Решение контрольной работы по физике за 1 семестр, Вариант 3

Хорошо, давайте разберем задачи по порядку. Контрольная работа по физике за 1 семестр. Вариант 3. 1. Какая из приведенных ниже формул выражает закон Гука? 1) \(F = k \Delta l\) 2) \(p = \rho g h\) 3) \(A = F S \cos \alpha\) 4) \(F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\) Закон Гука описывает упругую деформацию тела и гласит, что сила упругости прямо пропорциональна деформации. Правильный ответ: 1) \(F = k \Delta l\). 2. Какое из перечисленных свойств характерно только для кристаллических тел? 1) Текучесть 2) Изотропность 3) Отсутствие определенной температуры плавления 4) Существование определенной температуры плавления Кристаллические тела отличаются от аморфных тем, что имеют строго упорядоченную структуру и, как следствие, определенную температуру плавления. Правильный ответ: 4) Существование определенной температуры плавления. 3. На стекле находятся капли воды и ртути. На каком рисунке ртуть? 1) А, т.к. ртуть смачивает стекло 2) А, т.к. ртуть не смачивает стекло 3) Б, т.к. ртуть смачивает стекло 4) Б, т.к. ртуть не смачивает стекло Ртуть не смачивает стекло, поэтому ее капли на стекле имеют форму, стремящуюся к шару, с большим краевым углом. Вода, наоборот, смачивает стекло, и ее капли растекаются. На рисунке А капля имеет форму, характерную для несмачивающей жидкости. Правильный ответ: 2) А, т.к. ртуть не смачивает стекло. 4. С увеличением относительной влажности разность показаний сухого и влажного термометров психрометра... 1) уменьшится 2) увеличится 3) не изменится Психрометр измеряет влажность воздуха. Чем выше относительная влажность, тем меньше испарение с влажного термометра, и тем меньше его охлаждение. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров уменьшится. Правильный ответ: 1) уменьшится. 5. Электрон перемещается в поле, силовые линии которого показаны на рисунке. Выберите правильное утверждение. 1) При перемещении электрона из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает положительную работу. 2) При перемещении электрона по траектории 1-2-3 электрическое поле совершает отрицательную работу. 3) При перемещении электрона из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает отрицательную работу. 4) При перемещении электрона из точки 2 в точку 3 электрическое поле совершает отрицательную работу. Электрон имеет отрицательный заряд. Силовые линии электрического поля направлены от положительного заряда к отрицательному. Работа электрического поля положительна, если заряд движется в направлении силовых линий (потенциал уменьшается), и отрицательна, если движется против силовых линий (потенциал увеличивается). На рисунке силовые линии направлены вправо. Перемещение из 1 в 2: Электрон движется против силовых линий (от меньшего потенциала к большему). Работа поля отрицательна. Перемещение из 2 в 3: Электрон движется по силовым линиям (от большего потенциала к меньшему). Работа поля положительна. Правильный ответ: 3) При перемещении электрона из точки 1 в точку 2 электрическое поле совершает отрицательную работу. 6. Воздушный конденсатор опускают в керосин с диэлектрической проницаемостью \(\varepsilon = 2\). Выберите правильное утверждение. 1) Электроемкость конденсатора уменьшится в 4 раза. 2) Электроемкость конденсатора уменьшится в 2 раза. 3) Электроемкость конденсатора увеличится в 2 раза. 4) Электроемкость конденсатора не изменится. Электроемкость конденсатора \(C\) зависит от диэлектрической проницаемости среды \(\varepsilon\) по формуле \(C = \varepsilon C_0\), где \(C_0\) - электроемкость в вакууме (или воздухе). Если конденсатор опускают в керосин с \(\varepsilon = 2\), то его электроемкость увеличится в 2 раза. Правильный ответ: 3) Электроемкость конденсатора увеличится в 2 раза. 7. Один моль влажного воздуха находится в ненасыщенном состоянии при температуре \(T\) и давлении \(p\). Температуру газа изобарно увеличили. Как изменились при этом относительная влажность воздуха и точка росы? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась Относительная влажность воздуха: При изобарном нагревании объем воздуха увеличивается, а количество водяного пара остается прежним. При этом насыщенный пар при более высокой температуре имеет большее давление. Следовательно, относительная влажность (отношение парциального давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре) уменьшится. Точка росы: Точка росы определяется парциальным давлением водяного пара в воздухе. Поскольку количество водяного пара не изменилось, и давление изобарно, парциальное давление водяного пара также не изменилось. Следовательно, точка росы не изменится. Ответ: Относительная влажность воздуха: 2) уменьшилась Точка росы: 3) не изменилась 8. Как изменится сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов при уменьшении расстояния между ними вдвое? 1) не изменится 2) увеличится в 4 раза 3) уменьшится в 4 раза 4) уменьшится в 2 раза Сила взаимодействия двух точечных зарядов (закон Кулона) выражается формулой: \(F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}\). Если расстояние \(r\) уменьшается в 2 раза, то новое расстояние \(r' = r/2\). Тогда новая сила \(F' = k \frac{|q_1 q_2|}{(r/2)^2} = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2/4} = 4 k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} = 4F\). То есть сила увеличится в 4 раза. Правильный ответ: 2) увеличится в 4 раза. 9. На покоящееся тело, находящееся на гладкой горизонтальной плоскости, в момент времени \(t=0\) начинают действовать две горизонтальные силы (см. рис.). Определите, как после этого изменятся со временем модуль скорости тела и модуль ускорения тела. \(F_1 = 1 \text{ Н}\) \(F_2 = 2.5 \text{ Н}\) Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется На рисунке видно, что силы \(F_1\) и \(F_2\) направлены в противоположные стороны. Результирующая сила \(F_{рез} = F_2 - F_1 = 2.5 \text{ Н} - 1 \text{ Н} = 1.5 \text{ Н}\). Эта сила постоянна, так как силы \(F_1\) и \(F_2\) постоянны. Модуль ускорения тела: По второму закону Ньютона \(a = \frac{F_{рез}}{m}\). Поскольку результирующая сила постоянна и масса тела постоянна, то и ускорение тела будет постоянным. Модуль скорости тела: Поскольку тело начинает двигаться с постоянным ускорением (из состояния покоя), его скорость будет постоянно увеличиваться. Ответ: Модуль скорости тела: 1) увеличивается Модуль ускорения тела: 3) не изменяется 10. Идеальный газ получил количество теплоты 300 Дж, и внутренняя энергия газа увеличилась на 100 Дж. При этом 1) газ совершил работу 400 Дж 2) газ совершил работу 200 Дж 3) над газом совершили работу 400 Дж 4) над газом совершили работу 100 Дж Согласно первому началу термодинамики: \(Q = \Delta U + A\), где \(Q\) - количество теплоты, полученное газом, \(\Delta U\) - изменение внутренней энергии, \(A\) - работа, совершенная газом. Нам дано: \(Q = 300 \text{ Дж}\), \(\Delta U = 100 \text{ Дж}\). Тогда \(A = Q - \Delta U = 300 \text{ Дж} - 100 \text{ Дж} = 200 \text{ Дж}\). Газ совершил работу 200 Дж. Правильный ответ: 2) газ совершил работу 200 Дж. 11. Человек массой 70 кг прыгнул с берега в неподвижную лодку, находящуюся у берега, со скоростью 6 м/с. С какой скоростью станет двигаться лодка вместе с человеком, если масса лодки 35 кг? Это задача на закон сохранения импульса. Пусть \(m_ч\) - масса человека, \(v_ч\) - скорость человека до прыжка. Пусть \(m_л\) - масса лодки, \(v_л\) - скорость лодки до прыжка. Пусть \(V\) - скорость человека и лодки вместе после прыжка. До прыжка: Импульс человека: \(p_ч = m_ч v_ч\) Импульс лодки: \(p_л = m_л v_л\) Общий импульс до прыжка: \(P_{до} = p_ч + p_л\) После прыжка: Человек и лодка движутся как единое целое с общей массой \((m_ч + m_л)\) и скоростью \(V\). Общий импульс после прыжка: \(P_{после} = (m_ч + m_л) V\) По закону сохранения импульса: \(P_{до} = P_{после}\) \(m_ч v_ч + m_л v_л = (m_ч + m_л) V\) Дано: \(m_ч = 70 \text{ кг}\) \(v_ч = 6 \text{ м/с}\) \(m_л = 35 \text{ кг}\) Лодка была неподвижна, значит \(v_л = 0 \text{ м/с}\). Подставляем значения: \(70 \text{ кг} \cdot 6 \text{ м/с} + 35 \text{ кг} \cdot 0 \text{ м/с} = (70 \text{ кг} + 35 \text{ кг}) V\) \(420 \text{ кг} \cdot \text{м/с} + 0 = (105 \text{ кг}) V\) \(420 = 105 V\) \(V = \frac{420}{105}\) \(V = 4 \text{ м/с}\) Ответ: Лодка вместе с человеком станет двигаться со скоростью 4 м/с. 12. Определите электроемкость конденсатора, если напряжение между его обкладками \(U = 10 \text{ В}\), а его заряд \(q = 8.0 \cdot 10^{-4} \text{ Кл}\). Электроемкость конденсатора \(C\) определяется как отношение заряда \(q\) на одной из обкладок к напряжению \(U\) между обкладками. Формула: \(C = \frac{q}{U}\) Дано: \(U = 10 \text{ В}\) \(q = 8.0 \cdot 10^{-4} \text{ Кл}\) Подставляем значения в формулу: \(C = \frac{8.0 \cdot 10^{-4} \text{ Кл}}{10 \text{ В}}\) \(C = 0.8 \cdot 10^{-4} \text{ Ф}\) \(C = 8 \cdot 10^{-5} \text{ Ф}\) Единица измерения электроемкости - Фарад (Ф). Ответ: Электроемкость конденсатора составляет \(8 \cdot 10^{-5} \text{ Ф}\).