Л.А.КИРИК, академик Ю.И.ДИК
kirik49@list.ru

Примеры самостоятельных работ

10-й КЛАСС

Самостоятельная работа № 4

Все мира явленья, все жизни стремленья –
Лишь эхо физических сил;
От их пробужденья приходят в движенье
Плеяды небесных светил.

Николай Морозов

ЗАКОНЫ НЬЮТОНА

• Начальный уровень

Выберите правильное утверждение.

1. Автобус движется по прямой дороге с постоянной скоростью. Следовательно:

А) на автобус действует только сила тяжести;

Б) равнодействующая всех приложенных к автобусу сил равна нулю;

В) ускорение автобуса постоянно и отлично от нуля.

2. Шарик движется под действием постоянной по модулю и направлению силы. Следовательно:

А) скорость шарика не изменяется;

Б) шарик движется равномерно;

В) шарик движется с постоянным ускорением.

3. Самолёт летит по горизонтали прямолинейно. Скорость самолёта увеличивается прямо пропорционально времени. Следовательно:

А) самолёт движется равномерно и прямолинейно;

Б) равнодействующая сил, приложенных к самолёту, отлична от нуля;

В) равнодействующая всех приложенных к самолёту сил увеличивается со временем.

4. Тело массой 200 г движется с ускорением 0,5 м/с². Следовательно:

А) равнодействующая всех приложенных к телу сил равна 0,1 Н;

Б) равнодействующая всех приложенных к телу сил равна 100 Н;

В) равнодействующая всех приложенных к телу сил равна нулю.

5. Как движется шарик массой 500 г под действием постоянной силы 4 Н?

А) с ускорением 2 м/с²;

Б) с постоянной скоростью 0,125 м/с;

В) с постоянным ускорением 8 м/с².

6. Под действием силы 2 Н тело движется с ускорением 0,5 м/с². Следовательно:

А) масса тела 1 кг;

Б) тело движется с постоянной скоростью;

В) масса тела 4 кг.

7. В каких из приведённых ниже случаев речь идёт о движении тел по инерции?

А) Человек, поскользнувшись, падает назад;

Б) всадник летит через голову споткнувшейся лошади;

В) пузырёк воздуха равномерно и прямолинейно движется в трубке с водой.

8. В каких из приведённых ниже случаев речь идёт о движении тел по инерции?

А) Тело лежит на поверхности стола;

Б) катер после выключения двигателя продолжает двигаться по поверхности воды;

В) спутник движется по орбите вокруг Земли.

• Средний уровень

1. а) Может ли шайба, брошенная хоккеистом, двигаться по льду равномерно?

б) При каком условии тело приобретает ускорение?

в) Приведите примеры проявления третьего закона Ньютона.

2. а) Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?

б) Под действием какой силы тело массой 1 кг приобретает ускорение 1 м/с²?

в) Как объяснить явление отдачи при выстреле?

3. а) Почему первый закон Ньютона называют законом инерции?

б) Как движется тело, если векторная сумма действующих на него сил равна нулю?

в) О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. Сравните силы, действующие на комара и автомобиль во время удара.

4. а) Почему груз, сброшенный с самолета, не падает вертикально?

б) Почему падение с некоторой высоты на мёрзлую землю опасней, чем на рыхлый снег?

в) Лежащая на столе книга давит на него с некоторой силой. Стол действует на книгу с такой же по модулю силой, направленной вверх. Можно ли найти равнодействующую этих сил?

5. а) Почему все тела стремятся сохранить свою скорость?

б) От чего зависит ускорение тела?

в) Приведите примеры, показывающие, что силы, возникающие в результате взаимодействия двух тел, одинаковы по своей природе.

6. а) При каком условии тело может двигаться равномерно и прямолинейно?

б) С помощью двух одинаковых воздушных шаров поднимают из состояния покоя разные тела. По какому признаку можно заключить, у какого из этих тел бoльшая масса?

в) Мяч ударяет в оконное стекло. На какое из тел (на мяч или на стекло) действует при ударе бoльшая сила?

• Достаточный уровень

1. а) Парашютист спускается, двигаясь равномерно и прямолинейно. Действие каких сил компенсируется? Сделайте чертёж.

б) Какая сила сообщает телу массой 3 кг ускорение 2 м/с²?

в) Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Обоснуйте невозможность этого.

2. а) На столе лежит брусок. Какие силы действуют на него? Почему брусок покоится? Изобразите силы графически.

б) С каким ускорением движется при разбеге реактивный самолёт массой 60 т, если сила тяги двигателей 90 кН?

в) Теплоход при столкновении с лодкой может потопить её без всяких для себя повреждений. Как это согласуется с равенством модулей сил взаимодействия?

3. а) Шарик висит на нити. Какие силы действуют на шарик? Почему он покоится? Изобразите силы графически.

б) Какова масса тела, которому сила 12 Н сообщает ускорение 3 м/с²?

в) Почему трудно вбить гвоздь в шаткий забор?

4. а) При каком условии пароход, плывущий против течения, будет иметь постоянную скорость?

б) Какое ускорение сообщает сила 30 Н телу массой 5 кг?

в) Почему лодка не сдвигается с места, когда человек, находящийся в ней, давит на борт, и приходит в движение, если человек выйдет из лодки и толкнёт её с такой же силой?

5. а) Какими способами насаживают топор на рукоятку? Как объяснить происходящие при этом явления?

б) Какая сила сообщает телу массой 400 г ускорение 2 м/с²?

в) Двое мальчиков тянут шнур в противоположные стороны, каждый с силой 100 Н. Разорвётся ли шнур, если он может выдержать нагрузку 150 Н?

6. а) К потолку каюты корабля, идущего равномерно и прямолинейно, на шнуре подвешен груз. Как будет двигаться груз относительно каюты, если корабль будет: увеличивать свою скорость? замедлять её? повернёт влево?

б) Какое ускорение сообщает сила 8 Н телу массой 300 г?

в) Что можно сказать об ускорении, которое получает Земля при взаимодействии с идущим по ней человеком? Ответ обоснуйте.

Самостоятельная работа № 5

ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ

Во всех частях земного шара имеются свои, даже иногда очень любопытные, другие части.

Козьма Прутков

• Начальный уровень

Выберите правильное утверждение.

1. На рисунке изображены сплошные шарики, изготовленные из одинакового материала. Расстояния между  центрами шариков одинаковые. Между какими из трёх шариков сила притяжения наибольшая? Наименьшая?

А) Наибольшая между шариками 1 и 3;

Б) наименьшая между шариками 2 и 3;

В) сила притяжения между шариками 1 и 2 такая же, как между шариками 2 и 3.

2. В каких из указанных ниже случаев справедлива формула закона всемирного тяготения , где m₁, m₂ — массы взаимодействующих тел; а R — расстояние между их центрами?

А) Взаимодействие двух учеников, сидящих за партой;

Б) взаимодействие двух кораблей, стоящих у причала в морском порту;

В) взаимодействие между Землёй и Солнцем.

3. Что нужно сделать, чтобы увеличить силу тяготения между двумя телами?

А) Удалить оба тела друг от друга;

Б) сблизить оба тела;

В) уменьшить массы этих тел.

4. Какая сила заставляет Землю и другие планеты двигаться вокруг Солнца?

А) Сила инерции;

Б) центростремительная сила;

В) сила тяготения.

5. Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли?

А) Сила давления воды на дно морей и океанов;

Б) сила тяготения;

В) сила атмосферного давления.

6. Притягивает ли Землю стоящий на её поверхности человек? летящий самолёт?

А) Человек к себе Землю не притягивает, т.к. масса человека по сравнению с массой Земли очень мала;

Б) и человек, и самолёт притягивают к себе Землю;

В) самолёт к себе Землю не притягивает, т.к. находится на большой высоте.

• Средний уровень

1. Действует ли на вас сила притяжения к Солнцу? Объясните свой ответ.

2. Изобразите схематически Землю и Луну. Отметьте на этом рисунке силы всемирного тяготения, которые действуют между этими телами. Как направлены эти силы? К каким телам приложены? Что можно сказать о величине этих сил?

3. Притягивает ли Землю космонавт, находящийся на орбитальной станции? Объясните свой ответ.

4. Почему мы не замечаем гравитационного притяжения между окружающими нас телами?

5. От ветки яблони оторвалось спелое яблоко. Притягивается ли Земля к падающему яблоку?

6. Оцените порядок величины силы взаимного тяготения двух кораблей, удалённых друг от друга на 100 м, если масса каждого из них 10 000 т.

• Достаточный уровень

1. Чему равна сила гравитационного притяжения между двумя одинаковыми бильярдными шарами в момент столкновения? Масса каждого шара 200 г, диаметр 4 см.

2. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбитальной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.

3. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по 1000 кг каждое будет равна 6,67 ^. 10^–9 Н?

4. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 0,1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 ^. 10^–15 Н. Какова масса каждого шарика?

5. Массы Земли и планеты Плутон почти одинаковы, а расстояния от них до Солнца относятся примерно как 1 : 40. Найдите соотношение их сил притяжения к Солнцу.

6. На каком расстоянии от поверхности Земли сила притяжения космического корабля к Земле в 100 раз меньше, чем на её поверхности?

Самостоятельная работа № 6

СИЛА ТЯЖЕСТИ И ВЕС (Во всех задачах этой работы g принято равным 10 м/с²)

Земной шар, обращающийся в беспредельном
пространстве, служит пьедесталом для всего
на нём обретающегося.

Козьма Прутков

• Начальный уровень

Выберите правильное утверждение.

1. На рисунке изображены некоторые из сил, действующих на тело и опору. Выберите правильное утверждение:

А) сила F₁– сила тяжести;

Б) сила F₂ – сила реакции опоры;

В) сила F₃ – вес тела.

2. Камень массой 500 г падает из состояния покоя. Выберите правильное утверждение:

А) вес камня в падении равен 5 Н;

Б) ускорение камня увеличивается во время падения;

В) скорость камня возрастает во время падения.

3. На нити висит шарик массой 200 г.

А) Вес шарика равен 0,2 Н;

Б) сила тяжести, действующая на шарик, равна 2 Н;

В) если нить перерезать, то вес шарика будет равен силе тяжести, действующей на шарик.

4. На полу неподвижного лифта лежит груз массой 3 кг. Выберите правильное утверждение:

А) если лифт начнёт двигаться с ускорением, направленным вверх, вес груза будет меньше 30 Н;

Б) если лифт начнёт двигаться с ускорением, направленным вниз, вес груза будет больше 30 Н;

В) при любом характере движения лифта сила тяжести, действующая на груз, равна 30 Н.

5. Мяч массой 400 г брошен вертикально вверх. Выберите правильное утверждение:

А) мяч находится в состоянии невесомости только при движении вниз;

Б) мяч находится в состоянии невесомости только в верхней точке траектории;

В) вес мяча меньше 4 Н.

6. Космонавт находится на поверхности Луны. Выберите правильное утверждение:

А) масса космонавта на Луне такая же, как и на Земле;

Б) вес космонавта на Луне больше, чем на Земле;

В) сила тяжести, действующая на космонавта на Луне, такая же, как и на Земле.

• Средний уровень

1. Назовите, какие силы изображены на рисунке. Перерисуйте его в тетрадь и обозначьте каждую силу  соответствующей буквой.

2. Найдите силу тяжести, действующую на тело массой 5 кг.

3. Изобразите графически силу тяжести, действующую на шар, лежащий на поверхности Земли.

4. Брусок давит на поверхность стола с силой 25 Н. Как называется эта сила? Больше она или меньше, чем сила тяжести, действующая на брусок? Какова масса этого бруска?

5. Изобразите графически вес шара, висящего на нити.

6. Определите массу тела, если на него действует сила тяжести 500 Н.

7. Изобразите графически силу тяжести, действующую на брусок, лежащий на поверхности Земли. Изобразите также вес бруска.

8. Приведите примеры таких движений, когда вес тела равен действующей на это тело силе тяжести; больше неё; меньше неё.

• Достаточный уровень

1. а) Если поднимать тело над поверхностью Земли на расстояния, сравнимые с радиусом Земли, то что будет происходить с величиной силы тяжести?

б) Определите вес неподвижной стальной детали объёмом 0,2 м³. Плотность стали 7800 кг/м³.

2. а) Обладает ли весом яблоня, растущая в саду?

б) Найдите силу тяжести, действующую на 10 л воды.

3. а) В сосуде с водой находятся два бруска одинаковой массы – деревянный и стальной. На какой из брусков действует большая сила тяжести?

б) Какого объёма алюминиевый брусок надо взять, чтобы вес бруска, лежащего на земле, был равен 270 Н? Плотность алюминия 2700 кг/м³.

4. а) Обладают ли весом водоросли, растущие из дна водоёма?

б) Какая сила тяжести действует на медный брусок размером 10 8 5 см? Плотность меди 8900 кг/м³.

5. а) Действует ли сила тяжести на летящего в воздухе стрижа?

б) Чему равно ускорение свободного падения на Марсе, если масса Марса 6,4 • 10²³ кг, а радиус – 3,4 • 10³ км.

6. а) Находится ли в состоянии невесомости космонавт в кабине космического корабля при полёте по орбите? при выходе в открытый космос?

б) На горизонтальной подставке лежит груз массой 5 кг. Чему равен вес груза, если подставка движется вертикально вверх с ускорением 2 м/с²?

7. а) На вытянутой ладони покоится тело массой 500 г. Чему равны сила тяжести и вес этого тела? К чему приложена каждая из этих сил? Изобразите их на чертеже. Чему будут равны сила тяжести, действующая на тело, и его вес, если ладонь отдёрнуть?

б) Подставка, на которой лежит груз массой 8 кг, движется вниз с ускорением 5 м/с². Чему равен вес этого груза?

8. а) Испытывает ли бегущий человек состояние невесомости и перегрузки?

б) На какой высоте над Землёй сила тяжести, действующая на тело массой 3 кг, равна 15 Н?

Самостоятельная работа № 14

ГРАФИКИ ИЗОПРОЦЕССОВ

Путь по числам? – Приведёт нас в Рим он
(Все пути ведут туда!),
То же в новом – Лобачевский, Риман,
Та же в зубы узкая узда!

Валерий Брюсов

• Начальный уровень

Выберите правильное утверждение.

1. На каком графике изображён изохорный процесс в газе?

2. На каком графике изображён изобарный процесс в газе?

3. На каком графике изображён изотермический процесс в газе?

4. На рисунке представлен график зависимости давления данной массы газа от объёма.

А) Процесс 1–2 – изотермический;

Б) процесс 2–3 – изобарный;

В) процесс 3–1 – изохорный.

5. На рисунке представлен график зависимости давления данной массы газа от температуры.

А) Процесс 1–2 – изобарный;

Б) процесс 3–4 – изотермический;

В) процесс 4–5 – изохорный.

6. На рисунке представлен график зависимости объёма данной массы газа от давления.

А) процесс 1–2 – изотермический;

Б) процесс 3–4 – изохорный;

В) процесс 4–5 – изобарный.

• Средний уровень

1. На рисунке изображены две изобары для двух газов. Сравните давления газов р₁ и р₂. Массы газов  постоянны.

2. Газ переведён из состояния 1 в состояние 2. Увеличивалось или уменьшалось давление данной массы газа в процессе 1–2?

3. Как изменялась температура данной массы газа в тепловом процессе 1–2–3–4–1?

4. Газ переведён из состояния 1 в состояние 2. Увеличивался или уменьшался объём данной массы газа в процессе 1–2?

5. Сравните давление газа в состояниях 1 и 2. Масса газа оставалась неизменной.

6. Определите, как изменялось давление данной массы газа в процессе 1–2–3.

• Достаточный уровень

1. На V, T-диаграмме изображены точки, соответствующие трём состояниям данной массы газа. Определите, в какой точке давление газа наибольшее, а в какой – наименьшее.

2. На p, T-диаграмме изображены точки, соответствующие трём состояниям данной массы газа. Определите, в какой точке объём газа наибольший, а в какой — наименьший.

3. На p, V-диаграмме изображены точки, соответствующие трём состояниям данной массы идеального газа. Определите, в какой точке температура газа наибольшая, а в какой – наименьшая.

4. Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом, в координатах p, T и V, T. Масса газа постоянна.

5. Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом, в координатах V, T и р, T. Масса газа постоянна.

6. Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом, в координатах V, Т и р, T. Масса газа постоянна.

7. Постройте графики процесса, происходящего с газом, в координатах p, V и V, T. Масса газа постоянна.

8. Постройте графики процесса, происходящего с идеальным газом, в координатах p, T и V, T.

Самостоятельная работа № 17

ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Зубцы, ремни, колёса, цепи,
Свист поршней, взмахи рычага;
Вне – замыслы, наружу – цели,
Но тайна где-то спит, строга.
Машины! Строй ваш вырос бредом,
Земля гудит под ваш распев;
Мир в ваши скрепы веком предан,
В вас ждёт царей, оторопев.

Валерий Брюсов

• Начальный уровень

Выберите правильное утверждение

1. По какой формуле можно вычислить изменение внутренней энергии любого тела?

А) A = pV; Б) В) U = Q + A.

2. В каких из перечисленных ниже случаев происходит изменение внутренней энергии тела?

А) При изменении потенциальной энергии тела;

Б) при передаче тепла телу без совершения работы;

В) при изменении кинетической энергии тела.

3. С газом выполняют указанные ниже процессы. При каких процессах работа газа равна нулю?

А) При изотермическом сжатии;

Б) при изобарном охлаждении;

В) при изохорном нагревании.

4. Газ адиабатически сжимают. При этом:

А) давление газа увеличивается;

Б) внутренняя энергия газа уменьшается;

В) газ отдаёт некоторое количество теплоты.

5. Газ изотермически расширяется. При этом:

А) внутренняя энергия газа увеличивается;

Б) давление газа увеличивается;

В) газ получает некоторое количество теплоты.

6. Тело получило некоторое количество теплоты Q и совершило работу А_т. Чему равно изменение внутренней энергии U тела?

7. Как называется процесс, для которого первый закон термодинамики имеет вид:

А) Изохорный; Б) изотермический; В) изобарный.

8. КПД тепловой машины равен 40%. За цикл рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты Q₁ и отдаёт холодильнику количество теплоты Q₂. Следовательно:

А) Q₂ = 0,4Q₁; Б) Q₂ = 0,6Q₁; В) Q₁ = 0,4Q₂.

• Средний уровень

1. На сколько изменится внутренняя энергия 1 г разреженного аргона при нагревании его на 160 К?

2. Какую работу совершил газ при изобарном увеличении объёма от 15 л до 30 л? Давление газа равно 300 кПа.

3. На сколько градусов следует нагреть 15 моль одноатомного идеального газа, чтобы его внутренняя энергия возросла на 5 кДж?

4. Некоторый газ занимал объём 10 л. Каким стал объём газа, если при изобарном расширении газ совершил работу 312 Дж? Давление газа 60 кПа.

5. Внешняя среда получила от термодинамической системы количество теплоты 1200 Дж и совершила над системой работу 700 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы?

6. Газу сообщили количество теплоты 80 кДж, он совершил работу 200 кДж. Чему равно изменение его внутренней энергии?

7. КПД идеального теплового двигателя 30%. Газ получил от нагревателя за цикл количество теплоты 6 кДж. Какое количество теплоты за цикл отдано холодильнику?

8. КПД идеальной паровой турбины 60%, температура нагревателя 420 °С. Какова температура холодильника и какая часть теплоты, получаемой от нагревателя, уходит в холодильник?

• Достаточный уровень

1. 500 моль разреженного газа неизвестного химического состава изобарно нагрели на 419 К, затратив на это количество теплоты 7,2 МДж. Определите работу газа и изменение его внутренней энергии.

2. При изохорном нагревании 50 г гелия его температура повысилась на 40 °С. Какое количество теплоты получил газ?

3. В цилиндре под поршнем находится кислород. Определите массу кислорода, если известно, что работа, совершаемая при нагревании газа от 0 °С до 200 °С, равна 16 кДж.

4. В закрытом баллоне вместимостью 20 л находится аргон под давлением 200 кПа. Газ передал окружающей среде количество теплоты 120 Дж, и его температура понизилась до 200 К. Определите начальную температуру аргона.

5. Какое количество теплоты получил гелий массой 32 г при изобарном нагревании, если его температура повысилась на 25 °С?

6. Одноатомный идеальный газ в результате изобарного процесса совершил работу 900 Дж. Определите изменение его внутренней энергии и количество теплоты, сообщённое газу.

7. КПД идеальной тепловой машины 30%. Её рабочее тело получило от нагревателя количество теплоты 10 кДж. Рассчитайте температуру нагревателя, если температура холодильника 20 °C. Какое количество теплоты отдано холодильнику?

8. В идеальной тепловой машине за счёт каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается 300 Дж работы. Определите КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 17 °C.