Ученик собрал установку показанную на рисунке. Законы сохранения механической энергии и импульса

Утверждение, что материальная точка покоится или движется равномерно и прямолинейно, если на нее не действуют другие тела или воздействие на него других тел взаимно уравновешено,

Для каких физических явлений был сформулирован принцип относительности Галилея?

Закон сохранения механической энергии применим для

На рисунках А и Б приведены фотографии установки для изучения свободного падения тел. При нажатии кнопки на секундомере шарик отрывается от электромагнита (рис. А), секундомер включается; при ударе шарика о датчик, совмещенный с началом линейки с сантиметровыми делениями, секундомер выключается (рис. Б).

Рис. А Рис. Б

Ускорение свободного падения, по результатам эксперимента, равно

Какая из физических характеристик не меняется при переходе от одной инерциальной системы к другой?

Первый автомобиль имеет массу 1000 кг, второй – 500 кг. Скорости их движения изменяются с течением времени в соответствии с графиками, представленными на рисунке. Отношение

На рисунке представлена установка, собранная для измерения скорости пули. Если пуля массой m попадает в брусок массой М и застревает в нем, то брусок поднимается на высоту h. Как определить скорость пули v 0 ?

Разделы: Физика

Класс: 10

I вариант

1. Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с. Какова мощность лебедки?

2. Если на вагонетку массой m, движущуюся по горизонтальным рельсам со скоростью v , сверху вертикально опустить груз, масса которого равна половине массы вагонетки, то скорость вагонетки с грузом станет равной

4. Работа А равнодействующей всех сил, действующих на материальную точку, при изменении модуля её скорости от v 1 до v 2 равна

А A=mv 2 2 – mv 1 2

Б A=mv 2 – mv 1

В F=mv 2 2 + mv 1 2

Г A=mv 2 + mv 1

5. Под действием силы тяги двигателя, равной 1000 Н автомобиль движется с постоянной скоростью 72 км/ч. Мощность двигателя равна

6. Отец везет сына на санках с постоянной скоростью по горизонтальной заснеженной дороге. Сила трения санок о снег равна 30Н. Отец совершил механическую работу, равную 3000 Дж. Определите пройденный путь.

7. Скорость автомобиля при торможении изменяется с течением времени в соответствии с графиком, представленным на рисунке. Как изменилась кинетическая энергия автомобиля за первые 20 секунд торможения?

А уменьшилась в 2 раза

Б увеличилась в 4 раза

В уменьшилась в 4 раза

Г не изменилась

8. Спортсмен поднял штангу массой 75 кг на высоту 2 м. Потенциальная энергия штанги при этом изменилась на

9. Хоккейная шайба массой 160 г летит со скоростью 10 м/с. Какова её кинетическая энергия?

10. Ученик собрал установку, показанную на рисунке. Под действием груза массой 0,4 кг пружина растянулась на 0,1 м. Потенциальная энергия пружины при удлинении равна

Контрольная работа для 10 класса по теме «Законы сохранения в механике»

II вариант

1. Санки после толчка движутся по горизонтальной дорожке. Как изменится модуль импульса санок, если на них в течение 5 с действует сила трения о снег, равная 20Н?

А ответить невозможно, так как неизвестна масса санок

Б увеличится на 4 Н/с

В увеличится на 100 кг м/с

Г уменьшится на 100 кг м/с

2. Ракета, состоящая из двух ступеней, двигалась со скоростью v 0 =6 км/с (рис. А). Первая ступень после отделения движется со скоростью v 1 =2 км/с (рис. Б). Масса первой ступени m 1 =1×10 3 кг, масса второй m 2 =2×10 3 кг. Вторая ступень после отделения первой имеет скорость

3. Шары движутся со скоростями, показанными на рисунке, и при столкновении слипаются. Как будет направлен импульс шаров после столкновения?

4. Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с. Какова мощность лебедки?

5. Скорость автомобиля массой m=10 3 кг увеличилась от v 1 =10 м/с до v 2 =20 м/с. Работа равнодействующей силы равна

А 1,5×10 5 Дж

Б 2,0×10 5 Дж

В 2,5×10 5 Дж

Г 3×10 5 5 Дж

6. Человек, равномерно поднимая веревку, достал ведро с водой из колодца глубиной 10 м. Масса ведра 1,5 кг, масса воды в ведре 10 кг. Какова работа силы упругости веревки?

7. Первый автомобиль имеет массу 1000 кг, второй – 500 кг. Скорости их движения изменяются с течением времени в соответствии с графиками, представленными на рисунке. Отношение Ек 2 Ек 1 кинетических энергий автомобилей в момент времени t 1 равно

8. При произвольном делении покоившегося ядра химического элемента образовалось три осколка массами: 3m; 4.5m; 5m. Скорости первых двух взаимно перпендикулярны, а их модули равны соответственно 4v и 2v . Определите модуль скорости третьего осколка

9. Потенциальная энергия взаимодействия с Землей гири массой 5 кг увеличилась на 75 Дж. Это произошло в результате того, что гирю

А подняли на 7 м

Б опустили на 7 м

В подняли на 1,5 м

Г опустили на 1,5 м

10. Ученик исследовал зависимость модуля силы упругости F пружины от её растяжения х и получили следующие результаты:

Определите потенциальную энергию пружины при её растяжении на 0,08 м.

Решение. Из графика видно, что в каждом интервале времени автомобиль двигался с постоянным ускорениям, из которых максимальное, равное , было от 10 с до 20 с.

Правильный ответ: 2.

А2. Две материальные точки движутся по окружностям радиусами и , причём . При условии равенства линейных скоростей точек их центростремительные ускорения связаны соотношением

Решение. При равных линейных скоростях центростремительное ускорение обратно пропорционально радиусу окружности. Поскольку , значит, .

Правильный ответ: 1.

А3. Парашютист спускается вертикально с постоянной скоростью 2 м/с. Систему отсчёта, связанную с Землёй, считать инерциальной. В этом случае

Решение. Поскольку парашютист движется с постоянной скоростью в инерциальной системе отсчёта, то по первому закону Ньютона сумма всех сил, приложенных к парашютисту, равна нулю.

Правильный ответ: 3.

А4. Для измерения жесткости пружины ученик собрал установку (рис. 1), и подвесил к пружине груз массой 0,1 кг (рис. 2). Какова жёсткость пружины?

Решение. Удлинение пружины составило 7,5 см – 2,5 см = 5 см. Жёсткость пружины равна

Правильный ответ: 2.

А5. В широкую U-образную трубку с вертикальными пря­мыми коленами налиты неизвестная жидкость плотностью и вода плотностью (см. рис.). На рисунке b = 10 см, h = 24 см, H = 30 см. Плотность жидкости равна

Решение. Плотность жидкости можно определить из равенства давлений на одной высоте внутри жидкости:

.

Правильный ответ: 2.

А6. Два автомобиля одинаковой массы m движутся со скоростями v и 2v относительно Земли по одной прямой в противоположных направлениях. Чему равен модуль импульса второго автомобиля в системе отсчёта, связанной с первым автомобилем?

Решение. Из графика видно, что на частоте 0,5 Гц амплитуда равна 2 см, а на резонансно частоте - 10 см. Отношение амплитуд равно 5.

Правильный ответ: 3.

А8. Брусок массой 0,5 кг прижат к вертикальной стене силой 10 H, направленной горизонтально. Коэффициент трения скольжения между бруском и стеной равен 0,4. Какую минимальную силу надо приложить к бруску по вертикали, чтобы равномерно поднимать его вертикально вверх?

Решение. Чтобы двигать брусок вверх с постоянной скоростью, нужно приложенной силой компенсировать силу тяжести и силу трения:

Правильный ответ: 1.

А9. Скорость брошенного мяча непосредственно перед ударом о стену была вдвое больше его скорости сразу после удара. При ударе выделилось количество теплоты, равное 15 Дж. Найдите кинетическую энергию мяча перед ударом.

Решение. Поскольку и объём, и давление, и количества вещества газов одинаковые, то их температуры также одинаковы.

Правильный ответ: 4.

А11. Внутренняя энергия газа в запаянном несжимаемом сосуде определяется главным образом

Решение. Внутренняя энергия газа в запаянном несжимаемом сосуде определяется главным образом хаотическим движением молекул газа.

Правильный ответ: 2.

А12. При одинаковой температуре 100 °С давление насыщенных паров воды равно , аммиака - и ртути - 37 Па. В каком из вариантов ответа эти вещества расположены в порядке убывания температуры их кипения в открытом сосуде?

Решение. Давление насыщенных паров воды равно атмосферному, поэтому температура её кипения равна 100 °С. Давление насыщенных паров аммиака выше атмосферного, следовательно, температура его кипения меньше 100 °С. Давление насыщенных паров ртути меньше атмосферного, значит, температура её кипения больше 100 °С. Таким образом, вещества расположены в следующем порядке убывания температуры их кипения в открытом сосуде: ртуть → вода → аммиак.

Правильный ответ: 4.

A13. На графике (см. рис.) представлено изменение температуры T вещества с течением времени t . В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какая из точек соответствует окончанию процесса отвердевания?

Решение. Точка 1 на графике соответствует кристаллическому состоянию вещества. Точки 2, 3, 5, 6 - переходу между кристаллическим состоянием и жидким, причём точка 6 соответствует окончанию процесса отвердевания?

Правильный ответ: 2.

A14. На диаграмме (см. рис.) показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ отдаёт 50 кДж теплоты. Работа внешних сил равна

Решение. Проведём на графике линии, соот­ветствующие постоянной массе и проходящие через точки A , B , C и D (см. рис.). Чем больше угол наклона линии, тем больше масса газа. Таким образом, наибольшая масса газа в состоянии A .

Правильный ответ: 1.

А16. Пылинка, имевшая отрицательный заряд –10е , при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пылинки?

Решение. При потере четырёх электронов заряд пылинки увеличился на 4e и стал –6e .

Правильный ответ: 2.

A17. К бесконечной горизонтальной отрицательно заряженной плос­кости привязана невесомая нить с шариком, имеющим положительный заряд (см. рис.). Каково условие равновесия шарика, если mg - модуль силы тяжести, - модуль силы электростатического взаимодействия шарика с пластиной, T - модуль силы натяжения нити?

Решение. Сила тяжести направлена вниз, сила электростатического взаимодействия шарика с пластиной и сила натяжения нити - вверх. В равновесии сумма сил равна нулю:

Правильный ответ: 4.

A18. Через участок цепи (см. рис.) течёт постоянный ток I = 10 А. Какую силу тока показывает амперметр? Сопротивлением амперметра пренебречь.

Решение. При постоянной силе тока, выделяющаяся теплота прямо пропорциональна сопротивлению нагревателя и времени его работы. При увеличении их вдвое выделяющаяся теплота увеличивается в 4 раза.

Правильный ответ: 2.

A20. На рисунке изображён проволочный виток, по которому течёт электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в горизонтальной плоскости. В центре витка вектор индукции магнитного поля тока направлен

Решение. Направление вектор индукции магнитного поля можно определить по правилу правого винта. Если правый винт крутить в направлении, указанном на рисунке, он будет двигаться вертикально вниз. Туда же направлен вектор индукции магнитного поля.

Правильный ответ: 4.

А21. Инфракрасное излучение испускают

Решение. Инфракрасное излучение испускают нагретые тела.

Правильный ответ: 4.

A22. Угол падения света на горизонтально расположенное плоское зеркало равен 30°. Каким будет угол между падающим и отражённым лучами, если повернуть зеркало на 10° так, как показано на рисунке?

Решение. После поворота зеркала на 10° угол падения составит 20°, а угол между падающим и отражённым лучами - 40°.

Правильный ответ: 3.

A23. На рисунке показаны два способа вращения рамки в однородном маг­нитном поле. Ток в рамке

Решение. При вращении рамки первым способом пронизывающий её магнитный поток будет постоянно изменяться, ток в рамке возникнет. При вращении рамки по второму способу пронизывающий её магнитный поток будет постоянно оставаться равным нулю, ток в рамке не возникнет.

Правильный ответ: 3.

А24. На рисунке представлен график изменения заряда конденсатора в колебательном контуре с течением времени.

На каком из графиков правильно показан процесс изменения силы тока с течением времени в этом колебательном контуре?

1)		2)
3)		4)

Решение. Поскольку заряд конденсатора изменяется по синусоидальному закону, сила тока также будет меняться по синусоидальному закону со сдвигом фазы на четверть периода.

Правильный ответ: 2.

А25. Энергия фотона, поглощаемого атомом при переходе из основного состояния с энергией в возбужденное состояние с энергией , равна

Решение. Энергия фотона равна .

Правильный ответ: 1.

A26. На рисунках А , Б , В приведены спектры излучения паров стронция, неизвестного образца и кальция. Можно утверждать, что в образце

Решение. В спектре неизвестного образца есть все линии спектра стронция и не все линии спектра кальция, значит, неизвестный образец содержится стронций, но нет кальция.

Правильный ответ: 4.

А27. Какая из строчек таблицы правильно отражает структуру ядра ?

Решение. Число протонов ядра указано нижним индексом, т. е. равно 20. Число нейтронов равно разности верхнего и нижнего индекса записи, т. е. равно 48 – 20 = 28.

Правильный ответ: 4.

А28. Полоний превращается в висмут в результате радиоактивных распадов:

Решение. При α-распаде масса ядра уменьшается на 4 а. е. м., а при β-распаде масса не изменяется. В серии распадов масса ядра уменьшилась на 214 – 210 = 4 а. е. м. Для такого уменьшения массы требуется один α-распад. При α-распаде заряд ядра уменьшается на 2, а при β-распаде - увеличивается на 1. В серии распадов заряд ядра уменьшился на 1. Для такого уменьшения заряда кроме один α-распада требуется один β-распад.

Правильный ответ: 1.

А29. Красная граница фотоэффекта исследуемого металла соответствует длине волны . При освещении этого металла светом длиной волны λ максимальная кинетическая энергия выбитых из него фотоэлектронов в 3 раза меньше энергии падающего света. Какова длина волны λ падающего света?

Решение. По условию задачи:

Учитывая, что , получаем:

Правильный ответ: 3.

А30. В лаборатории исследовалась зависимость напряжения на обкладках конденсатора от заряда этого конденсатора. Результаты измерений представлены в таблице.

Погрешности измерений величин q и U равнялись соответственно 0,05 мкКл и 0,25 кВ. Какой из графиков приведён правильно с учётом всех результатов измерения и погрешностей этих измерений?

1)
2)
3)
4)

Решение. Нанесём результаты измерения с погрешностями на график (см. рис.). Видно, что как первый, так и второй графики могут считаться правильно проведёнными.

Правильный ответ: 1 и 2.

Примечание. При отсутствии веских причин среди всех линий, которые можно провести через результаты измерений, выбирают кривую с наименьшим числом перегибов (а из кривой и прямой - прямую линию). Кроме того, в идеальном конденсаторе его заряд и напряжение на обкладках прямо пропорциональны. Составители считают верным второй вариант ответа.

Часть B

В1. Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту, упал обратно на землю в 20 м от места броска. Чему была равна скорость камня через 1 с после броска, если в этот момент она была направлена горизонтально?

Решение. Скорость камня горизонтальна в наивысшей точке полёта. Значит, время подъёма и время падения равны 1 с. За 2 с камень преодолел 20 м по горизонтали, следовательно, составляющая его скорости, направленная вдоль горизонта, равна 10 м/с. В верхней точке полёта полная скорость совпадает со своей горизонтальной проекцией.

В2. 1 моль инертного газа сжали, совершив работу 600 Дж. В результате сжатия температура газа повысилась на 40 °С. Какое количество теплоты отдал газ? Ответ округлите до целых.

Решение. Используя первое начало термодинамики, получаем:

Газ отдал 101 Дж теплоты.

Ответ: 101.

B3. В электрическом поле, вектор напряженности которого направлен горизонтально и равен по модулю 1000 В/м, нить с подвешенным на ней маленьким заряженным шариком отклонилась на угол 45° от вертикали. Масса шарика 1,4 г. Чему равен заряд шарика? Ответ выразите в микрокулонах (мкКл) и округлите до целых.

Решение. На шарик действуют три силы (см. рис.): сила тяжести, сила натяжения нити и сила со стороны электрического поля. В равновесии сумма этих сил равна нулю:

В4. На дифракционную решетку, имеющую период , падает нормально парал­лельный пучок белого света. Спектр наблюдается на экране на расстоянии 2 м от решетки. Каково расстояние между красным и фиолетовым участками спектра первого порядка (первой цветной полоски на экране), если длины волн красного и фиолетового света соответственно равны и ? Считать . Ответ выразите в см.

Решение. Углы отклонения связаны с постоянной решётки и длиной волны света равенством . Тогда для красного и фиолетового лучей имеем:

, .

Отклонение составит и . Таким образом, расстояние между красным и фиолетовым участками спектра первого порядка равно

Часть C

C1. Шар массой 1 кг, подвешенный на нити длиной 90 см, отводят от положения равновесия на угол 60° и отпускают. В момент прохождения шаром положения равновесия в не­го попадает пуля массой 10 г, летя­щая навстречу шару. Она пробивает его и продолжает двигаться гори­зонтально. Определите изменение скорости пули в результате попада­ния в шар, если он, продолжая дви­жение в прежнем направлении, отклоняется на угол 39°. (Массу шара считать неизменной, диаметр шара - пренебрежимо малым по сравнению с длиной нити, .)

Решение. Скорость шара в нижней точке до столкновения с пулей равна , а после столкновения . Эти скорости направлены горизонтально навстречу движения пули. Используя закон сохранения импульса, находим изменение скорости пули:

Ответ: 100 м/с.

С2. Воздушный шар с газонепроницаемой оболочкой массой 400 кг заполнен гелием. На высоте, где температура воздуха 17 °С и давление , шар может удерживать груз массой 225 кг. Какова масса гелия в оболочке шара? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объёма шара.