Алгоритм решения задач по физике
1. Внимательно прочтите условие задачи.
2. Произведите краткую запись условия задачи с помощью общепринятых буквенных обозначений (СИ).
3. Выполните рисунки или чертежи задачи.
4. Определите, каким методом будет решаться задача.
5. Запишите основные уравнения, описывающие процессы, предложенные задачной системой.
6. Найдите решение в общем виде, выразив искомые величины, через заданные.
7. Проверьте правильность решения задачи в общем виде, произведя действия с наименованием величин.
8. Произведите вычисления.
9. Запиши ответ.
№ варианта | Уровень А | Уровень А | Уровень А | Уровень В | Уровень В | Уровень С |
Задачи для решения.
Уровень А:
1. Выберите верный вариант ответа и обоснуйте его.
Вертолёт равномерно поднимается равномерно вверх. Какова траектория движения точки на конце лопасти винта вертолёта в системе отсчёта, связанной с корпусом вертолёта?
а) точка; б) прямая; в) окружность; г) винтовая линия.
2. Мяч, скатываясь с наклонной плоскости из состояния покоя, за первую секунду прошёл путь 15 см. Определите путь, пройденный мячом за 2 с.
3.Какова линейная скорость точек шкива мотора, удалённых от оси вращения на 10 см, если шкив совершает 1200 оборотов в минуту?
4.Рассчитайте ускорение поезда, движущегося со скоростью 18 км/ч, если он, начав торможение, останавливается в течении 10 с.
5. При какой максимальной скорости могут приземляться реактивные самолёты на посадочной полосе аэродрома длиной 1,6 км, если ускорение равно – 8 м/с2 ?
6.Определите начальную скорость тела, которое, двигаясь с ускорением 2 м/с2 , за 5 с проходит путь, равный 125 м.
7. На рисунке приведён график зависимости модуля силы упругости Fупр от удлинения пружины Δℓ. Чему равна жёсткость пружины?
8. Какую работу совершает сила тяжести, действующая на дождевую каплю массой 20 мг, при её падении с высоты 2 км?
9. Выбрать верный вариант ответа
На рисунке приведены условные изображения Земли и Луны, а также вектор FЛ силы притяжения Луны Землей. Известно, что масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны. Вдоль какой стрелки (1 или 2) направлена и чему равна по модулю сила, действующая на Землю со стороны Луны? |
а) вдоль 1, равна FЛ в) вдоль 2, равна FЛ
б) вдоль 1, равна 81 FЛ г) вдоль 2, равна FЛ / 81
10. На сколько удлинится рыболовная леска жёсткостью 0,5 кН/м при поднятии вертикально вверх рыбы массой 200 грамм? (в решении задачи привести рисунок).
11. При движении по горизонтальной поверхности на тело массой 40 кг действует сила трения скольжения 10 Н. Какой станет сила трения скольжения после уменьшения массы тела в 5 раз, если коэффициент трения не изменится?
12. Какую работу надо совершить, чтобы растянуть пружину жёсткостью 40 кН/м на 0,5 см?
13. Тело равномерно движется по плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 20 Н, сила трения 5 Н. Чему равен коэффициент трения скольжения?
14. Материальная точка колеблется с частотой 10кГц. Определить период и число колебаний в минуту.
15. Математический маятник совершает колебания, график которых приведён на рисунке. Найдите длину нити маятника.
16. На рисунке изображена поперечная волна. Частота колебаний частиц среды, в которой она распространяется, 4 Гц. Чему равна скорость волны ?
17. Частота колебаний крыльев комара 600 Гц, а период колебаний крыльев шмеля 5 мс. Какое из насекомых сделает при полёте больше взмахов крыльями за 1 минуту и на сколько?
18. Рыболов заметил, что за 10 секунд поплавок совершил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними горбами волн равно 1,2 м. Какова скорость распространения волн?
19. Найдите амплитуду, период и частоту колебаний груза на пружине жёсткостью 40 Н/м, если график колебаний изображён на рисунке. Какова масса груза?
20. Материальная точка за 2 минуты совершила 400 колебаний. Определить период и частоту колебаний.
21. Сосуд вместимостью 12 л, содержащий газ при давлении 0,40 МПа, соединяют с другим сосудом, из которого полностью откачан воздух. Найти конечное значение давления. Процесс изотермический. Вместимость второго сосуда 3 литра.
|
| | ||||
23. Выберите верный вариант ответа.
Чему равны показания термометра по термодинамической шкале при температуре -30 ˚С?
А) 243 К. Б) 173 К. В) 303 К.
24.Во сколько раз изменится давление воздуха в цилиндре, если
поршень переместить на L/3 влево? Обоснуйте ответ.
25. Вычертите диаграмму в pV координатах.
|
|
26. Вычислить массу одной молекулы сернистого газа СO2 и число молекул в 1 кг этого газа при нормальных условиях?
27. При температуре 27 0С давление газа в закрытом сосуде было 75 кПа. Каким будет давление при температуре -130С.
28. Почему температура воды в открытых водоёмах летом всегда ниже температуры окружающего воздуха?
29. В 10 м3 воздуха, температура которого 20 ˚С, содержится 60 г водяного пара. Определить абсолютную и относительную влажность воздуха.
30. Почему пловец вышедший из воды, ощущает холод и это ощущение особенно сильно в ветреную погоду?
31. В 20 м3 воздуха, температура которого 19 ˚С содержится 70г водяного пара. Определить абсолютную и относительную влажность воздуха.
32. На фотографии представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха. Ниже приведена психрометрическая таблица, в которой влажность указана в процентах
Психрометрическая таблица
|
Чему равна относительная влажность воздуха в помещении, в котором проводилась съемка?
33. Температур а воздуха равна 10 ˚С. Температура точки росы составляет 5 ˚С. Найти относительную влажность воздуха.
34. Найдите изменение температуры одноатомного идеального газа количеством вещества 2 моль при постоянном давлении, вызванное сообщением этому газу количества теплоты 1660 Дж. Ответ выразите в кельвинах и округлите до целого числа.
35. Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя энергию, равную 1000 Дж, и отдаёт холодильнику энергию 700 Дж. Чему равен КПД теплового двигателя?
36. В стеклянную колбу массой 50 г, где находилось 185 г воды при 20 ºС, вылили некоторое количество ртути при 100 ºС, и температура воды в колбе повысилась до 22 ºС. Определить массу ртути.
37.Сколько литров воды при 20 ºС и 100 ºС нужно смешать, чтобы получить 300 л воды при 40 ºС?
38. Чугунный предварительно нагретый брусок массой 0,30 кг опускают в сосуд, содержащий 0,90 кг керосина при 20 ْС. Окончательная температура керосина стала равной 30 ْС. Определить первоначальную температуру бруска.
39. В алюминиевый калориметр массой 29,5 г, содержащий керосин при 20 ºС, опускают оловянный цилиндр массой 0,6 кг, нагретый предварительно до 100 ˚С. ..Сколько керосина находилось в калориметре, еали конечная температура керосина и олова равна 29,5 ˚ С, а потери тепла в окружающее пространство составляют 15 %?
40. Смешали 3 кг воды при температуре 285 К и 2 кг этилового спирта при температуре 20˚С. Определить установившуюся температуру.
Часть В.
1. Автомобиль, двигавшийся со скоростью 36 км/ч, начинает разгон с ускорением 1м/с2 .
Найти расстояние от начала торможения до того места, где его скорость станет 54 км/ч и время разгона.
2.Тело движется по наклонной плоскости длиной 10 м с ускорением 0,2 м/с2 и начальной скоростью 1,5 м/с. Найти его скорость в конце спуска и время его движения.
3. Длина минутной стрелки часов на Спасской башне Московского кремля 3,5 м. Определить модуль и направление линейной скорости конца стрелки через каждые 15 минут в течении часа.
4. Линейная скорость периферийных точек шлифовального камня не должна превышать 95 м/с. Определить наибольшее допустимое число оборотов в минуту для диска диаметром 30 см.
5. Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 12 м/с, если коэффициент трения при аварийном торможении равен 0,4?
6. Два неупругих тела, массы которых 2 и 6 кг, движутся навстречу друг другу со скоростями 2 м/с каждое. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться эти тела после удара,
7. Тело массой 50 кг придавлено к вертикальной стене силой 4 Н. Какая сила необходима для того, чтобы перемещать его вертикально вверх с ускорением 0,2 м/с2, если коэффициент трения 0,5 ?
8. С лодки массой 200 кг, движущейся со скоростью 1м/с, ныряет мальчик массой 50 кг, двигаясь в горизонтальном направлении. Какой станет скорость лодки после прыжка мальчика, если он прыгает с носа со скоростью 6 м/с?
9. Автомобиль массой 2 тонны, трогаясь с места, достигает скорости 40 м/с через 30 с. Найти силу тяги, если коэффициент сопротивления равен 0,05?
10. Бутылка емкостью 0,5л выдерживает давление 730 кПа. Какое максимальное количество граммов твёрдого углекислого газа (молярная масса 0,044 кг/моль) можно запечатать в бутылке, чтобы она не взорвалась при 400 К? Атмосферное давление 100 кПа.
11. На сколько градусов можно нагреть баллон, рассчитанный на 150 атм, если при 300 К давление в баллоне 125 атм?
12. Определить плотность кислорода при давлении 166 кПа и температуре 320 К. Молярная масса кислорода 0,032 кг/моль.
13. Газ массой 0,012 кг занимает объем 4 л при температуре 280 К. До какой температуры нагрели газ при постоянном давлении, если плотность газа стала 0,6 кг/м3?
14. Определить период колебаний математического маятника на Луне, если на Земле он равен 2 с. Ускорение свободного падения на Земле принять 9,81 м/с2 , на Луне 1,7 м/с2 .
Длина маятника одинакова.
15. Скорость распространения звуковой волны в воздухе 340 м/с, ее частота 680 Гц.
а) Определите длину звуковой волны.
б) При переходе звуковой волны из воздуха в жидкую среду (нефть) ее длина волны увеличивается в 3,9 раза. Чему равна скорость распространения звука в жидкой среде?
16. Какова масса груза, колеблющегося на пружине жёсткостью 0,5 кН/м, если при амплитуде колебаний 6 см он имеет максимальную скорость 4 м/c?
17. Принято считать, что среди диапазона голосов певцов и певиц женское сопрано занимает частотный интервал от ν1=250 Гц до ν2=1000 Гц. Чему равно отношение граничных длин звуковых волн λ1 этого интервала ?
λ2
18. В комнате объемом 50 м3 при температуре 20 °C относительная влажность воздуха равна 40%.
а) Определите давление водяного пара, содержащегося в воздухе.
б) Чему равна масса водяного пара в комнате?
в) Сколько воды должно еще испариться, чтобы относительная влажность увеличилась в 1,5 раза?
19. Разбили кусочек стекла и крупный кусок поваренной соли. Осколки стекла в отличие от поваренной соли оказались неправильной формы.
а) Почему наблюдается такое различие?
б) Почему в таблице температур плавления различных веществ нет температуры плавления стекла?
в) С каким из этих веществ по своим свойствам сходна медь? Почему?
20. В подвале при температуре 7 °C относительная влажность воздуха равна 100%.
а) Определите давление водяного пара, содержащегося в воздухе.
б) Чему равна масса воды, содержащейся в каждом кубическом метре воздуха?
в) Сколько воды выделится в виде росы при понижении температуры воздуха на 2 °C? Объем подвала 20 м3.
21. Пластинку массой 0,45 кг, нагретую предварительнq до 90 º С опускают в латунный калориметр массой 50 г, содержащий 0,35 кг воды при 25 ºС. Температура, установившаяся в калориметре, равна 30 ºС.. Определить удельную теплоемкость вещества пластинки.
22. На речном теплоходе установлен дизель мощностью 80 кВт с к. п. д. 30 %. В течение рейса двигатель израсходовал 0,15 т горючего. Какова была продолжительность рейса, если на остановки затрачено 1,5 ч?
23. Двигатель реактивного самолета с к. п. д. 20 % при полете со скоростью 1600 км/ч развивает силу тяги 88,2 кН. Определить расход керосина за 2 ч полета и развиваемую мощность.
24. Стальной молот массой 10 кг падает на лежащую на наковальне железную пластинку массой 0,30 кг. Высота nадения молота равна 2 м. Считая, что на нагревание пластинки затрачивается 40 % кинетической энергии молота, вычислить, на сколько нагреется пластинка после 40 ударов молота.
25. Воздух массой 200 г нагревают при постоянном давлении от 40 ºС до 80 ºС, в результате чего его объем увеличивается на 0,01 м3. Насколько при этом изменяется внутренняя энергия воздуха, если его давление равно 150 кПа? Удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении равна 1000 Дж/(кг ∙ ºС), молярная масса воздуха - 29 г/моль.
Часть С
1. При проведении лабораторной работы были получены следующие данные: длина наклонной плоскости 1 м, высота 20 см, масса деревянного бруска 200 г, сила тяги при движении бруска вверх 1 Н. Найти коэффициент трения.
2. Если поместить на лист бумаги стакан с водой и плавно тянуть лист, то стакан перемещается вместе с листом. За счёт какой силы перемещается стакан? С каким ускорением надо привести в движение лист, чтобы выдернуть его из-под стакана, если коэффициент трения стекла по бумаге равен 0,3? Изменится ли результат опыта, если стакан будет пустым? Обоснуйте ответ.
3. Какую силу надо приложить для подъёма вагонетки массой 600 кг по эстакаде с углом наклона 20˚, если коэффициент сопротивления равен движению равен 0,05
4. Закреплённый пружиной пистолет стреляет вертикально вверх. Вывести формулу для нахождения высоты (h) на которую поднимется пуля, если её масса (m), жёсткость пружины (к), а деформация пружины перед выстрелом (Δℓ). Трением и массой пружины пренебречь.
5. На наклонной плоскости длиной длиной 13 м и высотой 5 м лежит груз массой 26 кг. Коэффициент трения равен 0,5. Какую силу надо приложить к грузу вдоль плоскости, чтобы стащить его вниз?
6. С какой скоростью двигался поезд массой массой 1500 т, если под действием силы сопротивления 150 кН он прошёл с момента начала торможения до остановки путь 500 м.
7. На гладком горизонтальном столе лежит шар массой М= 20 кг, прикрепленный к пружине с коэффициентом упругости k= 125 Н/м. В шар попадает пуля массой m= 10 г, имеющая в момент удара скорость v0=300 м/с, направленную вдоль оси пружины. Удар абсолютно неупругий, массой пружины и сопротивлением воздуха можно пренебречь. Чему равны значения амплитуды, максимального ускорения и циклической частоты колебаний шара? |
8. Тело, массой 0,2 кг совершает гармонические колебания по закону х=0,2 sin(314·t+π). Определить амплитуду смещения, начальную фазу, частоту колебаний, период колебаний, амплитуды скорости и ускорения, максимальную кинетическую энергию.
9. Груз массой 2 кг, закрепленный на пружине жесткостью 200 Н/м, совершает гармонические колебания. Максимальное ускорение груза при этом равно 10 м/с. Какова максимальная скорость груза?
10. Записать уравнение гармонических колебаний при следующих параметрах:
А= 4·10-2 м, φ0= π/2, Т=0,02 с. Определить частоту колебаний, угловую скорость, амплитуды скорости и ускорения, полную энергию гармонических колебаний для тела массой 0,1 кг.
11. На сколько ньютонов уменьшится вес акваланга с баллонами объёмом 16,6 л, если давление воздуха в баллонах упадёт со 150 до 60 атм? Молярная масса воздуха 29 г/моль, температура 300 К?
12. На сколько часов горения водородной горелки хватит баллона ёмкостью 10 л, накачанного водородом до 200 атм при 27 ْ С, если горелка потребляет 10 г в час? Молярная масса водорода 2 г/моль.
13. На рисунке представлен замкнутый цикл. Вычертить эту диаграмму в координатах РV и РT.
| | ||||||
| |||||||
|
|
|
14. На рисунке представлен замкнутый цикл. Вычертить эту диаграмму в координатах VТ и рT.
| | ||||
|
|
|
|
15. 10 моль одноатомного идеального газа сначала охладили, уменьшив давление в 3 раза, а затем нагрели до первоначальной температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2 – 3?
16. Идеальный одноатомный газ в количестве 1 моль сначала изотермически расширился (Т1=300К). Затем газ изобарно нагрели, повысив температуру в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты получил газ на участке 2 – 3
17. Вычислить ускорение аэростата объемом 300 м3, наполненного водородом. масса оболочки и гондолы 180 кг, атмосферное давление 83 кПа, температура 300 К, молярная масса воздуха 0,029 кг/моль.
18. Сколько горячей воды должно пройти через радиаторы водяного отопления, чтобы воздух в комнате размерами I0 х 6 х З,5 м нагрелся от 10 до 22 ْ С? Температура воды в радиаторах понижается на 25 К. Потери тепла через стены, окна и пол составляют 60 %.
19. Сколько воды выделится из тучи объемом 2,5·106 м3 при снижении температуры от 20 до 12 ºС, если относительная влажность воздуха 90%? Давление насыщенного пара при 20 ºС равно 2,33 кПа, а при 12 ºС - 1,4 кПа.
20. Днем при температуре 20 ºС относительная влажность воздуха была равна 60%. Сколько воды в виде росы выделится из каждого кубического метра воздуха, если температура ночью понизилась до 8 ºС? Давление насыщенного пара при 20 ºС равно 2,33 кПа, а при 8 ºС - 1,1 кПа.
Справочные материалы.
Таблица 1. Десятичные приставки
Наименование | Обозначение | Множитель | Наименование | Обозначение | Множитель |
гига | Г | 109 | санти | с | 10–2 |
мега | М | 106 | милли | м | 10–3 |
кило | к | 103 | микро | мк | 10–6 |
гекто | г | 102 | нано | н | 10–9 |
деци | д | 10–1 | пико | п | 10–12 |
Таблица 2. Константы
Константы | |
число π | π = 3,14 |
ускорение свободного падения на Земле | g = 10 м/с2 |
гравитационная постоянная | G = 6,7∙10–11 Н∙м2/кг2 |
Универсальная газовая постоянная | R = 8,31 Дж/(моль∙К) |
постоянная Больцмана | k = 1,38∙10–23 Дж/К |
постоянная Авогадро Нормальное атмосферное давление | NA = 6∙1023 моль–1 р0 =101325 Па |
скорость света в вакууме | с = 3∙108 м/с |
Соотношение между различными единицами | |
Температура | 0 К = – 273°С |
атомная единица массы | 1 а.е.м. = 1,66⋅10–27 кг |
1 атомная единица массы эквивалентна | 931,5 МэВ |
1 электронвольт | 1 эВ = 1,6⋅10–19 Дж |
Таблица 3. Плотность некоторых веществ
Плотность | парафина | 900 кг/м3 | |
воды | 1000 кг/м3 | алюминия | 2700 кг/м3 |
древесины (сосна) | 400 кг/м3 | железа | 7800 кг/м3 |
Керосина воздух | 800 кг/м3 1,29 кг/м3 | ртути водород | 13600 кг/м3 0,09 кг/м3 |
Таблица 4. Удельная теплоёмкость, удельная теплота некоторых веществ
Удельная теплоемкость с, Дж/(кг⋅К) | ||||
Воды | 4,2⋅103 Дж/(кг⋅К) | алюминия | 880 Дж/(кг⋅К) | |
железа | 460 Дж/(кг⋅К) | меди | 380 Дж/(кг⋅К) | |
свинца | 130 Дж/(кг⋅К) | чугуна | 500 Дж/(кг⋅К) | |
лёд 2090 Дж/(кг⋅К) машинное масло 2100 Дж/(кг⋅К) спирт этиловый 2430 Дж/(кг⋅К) ртуть 125 Дж/(кг⋅К) | ||||
Удельная теплота | ||||
парообразования воды | 2,3⋅106 Дж/кг | |||
плавления свинца | 2,5⋅104 Дж/кг | |||
плавления льда | 3,3⋅105 Дж/кг | |||
Таблица 5. Молярная масса некоторых газов
Молярная маcса | |||
Азота | 28⋅10–3 кг/моль | кислорода | 32⋅10–3 кг/моль |
аргона | 40⋅10–3 кг/моль | лития | 6⋅10–3 кг/моль |
водорода | 2⋅10–3 кг/моль | молибдена | 96⋅10–3 кг/моль |
воздуха | 29⋅10–3 кг/моль | неона | 20⋅10–3 кг/моль |
Гелия | 4⋅10–3 кг/моль | углекислого газа | 44⋅10–3 кг/моль |
Таблица 6. Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива, q (Дж/кг)
Дрова сухие | 1,0 · 107 |
Лигроин | 4, 33 · 107 |
Каменный уголь | 2,7 · 107 |
Спирт | 2,7 · 107 |
Древесные чурки | 1,5 · 107 |
Древесный уголь | 3,4 · 107 |
Природный газ | 4,4 · 107 |
Дизельное горючее | 4,2 · 107 |
Бензин, нефть | 4,6 · 107 |
Мазут | 4,0 · 107 |
Керосин | 4,6 · 107 |
Водород | 12 · 107 |
Таблица 7. Давление насыщенного водяного пара и его плотность при различных значениях температуры
t, ºС | рп кПа | ρ 10-3 кг/м3 | t, ºС | рп кПа | ρ 10-3 кг/м3 |
-4 | 0,437 | 3,51 | 1,599 | 12,1 | |
- 3 | 0,476 | 3,81 | 1,706 | 12,8 | |
-2 | 0,517 | 4,13 | 1,813 | 13,6 | |
-1 | 0,563 | 4,47 | 1,933 | 14,5 | |
0,613 | 4,80 | 2,066 | 15,4 | ||
0,653 | 5,20 | 2,199 | 16,3 | ||
0,706 | 5,60 | 2,333 | 17,3 | ||
0,760 | 6,00 | 2,493 | 18,3 | ||
0,813 | 6,40 | 2,639 | 19,4 | ||
0,880 | 6,80 | 2,813 | 20,6 | ||
0,933 | 7,30 | 2,986 | 21,8 | ||
1,000 | 7,80 | 3,173 | 23,0 | ||
1,066 | 8,30 | 3,359 | 24,4 | ||
1,146 | 8,80 | 3,559 | 25,8 | ||
1,226 | 9,40 | 3,786 | 27,2 | ||
1,306 | 10,0 | 3,999 | 28,7 | ||
1,399 | 10,7 | 4,239 | 30,3 | ||
1,492 | 11,4 |
Таблица 8. Психрометрическая таблица для определения относительной влажности воздуха
Показания сухого | Разность показаний сухого и влажного термометров | ||||||||||
термометра | |||||||||||
- | - | - | - | - | |||||||
- | - | - | - | - | |||||||
- | - | - | - | - | |||||||
- | - | - | - | ||||||||
- | - | - | - | ||||||||
- | - | - | |||||||||
- | - | - | |||||||||
- | - | - | |||||||||
- | - | ||||||||||
- | - | ||||||||||
- | |||||||||||
- | |||||||||||
- | |||||||||||
Список использованной литературы
1. Г. Я. Мякишев. Физика: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н.Сотский. – М. : Просвещение, 2012.
2. Кирик Л. А. Физика – 10. Разноуровненые самостоятельные и контрольные работы. – М.: Илекса, 2012.
3. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 классы. 10-е издание. – Москва: Дрофа, 2012.
4. Громовцева О.И. «Сборник задач по физике. 10-11 классы. К учебникам Г.Я. Мякишева. ФГОС.
5. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования (утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 17 мая 2012 г. N 413) для специальностей среднего профессионального образования.
6. Рабочая программа учебной дисциплины ОУД. 08 : «ФИЗИКА», утверждённая: протокол № 11 от «27» мая 2015г.
7. http://bio.решуегэ.рф4
8. http://4ege.ru/fizika/51877-algoritm-resheniya-zadach-po-fizike.html