Ответы в самом низу встроенного документа
часть 1 10 класс МЕХАНИКА Контрольная работа 1 Кинематика Вариант 1 1. Два лыжника, находясь друг от друга на расстоянии 140 м, движутся навстречу друг другу. Один из них, имея на- чальную скорость 5 м/с, поднимается в гору равнозамедлен- но с ускорением 0,1 м/с2 . Другой, имея начальную скорость 1 м/с, спускается с горы с ускорением 0,2 м/с2 . а) Через какое время скорости лыжников станут равными? б) С какой скоростью движется второй лыжник относи- тельно первого в этот момент времени? в) Определите время и место встречи лыжников. 2. С вертолета, летящего горизонтально на высоте 320 м со скоростью 50 м/с, сброшен груз. а) Сколько времени будет падать груз? (Сопротивлением воздуха пренебречь.) б) Какое расстояние пролетит груз по горизонтали за время падения? в) С какой скоростью груз упадет на землю? 3. На станке сверлят отверстие диаметром 20 мм при ско- рости внешних точек сверла 0,4 м/с. а) Определите центростремительное ускорение внешних точек сверла и укажите направления векторов мгновенной скорости и центростремительного ускорения. б) Определите угловую скорость вращения сверла. в) Сколько времени потребуется, чтобы просверлить от- верстие глубиной 150 мм при подаче 0,5 мм на один оборот сверла? Вариант 2 1. Два автомобиля вышли со стоянки одновременно с уско- рениями 0,8 и 0,6 м/с2 в противоположных направлениях. а) Чему равны скорости автомобилей через 20 с после начала движения? б) С какой скоростью движется первый автомобиль отно- сительно второго в этот момент времени? в) Через какое время после выхода со стоянки первый 4 автомобиль пройдет расстояние, на 250 м большее, чем второй? 2. Из пушки произведен выстрел под углом 45° к горизонту. Начальная скорость снаряда 400 м/с. а) Через какое время снаряд будет находиться в наивыс- шей точке полета? (Сопротивлением воздуха пренебречь.) б) На какую максимальную высоту поднимется снаряд при полете? Чему равна дальность полета снаряда? в) Как изменится дальность полета снаряда, если вы- стрел произвести подуглом 60° к горизонту? 3. Лебедка, радиус барабана которой 8 см, поднимает груз со скоростью 40 см/с. а) Определите центростремительное ускорение внешних точек барабана и укажите направления векторов мгновенной скорости и центростремительного ускорения. б) С какой угловой скоростью вращается барабан? в) Сколько оборотов сделает барабан лебедки при подъ- еме груза на высоту 16 м? Контрольная работа 2 Динамика. Силы в природе Вариант 1 1. Брусок соскальзывает вниз по наклонной плоскости с уг- лом наклона плоскости к горизонту 30°. Коэффициент трения бруска о наклонную плоскость 0,3. а) Изобразите силы, действующие на брусок. б) С каким ускорением скользит брусок по наклонной плоскости? в) Какую силу, направленную вдоль наклонной плоско- сти, необходимо приложить к бруску, чтобы он двигался вверх по наклонной плоскости с тем же ускорением? Масса бруска 10 кг. 2. Подвешенный на нити шарик массой 100 г отклонили от положения равновесия на угол 60° и отпустили. а) Чему равна сила натяжения нити в этот момент вре- мени? б) С какой скоростью шарик пройдет положение равно- весия, если сила натяжения нити при этом будет равна 1,25 Н? Длина нити 1,6 м. 5 в) На какой угол от вертикали отклонится нить, если шарик вращать с такой же скоростью в горизонтальной плоскости? 3. Космический корабль массой 10 т движется по круговой орбите искусственного спутника Земли на высоте, равной 0,1 радиуса Земли. а) С какой силой корабль притягивается к Земле? (Массу Земли принять равной 6 ⋅ 1024 кг, а ее радиус — равным 6400 км.) б) Чему равна скорость движения космического кораб- ля? в) Сколько оборотов вокруг Земли совершит космиче- ский корабль за сутки? Вариант 2 1. Брусок равномерно скользит вниз по наклонной плоско- сти с углом наклона плоскости к горизонту 30°(g ≈ 10 м/с2 ). а) Изобразите силы, действующие на брусок. б) Определите коэффициент трения бруска о плоскость. в) С каким ускорением стал бы двигаться брусок при увеличении угла наклона плоскости к горизонту до 45°? 2. На диске, который вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр, лежит маленькая шайба мас- сой 50 г. Шайба прикреплена к горизонтальной пружине дли- ной 25 см, закрепленной в центре диска. Коэффициент тре- ния шайбы о диск 0,2. а) При какой максимальной линейной скорости движения шайбы пружина еще будет в нерастянутом состоянии? б) С какой угловой скоростью должен вращаться диск, чтобы пружина удлинилась на 5 см? Жесткость пружины 100 Н/м. в) Чему равен диаметр диска, если шайба слетает с него при угловой скорости 20 рад/с? 3. Планета Марс, масса которой равна 0,11 массы Земли, удалена от Солнца на расстояние, в 1,52 раза большее, чем Земля. а) Во сколько раз сила притяжения Марса к Солнцу меньше, чем сила притяжения Земли к Солнцу? б) С какой средней скоростью движется Марс по орбите вокруг Солнца? (Среднюю скорость движения Земли по ор- бите вокруг Солнца принять равной 30 км/c.) в) Сколько земных лет составляет один год на Марсе? 6 Контрольная работа 3 Законы сохранения Вариант 1 1. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 347 м/с, попадает в свободно подвешенный на нити неболь- шой ящик с песком массой 2 кг и застревает в нем. а) Определите скорость ящика в момент попадания в него пули. б) Какую энергию приобрела система ящик с песком — пуля после взаимодействия пули с ящиком? в) На какой максимальный угол от первоначального по- ложения отклонится нить, на которой подвешен ящик, после попадания в него пули? Длина нити 1 м. 2. Подъемный кран равномерно поднимает груз массой 2 т на высоту 15 м. а) Какую работу против силы тяжести совершает кран? б) Чему равен КПД крана, если время подъема груза 1 мин, а мощность электродвигателя 6,25 кВт? в) При какой мощности электродвигателя крана возмо- жен равноускоренный подъем того же груза из состояния по- коя на высоту 20 м за то же время?(КПД крана считать неиз- менным.) 3. Труба массой 2,1 т и длиной 16 м лежит на двух опорах, расположенных на расстояниях 4 и 2 м от ее концов. а) Изобразите силы, действующие на трубу, определите плечи этих сил относительно точки касания трубы с правой опорой и запишите условия равновесия трубы. б) Чему равна сила давления трубы на левую опору? в) Какую силу необходимо приложить к правому концу трубы, чтобы приподнять его? Вариант 2 1. Пуля массой 10 г, летящая гори- зонтально со скоростью 500 м/с, по- падает в ящик с песком массой 2,49 кг, лежащий на горизонтальной поверхности, и застревает в нем. а) Чему равна скорость ящика в момент попадания в него пули? б) Ящик скреплен пружиной с вертикальной стенкой. 7 Чему равна жесткость пружины, если она сжалась на 5 см по- сле попадания в ящик пули? (Трением между ящиком и по- верхностью пренебречь.) в) На сколько сжалась бы пружина, если бы коэффици- ент трения между ящиком и поверхностью был равен 0,3? 2. Мощность двигателя подъемного крана 4,4 кВт. а) Определите полезную работу, которую совершает двигатель крана за 0,5 мин, если КПД крана 80%. б) Определите массу груза, который можно равномерно поднять на высоту 12 м за это же время. в) При каком КПД крана возможен равноускоренный подъем груза массой 1 т из состояния покоя на ту же высоту за то же время? (Мощность двигателя крана считать неиз- менной.) 3. К балке массой 200 кг и длиной 5 м подвешен груз мас- сой 250 кг на расстоянии 3 м от левого конца. Балка своими концами лежит на опорах. а) Изобразите силы, действующие на балку, определите плечи этих сил относительно точки касания балки с левой опорой и запишите условия равновесия балки. б) Определите силу реакции правой опоры. в) Какую силу необходимо приложить к левому концу балки, чтобы приподнять его? Контрольная работа 4 Механические колебания и волны Вариант 1 1. Материальная точка совершает 300 колебаний за 1 мин. а) Определите период и частоту колебаний материаль- ной точки. б) Составьте уравнение гармонических колебаний мате- риальной точки и постройте график этих колебаний, если в момент времени t = 0 ее смещение от положения равновесия максимально и равно 4 см. в) Запишите уравнения зависимости скорости и ускоре- ния материальной точки от времени и определите амплитуд- ные значения этих величин. 2. Груз совершает колебания в горизонтальной плоскости на пружине, жесткость которой 50 Н/м. 8 а) Определите полную механическую энергию колеба- тельной системы, если амплитуда колебаний груза равна 5 см. б) С какой скоростью груз проходит положение равнове- сия? Масса груза 500 г. в) Как изменится скорость колеблющегося груза к тому моменту времени, когда кинетическая и потенциальная энер- гии колебательной системы будут равны? 3. Источник звука, колеблющийся с периодом 0,002 с, воз- буждает в воде волны с длиной волны 2,9 м. а) Определите скорость звука в воде. б) Во сколько раз изменится длина звуковой волны при ее переходе из воды в воздух? (Скорость распространения звуковой волны в воздухе принять равной 330 м/с.) в) Определите расстояние между ближайшими точками среды, фазы колебаний которых противоположны, если рас- пространение звуковой волны происходит в воздухе. Вариант 2 1. Материальная точка совершает гармонические колеба- ния по закону х = 0,05 sin πt. а) Определите амплитуду, период и частоту колебаний материальной точки. б) Постройте график колебаний материальной точки и определите, в какой, ближайший к t = 0, момент времени фаза колебаний будет равна π/2 рад. в) Запишите уравнения зависимости скорости и ускоре- ния материальной точки от времени и определите их значе- ния в этот (см. пункт б) момент времени. 2. Периодколебаний математического маятника в покоя- щемся лифте 1 с. а) Чему равна длина маятника? б) С каким ускорением стал двигаться лифт, если период колебаний маятника увеличился до 1,1 с? в) Как изменится в этой ситуации периодколебаний пру- жинного маятника, совершающего колебания без трения в горизонтальной плоскости? 3. Скорость распространения звуковой волны в воздухе 340 м/с, ее частота 680 Гц. а) Определите длину звуковой волны. б) При переходе звуковой волны из воздуха в жидкую 9 среду (нефть) ее длина волны увеличивается в 3,9 раза. Чему равна скорость распространения звука в жидкой среде? в) Чему равна разность фаз колебаний двух точек жидкой среды, находящихся друг от друга на расстоянии 97,5 см? МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Контрольная работа 1 Молекулярно-кинетическая теория газов Вариант 1 1. В опыте Штерна для определения скорости движения атомов используется платиновая проволока, покрытая се- ребром. При нагревании проволоки электрическим током се- ребро испаряется. а) Определите массу атома серебра. б) Почему в опыте Штерна на поверхности внешнего вра- щающегося цилиндра атомы серебра оседают слоем неоди- наковой толщины? в) Определите скорость большей части атомов серебра, если при частоте вращения цилиндров 50 об/с смещение по- лоски составило 6 мм. Радиус внешнего цилиндра 10,5 см, внутреннего цилиндра 1 см. 2. В тонкостенном резиновом шаре содержится воздух мас- сой 5 г при температуре 27 °С и атмосферном давлении 105 Па. а) Определите объем шара. (Молярную массу воздуха принять равной 29 ⋅ 10−3 кг/моль.) б) При погружении шара в воду, температура которой 7 °C, его объем уменьшился на 2,3 л. Определите давление воздуха в шаре. (Упругостью резины пренебречь.) в) Сколько молекул газа ударится о единицу внутренней поверхности шара (1 м2 ) за 1 с в этом случае? 3. С идеальным газом был произведен процесс, изображенный на рисунке. Мас- са газа постоянна. a) Назовите процессы, происходящие с идеальным газом. б) Изобразите графически эти про- цессы в координатах р, Т. 10 в) Изобразите графически зависимость плотности иде- ального газа от температуры для этих процессов. Вариант 2 1. Перрен наблюдал беспорядочное движение взвешенных частиц гуммигута в жидкости. а) Чем обусловлено движение частиц гуммигута и почему заметнее движение мелких частиц? б) Сколько молекул содержится в броуновской частице в опыте Перрена, если масса частицы 8,5 ⋅ 10−15 г, а относи- тельная молекулярная масса гуммигута 320? в) Во сколько раз различаются средние квадратичные скорости частиц гуммигута и молекул воды, в которой они взвешены? 2. Сосудобъемом 20 л наполнили азотом, масса которого 45 г, при температуре 27 °С. а) Определите давление газа в сосуде. б) Каким будет давление, если в этот сосуд добавить ки- слородмассой 32 г? Температуры газов одинаковы и посто- янны. в) Какую часть смеси необходимо выпустить из сосуда, чтобы давление в нем уменьшилось до атмосферного? Тем- пература при этом понижается на 10 К. 3. С идеальным газом был произведен процесс, изображенный на рисунке. Мас- са газа постоянна. а) Назовите процессы, происходящие с идеальным газом. б) Изобразите графически эти про- цессы в координатах V, Т. в) Изобразите графически зависи- мость плотности идеального газа от температуры для этих процессов. Самостоятельная работа Жидкость и твердое тело Вариант 1 1. В комнате объемом 50 м3 при температуре 20 °C относи- тельная влажность воздуха равна 40%. а) Определите давление водяного пара, содержащегося в воздухе. 11 б) Чему равна масса водяного пара в комнате? в) Сколько воды должно еще испариться, чтобы относи- тельная влажность увеличилась в 1,5 раза? 2. Шар, изготовленный из монокристалла, при нагревании может изменить не только свой объем, но и форму. а) Объясните, почему это может произойти. б) Существуют ли в природе монокристаллы шарообраз- ной формы? Ответ обоснуйте. в) Возможно ли при нагревании изменение формы шара, изготовленного из стали? Ответ обоснуйте. Вариант 2 1. В подвале при температуре 7 °C относительная влаж- ность воздуха равна 100%. а) Определите давление водяного пара, содержащегося в воздухе. б) Чему равна масса воды, содержащейся в каждом ку- бическом метре воздуха? в) Сколько воды выделится в виде росы при понижении температуры воздуха на 2 °C? Объем подвала 20 м3 . 2. Разбили кусочек стекла и крупный кусок поваренной соли. Осколки стекла в отличие от поваренной соли оказа- лись неправильной формы. а) Почему наблюдается такое различие? б) Почему в таблице температур плавления различных веществ нет температуры плавления стекла? в) С каким из этих веществ по своим свойствам сходна медь? Почему? Контрольная работа 2 Основы термодинамики Вариант 1 1. Газ, содержащийся в сосуде под поршнем, расширился изобарно при давлении 2 ⋅ 105 Па от объема V1 = 15 л до объ- ема V2 = 25 л. а) Определите работу, которую совершил газ при расши- рении. Изобразите этот процесс графически в координатах р, V и дайте геометрическое истолкование совершенной ра- боте. 12 б) Какое количество теплоты было сообщено газу, если его внутренняя энергия при расширении увеличилась на 1 кДж? в) На сколько изменилась температура газа, если его масса 30 г? 2. В алюминиевой кастрюле массой 0,3 кг находится вода массой 0,5 кг и ледмассой 90 г при температуре 0 °С. а) Какое количество теплоты потребуется, чтобы довести содержимое кастрюли до кипения? б) Какое количество теплоты поступало к кастрюле в единицу времени и какая часть тепла не использовалась, если нагревание длилось 10 мин? Мощность нагревателя 800 Вт. в) Какая часть воды выкипит, если нагревание проводить в 2 раза дольше? 3. Тепловая машина, работающая по циклу Карно, за один цикл совершает работу, равную 2,5 кДж, и отдает холодиль- нику количество теплоты, равное 2,5 кДж. а) Определите КПД тепловой машины. б) Чему равна температура нагревателя, если температу- ра холодильника 17 °С? в) Какое топливо использовалось в тепловой машине, если за один цикл сгорало 0,12 г топлива? Вариант 2 1. Газ переходит из состоя- ния 1 в состояние 3 через промежуточное состояние 2. а) Определите работу, ко- торую совершает газ. б) Как изменилась внут- ренняя энергия газа, если ему было сообщено количест- во теплоты, равное 8 кДж? в) На сколько и как изменилась температура одноатом- ного газа, взятого в количестве 0,8 моль? 2. В холодильнике из воды, температура которой 20 °С, по- лучили ледмассой 200 г при температуре −5 °C. а) Какое количество теплоты было отдано водой и льдом? б) Сколько времени затрачено на получение льда, если мощность холодильника 60 Вт, а количество теплоты, выде- 13 лившейся при получении льда, составляет 10% от количества энергии, потребленной холодильником? в) Какое количество теплоты Q′ было отдано холодильни- ком воздуху в комнате за это же время? (Теплоемкостью хо- лодильника пренебречь.) 3. Температура нагревателя идеальной тепловой машины 227 °С, а температура холодильника 47 °С. а) Чему равен КПД тепловой машины? б) Определите работу, совершаемую тепловой машиной за один цикл, если холодильнику сообщается количество те- плоты, равное 1,5 кДж. в) Определите массу условного топлива, которое необ- ходимо сжечь для совершения такой же работы. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Контрольная работа 1 Электростатика Вариант 1 1. Два точечных заряда q1 = 20 нКл и q2 = 50 нКл располо- жены на расстоянии 10 см друг от друга в вакууме. а) С какой силой взаимодействуют эти заряды? б) На каком расстоянии от заряда q1 расположена точка, в которую помещается заряд q3 , находящийся при этом в равновесии? в) Чему равны напряженность и потенциал электрическо- го поля, созданного зарядами q1 и q2 в этой точке? 2. Однородное электрическое поле создано двумя парал- лельными противоположно заряженными пластинами, нахо- дящимися друг от друга на расстоянии 20 мм. Напряжен- ность электрического поля равна 3 кВ/м. а) Чему равна разность потенциалов между пластинами? б) Какую скорость в направлении силовых линий поля приобретет первоначально покоящийся протон, пролетев про- странство между пластинами? Заряд протона 1,6 ⋅ 10−19 Кл, его масса 1,67 ⋅ 10−27 кг. в) Во сколько раз меньшую скорость приобрела бы α-частица, зарядкоторой в 2 раза больше заряда протона, а масса в 4 раза больше массы протона? 14 3. Плоский воздушный конденсатор емкостью 0,5 мкФ под- ключили к источнику постоянного напряжения 100 В. а) Какой заряд накопит конденсатор при зарядке? б) Чему равна энергия заряженного конденсатора? в) После отключения конденсатора от источника напря- жения расстояние между его пластинами увеличили в 2 раза. Веществом с какой диэлектрической проницаемостью необ- ходимо заполнить пространство между пластинами, чтобы энергия заряженного конденсатора осталась неизменной? Вариант 2 1. В двух вершинах треугольника со сто- ронами а = 4 см, b = 3 см и с = 5 см нахо- дятся заряды q1 = 8 нКл и q2 = −6 нКл. а) С какой силой взаимодействуют эти заряды? б) Определите напряженность элек- трического поля в третьей вершине тре- угольника. в) Определите потенциал электростатического поля в третьей вершине треугольника. 2. Пылинка с зарядом 3,2 нКл неподвижно висит в одно- родном электрическом поле. а) Сколько электронов необходимо поместить на пылин- ку для ее нейтрализации? (Модуль заряда электрона принять равным 1,6 ⋅ 10−19 Кл.) б) Чему равна масса пылинки, если напряженность элек- трического поля равна 40 кН/Кл? в) С каким ускорением двигалась бы пылинка, если бы напряженность электрического поля была в 2 раза больше? 3. При подключении плоского воздушного конденсатора к источнику постоянного напряжения 120 В на конденсаторе может быть накоплен заряд0,36 мкКл. а) Определите емкость конденсатора. б) Чему равна энергия заряженного конденсатора? в) Как нужно изменить расстояние между пластинами конденсатора, чтобы, не отключая его от источника напряже- ния, увеличить накопленную конденсатором энергию в 2 раза? 15 Контрольная работа 2 Постоянный электрический ток Вариант 1 1. Медный проводник имеет длину 500 м и площадь попе- речного сечения 0,5 мм2 . а) Чему равна сила тока в проводнике при напряжении на его концах 12 В? Удельное сопротивление меди 1,7 ⋅ 10−8 Ом ⋅ м. б) Определите скорость упорядоченного движения элек- тронов. Концентрацию свободных электронов для меди при- мите равной 8,5 ⋅ 1028 м−3 , а модуль заряда электрона равным 1,6 ⋅ 10−19 Кл. в) К первому проводнику последовательно подсоединили второй медный проводник вдвое большего диаметра. Какой будет скорость упорядоченного движения электронов во вто- ром проводнике? 2. К источнику тока, ЭДС которого рав- на 6 В, подключены резисторы, сопро- тивления которых R1 = 1 Ом, R2 = R3 = = 2 Ом. Сила тока в цепи равна 1 А. a) Определите внутреннее сопро- тивление источника тока. б) Какой станет сила тока в резисторе R1, если к рези- стору R3 параллельно подключить такой же резистор R4? в) Определите потерю мощности в источнике тока в случае б. 3. Электродвигатель подъемного крана работает под напря- жением 380 В, сила тока в его обмотке равна 20 А. а) Какую работу совершает электрический ток в обмотке электродвигателя за 40 с? б) На какую высоту за это время кран может поднять бе- тонный шар массой 1 т, если КПД установки 60%? в) Как изменятся энергетические затраты на подъем гру- за, если его будут поднимать из реки в воде? Плотность воды 1 ⋅ 103 кг/м3 , плотность бетона 2,5 ⋅ 103 кг/м3 . (Сопро- тивлением жидкости при движении груза пренебречь.) Вариант 2 1. Стальной проводник диаметром 1 мм имеет длину 100 м. а) Определите сопротивление стального проводника, если удельное сопротивление стали 12 ⋅ 10−8 Ом ⋅ м. 16 б) Какое напряжение нужно приложить к концам этого проводника, чтобы через его поперечное сечение за 0,3 с прошел заряд1 Кл? в) При какой длине проводника и этом напряжении на его концах (см. пункт б) скорость упорядоченного движения электронов будет равна 0,5 мм/с? Концентрация электронов проводимости в стали 1028 м−3 . Модуль заряда электрона примите равным 1,6 ⋅ 10−19 Кл. 2. К источнику тока, ЭДС которого равна 6 В, подключены три одинаковых резистора сопротивлением 12 Ом каждый. Сила тока в неразветвленной части цепи равна 1,2 А. а) Определите внутреннее сопротивле- ние источника тока. б) К этим трем резисторам последова- тельно подключили резистор сопротивлени- ем R4 = 1 Ом. Чему равна сила тока в рези- сторе R4? в) Чему равна мощность, которую выделяет источник тока во внешней цепи в случае б? 3. Электрочайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом включен в сеть напряжением 220 В. а) Какое количество теплоты выделится в нагреватель- ном элементе за 4 мин? б) Определите КПД электрочайника, если в нем можно вскипятить за это же время 1 кг воды, начальная темпе- ратура которой 20 °С. Удельная теплоемкость воды 4,19 кДж/кг ⋅ К. в) Какая часть воды могла бы выкипеть за это же время работы электрочайника, если бы сопротивление спирали на- гревательного элемента было равно 25 Ом? Удельная тепло- та парообразования воды 2,3 МДж/кг. Контрольная работа 3 Электрический ток в различных средах Вариант 1 1. При пропускании тока от источника постоянного напря- жения через стальной проводник проводник нагревается. а) Как изменяется сопротивление проводника и почему? 17 б) При какой температуре сопротивление проводника становится больше на 20% по сравнению с сопротивлением при температуре 0 °C? Температурный коэффициент сопро- тивления для стали 0,006 К−1 . в) На сколько процентов в этом случае изменяется мощ- ность, выделяемая в проводнике? 2. При обычных условиях газы почти полностью состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками. а) Подвлиянием каких факторов газ может стать провод- ником электричества? б) В газоразрядной трубке площадь каждого электрода 1дм2 , а расстояние между электродами 5 мм. Ионизатор каждую секунду образует в объеме 1 см3 газа 12,5 ⋅ 106 поло- жительных ионов и столько же электронов. Определите силу тока насыщения, который установится в этом случае. Модуль заряда электрона е = 1,6 ⋅ 10−19 Кл. в) При каком значении напряжения между электродами в трубке может начаться самостоятельный газовый разряд, если длина свободного пробега электрона 0,05 мм, а энер- гия ионизации молекул газа 2,4 ⋅ 10−18 Дж? 3. В электролитической ванне хромирование детали прово- дилось при силе тока 5 А в течение 1 ч. а) Определите массу хрома, который осел на детали. Электрохимический эквивалент хрома 0,18 мг/Кл. б) Чему равна площадь поверхности детали, если тол- щина покрытия составила 0,05 мм? Плотность хрома 7,2 ⋅ 103 кг/м3 . в) Сколько атомов хрома осело на каждом квадратном сантиметре поверхности детали? Молярная масса хрома 52 г/моль. Вариант 2 1. Температура полупроводникового термистора увеличи- лась. а) Как изменилось сопротивление термистора и почему? б) Термистор включен в цепь постоянного тока последо- вательно с резистором сопротивлением 400 Ом. Напряжение в цепи 12 В. При комнатной температуре сила тока в цепи 3 мА. Чему равно сопротивление термистора? в) При нагревании термистора сила тока в цепи увеличи- 18 лась до 9 мА. Во сколько раз при этом изменилось сопротив- ление термистора? 2. Электрический ток в вакууме представляет собой поток электронов. а) Как получить поток электронов в вакууме? б) В электронно-лучевой трубке поток электронов уско- ряется электрическим полем между катодом и анодом с раз- ностью потенциалов 2 кВ. Определите скорость электронов при достижении ими анода. Модуль заряда электрона 1,6 ⋅ 10−19 Кл, масса электрона 9,1 ⋅ 10−31 кг. в) Пройдя отверстие в аноде, электроны попадают в про- странство между двумя вертикально отклоняющими пласти- нами длиной 3 см каждая, напряженность электрического поля между которыми 300 В/см. Определите вертикальное смещение электронов на выходе из пространства между пла- стинами. 3. Серебрение детали продолжалось 0,5 ч при силе тока в электролитической ванне 2 А. а) Чему равна масса серебра, которое осело на детали? Электрохимический эквивалент серебра 1,12 мг/Кл. б) Чему равна толщина покрытия, если площадь поверх- ности детали 100 см2? Плотность серебра 10,2 ⋅ 103 кг/м3 . в) При каком напряжении проводилось серебрение дета- ли, если было затрачено 0,025 кВт ⋅ ч электрической энер- гии, а КПД установки 80%? часть 2 11 класс ЭЛЕКТРОДИНАМИКА (ПРОДОЛЖЕНИЕ) Контрольная работа 1 Магнитное поле Вариант 1 1. В воздушных проводах, питающих двигатель троллейбу- са, ток идет в противоположных направлениях. а) Как взаимодействуют воздушные провода? б) Опишите механизм взаимодействия воздушных про- водов. Ответ поясните рисунком. в) Оказывает ли влияние на взаимодействие проводов электрическое взаимодействие зарядов? 2. Проводник длиной 15 см подвешен го- ризонтально на двух невесомых нитях в магнитном поле индукцией 60 мТл, при- чем линии индукции направлены вверх перпендикулярно проводнику. а) По проводнику пропустили ток. Сила тока 2 А. С какой силой магнитное поле действует на проводник? На рисунке укажите направление этой силы. б) На какой угол от вертикали отклонятся нити, на кото- рых висит проводник? Масса проводника 10 г. в) Чему равна сила натяжения каждой нити? 3. Протон влетает в магнитное поле индукцией 20 мТл со скоростью 10 км/с подуглом 30° к линиям магнитной индук- ции. а) С какой силой магнитное поле действует на протон? Зарядпротона е = 1,6 ⋅ 10−19 Кл. б) За какое время протон совершит один полный обо- рот вокруг линий магнитной индукции? Масса протона 1,67 ⋅ 10−27 кг. в) На какое расстояние сместится протон вдоль линий магнитной индукции за 10 полных оборотов? 20 Вариант 2 1. В двух параллельных проводниках ток проходит в одном направлении. а) Как взаимодействуют эти проводники? б) Опишите механизм взаимодействия проводников. От- вет поясните рисунком. в) Чем обусловлено отталкивание двух параллельных электронных пучков? 2. На двух горизонтальных рельсах, расстояние между которыми 50 см, лежит металлический стержень, сила тока в котором 5 А. Рельсы и стержень находятся в однородном магнитном поле индукцией 50 мТл, направленном перпендикулярно рельсам и стержню. а) С какой силой магнитное поле действует на стержень? На рисунке укажите направление этой силы. б) При каком значении коэффициента трения стержня о рельсы он будет двигаться прямолинейно и равномерно? Масса стержня 125 г. в) С каким ускорением будет двигаться стержень, если силу тока в нем увеличить в 2 раза? 3. Электрон влетает в магнитное поле индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям магнитной индукции со скоростью 1 Мм/с. а) Чему равен радиус кривизны траектории, по кото- рой движется электрон? Модуль заряда электрона e = = 1,6 ⋅ 10−19 Кл, его масса m = 9,1 ⋅ 10−31 кг. б) С какой частотой обращается электрон? в) Как изменится частота обращения электрона при уве- личении магнитной индукции в 2 раза? Контрольная работа 2 Электромагнитная индукция Вариант 1 1. В катушке с площадью поперечного сечения 5 см2 индук- ция однородного магнитного поля равномерно уменьшается от 200 до 50 мТл за 5 мс. Линии магнитной индукции парал- лельны оси катушки. 21 а) Определите изменение магнитного потока в катушке. б) Чему равна ЭДС индукции, возникшей в катушке, если в ней 500 витков? в) Чему равна сила индукционного тока, возникшего в ка- тушке? Катушка изготовлена из медного провода с площа- дью поперечного сечения 0,25 мм2 . Удельное сопротивление меди 1,7 ⋅ 10−8 Ом ⋅ м. 2. В соленоиде при изменении в нем силы тока от 2 до 1 А за 2 с возникла ЭДС самоиндукции 0,05 В. а) Определите индуктивность соленоида. б) На сколько и как изменилась (увеличилась или умень- шилась) энергия магнитного поля соленоида за это время? в) Определите сопротивление соленоида. 3. Проводник длиной 2 м движется без трения под углом 30° к вектору индукции однородного магнитного поля со ско- ростью 4 м/с, опираясь своими концами на два параллель- ных металлических стержня. На концах проводника возника- ет разность потенциалов 40 мВ. а) Чему равна индукция магнитного поля? б) Определите силу тока, который будет идти через ам- перметр, присоединенный к стержням, если проводник пере- мещать в этом магнитном поле перпендикулярно линиям ин- дукции с той же скоростью? Сопротивление амперметра 10 Ом. (Сопротивлением стержней и соединительных прово- дов пренебречь.) в) Какой зарядпройдет через амперметр при перемеще- нии проводника на расстояние 1 м? Вариант 2 1. В катушке, содержащей 300 витков проволоки, в тече- ние 6 мс происходит равномерное изменение магнитного потока. а) На сколько и как изменился (увеличился или умень- шился) магнитный поток, пронизывающий катушку, если в ней возникла ЭДС индукции, равная 2 В? б) Определите начальное значение индукции магнитного поля, если ее конечное значение 10 мТл. Площадь попереч- ного сечения катушки 4 см2 . Линии магнитной индукции пер- пендикулярны плоскости катушки. в) При каком начальном значении индукции магнитного поля возникающая в катушке ЭДС могла быть в 2 раза меньше? 22 2. В контуре, индуктивность которого 0,5 Гн, при изменении силы тока в течение 0,4 с возникла ЭДС самоиндукции 5 В. а) На сколько изменилась сила тока в контуре? б) Во сколько раз за это время изменилась энергия маг- нитного поля контура? Начальное значение силы тока равно 5 А. в) Определите количество теплоты, которое выделилось в контуре за это время. 3. Стальной проводник с длиной активной части 1,4 м пере- мещается по двум параллельным проводящим направляю- щим в однородном магнитном поле под углом 45° к вектору магнитной индукции. В проводнике возбуждается ЭДС ин- дукции 0,5 В. Индукция магнитного поля 0,2 Тл. а) Чему равна скорость перемещения проводника? б) Какой станет ЭДС индукции, если этот проводник пе- ремещать перпендикулярно линиям индукции с вдвое боль- шей скоростью? в) Определите заряд, который будет проходить через поперечное сечение проводника в каждую секунду, если направляющие замкнуть накоротко. Площадь поперечного сечения проводника 5 мм2 . Удельное сопротивление стали 12 ⋅ 10−8 Ом ⋅ м. (Сопротивлением направляющих пренебречь.) Контрольная работа 3 Электромагнитные колебания и волны Вариант 1 1. Колебательный контур радиоприемника состоит из кон- денсатора емкостью 1000 пФ и катушки индуктивностью 50 мкГн. а) Чему равен периодсобственных колебаний в контуре? б) На какую длину волны настроен данный радиоприем- ник? в) На сколько и как необходимо изменить емкость конден- сатора для настройки радиоприемника на длину волны 300 м? 2. В сеть переменного тока напряжением 220 В включена катушка индуктивностью 50 мГн. а) Чему равна частота переменного тока, если сила тока в цепи 1,75 А? (Активным сопротивлением катушки пренеб- речь.) 23 б) Определите емкость конденсатора, который нужно включить в данную цепь, чтобы в цепи наступил резонанс. в) Определите резонансную частоту в цепи, если после- довательно с имеющимся конденсатором включить такой же конденсатор. 3. Первичная обмотка понижающего трансформатора со- держит 10 000 витков и включена в сеть переменного тока напряжением 380 В. а) Чему равно напряжение во вторичной обмотке, если она состоит из 1000 витков? б) Сопротивление вторичной обмотки трансформатора 1 Ом, сила тока в ней 3 А. Чему равно напряжение на нагруз- ке, подключенной к вторичной обмотке трансформатора? в) Чему равен КПД трансформатора? Вариант 2 1. Открытый колебательный контур излучает радиоволны с длиной волны 300 м. а) Определите частоту излучаемых волн. б) Определите индуктивность контура, если его емкость 5000 пФ. в) На сколько и как нужно изменить индуктивность кон- тура, чтобы излучались радиоволны вдвое большей длины волны? 2. В сеть переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 220 В включен конденсатор емкостью 4 мкФ. а) Чему равна сила тока в цепи? б) Определите индуктивность катушки, которую нужно включить в данную цепь, чтобы в цепи наступил резонанс. в) Чему будет равна резонансная частота в цепи, если параллельно с имеющимся конденсатором включить такой же конденсатор? 3. Напряжение на первичной обмотке трансформатора 6 В, а на вторичной обмотке 120 В. а) Чему равна сила тока во вторичной обмотке, если сила тока в первичной обмотке равна 4 А? б) Определите напряжение на выходе трансформатора, если его КПД равен 95%. в) Чему равно сопротивление вторичной обмотки транс- форматора? 24 Контрольная работа 4 Световые волны Вариант 1 1. Длина световой волны в жидкости 564 нм, а частота 4 ⋅ 1014 Гц. а) Чему равен абсолютный показатель преломления этой жидкости? б) Подкаким углом должен упасть луч на поверхность этой жидкости, чтобы преломленный луч оказался перпенди- кулярным отраженному лучу? в) На каком расстоянии от места падения выйдет луч из жидкости, если на глубине 50 см поместить горизонтально плоское зеркало? 2. Предмет расположен на расстоянии 15 см от собираю- щей линзы, оптическая сила которой 10 дптр. а) На каком расстоянии от линзы получится изображе- ние? Выполните построение изображения в линзе и дайте его характеристику. б) Как изменится размер изображения, если расстояние между предметом и линзой увеличить в 2 раза? в) Постройте примерный график зависимости увеличе- ния линзы от расстояния между предметом и линзой. 3. С помощью дифракционной решетки получают на экране спектр солнечного света. а) Линия какого цвета в спектре первого порядка будет дальше всего от центрального максимума? Почему? б) Чему равен периоддифракционной решетки, если ли- ния этого цвета длиной волны 760 нм получена на расстоя- нии 15,2 см от центрального максимума и на расстоянии 1 м от решетки? в) Определите наибольший порядок дифракционного максимума, который можно получить, используя данную ди- фракционную решетку, для линии этого цвета. Вариант 2 1. Луч света переходит из воды в стекло. Скорость света в воде в 1,2 раза больше, чем в стекле. а) Определите показатель преломления стекла, если по- казатель преломления воды 1,33. 25 б) На какой угол отклонится луч от первоначального на- правления, если угол падения луча на границу между этими средами 30°? в) На сколько смещается луч при выходе из стекла, если стекло представляет собой плоскопараллельную пластинку толщиной 2 см? 2. Предмет расположен на расстоянии 15 см от рассеиваю- щей линзы с фокусным расстоянием 10 см. а) На каком расстоянии от линзы получится изображе- ние? Выполните построение изображения в линзе и дайте его характеристику. б) Как изменится размер изображения, если расстояние между предметом и линзой уменьшить в 2 раза? в) При каком условии при помощи данной линзы можно получить действительное изображение предмета? 3. С помощью дифракционной решетки получают на экране спектр солнечного света. а) Линия какого цвета в спектре первого порядка будет ближе всего от центрального максимума? Почему? б) Чему равна длина волны этого цвета спектра, если ее максимум расположен на расстоянии 3,6 см от центрального максимума и на расстоянии 1,8 м от решетки с периодом 0,02 мм? в) Чему равна длина всего спектра первого порядка на экране, если наибольшая длина световой волны видимой части спектра в 2 раза больше рассчитанной в задании б длины волны? Самостоятельная работа Элементы теории относительности Вариант 1 1. Две одинаковые частицы движутся навстречу друг другу со скоростью 0,8 с каждая относительно земного наблюдателя. а) Чему равна скорость второй частицы в системе отсче- та, связанной с первой частицей? б) Во сколько раз различаются энергии частиц в этой системе отсчета? в) Сравните кинетическую энергию второй частицы с энергией первой частицы в системе отсчета, связанной с первой частицей. 26 2. В результате излучения Солнца его масса ежесекундно уменьшается на 4,25 Мт. а) Определите энергию, которую ежесекундно излучает Солнце. б) Определите массу каменного угля, который необходи- мо сжечь, чтобы получить такую энергию. в) На сколько градусов необходимо нагреть Мировой океан, чтобы его масса увеличилась на ε = 10−12% от массы сгоревшего каменного угля? (Массу Мирового океана при- нять равной 1,4 ⋅ 1018 кг.) Вариант 2 1. Две одинаковые элементарные частицы удаляются друг от друга со скоростью 0,6 с каждая относительно земного наблюдателя. а) Чему равна скорость удаления второй частицы от пер- вой? б) Во сколько раз различаются энергии частиц в системе отсчета, связанной с первой частицей? в) Какую часть составляет кинетическая энергия второй частицы от ее полной энергии в этой системе отсчета? 2. Воду, взятую при температуре 0 °С, нагрели до кипения и полностью испарили, затратив при этом количество энергии 2,72 кДж. a) На сколько масса получившегося пара больше массы воды, взятой для нагревания? б) На какую высоту необходимо поднять груз массой 0,2 т, чтобы его масса изменилась на столько же? в) С какой скоростью должна двигаться ракета, размер которой на старте 50 м, чтобы относительно покоящегося на- блюдателя ее длина уменьшилась на значение, равное высо- те поднятия груза? КВАНТОВАЯ ФИЗИКА Контрольная работа 1 Световые кванты Вариант 1 1. Наибольшая длина волны света, при которой наблюдает- ся фотоэффект для калия, равна 620 нм. a) Определите работу выхода электронов из калия. б) Определите максимальную скорость фотоэлектронов, вырываемых из калия излучением с частотой 9,1 ⋅ 1014 Гц. в) До какого потенциала может зарядиться уединенный проводник из этого металла? 2. Источник света мощностью 100 Вт излучает 5 ⋅ 1020 фото- нов за 1 с. а) Определите частоту такого излучения. б) Чему равен импульс фотонов такого излучения? в) Во сколько раз импульс фотонов данного излучения меньше импульса фотонов рентгеновского излучения с дли- ной волны 0,1 нм? 3. Дж. Максвелл предсказал, а П. Н. Лебедев измерил дав- ление света на препятствия. а) Как объясняет причину светового давления квантовая теория? б) Давление света, производимое на идеально белую по- верхность, в 2 раза больше, чем на идеально черную поверх- ность, при прочих равных условиях. Почему? в) Давление солнечных лучей на парус площадью 20 м2 равно 8 мкПа. Какую скорость может приобрести первона- чально покоящаяся лодка под этим парусом за 50 мин дви- жения при отсутствии сопротивления со стороны окружаю- щей среды? Масса лодки 200 кг. Вариант 2 1. Работа выхода электронов из цинка 4,2 эВ. а) Какой длине волны соответствует красная граница фо- тоэффекта для цинка? б) Чему равно значение запирающего напряжения для фотоэлектронов при облучении лития излучением такой же длины волны? Работа выхода электронов из лития 2,4 эВ. 28 в) Определите скорость, которую могли бы иметь фото- электроны при отсутствии запирающего напряжения. 2. Энергия фотона некоторого излучения 6 ⋅ 10−19 Дж. а) Чему равна масса фотона такого излучения? б) С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы он обладал таким же импульсом, как и данный фотон? в) Во сколько раз энергия фотона больше кинетической энергии электрона, движущегося с такой скоростью? 3. Гипотеза о давлении света была высказана И. Кеплером на основе наблюдений за отклонением хвостов комет под действием солнечного излучения. а) Как можно объяснить отклонение кометных хвостов при прохождении кометы вблизи Солнца? б) Почему длина хвоста кометы не всегда одинакова? в) Световое давление солнечного излучения на уровне атмосферы Земли равно 4,5 мкПа. Частица, имеющая форму диска, полностью поглощает солнечное излучение. Опреде- лите толщину частицы, если при нормальном падении на ее поверхность солнечных лучей сила светового давления урав- новешивает силу притяжения частицы к Солнцу. Масса Солн- ца 2 ⋅ 1030 кг, расстояние от Солнца до Земли 1,5 ⋅ 1011 м, плотность вещества частицы 8 ⋅ 103 кг/м3 . Контрольная работа 2 Физика атома и атомного ядра Вариант 1 1. При облучении атома водорода монохроматическим светом электрон перешел с первой орбиты на третью, а при возвращении в исходное состояние он перешел сна- чала с третьей орбиты на вторую, а затем со второй на первую. а) Изобразите эти переходы на диаграмме энергетиче- ских состояний атома водорода. б) Чему равна длина волны излучения при облучении атома водорода, если его энергия увеличилась на 3 ⋅ 10−19 Дж? в) Во сколько раз отличается частота излучения при пе- реходе электрона с третьей орбиты на вторую от частоты из- лучения при переходе со второй орбиты на первую? 29 2. Радиоактивный изотоп 20 9F испытывает β-распад. а) Напишите ядерную реакцию для этого случая. Как из- менятся масса ядра и номер элемента? б) Какая доля радиоактивных ядер распадется за 36 с, если периодполураспада изотопа 20 9F равен 12 с? в) Постройте график зависимости доли распавшихся ра- диоактивных ядер от времени в промежутке времени от 0 до 36 с. 3. При бомбардировке 13 27Al нейтронами испускается α-частица. а) Напишите ядерную реакцию. Укажите состав получив- шегося ядра. б) Определите дефект массы получившегося ядра. (Мас- су получившегося изотопа принять равной 23,99857 а. е. м.) в) Определите удельную энергию связи получившегося ядра. Вариант 2 1. Электрон в атоме водорода перешел с четвертой орбиты на вторую. а) Возможные пути перехода изобразите на диаграмме энергетических состояний атома водорода. б) При непосредственном переходе электронов с четвер- той орбиты на вторую излучается фотон с энергией 2,525 эВ. Чему равна частота этого излучения? в) Во сколько раз отличается длина волны излучения при переходе электрона с четвертой орбиты на третью от длины волны излучения при переходе с третьей орбиты на вторую? 2. Радиоактивный изотоп 86 222Rn испытывает α-распад. а) Напишите ядерную реакцию для этого случая. Как из- менятся масса ядра и номер элемента? б) Через какое время число радиоактивных ядер умень- шится в 8 раз? Периодполураспада изотопа 86 222Rn 3,825 сут. в) Постройте график зависимости числа распавшихся ядер ΔN = (N0 − N) от времени примерно за время, получен- ное в задании б). 3. При бомбардировке 14 7N α-частицами испускается протон. а) Напишите ядерную реакцию. Укажите состав получив- шегося ядра. б) Какая энергия выделяется при такой ядерной реак- ции? 30 в) Какой кинетической энергией обладало ядро 14 7Nдо вступления в реакцию? (Кинетическими энергиями ядер, об- разовавшихся в результате реакции, пренебречь.) Самостоятельная работа Физика и методы научного познания Вариант 1 1. Структура научной теории выглядит так: опытные фак- ты → модельная гипотеза → физические величины, описы- вающие модель → основной закон, характеризующий пове- дение модели → следствия → эксперимент, подтверждаю- щий следствия. а) Что такое научная гипотеза? Приведите пример, пока- зывающий, что наблюдения и эксперимент служат основой для выдвижения научной гипотезы. б) Что такое физический закон? Приведите пример, по- казывающий, что физический закон имеет свою область дей- ствия. в) Каковы границы применимости закона, приведенного вами в качестве примера. 2. Физическая картина мира — представление о природе, исходящее из некоторых общих физических принципов. а) Что такое механическая картина мира? б) Сформулируйте основные положения механической картины мира. в) Какие научные открытия на рубеже XIX и XX вв. приве- ли к созданию современной физической картины мира? Вариант 2 1. Структура научной теории выглядит так: опытные фак- ты → модельная гипотеза → физические величины, описы- вающие модель → основной закон, характеризующий пове- дение модели → следствия → эксперимент, подтверждаю- щий следствия. а) Что такое научная теория? Приведите пример извест- ной вам научной теории. б) На примере покажите, что эксперимент позволяет проверить истинность теоретических выводов. в) При проведении эксперимента ученые много раз по- вторяют измерения. С какой целью они это делают? 31 2. Физическая картина мира — представление о природе, исходящее из некоторых общих физических принципов. а) Что такое электромагнитная картина мира? б) Сформулируйте основные положения электромагнит- ной картины мира. в) Назовите основные методологические идеи современ- ной научной физической картины мира. Самостоятельная работа Строение Вселенной Вариант 1 1. Система мира — это представление о расположении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезди других небесных тел. а) Назовите основные положения гелиоцентрической системы мира Н. Коперника. б) И. Кеплер в своих работах «Новая астрономия» и «Гар- мония Мира» изложил законы движения планет Солнечной системы. Почему движение планет не происходит в точности по законам Кеплера? в) Марс дальше от Солнца, чем Земля, в 1,524 раза. Чему равна продолжительность года на Марсе в земных го- дах? (Орбиты планет считать круговыми.) 2. Солнце — ближайшая к нам звезда, основной источник энергии в Солнечной системе. а) Каков химический состав Солнца и звезд? За счет ка- ких источников энергии излучает Солнце? Какие при этом происходят изменения с его веществом? б) Какие явления, происходящие на Солнце, обусловле- ны наличием у него магнитного поля? в) В чем разница между свечением Солнца, планеты и кометы? Вариант 2 1. Солнечная система — комплекс тел, имеющих общее происхождение. а) Каков состав Солнечной системы? б) Какова причина солнечных затмений? Сравните про- должительность полных солнечных затмений, видимых с Земли и Луны. 32 в) Определите массу Марса в долях массы Земли, если спутник Марса Фобос движется по орбите радиусом 9400 км с периодом обращения 7 ч 40 мин. Спутник Земли Луна со- вершает один оборот вокруг Земли за 27,32 сут. по орбите, средний радиус которой 384 000 км. (Орбиты спутников пла- нет считать круговыми.) 2. Звезды сходны с Солнцем по своей физической природе, но в ряде случаев сильно различаются значением основных параметров. а) Назовите основные параметры звезди связанные с ними важнейшие звездные характеристики. б) Чем отличаются звезды от планет по физической при- роде? в) Как доказать, что Солнце по своей светимости являет- ся обычной звездой?