Учащийся выполнял эксперимент по измерению растяжения x пружин 1 и 2 при

ГИА-0 ФИЗИКА Государственная (итоговая) аттестация по ФИЗИКЕ Вариант № 1125 Инструкция по выполнению работы На выполнение экзаменационной работы по физике отводится 3 часа (180 минут). Работа состоит из 3 частей и включает 25 заданий. Часть I содержит 18 заданий (1 -18). К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, из которых только один верный. Часть 2 включает 3 задания с кратким ответом (19 -21). Ответы на задания частей 1 и 2 укажите сначала на листах с заданиями экзаменационной работы, а затем перенесите в бланк № 1. Если в задании в качестве ответа требуется записать последовательность цифр, при переносе ответа на бланк следует указать только эту последовательность, без запятых, пробелов и прочих символов. Для исправления ответов к заданиям частей 1 и 2 используйте поля бланка № 1 в области «Замена ошибочных ответов» . Часть 3 содержит 4 задания (22 -25), на которые следует дать развернутый ответ. Ответы на задания части 3 записываются на бланке № 2. Задание 22 — экспериментальное, и для его выполнения необходимо воспользоваться лабораторным оборудованием. При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Часть 1

1 • Тело движется вдоль оси Ох. На рисунке приведены графики зависимости координаты и проекции скорости тела от времени. Какой график соответствует равномерному движению?

2 • Учащийся выполнял эксперимент по измерению растяжения х пружин 1 и 2 при подвешивании к ним грузов. Полученные учащимся результаты представлены на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод о жёсткости пружин k 1 и k 2 можно сделать из анализа диаграммы, если масса груза m 1 , подвешенного к первой пружине, в 2 раза меньше массы m 2 груза, подвешенного ко второй пружине (m 2 = 2 m 1)? • 1) k 1 = 2 k 2 • 2) k 2 = 2 k 1, • 3) k 2 = 4 k 1, • 4) k 1 = k 2

3 • Тело брошено вертикально вверх. На рисунке показан график зависимости кинетической энергии тела от его высоты над точкой бросания. Чему равна полная энергия тела на высоте 4 м относительно точки бросания? Сопротивлением воздуха пренебречь. • 1) 1, 5 Дж • 2) З Дж • 3) 6 Дж • 4) 9 Дж

4 • Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F 1= 5 Н, сила F 2= 8 Н. Чему равно плечо силы F 2, если плечо силы F 1 равно 16 см? • 1) 10 см • 2) 16 см • 3) 26 см • 4) 25, 6 см

5 • На рисунке изображены три тела одинакового объёма. Известно, что первое тело имеет наибольшую массу, а третье тело — наименьшую. Сравните плотности веществ (ρ1, ρ2 и ρ3), из которых сделаны эти тела. • 1) ρ1 > ρ2, ρ3 > ρ2 • 2) ρ1 ρ2 > ρ3 • 4) ρ1 = ρ2 = ρ3

6 • Автомобиль массой 500 кг разгоняется с места и достигает скорости 20 м/с за 10 с. Равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль, равна • 1) 500 Н • 2) 1000 Н • 3) 2000 Н • 4) 4000 Н

7 • В процессе плавления кристаллического вещества • 1) уменьшается внутренняя энергия вещества • 2) уменьшается кинетическая энергия движения молекул • 3) увеличивается внутренняя энергия вещества • 4) увеличивается кинетическая энергия движения молекул

8 • На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела? • 1) 500 Дж/(кг∙ 0 С) • 2) 250 Дж/(кг∙ 0 С) • 3) 125 Дж/(кг∙ 0 С) • 4) 100 Дж/(кг∙ 0 С)

9 • Лёгкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. При поднесении к шарику стержня с положительным электрическим зарядом (без прикосновения) шарик • 1) отталкивается от стержня • 2) не испытывает ни притяжения, ни отталкивания • 3) на больших расстояниях притягивается к стержню, на малых расстояниях отталкивается • 4) притягивается к стержню

10 • На рисунке изображена схема электрической цепи, содержащей два параллельно включенных резистора сопротивлением R 1 и R 2, Какое из приведенных ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов? • 1) U=U 1+U 2 • 2) I=I 1+I 2 • 3) R = R 1+R 2 • 4) I=I 1=I 2

11 • В катушку, соединённую с гальванометром, вносят магнит. Сила индукционного тока зависит • А. от скорости перемещения магнита • Б. от того, каким полюсом вносят магнит в катушку • Правильным ответом является • 1) только А • 2) только Б • 3) и А, и Б • 4) ни А, ни Б

12 • Предмет находится от собирающей линзы на расстоянии, равном F/2. Каким будет изображение предмета? • 1) прямым, мнимым • 2) перевёрнутым, действительным • 3) изображения не будет • 4) прямым, действительным

13 • Электрическая плитка, включена в сеть напряжением 220 В. Какую энергию потребляет плитка за 20 мин работы, если сила тока, протекающего через ее спираль, 5 А? • 1) 22 к. Дж • 2) 110 к. Дж • 3) 1320 к. Дж • 4) 4840 к. Дж

14 • Какая частица взаимодействует с ядром бора в следующей ядерной реакции:

15 • Длину бруска измеряют с помощью линейки. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна половине цены деления шкалы. • 1) 6, 5 см • 2) (6, 5± 0, 5)см • 3) (6, 0± 0, 5)см • 4) (6, 50± 0, 25) см

Токи Фуко • Рассмотрим простейший опыт, демонстрирующий возникновение индукционного тока в замкнутом витке из провода, помещённом в изменяющееся магнитное поле. Судить о наличии в витке индукционного тока можно по нагреванию проводника. Если, сохраняя прежние внешние размеры витка, сделать его из более толстого провода, то сопротивление витка уменьшится, а индукционный ток возрастет. Мощность, выделяемая в витке в виде тепла, увеличится. • Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и в массивных образцах металла, а не только в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми токами, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделай образец, В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.

• Если поместить внутрь катушки массивный железный сердечник и пропустить по катушке переменный ток, то сердечник нагревается очень сильно. Чтобы уменьшить нагревание, сердечник набирают из тонких пластин, изолированных друг от друга слоем лака. • Токи Фуко используются в индукционных печах для сильного нагревания и даже плавления металлов. Для этого металл помещают в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500 -2000 Гц. • Тормозящее действие токов Фуко используется для создания магнитных успокоителей — демпферов. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в гальванометрах и других приборах.

16 • Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещённом в -переменное магнитное поле, зависит • 1) только от формы проводника • 2) только от материала и формы проводника • 3) только от скорости изменения магнитного поля • 4) от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника

17 • В переменном магнитном поле железный сердечник, набранный из тонких изолированных пластин, по сравнению со сплошным сердечником будет нагреваться • 1) меньше, так как его электрическое сопротивление будет больше • 2) больше, так как его электрическое сопротивление будет меньше • 3) больше, так как его электрическое сопротивление будет больше • 4) меньше, так как его электрическое сопротивление будет меньше

18 • Медная пластина, подвешенная на длинной изолирующей ручке, совершает свободные колебания. Если пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью и в пространство между полюсами постоянного магнита (см. рисунок), то • 1) колебания пластины резко затухнут • 2) частота колебаний пластины возрастёт • 3) амплитуда колебаний пластины увеличится • 4) пластина, будет совершать обычные свободные колебания

Часть 2

19 Для каждого физического понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца • ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ • A) физическая величина • Б) единица физической величины • B) физический прибор А Б В ПРИМЕРЫ 1) амперметр 2) кулон 3) электромагнитная индукция • 4) электрический заряд • 5) электрическое поле • •

20 В инерциальной системе отсчета брусок, которому сообщили начальную скорость V 0, начинает скользить вверх по наклонной плоскости (см. рисунок). Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. • ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА • A) скорость бруска Б) потенциальная энергия бруска • B) полная механическая энергия бруска А Б В • • ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется

21 • В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица, • Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения, Укажите их номера.

21 • 1) При равных размерах проводник из алюминия будет иметь большую массу по сравнению с проводником из меди. • 2) Проводники из нихрома и латуни при одинаковых размерах будут иметь разные электрические сопротивления. • 3) Проводники из константана и никелина при одинаковых размерах будут иметь разные массы. • 4) При замене никелиновой спирали электроплитки на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали увеличится. • 5) При равной площади поперечного сечения проводник из железа длиной 1 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 4 м.

Часть 3

22 • Соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока, совершаемой на резисторе, используя источник тока (4, 5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R 2. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0, 5 А. Определите работу электрического тока в резисторе в течение 5 мин. • В бланке ответов: • 1) нарисуйте электрическую схему эксперимента; • 2) запишите формулу для расчёта работы электрического тока; • 3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0, 5 А; • 4) запишите численное значение работы электрического тока.

23 • Какой корабль движется медленнее, нагруженный или ненагруженный, при одинаковой мощности двигателя? Ответ поясните.

24 • Энергии, полученной при остывании горячей воды от 100°С до 70°С, хватило только для плавления 840 г льда, взятого при температуре 0°С. Какова была масса горячей воды? Потерями энергии в окружающую среду пренебречь.

25 • Электрическая лампа мощностью 40 Вт светит 10 ч. Какая масса воды должна пройти через плотину гидроэлектростанции (ГЭС) для обеспечения работы лампы? Высота плотины 20 м, КПД ГЭС равен 90%.

1. Твёрдые тела под действием силы способны изменять свои форму и (или) объём. Взяв за концы металлическую линейку, можно её согнуть. Если перестать прикладывать силу, то линейка восстановит свою форму. Если сжать пружину (рис. 35), то она сократится, т.е. деформируется. При прекращении действия силы пружина вернётся в первоначальное
состояние.

Изменение формы или объёма тела при действии на него силы называется деформацией.

Если длина пружины в недеформированном состоянии ​( l_0 )​, а после растяжения ​( l )​, то изменение её длины ​( l=l-l_0=x )​, где ​( l )​ или ​( x )​ – удлинение или деформация.

2. При деформации в теле возникает сила упругости, которая стремится вернуть его в первоначальное состояние. Сила упругости ​( (vec{F}_{упр}) )​ — сила, возникающая в теле в результате деформации, стремящаяся вернуть тело в первоначальное состояние и направленная в сторону, противоположную деформации (удлинению).

Так, при растяжении пружины эта сила направлена влево к положению равновесия, при
сжатии пружины сила упругости направлена вправо (рис. 36).

Если тело после прекращения действия силы принимает первоначальную форму, то деформация является упругой. Если тело после прекращения действия силы не принимает первоначальную форму, то деформация является неупругой или пластической.

3. При малых деформациях сила упругости прямо пропорциональна удлинению. Поскольку сила упругости и деформация направлены в противоположные стороны, то: ​( F_{упр}=-kDelta l )​, где ​( k )​ — коэффициент пропорциональности, называемый жёсткостью тела. Жёсткость зависит от размеров тела, его формы, материала, из которого сделано тело.

Единица жесткости ​( [,k,]=frac{[,F,]}{[,Delta l,]} )​; ​( [,k,]=frac{1,Н}{1,м}=1frac{Н}{м} )​.

Формула ( F_{упр}=-kDelta l ) выражает закон Гука: сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению (деформации) тела и направлена в сторону, противоположную деформации.

Важно понимать, что закон Гука справедлив при малых деформациях.

На рисунке 37 приведён график зависимости модуля силы упругости от деформации. Поскольку эта зависимость линейная, то графиком зависимости является прямая, проходящая через начало координат и составляющая угол ​( alpha )​ с осью абсцисс. По графику можно определить жёсткость тела. Например, значению деформации 2 см соответствует сила упругости 4 Н. Разделив 4 Н на 0,02 м, получим ​( k )​ = 200 Н/м. В треугольнике АОВ жёсткость ​( k )​ равна тангенсу угла ​( alpha )​: ​( k=mathrm{tg}alpha )​.

4. Существуют разные виды деформации: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба и кручения. В рассмотренных примерах линейка подвергалась деформации изгиба, пружина — деформации растяжения и сжатия, винты, гайки, болты при закручивании испытывают деформацию кручения, тяжёлые предметы при перемещении по полу — деформацию сдвига.

5. Предположим, что на полу стоит ящик (рис. 38). На него действует сила тяжести ​( vec{F}_т )​, направленная вертикально вниз. Ящик, взаимодействуя с полом, деформирует его и деформируется сам. И на ящик, и на пол действует сила упругости, характеризующая их взаимодействие. Сила упругости ​( vec{N} )​, действующая на ящик со стороны пола, приложена к ящику и направлена вертикально вверх; сила упругости ​( vec{P} )​, действующая со стороны ящика на пол, приложена к полу и направлена вертикально вниз. Эта сила называется весом тела.

Весом тела называют силу, с которой тело, вследствие его притяжения к Земле, действует на опору или подвес. В отличие от силы тяжести, вес тела приложен не к телу, а к опоре или к подвесу. Вес — это сила упругости.

6. Если тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, вес тела численно равен силе тяжести, действующей на него: ​( vec{P}=mvec{g} )​.

На тело, движущееся вместе с платформой или подвесом вертикально вниз с ускорением ​( vec{a} )​, направленным в сторону движения, действуют сила тяжести ​( vec{F}_{т} )​ и сила упругости ​( N )​ со стороны опоры или подвеса (рис. 39, 40).

Второй закон Ньютона для этой ситуации: ​( mvec{g}+vec{N}=mvec{a} )​. В проекциях на координатную ось: ​( mg-N=ma )​ или ​( N=mg-ma )​. Поскольку ​( N=P )​, ​( P = m(g — a) )​.

Если тело движется вниз вместе с опорой или подвесом с ускорением, направленным так же, как и ускорение свободного падения, то его вес меньше силы тяжести, т.е. меньше веса покоящегося тела. Если ускорение тела равно ускорению свободного падения ​( vec{a}=vec{g} )​, то тело находится в состоянии невесомости.

В таком состоянии находится космонавт в космическом корабле, прыгун с трамплина во время полёта вниз.

7. На тело, движущееся вместе с платформой или подвесом вертикально вверх с ускорением ​( vec{a} )​, направленным в сторону движения, действуют сила тяжести ​( vec{F}_т )​ и сила упругости ​( vec{N} )​ со стороны опоры или подвеса (рис. 40).

Второй закон Ньютона для этой ситуации: ( mvec{g}+vec{N}=mvec{a} ). В проекциях на координатную ось: ​( mg-N=-ma )​ или ​( N=mg+ma )​. Поскольку ​( N=P )​, ​( P=m(g+a) )​.

Таким образом, если тело движется вверх вместе с опорой или подвесом с ускорением, направленным противоположно ускорению свободного падения, то его вес больше силы тяжести, т.е. больше веса покоящегося тела. Увеличение веса тела при движении с ускорением называют перегрузкой. Перегрузки испытывают космонавт в космическом корабле, пилот реактивного самолёта при взлёте и посадке.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Имеются две абсолютно упругие пружины. Под действием одной и той же силы первая пружина удлинилась на 8 см, а вторая — на 4 см. Сравните жёсткость ​( k_2 )​ второй пружины с жёсткостью ( k_1 ) первой пружины.

1) ​( k_1=k_2 )​
2) ( 4k_1=k_2 )
3) ( 2k_1=k_2 )
4) ( k_1=2k_2 )

2. Имеются две абсолютно упругие пружины: одна жёсткостью 200 Н/м, другая жёсткостью 400 Н/м. Сравните силу упругости ​( F_2 )​, возникающую во второй пружине, с силой упругости ( F_1 ), возникающей в первой пружине, при одинаковом их удлинении.

1) ​( F_2=F_1 )​
2) ​( F_2=4F_1 )
3) ​( 2F_2=F_1 )
4) ​( 0.5F_2=F_1 )

3. Ученик, растягивая пружину динамометра последовательно на 1Н, 2Н, ЗН и 4Н, каждый раз измерял её удлинение и результаты измерений вносил в таблицу. Определите по данным таблицы жёсткость пружины динамометра.

1) 0,02 Н/м
2) 0,5 Н/м
3) 2 Н/м
4) 50 Н/м

4. На рисунке приведены графики зависимости силы упругости от удлинения. Сравните жёсткость пружин.

1) ​( k_2=k_1 )​
2) ( k_2>k_1 )
3) ( k_2<k_1 )
4) ( k_2geq k_1 )

5. Учащийся выполнял эксперимент по измерению удлинения ​( x )​ пружин при подвешивании к ним грузов. Полученные учащимся результаты представлены на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод о жёсткости пружин ​( k_1 )​ и ​( k_2 )​ можно сделать из анализа диаграммы, если к концам пружин были подвешены грузы одинаковой массы?

1) ​( k_2=4k_1 )​
2) ( k_1=2k_2 )
3) ( k_2=2k_1 )
4) ( k_1=k_2 )

6. Под действием силы 3 Н пружина удлинилась на 4 см. Чему равна сила, под действием которой удлинение этой пружины составит 6 см?

1) 3,5 Н
2) 4 Н
3) 4,5 Н
4) 5 Н

7. Две пружины растягиваются одинаковыми силами. Жёсткость первой пружины ​( k_1 )​ в 2 раза больше жесткости второй пружины ​( k_2 )​. Удлинение первой пружины ​( Delta l_1 )​, удлинение второй пружины ( Delta l_2 ) равно

1) ​( 0.5Delta l_1 )
2) ( 0.67Delta l_1 )
3) ( 1.5Delta l_1 )
4) ( 2.5Delta l_1 )

8. В лифте, движущемся вниз равноускоренно из состояния покоя, стоит ящик. Модуль веса ящика

1) равен модулю силы тяжести
2) больше модуля силы тяжести
3) меньше модуля силы тяжести
4) увеличивается с увеличением скорости лифта

9. Человек испытывает перегрузки при

1) равномерном движении вниз
2) равномерном движении вверх
3) равноускоренном движении вверх из состояния покоя
4) равноускоренном движении вниз с ускорением свободного падения

10. Различие веса тела на экваторе и на полюсе можно обнаружить

А. Взвешивая тело на рычажных весах
Б. Взвешивая тело на пружинных весах

Правильный ответ

1)только А
2)только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

11. Установите соответствие между физической величиной (левый столбец) и характером её изменения (правый столбец) при растяжении пружины динамометра. В ответе запишите подряд номера выбранных ответов

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A. Модуль силы упругости пружины
Б. Жёсткость пружины
B. Модуль удлинения пружины

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется

12. Из приведённых ниже высказываний выберите два верных и запишите их номера в таблицу.

1) Закон Гука справедлив при любых деформациях.
2) Сила упругости направлена в сторону, противоположную деформации.
3) Жёсткость зависит только от материала, из которого изготовлено тело.
4) Вес тела всегда равен действующей на него силе тяжести.
5) Вес приложен к опоре или к подвесу.

Часть 2

13. Груз массой 5 кг начинают поднимать вертикально вверх с ускорением 2 м/с2. Чему равен вес груза?

Ответы