Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей 350000 г. Краснодар,

Государственное бюджетное
образовательное учреждение
дополнительного образования детей
«Центр
дополнительного
образования для детей»
350000 г. Краснодар,
ул. Красная,76
тел. 259-84-01
E-mail:[email protected]
КРАЕВЫЕ ЗАОЧНЫЕ КУРСЫ
«ЮНИОР»
Физика 8 класс
ответы, решения и критерии оценки заданий к
работе № 3, 2012-2013 уч. год
Теоретический тур
1. На нагревание воды от 10 до 800 0С затрачено 0,6кг дров, удельная
теплота сгорания которых 1,0 · 107 Дж/кг. Определите массу нагреваемой
воды, если КПД нагревателя 30%. Удельная теплоёмкость воды 4200
Дж/кг·0С. (10 баллов)
Решение
Дано:
t1=100C
t2 =800С
m1 = 0,6кг
q = 1,0 · 107 Дж/кг
C = 4200 Дж/кг·0 С
КПД = 30% = 0,3
Решение:
1. При сгорании дров выделяется
энергия: Q1 = q · m1
2. На нагревание воды выделится
энергия: Q2 = Q1 · КПД =
q · m1 · КПД
3. На нагревание воды необходимо
количество теплоты:
Q3 = C m2 (t2 - t1)
4. Q2 = Q3
m2 = q · m1 · КПД / C (t2 - t1)
m2 = 6кг
m2 - ?
Ответ: 6кг
2. Прямоугольная льдина длиной 52м и шириной 40м плавает в море.
Высота льдины, выступающей над поверхностью воды, равна 1м.
Определите объём всей льдины. Плотность воды 1030 кг/м3 , плотность
льда 900 кг/м3 . (10 баллов)
Решение
P = FA
mg = ρв g V2
m = ρл V
V = V1+V2
V = ab (h1+ h2) = ab h1+ ab h2
ρл Vg = ρв g V2
ρл V = ρв V2
ρл ab h1+ ρл ab h2 = ρв V2
ρл ab h1+ ρл V2 = ρв V2
ρл ab h1 = ρв V2 - ρл V2
ρл ab h1 = V2 (ρв - ρл)
V2 = ρл ab h1/ ρв - ρл
V2 = 14400м3
V1 = ab h1 = 52м 40м 1м = 2080м3
V = 16480м3
2. h = h6 – h5
h = gt62 / 2 – gt52 / 2 = g / 2 (t62- t52)
h = 55м
3. Начертите схемы возможных соединений из четырёх одинаковых
резисторов, каждый из которых имеет сопротивление R. Определите
сопротивление полученных соединений. (10 баллов)
Решение
4. В цепь, состоящую из трёх ламп (см. схему) подано напряжение 90 В.
Сила тока в цепи 0,5 А. сопротивление одной из ламп разветвлённого
участка равно сопротивлению лампы включённой в неразветвлённую
часть цепи, а сопротивление второй лампы разветвлённого участка в
четыре раза больше. Найти сопротивление, напряжение и силу тока
каждой лампы. (10 баллов)
Решение
Rобщ = Uобщ/Iобщ = 90 В/0,5 А = 180 Ом;
R 2,3 = R2·R3/(R2+R3) = R2·4R2/(R2 + 4R2) = 4/5·R2 ;
т.к. R1 = R2, то Rобщ = 4/5·R2 + R1 = 4/5·R2 + R2 = 180 Ом ;
R2 = 100 Ом; R1 = 100 Ом; R3 = 400 Ом;
U1 = I1R1 = 0,5·100 = 50 В;
U2 = U3 = 90 – 50 = 40 В;
I2 = U2/R2 = 40/100 = 0,4 А;
I3 = 0,5 – 0,4 = 0,1 А.
5. В калориметре плавает в воде кусок льда. В калориметр опускают
нагреватель постоянной мощности N = 50 Вт и начинают ежеминутно
измерять температуру воды. В течение первой и второй минут
температура воды не изменяется, к концу третьей минуты увеличивается
0
0
на T1  2 C , а к концу четвёртой минуты ещё на T2  5 C . Сколько
граммов воды и сколько граммов льда было изначально в калориметре?
(10 баллов)
Решение
Построим график зависимости температуры воды в калориметре Т от
времени t. Известно, что он должен состоять из горизонтального
(плавление льда) и наклонного (нагрев образовавшейся воды) участков.
Имеющиеся данные позволяют однозначно восстановить зависимость
температуры от времени, которое будем отсчитывать от момента
включения нагревателя (см. рис.).
T,0С
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
t, мин
Из графика можно найти, сколько времени продолжалось таяние
льда. Действительно, зависимость температуры воды от времени после
того, как весь лёд растаял, даётся формулой
Т = at + b.
Мы знаем, что при t = 3 мин Т = 2 0С, а при t = 4 мин Т = 7 0С.
Отсюда
2 = 3a + b,
7 = 4a + b.
Решая полученную систему, находим
a = 5, b = - 13, и
Т = 5t - 13.
Время таяния льда t1 определяется по точке пересечения этой
наклонной прямой с прямой Т = 0. Отсюда
t1 = 13/5 = 2,6 мин = 156 с.
Из уравнения теплового баланса найдём начальную массу льда:
m = N t1 /λ  22,9 г.
После того, как лёд растает, вся получившаяся вода массой (т + М), где М
- масса воды, изначально бывшей в калориметре, нагревается на T = 5 0С
за t2 = 1 мин = 60 с. Значит,
С (т + М)T = N t2,
и начальная масса воды:
M = N t2/CT – m  120 г.
6. Обмотка реостата имеет сопротивление R0 . Для каждой из трех схем
включения реостата (рис. а, б, в) постройте график зависимости
сопротивления цепи R от сопротивления r правой части реостата. (10
баллов)
Рис. а
Рис. б
Решение
Для схемы, на рис. а, очевидно, R = r. В
схеме, на рис. б части реостата с
сопротивлениями r и R0 – r соединены
параллельно
r R0  r 
r R0  r 
R

r  R0  r 
R0 .
В схеме, на рис. в соединены
параллельно проводники с сопротивлениями r и R0:
rR0
R
r  R0 .
Графики этих зависимостей приведены на
рисунке. В начале координат все три
графика касаются друг друга.
Рис. в
7. Как можно найти неизвестное сопротивление резистора с помощью
батарейки, амперметра и резистора с неизвестным сопротивлением R?
Сопротивление амперметра считайте очень малым. (5 баллов)
Решение
Можно соединить оба резистора параллельно и подключить к батарейке.
Включая амперметр поочередно в каждую из двух параллельных ветвей,
измеряем силу тока I через резистор с неизвестным сопротивлением R и
силу тока I1 через резистор с неизвестными сопротивлением R1. Поскольку
напряжение на обеих ветвях цепи одинаково, сила тока в ветви обратно
пропорциональна сопротивлению этой ветви: I/ I1= R1/ R. Отсюда R1= I R/
I 1.
Примечание. Часто предлагают поочередно подключать каждый из
резисторов последовательно с амперметром к батарейке и далее
пользоваться той же пропорцией. Такой способ может оказаться очень не
точным: реальная батарейка не является идеальным источником
напряжения, т.е. напряжение на ней зависит от сопротивления
подключенного резистора («перегрузки»). Это особенно заметно, когда
сопротивление одного из резисторов не превышает нескольких Ом.
8. Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить толстую
проволоку или пучок медных проволок («Жучек»)? Почему? (5 баллов)
Решение
НЕДОПУСТИМО.
Медная
проволока
имеет
малое
удельное
сопротивление и поэтому может выдержать большой ток, превосходящий
нормальную нагрузку сети. В случае короткого замыкания такая
проволока может не сплавиться, цепь не разорвется, а накалившаяся
проводка может вызвать пожар.
9. Построением показать (см.рис.), какой вид (а, б или в) имеет карандаш,
погруженный в цилиндрический стакан с водой. (10 баллов)
а
б
Рис.
в
Решение
Положение карандаша и его изображения в
вертикальной проекции на дно сосуда показано
на рисунке 4 соответственно сплошной и
штриховой линиями. Проведя прямые ОА' и ОB'
(О - положение глаза наблюдателя), найдем
точки С и D преломления лучей, исходящих от
крайних левой и правой точек карандаша.
Ответ: в.
Рис.
Экспериментальный тур
1. Определение скорости равномерно движущегося объекта
без использования измерительных приборов (10 баллов)
Цель
работы:
научиться
определять
скорость
равномерно
движущегося объекта без использования измерительных приборов.
Ещё К.Э. Циолковский пришел к выводу что сама по себе скорость,
как бы велика она ни была, при равномерном движении не должна
вызывать какого – либо неблагоприятного влияния на организм, тем
более, что сам человек не способен оценит скорость аппарата, который
перемещает его в пространстве, если это движение равномерное и
прямолинейное.
Действительно, опыт показывает, что все физические процессы,
протекающие внутри организма человека, точно так же, все физические
процессы, протекающие вне его, но внутри движущегося аппарата, будут
протекать так, как если бы аппарат покоился. По этому поводу К.Э.
Циалковский писал: «Мы тысячи лет неслись по пространству в
бесконечном экипаже со скоростью 27 верст в секунду, а может быть, и
больше, без толчков и шума, но до Галилея и Коперника не замечали
движения, потому что у нас не болела спина». Под движением со
скоростью 27 верст в секунду К.Э. Циалковский имел в виду скорость
движения по орбите вокруг Солнца, равную 3*104 м/с. Ещё большую
скорость 2,5 * 105 м/с имеет Солнце, движущееся вокруг центра нашей
Галактики.