Контрольная работа

Контрольная работа по физике

9 класс

Соколов М.А.учителя физики МБОУ ООШ с.Сухой Отрог

Часть А

1)На ри­сун­ке пред­став­ле­ны три век­то­ра сил, ле­жа­щих в одной плос­ко­сти и при­ло­жен­ных к одной точке.

Мас­штаб ри­сун­ка таков, что сто­ро­на од­но­го квад­ра­та сетки со­от­вет­ству­ет мо­ду­лю силы 1 H. Опре­де­ли­те мо­дуль век­то­ра рав­но­дей­ству­ю­щей трех век­то­ров сил.

Ре­ше­ние.

Из ри­сун­ка видно, что рав­но­дей­ству­ю­щая сил  и  сов­па­да­ет с век­то­ром силы  Сле­до­ва­тель­но, мо­дуль рав­но­дей­ству­ю­щей всех трех сил равен

.

Ис­поль­зуя мас­штаб ри­сун­ка, на­хо­дим окон­ча­тель­ный ответ

.

2)Пара лег­ких оди­на­ко­вых ша­ри­ков, за­ря­ды ко­то­рых равны по мо­ду­лю, под­ве­ше­на на шел­ко­вых нитях. Заряд од­но­го из ша­ри­ков ука­зан на ри­сун­ках.

Какой из ри­сун­ков со­от­вет­ству­ет си­ту­а­ции, когда заряд 2-го ша­ри­ка от­ри­ца­те­лен?

Ре­ше­ние.

Од­но­имен­но за­ря­жен­ные тела от­тал­ки­ва­ют­ся. По­сколь­ку ша­ри­ки оди­на­ко­вые, углы от­кло­не­ния под дей­стви­ем оди­на­ко­вых по ве­ли­чи­не сил также долж­ны быть оди­на­ко­вы. Сле­до­ва­тель­но, опи­сан­ной си­ту­а­ции со­от­вет­ству­ет ри­су­нок A.

3) На тело в инер­ци­аль­ной си­сте­ме от­сче­та дей­ству­ют две силы. Какой из век­то­ров, изоб­ра­жен­ных на пра­вом ри­сун­ке, пра­виль­но ука­зы­ва­ет на­прав­ле­ние уско­ре­ния тела в этой си­сте­ме от­сче­та?

Ре­ше­ние.

По вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на, в инер­ци­аль­ной си­сте­ме от­сче­та уско­ре­ние тела со­на­прав­ле­но с рав­но­дей­ству­ю­щей всех сил, дей­ству­ю­щих на тело. Из ри­сун­ков видно, что сумма век­то­ров  и  со­на­прав­ле­на с век­то­ром 3.

4)Маль­чик столк­нул санки с вер­ши­ны горки. Сразу после толч­ка санки имели ско­рость , а у под­но­жия горки она рав­ня­лась . Тре­ние санок о снег пре­не­бре­жи­мо мало. Ка­ко­ва вы­со­та горки?

Ре­ше­ние.

По­сколь­ку тре­ни­ем санок о снег можно пре­не­бречь, для них вы­пол­ня­ет­ся закон со­хра­не­ния пол­ной ме­ха­ни­че­ской энер­гии. Пусть m — масса санок,   — на­чаль­ная ско­рость,  — ско­рость санок у под­но­жия горки, а h — ис­ко­мая вы­со­та горки. Вы­пи­шем закон со­хра­не­ния энер­гии:

5)На ри­сун­ке схе­ма­ти­че­ски изоб­ра­же­на лест­ни­ца АС, при­сло­нен­ная к стене.

Чему равен мо­мент силы ре­ак­ции опоры , дей­ству­ю­щей на лест­ни­цу, от­но­си­тель­но

точки С?

Ре­ше­ние.

Мо­мент силы равен про­из­ве­де­нию силы на плечо силы. По­сколь­ку сила  при­ло­же­на к точке С, ее плечо равно нулю, а зна­чит равен нулю и мо­мент этой силы от­но­си­тель­но точки С

6) Как из­ме­нит­ся дав­ле­ние раз­ре­жен­но­го газа, если сред­нюю ки­не­ти­че­скую энер­гию теп­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул газа умень­шить в 2 раза и кон­цен­тра­цию мо­ле­кул газа умень­шить в 2 раза?

Ре­ше­ние.

Дав­ле­ние иде­аль­но­го газа про­пор­ци­о­наль­но про­из­ве­де­нию кон­цен­тра­ции мо­ле­кул газа и сред­ней ки­не­ти­че­ской энер­гии теп­ло­во­го дви­же­ния:

.

При од­но­вре­мен­ном умень­ше­нии сред­ней ки­не­ти­че­ской энер­гии теп­ло­во­го дви­же­ния в два раза и кон­цен­тра­ции мо­ле­кул в два раза дав­ле­ние иде­аль­но­го газа умень­шит­ся в 4 раза.

Часть В

1)Груз изоб­ра­жен­но­го на ри­сун­ке пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка со­вер­ша­ет гар­мо­ни­че­ские ко­ле­ба­ния между точ­ка­ми 1 и 3.

Как ме­ня­ют­ся ки­не­ти­че­ская энер­гия груза ма­ят­ни­ка, ско­рость груза и жест­кость пру­жи­ны при дви­же­нии груза ма­ят­ни­ка от точки 2 к точке 3?

решение

Точка 2 пред­став­ля­ет собой по­ло­же­ние устой­чи­во­го рав­но­ве­сия ма­ят­ни­ка. Когда груз на­хо­дит­ся в точке 2, пру­жи­на не де­фор­ми­ро­ва­на. Точка 3, на­про­тив, со­от­вет­ству­ет рас­тя­ну­той пру­жи­не. При дви­же­нии груза от точки 2 к точке 3, в ко­то­рой он имеет ну­ле­вую ско­рость, пру­жи­на рас­тя­ги­ва­ет­ся, тор­мо­зя груз. Таким об­ра­зом, на этой фазе ко­ле­ба­ния ско­рость груза умень­ша­ет­ся. Ки­не­ти­че­ская энер­гия про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту ско­ро­сти: , — сле­до­ва­тель­но, ки­не­ти­че­ская энер­гия груза также умень­ша­ет­ся. Жест­кость пру­жи­ны яв­ля­ет­ся ха­рак­те­ри­сти­кой пру­жи­ны, не за­ви­ся­щей от фазы ко­ле­ба­ния, по­это­му жест­кость пру­жи­ны не из­ме­ня­ет­ся.

2) В ре­зуль­та­те пе­ре­хо­да с одной кру­го­вой ор­би­ты на дру­гую ско­рость дви¬жения спут­ни­ка Земли уве­ли­чи­ва­ет­ся. Как из­ме­ня­ют­ся в ре­зуль­та­те этого пе­ре­хо­да ра­ди­ус ор­би­ты спут­ни­ка, его цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние и пе­ри­од об­ра­ще­ния во­круг Земли?

Ре­ше­ние.

На спут­ник дей­ству­ет толь­ко сила при­тя­же­ния со сто­ро­ны Земли. Вто­рой закон Нью­то­на при­об­ре­та­ет вид:

.

Под­став­ляя сюда вы­ра­же­ние для цен­тро­стре­ми­тель­но­го уско­ре­ния , имеем: . Сле­до­ва­тель­но, уве­ли­че­нию ско­ро­сти дви­же­ния спут­ни­ка со­от­вет­ству­ет умень­ше­ние ра­ди­у­са ор­би­ты. Из фор­му­лы для цен­тро­стре­ми­тель­но­го уско­ре­ния , тогда видно, что в ре­зуль­та­те пе­ре­хо­да цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние уве­ли­чи­ва­ет­ся. Пе­ри­од об­ра­ще­ния спут­ни­ка свя­зан с ра­ди­у­сом ор­би­ты и ско­ро­стью дви­же­ния со­от­но­ше­нием . Так как ско­рость воз­рас­та­ет, а ра­ди­ус умень­ша­ет­ся, по­лу­ча­ем, что пе­ри­од об­ра­ще­ния спут­ни­ка во­круг Земли умень­ша­ет­ся.

3) Ра­дио­ак­тив­ное ядро ис­пы­та­ло -рас­пад. Как из­ме­ни­лись в ре­зуль­та­те этого число нук­ло­нов в ядре, заряд ядра и число про­то­нов в ядре?

Ре­ше­ние.

При -рас­па­де ра­дио­ак­тив­ное ядро ис­пус­ка­ет элек­трон. Со­глас­но за­ко­ну со­хра­не­ния элек­три­че­ско­го за­ря­да, заряд ядра дол­жен уве­ли­чить­ся. При этом один из ней­тро­нов пре­вра­ща­ет­ся в про­тон, сле­до­ва­тель­но, число про­то­нов в ядре уве­ли­чи­ва­ет­ся. Так как один нук­лон пре­вра­ща­ет­ся в дру­гой, число нук­ло­нов в ядре при -рас­па­де не из­ме­ня­ет­ся.

4)Груз мас­сой m, под­ве­шен­ный к пру­жи­не, со­вер­ша­ет ко­ле­ба­ния с пе­ри­о­дом T и ам­пли­ту­дой . Что про­изой­дет с пе­ри­о­дом ко­ле­ба­ний, мак­си­маль­ной по­тен­ци­аль­ной энер­ги­ей пру­жи­ны и ча­сто­той ко­ле­ба­ний, если при не­из­мен­ной ам­пли­ту­де умень­шить массу груза?

Ре­ше­ние.Пе­ри­од ко­ле­ба­ний свя­зан с мас­сой груза и жест­ко­стью пру­жи­ны k со­от­но­ше­ни­ем . При умень­ше­нии массы пе­ри­од ко­ле­ба­ний умень­шит­ся. Ча­сто­та об­рат­но про­пор­ци­о­наль­на пе­ри­о­ду, зна­чит, ча­сто­та уве­ли­чит­ся.

С мак­си­маль­ной по­тен­ци­аль­ной энер­ги­ей пру­жи­ны все не­мно­го слож­нее. Для от­ве­та на во­прос, что с ней про­изой­дет су­ще­ствен­но, что пру­жи­на ори­ен­ти­ро­ва­на вер­ти­каль­но (для го­ри­зон­таль­но­го пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка при не­из­мен­ной ам­пли­ту­де дан­ная ве­ли­чи­на, есте­ствен­но, оста­нет­ся не­из­мен­ной). Дей­стви­тель­но, когда к вер­ти­каль­ной пру­жи­не под­ве­ши­ва­ют груз, она сразу не­мно­го рас­тя­ги­ва­ет­ся, чтобы урав­но­ве­сить силу тя­же­сти, дей­ству­ю­щую на груз. Опре­де­лим это на­чаль­ное рас­тя­же­ние: . Имен­но это со­сто­я­ние яв­ля­ет­ся по­ло­же­ни­ем рав­но­ве­сия для вер­ти­каль­но­го пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка, ко­ле­ба­ния про­ис­хо­дят во­круг него, груз под­ни­ма­ет­ся и опус­ка­ет­ся из этого по­ло­же­ния на ве­ли­чи­ну ам­пли­ту­ды. При дви­же­нии вниз из по­ло­же­ния рав­но­ве­сия пру­жи­на про­дол­жа­ет рас­тя­ги­вать­ся, а зна­чит, по­тен­ци­аль­ная энер­гия пру­жи­ны про­дол­жа­ет уве­ли­чи­вать­ся. При дви­же­нии вверх из по­ло­же­ния рав­но­ве­сия, спер­ва де­фор­ма­ция пру­жи­ны умень­ша­ет­ся, а если , то пру­жи­ны нач­нет сжи­мать­ся. Мак­си­маль­ной по­тен­ци­аль­ной энер­гии пру­жи­ны со­от­вет­ству­ет со­сто­я­ние, когда она мак­си­маль­но рас­тя­ну­та, а зна­чит, в нашем слу­чае, это по­ло­же­ние, когда груз опу­стил­ся мак­си­маль­но вниз. Таким об­ра­зом, мак­си­маль­ная по­тен­ци­аль­ная энер­гия пру­жи­ны равна

.

Из этой фор­му­лы видно, что для вер­ти­каль­но­го пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка при не­из­мен­ной ам­пли­ту­де и умень­ше­нии массы груза мак­си­маль­ная по­тен­ци­аль­ная энер­гия пру­жи­ны умень­шит­ся

Часть С

1)

 Рамку с по­сто­ян­ным током удер­жи­ва­ют не­по­движ­но в поле по­ло­со­во­го маг­ни­та (см. ри­су­нок). По­ляр­ность под­клю­че­ния ис­точ­ни­ка тока к вы­во­дам рамки по­ка­за­на на ри­сун­ке. Как будет дви­гать­ся рамка на не­по­движ­ной оси MО, если рамку не удер­жи­вать?

Ре­ше­ние.

1) Рамка по­вер­нет­ся по ча­со­вой стрел­ке и вста­нет пер­пен­ди­ку­ляр­но оси маг­ни­та так, что кон­такт «+» ока­жет­ся внизу.

2) Рас­смот­рим се­че­ние рамки плос­ко­стью ри­сун­ка в усло­вии за­да­чи. В ис­ход­ном по­ло­же­нии в левом звене рамки ток на­прав­лен к нам, а в пра­вом — от нас. На левое звено рамки дей­ству­ет сила Ам­пе­ра , на­прав­лен­ная вверх, а на пра­вое звено — сила Ам­пе­ра , на­прав­лен­ная вниз.

Эти силы раз­во­ра­чи­ва­ют рамку на не­по­движ­ной оси MO по ча­со­вой стрел­ке .

3) Рамка уста­нав­ли­ва­ет­ся пер­пен­ди­ку­ляр­но оси маг­ни­та так, что кон­такт «+» ока­зы­ва­ет­ся внизу. При этом силы Ам­пе­ра  и  обес­пе­чи­ва­ют рав­но­ве­сие рамки на оси MO

2)Летом в ясную по­го­ду над по­ля­ми и ле­са­ми к се­ре­ди­не дня часто об­ра­зу­ют­ся ку­че­вые об­ла­ка, ниж­няя кром­ка ко­то­рых на­хо­дит­ся на оди­на­ко­вой вы­со­те. Объ­яс­ни­те, опи­ра­ясь на из­вест­ные вам за­ко­ны и за­ко­но­мер­но­сти, фи­зи­че­ские про­цес­сы, ко­то­рые при­во­дят к этому.

Ре­ше­ние.

1. Когда лучи Солн­ца на­гре­ва­ют за счет по­гло­ще­ния света влаж­ную землю и воз­дух около нее, из земли и рас­те­ний ак­тив­но ис­па­ря­ет­ся вода, и более лег­кий на­гре­тый за счет теп­ло­про­вод­но­сти воз­дух с па­ра­ми воды из-за дей­ствия вы­тал­ки­ва­ю­щей силы Ар­хи­ме­да под­ни­ма­ет­ся вверх, об­ра­зуя вос­хо­дя­щие по­то­ки.

2. В про­цес­се подъ­ема дав­ле­ние воз­ду­ха па­да­ет, а теп­ло­об­ме­на с окру­жа­ю­щи­ми те­ла­ми прак­ти­че­ски нет. По­это­му про­цесс из­ме­не­ния со­сто­я­ния влаж­но­го воз­ду­ха бли­зок к адиа­бат­но­му, и его тем­пе­ра­ту­ра па­да­ет, а от­но­си­тель­ная влаж­ность рас­тет.

3. На опре­де­лен­ной вы­со­те, в мо­мент до­сти­же­ния «точки росы», пары воды ста­но­вят­ся на­сы­щен­ны­ми и кон­ден­си­ру­ют­ся в капли — об­ра­зу­ет­ся туман, то есть об­ла­ка. Туман с вос­хо­дя­щим по­то­ком воз­ду­ха про­дол­жа­ет под­ни­мать­ся и охла­ждать­ся, так что мы на­блю­да­ем об­ра­зо­ва­ние ку­че­вых об­ла­ков с чет­кой ниж­ней кром­кой.

3)Го­ри­зон­таль­ный про­вод­ник дли­ной 1 м дви­жет­ся рав­но­уско­рен­но в вер­ти­каль­ном од­но­род­ном маг­нит­ном поле, ин­дук­ция ко­то­ро­го равна 0,5 Тл. Ско­рость про­вод­ни­ка го­ри­зон­таль­на и пер­пен­ди­ку­ляр­на про­вод­ни­ку .

При на­чаль­ной ско­ро­сти про­вод­ни­ка, рав­ной нулю, про­вод­ник пе­ре­ме­стил­ся на 1 м. ЭДС ин­дук­ции на кон­цах про­вод­ни­ка в конце пе­ре­ме­ще­ния равна 2 В. Ка­ко­во уско­ре­ние про­вод­ни­ка?

Ре­ше­ние.

ЭДС ин­дук­ции в про­вод­ни­ке, дви­жу­щем­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле: .

Из­ме­не­ние маг­нит­но­го по­то­ка за малое время : , где пло­щадь опре­де­ля­ет­ся про­из­ве­де­ни­ем длины про­вод­ни­ка l на его пе­ре­ме­ще­ние  за время , т.е. .

Сле­до­ва­тель­но, , где  — ско­рость дви­же­ния про­вод­ни­ка.

В конце пути дли­ной х ско­рость про­вод­ни­ка  (а — уско­ре­ние), так что , от­сю­да.