Задание 7. Механика Часть 2 задания на соответствие
.docxОтвет: 23
3165
23
11. Задание 7 № 3167. Гиря массой 2 кг подвешена на длинном тонком шнуре. Если ее отклонить от положения равновесия на 10 см, а затем отпустить, она совершает свободные колебания как математический маятник с периодом 1 с. Что произойдет с периодом, максимальной потен¬циальной энергией гири и частотой ее колебаний, если начальное отклонение гири будет равно 20 см?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под со¬ответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
А) Период Б) Частота В) Максимальная потенциальная энергия гири |
|
1) Увеличится 2) Уменьшится 3) Не изменится |
A |
Б |
В |
|
|
|
Решение.
Период свободных колебаний математического маятника зависит только от длины нити и величины ускорения свободного падения: . Следовательно, при увеличении начального отклонения гири в два раза, период не изменится (А — 3). Частота обратно пропорциональна периоду, значит, частота также не изменится (Б — 3). С другой стороны, чем больше начальное отклонение гири, тем выше она находится над положением равновесия в моменты максимального отклонения. Таким образом, при увеличении начального отклонения гири ее максимальная потенциальная энергия увеличится (В — 1).
Ответ: 331
3167
331
12. Задание 7 № 3168. Камень брошен вертикально вверх. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время его движения вверх и если изменяются, то как? Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Влиянием сопротивления воздуха пренебречь.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
А) Скорость Б) Ускорение В) Кинетическая энергия Г) Потенциальная энергия |
|
1) Увеличится 2) Уменьшится 3) Не изменится |
A |
Б |
В |
Г |
|
|
|
|
Решение.
Пренебрегая силой сопротивления воздуха, заключаем, что на камень действует только сила тяжести, которая сообщает ему постоянное ускорение свободного падения (Б — 3), направленное вниз. Поскольку при движении камня вверх ускорение и скорость камня направлены в разные стороны, скорость камня уменьшается (А — 2). Следовательно, кинетическая энергия, пропорциональная квадрату скорости, также уменьшается (В — 2). При движении камня вверх его высота над поверхностью земли увеличивается, отсюда заключаем, что потенциальная энергия камня также увеличивается (Г — 1).
Ответ: 2321
3168
2321
13. Задание 7 № 3169. Гиря массой 2 кг подвешена на тонком шнуре. Если её отклонить от положения равновесия на 10 см, а затем отпустить, она совершает свободные колебания как математический маятник. Что произойдет с периодом колебаний гири, максимальной потенциальной энергией гири и частотой ее колебаний, если начальное отклоне¬ние гири будет равно 5 см?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под со¬ответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
А) Период Б) Частота В) Максимальная потенциальная энергия гири |
|
1) Увеличится 2) Уменьшится 3) Не изменится |
A |
Б |
В |
|
|
|
Решение.
. Период свободных колебаний математического маятника зависит только от длины нити и величины ускорения свободного падения: . Следовательно, при уменьшении начального отклонения гири в два раза, период не изменится (А — 3). Частота обратно пропорциональна периоду, значит, частота также не изменится (Б — 3). С другой стороны, чем больше начальное отклонение гири, тем выше она находится над положением равновесия в моменты максимального отклонения. Таким образом, при уменьшении начального отклонения гири ее максимальная потенциальная энергия уменьшится (В — 2).
Ответ: 332
3169
332
14. Задание 7 № 3170. Камень свободно падает вертикально вниз. Изменяются ли перечисленные в первом столбце физические величины во время его движения вниз и если изменяются, то как? Установите соответствие между физическими величинами, перечисленными в первом столбце, и возможными видами их изменений, перечисленными во втором столбце. Влиянием сопротивления воздуха пренебречь.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ |
А) Скорость Б) Ускорение В) Кинетическая энергия Г) Потенциальная энергия |
|
1) Увеличится 2) Уменьшится 3) Не изменится |
A |
Б |
В |
Г |
|
|
|
|
Решение.
Пренебрегая силой сопротивления воздуха, заключаем, что на камень действует только сила тяжести, которая сообщает ему постоянное ускорение свободного падения (Б — 3), направленное вниз. Поскольку при падении камня вертикально вниз ускорение и скорость камня сонаправлены, скорость камня увеличивается (А — 1). Следовательно, кинетическая энергия, пропорциональная квадрату скорости, также увеличивается (В — 1). При движении камня вниз его высота над поверхностью земли уменьшается, отсюда заключаем, что потенциальная энергия камня также уменьшается (Г — 2).
Ответ: 1312
3170
1312
15. Задание 7 № 3171. Люстра подвешена к потолку на крючке. Установите соответствие между силами, перечисленными в первом столбце, и их ха¬рактеристиками, перечисленными во втором столбце. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
А) Сила тяжести люстры Б) Сила веса люстры |
|
1) Приложена к люстре и направлена вертикально вниз 2) Приложена к крючку и направлена вертикально вверх 3) Приложена к крючку и направлена вертикально вниз 4) Приложена к люстре и направлена вертикально вверх |
A |
Б |
|
|
Решение.
Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело, она приложена к самому телу. Следовательно, сила тяжести люстры приложена к люстре и направлена вертикально вниз (А — 1). Вес тела — это сила, с которой тело давит на опору, либо растягивает подвес, эта сила приложена к опоре. Таким образом, сила веса люстры приложена к крючку и направлена вертикально вниз (Б — 3).
Ответ: 13
3171
13
16. Задание 7 № 3173. Человек сидит на стуле. Установите соответствие между силами, перечисленными в первом столбце, и их характеристиками, перечисленными во втором столбце. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
|
ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
А) Сила тяжести человека Б) Сила веса человека на стул |
|
1) Приложена к человеку и направлена вертикально вниз 2) Приложена к человеку и направлена вертикально вверх 3) Приложена к стулу и направлена вертикально вниз 4) Приложена к стулу и направлена вертикально вверх |
A |
Б |
|
|
Решение.
Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело, она приложена к самому телу. Следовательно, сила тяжести человека приложена к человеку и направлена вертикально вниз (А — 1). Вес тела — это сила, с которой тело давит на опору, либо растягивает подвес, эта сила приложена к опоре. Таким образом, сила веса человека приложена к стулу и направлена вертикально вниз (Б — 3).
Ответ: 13
3173
13
17. Задание 7 № 3180. Брусок движется равномерно по горизонтальной поверхности. Установите для силы трения соответствие параметров силы, перечисленных в первом столбце, со свойствами вектора силы, перечисленными во втором столбце. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПАРАМЕТРЫ СИЛЫ |
|
СВОЙСТВА ВЕКТОРА СИЛЫ |
А) Направление вектора Б) Модуль вектора |
|
1) Вертикально вниз 2) Против направления вектора скорости 3) Вертикально вверх 4) Пропорционален силе нормального давления и обратно пропорционален площади поверхности бруска 5) Обратно пропорционален силе нормального давления и обратно пропорционален площади поверхности бруска 6) Пропорционален силе нормального давления и не зависит от площади поверхности бруска 7) Обратно пропорционален силе нормального давления и пропорционален площади поверхности бруска 8) Пропорционален силе нормального давления и пропорционален площади поверхности |
A |
Б |
|
|
Решение.
Сила трения всегда направлена против скорости относительного движения тел (А — 2). Экспериментальным фактом является то, что величина силы трения не зависит от площади поверхности бруска. Брусок движется, следовательно, сила трения представляет собой силу трения скольжения, а значит, она пропорциональна силе нормального давления: . В итоге, (Б — 6).
Ответ: 26
3180
26
18. Задание 7 № 3195. Брусок скользит по наклонной плоскости вниз без трения. Что происходит при этом с его скоростью, потенциальной энергией, силой реакции наклонной плоскости? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1. увеличилась;
2. уменьшилась;
3. не изменилась.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Скорость бруска |
Потенциальная энергия бруска |
Сила реакции наклонной плоскости |
|
|
|
Решение.
Высота бруска над землей уменьшается при его движении вниз вдоль наклонной плоскости, а значит, его потенциальная энергия уменьшается. Поскольку брусок скользит по наклонной плоскости без трения, для него выполняется закон сохранения полной механической энергии. Потенциальная энергия уменьшается, следовательно, кинетическая — увеличивается. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости. Таким образом, скорость бруска увеличивается. Наконец, сила реакции наклонной опоры остается неизменной, это легко видеть из второго закона Ньютона.
Ответ: 123
3195
123
19. Задание 7 № 3198. Шайба массой m съезжает без трения с горки высотой h из состояния покоя. Ускорение свободного падения равно g. Чему равны модуль импульса шайбы и ее кинетическая энергия у подножия горки? Установите соответствие между физическими величинами и выражениями для них.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА |
|
ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ НЕЁ |
А) Модуль импульса шайбы Б) Кинетическая энергия шайбы |
|
1) 2) 3) 4) |
A |
Б |
|
|
Решение.
Поскольку шайба скользит по наклонной плоскости без трения, для нее выполняется закон сохранения полной механической энергии. В начальный момент времени шайба покоится, а значит, ее кинетическая энергия равна нулю. Следовательно, у подножия горки кинетическая энергия равна изменению его потенциальной энергии, взятой со знаком минус: (Б — 3). Кинетическая энергия и импульс тела связаны соотношением . Таким образом, модуль импульса шайбы у подножия горки равен (А — 2).
Ответ: 23
3198
23
20. Задание 7 № 3203. Груз, подвешенный к пружине с коэффициентом жесткости k совершает колебания с периодом T и амплитудой . Что произойдет с периодом колебаний, максимальной потенциальной энергией пружины и частотой колебаний, если пружину заменить на другую с меньшим коэффициентом жесткости, а амплитуду колебаний оставить прежней?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Период колебаний |
Максимальная потенциальная энергия пружины |
Частота колебаний |
|
|
|
Решение.
Период колебаний связан с массой груза и жесткостью пружины соотношением . При уменьшении жесткости пружины период колебаний увеличится. Частота обратно пропорциональна периоду, значит, частота уменьшится. Максимальная потенциальная энергия пружины равна , при неизменной амплитуде колебаний и уменьшении коэффициента жесткости она уменьшится.
Ответ: 122
3203
122
21. Задание 7 № 3614. Материальная точка равномерно движется по окружности. В момент времени точка была расположена и двигалась так, как показано на рисунке. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ |
|
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
А) Б) |
|
1) Проекция скорости на ось 2) Проекция скорости на ось 3) Проекция ускорения на ось 4) Проекция ускорения на ось |
A |
Б |
|
|
Решение.
Положение тела на окружности можно задавать при помощи угла между положительным направлением оси и направлением на тело. Поскольку материальная точка двигается по окружности равномерно, а в начальный момент времени, как видно из рисунка, угол был равен нулю, заключаем, что закон изменения угла со временем имеет вид , где постоянный коэффициент, угловая скорость. Глядя на рисунок, легко получить связь угла с декартовыми координатами точки: , здесь — радиус окружности. Следовательно при равномерном вращении тела по окружности, его координаты изменяются по гармоническому закону.
Используя формулы, связывающие законы изменения со временем координаты, скорости, ускорения тела при колебаниях (или взяв соответствующие производные), для законов изменения проекции скоростей и ускорений на оси и имеем:
1) скорости: ;
2) ускорения: .
Обратимся к графикам, приведенным в условии. На графике А физическая величина совершает гармонические колебания, при этом в нулевой момент времени она максимальная, то есть закон ее изменения пропорционален . Ясно, что из приведенных вариантов ответа это может быть только график проекции скорости тела на ось (А — 2).
На графике Б физическая величина совершает гармонические колебания, при этом в начальный момент времени, ее значение минимально. Ясно, что это может быть только проекция ускорения на ось (Б — 3).
Ответ: 23
3614
23
22. Задание 7 № 3615. Материальная точка равномерно движется по окружности. В момент времени точка была расположена и двигалась так, как показано на рисунке. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ |
|
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
А) Б) |
|
1) Проекция скорости на ось 2) Проекция скорости на ось 3) Проекция ускорения на ось 4) Проекция ускорения на ось |
A |
Б |
|
|
Решение.
Положение тела на окружности можно задавать при помощи угла между положительным направлением оси и направлением на тело. Поскольку материальная точка двигается по окружности равномерно, а в начальный момент времени, как видно из рисунка, угол был равен нулю, заключаем, что закон изменения угла со временем имеет вид , где постоянный коэффициент, угловая скорость. Глядя на рисунок, легко получить связь угла с декартовыми координатами точки: , здесь — радиус окружности. Следовательно при равномерном вращении тела по окружности, его координаты изменяются по гармоническому закону.