочного движения частиц, из которых состоит тело
3) только потенциальной энергией взаимодействия частиц, из которых состоит тело
4) кинетической энергией беспорядочного движения частиц и потенциальной энергией их взаимодействия
Какое из приведённых выше утверждений верно?
Графики А и Б процессов, происходящих в изолированной термодинамической системе, построены в координатах p-V.
Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.
К каждой позиции левого столбца подберите соответствующую позицию правого столбца. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
А) 
Б) 
УТВЕРЖДЕНИЯ
1) В процессе термодинамического расширения газ совершает работу, его внутренняя энергия не изменяется.
2) В процессе термодинамического расширения газ совершает работу, его внутренняя энергия уменьшается.
3) В процессе термодинамического сжатия внешние силы совершают над газом работу, его внутренняя энергия не изменяется.
4) В процессе термодинамического сжатия внешние силы совершают над газом работу, его внутренняя энергия увеличивается.
На рисунке представлено расположение в горизонтальной плоскости четырёх магнитных стрелок вблизи прямого проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости рисунка. Значок «+» в кружке указывает, что ток в проводнике направлен «от нас». Какие (какая) из представленных на рисунке магнитных стрелок {левая, правая, верхняя, нижняя) имеют (имеет) такую ориентацию, какой она должна быть под действием магнитного поля, создаваемого током в проводнике? Ответ запишите словом (словами).
Резистор 1 с электрическим сопротивлением 3 Ом и резистор 2 с электрическим сопротивлением 6 Ом включены последовательно в цепь постоянного тока. Чему равно отношение количества теплоты, выделяющегося на резисторе 1, к количеству теплоты, выделяющемуся на резисторе 2, за одинаковое время?
На рисунке представлены схемы хода лучей в глазу человека. Случаю близорукого глаза без очков соответствует схема
Чтобы как можно более точно найти объём тела путём его погружения в воду, учащимся было предложено провести измерения, используя на выбор два измерительных цилиндра с водой (см. рисунок). Сравнивать результаты измерений учащиеся должны были с учётом абсолютных инструментальных погрешностей измерения и абсолютных погрешностей отсчёта. Каждую из учитываемых погрешностей условились считать равной цене деления измерительного цилиндра.
Отвечая на вопрос задания, экспериментаторы получили четыре разных результата.
Из представленных ниже записей выберите верное значение измеренного объёма тела, полученное с наименьшей погрешностью.
1) первый цилиндр (10 ± 10) см3
2) первый цилиндр (10 ± 5) см3
3) второй цилиндр (10 ± 4) см3
4) второй цилиндр (10 ± 2) см3
К гальваническому элементу была подключена электрическая лампа. Что произойдёт с силой тока через эту лампу, напряжением и мощностью тока на ней при подключении параллельно с первым гальваническим элементом второго такого же элемента и параллельно с первой лампой второй такой же?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличение
2) уменьшение
3) неизменность
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры могут повторяться.
| Сила тока | Напряжение | Мощность |
Схемы и графики на рисунке иллюстрируют свободные электромагнитные колебания. Колебания в контуре возникли при подключении концов катушки к обкладкам заряженного конденсатора (первая схема слева). Установите соответствие между графиками А и Б и значениями физических величин в момент, равный [math]\frac14T[/math]
СХЕМЫ И ГРАФИКИ
ЗНАЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
1) модуль силы тока в катушке максимален
2) модуль напряжения между обкладками конденсатора максимален
3) сила тока в катушке равна нулю
4) напряжение между обкладками конденсатора равно нулю
Чему равно число протонов и нейтронов в изотопе водорода протии?
| Число протонов | Число нейтронов |
Вычислите работу выхода электрона А под действием света с длиной волны 484 нм - красной границей фотоэффекта.
Ответ______ [math]\ast10^{-19}\;Дж[/math]
При быстром движении поршня в цилиндре закрытого воздушного насоса объём воздуха увеличился. Как изменяются давление, температура воздуха и внутренняя энергия при этом процессе?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Давление | Температура | Внутренняя энергия |
На рисунке показан результат измерений периода колебаний математического маятника. Маятник совершил за это время 10 колебаний.
Чему равен период колебаний Т маятника, если за погрешность измерений экспериментатор принял цену деления секундомера?
Ответ: (______________±_______________) с
При выдвигании из металлического кольца северного полюса постоянного магнита кольцо притягивается к магниту. Это означает, что
1) в кольце возникает индукционный ток, направленный по часовой стрелке при наблюдении со стороны магнита
2) в кольце возникает индукционный ток, направленный против часовой стрелки при наблюдении со стороны магнита
3) кольцо намагничивается, и возникший магнит обращён к выдвигаемому магниту северным полюсом
4) кольцо намагничивается, и возникший магнит обращён к выдвигаемому магниту южным полюсом
Из приведённых ниже утверждений выберите два верных и укажите их номера.
1) Диаметр планет гигантов превышает диаметр Солнца в сотни раз.
2) Светимости сверхгигантов в сотни тысяч раз больше светимости Солнца.
3) Звёзды класса К имеют температуры в диапазоне 3500—5000 К.
4) Чёрная дыра — первоначальный этап формирования звезды.
5) Внутри звёзд главной последовательности гелий превращается в водород.
Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж и совершил работу 100 Дж. Насколько увеличилась при этом внутренняя энергия газа?
Ответ: _____ ДЖ
В лифте, движущемся вверх с ускорением 2 м/с2, находится пассажир массой 50 кг. Чему равен модуль силы веса пассажира? Ускорение g принять за 10 м/с^2.
Ответ: _____
Колебательный контур состоит из конденсатора электроёмкостью 50 мкФ и катушки индуктивностью 2 Гн. Чему равна циклическая частота со свободных электромагнитных колебаний?
Ответ: _____ рад/с
Часть 2.
Полное правильное решение каждой из задач 28—32 должно содержать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчеты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение.
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в бане 60 °С на стенке стакана с водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до 29 °С. По результатам этих экспериментов определите относительную влажность воздуха. Для решения задачи воспользуйтесь таблицей. При повышении температуры воздуха в комнате конденсация паров воды из воздуха начинается при той же температуре стакана 29 °С. Изменилась ли относительная влажность воздуха?
Давление и плотность насыщенного водяного пара при различной температуре
Водяной пар в воздухе становится насыщенным при температуре 29 °С. Следовательно, давление р водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре 29 °С, из таблицы р = 40 гПа.
Давление р0 насыщенного водяного пара при температуре 60 °С равно 200 гПа.
Относительной влажностью воздуха [math]\phi[/math] называется отношение:
[math]\phi=\frac p{p_0}[/math]; [math]\phi=\frac{40}{200}=0,20=20\%[/math]
Относительная влажность при повышении температуры воздуха и конденсации паров при той же температуре 29 °С уменьшится, так как давление р водяного пара в воздухе остается неизменным, а давление р0 насыщенного водяного пара при повышении температуры воздуха увеличивается.
В аттракционе человек массой 100 кг совершает «мёртвую петлю» в вертикальной плоскости. Когда вектор скорости был направлен вертикально вниз, сила нормального давления человека на сиденье была 2000 Н. Найдите скорость тележки в этой точке при радиусе круговой траектории 5 м. Ускорение свободного падения 10 м/с2.
Когда при движении по окружности вектор скорости направлен вертикально вниз, центростремительное ускорение создаётся только силой упругости. В этом случае согласно второму закону Ньютона выполняется равенство:
(1) [math]ma=F[/math]
Сила N давления на сиденье по третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению силе F упругости, действующей на человека:
(2) [math]\left|N\right|=\left|F\right|[/math]
(3) Из кинематических условий центростремительное ускорение равно: [math]a=v^2/R[/math]
Из уравнений (1), (2) и (3) следует: [math]v=\sqrt{aR}=\sqrt{\frac{NR}m}[/math]
Получение численного значения: [math]v=10[/math] м/с
На графике (см. рисунок) представлены изменения давления и объёма идеального одноатомного газа. Какое количество теплоты было получено или отдано газом при переходе из состояния 1 в состояние 3?
При переходе из начального в конечное состояние внешние силы над газом совершили работу А. По первому закону термодинамики в этом случае:
[math]\bigtriangleup U=Q+A[/math]
Переданное газу количество теплоты Q равно разности изменения внутренней энергии газа [math]\bigtriangleup U[/math] и работы А, совершённой над газом: [math]Q=\bigtriangleup U-A[/math], [math]Q=U_3-U_1-A[/math]
Внутренняя энергия идеального газа в состояниях 1 и 3 выражается через значения давления и объёма газа:
[math]U_1=\frac32p_1V_1[/math], [math]U_3=\frac32p_3V_3[/math]
Работа А при переходе газа из состояния 1 в состояние 3 равна площади под графиком диаграммы в единицах (р, V):
[math]A=p_1\bigtriangleup V[/math]
Получение правильного численного значения количества теплоты:
[math]Q=\frac32(p_3V_3-p_1V_1)-p_1\bigtriangleup V[/math]
[math]Q=\frac32(3\cdot10^4\cdot1-10^4\cdot3)-10^4\cdot2=-2\cdot10^4[/math] Дж
Отрицательное значение величины Q означает, что газ отдал количество теплоты Q.
В однородном магнитном поле с индукцией 1,67 • 10-5 Тл протон движется перпендикулярно вектору индукции [math]\vec B[/math] со скоростью 8 км/с. Определите радиус траектории протона.
Записано уравнение, связывающее на основе второго закона Ньютона силу Лоренца, действующую на протон, с модулем центростремительного ускорения:
[math]evB=\frac{mv^2}R[/math]
Уравнение преобразовано к виду, устанавливающему связь между радиусом орбиты и скоростью протона:
[math]R=\frac{vm}{eB}[/math]
Подставлены значения физических величин и получен ответ в числовой форме:
[math]R\approx\frac{8000\cdot1,67\cdot10^{-27}}{1,6\cdot10^{-19}\cdot1,67\cdot10^{-5}}\approx5[/math] м.
При взрыве термоядерной бомбы освобождается энергия 8,3 • 1016 Дж. Эта энергия получается в основном за счёт деления ядер урана-238. При делении одного ядра урана-238 освобождается 200 МэВ, масса ядра равна примерно 238 а.е.м. Вычислите массу ядер урана, испытавших деление при взрыве, и суммарный дефект массы.
Масса m ядер урана, испытавших деление при взрыве, равна произведению числа N ядер на массу одного ядра mя: m = Nmя
Число N ядер равно частному от деления энергии Е взрыва на выход энергии [math]\bigtriangleup E[/math] при делении одного ядра: [math]N=E/\bigtriangleup E[/math]
Получаем значение массы:
[math]m=Nm[/math], [math]m=Nm=\frac{E\cdot m}{\bigtriangleup E}\approx\frac{8,3\cdot10^{16}\cdot238\cdot1,66\cdot10^{-27}}{200\cdot1,6\cdot10^{-13}}\approx10^3[/math] кг
Дефект массы [math]\bigtriangleup m[/math] связан с выходом энергии Е. Найдем выражение для суммарного дефекта массы [math]\bigtriangleup m[/math] при взрыве: Используя значение энергии взрыва, получаем дефект массы:
[math]E=\bigtriangleup mc^2;[/math] [math]\bigtriangleup m=E/c^2[/math]
[math]\bigtriangleup m=\frac{8,3\cdot10^{16}}{9\cdot10^{16}}\approx0,9[/math]
| № | Ваш ответ | Ответ и решение | Первичный балл |
|---|---|---|---|
|
Здесь появится результат первой части. Нажмите на кнопку «Завершить работу», чтобы увидеть правильные ответы и посмотреть решения. |
|||