1, 2 вариант реальных заданий ВПР 2023 по физике 8 класс с ответами и решением для подготовки к всероссийской проверочной работе. Каждый тренировочный вариант составлен по новой демоверсии ФИОКО 2023 года.
Ответы и решения для проверки вы можете посмотреть в конце каждого варианта, данные варианты составлены для подготовки.
Науку часто смешивают с знанием.
Это глубокое недоразумение.
Наука есть не только знание,
но и сознание, т.е. умение
Василий Осипович Ключевский
Магнитная
индукция – это
векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного
поля, численно равная отношению модуля силы, с которой магнитное поле действует
на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе
тока в проводнике и его длине.
Магнитный поток через плоскую
поверхность — это
скалярная физическая величина, численно равная произведению модуля магнитной
индукции на площадь поверхности, ограниченной контуром, и на косинус угла между
нормалью к поверхности и магнитной индукцией.
В прошлых темах говорилось о том, что
вокруг проводника с током всегда существует магнитное поле.
После открытий Эрстеда и Ампера стало
ясно, что электричество обладает магнитной силой. Теперь необходимо было
подтвердить влияние магнитных явлений на электрические.
Такую задачу в начале XIX в. пытались
решить многие ученые. Поставил ее перед собой и английский ученый Майкл
Фарадей. «Превратить магнетизм в электричество» — так записал в своем
дневнике эту задачу Фарадей в 1822 г. Почти 10 лет он ставил различные опыты,
но безуспешно, и только 29 августа 1831 г. наступил триумф. После напряженных
исканий, затратив много труда и изобретательности, он пришел к выводу: только
меняющееся со временем магнитное поле может породить электрический ток.
Опыты
Фарадея состояли в следующем. Если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки,
к которой присоединен гальванометр, то в цепи возникает электрический
ток.
Если
магнит выдвигать из катушки, гальванометр также показывает ток, но
противоположного направления.
Опыт
можно видоизменить. На неподвижный магнит будем надевать катушку и снимать ее.
И опять можно обнаружить, что во время движения катушки относительно магнита в
цепи снова появляется ток. Но, как только движение прекращается, ток тотчас же
исчезает.
Проделаем
еще один опыт. Поместим в магнитное поле плоский контур из проводника, концы
которого соединим с гальванометром. При повороте контура гальванометр отмечает
появление в нем индукционного тока. Ток будет появляться и в том случае, если
рядом с контуром или внутри него вращать магнит.
Нетрудно
заметить, что ток в катушке возникает всякий раз, когда изменяется магнитный
поток, пронизывающий катушку.
Однако
не при всяком движении магнита (или катушки) возникает электрический ток. Если
вращать магнит вокруг вертикальной оси, ток не возникает.
Таким
образом, при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур
замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток,
существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока. В этом и
заключается явление электромагнитной индукции.
Полученный таким способом ток
называется индукционным током (от латинского «наведенный»).
Как показывает опыт, значение индукционного тока
не зависит от причины изменения магнитного потока:
– изменяется ли площадь, ограниченная контуром,
– его ориентация в пространстве,
– изменяется ли индукция магнитного поля при
перемещении его источников
– за счет изменения среды.
Существенное значение имеет лишь скорость
изменения магнитного потока (так, стрелка гальванометра в опытах Фарадея отклоняется
тем больше, чем быстрее вдвигается магнитв катушку).
На основании явления
электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии,
в разработке которых принимали участие ученые и техники разных стран. Среди них
были и наши отечественные ученые: Эмилий Христианович Ленц, Борис Семенович Якоби,
Михаил Иосифович Доливо-Добровольский и другие, внесшие большой вклад в
развитие электротехники.
– Явление электромагнитной индукции заключается в том,
что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого
проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в
течение всего процесса изменения магнитного потока.
– Полученный таким способом ток
называется индукционным током.
– Значение индукционного тока не зависит от
причины изменения магнитного потока: изменяется ли площадь,
ограниченнаяконтуром, или его ориентация в пространстве, изменяется ли
индукция магнитного поля при перемещении его источников или за счет изменения
среды. Существенное значение имеет лишь скорость изменения магнитного
потока.
Самая
большая ошибка в том,
что
мы быстро сдаёмся.
Иногда,
чтобы получить желаемое,
надо
просто попробовать ещё один раз.
Современный
мир не может обойтись без таких, казалось бы, уже повседневных приборов, как
микрофоны и громкоговорители, трансформаторы и генераторы, планшеты и мобильные
телефоны, и многое-многое другое.
Что
лежит в основе работы данных приборов? Без явления, которое
было открыто Майклам Фарадеем чуть более 180 лет назад, эти
приборы создать было бы не возможно и по сей день.
В
прошлых уроках мы говорилось о том, что магнитное поле в каждой точке
пространства полностью характеризуется вектором магнитной индукции.
Возникает
вопрос: можно ли ввести такую величину, которая характеризовала магнитное
поле не только в данной точке поля, а во всех точках поверхности, ограниченной
замкнутым контуром?
Для
ответа на этот вопрос, рассмотрим плоский замкнутый контур, который помещен в
однородное магнитное поле, и ограничивающий поверхность площадью S.
Пусть нормаль (вектор, длина которого равна единице, и который всегда
перпендикулярен контуру) составляет с вектором магнитной индукции некий угол a.
Рассмотрим,
что будет происходить с контуром и с линиями магнитной индукции при изменении
некоторых величин.
Первое
изменим магнитное поле, например, усилив его с помощью
еще одного магнита. Как можем заметить, при усилении магнитного поля
количество силовых линий возрастает, следовательно, возрастает и их
количество, которое будет пронизывать наш контур.
Если
уменьшить площадь контура при неизменной индукции магнитного
поля, то это приведет к уменьшению числа линий, пронизывающих контур.
Поворот
контура также приводит к изменению числа линий, пронизывающих замкнутый контур.
Если
же плоскость контура расположить параллельно линиям магнитной индукции, то ни
одна из этих линий не будет пронизывать контур.
Требовалось
ввести величину, которая характеризовала бы все эти закономерности магнитного
поля. И физики нашли выход. По аналогии с потоком воздуха, который меняется в
зависимости от силы ветра или области пространства, в котором он ограничен, или
потока воды в реке, в зависимости от ее ширины или проливных дождей, эту
величину назвали магнитным потоком или потоком вектора магнитной
индукции.
В
настоящее время под магнитным потоком через плоскую поверхность понимают
скалярную физическую величину, численно равную произведению модуля магнитной
индукции на площадь поверхности, ограниченную контуром, и на косинус угла между
нормалью к поверхности и магнитной индукцией.
Произведение
модуля магнитной индукции на косинус угла альфа представляет собой проекцию
вектора магнитной индукции на нормаль к плоскости контура.
Анализируя
формулу, легко заметить, что магнитный поток тем больше, чем больше линий
магнитной индукции пронизывает контур и чем больше площадь этого контура.
Обозначается
магнитный поток большой греческой буквой F
Единицей
магнитного потока в СИ является Вб (вебер).
1
вебер — это магнитный поток однородного магнитного поля с
индукцией 1 Тл через перпендикулярную ему поверхность площадью 1 м2.
Введенная
физическая величина, является одной из главных в описании важнейшего
физического явления современного мира: речь идет о явлении электромагнитной
индукции.
Что
это за явление?
Как
известно, в 1820 году Ханс Кристиан Эрстед с помощью серии опытов показал, что
вокруг любого проводника с током существует магнитное поле. Значит, имея
электрический ток, можно получить магнитное поле.
Однако
вставал тогда и другой вопрос: нельзя ли наоборот, имея магнитное поле,
получить электрический ток? А если можно, то, что для этого нужно сделать?
Такую
задачу в начале XIX в. попытались решить многие ученые. Среди них швейцарский
физик Жан-Даниэль Колладон и английский физик Майкл Фарадей, которые
практически одновременно начали заниматься решением этой проблемы. Записав в
своем дневнике фразу «Превратить магнетизм в электричество!», Фарадей 10 лет
потратил на упорные эксперименты, для решения поставленной задачи.
Майкл
Фарадей был уверен в том, что электрические и
магнитные явления — это явления одной природы. Благодаря своему упорству и
вере в неделимость электрических и магнитных явлений, он сделал открытие, которое
вошло в основу устройства генераторов всех электростанций мира, превращающих
механическую энергию в энергию электрического тока. Открытие было сделано 17
октября 1831 года.
Вот
полное описание первого успешного опыта: «Двести три фута
медной проволоки в одном куске были намотаны на большой деревянный барабан;
другие двести три фута такой же проволоки были проложены в виде спирали между
витками первой обмотки, причем металлический контакт был везде устранен
посредством шнурка. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а
другая — с хорошо заряженной батареей из ста пар пластин в четыре квадратных
дюйма с двойными медными пластинками. При замыкании контакта наблюдалось
внезапное, но очень слабое действие на гальванометр, и подобное же слабое
действие имело место при размыкании контакта с батареей».
Таков
был первый опыт, давший положительный результат после десятилетних поисков.
Фарадей устанавливает, что при замыкании и размыкании возникают
индукционные токи противоположных направлений.
Спираль
B соединялась медными
проводами с гальванометром, помещенным на расстоянии трех футов от кольца.
Отдельные спирали А соединялись конец с концом так, что образовали общую
спираль, концы которой были соединены с батареей из десяти пар пластин в четыре
квадратных дюйма. Гальванометр реагировал немедленно, притом значительно
сильнее, чем это наблюдалось выше, при пользовании в десять раз более мощной
спиралью без железа».
Таким
образом, задача, поставленная Фарадеем в 1820 году, была решена: магнетизм
был превращен в электричество.
Какого
рода случайности могли помешать открытию, показывает следующий факт. Как
говорилось в начале, одновременно с Фарадеем получить ток в катушке с помощью магнита
пытался и швейцарский физик Колладон. Он пользовался в своей работе
гальванометром, легкая магнитная стрелка которого помещалась внутри катушки
прибора. Что бы магнит непосредственно не оказывал никакого влияния на
магнитную стрелку, концы катушки были выведены в отдельную комнату и там
присоединены к гальванометру.
Вставив
магнит в катушку, Колладон шел в соседнюю комнату и разочарованный убеждался,
что гальванометр не показывал наличие тока в цепи.
Действительно,
ведь покоящийся относительно катушки магнит не может вызвать в ней тока.
Стоило бы ему, например, наблюдать за гальванометром, а ассистента попросить
заняться магнитом, и проблема была бы решена.
О
вопросах надобности и ненадобности открытия данного явления долго спорил
научный, и не только, мир. В архивах сохранилась следующая примечательная
запись: «Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он
демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший
обществу материальную поддержку, и надменным голосом спросил:
–
Всё, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но
теперь скажите мне, для чего годится эта магнитная индукция!?
–
А для чего годится только что родившийся ребёнок? — ответил рассердившийся
Фарадей.»
На
вопрос коммерсанта в последующие годы ответили многие учёные и изобретатели, и
прежде всего, Вернер фон Сименс, изобретший в 1866 г. динамо-машину,
положившую основу для промышленного производства электроэнергии.
Впоследствии
опыт Фарадея видоизменили и теперь в школах он представлен в следующем виде.
Берется
катушка с намотанной на нее проволокой, концы которой присоединены к
гальванометру. Если постоянный магнит, например полосовой, вдвигать внутрь
катушки, то в цепи возникает электрический ток. Если же магнит выдвигать из
катушки, то гальванометр также регистрировал ток в цепи, но уже
противоположного направления. Электрический ток возникает и в том случае,
если магнит оставить неподвижным, а двигать относительно него катушку.
Однако
не при всяком движении магнита (или катушки) в цепи возникает электрический
ток.
Например, если вращать магнит внутри катушки, то гальванометр не зафиксирует
наличие тока в цепи.
Аналогичный
опыт можно проделать, используя вместо постоянного магнита, другую катушку, но
уже с током. Не трудно заметить, что ток в катушке возникает всякий раз, когда
изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку.
Таким
образом, явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при
изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называется явлением
электромагнитной индукции. Полученный таким образом ток, называется индукционным
током.
Как
известно, ток в проводнике возникает лишь в том случае, если на свободные
заряды проводника будут действовать сторонние силы. Работу этих сил при
перемещении единичного заряда вдоль замкнутого проводника называют электродвижущей
силой (сокращенно ЭДС).
Следовательно,
при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром (т.е.
при изменении количества линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность),
в нем появляются сторонние силы, действие которых характеризуется ЭДС,
называемой ЭДС индукции.
Обозначают
ее греческой буквой xi
(кси),
а измеряется она в В (вольт).
Как
показывают опыты, значение индукционного тока, а, следовательно, и ЭДС
индукции, не зависит от причин изменения магнитного потока (меняется ли
площадь, ограниченная контуром, или его ориентация в пространстве, или за счет
изменения среды и т.д.). Самое главное и существенное значение имеет лишь
скорость изменения магнитного потока (так, стрелка гальванометра будет
отклоняться сильнее, чем быстрее мы будем вдвигать и выдвигать магнит).
Поэтому
мы можем сказать, что сила индукционного тока пропорциональна скорости
изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Сформулируем
непосредственно сам закон электромагнитной индукции: среднее значение ЭДС
индукции в проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного
потока через поверхность, ограниченную контуром.
где
Dt – промежуток времени,
в течении которого произошло изменение магнитного потока.
Стоит
обратить внимание, что закон электромагнитной индукции формулируется именно
для ЭДС, а не для силы индукционного тока, т.к. сила тока зависит и
от свойств проводника, а ЭДС определяется только изменением магнитного потока.
Почему
в законе электромагнитной индукции стоит знак «минус»? Какого его назначение? Индукционный
ток противодействует изменению магнитного потока. Поэтому ЭДС индукции и
скорость изменения магнитного потока имеют разные знаки.
Задача.
Из
провода длиной 2 м сделан квадрат, который расположен горизонтально. Какой
заряд пройдет по проводу, если его потянуть за две диагонально противоположные
вершины так, чтобы он сложился? Сопротивление провода 0,1 Ом, а вертикальная
составляющая индукции магнитного поля Земли 50 мкТл.
–
Магнитный поток через плоскую поверхность — это скалярная физическая
величина, численно равная произведению модуля магнитной индукции на площадь
поверхности, ограниченную контуром, и на косинус угла между нормалью к
поверхности и магнитной индукцией.
–
Единицей магнитного потока в системе СИ является Вб (вебер).
–
Явление возникновения ЭДС в проводящем контуре (или тока, если контур замкнут)
при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, называется явлением
электромагнитной индукции.
–
Полученный таким способом ток называется индукционным током.
Закон
электромагнитной индукции: среднее значение ЭДС индукции в
проводящем контуре пропорционально скорости изменения магнитного потока через
поверхность, ограниченную контуром.
2 вариант ВПР 2023 по физике 8 класс
Инструкция по выполнению работы
На выполнение работы по физике даётся 45 минут. Работа содержит 11 заданий. Ответом на каждое из заданий 1, 3–7, 9 является число или несколько чисел. В заданиях 2 и 8 нужно написать текстовый ответ. В заданиях 10 и 11 нужно написать решение задач полностью. В случае записи неверного ответа зачеркните его и запишите рядом новый.
При выполнении работы можно пользоваться непрограммируемым калькулятором. При необходимости можно пользоваться черновиком. Записи в черновике проверяться и оцениваться не будут. Советуем выполнять задания в том порядке, в котором они даны.
Для экономии времени пропускайте задание, которое не удаётся выполнить сразу, и переходите к следующему. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий.
Задания и ответы с 2 варианта
1. При купании новорождённого ребёнка температура воды в ванне должна находиться в пределах от 36 °С до 38 °С. Определите цену деления того термометра, с помощью которого молодая мама сможет убедиться, что температура воды в ванне подходит для купания малыша.
2. Когда опытные хозяйки варят летом ягодное варенье, то помешивают его деревянной, а не металлической ложкой. Благодаря какому физическому свойству материала деревянная ложка лучше подходит для этой цели? Объясните, почему хозяйки так поступают.
3. Каждые 10 секунд с поверхности Земли испаряется в среднем около 160 миллионов тонн воды. Вычислите, какое количество теплоты требуется для превращения в пар всей этой воды, если её удельная теплота парообразования 2300 кДж/кг. Ответ выразите в миллиардах килоджоулей. Один миллиард – это 1 000 000 000.
4. При проведении научных исследований образец некоторого вещества сначала нагревали, а затем охлаждали. На рисунке представлен график зависимости температуры этого образца от времени. Какое количество теплоты потребовалось для того, чтобы полностью расплавить исследуемый образец вещества, если первоначально он находился в твёрдом состоянии, и за каждую секунду к образцу подводилось количество теплоты, равное 0,5 кДж?
5. В ящике для инструментов Андрей нашёл гвоздь, и ему стало интересно, какая у него теплоёмкость. Оказалось, что для нагревания гвоздя на 30 °С ему нужно передать количество теплоты, равное 480 Дж. Зная, что масса гвоздя 0,04 кг, определите по этим данным удельную теплоёмкость металла, из которого он сделан.
6. Костин папа работает машинистом башенного крана. Он знает, что мощность двигателя, который обеспечивает подъём груза, равна 45000 Вт, поэтому, когда Костя спросил, с какой скоростью поднимается бетонная плита массой 9000 кг, то папа, немного подумав, дал верный ответ. Что ответил папа? Ускорение свободного падения g = 10 Н/кг.
7. В электронных приборах, к надёжности работы которых предъявляются повышенные требования, часто используются контакты из золота, поскольку этот металл не подвержен коррозии. Во сколько раз сопротивление контакта из золота будет меньше сопротивления аналогичного алюминиевого контакта? Ответ округлить до сотых.
8. На рисунке изображена картина линий магнитного поля двух постоянных магнитов, полученная с помощью железных опилок. Рядом с нижним магнитом, но при этом довольно далеко от верхнего магнита установлена магнитная стрелка, которая находится в равновесии. Каким полюсам магнитов соответствуют области 1 и 2? Кратко объясните свой ответ.
9. Удивительная привязанность голубей к месту гнездования ещё в древности натолкнула людей на мысль, что можно использовать голубей для передачи почты. И даже во время Великой Отечественной войны, несмотря на существование технических средств связи, голуби с успехом использовались для передачи донесений (голубеграмм). Пусть голубь с донесением пролетел 30 км со скоростью 15 м/с, затем он в течение некоторого времени пережидал сильную грозу с дождём, а оставшиеся 30 км он летел со скоростью 10 м/с. 1) Определите время, затраченное голубем на первую половину пути. 2) Сколько времени голубь пережидал грозу, если средняя скорость голубя составила 8 м/с?
Ответ: 2000; 2500
10. На уроке физики при выполнении лабораторной работы ученик исследовал две тонкие алюминиевые проволоки одинаковой длины. Для каждой из этих проволок он измерял зависимость силы тока от напряжения между концами проволоки. Результаты его измерений показаны на графике. 1) Определите сопротивление проволоки № 1. 2) Во сколько раз площадь сечения у проволоки № 2 меньше, чем площадь сечения у проволоки № 1? 3) Чему равна масса проволоки № 1, если масса проволоки № 2 равна 15 г?
11. Веня взял свой стрелочный амперметр, рассчитанный на измерение силы тока не более 6 А, и решил увеличить его предел измерений до 12 А. Для этого Веня припаял параллельно к выходам амперметра дополнительный резистор (шунт) и переградуировал шкалу прибора, получив тем самым амперметр с уменьшенным внутренним сопротивлением и расширенным диапазоном измерений. То есть, когда амперметр по старой шкале показывал значение силы тока 6 А, на новой шкале стрелка указывала на деление в 12 А.
Задания и ответы с 3 варианта
1. Митя пошёл в канцелярский магазин, чтобы купить новый стержень для своей шариковой ручки. Старый стержень, который был в ручке, имел длину 12,5 см. Продавец предложил Мите стержень, который был у него в наличии. Митя приложил к стержню линейку. На сколько предложенный стержень короче старого?
2. Влажная почва прогревается быстрее, чем сухая. Благодаря какому физическому свойству воды так происходит? Объясните, почему так происходит.
3. Определите напряжение в дуге при электросварке, если сопротивление дуги 0,15 Ом, а сила тока в ней достигает 120 А.
4. На графике показана зависимость температуры некоторого вещества от подведённого к нему количества теплоты. Найдите удельную теплоёмкость этого вещества при изменении его температуры от 70 °C до 100 °C. Масса вещества 0,5 кг.
5. В ящике для инструментов Максим нашёл гвоздь, и ему стало интересно, какая у него теплоёмкость. Оказалось, что для нагревания гвоздя на 30 °С ему нужно передать количество теплоты, равное 360 Дж. Зная, что масса гвоздя 0,03 кг, определите по этим данным удельную теплоёмкость металла, из которого он сделан.
6. Для обогрева частного дома требуется 7 электрических обогревателей мощностью 1000 Вт каждый, работающих круглосуточно. Какая масса бытового газа понадобится для отопления того же дома в течение одного месяца, если перейти на газовое отопление? Удельная теплота сгорания бытового газа 32000 кДж/кг. Считайте, что в одном месяце 30 дней.
7. На заводе при обработке цветных металлов в двух тигельных печах плавились одинаковые массы серебра и олова. Используя таблицу, найдите отношение времени плавления серебра ко времени плавления олова, если мощности печей одинаковы. Ответ округлите до десятых долей.
8. На рисунке изображена схема проведения опыта, в котором наблюдается действие магнитного поля катушки с током: при замыкании ключа в цепи к торцу катушки начинают притягиваться мелкие железные предметы. Если при проведении этого опыта заменить катушку на другую, с бóльшим количеством витков, как изменится наблюдаемое действие катушки с током на те же предметы? Кратко объясните ответ.
9. Удивительная привязанность голубей к месту гнездования ещё в древности натолкнула людей на мысль, что можно использовать голубей для передачи почты. И даже во время Великой Отечественной войны, несмотря на существование технических средств связи, голуби с успехом использовались для передачи донесений (голубеграмм). Пусть голубь с донесением пролетел 20 км со скоростью 20 м/с, затем он в течение некоторого времени пережидал сильную грозу с дождём, а оставшиеся 10 км он летел со скоростью 12 м/с. 1) Определите время, затраченное голубем на первый участок пути. 2) Сколько времени голубь пережидал грозу, если средняя скорость голубя составила 9 м/с?
10. У Николая Васильевича перегорела нагревательная спираль в паяльнике, который был рассчитан на напряжение 9 В. Для ремонта Николаю Васильевичу потребовалось рассчитать длину нихромовой проволоки, требуемой для изготовления новой спирали. В своём ящике с инструментами он нашёл кусок нихромовой проволоки длиной 10 см с площадью поперечного сечения 0,011 мм 2 . Удельное сопротивление нихрома 1,1 Ом·мм 2 /м. 1) Чему равно сопротивление найденного куска проволоки? 2) Оказалось, что при такой площади поперечного сечения проволоки, чтобы она нагрелась до необходимой температуры 400 °С, по ней должен течь ток силой не менее 0,74 А. При силе тока в 1,5 А проволока такого поперечного сечения перегорает. Удастся ли починить паяльник с помощью найденного куска проволоки? Ответ подтвердите расчётами. 3) Кусок какой длины необходимо отрезать от найденной проволоки для того, чтобы исправленный с его помощью паяльник обладал максимальной мощностью, и при этом проволока не перегорала? Напишите полное решение этой задачи.
11. Коля собрался ехать в летний лагерь. С собой ему можно было брать бытовые электроприборы мощностью не более 300 Вт каждый. Коле хотелось взять с собой маленький электрочайник, и он решил измерить мощность этого прибора. Для постановки эксперимента Коля налил в чайник 200 мл воды из графина, который уже давно стоял на кухне, включил чайник и измерил зависимость температуры нагреваемой воды от времени. Полученные результаты Коля отобразил на графике, соединив экспериментальные точки плавной линией. Коля сообразил, что линия не является прямой из-за того, что при повышении температуры воды постепенно возрастают потери теплоты в окружающую среду, и поэтому выделяемая чайником энергия целиком идёт на нагревание воды только в самом начале процесса нагревания. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°C). 1) Чему была равна температура воды в чайнике через 80 секунд после начала нагревания? 2) Оцените, на сколько градусов нагрелась вода через 3 секунды после включения чайника. 3) Оцените, чему равна мощность чайника, и определите, можно ли Коле брать его с собой в лагерь.
Задания и ответы с 4 варианта
2. Как известно, погода формируется за счёт различных факторов. Одним из индикаторов количества выпадающих осадков является влажность воздуха. На рисунке приведён график средней относительной влажности воздуха в Ростове-на-Дону по месяцам. Проанализируйте график и укажите месяц с минимальным количеством осадков. Поясните свой ответ.
3. Сопротивление лампочки накаливания, используемой в фонаре автомобиля, равно 25 Ом. Найдите силу тока, который течёт через лампочку, если напряжение на ней 7,5 В.
4. Витя делал на уроке в школе лабораторную работу. В результате он построил график зависимости температуры некоторого изначально твёрдого вещества от количества подведённой к нему теплоты. Масса вещества была равна 50 г. Определите удельную теплоёмкость вещества в жидком состоянии.
5. Саша проводил опыты со льдом и водой, нагревая их на электроплитке в закрытой алюминиевой кружке. Оказалось, что для нагревания 0,3 кг льда на 20 °C требуется 49 секунд, а для нагревания такой же массы воды на столько же градусов – 100 секунд. Саша предположил, что всё количество теплоты, поступающее от плитки, идёт на нагревание льда (или воды). Зная, что удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°С), помогите Саше определить по полученным экспериментальным данным удельную теплоёмкость льда. Лёд при нагревании не тает.
6. Для обогрева частного дома требуется 4 электрических обогревателя мощностью 1000 Вт каждый, работающих круглосуточно. Какая масса бытового газа понадобится для отопления того же дома в течение одного месяца, если перейти на газовое отопление? Удельная теплота сгорания бытового газа 32000 кДж/кг. Считайте, что в одном месяце 30 дней.
7. На заводе при обработке цветных металлов в двух тигельных печах плавились одинаковые объёмы цинка и олова. Используя таблицу, найдите отношение количества теплоты, затраченного на плавление цинка к количеству теплоты, затраченному на плавление олова. Ответ округлите до сотых долей.
8. На рисунке показано положение магнитной стрелки, установленной рядом с длинным прямым проводом, по которому течёт постоянный электрический ток I. Проводник расположен перпендикулярно плоскости рисунка, ток в нём течёт «к нам», что обозначено «точкой». Что произойдёт с магнитной стрелкой, если изменить направление тока в проводе на противоположное? Ответ поясните.
9. Фраза «Отдать швартовы!» ассоциируется с морем, кораблями и приключениями. Есть две версии происхождения слова «швартов»: голландские слова «zwaar touw» означают «тяжёлый канат», английские слова «shore» и «tow» – берег и буксир. Таким образом, швартовый канат – это приспособление для привязывания («швартования», как говорят моряки) судна к пристани или к другому кораблю во время стоянки. Швартовый канат связали из двух разных канатов. Один, более толстый, имеет линейную плотность (т.е. массу единицы длины) 4 кг/м. Второй канат – потоньше – имеет линейную плотность 2 кг/м. Масса всего швартового каната оказалась равна 30 кг. При этом масса использованного куска тонкого каната равна трети от массы всего швартова. 1) Какова длина использованного куска тонкого каната? 2) Найдите среднюю линейную плотность всего швартового каната. Ответ округлите до десятых.
10. Туристу-лыжнику было лень идти до проруби, поэтому вместо того, чтобы зачерпнуть V = 3 л воды из проруби, он насыпал в алюминиевый котелок m = 3 кг сухого снега. Плотность воды ρ = 1000 кг/м3 , удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг. Потерями теплоты можно пренебречь. Снег состоит из мелких кристалликов льда. 1) Определите массу воды, которую туристу нужно было зачерпнуть из проруби. 2) Какое количество теплоты нужно было затратить, чтобы превратить снег в котелке в воду? 3) На сколько дольше туристу пришлось ждать закипания воды, если и вода, и снег имеют начальную температуру 0 °С, а мощность туристической газовой горелки P = 1,5 кВт?
11. Костя изготовил самодельный фонарик. В качестве источника света он использовал миниатюрную лампу накаливания, сопротивление которой равно r = 2 Ом и может считаться постоянным. Для ограничения силы тока через лампу к ней последовательно подключался резистор, на котором было написано, что его сопротивление равно R = 3 Ом. Затем эта цепь подключалась к трём последовательно соединённым батарейкам с напряжением по U = 1,5 В каждая. Костя узнал, что резистор, купленный в магазине, имеет точность номинала ± 5%. Школьнику стало интересно, какая мощность будет выделяться в лампочке фонарика. 1) В каких пределах может лежать сопротивление резистора, включённого последовательно с лампочкой? 2) Укажите диапазон значений силы тока, который может протекать через лампу. 3) Рассчитайте минимальную и максимальную возможную мощность, выделяющуюся в лампе. Напишите полное решение этой задачи.
ПОДЕЛИТЬСЯ МАТЕРИАЛОМ
1. Заметив, что радиоуправляемая машинка начала ездить слишком медленно, Миша решил измерить при помощи вольтметра напряжение на аккумуляторе в машинке. На корпусе аккумулятора написано «6 В». На рисунке изображена шкала вольтметра, подключённого Мишей к этому аккумулятору. На какую величину реальное напряжение на аккумуляторе меньше значения, указанного на его корпусе?
2. Парусным судам удобнее входить в гавань с моря при попутном ветре. Когда дует такой ветер – днём или ночью? Объясните свой ответ.
3. Определите напряжение в дуге при электросварке, если сопротивление дуги 0,3 Ом, а сила тока в ней достигает 80 А.
4. Миша делал лабораторную работу в школе. В результате он построил график зависимости температуры некоторого вещества от количества подведённой к нему теплоты. Масса вещества равна 150 г. Какова температура кипения этого вещества, если изначально оно находилось в твёрдом состоянии?
5. Илья нарисовал графитовым стержнем на листе бумаги прямую линию длиной 0,3 м. Линия имела вид прямоугольной полосы шириной 6 мм. Сопротивление между концами этой линии оказалось равным 16 Ом. Удельное сопротивление графита 8 Ом⋅мм 2 /м. Помогите Илье оценить по этим данным толщину линии, считая что эта толщина всюду одинаковая. Ответ выразите в миллиметрах.
Ответ: 0, 025
6. Денис и Тимур договорились встретиться в парке, который находится между районами, в которых проживают друзья. В одно и то же время ребята вышли из своих домов навстречу друг другу. Денис шёл быстрым шагом со скоростью 4,5 км/ч, а Тимур ехал навстречу другу на велосипеде со скоростью 15,5 км/ч. Через 30 минут расстояние между ребятами уменьшилось в два раза. Чему равно расстояние между домами школьников?
7. В таблице указаны приближённые значения ускорений свободного падения на поверхности некоторых небесных тел Солнечной системы. Вес некоторого предмета, покоящегося на Земле, равен 200 Н. Каким будет вес этого предмета, если он будет покоиться на Уране? Ответ округлите до целого числа.
8. Если через закрепленную катушку пропустить постоянный электрический ток, то она отталкивается от закрепленного постоянного магнита (см. рис.). Как изменится сила, действующая на магнит со стороны катушки, если уменьшить ток, текущий через катушку? Кратко объясните ответ.
9. В нашей стране во второй половине XX века были очень популярны ложки из мельхиора – сплава меди и никеля. Такие ложки внешне очень похожи на серебряные, но они более прочные и обладают большей удельной теплоёмкостью, а значит, при контакте с горячей пищей они нагреваются меньше. Сплав, из которого сделана мельхиоровая ложка, содержит 30 % никеля и 70 % меди по массе. Удельная теплоёмкость никеля cн = 440 Дж/(кг·°С), а удельная теплоёмкость меди cм = 380 Дж/(кг·°С). 1) Какова масса меди в сплаве, если масса ложки m = 15 г? 2) Определите среднюю удельную теплоёмкость материала такой ложки.
Ответ: 10,5 ; 398
10. В электрическом чайнике мощностью 1000 Вт можно за 10 минут вскипятить 1.5 литра воды, имеющей начальную температуру 20°С. Плотность воды равна 1000 кг/м3 , её удельная теплоёмкость c = 4200 Дж/(кг⋅°С). 1) Какую работу совершает электрический ток, протекающий через нагревательный элемент этого чайника, при кипячении данной порции воды? 2) Какое количество теплоты нужно передать данной порции воды для того, чтобы она закипела? 3) Найдите КПД этого чайника. Напишите полное решение этой задачи.
Ответ: 1) 600000 Дж; 2) 504000 Дж; 3) 84 %
11. Петя взял стрелочный вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения не более 8 В, и решил увеличить его предел измерений до 24 В. Для этого Петя припаял к одному из выходов вольтметра дополнительный резистор и переградуировал шкалу прибора, получив тем самым вольтметр с увеличенным внутренним сопротивлением и расширенным диапазоном измерений. То есть, когда вольтметр по старой шкале показывал значение напряжения 8 В, на новой шкале стрелка указывала на деление в 24 В.
Ответ: 1) 16 В; 2) 4 кОм; 3) 11,6 В < U < 12,4 В.