Физика 10 класс Рабочая тетрадь Пурышева Важеевская Исаев

Н. с. Пурышева, Н. Е. Важеевская, Д. А. Исаев РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ К учебнику Н. С. Пурышевой, Н. Е. Важеевской, Д. А. Исаева ФИЗИЮ ГЭС Содержит задания на формирование метапредметных умений и личностных качеств ВЕРТИКАЛЬ Форофа Н. с. Пурышева, Н. Е. Важеевская, Д. А. Исаев РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ К учебнику Н. С. Пурышевой, Н. Е. Важеевской, Д. А. Исаева ФИЗИКА Учен И 2-е издание, стереотипное ВЕРТИКАЛЬ МОСКВА ¥орофа 2016 класса школы ГЭС УДК 373.167.1:53 ББК 22.3я72 П88 Условные знаки: 12] — личностные качества; ^ — метапредметные результаты. Пурышева, Н. С. П88 Физика. Базовый уровень. 10 кл. : рабочая тетрадь к учебнику Н. С. Пурышевой, Н. Е. Важеевской, Д. А. Исаева / Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская, Д. А. Исаев. — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2016. — 143, [1]с. : ил. ISBN 978-5-358-16124-5 Предлагаемая рабочая тетрадь является составной частью учебно-методического комплекса, в который входят учебник, тетрадь для лабораторных работ и методическое пособие тех же авторов. Электронное приложение к учебнику размещено на сайте www.drofa.ru. В тетради содержатся вычислительные, качественные и графические задачи, которые сгруппированы по темам в соответствии с главами учебника. В каждой теме рассмотрены примеры решения типовых задач, приведены задачи для самостоятельного решения и тренировочный тест. Пособие предназначено для организации самостоятельной работы учащихся при изучении нового материала, а также для закрепления и проверки полученных знаний по физике. УДК 373.167.1:53 _______________________________________________________________ББК 22.3я72 Учебное издание Пурышева Наталия Сергеевна, Важеевская Наталия Евгеньевна Исаев Дмитрий Аркадьевич ФИЗИКА. Базовый уровень. 10 класс Рабочая тетрадь Зав. редакцией Е. Н. Тихонова. Ответственный редактор И. Г. Власова Художник Л. Я. Александрова. Художественное оформление М. В. Мандрыкина Технический редактор И. В. Грибкова. Компьютерная верстка Г. А. Фетисова Корректор Л. А. Малинина 12+ Сертификат соответствия Х» РОСС RU. АЕ51. Н 16602. Подписано к печати 25.06.15. Формат 70 х 90 V16* Бумага офсетная. Гарнитура «Школьная». Печать офсетная. Уел. печ. л. 10,53. Тираж 2000 экз. Заказ Х“ 11040. ООО «ДРОФА». 127254, Москва, Огородный проезд, д. 5, стр. 2. Предложения и замечания по содержанию и оформлению книги просим направлять в редакцию общего образования издательства «Дрофа»: 127254, Москва, а/я 19. Тел.: (495) 795-05-41. E-mail: [email protected] По вопросам приобретения продукции издательства «Дрофа» обращаться по адресу: 127254, Москва, Огородный проезд, д. 5, стр. 2. Тел.: (495) 795-05-50, 795-05-51. Факс: (495) 795-05-52. Сайт ООО «ДРОФА»: www.drofa.ru Электронная почта: [email protected] Тел.: 8-800-200-05-50 (звонок по России бесплатный) Отпечатано в ООО «Тульская типография». 300026, г. Тула, пр. Ленина, 109. ISBN 978-5-358-16124-5 ООО «ДРОФА», 2015 КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Основание классической механики Основные уравнения движения Вид ^'\движения Прямолинейное Равномерное Величина Равномерное Равноускоренное no окружности Ускорение а = 0 а = const; _ . Ц.С Д ’ U-Uo. “ t ’ I'x - I'ox a^ = ^ t CL = CO^i? Скорость -> S* v = Vq + at; _ 2%R j, ; О = — t = ^Ox + "x^ T Перемещение —у —У S — vt; “+ —^ j. 1 o>t^ s = Vot + «X = a Sx = ^Ox^ + — Координата л: = jCq + v^t X-Xq + VqJ + — Примеры решения задач При решении задач на определение пути и перемеш,ения тела придерживайтесь следуюш;ей последовательности действий. 1. Сделайте рисунок. 2. По рисунку определите точки начала и конца движения. 3. Обозначьте траекторию тела. Длина траектории — это и есть пройденный телом путь. 4. Соедините направленным отрезком точки начала и конца движения. Этот вектор и есть вектор перемещения. 1. Конец стрелки башенных часов, длина которой 1 м, переместился с 3 часов на 9 часов. Какой путь при этом прошёл конец стрелки и чему равен модуль его перемещения? Рис, 1 Решение. Путь конца стрелки равен длине траекто- Б __ ^ А рии от начальной до конечной точки движения, в дан- ; ном случае от точки А до точки Б, что составляет поло- \ / вину длины окружности (рис. 1): I - 0,5 • 2тсВ = тсВ; I = 3,14 • 1 м = 3,14 м. Модуль перемещения конца стрелки часов равен диаметру описываемой ею окружности — длине отрезка АБ: S = 2В; s = 2*1m = 2m. Ответ: / = 3,14 м; s = 2 м. При решении задач по кинематике равноускоренного движения придерживайтесь следующей последовательности действий. 1. Запишите кратко условие задачи. 2. Переведите значения величин в СИ. 3. Сделайте рисунок, обозначьте на нём движущееся тело, векторы перемещения, скорости, ускорения (в зависимости от условия задачи). 4. Выберите систему отсчёта — тело отсчёта, начало отсчёта координат и времени. 5. Запишите уравнения, связывающие кинематические величины в проекциях на оси координат. 6. Запишите дополнительные уравнения, связывающие кинематические величины. 7. Из полученных уравнений составьте систему и решите её. 8. Выполните вычисления. 2. Разгоняясь с ускорением 0,4 м/с^, за 10 с автомобиль набрал скорость 12 м/с. Какой была его начальная скорость? Дано: а = 0,4 м/с^ ^ = 10 с i; = 12 м/с Решение: Автомобиль при поступательном движении можно считать материальной точкой. Систему отсчёта связываем с Землёй, ось X направляем в сторону движения автомобиля. На рисунке показываем векторы начальной скорости и ускорения (рис. 2). Запишем формулу скорости равноускоренного движения в проекциях на ось X: = ^Ох + С учётом знаков проекций можно записать i; = i;q -f at. X Рис. 2 откуда начальная скорость: Vq = V - at; Vq = 12 м/с - 0,4 м/с^ • 10 с = 8 м/с. Ответ: lJq = 8 м/с. 3. Как изменится импульс легкового автомобиля массой 1 т, если он, трогаясь с места, разгонится до скорости 54 км/ч? Дано: СИ Решение: m = 1 т 1000 кг Изменение импульса тела равно разности 1; = 54км/ч 15 м/с его конечного и начального значений. Импульс неподвижного автомобиля равен нулю, поскольку равна нулю его скорость. Таким образом, в данном случае изменение импульса будет равно импульсу движущегося автомобиля: Ар=р ~Pq=^ mv - itiVq = mv - 0 = mv; Ap = 1000 КГ • 15 м/с = 15 000 кг • м/с. Ответ: Ар = 15 • 10^ кг • м/с. 1>о = 0 Ар Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 1. Отобрав мяч у соперника, футболист бе-жит по дуге, а соперник бросается наперерез и догоняет его (рис. 3). Сравните пути и перемещения футболиста и его соперника в описанном эпизоде. Рис. 3 Мяч отпустили с высоты 1 м от пола, он ударился о пол и отскочил вверх на 30 см. Найдите путь и модуль перемещения мяча. 0 3. Тело переместилось по прямой из точки А(0; 0) в точку В{0; 4 м), а затем также по прямой — в точку С(3 м; 4 м). Сделайте рисунок и найдите путь и перемещение тела. 5. 6. Мальчик разгоняется на скейтборде, двигаясь под уклон с ускорением 0,2 м/с^. Какую скорость приобретёт мальчик через 10 с, если он начал движение со скоростью 1,5 м/с? Дано: Решение: Ответ: Автобус проехал 60 км со скоростью 40 км/ч, сделал остановку на 30 мин и потом проехал до конечного пункта 54 км за 1 ч. Какова средняя скорость движения автобуса? Ответ: Преодолевая горку, лыжник поднимался 1,5 км со скоростью 5,4 км/ч, а спускался 1 км со скоростью 10 м/с. Какова его средняя скорость при движении по горке? СИ Решение: Ответ: т. 8. Велосипедист тронулся с места и первые 4 с двигался с ускорением 1 м/с^, затем ОД мин он двигался равномерно, а последние 20 м — равноускоренно до полной остановки. Найдите среднюю скорость движения велосипедиста на всём пути. Дано: СИ Решение: Ответ: _________________ Пуля в стволе автомата разгоняется с ускорением 616 км/с^. С какой скоростью вылетает пуля из ствола, если его длина 41,5 см? Дано: СИ Решение: Ответ: 9. Во сколько раз скорость снаряда в середине ствола орудия меньше, чем на вылете? _____________________________________________________ 10. Тормозной путь автомобиля при скорости 15 км/ч составляет 1,5 м. На каком минимальном расстоянии от препятствия должен начать торможение водитель этого автомобиля при скорости 90 км/ч, если ускорение при торможении в первом и во втором случае одно и то же? Дано: СИ Решение: Ответ: 11. с линии старта одновременно начинают движение два велосипедиста — взрослый и ребёнок. Ускорение взрослого в 2 раза больше ускорения ребёнка. Во сколько раз больший путь проедет взрослый, чем ребёнок, за одно и то же время? Во сколько раз к этому моменту скорость взрослого будет больше, чем скорость ребёнка? 12. В своей книге «Вне Земли» К. Э. Циолковский пишет о ракете: «...через 10 секунд она была от зрителя на расстоянии 5 км». С каким ускорением двигалась ракета и какую она приобрела скорость? Дано: Решение: Ответ: 13. Каково центростремительное ускорение поезда, движуш;егося по закруглению радиусом 800 м со скоростью 20 м/с? Дано: Решение: Ответ: 14. Скорость точек экватора Солнца при его враш;ении вокруг своей оси составляет 2 км/с. Каково их центростремительное ускорение? За какое время Солнце совершает полный оборот вокруг своей оси? Радиус Солнца R = 6,96 • 10® м. 1 5. Найдите импульсы грузовика массой Юти легкового автомобиля массой 1 т, движущихся со скоростью 54 км/ч. Дано: СИ Решение: Ответ: 16. Поезд массой 2000 т, двигаясь прямолинейно, увеличил скорость с 36 до 72 км/ч. Как при этом изменился его импульс? Дано: СИ Решение: Ответ: 17. Теннисный мяч ударяется о корт под углом 30° к горизонту и отскакивает под таким же углом. Каким станет импульс мяча после отскока? Начальная скорость мяча 20 м/с, масса 100 г. Дано: СИ Решение: Ответ: Тренировочный тест 1 Основание классической механики 1. 2. При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Каково значение начальной скорости тела, если его движение происходит по закону х = 1Ъ + Ы + 4^^ (м)? 1)0 2) 3 м/с 3) 4 м/с 4) 15 м/с Каково перемещение тела, прошедшего половину окружности радиусом 2 м? 1) 271 м 2) 71 м 3)2 м 4) 4 м За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 0,4 м/с^, увеличит свою скорость с 12 до 20 м/с? 1)20 с 2) 12 с 3)4 с 4) 2 с 4. 5. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением 0,6 м/с^, пройдёт 30 м? 1)6с 2) 10 с 3) 30 с 4) 50 с С каким ускорением движется тело, если за каждые 2 с его скорость увеличивается на 1 м/с? 1) 0,5м/с2 2) 1 м/с^ 3) 2 м/с^ 4) 5 ш/c^‘ Каков импульс легкового автомобиля массой 1 т, движущегося со скоростью 36 км/ч? 1) 10 кг • м/с 2) 10^ кг • м/с 3) 10^ кг • м/с 4) 10'* кг • м/с 11 Масса легкового автомобиля 1 т, а грузового автомобиля — 5 т. Их импульсы равны, если: A. автомобили не движутся; Б. автомобили движутся и их скорости равны; B. легковой автомобиль движется со скоростью, в 5 раз большей, чем грузовой; Г. легковой автомобиль движется со скоростью, в 5 раз меньшей, чем грузовой. Правильным является ответ 1) только Аи Б 2) только А и Г 3) только А 4) только Аи В С какой линейной скоростью тело движется по окружности радиусом 2 м, если центростремительное ускорение составляет 8 м/с^? 1) 2 м/с Ответы. ^ о ф «со ^ S S ^ в ^ о 3 2 53 О 50 1 2 3 4 Самооценка 2) 4 м/с 3) 8 м/с 4) 16 м/с Номера заданий 1 2 3 4 5 6 7 8 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Оценка учителя Вариант 2 1. Каково значение ускорения тела, если его движение происходит по закону лг = 15 + + 4f^ (м)? 1) 4 м/с^ 2) 3 м/с' 3) 15 м/с^ 4) 8 м/с^ 2. Каково перемещение тела, прошедшего - окружности радиусом 2 м? 1) 7Г М 2) 2тг м 3) Зтг м 4) 4л/3 м 3. За какое время автомобиль, двигаясь с ускорением 0,2 м/с^, увеличит свою скорость с 6 до 12 м/с? 1) 12 с 2) 6 с 3) 20 с 4) 60 с 12 6. 8. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением 1,2 м/с^, пройдёт 60 м? 1)10 с 2) 30 с 3)6 с 4) 50 с С каким ускорением движется тело, если за каждые 3 с его скорость увеличивается на 6 м/с? 1) 1 м/с^ 2) 2 м/с2 3) 3 м/с2 4) 6 м/с2 Каков импульс легкового автомобиля массой 0,5 т, движущегося со скоростью 72 км/ч? 1)10 кг* м/с 2) 102 кг* м/с 3)102кг*м/с 4) 10“* кг* м/с Масса легкового автомобиля 1,5 т, а грузового автомобиля 4,5 т. Их импульсы равны, если: A. оба автомобиля не движутся; Б. автомобили движутся, и их скорости равны; B. легковой автомобиль движется со скоростью, в 3 раза большей, чем грузовой; Г. легковой автомобиль движется со скоростью, в 3 раза меньшей, чем грузовой. Правильным является ответ 1) только А и Б 2) только А и Г 3) только А 4) только А и В С какой линейной скоростью тело движется по окружности радиусом 5 м, если центростремительное ускорение составляет 5 м/с2? 1)1 м/с 2) 5 м/с 3) 10 м/с 4) 25 м/с Ответы. 1 2 3 Номера заданий 4 5 6 7 8 Ф 1 □ □ □ □ □ □ □ □ о Ф 2 ф S к § ^ ® 2 □ □ □ □ □ □ □ □ ^ §-1 Ф 3 □ □ □ □ □ □ □ □ 4 □ П □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя Ядро классической механики Основные формулы Величина Формула Сила тяготения ТТЬ1 ТТЬ 9 F = G у Сила тяжести ^тяж = Сила упругости Fynp = -k Ал: Сила трения Архимедова сила Основные законы Закон Математическая запись Второй закон Ньютона ^ R а = — т Третий закон Ньютона Закон сохранения импульса mi^oi + ^2^02 = "^1^1 + ^2^2 Закон сохранения полной механической энергии Е = Е^ + Е^ = const Теорема об изменении кинетической энергии Е^ - E^q = А, где А = Rscos а Гравитационная постоянная — G = 6,67 • Н • м^/кг^. 14 Примеры решения задач 1. Во сколько раз уменьшится сила притяжения к Земле космического корабля массой т при его удалении от поверхности Земли на расстояние, равное радиусу Земли? Дано: Мз т ^1 ^ ^3 — ? Решение: В задаче рассматривается ситуация с изменением расстояния между двумя телами. Когда космический корабль находится на поверхности Земли, то на него, согласно закону всемирного тяготения, действует сила: _Мо/тг V- Если космический корабль находится на расстоянии от поверхности Земли, то сила тяготения будет другой: М^т М^т F^ = G (Дз + Дз)^ Отношение сил F2 и равно: 4Д| ^2 _ 1 4’ т. е. сила притяжения к Земле уменьшится в 4 раза. Ответ: в 4 раза. 2. Какие силы нужно приложить к концам проволоки, жёсткость которой 100 кН/м, чтобы растянуть её на 1 мм? Дано: k = 100 кН/м Ад: = 1 мм СИ Решение: 10^ Н/м Согласно третьему закону Ньютона, по- 10"^ м скольку проволока растянута под действием постоянных сил, то сила, с которой её тянут за один конец, равна по модулю силе, с которой тянут проволоку за другой конец в противоположном направлении. Поэтому достаточно вычислить модуль одной из этих сил, модуль второй будет точно таким же. Модуль силы упругости вычисляется по формуле: F — ? упр упр kAx; упр Ответ: F^^^ = 100 Н. F^^^ = 105 Н/м • 10-3 м = 100 Н. 15 При решении задач на расчёт силы трения придерживайтесь следующей последовательности действий. 1. Сделайте рисунок, обозначьте действующие на тело силы. 2. Выберите систему отсчёта. 3. Запишите формулу для расчёта силы трения = [iN. 4. Выразите силу реакции опоры через вес тела. Если тело стоит на поверхности или движется по ней, вес тела равен проекции силы тяжести на направление, перпендикулярное поверхности. Если поверхность горизонтальна, то вес тела равен силе тяжести. Силу тяжести можно рассчитать как произведение массы тела и ускорения свободного падения. 5. Подставьте в формулу силы трения выражение для силы реакции опоры и выразите искомую величину. 6. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 7. Выполните вычисления. Последовательность действий, приведённая в п. 3—5, может быть иной в зависимости от условия задачи. 3. При помощи динамометра ученик равномерно перемещал по горизонтальной доске брусок массой 200 г. Каков коэффициент трения, если динамометр показывал 0,6 Н? Дано: т = 200 г F = 0,6H ^ = 10 м/с^ И СИ 0,2 кг Решение: Связываем инерциальную систему отсчёта с Землёй. Поскольку брусок двигался равномерно, динамометр показывал именно значение силы трения: F = F . тр Коэффициент трения выражается из формулы силы трения: откуда Тр По третьему закону Ньютона сила реакции опоры равна по модулю весу бруска, а вес в данном случае, поскольку доска горизонтальна, равен силе тяжести, действующей на брусок: N = Р = mg. Тогда коэффициент трения: F mg * 16 [Ц] = Н ^ кг * м/с^ ^ ^ кг*м/с^ кг • м/с^ _ 0,6 0,2 *10 0,3. Ответ: ц = 0,3. 4. К бруску массой 2 кг, лежащему на горизонтальной поверхности стола, привязан за нить, перекинутую через невесомый блок на краю стола, груз массой 0,5 кг, С каким ускорением движется брусок по поверхности стола, если коэффициент трения равен 0,1? Трение в оси блока отсутствует, нить невесома и нерастяжима. Дано: т^ = 2 кг 7712 "" 0,1 10 м/с^ g — ? Решение: На брусок массой действуют: сила тяжести, сила реакции опоры, сила натяжения нити и сила трения. На груз массой гп2 действуют сила тяжести и сила натяжения нити. Свяжем инерциальную систему отсчёта XOY с Землёй (рис. 4) и запишем второй закон Ньютона для каждого тела: — m^g Т^-\- Силы, действующие на брусок в вертикальном направлении, компенсируют друг друга, поэтому X - m^g = о, откуда N = m^g. Так как нить и блок невесомы, то = Тз = Т. Для проекций на ось ОХ сил, действующих на брусок, второй закон Ньютона следует записать так: mio, = Г - Для проекций на ось OY сил, действующих на груз: mgag = Т - m2g- Поскольку система тел движется с одинаковым ускорением (блок только изменяет направление действия силы, а нить нерастяжима), = ag = а. Рис. 4 17 Таким образом, получаем систему уравнений: N^m^g, т^а = Т-mgfl = Т - rri2g- Учитывая, что = \!lN, второе уравнение можно записать: т^а = Т - откуда T = \im^g+m^a, (1) Выразим силу натяжения нити Т из третьего уравнения системы. Т = rri2g + тп2а. Приравняем правые части выражений (1) и (2): \un-^g + т^а = ni2g + тп2(1. Из полученного равенства выражаем ускорение: а{т^ - = g{m2 - p^i), g{m2 - (2) a = m-i m. КГ — КГ 10 • (0,5 - 0,1 • 2) о /2 2-0,5---------^=2m/c2. Ответ: = 2 m/c^. При решении задач на применение закона сохранения импульса придерживайтесь следуюпдей последовательности действий. 1. Сделайте рисунок, обозначьте массы и скорости тел до взаимодействия и после, выберите систему координат. 2. Обоснуйте, что систему взаимодействуюш;их тел можно считать замкнутой. 3. Если по условию задачи тело делится на части, то масса тела равна сумме масс его частей. Поскольку до разделения части тела составляли целое, то их скорости были одинаковыми. После разделения скорости частей будут разными. 4. Если же в результате взаимодействия тела объединяются (неупругое соударение), их массы складываются. При этом до соударения скорости тел были разными, а после они движутся совместно (т. е. с одной и той же скоростью). 18 5. Запишите закон сохранения импульса в векторной форме и в проекциях на оси координат. 6. Выразите искомую величину. 7. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 8. Выполните вычисления. 5. Как изменится скорость платформы с песком массой = 20 т, движу-ш;ейся со скоростью = 30 м/с, если на неё сверху поставят груз массой ГП2 = 5 т? Дано: = 20 т ^01 = 30 м/с m2 = 5 т Av СИ Решение: 2 • 10^ кг В задаче взаимодействуют платформа с песком и груз. Эту систему можно счи-5 • 10^ кг тать замкнутой, поскольку время взаимодействия мало. До взаимодействия импульс платформы был равен Им- пульс груза был равен нулю, поскольку его скорость в горизонтальном направлении была нулевой: 1^02 = о, значит, и ^2^02 После того как на платформу поставили груз, платформа и груз стали одним целым, их обш;ая масса равна + m2, а общая скорость i;^. Согласно закону сохранения импульса: mJjQ^ = (m^ + ^2)^1. В проекциях на направление движения платформы это уравнение имеет вид: mi^oi = ("ii + rri2)v^. Отсюда скорость платформы с грузом и^: rriiVoi -Н m2 г т кг* м/с , [Ут] = -----— -= м/с. ^ кг + кг V, = 2 • 1Q4•30 = 24 м/с. 2 • 104 + 5 • 1Q3 В задаче спрашивается об изменении скорости, которое равно разности конечного и начального значений. В данном случае изменение скорости платформы равно: Av^ = 1^1 - У01; Auj = 24 м/с - 30 м/с = -6 м/с. 19 Отрицательное значение изменения скорости означает, что скорость платформы с песком уменьшилась. Ответ: Av^ = -6 м/с. При решении задач на применение закона сохранения полной механической энергии придерживайтесь следуюш,ей последовательности действий. 1. Выделите систему взаимодействуюш,их тел. 2. Установите начальное и конечное состояния тела и определите энергию, которой тело обладает в этих состояниях. 3. Если система является замкнутой и консервативной (на тела действуют только сила тяжести и (или) сила упругости), то запишите для неё закон сохранения энергии. При необходимости запишите дополнительные уравнения. 4. Если система не является замкнутой и консервативной (на тела действует только сила трения), то запишите для неё равенство изменения механической энергии тела работе внешней силы. 5. При необходимости запишите дополнительные уравнения. Выразите искомую величину. 6. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 7. Выполните вычисления. 6. Мальчик скатился на лыжах с горы высотой 5 м и остановился, проехав по горизонтальной поверхности 80 м. Чему равен коэффициент трения лыж о снег при движении мальчика по горизонтальной поверхности? Считать, что вдоль склона горы мальчик движется без трения. Дано: Решение: Л = 5 м Движение мальчика состоит из двух этапов: движение по S = 80 м склону горы и на горизонтальном участке. Чтобы определить коэффициент трения, необходимо знать начальную скорость движения. Её найдём из закона сохранения энергии, рассматривая движение мальчика по склону горы. В начальном состоянии мальчик обладал потенциальной энергией Ejjj = mgh, его кинетическая энергия равна нулю. Во втором состоянии /71 (у подножия горы) мальчик обладал кинетической энергией Е^2 Поскольку при движении по склону на мальчика действует только сила тяжести, являюш,аяся внутренней консервативной силой для системы «мальчик—Земля», то выполняется закон сохранения полной механической энергии: ... . Ejji = Е^2’ или mgh mv‘ 20 откуда V= J2gh. С этой скоростью мальчик начинает движение по горизонтальной поверхности, т. е. и = Vq. Систему отсчёта свяжем с Землёй, ось X направим по направлению начальной скорости мальчика. Ускорение, с которым движется мальчик на этом этапе, направлено против направления движения. На мальчика действуют сила тяжести и сила реакции опоры, которые компенсируют друг друга (поскольку равны по модулю и направлены в противоположные стороны), и сила трения, направленная противоположно направлению движения. Запишем второй закон Ньютона: —> _____^ тр в проекциях на ось X он будет иметь вид: Сила трения: тр - \img. Подставив в формулу второго закона Ньютона выражение для силы трения,получим: та = \irng, откуда а Ускорение найдём из кинематического уравнения движения: 2а^. Поскольку Uj = О и проекция ускорения на ось X а^ = —а, получим: у2 -Vq = -2as, откуда а= . Подставив это выражение в формулу для коэффициента трения, получим: 2sg Ответ: ц = 0,06. [р]=^ =1. м ц = — = 0,06. ^ 80 ’ 21 Задачи для самостоятельного решения 18. Мальчик держит за нить шарик, наполненный гелием. Действия каких сил взаимно компенсируются, если шарик находится в состоя- нии покоя.' 19. Найдите равнодействуюш,ую трёх сил, по 200 Н каждая, если углы между первой и второй силой и между второй и третьей силой равны 60°. Силы расположены в одной плоскости. Дано: Решение: Ответ: 20. С каким ускорением движется при разбеге самолёт массой 60 т, если сила тяги его двигателей составляет 90 кН? Дано: СИ Решение: Ответ: 21. Трактор, сила тяги которого на крюке 15 кН, сообщает прицепу ускорение 0,5 м/с^. Какое ускорение сообщит тому же прицепу трактор, развивающий силу тяги 60 кН? 22 Дано: СИ Решение: Ответ: 22. Сила 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с^. Какая сила сообщит этому телу ускорение 2,4 м/с^? Дано: Решение: Ответ: 23. Грузовик массой 4 т трогается с ускорением 0,3 м/с^. Какова ;«асса груза, принятого автомобилем, если при той же силе тяги он н11чал движение с места с ускорением 0,2 м/с^? Дано: СИ Решение: Ответ: 23 24. Боевая реактивная установка имеет длину направляющих балок 5 м. Масса каждого снаряда 42,5 кг, а сила его реактивной тяги 19,6 кН. С какой скоростью снаряд сходит с направляющей балки? Дако: СИ Решение: Ответ: 25. Немецкий физик Отто фон Герике впервые провёл свой знаменитый эксперимент для демонстрации давления воздуха в 1654 г. В эксперименте использовались два медных полушария диаметром около 14 дюймов (35,5 см), полые внутри и прижатые друг к другу. Из собранной сферы выкачивался воздух, и полушария удерживались давлением внешней атмосферы. После выкачивания из сферы воздуха 16 лошадей (по 8 с каждой стороны) не смогли разорвать полушария (рис. 5). А можно ли было обойтись в указанном опыте меньшим количеством лошадей, чтобы приложить к полушариям такие же силы? Рис. 5 24 26. Два мгшьчика растягивают резиновую скакалку, прикрепив к её концам динамометры. Когда оба динамометра показывают по 20 Н, скакалка удлиняется на 2 см. Что покажут динамометры, когда скакалка растянется на 6 см? Дано: Решение: Ответ: 27. Найдите удлинение буксирного троса жёсткостью 100 кН/м при буксировке автомобиля массой 2 т с ускорением 0,5 м/с^. Трением пренебречь. Дано: СИ Решение: Ответ: 28. На сколько уменьшится сила тяжести, действующ,ая на самолёт массой 90 т, при полёте на высоте 11 км, где ускорение свободного падения 9,77 м/с^? У поверхности Земли ускорение свободного падения 9,81 м/с^. _________________________________________ 29. На соревнованиях лошадей тяжелоупряжных пород одна из них перевезла груз массой 23 т. Найдите коэффициент трения, если сила тяги лошади 2,3 кН. Дано: СИ Решение: Ответ: 25 30. Деревянный брусок массой 2 кг равномерно тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью пружины жёсткостью 100 Н/м. Каково удлинение пружины, если коэффициент трения 0,3? Дано: Решение: Ответ: 31. Почему легче плыть, чем бежать по дну водоёма, находясь по пояс в воде? ______________________________________________________________ 32. Через какое время после аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения равен 0,4? Дано: Решение: Ответ: 33. Легковой автомобиль массой 1 т, трогаясь с места, достигает скорости 30 м/с за 20 с. Найдите силу тяги, если коэффициент трения равен 0,05. Дано: СИ Решение: 26 Ответ: 34. Брусок массой 400 г движется под действием груза массой 100 г (рис. 6). Какой путь пройдёт брусок за 2 с, если коэффициент трения бруска о поверхность стола 0,2? Дано: СИ Решение: Рис. 6 Ответ: 35. Охотник стреляет из ружья с движущейся лодки по направлению её движения. Какую скорость имела лодка, если она остановилась после двух последовательно произведённых выстрелов? Масса охотника с лодкой 200 кг, масса каждого заряда 20 г, скорость вылета дроби и пороховых газов 500 м/с. Дано: СИ Решение: Ответ: 36*. С судна массой 750 т произведён выстрел из пушки в сторону, противоположную его движению, вверх под углом 60° к горизонту. На сколько изменилась скорость судна, если снаряд массой 30 кг вылетел со скоростью 1 км/с относительно судна? 27 Дано: СИ Решение: Ответ: _______________ 37. Какую работу совершает сила тяжести, действующая на дождевую каплю массой 20 мг, при падении её с высоты 2 км? Дано: СИ Решение: Ответ: 38. Импульс тела равен 8 кг* м/с, а кинетическая энергия Найдите массу и скорость тела. Дано: Решение: 16 Дж. Ответ: 39. Автомобиль массой 2 т затормозил и остановился, пройдя путь 50 м. Найдите работу силы трения и изменение кинетической энергии автомобиля, если дорога горизонтальна, а коэффициент трения равен 0,4. 28 40. На какую высоту подбросит тело массой 100 г вертикально расположенная пружина, если её предварительно сжали на 10 см? Жёсткость пружины 100 Н/м. Решение: 41. Найдите потенциальную и кинетическую энергию тела массой 3 кг, свободно падающего с высоты 5 м, на высоте 2 м от поверхности Земли. 42. Найдите потенциальную и кинетическую энергию стрелы массой 50 г, выпущенной из лука вертикально вверх со скоростью 30 м/с, через 2 с после начала движения. Дано: СИ Решение: Ответ: Тренировочный тест 2 Ядро классической механики При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 1. Закон, связывающий силу упругости и удлинение тела, впервые сформулировал 3. 1) Ньютон 2) Галилей 3) Гук 4) Кеплер Под действием силы 150 Н пружина удлинилась на 1,6 см. На сколько удлинится эта пружина под действием силы 90 Н? 1) 0,96 см 2) 1,04 см 3) 2,67 см 4) 167 см На платформу массой т^, движущуюся со скоростью l>oi, сверху падает груз массой Ш2- ^ какой скоростью продолжит движение платформа с грузом? 1) = 2) ^1 = ffii - тс т^ + тс 3) Ui- 4) = m-i - ffig i^^oi (ffti + т2)Ур1 m. 4. 5. Какая из единиц, выраженных через основные и производные единицы СИ, является единицей энергии? 1) кг • м/с^ 2) м/с^ 3) кг • м/с 4) кг • м^/с^ Какова кинетическая энергия тела массой 2 кг, свободно падающего с высоты 11 м, на высоте 1 м от поверхности Земли? 1) 20 Дж 2) 110 Дж 3) 200 Дж 4) 220 Дж 30 Ответы. Номера заданий о Он g S о S е О а S о 1 □ □ □ □ 2 □ □ □ □ 3 □ □ □ □ Самооценка 4 5 □ □ □ □ □ □ □ □ Оценка учителя Вариант 2 Закон всемирного тяготения сформулирован в работе 1) Ньютона 3) Гука 2) Галилея 4) Кеплера Под действием силы 60 Н пружина удлинилась на 0,5 см. На сколько удлинится эта пружина под действием силы 90 Н? 1) 0,6 см 2) 0,75 см 3) 0,9 см 4) 3 см С корабля-ракетоносца, движущегося со скоростью v, производят запуск ракеты вертикально вверх. С какой скоростью и продолжит движение корабль сразу после пуска, если масса ракеты т, а масса корабля вместе с ракетой М? \)и^ 2)и = Му М - т Му М + т 3)п = ту М + т .4 (М + т)у 4) п = -- ^ М Какая из единиц, выраженных через основные единицы СИ и их произведения, является единицей работы? 1) кг • м/с^ 2) м/с^ 3) кг • м/с 4) Н-м 31 Какова потенциальная энергия тела массой 3 кг, свободно пa^ го с высоты 5 м, на высоте 2 м от поверхности земли? 1) 30 Дж 2) 10 Дж 3) 60 Дж 4) 6 Дж Ответы. Номера заданий 1 2 3 4 5 1 □ □ □ □ □ м ® ® H.S 1 S 5 i 2 □ П п □ П i § 1 3 □ П □ □ П ф 4 □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя Следствия классической механики Примеры решения задач При решении задач на движение тела, брошенного под углом к горизонту, придерживайтесь следующей последовательности действий. 1. Сделайте рисунок. 2. Выберите систему отсчёта, начало отсчёта координат и времени. 3. Обозначьте начальную высоту тела, начальную скорость, угол с горизонтом, под которым тело качало движение. 4. Если по условию задачи необходимо, обозначьте текущие значения скорости, высоты и т. д. 5. Запишите уравнения для координат и проекций скоростей движения с учётом того, что проекция ускорения тела на ось Y, направленную вертикально вверх: = -g, а на ось X: а^ = 0. 6. Подставьте в уравнения значения проекций величин с учётом их знаков и выразите искомую величину. 7. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 8. Выполните вычисления. 1. Снаряд, выпущенный из орудия под углом к горизонту, находился в полёте 12 с. Какой наибольшей высоты он достиг? Дано: ^ = 12 с g = 10 м/с^ h Решение: По условию задачи снаряд поднимался вверх от поверхности земли, а затем снова достиг её поверхности за 12 с. Поскольку в вертикальном направлении ускорение снаряда не изменялось, то он половину этого времени поднимался на максимальную высоту h и столько же времени падал с этой высоты: . 12 с д ^ б С. 33 Систему отсчёта свяжем с Землёй, начало отсчёта координат — начальное положение тела (рис. 7). Уравнение движения снаряда из верхней точки подъёма до поверхности земли в проекциях на ось У имеет вид: У = Уо^ ^oyt + где у = 0 в момент падения на землю, v^y = 0, у^ = h, =- -g. Таким образом, gth о = л-^, h - [Л] = м/с^ • с^ = м. Л=10^^=180м. Ответ: Л = 180 м. 2. Мальчик ныряет в воду с крутого берега высотой 5 м, имея после разбега горизонтально направленную скорость б м/с. Каков модуль скорости мальчика при достижении им поверхности воды? Дано: Л = 5 м = б м/с g = 10 м/с^ __ 9 Решение: Систему отсчёта свяжем с Землёй, начало отсчёта координат — начальное положение мальчика. В течение всего полёта проекция скорости на ось X (рис. 8) не изменяется и остаётся равной поскольку в горизонтальном направлении на мальчика не действуют силы (силой сопротивления воздуха пренебрегаем). В вертикальном направлении мальчик приобретает скорость, двигаясь с ускорением свободного падения с высоты h, что описывается уравнением: У-Уо^^ а t -ь Оу С учётом начальных и конечных условий получим: 0 = h gt^ 2 34 откуда t = Проекция скорости на ось Y равна: V — Vn + а t. ^'у ^'Оу '*у''’ С учётом начальных условий: ^y = -St = -g J— =-j2hg if g [l> ] = л/м • m/c^ = м/с. t>^ = -V2*5 *10 =-10 м/с. Зная модули проекций скорости на оси координат, получим её значение с помощью теоремы Пифагора: v= V = л/(6 м/с)2 + (10 м/с)2 = 11,7 м/с. Ответ: v = 11,7 м/с. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 43. Дальность полёта тела, брошенного в горизонтальном направлении со скоростью 10 м/с, равна высоте бросания. С какой высоты брошено тело? Дано: Решение: Ответ: 44. Диск, брошенный спортсменом под углом 45° к горизонту, достиг наибольшей высоты h. Какова дальность его полёта? 35 Дано: Решение: Ответ: 45. Вычислите скорость движения Луны по орбите вокруг Земли, считая орбиту круговой. Масса Земли Мд = 6 • 10^^ кг, среднее расстояние от Земли до Луны R = 3,8 • 10® м. Дано: Решение: Ответ: 46. Какую скорость должен иметь космический аппарат, чтобы обращаться по круговой орбите на высоте 600 км над поверхностью Марса? Масса Марса М = 6,4 • 10^® кг, средний радиус Марса R = 3400 км. Каков период его обращения? Дано: СИ Решение: Ответ: 36 ^ 47. Найдите ускорение свободного падения и первую космическую скорость для планет Солнечной системы, где М — масса планеты, R — средний радиус планеты (см. табл.). Планета М, кг R, м g, м/с2 Uj, м/с Юпитер 1,9-1027 7,13-107 Сатурн 5,69-1026 6,04-107 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Основы молекулярнокинетической теории строения вещества Постоянная Авогадро — = 6,02 • 10^^ моль“^. Примеры решения задач 1. Чему равны относительная молекулярная масса и молярная масса аммиака (NHg)? Решение. Для того чтобы вычислить относительную молекулярную массу аммиака, нужно сложить относительные атомные массы азота и водорода, входящих в состав этой молекулы, т. е. Mj. = Согласно таблице Д. И. Менделеева, = 14, = 1. Таким обра- зом, относительная молекулярная масса аммиака равна: 14 + 3-1 = 17. Молярную массу вещества можно найти, умножив массу одной молекулы tUq на постоянную Авогадро Nj^: М = тПоМ^ или умножив относительную молекулярную массу на 10~^ кг/моль. Молярная масса аммиака равна: М = 17 • 10“^ кг/моль. Ответ: = 17; М = 17 • 10“^ кг/моль. 38 2. Какое количество вещества содержится в 900 г воды? Дано: т = 900 г М = 18 СИ Решение: 0,9 кг Количество вещества — величина, равная отношению массы вещества т к его молярной массе М: т М' Молярная масса вещества равна: М = Mj. * 10“^ кг/моль. Согласно таблице Д. И. Менделеева, молярная масса воды М = = 18 • 10"^ кг/моль. Следовательно, V = 0,9 кг 18 • 10“^ кг/моль = 50 моль. Ответ: v = 50 моль. 3. Сравните количество вещества, содержащееся в телах равной массы из меди и свинца. Дано: Mj = 207 • 10“^ кг/моль М2 -- 64 • 10“^ кг/моль 1 = Ш2 т Решение: Количество вещества v равно: т ^ М' Молярная масса свинца Mj, меди — М2. Так как массы медного и свинцового тел равны, то V, Мо ’ ^ ^ 207 • 10~^ кг/моль ^32 Vj 64 • 10“^ кг/моль ’ Таким образом, медное тело содержит количество вещества примерно в 3,2 раза большее, чем железное тело такой же массы. Чем больше молярная масса, тем меньше количество вещества, содержащееся в теле, при условии, что массы тел равны. Ответ: — « 3,2. 39 о Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева fct о S а 0) К fct Оч ГРУППЫ ЭЛЕМЕНТОВ I II III IV V VI VII VIII I 1 (Н) Н 1 1,00797 Водород Не 2 ^ 4,0026 Гелий Обозначение Атомный элемента номер 1 1 II 2 Li 6.9з1 Литий Be 4 9,0122 Бериллий В 5 10,811 Бор с 5 ^ 12,01115 Углерод N 7 14,0067 Азот о 8 ^ 15.9994 Кислород F 9 ^ 18.9984 Фтор Ne 13 20,179 Неон Т 1 8 6,939 Литий 1 III 3 Nя 11 22,9898 Натрий Mff 12 24,305 Магний А1 13 26,9815 Алюминий Si 14 28.086 Кремний р 15 30,9738 Фосфор S 18 ^ 32,064 Сера Г1 17 35,453 Хлор Al* 18 39,948 Аргон Относительная атомная масса IV 4 К 19 *“ 39,102 Калий Гя 20 40,08 Кальций 21 Ср 44,956 Скандий 22 Ti Титан 23 V 50,942 ^ Ванадий 24 51,996 ^ Хром 25 Мп Марганец 26 Ре 55,847 ^ Железо 27 Гп 58,9330^'^ Кобальт 28 58,71 Никель 5 29 Г»|| 63,546 Медь 30 Zn 65,37 Цинк Г*я 31 ^ 69.72 Галлий Ge 82 72,59 Германий Ач 33 74,9216 Мышьяк Se 34 78.96 Селен ВГ 35 79,904 Бром Кг 36 83,80 Криптон V 6 Rb 37 85,47 Рубидий Sr 38 87,62 Стронций 39 Y 88,905 Иттрий 40 7« 91,22 Цирконий 41 Nb 92,906 Ниобий Мо 95,94 Молибден 43 Тс [99] ^ Технеций 44 Ru Рутений 45 Rh 102,905 Родий 46 pd 106,4 Палладий 7 Ар- 107,868 о Серебро 48 cd 112,40 Кадмий In 49 ^ 114,82 Индий Sn 50 ^ 118,69 Олово ЧЬ 51 Сурьма Те 52 127,60 Теллур Т 53 126,9044 Иод Хе 131,30 Ксенон VI 8 Гч ^ 132,905 Цезий Кя 56 Барий 57 Т Я* 138,91 Лантан 72 Hf 178,49 Гафний 73 Т>я 180,948 Тантал 74 W 183,85 Вольфрам Лв.2 Re Рений 75 Os Осмий 77 1г 192,2 Иридий 78 pt 195,09 ^ ^ Платина 9 79 А.11 196,967 Золото 80 Hg 200,59 Ь Ртуть Т1 81 204,37 Таллий РЬ 82 ^ 207,19 Свинец Bi 83 208,980 Висмут Ро 84 ^ [210]* Полоний At 85 [210] Астат Rn 86 [222] Радон VII 10 Fr 87 [223] Франций Ra 88 [226] Радий 89 Ар** [227] ^ Актиний 10-* Rf Резерфордий 105 Db [262] Дубний 106 sg [263] Сиборгий 137 Bh [262] Борий [\°б^] Hs Хассий Mt Мейтнерий 110 2 Я в ^ в 58 Се 140,12 Церий 59 рг 140,907^ Празеодим 63 Nd 144,24^ Неодим 81 РШ [147]<^ Прометий 82 Sm 150,3^^ Самарий 53 Ей 151 96 Европий 8^ Gd 157,25 Гадолиний 65 ТЬ 158,924^ Тербий 86 Dy 162,50 Диспрозий 87 Но 164,93(Г Гольмий 68 Ег 167,26 Эрбий 89 Тт 168,934 Тулий 70 Yb 173,04 Иттербий Lu 174,97 Лютеций Р| < о 90 Th 232,038 Торий Ра [231] Протактиний 92 и 238,03 Уран 93 Np [237] ^ Нептуний 94 ри [244] Плутоний ^5 Ат [243] Америций 98 Cm '^“^1ск,рий 97 Вк [247] Берклий 98 Cf [252]* Калифорний 994 Es Эйнштейний 100 Ym *^®А^ермий 101 Md [257] Менделевий 102 No [255] Нобелий 103 Т г [256] Лоуренсий Задачи для самостоятельного решения 48. Жидкость нагревают в открытом стакане. Какие параметры характеризуют её состояние и изменяются в процессе нагревания? 49. Резиновый мяч сжимают руками. Какие параметры характеризуют состояние воздуха в мяче и меняются при изменении его состояния? __________________________________________________________ g] 50. Приведите примеры тепловых явлений и продемонстрируйте связь макроскопических параметров состояния с характером движения и взаимодействия молекул. 51. Разделим мысленно сосуд с газом на две половинки. Можно ли считать, что в каждой из них содержится одинаковое число молекул газа? 52. В сосуде объёмом 5 м^, содержащем 1,5 • 10^® молекул газа, выделили некоторый объём газа, например 0,1 м^. Одинаковое ли число молекул содержится в этом объёме в каждый момент времени при не- изменных температуре и давлении? 41 53. Капля оливкового масла массой 0,5 мг растеклась по поверхности воды, образовав мономолекулярный слой площадью 0,4 м^. Рассчитайте диаметр молекулы масла, если его плотность 900 кг/м^. Дано: СИ Решение: Ответ: 54*. По данным предыдущей задачи вычислите массу молекулы масла. Считать, что молекула имеет форму куба. Дано: Решение: Ответ: 55. Чему равны относительная молекулярная масса и молярная масса кислорода; углекислого газа? 56. В баллоне содержится 200 моль углекислого газа. Рассчитайте его массу и число молекул. Дано: Решение: 42 Ответ: 57. Какое количество вещества содержится в 295 г никеля? Дано: СИ Решение: Ответ: 58. Чему равна концентрация молекул водорода, если его плотность 0,09 кг/м^, а масса молекулы водорода 33 • 10“^^ кг? Дано: Решение: Ответ: 59. Верно ли утверждение: «Движение пылинок в воздухе представляет собой броуновское движение » ? ______________________________ 60. В каком помещении быстрее отстаиваются сливки на молоке — в холодном или тёплом? ______________________________________ 0 б 1. Приведите примеры диффузии. 0 62. Сравните значения скорости движения молекул серебра, приведённые в таблице 13 учебника, со средней скоростью движения самолёта, если известно, что за 1 мин он пролетает 15 км. 43 63. Вычислите скорость движения молекул газа, полученную в опыте Штерна, если радиус внутреннего цилиндра 0,05 м, а внешнего — 0,45 м. Цилиндры вращаются с частотой 50об/с, длина дуги, на которую опирается угол поворота цилиндров, 3 см. Дано: СИ Решение: Ответ: 64. Почему, сломав палку, нельзя её восстановить? Почему, разломав на два куска брусок пластилина, можно его восстановить? 3 65. Верно ли утверждение: «Молекулы либо притягиваются друг к другу, либо отталкиваются друг от друга в зависимости от расстояния между ними»? ^ Тренировочный тест 3 Основы молекулярно-кинетической теории строения вещества При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Какое количество вещества содержится в 360 г воды? 1) 20 моль 2) 18 моль 3) 0,02 моль 4) 18 • 10"^ моль Постоянная Авогадро — это 1) число молекул или атомов в единице объёма 2) число молекул или атомов в 1 моль вещества 3) число молекул или атомов в теле 4) количество вещества в единице объёма Сколько молекул содержится в капле воды массой 0,18 г? 1)6,02*1025 2)6,02*1021 3)3,01*1023 4)12*1023 Газы сжимаются значительно легче, чем жидкости или твёрдые тела, потому что 1) они состоят из более мелких и лёгких атомов и молекул 2) в газах между молекулами большие расстояния, а в жидкостях и твёрдых телах молекулы расположены вплотную друг к другу 3) молекулы газов легко сжимаются 4) при сближении молекулы газов притягиваются друг к другу, а молекулы твёрдых тел и жидкостей отталкиваются Броуновское движение можно наблюдать 1) в жидкостях, газах и твёрдых телах 2) только в жидкостях и газах 3) только в жидкостях 4) только в газах 45 Ответы. Номера заданий <0 а, ё ^ в о а tt: а. ё в о « 1 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 2 □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ U Самооценка Оценка учителя Вариант 2 Чему равна масса 10 моль воды? 4) 18 кг 1)180 г 2) 18 *10-2 г 3)18 г Постоянная Лошмидта — это 1) число молекул в 1 моль вещества 3) число молекул в теле 2) число молей в единице объёма 4) концентрация молекул Какой объём занимают 25 моль алюминия? 1)2,5 м3 2) 25 м3 3)0,25 л 4) 25 л При одинаковой температуре диффузия происходит 1) быстрее всего в газах 2) быстрее всего в жидкостях 3) быстрее всего в твёрдых телах 4) с одинаковой скоростью в газах, жидкостях и твёрдых телах Молекулы вещества в твёрдом недеформированном теле находятся друг от друга на таких расстояниях, на которых 1) действуют только силы притяжения 2) действуют только силы отталкивания 3) силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания 4) силы притяжения значительно превышают силы отталкивания Ответы. Номера заданий в & о а о <0 1 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 2 □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ U Самооценка Оценка учителя 46 Ik В0 Основные понятия wm^ и законы термодинамики Удельная теплоёмкость некоторых веществ, Дж/(кг • К) Вода 4200 Алюминий 880 Медь 380 Лёд 2100 Железо 460 Серебро 230 Удельная теплота парообразования воды — 2,3 МДж/кг. Удельная теплота плавления льда — 330 кДж/кг. Примеры решения задач 1. Суточная температура воздуха на улице в зимнее время года может изменяться от -5 до +2 °С. Чему равна эта температура по термодинамической шкале? Решение. Для решения задачи следует воспользоваться соотношением между температурой по шкале Цельсия и по термодинамической шкале: T = t+ 27S. Следовательно, = -5 °С + 273 °С = 268 К; Tg = 2 °С + 273 °С = 275 К. Ответ: = 268 К; = 275 К. При решении задач на теплообмен придерживайтесь следующей последовательности действий. 1. Запишите кратко условие задачи, взяв недостающие данные из соответствующих таблиц. 2. Переведите значения величин в СИ. 3. Установите, какие тела составляют макроскопическую систему и участвуют в теплообмене. 4. Установите, какие процессы происходят с телами, входящими в систему. 5. Установите, какие тела отдают количество теплоты, а какие получают. 6. Запишите уравнение теплового баланса. 47 7. Запишите формулы для расчёта количества теплоты для каждого процесса. 8. Подставьте их в уравнение теплового баланса. 9. Выразите искомую величину. 10. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 11. Выполните вычисления. 2. В теплоизолированном сосуде содержится смесь 500 г воды и 50 г льда при температуре 0 °С. Чему равна масса пара, который нужно впустить в сосуд при температуре 100 °С, чтобы в сосуде установилась температура 60 °С? Дано: = 500 г 7П2 == 50 г = о °С t2 = 100 °с i = 60 °С X, = 3,3 • 10^ Дж/кг L = 2,3 • 10® Дж/кг с = 4200 Дж/(кг • °С) т си 0,5 кг 0,05 кг Решение: В теплообмене участвуют вода, лёд и пар. Нагреванием сосуда и окру-жаюш,его воздуха пренебрегаем. В процессе теплообмена пар конденсируется и превраш,ается в воду, образовавшаяся вода охлаждается от 100 до 60 °С. Лёд плавится, образовавшаяся изо льда вода и вода, находившаяся в сосуде, нагреваются от 0 до 60 °С. Получают количество теплоты: вода в сосуде при нагревании (Qj), лёд при плавлении (Q2) и вода, образовавшаяся изо льда, при нагревании (Q3). Отдают количество теплоты: пар при конденсации (Q^) и образовавшаяся при охлаждении (Q^) вода. Если пренебречь потерями энергии, то уравнение теплового баланса имеет вид: Ql + Q2 ^3 ^4 ^5* Qi = - f^), Q2 ^ m2^, Q3 = m2c{t - t^), Q4 = = тзс(12 m^c(t - ij) + ^2^ + m2c(t - t^) = m^L + тзс(^2 “ отсюда c(t - + ГП2) + ^2^ t). Шг [гпо] Дж кг • °( L + c(^2 - t) Дж °С • кг + кг кг Дж ^ Дж + кг кг Дж = кг. Дж т. 'С кг 4200 • 60 • (0,5 + 0,05) + 0,05 • 3,3 • 10^ 0,06 кг. ® 2,3 • 10® + 4200 • 40 Ответ реальный: 60 г стоградусного пара достаточно для того, чтобы расплавить лёд и нагреть смесь до 60 °С. Ответ: m3 = 0,06 кг. 48 3. Макроскопической системе сообщили количество теплоты 100 Дж, и она совершила работу 40 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы? Дано: Q = 100 Дж А = 40 Дж AU Решение: В соответствии с первым законом термодинамики ко- 0 66. личество теплоты Q, сообщённое системе, идёт на изменение её внутренней энергии AU и на совершение системой работы А против внешних сил: Q == AU -Ь А. Следовательно, изменение внутренней энергии системы AU = Q - А; AU = 100 Дж - 40 Дж = 60 Дж. Поскольку AU > о, то внутренняя энергия системы увеличилась. Ответ: AU = 60 Дж. Задачи для самостоятельного решения Докажите с помощью примеров и логических рассуждений, что температура — параметр состояния системы, имеющий одно и то же значение во всех частях системы, находящейся в термодинамическом равновесии. ___________________________________________ 67. Запишите следующие значения температуры некоторых объектов и процессов в единицах термодинамической шкалы: нормальная температура тела человека 36,6 °С температура плавления льда 0 °С__________ температура кипения воды 100 °С__________ температура вольфрамовой нити вакуумной электрической лампы накаливания 2000—2300 °С __________________________________ температура кипения водорода -252,87 °С_________________ 68. Запишите следующие значения температуры некоторых объектов и процессов в градусах Цельсия: ^ температура отвердевания водорода 14 К________________________ продолжение задания см. на следующей странице. 49 температура застывания тормозной жидкости 223—208 К наиболее низкая температура, полученная в лаборатории в 1963 г., 0,0000012 К__________________________________________________ температура пламени газовой горелки 1873—2123 К _____________ 69. Докажите, что внутренняя энергия характеризует состояние макроскопического тела. _______________________________________________ 70. В двух стаканах содержится вода одинаковой массы, в одном — при температуре 25 °С, в другом — при температуре 75 °С. Одинакова ли внутренняя энергия воды, содержащейся в этих стаканах? Если нет, то в каком случае внутренняя энергия воды больше? 71. В сосуде при температуре 0 °С содержится 200 г воды и 200 г льда. Сравните их внутреннюю энергию. _________________________________ 72. Сравните внутреннюю энергию двух одинаковых мячей, один из которых лежит на поверхности земли, а другой поднят относительно неё на высоту 20 м. Считать, что мячи не деформированы и температура воздуха у поверхности земли и на высоте 20 м одинакова. ______________________________________________________ 73. Сравните внутреннюю энергию двух одинаковых мячей, один из которых неподвижен, а другой движется относительно него со скоростью 2 м/с. Считать, что мячи не деформированы и имеют одинаковую температуру. ___________________________________________ 50 ^74. Заполните таблицу. Вид теплопередачи Происходит или нет перенос вещества В какой среде осуществляется Примеры Теплопровод- ность Конвекция Излучение 75. Какой преимущественный вид теплопередачи имеет место в каждом случае? нагревание воды в электрическом чайнике _________________ обогревание жилых помещений с помощью батарей центрального отопления ___________________________________________________ нагревание ложки, опущенной в горячий чай ___________________ нагревание воды в водоёмах в солнечный день _________________ нагревание напильника при обработке детали __________________ 76. Излучает ли энергию холодное тело? 51 77. Верно ли утверждение: «Температура тела уменьшилась, следовательно, оно отдало некоторое количество теплоты»? ^78. Каков смысл понятия «отрицательная работа» в механике и в термодинамике? __________________________________________________________ 0 79. Почему первый закон термодинамики является одним из важнейших законов природы? _________________________________________ 80. Какое количество теплоты выделится при конденсации 300 г пара и охлаждении получившейся воды до 30 °С? Дано: СИ Решение: 52 Ответ: 81. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы 8 кг льда, взятого при температуре -20 °С, превратить в стоградусный пар? Дано: Решение: Ответ: 82. В стакан, содержапдий 200 г воды при температуре 90 °С, опустили серебряную ложку массой 30 г, имеюпдую комнатную температуру (25 °С). Какой станет температура воды после того, как установится тепловое равновесие? Дано: СИ Решение: Ответ: 83. В сосуд, содержапдий 2 л воды и 100 г льда при температуре 0 °С, впустили 200 г пара при температуре 100 °С. Какова температура смеси после установления равновесия? 53 Дано: СИ Решение: Ответ: 84. В алюминиевый сосуд массой 300 г, содержащий 500 г воды при температуре 50 °С, опустили 200 г льда при температуре -20 °С. Какая температура установится в сосуде? Дано: СИ Решение: Ответ: 85^ 54 На электроплитке с КПД 78% нагревалась медная кастрюля с водой. Какова мощность электроплитки, если процесс нагревания до кипения длился 40 мин и при этом 15% воды испарилось? Масса кастрюли 800 г, масса воды 2,1 кг, начальная температура воды 15 °С. Дано: СИ Решение: Ответ: 86. Чему равно изменение внутренней энергии системы, если ей сообш;и-ли количество теплоты 25 кДж и система совершила работу 5 кДж? Дано: СИ Решение: Ответ: 87. Вычислите работу, совершённую над системой внешними силами, если её внутренняя энергия увеличилась на 40 кДж и система отдала количество теплоты 10 кДж. Дано: СИ Решение: Ответ: 88. Может ли мяч, упавший с некоторой высоты на поверхность земли, отскочив, подняться вверх на ту же высоту? 55 ^ Тренировочный тест 4 Основные понятия и законы термодинамики 2. 4. При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Температура тела А равна 100 К, температура тела Б равна 100 ®С. Какое из тел имеет более высокую температуру? 1) тело А 2) тело Б 3) тела А и Б имеют одинаковую температуру 4) сравнивать значения температуры нельзя, так как они даны в разных единицах В электрическом чайнике нагревание воды происходит в основном за счёт 1) излучения и конвекции 2) конвекции и теплопроводности 3) теплопроводности 4) конвекции 3. Внутренняя энергия тела не зависит от 1) скорости его движения как целого 2) взаимодействия его молекул 3) скорости движения его молекул 4) его температуры Как изменяется внутренняя энергия пара в процессе конденсации при температуре конденсации? 1) кинетическая энергия молекул пара увеличивается, потенциальная — уменьшается 2) кинетическая энергия молекул пара не изменяется, потенциальная — увеличивается 3) кинетическая энергия молекул пара уменьшается, потенциальная — не изменяется 4) кинетическая энергия молекул пара не изменяется, потенциальная — уменьшается 56 На рисунке 9 приведён график за-висимости температуры твёрдого кристаллического тела от времени. Какому состоянию вещества соответствует участок графика ВС? 1) жидкому 2) твёрдому 3) твёрдому и жидкому 4) твёрдому и газообразному Удельная теплота конденсации О пара рассчитывается по формуле т, мин Рис. 9 1) ^ 2) 2 3) Qm 4)QmT На рисунке 10 приведён график р, 10® Па зависимости давления газа от его объёма. Какую работу совер- 1,3 — , у- П г 1 шает газ при переходе из состояния 1 в состояние 2? 1,2 -- 4-UU4-S.- ; 1) 720 кДж 1,1 — у-'П 2) 480 кДж 3) 360 кДж 1,0 1— 4) 240 кДж 0 1 2 3 4 5 F, м3 Рис. 10 Чему равно изменение внутренней энергии газа, если над ним совершена работа 300 Дж и газу передано количество теплоты 100 Дж? 1) 100 Дж Ответы. Q0 f.. О Q0 §.6 2 ае С: ^ « Q0 2) 200 Дж 3) 300 Дж 4) 400 Дж Номера заданий 1 2 3 4 5 6 7 8 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя 57 Вариант 2 Температура тела А равна 273 К, температура тела Б равна 273 °С. Сравните температуры тел. 1) температура тела А равна температуре тела Б 2) температура тела А выше температуры тела Б 3) температура тела А меньше температуры тела Б 4) сравнивать значения температуры нельзя, так как они даны в разных единицах Нагревание воды в водоёме в солнечный день происходит в основном за счёт 1) излучения и конвекции 2) излучения и теплопроводности 3) излучения 4) конвекции Внутренняя энергия тела зависит от 1) скорости его движения как целого 2) его положения относительно поверхности земли 3) взаимодействия и скорости движения его молекул 4) действия на него внешних сил Как изменяется внутренняя энергия льда в процессе плавления при температуре плавления? 1) кинетическая энергия молекул льда увеличивается, потенциальная — уменьшается 2) кинетическая энергия молекул льда не изменяется, потенциальная — увеличивается 3) кинетическая энергия молекул льда уменьшается, потенциальная — не изменяется 4) кинетическая энергия молекул льда не изменяется, потенциальная — увеличивается На рисунке 11 приведён график зависимости от времени температуры веш;ества, первоначально находившегося в жидком состоянии. Какому состоянию веш;ества соответствует участок графика ВС? 1) жидкому 2) газообразному 3) твёрдому 4) жидкому и газообразному 58 6. Удельная теплота плавления рассчитывается по формуле 1) _0_ тТ 2) ^ т 3) Qm 4) QmT На рисунке 12 приведён график р, 10^ Па зависимости давления газа от его объёма. Какую работу соверша- 1,3 -—7 ет газ при переходе из состоя- 1,2 'Н* ния 1 в состояние 2? /! 1,1 1) 660 кДж 2) 550 кДж 3) 330 кДж 1,0 4. 0 1 4) 110 кДж 2 3 4 Рис. 12 5 F, Какая работа была совершена над газом, если газу было передано количество теплоты 100 Дж и его внутренняя энергия увеличилась на 400 Дж? 1) 100 Дж Ответы. 2) 300 Дж 3) 400 Дж Номера заданий 4) 500 Дж «с ® ® §.8 2 ча S 5 ^ а ^ §•! «с 1 2 3 4 5 6 7 8 1 □ □ □ П □ □ □ □ 2 □ □ □ □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя Свойства газов Основные физические постоянные Название Обозначение Значение Постоянная Больцмана k 1,38-10-23 Дж/К Универсальная газовая постоянная R 8,31 Дж/(моль • К) 6.1. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа Примеры решения задач 1. Чему равна концентрация молекул кислорода, если его давление 1,06 МПа, а средний квадрат скорости движения его молекул 5 • 10^ м^/с^? Масса молекулы кислорода 5,3 • 10“^® кг. Дано: р = 1,06 МПа у2 = 5 . JQ5 1^2^-(.2 tUq = 5,3 • 10“^® кг СИ 1,06* 106 Па Решение: Давление идеального газа, согласно основному уравнению молекулярнокинетической теории, равно: /г — ? Откуда концентрация молекул газа Зр п = —~ 1 2 р = - nm^v^ [тг] Па Н кг • м^/с^ • Н -м-з. 60 П = —3»1,06-10« _ ^ 2.1026 м-з. 5,3 • 10-26.5 • 105 Ответ: /г = 1,2 • 1Q26 м-з, 2. В сосуде объёмом 3 мЗ содержится 1 моль идеального газа. Чему равна средняя кинетическая энергия движения его молекул при давлении 1,2-105 Па? Дано: F=3m3 V = 1 моль р= 1,2-105 Па = 6,02- 1023 моль-1 Е,—7 Решение: Давление идеального газа вычисляется по формуле: Р = I Концентрация молекул газа равна: _ N п у, где V — объём сосуда, N — число молекул газа в сосуде. Известно, что в сосуде находится 1 моль идеального газа, значит, число молекул газа равно постоянной Авогадро: N = N.v, п N^v Тогда [^к] Е - 3pV 2NaV Па - м3 _ Н-м моль-1 . моль м2 = Н - м = Дж. 9-10-19 Дж. ^ _ 3 - 1,2 • 1Q5.3 2 -6,02 - 1023 Ответ: » 9 -1019 Дж. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 2 ___ 89. Почему уравнение р = ^ называют основным уравнением моле- О кулярно-кинетической теории идеального газа? 61 90. Давление газа в одном сосуде больше, чем в другом. Можно ли утверждать, что средняя кинетическая энергия молекул газа в этом сосуде больше, чем в другом? _______________________________ 91. Средний квадрат скорости движения молекул идеального газа увеличился в 9 раз. Изменилось ли давление идеального газа, и если да, то как? _____________________________________________________ 92. В двух закрытых сосудах одинакового объёма содержатся водород и кислород, причём средний квадрат скорости и число молекул газов в сосудах одинаковы. Сравните давление газов в сосудах. 93. В двух закрытых сосудах одинакового объёма находится гелий. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул гелия, находяш;егося в первом сосуде, в 2 раза больше, чем молекул, находяш;ихся во втором сосуде. Сравните давление гелия в сосудах. — 94. Каков средний квадрат скорости молекул газа, если при давлении 300 кПа он занимает объём 10 м^? Масса газа 10 кг. Дано: СИ Решение: Ответ: 62 95. Сколько молекул кислорода содержится в литровой бутылке при давлении 10^ Па, если масса молекулы кислорода 5,3 • 10^® кг, а средний квадрат скорости их движения 400 м^/с^? Дано: Решение: Ответ: 96. Чему равно давление гелия на стенки сосуда ёмкостью 10 л, если в нём находится 4,5* 10^*^ молекул? Масса молекулы гелия 6,64 * 10“^^ кг, средний квадрат скорости молекул 1,6 • 10® м^/с^. Дано: СИ Решение: Ответ: 97. Чему равно число молекул воздуха, содержащегося в футбольном мяче объёмом 1,5 • 10“^ м^, если средний квадрат скорости движения молекул равен 3,2 • 10® м^/с^, масса условной молекулы воздуха 48,1 • 10“^^ кг, давление в мяче 1,5 • 10® Па? Дано: Решение: Ответ: 63 6.2. Уравнение состояния идеального газа Примеры решения задач 1. Определите температуру газа, если средняя кинетическая энергия теплового движения его молекул 8,1 • 10“^^ Дж. Дано: =8,1*10-21 Дж /е = 1,38* 10-23 Дж/К Решение: Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа прямо пропорциональна его термодинамической (абсолютной) температуре: £к-|№ где k — постоянная Больцмана. Следовательно, температура газа Г = 2 ^ 3 k ' Т = 2 *8,1 10:^ Дж _ 391 к. 3 • 1,38 • 10-23 Дж/К Ответ: Т = 391 К. При решении задач, в которых рассматривается одно состояние газа (задача 2) или заданы два состояния газа (задача 3), используйте следующую последовательность действий. 1. Проанализируйте условие задачи и выделите состояние газа, которое описано в условии, или два состояния газа (часто, если явно задано только одно состояние газа, в качестве второго принимают состояние при нормальных условиях). 2. Установите, какие параметры состояния газа изменяются, а какие остаются неизменными. 3. Запишите кратко условие задачи. 4. Переведите значения величин в СИ. 5. Если рассматривается одно состояние газа, то запишите уравнение Менделеева—Клапейрона (уравнение состояния идеального газа). Запишите уравнение Клапейрона, если масса и состав газа при изменении его состояния не меняются, и для каждого состояния — уравнение Менделеева—Клапейрона, если масса и состав газа изменяются. 6. Выразите искомую величину. 7. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 8. Выполните вычисления. 64 2. При какой температуре водород массой 200 г в баллоне ёмкостью 20 л создаёт давление 1,5 • 10^ Па? Дано: т == 200 г р= 1,5-107 Па V= 20 л М = 2 • 10“^ кг/моль СИ 0,2 кг 0,02 м3 Т__? Согласно уравнению Менделеева—Клапейрона: Решение: В задаче описано одно состояние газа — водорода, который можно считать идеальным. Известны следующие параметры состояния: масса, объём и давление газа, нужно найти его температуру. pV= ^RT. ^ М Отсюда [Т] т II м 2 рУМ mR м 3 . кг кг Дж = К. моль • к Т _ l,5-lQ7-0,02-2-10-3 ^ ^ 0,2 • 8,31 Ответ: Т == 360 К. 3. Вычислите давление газа объёмом 43 л при температуре 30 °С, если при температуре -10 °С и давлении 90 кПа он занимает объём 50 л. Дано: т. = 30 °с У, = 43 л ^2 = -10°С Р2 = 90 кПа У2 = 50 л Pi ? СИ 303 К 0,043 м3 263 К 9 - 104 Па 0,05 м3 Решение: В задаче рассматриваются два состояния газа одной и той же массы, который будем считать идеальным. Эти состояния характеризуются разными значениями давления, объёма и температуры. Такие параметры состояния, как объём, давление и температура, изменяются, масса газа и его химический состав остаются неизменными. Поскольку масса и состав газа при изменении его состояния остаются неизменными, воспользуемся уравнением Клапейрона: Р2^2 65 Отсюда Pi Р2^2'Р\ г 1 Па • • К тт 9 • • 0,05 • 303 по 1Л4ТТ non тт Р' “ 0,043-263 = • 10^ Па = 120 кПа. Ответ: = 120 кПа. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 98. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа увеличилась в 5 раз. Как изменилась температура газа? 99. Температура газа изменилась от 546 до 273 К. Как изменилась средняя кинетическая энергия теплового движения его молекул? 100 .Каково давление водорода массой 0,2 кг, находящегося в баллоне объёмом 30 л при температуре 27 °С? Дано: СИ Решение: Ответ: 66 101.Чему равна масса азота, содержащегося в сосуде вместимостью 4 л, если при температуре 70 °С давление газа 1,2 • 10^ Па? Дано: СИ Решение: Ответ: 102 .Какой объём занимают 400 г кислорода при давлении 2 • 10® Па и температуре 27 °С? Дано: СИ Решение: Ответ: 103 .Какова плотность водорода при температуре 127 °С и давлении 1,8*10® Па? Дано: СИ Решение: Ответ: 67 104 .В цилиндре двигателя при такте сжатия давление газа увеличивается от 10^ Па до 30 • 10^ Па, а объём уменьшается от 1 до 0,5 л. Определите температуру газа в конце такта сжатия, если его начальная температура 47 °С. Дано: СИ Решение: Ответ: 105.Чему равно давление газа объёмом 20 л при температуре 37 °С, если при нормальных условиях он занимал объём 5 л? Дано: СИ Решение: Ответ: 106 .Какова плотность азота при давлении 0,2 • 10^ Па и температуре -47 °С, если при давлении 10^ Па и температуре 17 °С его плотность составляет 1,25 кг/м^? 68 Дано: СИ Решение: Ответ: 107 .В баллоне ёмкостью 0,3 находится гелий под давлением 10^ Па при температуре 27 °С. После подкачивания гелия давление повысилось до 4 • 10^ Па, а температура увеличилась до 57 °С. На сколько увеличилась масса гелия? Дано: СИ Решение: Ответ: 108*.Определите плотность смеси, состоящей из 20 г водорода и 160 г кислорода при температуре 20 °С и давлении 10^ Па. Дано: СИ Решение: Ответ: Тренировочный тест 5 Уравнение состояния идеального газа При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Идеальным называют газ: A. массой молекул которого можно пренебречь; Б. размерами молекул которого можно пренебречь; B. взаимодействием между молекулами которого можно пренебречь. Правильным является ответ 1) только А 3) только А и В 2) только А и Б 4) только Б и В Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул водорода увеличилась в 2 раза. Давление водорода при этом 1) не изменилось 2) увеличилось в 2 раза 3) увеличилось в 4 раза 4) уменьшилось в 4 раза Из сосуда медленно выпустили часть газа, содержащегося в нём при определённом давлении р^. При этом концентрация молекул в сосуде уменьшилась в 4 раза. Давление газа 1) не изменилось 2) увеличилось в 2 раза 3) увеличилось в 4 раза 4) уменьшилось в 2 раза Какая из приведённых формул является основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа: А.р=^ nmQV О 1) только А 2) только Б 2;Б.р=|ри2? 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б 70 Температура идеального газа повысилась от 127 до 254 °С. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул при этом 1) не изменилась 2) увеличилась в 2 раза 3) увеличилась примерно в 1,4 раза 4) увеличилась примерно в 1,3 раза Какая из приведённых формул является уравнением состояния идеального газа: А.р= М 1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б Водород массой 0,04 кг находится в сосуде объёмом 8,3 м^ при температуре 300 К. Давление водорода в сосуде равно 1) 6-103 Па 2) 15 Па 3) 6 Па 4) 6 • 10-3 Па Объём и абсолютную температуру идеального газа увеличили в 5 раз. Давление газа при этом 1) не изменилось 2) увеличилось в 5 раз 3) увеличилось в 25 раз 4) уменьшилось в 25 раз Ответы. Номера заданий со н ® ® ai 5 ^ со 1 2 3 4 5 6 7 8 1 □ □ □ □ □ □ □ □ 2 □ □ □ □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка I I Оценка учителя 71 Вариант 2 Идеальным называют газ: A. молекулы которого движутся с одинаковыми скоростями; Б. размерами молекул которого можно пренебречь; B. взаимодействием между молекулами которого можно пренебречь. Правильным является ответ 1) только А 2) только А и Б 3) только А и В 4) только Б и В Средний квадрат скорости молекул водорода уменьшился в 2 раза. Давление водорода 1) не изменилось 2) увеличилось в 4 раза 3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось в 4 раза В сосуд медленно закачали газ. При этом давление газа увеличилось в 3 раза. Концентрация молекул в сосуде 1) не изменилась 2) увеличилась в 3 раза 3) увеличилась в 9 раз 4) уменьшилась в 9 раз Какая из приведённых формул является основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа: А.р nmv 2;Б.р=|п£,? 1) ТОЛЬКО А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б Температура идеального газа понизилась с 454 до 227 °С. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул при этом 1) не изменилась 2) уменьшилась в 2 раза 3) уменьшилась примерно в 1,8 раза 4) увеличилась примерно в 1,4 раза 72 Какая из приведённых формул является уравнением состояния идеального газа? ^ ^ const. А.р= ^ ^ MV Т 1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б Кислород массой 0,08 кг находится в сосуде объёмом 8,3 м^ при температуре 400 К. Давление кислорода в сосуде равно 1) 1000 Па 2) 160 Па 3) 1 Па 4) 10-3 Па Давление и абсолютную температуру идеального газа уменьшили в 3 раза. Объём газа при этом 1) не изменился 2) увеличился в 3 раза 3) увеличился в 9 раз 4) уменьшился в 9 раз Ответы. Номера заданий „ о D Cl, S 2 й 5 ^ о ^ ^ Q о 1 2 3 4 5 6 7 8 1 □ □ □ □ □ □ □ □ 2 □ □ □ □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя 73 6.3. Газовые законы Примеры решения задач При решении задач, в которых неизменным остаётся один из макроскопических параметров состояния газа, придерживайтесь той же последовательности действий, что и при решении задач на уравнение состояния идеального газа. При этом следует записывать не уравнение Клапейрона, а соответствующий газовый закон. 1. Какой объём займёт газ при температуре 127 °С, если при температуре 27 °С его объём станет равным 6 л при неизменном давлении? Дано: Ti = 127°( Т2 = 27°С ^2 = 6Л V,-? СИ 400 к 300 К 6 • 10-3 м^ Решение: В задаче описано изменение состояния газа, при котором меняются два параметра состояния — объём и температура, неизменными остаются масса, химический состав газа и его давление. Это изобарный процесс. Запишем закон Гей-Люссака: Отсюда 7^2 * V2T1 гтг 1 м3 * К о IV,] = = м3. 6 • 10-3 • 400 Q -1П-Ч 3 Q ------300---- =8-10 3„з_8л. Ответ: = 8 л. 2. На рисунке 13 представлен график зависимости давления идеального газа данной массы от объёма при циклическом процессе. Постройте графики этого процесса в координатах р, Т и V, Т. Как изменяется внутренняя энергия газа на каждом этапе циклического процесса, каковы знаки работы и количества теплоты? Решение. Выясним, как изменяются параметры состояния газа на каждом участке графика. 74 1— 2 — изобарный процесс, объём газа увеличивается, следовательно, увеличиваются его температура и внутренняя энергия. Поскольку объём газа увеличивается, то он совершает положительную работу. Изменение внутренней энергии газа и количество теплоты тоже положительны, т. е. газ получает некоторое количество теплоты. 2— 3 — изотермический процесс, следовательно, изменение внутренней энергии равно нулю. Объём газа увеличивается, поэтому он совершает положительную работу и количество теплоты тоже положительно. 3— 4 — изобарный процесс, объём газа уменьшается, следовательно, температура и внутренняя энергия уменьшаются. Газ при этом совершает отрицательную работу. Количество теплоты также отрицательно, т. е. газ отдаёт некоторое количество теплоты. 4— 1 — изохорный процесс, объём газа остаётся постоянным, следовательно, работа газа равна нулю. Поскольку давление газа увеличивается, то увеличиваются его температура и внутренняя энергия. Количество теплоты также положительно. Графики зависимости давления и объёма газа от термодинамической температуры приведены на рисунке 14. 3. Температура 5 моль одноатомного газа при изобарном нагревании повысилась на 40 К. Чему равна совершённая газом работа? Как при этом изменилась его внутренняя энергия? Какое количество теплоты было передано газу? Дано: р = const V = 5 моль АТ = 40 К А — ? АС/ — ? Q-? Решение: Найдём работу, совершённую газом при переходе из одного состояния в другое. При изменении состояния газа меняются его температура и объём. Запишем уравнение Менделеева—Клапейрона для двух состояний газа: pV^ = vi?Tj, pV^ = vRT2- Вычтем из второго уравнения первое, получим: piV2-V,) = v(T2-T,). 75 Так как работа, которую совершает газ, А = pAV = piV^^ - Fj), то А = vR(T2 - Tj) = vRAT; Дж Л = 5 моль • 8,31 40 К ^ 1660 Дж. моль • к Поскольку температура газа повышается, а объём прямо пропорционален термодинамической температуре, то объём газа увеличивается, он расширяется и работа газа положительна. Изменение внутренней энергии газа также величина положительная, т. е. внутренняя энергия газа возрастает, поскольку повышается его температура. Изменение внутренней энергии одноатомного газа равно: AU=pR(T2 T,)=pRAT; ДП = ^ • 5 моль • 8,31 —^ Z моль К 40 К «2490 Дж. По первому закону термодинамики количество теплоты, сообщённое газу, идёт на изменение его внутренней энергии и на работу газа против внешних сил: Q = AU + А. Откуда Q = 1660 Дж + 2490 Дж = 4150 Дж. Ответ: А - 1660 Дж; AU = 2490 Дж; Q = 4150 Дж. 4. Давление азота, находящегося в сосуде объёмом 4 л, после нагревания возросло на 2,1 • 10^ Па. Определите количество теплоты, сообщённое газу, если его удельная теплоёмкость при постоянном объёме 745 Дж/(кг • К). Дано: F= 4 л Др = 2,1 • 10^ Па с^=745 ^ КГ ♦ К М = 28 *10-3 кг моль СИ 4-10-3 м^ Решение: В задаче описан процесс изменения состояния азота данной массы при постоянном объёме. В этом случае работа азота равна нулю и всё сообщённое газу количество теплоты идёт на увеличение его внутренней энергии, т. е. AU = Q. Q-? Количество теплоты в данном случае равно Q = СуГп(Т2 - Т{). В этом равенстве неизвестны масса азота и разность температур. Чтобы их найти, запишем уравнение Менделеева—Клапейрона для двух состояний азота и учтём, что его масса и объём не меняются: P,V=^RT 1’ P2V 76 Вычтем из второго уравнения первое, получим: (P2-Pi)V=^R(T2-T,). Откуда т(Т2~Т^) = (P2-Pi)VM R ПодстЕшив это выражение в формулу для количества теплоты, получим: Q = R R [Q] Дж • Па • • кг • моль • К Н ч тт тт ------------------- = — • м^ = Н • м = Дж. кг • К • моль • Дж м'^ Q , 745 • 2,1 • 10^ ■ 4 • 10-3 ■ 28 ■ 1Q-3 ^ 8,31 Ответ: Q = 2110 Дж. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 109 .20 л воздуха при давлении 1,5 • 10^ Па сжимают до объёма 12 л. Каким будет давление воздуха, если сжатие происходит при неизменной температуре? Дано: Решение: Ответ: 110.Пустой сосуд ёмкостью 4 л соединяют с сосудом ёмкостью 6 л, содержащим водород при давлении 3 • 10^ Па. Какое давление установится в сосудах после их соединения? 77 Дано: Решение: Ответ: 111 .Плотность кислорода при нормальных условиях 1,43 кг/м®. Чему равна плотность кислорода при давлении 1,5 *10® Па при той же температуре? Дано: Решение: Ответ: 112* .В трубке находится столбик ртути длиной Z = 10 см (рис. 15). При горизонтальном положении трубки длина воздушного столба 1^ = 20 см, при её вертикальном положении й___ 11 I —^1 Рис. 15 открытым концом вверх она становится равной 12 = S см. Чему равно атмосферное давление? Плотность ртути 1,36 • 10^ кг/м^. Температура остаётся неизменной. Решение: 78 11 3*.Два сосуда соединены между собой трубкой с краном. В одном из сосудов ёмкостью 1л находится кислород при давлении 1,6 *10^ Па, в другом — ёмкостью 4 л — водород при давлении 2 • 10^ Па. Какое давление установится в сосудах после того, как откроют кран? Процесс изменения состояния газов считать изотермическим. Решение: Ответ: 114.Газу, находящемуся в горизонтально расположенном цилиндре под поршнем и занимающему объём 2 л, сообщили количество теплоты 10 кДж при неизменной температуре. На какое расстояние передвинется поршень, если его площадь равна 1 дм^, а среднее давление на поршень составляет 1,2 • 10^ Па? СИ Решение: Ответ: 11 5.При температуре 12 °С давление воздуха в шине колеса автомобиля было 1,6 • 10^ Па. Каким станет давление в шине, когда температура воздуха возрастёт до 27 °С? Считать, что объём шины не меняется. 79 Дано: СИ Решение: Ответ: 116.В цилиндре под поршнем находится газ при давлении 1,5 • 10^ Па и температуре 27 °С. Груз какой массы нужно положить на поршень после его нагревания до температуры 77 °С, чтобы объём газа не изменился? Плош;адь поперечного сечения поршня 20 см^. Дано: СИ Решение: Ответ: 117.При какой температуре газ займёт объём 4 л, если при 12 °С его объём равен 1,5 л? Давление газа считать постоянным. Дано: СИ Решение: Ответ: 80 118.До какой температуры нужно нагреть при постоянном давлении 40 см^ водорода, находящегося при температуре 27 °С, чтобы его объём увеличился до 80 см^? Дано: СИ Решение: Ответ: 119.На сколько увеличится объём 8 л воздуха, взятого при температуре 10 °С, если его температура повысится до 25 °С, а давление останется неизменным? Дано: СИ Решение: Ответ: 120 .Каково изменение внутренней энергии 0,4 кг азота при изобарном повышении его температуры на 80 К? Вычислите работу, совершённую азотом, и сообщённое ему количество теплоты. Удельная теплоёмкость азота 745 Дж/(кг • К). Дано: Решение: Ответ: 81 121 .Определите увеличение внутренней энергии одноатомного газа, находящегося под давлением 1,5 *10® Па, если его объём изобарно увеличивается на 0,6 м^. Вычислите работу и количество теплоты, получаемое газом при этом процессе. Дано: Решение: Ответ: 122 .Вычислите изменение внутренней энергии, совершённую работу и количество теплоты, сообщённое 400 г гелия при изобарном повышении температуры от 300 до 350 К. Вычисления выполните, не используя табличное значение теплоёмкости, учитывая, что гелий одноатомный газ. 123 .Вычислите работу, совершаемую 8,5 г водорода с начальной температурой 310 К при его изобарном расширении до вдвое большего объёма. Определите изменение внутренней энергии водорода и сообщённое ему количество теплоты при этом процессе. Удельная теплоёмкость водорода при постоянном объёме 10 400 Дж/(кг • К). 82 ^ 124.3аполните таблицу, указав знаки (> О или < О) работы, количества теплоты и изменения внутренней энергии для каждого процесса. Название процесса Работа внешних сил А Количество теплоты Q Изменение внутренней энергии AU Изобарное охлаждение Изотермическое сжатие Изохорное охлаждение Адиабатное сжатие 0 125.Постройте график зависимости плотности идеального газа от термодинамической температуры при изобарном процессе. Каков характер этой зависимости? Что является графиком такой зависимости? 83 126 .По графику зависимости давления газа данной массы от объёма (рис. 16) определите, как меняются его макроскопические параметры при переходе из состояния 1 в состояние 2. 27.Идеальный газ изобарно расширили, а затем изохорно охладили. Изобразите в координатах р, V; V, Т и р, Т графики этих процессов. ! • i ^ 1 28.На рисунке 17 представлен график зависимости давления идеально- го газа данной массы от температуры для замкнутого цикла, стройте графики этого процесса в координатах p,V hV, Т. По- О Рис. 17 Для каждого процесса цикла укажите в таблице знаки (> О или < 0) изменения внутренней энергии, количества теплоты и работы газа. 84 Процесс Название процесса Изменение внутренней энергии Количество теплоты Работа газа 1—2 2—3 3—4 4—1 129.Сравните понятия «идеальный газ» и «реальный газ». Всегда ли можно применять уравнения, полученные для идеального газа, к процессам, происходящим с реальным газом? 6.4. Влажность воздуха Примеры решения задач 1. Чему равна относительная влажность воздуха при температуре 30 °С, если роса выпала при температуре 17 °С? Дано: t = S0°C 17 °С Решение: Относительная влажность воздуха — величина, равная отношению абсолютной влажности воздуха (р) к парциальному давлению (рд) насыщенного пара при данной температуре: ф = А . 100% . Ро Поскольку роса выпала при температуре 17 °С, следовательно, при этой температуре пар, находящийся в воздухе, стал насыщенным. Найдём по таблице давление насыщенного пара при температуре 17 °С: р = 1,93 кПа. Это и есть абсолютная влажность воздуха при температуре 17 °С. Давление насыщенного пара при температуре 30 °С рд = 4,24 кПа. 86 Относительная влажность, следовательно, равна Ф = * 100% = 45,5% . 4,24 кПа Ответ: ср = 45,5% . 2. Сухой термометр психрометра показывает температуру 22 °С, а влажный — 15 °С. Чему равна абсолютная и относительная влажность воздуха? Чему равна точка росы для этих условий? Дано: = 22 °С ^вл=15°С Р-? Ф-? Решение: По психрометрической таблице найдём относительную влажность воздуха. Разность показаний сухого и влажного термометров составляет At = 7 °С. На пересечении строки 22 °С (показания сухого термометра) и столбца 7 °С (разность показаний сухого и влажного термометров) находим значение относительной влажности воздуха: ср = 47% . Согласно таблице давление насыщенного пара при температуре 22 °С Pq = 2,64 кПа. Зная относительную влажность воздуха ср = ^ • 100% и Ро давление насыщенного пара при 22 °С, найдём абсолютную влажность РоЧ> воздуха при этой температуре: р = joo^- р = 2,64 кПа • 0,47 = 1,24 кПа. Точка росы — температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным. Чтобы узнать точку росы, нужно определить по таблице температуру, соответствующую давлению насыщенного пара Pq= р = 1,24 кПа. Следовательно, точка росы = 10 °С. Ответ: ср = 47% ; р = 1,24 кПа; = 10 °С. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 130 .Как и почему точка росы зависит от давления?______________ 131 .Точка росы при нормальном атмосферном давлении составляет 16 °С. Что это означает? ____________________________________ 132.Чему равна абсолютная влажность воздуха в жаркий летний день при температуре 30 °С, если роса выпала при температуре 16 °С? 86 Дано: Решение: Ответ: _________________ 133.Чему равна относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, если роса выпгьяа при температуре 12 °С? Дано: Решение: Ответ: 134 •Относительная влажность воздуха при 20 °С равна 60%. Какова абсолютная влажность воздуха? Дано: Решение: Ответ: 135 .Относительная влажность воздуха вечером при 16 °С равна 55%. Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до 8 °С? Дано: Решение: Ответ: 136.Чему равна относительная влажность воздуха, если сухой термометр психрометра показывает температуру 25 °С, а влажный — 16 °С? Какова абсолютная влажность воздуха? 87 Дано: Решение: Ответ: 1 37.Сухой термометр психрометра показывает температуру 30 °С. Относительная влажность воздуха при этом равна 70% . Чему равны абсолютная влажность воздуха и показания влажного термометра? Дано: Решение: Ответ: 1 38*.Определите объём воды, которая сконденсируется в воздухе объёмом 1 м^, если его температура изменится от 28 до 12 °С. Начгшьная относительная влажность воздуха 75% . Дано: Решение: Ответ: 88 6.5. Тепловые двигатели Примеры решения задач Определите коэффициент полезного действия тепловой машины, если рабочему телу было передано количество теплоты Qj = 1,6 • 10® Дж, а отдано холодильнику количество теплоты Q2 = 1,2*10®Дж. Чему равен максимально возможный КПД этой машины, если температура холодильника 27 °С, а нагревателя — 227 °С? Дано: Qi = 1,6- 10® Дж Q2 — 1,2- 10® Дж Т2- 27° С т,- 227 °с л — ? Лтах СИ 300 К 500 к Решение: Коэффициент полезного действия т) реального двигателя равен отношению совершённой работы А к количеству теплоты Qj, полученному рабочим телом от нагревателя: Qi’ Л Работал равна разности между количеством теплоты Qj, полученным от нагревателя, и количеством теплоты Q2, отданным холодильнику: Л = Qy — Q2- Qi - Q2 Таким образом, г\ = —— . Подставив в формулу значения величин. получим: Л Qi (1,6- 1,2)» 10® Дж _ 0,25, л = 25% 1,6 • 10® Дж Коэффициент полезного действия идеальной тепловой машины равен отношению разности термодинамических температур нагревателя Ту и холодильника Т2 термодинамической температуре нагревателя Ту'. Лтах Ответ: ц = 25% ; ц Лтах 500 К - 300 К 500 К 40%. Ту ’ = 0,4,11 ^40% Задачи для самостоятельного решения 139.Почему в качестве рабочего тела в тепловом двигателе используют газ или пар? _____________________________________________ 89 140 .Изменится ли КПД идеальной тепловой машины, если температура и нагревателя, и холодильника увеличится в 4 раза? 141 .Изменится ли КПД идеальной тепловой машины, если температуру холодильника и нагревателя увеличить на одну и ту же величину? 142.Чему равно максимальное значение КПД двигателя внутреннего сгорания, если температура холодильника составляет 20 °С, а нагревателя — 300 °С? Дано: СИ Решение: Ответ: 143.КПД двигателя внутреннего сгорания равен 40%, температура охлаждающей жидкости 40 °С. Определите температуру газов в цилиндре после сгорания паров бензина. Дано: СИ Решение: Ответ: 144.Какую среднюю мощность развивает двигатель автомобиля, если при скорости движения 80 км/ч расход бензина составляет 8 л на 100 км пути, а КПД двигателя 30% ? 90 Дано: СИ Решение: Ответ: 145.Температура нагревателя идеальной тепловой машины 147 °С, а холодильника — 27 °С. Количество теплоты, получаемое рабочим телом от нагревателя за 1 с, равно 110 кДж. Вычислите КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику, и мош;ность машины. 146.Определите КПД тепловой машины и температуру холодильника, если она совершает работу 250 Дж, получая от нагревателя 1 кДж энергии. Температура нагревателя 340 К. 91 Тренировочный тест 6 Свойства газов При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Какая из приведённых формул соответствует изохорному процессу? l)p,V,=p^V^ 3)^ ?2 ^2 2) — — ^ Ti Связь между какими параметрами состояния идеального газа устанавливает закон Бойля—Мариотта? 1) давлением и температурой 2) объёмом и температурой 3) давлением и объёмом 4) давлением, объёмом и температурой Какой из графиков (рис. 18) соответствует изобарному процессу? 4) 92 На рисунке 19 приведены графики двух изотермических процессов, происходящих с газами одинакового состава и массы. Сравните значения температуры, при которых происходят эти процессы. 1) == 2) > Гз 3) < Гз 4) нельзя дать однозначный ответ О V Рис. 19 Объём газа данной массы при неизменном давлении уменьшился от 40 до 10 л. Температура газа при этом 1) не изменилась 2) уменьшилась в 4 раза 3) увеличилась в 4 раза 4) увеличилась в 2 раза На рисунке 20 представлен график зависимости объёма идеального одноатомного газа от температуры при изменении его состояния, в процессе которого он отдаёт количество теплоты 50 кДж. Изменение внутренней энергии газа равно 1) 0 3)50кДж 2) 25 кДж 4) 100 кДж V О Рис. 20 При изотермическом сжатии идеальному газу сообщили количество теплоты 40 Дж. Работа А, совершённая газом, и изменение его внутренней энергии ли при этом равны 1) А = 40Дж, AL/ = 0 3)А = 0, дг7-40Дж 2) А = -40 Дж, АН = о 4) А = о, АН =-40 Дж При адиабатном расширении идеального газа его внутренняя энергия изменилась на 200 Дж. Какое количество теплоты Q получено или отдано газом в этом процессе и какую работу А совершили при этом внешние силы? 1) Q = 200 Дж, А = 0 2) Q = -200 Дж, А = о 3) Q = 0, А = -200 Дж 4) Q = о, А = 200 Дж Парциальное давление водяного пара в комнате равно 4*10^Па. Парциальное давление насыщенного водяного пара при этой же температуре равно 2 • 10^ Па. Относительная влажность воздуха в комнате равна 1)80% 2)50% 3)40% 4)20% 93 10. Тепловой двигатель получает от нагревателя количество теплоты 800 Дж. КПД двигателя 60%. Работа, совершённая за один цикл, равна 2)480Дж 3)800Дж 4)1280Дж 1. 2. 1)320 Дж Ответы. Номера заданий „ о <© |,Е I й fc ^ в ^ I'i 1 2 3 4 Самооценка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Оценка учителя Вариант 2 Какая из приведённых формул является математическим выражением закона Гей-Люссака? l)Pl^l=P2^2 2) — = — 3)^ Р2 4) Р2^2 Связь между какими параметрами состояния идеального газа устанавливает закон Шарля? 1) давлением и температурой 2) объёмом и температурой 3) давлением и объёмом 4) давлением, объёмом и температурой Какой из графиков (рис. 21) соответствует изотермическому процессу? 4) 94 На рисунке 22 приведены графики двух изобарных процессов, происходящих с газами одинакового состава и массы. Сравните значения давления, при которых происходят эти процессы. 1) Pl^P2 2) Pi>P2 3) Pi <Р2 4) нельзя дать однозначный ответ Рис. 22 Объём газа данной массы при неизменной температуре увеличился от 10 до 40 л. Давление газа при этом 1) не изменилось 2) увеличилось в 4 раза 3) уменьшилось в 4 раза 4) увеличилось в 2 раза На рисунке 23 представлен график зависимости объёма идегьльного одноатомного газа от давления. Внутренняя энергия газа изменилась на 200 кДж. Количество теплоты, сообщённое газу, равно Рис. 23 О 1)0 2) 100 кДж 3) 200 кДж 4) 400 кДж При изотермическом расширении идеальному газу сообщили количество теплоты 40 Дж. Работа А, совершённая газом, и изменение его внутренней энергии ДС/ при этом равны 1) А = 40 Дж, А?7 = о 2) А = -40 Дж, АС/ = 0 3) А = 0, АС/= 40 Дж 4) А = о, АС/= -40 Дж При адиабатном сжатии идегьльного газа его внутренняя энергия изменилась на 200 Дж. Какое количество теплоты Q получено или отдано газом в этом процессе и какую работу А совершили при этом внешние силы? 1) Q = 200 Дж, А = 0 2) Q = -200 Дж, А = о 3) Q = 0, А = -200 Дж 4) Q = о, А = 200 Дж 95 9. Давление насыщенного водяного пара при температуре 25 °С примерно равно 3 • 10^ Па. Чему равно парциальное давление водяного пара при этой температуре при относительной влажности воздуха 60% ? 1)0,5-102 Па 2) 1,8-103 Па 3) 2 • 10^ Па 4) 18-104 Па 10. Чему равно максимальное значение КПД теплового двигателя, температура нагревателя которого 227 °С, а температура холодильника 27 °С? 1) 90% Ответы. со „о <0 а S 2 ^ 53 ^ .2 S е со 2)62,5% 3) 60% Номера заданий 4) 40% 1 2 3 4 Самооценка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Оценка учителя Свойства твёрдых тел и жидкостей Примеры решения задач 1. Проволока длиной 3 м и площадью поперечного сечения 1 мм^ под действием силы 70 Н удлинилась на 3 мм. Каков модуль Юнга вещества, из которого сделана проволока? Дано: ЛГд = 3 М S = 1 мм^ 70Н Ах = 3 мм Е~? СИ 10-6 м' 3 • 10-3 м Решение: При малых деформациях механическое напряжение, возникающее в теле, прямо пропорционально его относительному удлинению: а = Ее. Механическое напряжение равно: относительное удлинение: ст = S ’ £ = Следовательно, Откуда Е = I = S X о Е = Fxr Fxr S(x - jCq) ^Ax [E] = 70 • 3 H * M ■м2 . H = Па. 10-6*3-10-3 Ответ: E = 70 ГПа. = 70* 109 Па= 70 ГПа. 97 2. Для определения поверхностного натяжения жидкости использовали пипетку с диаметром выходного отверстия d = 2,3 мм. Масса 42 капель оказалась равной М = 2,2 г. Чему равно поверхностное натяжение жидкости? Дано: d = 2,3 мм н = 42 М = 2,2т g ^ 10 м/с^ СИ 2,3 2,2 Решение: 10"^ м Сила поверхностного натяжения жид- кости равна силе тяжести, действующей 10“^ кг на каплю: F = mg. Масса одной капли равна массе п капель, делённой на чис- — ? ло капель: m == ^ . Поверхностное натя- жение равно отношению силы поверхностного натяжения к длине границы поверхностного слоя жидкости I = 2пг = nd, т. е. к длине окружности выходного отверстия пипетки: (J = - = — = тм. = I nd nd nnd [сг] = = И . м м * а = _ 2,2 ♦ 10-3-10 _ 42 -3,14-2,3 *10-3 Ответ: а = 72,5 мН/м. = 7,25 • 10-2 Н/м = 72,5 мН/м. 3. В двух капиллярных трубках разного диаметра, опущенных в воду, установилась разность уровней 1,3 см. При опускании этих же трубок в спирт разность уровней оказалась 0,5 см. Определите поверхностное натяжение спирта, если поверхностное натяжение воды 73 мН/м. Дано: = 1,3 см A/ig = см Oj = 73 мН/м Pi = 10^ кг/м2 Р2 = 0,7 • 103 кг/мЗ __? СИ 1,3* 10-2 М 0,5-10-2 м 73 • 10-3 н/м Решение: Высота жидкости в капилляре вычисляется по формуле: h = ^. pgr Разность уровней воды в капиллярных трубках Ah^ равна: A/zj = 2а f 1 PiSy^i где Oj и Pi — соответственно поверхностное натяжение и плотность воды, Ti и Tg — радиусы капиллярных трубок. 98 Разность уровней спирта в капиллярных трубках АЛо равна: где 02 и р2 — соответственно поверхностное натяжение и плотность спирта. Запишем отношение разности уровней спирта к разности уровней воды: А^2 СГ2Р1 Откуда Рг^1 Оо = А/^2Р2^1 АЛ1Р1 м [о] = кг ^ Н м3 ’ м Н м • кг м а, = 0.5-10-^-0.7; 10^- 73:10-3 ^ 1,3-10-2-103 Ответ: 02 ~ 0,02 Н/м. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 147.Вырезали два одинаковых кубика: один — из стекла, другой — из монокристалла кварца. Сохранят ли кубики свою форму, если их опустить в горячую воду? ________________________________ 148 .Восстановит ли свою форму: пружина, если снять с неё предварительно подвешенный груз; кусок пластилина, если его сжать, а затем прекратить воздействие? 99 149.Прочитайте текст и ответьте на вопросы к нему. Твёрдость^ Ни одно тело не может деформироваться, например растягиваться, беспредельно. В конце концов оно разрушится. Для каждого материала можно указать максимальную нагрузку на единицу плош;ади сечения, которую он может выдержать (разрушаюш;ая нагрузка). Чем больше разрушающая нагрузка, тем прочнее материал. Способность материала противостоять разрушению зависит не только от качеств материала, но также от формы изделия и вида воздействия. Так, например, стержень легче разрушить односторонним надавливанием (сверху), чем растяжением, ибо в первом случае он может согнуться и сломаться, так как во втором он должен разорваться. Другой пример значения характера воздействия: полый шар (или подводную лодку) легче сплющить давлением воды снаружи, чем разорвать давлением изнутри. Величина разрушающей нагрузки сильно зависит от качества материала и от способа его термической и механической обработки, а у сложных веществ также от их состава (сталь, стекло). 1. Что такое разрушающая нагрузка? _______________________ 2. Что характеризует разрушающая нагрузка? 3. От чего зависит прочность детали? 4. Почему прочность детали зависит от вида воздействия на неё? 5. Разрушающая нагрузка при растяжении для стали составляет от 4 • 10^ до 14 • 10^ кПа. Что означает этот диапазон значений? ^ См.: Элементарный учебник физики / под ред. акад. Г. С. Ландсберга. Т. 1. — С. 474—475. 100 150 .Запас прочности для стали равен 2,5. Что это означает? 151.Какое механическое напряжение возникает в проволоке диаметром 1,5 мм, к которой подвешен груз массой 4 кг? Дано: СИ Решение: Ответ: 152.Чему равно относительное и абсолютное удлинение стального троса длиной 5 м, в котором при растяжении возникло механическое напряжение 30 МПа? Модуль Юнга стали 210 ГПа. Дано: СИ Решение: Ответ: 153.Модуль Юнга для алюминия равен 7 • 10^ Па. Что это означает? ^ 154.На рисунке 24 приведён график зависимости механического напряжения, возникающего в железной балке, от её относительного удлинения. Найдите модуль Юнга железа. 101 Дано: СИ Решение: Ответ: 1 55.Проволока длиной 5 м и диаметром 0,4 мм под действием силы 50 Н удлинилась на 5 см. Каков модуль Юнга вещества, из которого сделана проволока? Дано: СИ Решение: Ответ: 1 56.Определите предел прочности проволоки площадью поперечного сечения 1,4 • 10”^ см^, если она разрывается под действием силы 280 Н. Дано: СИ Решение: Ответ: 102 157.Какова масса капли мыльного раствора, вытекающей из пипетки, диаметр отверстия которой равен 1,2 мм? Считать, что диаметр шейки капли в момент отрыва равен диаметру пипетки. Поверхностное натяжение мыльного раствора 40 мН/м. Дано: СИ Решение: Ответ: 158.Для измерения поверхностного натяжения жидкости была использована пипетка с диаметром выходного отверстия 2 мм. Масса 40 капель составила 1,9 г. Чему равно поверхностное натяжение жидкости? Дано: СИ Решение: Ответ: 159. Почему вода поднимается вверх по капиллярам? От чего зависит высота подъёма жидкости в капилляре? ______________________ 160. Почему уровень ртути в капилляре ниже уровня ртути в сосуде, в который он опущен? ______________________________________ 161.Почему фломастером легко писать на плотной бумаге, трудно — на промокательной бумаге и невозможно — на промасленной? 103 162.Диаметр одной капиллярной трубки в 2 раза больше, чем другой. Сравните высоту поднятия бензина в этих трубках. 163.Ртуть опустилась в капиллярной трубке на 2 см. Чему равен диаметр трубки? Плотность ртути 1,36 • 10^ кг/м^, поверхностное натяжение ртути 510 мН/м. Дано: СИ Решение: Ответ: 164 .В капиллярной трубке радиусом 0,6 мм жидкость поднялась на 10 мм. Найдите плотность жидкости, если её поверхностное натяжение 24 мН/м. Дано: СИ Решение: Ответ: 165.Прочитайте текст и ответьте на вопросы к нему. Зависимость поверхностного натяжения от температуры^ Говоря о значении поверхностного натяжения различных жидкостей, указывают температуру, при которой оно измерялось. Это делается потому, что поверхностное натяжение зависит от температуры. В этом можно убедиться при помощи опыта. Насыпав на поверхность воды в сосуде ликоподия, поднесём к нему накалённое метал- ^ См.: Элементарный учебник физики. — С. 421—422. 104 лическое тело. От этого прогреется поверхность воды, причём больше всего в непосредственной близости к нагретому телу. Мы увидим, что ликоподий разбежится от нагретого предмета. Это показывает, что с повышением температуры поверхностное натяжение уменьшается. Следовательно, силы сцепления в жидкости уменьшаются при повышении температуры. 1. Почему в таблице «Поверхностное натяжение жидкостей» указывают температуру, при которой оно было измерено? ____________ 2. Почему силы сцепления в жидкости уменьшаются при повышении температуры? __________________________________________ 166 .Какие модели изучает молекулярная физика? 0 167.Приведите примеры исторических опытов, изученных вами в разделе «Молекулярная физика». Какие из них являются фундаментальными? Каково их значение для развития науки? 168* .Каково место газовых законов в структуре молекулярно-кинетической теории идеального газа? __________________________________ ^ 169*.Составьте план рассказа о молекулярно-кинетической теории идеального газа как о частной физической теории. 105 Тренировочный тест 7 Свойства твёрдых тел и жидкостей При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 1. Деформации кручения в наибольшей степени подвержен(а) 1) ножка стола 2) винт при завинчивании 3) пружина, на которой висит груз 4) струна гитары 2. Единица механического напряжения в СИ 1)Па 2)Н 3)Н/м 4)Н*м 3. Модуль Юнга равен 1) отношению механического напряжения к относительному удлинению 2) механическому напряжению 3) отношению относительного удлинения к механическому напряжению 4) произведению относительного удлинения и механического напряжения 4. Предел прочности — механическое напряжение, при котором тело 1) ещё сохраняет упругие свойства 2) становится хрупким 3) становится пластичным 4) начинает разрушаться 5. Модуль Юнга стали равен 210 ГПа. Это означает, что 1) если бы удалось увеличить длину стального стержня в 2 раза, то в нём возникло бы механическое напряжение 210 ГПа 106 2) механическое напряжение, которое возникает в стальном стержне площадью поперечного сечения 1 м^ при действии на него силы 1 Н, равно 210 ГПа 3) механическое напряжение, возникающее в стальном стержне, равно 210 ГПа 4) механическое напряжение, возникающее в стальном стержне, равно 1 ГПа при действии на него силы 210 Н Чему равен модуль Юнга серебра, если проволока длиной 4 м и площадью поперечного сечения 0,2 мм^ удлинилась на 0,5 см при действии на неё силы 20 Н? 1)80 ГПа 2) 10» Па 3) 800 Па 4) 10 Па Капилляры одинакового диаметра опущены один — в воду, а другой — в мыльный раствор. Сравните высоту подъёма воды и мыльного раствора ^2 в капиллярах, считая плотность жидкостей одинаковой. Поверхностное натяжение воды 73 мН/м, мыльного раствора — 40 мН/м. 1) = ^2 Ответы. Ф м о ф Q.S 2 Ф S 5 ^ сз ^ ^ §-1 Ф 2)/Ij = 1,8^2 3)l,8/ij = /i2 Номера заданий Самооценка 4) = 3,24/^2 1 2 3 4 5 6 7 1 □ □ □ □ □ □ □ 2 □ □ □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ □ □ Оценка учителя Вариант 2 Деформации изгиба в наибольшей степени подвержен(а) 1) ножка стола 2) винт при завинчивании 3) пружина, на которой висит груз 4) струна гитары 107 Механическое напряжение равно 1) отношению силы, действующей на тело, к площади его поперечного сечения 2) действующей на тело силе 3) произведению силы, действующей на тело, и площади его поперечного сечения 4) отношению площади поперечного сечения тела к силе, действующей на него 3. Единица модуля Юнга в СИ 1) Па 2) Н 3) Н/м 4) Н м 4. Запас прочности — это 1) механическое напряжение, при котором тело начинает разрушаться 2) механическое напряжение, при котором тело перестаёт быть упругим 3) механическое напряжение, при котором тело сохраняет деформацию 4) число, показывающее, во сколько раз предел прочности больше допустимого механического напряжения 5. Модуль Юнга алюминия равен 70 ГПа. Это означает, что 1) если бы удалось увеличить длину алюминиевого стержня в 2 раза, то в нём возникло бы механическое напряжение 70 ГПа 2) механическое напряжение, которое возникает в алюминиевом стержне площадью поперечного сечения 1 м^ при действии на него силы 1 Н, равно 70 ГПа 3) механическое напряжение, возникающее в алюминиевом стержне, равно 70 ГПа 4) механическое напряжение, возникающее в алюминиевом стержне, равно 1 ГПа при действии на него силы 70 Н 6. Чему равна сила, действующая на серебряную проволоку длиной 4 м, имеющую площадь поперечного сечения 0,2 мм^, если она под действием силы удлинилась на 0,5 см? Модуль Юнга серебра равен 80 ГПа. 1) 16 кН 2) 800 Н 3) 80Н 4) 20 Н 108 Капилляры одинакового диаметра опущены один — в керосин, а другой — в бензин. Сравните высоту подъёма керосина и ^2 бензина в капиллярах. Плотность керосина 800 кг/м^, плотность бензина 700 кг/м^ , поверхностное натяжение керосина 24 мН/м, бензина — 21 мН/м. 1) = Л2 Ответы. <а о «о ^ ж s ^ ^ ^ « о «о 2) *1 — l,3/l2 1 3) 1,3^1 ^2 4) Л, = 1,1 Номера заданий 1 2 3 4 5 6 7 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя ЭЛЕКТРОДИНАМИКА о О Электростатика Основные физические постоянные Название Обозначение Значение Заряд электрона (элементарный электрический заряд) е -1,6-10-19 Кл Масса электрона 9,1 • кг Масса протона ГПр 1,67-10-27 кг Электрическая постоянная Ч 0,885-10-11 Ф/м 8.1. Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля Примеры решения задач При решении задач, в которых используются векторные величины — кулоновская сила F и напряжённость электрического поля Е, а также принцип суперпозиции, придерживайтесь следующей последовательности действий. 1. Запишите кратко условие задачи. 2. Переведите значения величин в СИ. 3. Сделайте рисунок, обозначьте на нём объекты (заряженные тела), создающие электростатическое поле; силы, действующие на эти тела (электростатические, гравитационные и др.); напряжённость поля, со- 110 здаваемого зарядгши, или напряженность внешнего однородного поля; результирующие силы или напряжённости, используя принцип суперпозиции сил или полей. 4. Запишите основные законы и формулы, которые необходимы для анализа предложенной ситуации и решения задачи, 5. Выразите искомую величину. 6. Проверьте полученное выражение по правилу размерности. 7. Выполните вычисления. 1. Два положительно заряженных тела с зарядами = 4 нКл viq2 = ^ нКл находятся на расстоянии г = 20 см друг от друга. В какой точке на линии, соединяющей эти тела, надо поместить третье тело с зарядом = -2 нКл, чтобы оно оказалось в равновесии? Массами тел пренебречь. Дано: ?1 = 4 нКл Я2~ ^ нКл Qs ^ ” 2 нКл г =20 СМ л: — ? СИ 4 • 10-9 Кл 9 • 10-9 Кл -2*10-9 Кл 0,2 м Решение: Заряженные тела считаем точечными. На тело с зарядом -q^ действуют силы и i^2 стороны зарядов q^ и q2 (рис. 25): (г - х)^ ’ F2 = k Я2^3 SLX — расстояние между зарядами ^2 и q^-В соответствии с условием при равновесии тела Fi=Fz- Следовательно, 91 А ^ Яз ^ 92 А W \ 1 ^ W I 1 I"* г 1 Рис. 25 (Г-Х)2 X -■ JQ2 [х] = 7^ + 7^ ТКл Г. X = Ткл + V^*To-9 ____ • м = м. •о,2 = 0,12 м. л/4 • 10-9 + Jg . 10-9 Как видно из решения задачи, значение заряда q^ не влияет на условие равновесия тела, имеющего этот заряд. Ответ: л: = 12 см. 111 2. Два точечных заряда = 9 нКл и gg -27,7 нКл находятся на расстоянии г = 5 см друг от друга. Чему равна напряжённость электростатического поля в точке, расположенной на расстоянии = 3 см от положительного заряда и Гз = 4 см от отрицательного? Дано: gj = 9 нКл Q2 = -27,7 нКл г = 5 см Tj = 3 см Tg = 4 см Е-? СИ 9-10"^ Кл -27,7*10-9 Кл 5* 10-2 м 3- 4^ 10-2 м 10- м Решение: В соответствии с принципом суперпозиции напряжённость поля в точке А (рис. 26) равна: Е = Е^ 4- где Е^ — напряжённость в точке А поля, созданного зарядом д^; Е2 — напряжённость в точке А поля, созданного зарядом gg. Поскольку заряды д^ и gg точечные, то ^1 '2 Из условия задачи следует, что угол между векторами Е^ и ^g прямой (катеты треугольника 3 и 4 см, гипотенуза — 5 см), тогда напряжённость поля в точке А находим по теореме Пифагора: V '1 '2 £ = 9 • 10» Н»м2 Кл2 81 • 10-18 Кл^ ^ 27.72- 10-18 Кд2 (3 • 10-2)-» (4 • 10-2)4 м4 » 18 • 10^ Н/кг = 180 кН/Кл. Ответ: £ = 180 кН/Кл. 112 3. в однородном электростатическом поле напряжённостью 5 • 10^ Н/Кл висит пылинка массой 10“^^ кг. Определите её заряд. Дано: ^ = 5 • 1Q3 Н/Кл т = 10“^^ кг ^=9,8 м/с^ д-? Решение: На пылинку (точечный заряд) действуют Земля и электростатическое поле. Поскольку пылинка неподвижна, действующие на неё силы компенсируются (рис. 27): ^зл = или Так как = qE^ можно записать: qE ^ mg^ отсюда mg _ кг-м/с^ _ кг-м/с^*Кл ^ к7г;;;/с2 = « 2 • 10-14 Кл = 0,02 пКл. 5 • Ответ: q « 0,02 пКл. mg. Задачи для самостоятельного решения 170 Что такое электрический заряд (подчеркните правильный ответ): свойство*, объект, обладающий данным свойством*, физическая величина! 171 .Будут ли одинаковыми показания электрометра, если в полый шар, надетый на его стержень, не касаясь электрометра, поочерёдно внести предварительно потёртые друг о друга пластинки из эбонита и оргстекла? Что покажет электрометр, если внести обе пластинки вместе? 113 172.Почему лёгкий шарик из металлической фольги притягивается и к положительно заряженной стеклянной палочке, и к отрицательно заряженной эбонитовой? ______________________________________ Е] 173 .В таблице указаны знаки зарядов разных тел при электризации трением. Вещество Трение О мех Трение О бумагу Трение О шёлк Эбонит - -1- - Стекло -1- Объясните, как перемещ,аются электроны в различных случаях электризации эбонита и стекла. Почему эбонит при трении о шёлк и бумагу электризуется по-разному? Может ли одно и то же тело, например эбонит, при трении электризоваться по-разному: то положительно, то отрицательно? _____________________________________ 174 .Зачем верхние концы молниеотводов заостряют? ^ 175.В чём состоит принципиальное отличие законов сохранения от всех других законов природы? __________________________________________ 176 .Какими свойствами обладает точечный заряд и каких свойств у него нет? __________________________________________________________ 114 177.Когда к положительно заряженному электроскопу поднесли, не касаясь его, заряженную палочку, то листочки электроскопа опали. Каким по знаку был заряд палочки? ________________________ 178.Три пары лёгких шариков одинаковой массы подвешены на шёлковых нитях (рис. 28). Одному из шести шариков сообщили отрицательный заряд. В какой паре шариков он находится? Б Рис. 28 В 179.Чему равен электрический заряд ядра атома лития? 180 .Положительно заряженное тело притягивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Каким может быть заряд шарика? ________________________________________________ 181 .Капля жидкости, имеющая отрицательный заряд -2^, при освещении потеряла один электрон. Каким стал заряд капли? 182 .Металлическая пластина, имевшая положительный заряд 10е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины? __________________________________________________________ 183 .Тела, обладающие зарядами 5 • 10“^ Кл и -8 • 10“^ Кл, привели в соприкосновение и развели. Будут ли они взаимодействовать? Если будут, то как? _______________________________________________ 115 184 .Какой заряд появится у каждого из трёх одинаковых шариков после того, как их приведут в соприкосновение друг с другом и разведут, если начальные заряды шариков были 8, -5 и 6 нКл? 185 .Как будет изменяться действие электрического поля, созданного отрицательным зарядом, на заряд другого знака, если расстояние между ними будет увеличиваться? 186.Во сколько раз изменится сила кулоновского взаимодействия двух маленьких, одинаково заряженных тел, если, не изменяя расстояния между ними, перенести 2/3 заряда с одного тела на другое? 187 .Расстояние между двумя точечными зарядами увеличили в 3 раза, и один из зарядов увеличили в 3 раза. Как изменилась сила взаимо- действия между ними? 188 .Покажите на рисунке 29 кулоновскую силу F, действуюш;ую на положительный заряд д, помеш,ённый в вершину А квадрата, в трёх вершинах которого находятся точечные заряды. 116 189 .В вершинах квадрата находятся заряды (рис. 30). Покажите на рисунке кулоновскую силу F, действуюш;ую на положительный заряд, помеш;ённый в центр квадрата. 190.С какой силой взаимодействуют точечные заряды 20 и 30 нКл, нахо-дяш;иеся на расстоянии 5 см друг от друга в вакууме? Дано: СИ Решение: Ответ: 191 .На каком расстоянии друг от друга находятся точечные заряды 2 и 5 нКл, если сила их взаимодействия в вакууме равна 9 мН? СИ Решение: Ответ: 192.Два лёгких металлических шарика заряжены одноимёнными зарядами q и 5д. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась при этом сила их взаимодействия? 117 Дано: Решение: Ответ: ________________ 193.Два шарика, имеющие одинаковые отрицательные заряды, взаимодействуют с силой 0,93 мН. Расстояние между шариками 10 см. Чему равно число избыточных электронов на каждом шарике? Дано: СИ Решение: Ответ: 194.Два разноимённых заряда, по 25 нКл каждый, расположены на расстоянии 24 см друг от друга. С какой силой электростатическое поле этих зарядов действует на заряд 3 нКл, помещённый в точку, удалённую на 15 см от каждого заряда? Дано: СИ Решение: Ответ: 118 195.Незаряженный металлический проводник, состоящий из двух плотно соприкасающихся частей А и В, внесли в электростатическое поле положительно заряженного шара (рис. 31). Затем части проводника разъединили. Какие заряды окажутся на каждой части проводника? В Рис. 31 ^ 196.Сравните вещество и электрическое поле (найдите общие и различные черты, свойства), заполнив таблицу. Общее Различия 197 .Вам известна формула напряжённости электростатического поля Е = F/q. Означает ли это, что напряжённость зависит от силы, приложенной к электрическому заряду в данной точке поля, и от значения этого заряда? _________________________________________________ 198 .На рисунке 32 изображена сила, действующая на помещённый в электростатическое поле электрон. Покажите на рисунке вектор напряжённости поля. € Рис. 32 199 .В однородное электростатическое поле, напряжённость которого направлена справа налево, поместили отрицательно заряженную пылинку. Куда и как начнёт двигаться пылинка, если силой тяжести пренебречь? Сделайте рисунок. 119 200 .Как изменится напряжённость электростатического поля, если значение заряда, помещённого в поле, уменьшить в 2 раза? 201 ■Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями, проанализировав следующую ситуацию: «В электрическое поле, созданное зарядом Q, был внесён заряд q. Если увеличить расстояние между зарядами g и Q, то ...». К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) напряжённость электростатического поля, созданного зарядом Q Б) сила взаимодействия зарядов B) заряд Q, создающий поле ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится А Б В 202 .В однородном электростатическом поле вдоль линий напряжённости движется электрон с ускорением 8,8 • 10^^ м/с^. Определите напряжённость этого поля. 203* .В однородное электростатическое поле влетает электрон со скоростью 10^ м/с и движется вдоль линий напряжённости поля. За какое 120 время скорость электрона станет равной нулю, если напряженность поля равна 1200 Н/Кл? Решение: Ответ: 204" .В электростатическом поле, вектор напряжённости которого направлен вертикально вверх, равномерно движется пылинка массой 10“^ кг. Чему равен заряд пылинки, если напряжённость поля 100 В/м? Дано: Решение: Ответ: 205 .Маленький, подвешенный на нити металлический шарик имеет положительный заряд и совершает колебания. Как изменится период колебаний шарика, если его поместить в однородное электростатическое поле? Вектор напряжённости поля направлен вертикально вниз. 121 206 .На рисунке 33 изображены одинаковые электрометры, соединённые стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень? _____________________ Рис. 33 207 .Если поднести наэлектризованную эбонитовую палочку сначала к лёгкому металлическому телу (например, кусочку фольги), а потом к лёгкому кусочку диэлектрика (пластмассовому шарику), то оба эти тела притянутся к палочке. Одинаковы ли причины этих явлений? __________________________________________________________ 208 .К одному из электрометров, соединённых проводником, поднесли отрицательно заряженную палочку (рис. 34). Как распределятся заряды на электрометрах? 209 .К шару незаряженного электроскопа поднесли положительно заряженную стеклянную палочку. Листочки электроскопа разошлись на некоторый угол (рис. 35). Почему? ___________________________ Рис. 35 122 210 .На каком расстоянии от точечного заряда 10 нКл, находящегося в дистиллированной воде, напряжённость электростатического поля будет равна 0,25 Н/Кл? Диэлектрическая проницаемость дистиллированной воды 81. Дано: СИ Решение: Ответ: 211 .Точечный заряд 100 нКл находится в сосуде с керосином. Чему равна напряжённость электростатического поля этого заряда на расстоянии 3 см? Диэлектрическая проницаемость керосина 2,1. Дано: СИ Решение: Ответ: 21 2.Объясните опыт, описанный Фарадеем: «Я поместил внутри куба чувствительный электроскоп с золотым листком и сообщил этой системе извне большие заряды. Ни при зарядке, ни при разрядке электроскоп не обнаружил никаких следов присутствия электриче- ства. Тренировочный тест 8 Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Положительно заряженное тело притягивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика может быть: А. отрицательным; Б. равным нулю. Правильным является ответ 1)только А 2)только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б Маленькая капля масла падает под действием силы тяжести. Приблизившись к находящейся под ней положительно заряженной пластине, капля зависает над пластиной. Каков знак заряда капли? 1) отрицательный 2) положительный 3) капля может иметь заряд любого знака 4) капля не имеет заряда Одному из двух одинаковых шариков сообщили заряд Л-q, другому ---Vbq. Какими станут заряды шариков, если их соединить про- водником? 1) одинаковыми и равными Л-q 2) одинаковыми и равными -t-3^ 3) одинаковыми и равными -1-5д 4) одинаковыми и равными -\-Qq Электрическое поле может существовать: А. в металлах; Б. в вакууме; Правильным является ответ 1)только А 2) АиВ В. в жидкостях; Г. в газах. 3)А, ВиГ 4)А, Б, В, Г 124 в электрическое поле положительно заряженного шара вносят лёгкий незаряженный металлический шарик. Возникнет ли собственное электрическое поле в шарике? Будет ли действовать это поле на заряженный шар? 1) возникнет; действовать на шар не будет 2) не возникнет; действовать на шар не будет 3) возникнет; действовать на шар будет 4) не возникнет; действовать на шар будет Однородным электростатическим полем называют 1) поле, созданное электрическими зарядами одного знака 2) поле, созданное электрическими зарядами противоположных знаков 3) поле, в каждой точке которого вектор напряжённости имеет одинаковое направление 4) поле, в каждой точке которого вектор напряжённости имеет одинаковые модуль и направление Как изменится сила, с которой электрическое поле, созданное отрицательным зарядом, действует на помещённый в поле положительный заряд, если расстояние между зарядами увеличится? 3) не изменится 4) сила станет равной нулю 1) увеличится 2) уменьшится Два точечных заряда, по 10 нКл каждый, взаимодействуют с силой 1 мН. На каком расстоянии находятся эти заряды? 1)90 см 2) 30 см 3) 9 см 4) 3 см 9. На рисунке 36 изображено сечение уединённого заряженного проводящего шара, имеющего внутри полость. В какой области — А, В или С — напряжённость электростатического поля, созданного этим шаром, равна нулю? 1) только в области А 2) только в области В 3) в областях АиВ 4) в областях В и С Рис. 36 10. Заряд 1,2* 10“^ Кл помещён в электростатическое поле, напряжённость которого 2 • 10^ В/м. Чему равна сила, действующая на заряд со стороны поля? 1) 6 • 10-12 Н 2) 2,4 • 10-5 н 3) 2,4 • 10^ Н 4) 1,67 • Н 125 Ответы. Номера заданий <© р. о <© CL, S 2 ^ ^ ^ §-1 со 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя Вариант 2 Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика может быть: А. положительным; Б. равным нулю. Правильным является ответ 1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б Капля жидкости, имеюпдая положительный заряд +е, под действием света потеряла один электрон. Каким стал заряд капли? 1)0 2)+е 3)-2е 4)+2е Одному из двух одинаковых шариков сообш;или заряд -q, другому ---ЬЗд. Какими станут заряды шариков, если их соединить про- водником? 1) одинаковыми и равными +q 2) одинаковыми и равными +2q 3) одинаковыми и равными -2q 4) одинаковыми и равными -q Источником электростатического поля являются А. неподвижные электрические заряды; Б. движупдиеся электрические заряды. Правильным является ответ 126 1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б В электрическое поле отрицательно заряженного шара вносят лёгкую незаряженную металлическую гильзу. Возникнет ли собственное электрическое поле в гильзе? Будет ли действовать это поле на шар? 1) возникнет; действовать на шар не будет 2) не возникнет; действовать на шар не будет 3) возникнет; действовать на шар будет 4) не возникнет; действовать на шар будет В однородном электростатическом поле, напряжённость которого направлена слева направо, находится отрицательно заряженная пылинка. Куда и как начнёт двигаться пылинка, если силой тяжести пренебречь? 1) вправо; равномерно 2) влево; равномерно 3) вправо; равноускоренно 4) влево; равноускоренно Как изменится сила, с которой электрическое поле, созданное положительным зарядом, действует на помеш;ённый в поле отрицательный заряд, если расстояние между зарядами уменьшится? 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится 4) сила станет равной нулю Два точечных заряда по 10 нКл каждый находятся на расстоянии 3 см друг от друга. С какой силой взаимодействуют эти заряды? 1) 1 мН 2) ЗмН 3) 100 мН 4) 300 мН На рисунке 37 изображено сечение уединённого заряженного проводящего шара, имеющего внутри полость. В какой области — А, В или С — напряжённость электростатического поля, созданного этим шаром, не равна ну- С ЛЮ? 1) только в области А 2) только в области В 3) только в области С 4) в областях Ап В Рис. 37 127 10. На заряд 1,2 • 10 ^ Кл, помещённый в электростатическое поле, действует сила 2,4 • 10^ Н. Чему равна напряжённость поля? 1) 2-103 В/м 2) 2 • 10-3 в/м 3) 2,88-10-3 В/м 4) 0,5-10-12 в/м Ответы. Номера заданий «о р, о ® & S ё ^ в Si ® а «о ^ а о ф 1 2 3 4 Самооценка 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ I I Оценка учителя 8.2. Разность потенциалов. Электрическая ёмкость. Энергия электростатического поля Примеры решения задач 1. в однородном электростатическом поле напряжённостью 6 -10^ Н/Кл перемещается заряд 7 - 10-® Кл на расстояние 8 см в направлении линий напряжённости поля. Определите работу поля. Дано: J5: = 6 -103 Н/Кл ^ = 7 -10-3 Кл с? = 8 см А — ? СИ 8-10-2 м Решение: Работа электростатического поля равна: А = Uq = qEd\ А = 7 - 10-3 Кл • 6 • 103 Н/Кл • 8 • 10-2 м = = 3,36 -10-3 Дж = 3,36 мДж. Ответ: А = 3,36 мДж. 128 2. Шарик массой 1 г перемещается из точки А, потенциал электростатического поля в которой 600 В, в точку В, потенциал в которой равен нулю. Заряд шарика 10 ® Кл. Чему равна скорость шарика в точке А, если в точке В его скорость 20 см/с? Дано: m = 1 г (Pi = 600 В Ф2 = 0 д = 10-® Кл i; = 20 см/с ^0-? Поскольку СИ 10“® кг 0,2 м/с АЕ,. = Решение: Шарик перемещается под действием электрической силы по направлению линий напряжённости поля. При этом изменение кинетической энергии шарика равно работе электрической силы: АЕ.=А. mv‘ mv А ^ g((Pi - фз), то можно записать: = д(ф1 - фз). Отсюда К] = 1^0 = - 2?(Ф1 - Фг) т м2 Кл-В _ /м2 Дж _ /м2 Н * М _ /м2 с2 кг 1 \/ С2 кг а/ с2 кг /\j с2 кг ‘ м • м р2 . Т.Т. = м/с. 02 2•10 ®-600 ^ „ , ‘'0= ./0,22---------- »0,17м/с. Ответ: ~ 0,17 м/с. Задачи ДЛЯ самостоятельного решения 0 213.Всегда ли справедлива формула, связывающая напряжение и напряжённость поля: и = Ed? ___________________________________ 129 214.Какую работу нужно совершить, чтобы переместить заряд 5 • 10"® Кл между двумя точками электростатического поля, разность потенциалов которого равна 1000 В? Дано: Решение: Ответ: 215.Напряжение между двумя точками, расположенными на одной линии напряжённости электростатического поля, равно 2 кВ, расстояние между ними 10 см. Какова напряжённость поля? СИ Решение: Ответ: 216.Чему равен электрический заряд, который перемещ,ается из точки, в которой потенциал поля равен 200 В, в точку, потенциал в которой 150 В, если силы электростатического поля совершают работу 2,5 мДж? Дано: СИ Решение: Ответ: 130 217,Полому металлическому телу сообщён положительный заряд (рис. 38). Каково соотношение между потенциалами в точках А и jB? 218.Две параллельные металлические пластины находятся на расстоянии 10 мм друг от друга. К пластинам приложено напряжение 20 В. Чему равна напряжённость электростатического поля между пластинами? Дано: СИ Решение: Ответ: 219 -К двум парам параллельных металлических пластин приложено одинаковое напряжение. Каково отношение напряжённостей электростатических полей между пластинами, если известно, что расстояние между пластинами в первой паре в 4 раза больше, чем во второй? _____________________________________________________ 220.Заряженная частица движется в однородном электростатическом поле из точки 1 в точку 2 (рис. 39). Верно ли утверждение о том, что потенциальная энергия частицы в точке 2 (на поверхности пластины В) равна нулю? Возможно ли другое суждение? 131 221 .Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями, проанализировав следующую ситуацию: «Работа, совершаемая однородным электростатическим полем при перемещении заряда q по направлению линий напряжённости равна А. Если увеличить расстояние, на которое переместится заряд q, то ...». К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) работа электростатического поля Б) напряжённость электростатического поля B) разность потенциалов между начальным и конечным положениями заряда ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится А Б В 222.Какую кинетическую энергию приобретёт электрон, преодолев разность потенциалов 10® В? Дано: Решение: Ответ: 223 .Какова разность потенциалов между пластинами конденсатора, если расстояние между ними 10 см, а напряжённость поля равна 200 В/м? Дано: СИ Решение: Ответ: 132 224.Какую разность потенциалов должен преодолеть электрон, чтобы его скорость увеличилась от нуля до 8 • 10® м/с? Дано: Решение: Ответ: 225.Определите напряжённость электростатического поля между облаком и землёй во время грозы, если разность потенциалов равна 10® В. Расстояние между облаком и землёй 300 м. Дано: Решение: Ответ: 226 .Можно ли утверждать, проанализировав формулу электрической ёмкости С = q/U, что ёмкость конденсатора зависит от сообщённого его обкладкам заряда и возникающего между ними напряжения? 227.Чему равна ёмкость проводника, потенциал которого станет равным 20 кВ при сообщении ему заряда 2,5 нКл? Дано: СИ Решение: Ответ: 133 228 .Как изменится разность потенциалов на пластинах заряженного конденсатора, если уменьшить расстояние между ними? 229 .Как изменится ёмкость плоского воздушного конденсатора, если между пластинами поместить незаряженную тонкую металличе- скую пластину? 230.Чему равна ёмкость конденсатора, если при его зарядке до напряжения 1,5 кВ он получает заряд 30 нКл? Дано: СИ Решение: Ответ: 231 .Чему равна ёмкость керамического конденсатора, если площадь его пластин 4 см^, расстояние между ними 0,1мм и диэлектрическая проницаемость диэлектрика 10 000? Дано: СИ Решение: Ответ: 134 232 .Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями, проанализировав следующую ситуацию: «Между обкладками плоского конденсатора поместили пластину из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью 8. При этом ...». К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) заряд на обкладках конденсатора Б) разность потенциалов между обкладками конденсатора B) ёмкость конденсатора ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится А Б В 233.Сравните ёмкости конденсаторов, изображённых на рисунке 40, если в случае а) ёмкость конденсатора равна С. а) jrf t-2 в) б) 2d г) Рис. 40 234 .Какая энергия выделится в лампочке, если на неё замкнуть конденсатор с параметрами: С = 10 мкФ, U == 220 В? Дано: СИ Решение: Ответ: 135 235.На конденсаторе написано: 1 пФ, 300 В. Можно ли использовать данный конденсатор для накопления заряда 60 нКл? Дано: СИ Решение: Ответ: g] Тренировочный тест 9 Разность потенциалов. Электрическая ёмкость. Энергия электростатического поля При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. Вариант 1 Как называют отношение работы, совершаемой электростатическим полем при перемещении положительного заряда из одной точки в другую, к этому заряду? 1) потенциал электростатического поля 2) напряжённость электростатического поля 3) электрическое напряжение 4) электрическая ёмкость Напряжённость однородного электростатического поля равна 100 В/м. Расстояние между точками, расположенными на одной линии напряжённости поля, равно 5 см. Какова разность потенциалов между этими точками? 1) 5 В 2) 20 В 3) 500 В 4) 2000 В Заряженная частица движется из точки А в точку В между обкладками заряженного конденсатора по разным траекториям (рис. 35). В каком случае изменение её кинетической энергии максимально? 1) в первом 2) во втором 3) в третьем 4) во всех случаях одинаково От выбора начала отсчёта зависит: А. потенциал электростатического поля; Б. напряжение электростатического поля. Правильным является ответ 1)только А 2)только Б 3)и А, и Б 4) ни А, ни Б 137 Единица ёмкости в СИ — фарад -гие единицы следующим образом может быть выражена через дру- 1)В/м 2) Кл/В 3) Дж/Кл 4) Дж/В Если заряд каждой из обкладок конденсатора увеличить в 2 раза, то его ёмкость 1) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 2 раза 3) не изменится 4) увеличится в 4 раза Воздушный конденсатор подсоединён к источнику напряжения 24 В. Чему равна напряжённость электростатического поля между обкладками конденсатора, расположенными на расстоянии 2 см друг от друга? 1)0,48В/м 2)12В/м 3)48В/м 4)1200В/м Плоский воздушный конденсатор обладает энергией W. Если при той же разности потенциалов между пластинами конденсатора увеличить площадь его пластин в 2 раза, то энергия конденсатора станет равной 1)4W Ответы. 50 О 50 й, S 2 £ 5 53 'W ^ ^ I ^ а о 50 50 U Самооценка 2) 2W 3) W 4)W/2 Номера заданий 1 2 3 4 5 6 7 8 1 □ □ □ □ □ □ □ □ 2 □ □ □ □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ □ □ □ Оценка учителя Вариант 2 Как называют отношение потенциальной энергии заряда, находящегося в данной точке электростатического поля, к этому заряду? 1) потенциал электростатического поля 2) напряжённость электростатического поля 3) электрическое напряжение 4) электрическая ёмкость Расстояние между точками, расположенными на одной линии напряжённости однородного электростатического поля, 5 см. Разность потенциалов между этими точками равна 5 В. Какова напряжённость поля? 1)0,25В/м 2) 1 В/м 3) 25 В/м 4) 100 В/м 138 Какую работу совершают силы электростатического поля при пере-мещ;ении заряда 2 Кл из точки, в которой потенциал поля равен 20 В, в точку, потенциал в которой равен нулю? 1)40Дж 2)20Дж 3)10Дж 4)0 Единицей ёмкости в СИ является 1)В/м 2)Ф 3)Дж 4) В Если заряд каждой из обкладок конденсатора уменьшить в 2 раза, то его ёмкость 1) увеличится в 2 раза 2) уменьшится в 2 раза 3) не изменится 4) увеличится в 4 раза Напряжённость электростатического поля между обкладками конденсатора, расположенными на расстоянии 2 см друг от друга, равна 1200 В/м. Какова разность потенциалов между его обкладками? 1)24 В 2) 600 В 3)2,4 кВ 4) 60 кВ По какой формуле можно рассчитать энергию заряженного конденсатора: А —-В ^'Г • 2 ’ ^2 ’ • 2 ’ ■ 2С * 1) только А 2) А и Б 3)А, ВиГ 4)А, Б, В, Г Заряженный плоский воздушный конденсатор обладает энергией W. Если при той же разности потенциалов между пластинами конденсатора увеличить расстояние между его пластинами в 2 раза, то энергия конденсатора станет равной 1)AW 2)2W 3) VF 4) W/2 Ответы. Номера заданий 1 2 3 4 5 6 7 8 «0 1 □ □ □ □ □ □ □ □ ^ о QD а, ё 2 к с ^ ^ 2 □ □ □ □ □ □ □ □ 3 □ □ □ □ □ □ □ □ 1» 4 □ □ □ □ □ □ □ □ Самооценка П Оценка учителя в Итоговый тест При выполнении заданий в ответах под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа. На рисунке 42 представлен график зависимости проекции ускорения от времени для тела, движущегося прямолинейно вдоль оси ОХ, Равноускоренному движению соответствует участок графика. 1) ОА 2) АВ 2) ВС 4) CD Рис. 42 Деревянную коробку массой 10 кг равномерно тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью пружины, расположенной горизонтально. Удлинение пружины 0,2 м, коэффициент трения равен 0,4. Чему равна жёсткость пружины? 1)20Н/м 2)80Н/м 3)200Н/м 4)800Н/м Мяч бросают вертикально вверх с поверхности земли со скоростью V. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. При увеличении массы мяча в 2 раза при прочих неизменных условиях высота подъёма мяча 1) увеличится в л/2 раза 2) увеличится в 2 раза 3) увеличится в 4 раза 4) не изменится 1^1 mi V2 Ш2 Два шара массами и mg движутся в одном направлении со скоростями соответственно Vi и ^2 по гладкому горизонтальному столу (рис. 43). Чему ра- Рис. 43 вен полный импульс системы шаров по модулю и как направлен? 1) m2t>2 ~ влево 2) miVi - m202> вправо 3) miVi -t- mgLJg; влево 4) miVi -f- m2t^2’ вправо 140 в процессе кристаллизации вещества 1) уменьшается его внутренняя энергия 2) уменьшается кинетическая энергия движения его молекул 3) увеличивается его внутренняя энергия 4) увеличивается кинетическая энергия движения его молекул На рисунке 44 изображены три пары одинаковых лёгких заряженных шариков, подвешенных на шёлковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. В каком(их) слу-чае(ях) заряд второго шарика может быть отрицателен? 1) только А 3)только В 2) АиБ 4)АиВ в Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. ПРИМЕРЫ 1) кристаллизация 2) паскаль 3) кипение 4 температура 5) мензурка ФИЗИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ A) физическая величина Б) единица физической величины B) прибор для измерения физической величины А Б В Ученик провёл эксперимент по изучению силы трения скольжения, перемещая брусок с грузами равномерно по горизонтальным поверхностям с помощью динамометра. Результаты измерений массы бруска с грузами т, площади соприкосновения бруска и поверхности S и приложенной силы F представлены в таблице. № Поверхность т, г S, см^ F, Н 1 Деревянная рейка 200 30 0,8 ±0,1 2 Пластиковая рейка 200 30 0,4 ±0,1 3 Деревянная рейка 100 20 0,4 ±0,1 4 Пластиковая рейка 400 20 0,8 ±0,1 141 Какие два утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных измерений? Укажите их номера. 1) коэффициенты трения скольжения во втором и третьем опытах равны 2) коэффициент трения скольжения между бруском и деревянной рейкой больше коэффициента трения скольжения между бруском и пластиковой рейкой 3) сила трения скольжения зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности 4) при увеличении массы бруска с грузами сила трения скольжения увеличивается 5) сила трения скс тьжения зависит от рода соприкасающихся поверхностей 9. При трении о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) количество протонов на шёлке Б) количество протонов на стеклянной линейке B) количество электронов на шёлке ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ 1) увеличилось 2) уменьшилось 3) не изменилось А Б В Ответы. Номера заданий 1 2 3 4 5 6 7 1 □ □ □ □ □ □ ^ „ о й) S 2 □ □ □ □ □ □ 1 = 1 3 □ □ □ □ □ □ 4 □ □ □ □ □ □ Самооценка Оценка учителя Содержание Классическая механика 1. Основание классической механики .......................... 3 Примеры решения задач ................................... 4 Задачи для самостоятельного решения...................... 6 Тренировочный тест 1 «Основание классической механики»....................... 11 2. Ядро классической механики .............................. 14 Примеры решения задач .................................. 15 Задачи для самостоятельного решения..................... 22 Тренировочный тест 2 «Ядро классической механики»............................ 30 3. Следствия классической механики.......................... 33 Примеры решения задач................................... 33 Задачи для самостоятельного решения..................... 35 Молекулярная физика 4. Основы молекулярно-кинетической теории строения вещества....................................... 38 Примеры решения задач .................................. 38 Задачи для самостоятельного решения..................... 41 Тренировочный тест 3 « Основы молекулярно-кинетической теории строения вещества»............................... 45 5. Основные понятия и законы термодинамики ................. 47 Примеры решения задач .................................. 47 Задачи для самостоятельного решения..................... 49 Тренировочный тест 4 «Основные понятия и законы термодинамики»............... 56 6. Свойства газов .......................................... 60 6.1. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа......................................... 60 Примеры решения задач .................................. 60 Задачи для самостоятельного решения..................... 61 143 6.2. Уравнение состояния идеального газа................ 64 Примеры решения задач................................... 64 Задачи для самостоятельного решения .................... 66 Тренировочный тест 5 «Уравнение состояния идеального газа» .................. 70 6.3. Газовые законы..................................... 74 Примеры решения задач................................... 74 Задачи для самостоятельного решения .................... 77 6.4. Влажность воздуха.................................. 85 Примеры решения задач................................... 85 Задачи для самостоятельного решения .................... 86 6.5. Тепловые двигатели................................. 89 Примеры решения задач................................... 89 Задачи для самостоятельного решения .................... 89 Тренировочный тест 6 «Свойства газов» ....................................... 92 7. Свойства твёрдых тел и жидкостей ........................ 97 Примеры решения задач................................... 97 Задачи для самостоятельного решения .................... 99 Тренировочный тест 7 «Свойства твёрдых тел и жидкостей»......................106 Электродинамика 8. Электростатика...........................................110 8.1. Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля . . 110 Примеры решения задач...................................110 Задачи для самостоятельного решения ....................113 Тренировочный тест 8 «Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля» .... 124 8.2. Разность потенциалов. Электрическая ёмкость. Энергия электростатического поля........................128 Примеры решения задач...................................128 Задачи для самостоятельного решения ....................129 Тренировочный тест 9 «Разность потенциалов. Электрическая ёмкость. Энергия электростатического поля».......................137 Итоговый тест...........................................140