При охлаждении газа в замкнутом сосуде молекулы

Задачи, тесты

Часть 1

К каждому из заданий 1–18 даны четыре варианта ответа, из которых только один правильный. Номер этого ответа обведите кружком.

1. На рисунке представлен график зависимости модуля скорости тела от времени. Какой путь прошло тело за первые 40 с?

1) 120 м; 2) 200 м; 3) 210 м; 4) 240 м.

2. В инерциальной системе отсчёта брусок начинает скользить с ускорением a вниз по наклонной плоскости. Модуль равнодействующей сил, действующих на брусок, равен:

1) mg; 2) mа; 3) Fтр; 4) N.

3. Два тела находятся на одной и той же высоте над поверхностью Земли. Масса одного тела m1 в два раза больше массы другого тела m2. Относительно поверхности Земли потенциальная энергия:

1) первого тела в 2 раза больше потенциальной энергии второго тела;

2) второго тела в 2 раза больше потенциальной энергии первого тела;

3) первого тела в 4 раза больше потенциальной энергии второго тела;

4) второго тела в 4 раза больше потенциальной энергии первого тела.

4. Звуковые волны могут распространяться:

1) только в газах;

2) только в жидкостях;

3) только в твёрдых телах;

4) в газах, жидкостях и твёрдых телах.

5. В открытом сосуде 1 и закрытом сосуде 2 находится вода. Если открыть кран К, то:

1) вода обязательно будет перетекать из сосуда 2  в сосуд 1;

2) вода обязательно будет перетекать из сосуда 1 в сосуд 2;

3) вода не будет перетекать ни при каких обстоятельствах;

4) перемещение воды будет зависеть от давления в воздушном зазоре сосуда 2.

6. Чему равна масса груза, который опускают с помощью троса с ускорением 2 м/с2, направленным вниз, если сила натяжения троса 4000 Н? Сопротивлением воздуха пренебречь.

1) 750 кг; 2) 650 кг; 3) 500 кг; 4) 3000 кг.

7. При охлаждении газа в замкнутом сосуде:

1) увеличивается средний модуль скорости движения молекул;

2) уменьшается средний модуль скорости движения молекул;

3) увеличивается среднее расстояние между молекулами;

4) уменьшается среднее расстояние между молекулами.

8. На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для нагревания 1 кг вещества на 10 °С и для плавления 100 г вещества, нагретого до температуры плавления. Сравните удельную теплоту плавления (λ1 и λ2) двух веществ.

1) λ2 = 1,5λ1; 2) λ2 = 2λ1;

3) λ2 = 2,25λ1; 4) λ2 = 3λ1.

9. Металлический шарик 1, укреплённый на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд +q, приводят поочерёдно в соприкосновение с двумя такими же шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках и имеющими соответственно заряды –q и +q. Какой заряд в результате останется на шарике 3?

1) q; 2) q/2; 3) q/3; 4) 0.

10. В электрической цепи (см. рисунок) вольтметр V1 показывает напряжение 2 В, вольтметр V2 – напряжение 0,5 В. Напряжение на лампе равно:

1) 0,5 В; 2) 1,5 В;

3) 2 Ом; 4) 2,5 Ом.

11. На рисунке представлена картина линий магнитного поля, полученная с помощью железных опилок от двух полосовых магнитов. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?

1) 1 – северному, 2 – южному;

2) 2 – северному, 1 – южному;

3) и 1, и 2 – северному;

4) и 1, и 2 – южному.

12. На рисунке приведена шкала электромагнитных волн. Определите, к какому виду излучения относятся электромагнитные волны частотой 3 · 103 ГГц.

1) только к радиоизлучению;

2) только к рентгеновскому излучению;

3) к радиоизлучению и ИК-излучению;

4) к УФ- и рентгеновскому излучениям.

13. Цепь состоит из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединённых последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если:

1) проволоку заменить на более тонкую;

2) увеличить длину проволоки;

3) железную проволоку заменить на алюминиевую; 4) поменять местами проволоку и лампочку.

14. Ядро атома калия содержит:

1) 19 протонов, 20 нейтронов;

2) 19 протонов, 39 нейтронов;

3) 20 протонов, 19 нейтронов;

4) 20 протонов, 39 нейтронов.

15. Ученик проводил опыты с двумя разными резисторами, измеряя значения силы тока, проходящего через них при разных напряжениях на резисторах, и результаты заносил в таблицу.

Прямая пропорциональная зависимость между силой тока в резисторе и напряжением на концах резистора:

1) выполняется только для первого резистора;

2) выполняется только для второго резистора;

3) выполняется для обоих резисторов;

4) не выполняется для обоих резисторов.

Прочитайте текст и выполните задания 16–18

Полярные сияния. В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, т. е. приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение – полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот,  дающий сияние ярко-красного и фиолетового цветов.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Аракс», был проведён в 1985 г. совместно советскими и французскими исследователями.

В качестве лабораторий были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие  вдоль одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили: в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии посёлок Согра в Архангельской области. С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определённой высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

16. Магнитные бури на Земле представляют собой:

1) вспышки радиоактивности;

2) потоки заряженных частиц;

3) быстрые и непрерывные изменения облачности;

4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты.

17. Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 100 км, определяется преимущественно излучением:

1) азота; 2) кислорода;

3) водорода; 4) гелия.

18. Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, могут возникать полярные сияния?

1) Только на Меркурии;

2) только на Венере;

3) только на Марсе;

4) на всех перечисленных в таблице планетах.

Часть 2

При выполнении заданий этой части необходимо записать ответ в указанном для этого месте. При выполнении заданий 19–20 установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Для этого каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца. Впишите в таблицу внизу задания цифры – номера выбранных ответов. Номера ответов могут повторяться.

19. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями в следующей ситуации: при постоянном давлении некоторая масса газа сжимается. Как при этом изменяются температура газа, его концентрация и внутренняя энергия?

20. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.

При выполнении заданий 21–22 ответ (число) надо записать в отведённом месте после слова «Ответ», выразив его в указанных единицах. Единицы физических величин писать не нужно.

21. Автомобиль, двигаясь равномерно, проходит 32 м за 4 с. После этого автомобиль начинает экстренное торможение с ускорением 5 м/с2. Чему равен тормозной путь автомобиля?

22. На рисунке представлен график зависимости температуры от полученного количества теплоты для вещества массой 1 кг. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии. Определите удельную теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии.

Часть 3

Для ответа на задания 23–26 используйте отдельный лист (бланк). Запишите сначала номер задания, а затем ответ к нему.

23. Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R1, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.

В бланке ответов:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) установив с помощью реостата поочерёдно силу тока в цепи 0,4 А, 0,5 А и 0,6 А и измерив в каждом случае значения электрического напряжения на концах резистора, укажите результаты измерения силы тока и напряжения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.

Для заданий 24–25 необходимо записать полное решение, которое включает запись краткого условия задачи («Дано»), запись формул, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования и расчёты, приводящие к числовому ответу.

24. Транспортёр равномерно поднимает груз массой 190 кг на высоту 9 м за 50 с. Сила тока в электродвигателе равна 1,5 А. КПД двигателя транспортера составляет 60%. Определите напряжение в электрической сети.

25. Гиря падает на землю, ударяется о препятствие и нагревается от 30 °С до 33 °С. Чему была равна скорость гири перед ударом? Считать, что всё количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей. Удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлена гиря, равна 150 Дж/(кг · °С).

Задание 26 представляет собой вопрос, на который необходимо дать письменный ответ. Полный ответ должен включать не только ответ, но и его развёрнутое, логически связанное обоснование.

26. Стакан наполовину заполнен кипятком. В каком случае вода остынет в большей степени: 1)  если подождать 5 минут, а потом долить в стакан холодную воду; 2) если сразу долить холодную воду, а затем подождать 5 минут? Ответ поясните, учтя, что температура холодной воды ниже комнатной.

Ответы, решения, критерии оценивания

Ответы

23. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ. При выполнении задания используется комплект оборудования № 5 в составе: • источник тока (4,5 В) • резистор 6 Ом, обозначенный R1 • реостат • амперметр (погрешность измерения 0,1А) • вольтметр (погрешность измерения 0,2 В) • ключ и соединительные провода.

ВНИМАНИЕ! При замене какого-либо элемента оборудования на аналогичное с другими характеристиками необходимо внести соответствующие изменения в образец выполнения задания. 

Образец возможного выполнения

1) Рисунок экспериментальной установки.

2)

3) Вывод: при увеличении силы тока в провод­нике напряжение на концах проводника также увеличивается

Указание экспертам

1. Измерение  напряжения считается верным, если значение  U попадает в интервал ±0,2 В к указанным в таблице значениям.

2. Наличие вывода о функциональной (прямой пропорциональной) зависимости между силой тока и напряжением не является обязательным, достаточным считается вывод о качественной зависимости.

24. Образец возможного выполнения

Критерии оценивания на 3 балла*

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: 1) верно записано краткое условие задачи; 2) записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом (в данном решении – формулы для определения коэффициента полезного действия, работы электрического тока и работы силы тяжести); 3) выполнены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

25. Образец возможного выполнения

Критерий оценивания на 3 балла*

Тот же, что и в предыдущей задаче, но в п. 2 в скобках: «…в данном решении – закон сохранения и превращения энергии, формула для расчёта количества теплоты при нагревании  и формула для кинетической энергии».

26. Образец возможного ответа

1. В первом случае вода остынет в большей степени.
2. Скорость охлаждения уменьшается с уменьшением разности температур нагретого тела и окружающего воздуха. Поэтому, если сразу влить в горячую воду холодную, дальнейшее остывание будет проходить медленнее.

Критерий оценивания на 2 балла*

Представлен правильный ответ на вопрос и приведено достаточное обоснование, не содержащее ошибок.

* Критерии оценивания заданий 24, 25 и 26 на 2, 1 и 0 баллов см. в № 4/2010. – Ред.

Авторы-сост. Е.Е. Камзеева, М.Ю. Демидова, проф. Н.С. Пурышева, проф. Н.Е. Важеевская. См. также № 1, 4/2010. – Ред.