2 кг льда взятого при температуре 10 нагревают до температуры плавления
Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.
Положительно заряженную проводящую пластину соединили проводником с шаром незаряженного электроскопа (см. рисунок).
Шар и стержень электроскопа являются (А)______________. При соединении с пластиной электрический заряд с пластины перешёл на электроскоп, и он приобрел (Б)_______________ заряд. Лепестки электроскопа разошлись на некоторый угол, так как (В)_______________ заряды отталкиваются. Если заряд пластины уменьшить, то угол расхождения лепестков электроскопа (Г)_________________.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры могут повторяться.
А) Шар и стержень металлические, потому являются проводниками (1).
Б) Шар соединен с положительно заряженной пластиной, поэтому приобрел отрицательный заряд (4).
В) Одноименно заряженные тела отталкиваются (7).
Г) При уменьшении заряда электроскопа сила взаимодействия уменьшится, поэтому уменьшится угол расхождения лепестков (6).
Цилиндр 1 поочерёдно взвешивают с цилиндром 2 такого же объёма, а затем с цилиндром 3, имеющим меньший объём (см. рисунок).
Какой цилиндр имеет наибольшую среднюю плотность? Запишите в ответе цифру, которой обозначен цилиндр.
Плотность тел прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна объему:
Исходя из проведенных опытов можно сделать следующие выводы:
1) масса первого цилиндра больше массы второго цилиндра при одинаковом объеме, следовательно, плотность первого цилиндра выше плотности второго.
2) масса первого цилиндра равна массе третьего цилиндра, объем которого меньше, а значит, плотность третьего цилиндра больше плотности первого.
Таким образом, средние плотности цилиндров:
Котёнок бежит к плоскому зеркалу З со скоростью V = 0,2 м/с. Само зеркало движется в сторону котёнка со скоростью u = 0,05 м/с (см. рисунок). С какой скоростью котёнок приближается к своему изображению в зеркале? Ответ дайте в метрах в секунду.
Представим сначала более простой случай: пусть котёнок бежит к зеркалу, но зеркало неподвижно. Изображение котёнка будет приближаться к зеркалу с той же по модулю скоростью, что и котёнок. Значит, котёнок приближается к своему отражению со скоростью равной сумме его скорости и скорости его отражения. Пусть теперь зеркало движется к котёнку со скоростью u = 0,05 м/с. Перейдём в систему отсчёта, где зеркало неподвижно, в этой системе отсчёта скорость котёнка направлена к зеркалу и равна Значит, котёнок приближается к своему отражению со скоростью 2 · 0,25 м/с = 0,5 м/с.
Чему равна масса льда, взятого при температуре −10 °С, если на его нагревание до температуры плавления было затрачено количество теплоты, равное 4200 Дж.
При нагревании льда до температуры плавления количество теплоты равно 
Отсюда масса льда
При напряжении 110 В на зажимах металлического проводника сила тока в нём равна 4 А. Чему будет равна сила тока при увеличении напряжения на проводнике до 220 В?
Сила тока по закону Ома для участка цепи прямо пропорциональна напряжению, т. е.
Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если R1 = 2 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 10 Ом?
Цепь имеет смешанное соединение проводников: последовательно соединены два резистора и участок двух параллельно соединенных проводников. При параллельном соединении одинаковых проводников общее сопротивление равно 
При последовательном соединении 
Произошла следующая ядерная реакция: 
Чему равно количество протонов в ядре атома Х?
В ядерных реакциях зарядовое число сохраняется. Следовательно, зарядовое число атома X — Так как зарядовое число равно количеству протонов в атоме, то количество протонов в ядре равно 8.
Герметично закрытый сосуд, частично заполненный водой, длительное время хранился при комнатной температуре, а затем был переставлен в холодильник. Как изменятся скорость движения молекул водяного пара и относительная влажность воздуха в сосуде? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Скорость движения молекул пара | Относительная влажность воздуха |
1. Скорость движения молекул пара. Комнатная температура больше температуры холодильника. Чем ниже температура, тем меньше скорость движения молекул. Значит, при переносе сосуда из комнаты в холодильник скорость движения молекул водяного пара уменьшится.
2. Относительная влажность воздуха. Уменьшение температуры в сосуде неизменного объёма приведёт к уменьшению давления водяных паров и давления насыщенного водяного пара. Относительная влажность равна 
Из вышеизложенного следует, что относительная влажность воздуха не изменится.
Реостат включён в сеть постоянного напряжения (см. рисунок). Ползунок реостата перемещают влево. Как возможно изменятся электрическое сопротивление цепи и мощность электрического тока, потребляемая реостатом?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Электрическое сопротивление цепи | Мощность электрического тока, потребляемая реостатом |
При перемещении ползунка реостата влево, сопротивление цепи будет уменьшаться, следовательно, сила тока будет увеличиваться, а мощность — возрастать.
Печь, используемая для нагревания вещества, имеет три режима работы: максимальной, средней и минимальной мощности. В этой печи начинают нагревать 180 граммов стали, находящегося в твёрдом состоянии. После начала нагревания печь всё время остаётся включённой. На рисунке представлен график зависимости изменения температуры t стали от времени τ.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Плавление стали происходило при температуре t4.
2) Работе печи с максимальной мощностью за первые 9 минут соответствует участок AB.
3) Из первых трёх участков графика режиму минимальной мощности печи соответствует участок CD.
4) Участок графика CD соответствует жидкому состоянию стали.
5) На участке DF мощность печи равна 35,4 Вт.
Проанализируем каждое утверждение.
1) Из графика видно, что при температуре t4 график плавления стали достигает плато, то есть при передаче тепла стали, она не нагревается, значит, происходит плавление стали.
2) Чем больше угол наклона графика, тем больше мощность, выделяемая печью. Следовательно, за первые 9 минут работе печи с максимальной мощностью соответствует участок BC.
3) Чем больше угол наклона графика, тем больше мощность, выделяемая печью. Следовательно, из первых трёх участков режиму минимальной мощности печи соответствует участок CD.
4) Сталь начали нагревать, когда она находилось в твёрдом состоянии. Из графика видно, что температура стали при нагревании не меняется на участке DF, следовательно, именно на участке DF происходит плавлении стали.
5) Невозможно определить какой была мощность на участке DF. Вполне может быть, что мощность печи на этом участке изменялась.
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
| Вещество | Плотность в твердом состоянии*, | Удельная теплоемкость, | Удельная теплота плавления, | |
|---|---|---|---|---|
| алюминий | 2,7 | 660 | 920 | |
| цинк | 7,1 | 420 | 400 | 120 |
| медь | 8,9 | 1083 | 400 | 180 |
| свинец | 11,35 | 327 | 130 | 25 |
| серебро | 10,5 | 960 | 230 | 87 |
| сталь | 7,8 | 1400 | 500 | 78 |
| олово | 7,3 | 232 | 218 | 59 |
* Плотность расплавленного металла считать практически равной его плотности в твердом состоянии.
1) Кольцо из серебра можно расплавить в алюминиевой посуде.
2) Для нагревания на 50 °С оловянной и серебряной ложек, имеющих одинаковый объем, потребуется одинаковое количество теплоты.
3) Для плавления 1 кг цинка, взятого при температуре плавления, потребуется примерно такое же количество теплоты, что и для плавления 5 кг свинца при температуре его плавления.
4) Стальной шарик будет плавать в расплавленном свинце при частичном погружении.
5) Алюминиевая проволока утонет в расплавленной меди.
Проанализируем каждое утверждение.
1) Утверждение неверно, поскольку температура плавления алюминия ниже температуры плавления серебра.
2) Утверждение неверно, поскольку теплоёмкости серебра и олова различны.
3) Удельная теплота плавления цинка примерно в пять раз больше чем удельная теплота плавления свинца, следовательно, утверждение верно.
4) Поскольку плотность расплавленного металла можно считать практически равной его плотности в твердом состоянии, а плотность стали меньше плотности свинца, утверждение верно.
5) Поскольку плотность расплавленного металла можно считать практически равной его плотности в твердом состоянии, а плотность алюминия меньше плотности меди, утверждение неверно.
Необходимо экспериментально проверить, зависит ли выталкивающая сила от плотности погружаемого в воду тела. Какие из указанных тел можно использовать для такой проверки?
Запишем формулу силы Архимеда:
где ρж — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, V — объем вытесненной жидкости. Таким образом, необходимо использовать тела одинакового объёма, но из разных материалов.
Правильный ответ указан под номером 4.
В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой плёнкой, по очереди наливают разные объёмы воды (см. рисунок). В результате резиновое дно прогибается.
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.
1) Жидкость оказывает давление на дно сосуда.
2) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, зависит от рода жидкости.
3) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, не зависит от формы сосуда.
4) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, зависит от высоты столба жидкости.
5) Давление внутри жидкости на одном и том же уровне одинаково по всем направлениям.
Проанализируем каждое утверждение.
1) Поскольку плёнка растягивается, утверждение соответствует экспериментальным данным.
2) Эксперименты с жидкостями другого рода не проводились, следовательно, утверждение не соответствует экспериментальным данным.
3) Эксперименты с сосудами другой формы не проводились, следовательно, утверждение не соответствует экспериментальным данным.
4) Поскольку плёнка растягивается сильнее, когда столб жидкости над неё больше, утверждение соответствует экспериментальным данным.
5) Давление жидкости не измерялось на разных уровнях, только на одном. Следовательно, утверждение не соответствует экспериментальным данным.
Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр с пределом измерения 4 Н, линейку и набор из трёх грузов по 100 г каждый, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочередно один, два и три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром. Абсолютная погрешность измерения длины составляет ±1 мм. Абсолютная погрешность измерения силы составляет ±0,1 Н.
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины для трёх случаев в виде таблицы (или графика) с учётом абсолютных погрешностей измерений;
3) сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины.
1) Схема экспериментальной установки изображена на рисунке.
2) Результаты измерения:
| № | Fупр = P (Н) | x (мм) |
|---|---|---|
| 1 | 1,0 ± 0,1 | 25 ± 1 |
| 2 | 2,0 ± 0,1 | 50 ± 1 |
| 3 | 3,0 ± 0,1 | 75 ± 1 |
3) Вывод: при увеличении растяжения пружины сила упругости, возникающая в пружине, также увеличивается.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| 2 | |
| 1 | |
| 0 | |
| Максимальный балл | 3 |
Установите соответствие между примерами и физическими явлениями, которые эти примеры иллюстрируют. Для каждого примера проявления физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца.
| ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА | ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ |
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
В основе работы двигателя постоянного тока лежит явление взаимодействие магнитного поля с проводником по которому течет ток. (А — 2).
В лампе накаливания происходит нагрев тугоплавкого материала за счет прохождения по нему электрического тока. (Б — 3).
Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1. В кастрюле-скороварке имеется предохранительный клапан, который открывается при давлении 1,4·10 5 Па. Температура кипения воды в скороварке равна 100 °С.
2. В кастрюле-скороварке имеется предохранительный клапан, который открывается при давлении 1,4·10 5 Па. Температура кипения воды в скороварке равна примерно 110 °С.
3. Давление насыщенного пара воды при температуре 20 °С составляет около 2 кПа, а давление насыщенного пара ртути при 20 °С — лишь 0,2 Па. Это означает, что кипение воды при температуре 20 °С невозможно.
4. Давление насыщенного пара воды при температуре 20 °С составляет около 2 кПа, а давление насыщенного пара ртути при 20 °С — лишь 0,2 Па. Это означает, что кипение ртути при температуре 20 °С невозможно.
5. Давление насыщенного пара воды при температуре 20 °С составляет около 2 кПа, а давление насыщенного пара ртути при 20 °С — лишь 0,2 Па. Это означает, что взаимодействие между молекулами ртути сильнее взаимодействия между молекулами воды.
Ежедневно мы наблюдаем, как вода и её пар переходят друг в друга. Лужи на асфальте после дождя высыхают, а водяной пар в воздухе по утрам часто превращается в мельчайшие капельки тумана.
Что произойдёт, если сосуд с некоторым объёмом жидкости закрыть крышкой? Каждую секунду поверхность жидкости по-прежнему будут покидать самые быстрые молекулы, её масса будет уменьшаться, а концентрация молекул пара – увеличиваться. Одновременно с этим в жидкость из пара будет возвращаться часть его молекул, и чем больше будет концентрация пара, тем интенсивней будет процесс конденсации. Наконец наступит такое состояние, когда число молекул, возвращающихся в жидкость в единицу времени, в среднем станет равным числу молекул, покидающих её за это время. Такое состояние называют динамическим равновесием, а соответствующий пар — насыщенным паром.
Давление насыщенного пара зависит от вида жидкости и температуры. Чем тяжелее оторвать молекулы жидкости друг от друга, тем меньше будет давление её насыщенного пара. Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры представлена на рисунке.
Кипением называется процесс образования большого числа пузырьков пара, происходящий по всему объёму жидкости и на её поверхности при нагревании. На самом деле эти пузырьки присутствуют в жидкости всегда, но их размеры растут и они становятся заметны только при кипении. Пузырьки расширяются и под действием выталкивающей силы Архимеда отрываются от дна, всплывают и лопаются на поверхности.
Кипение начинается при той температуре, когда пузырьки газа имеют возможность расширяться, а это происходит, если давление насыщенного пара вырастет до атмосферного давления. Таким образом, температура кипения — это температура, при которой давление насыщенного пара данной жидкости равно атмосферному давлению (давлению над поверхностью жидкости).
Из таблицы находим, что при давлении 1,4·10 5 Па температура кипения воды составляет примерно 110 °С.
Из текста ясно, что чем сильнее взаимодействие между молекулами, тем меньше давление насыщенного пара. Следовательно, верно утверждение 5.
Можно ли наблюдать процесс пузырькового кипения воды на космической станции в условиях невесомости? Ответ поясните.
Ежедневно мы наблюдаем, как вода и её пар переходят друг в друга. Лужи на асфальте после дождя высыхают, а водяной пар в воздухе по утрам часто превращается в мельчайшие капельки тумана.
Что произойдёт, если сосуд с некоторым объёмом жидкости закрыть крышкой? Каждую секунду поверхность жидкости по-прежнему будут покидать самые быстрые молекулы, её масса будет уменьшаться, а концентрация молекул пара – увеличиваться. Одновременно с этим в жидкость из пара будет возвращаться часть его молекул, и чем больше будет концентрация пара, тем интенсивней будет процесс конденсации. Наконец наступит такое состояние, когда число молекул, возвращающихся в жидкость в единицу времени, в среднем станет равным числу молекул, покидающих её за это время. Такое состояние называют динамическим равновесием, а соответствующий пар — насыщенным паром.
Давление насыщенного пара зависит от вида жидкости и температуры. Чем тяжелее оторвать молекулы жидкости друг от друга, тем меньше будет давление её насыщенного пара. Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры представлена на рисунке.
Кипением называется процесс образования большого числа пузырьков пара, происходящий по всему объёму жидкости и на её поверхности при нагревании. На самом деле эти пузырьки присутствуют в жидкости всегда, но их размеры растут и они становятся заметны только при кипении. Пузырьки расширяются и под действием выталкивающей силы Архимеда отрываются от дна, всплывают и лопаются на поверхности.
Кипение начинается при той температуре, когда пузырьки газа имеют возможность расширяться, а это происходит, если давление насыщенного пара вырастет до атмосферного давления. Таким образом, температура кипения — это температура, при которой давление насыщенного пара данной жидкости равно атмосферному давлению (давлению над поверхностью жидкости).
Наблюдать процесс пузырькового кипения воды в условиях невесомости невозможно. При пузырьковом кипении сила Архимеда выталкивает растущие пузырьки пара к поверхности. Сила Архимеда возникает из-за разности гидростатического давления воды на разных глубинах. В условиях невесомости гидростатическое давление внутри жидкости отсутствует, и сила Архимеда равна нулю.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Представлен правильный ответ на вопрос, и приведено достаточное обоснование, не содержащее ошибок. | 2 |
| Представлен правильный ответ на поставленный вопрос, но рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объёме, или в них содержится логический недочёт. Представлены корректные рассуждения, приводящие к правильному ответу, но ответ явно не сформулирован. | 1 |
| Представлены общие рассуждения, не относящиеся к ответу на поставленный вопрос. Ответ на вопрос неверен независимо от того, что рассуждения правильны или неверны, или отсутствуют. | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
Получится ли описанный в тексте опыт по режеляции льда, если его проводить при температуре –20 °С? Ответ поясните.
Между давлением и точкой замерзания (плавления) воды наблюдается интересная зависимость (см. таблицу).
| Давление, атм | Температура при кристаллизации, см 3 /моль | |
|---|---|---|
| 1 | 0,0 | –1,62 |
| 610 | –5,0 | –1,83 |
| 1970 | –20,0 | –2,37 |
| 2115 | –22,0 | 0,84 |
| 5280 | –10,0 | 1,73 |
| 5810 | –5,0 | 1,69 |
| 7640 | 10,0 | 1,52 |
| 20000 | 73,8 | 0,68 |
С повышением давления до 2200 атмосфер температура плавления падает: с увеличением давления на каждую атмосферу она понижается примерно на 0,0075 °С. При дальнейшем увеличении давления точка замерзания воды начинает расти: при давлении 20 670 атмосфер вода замерзает при 76 °С. В этом случае будет наблюдаться горячий лёд.
При нормальном атмосферном давлении объем воды при замерзании внезапно возрастает примерно на 11%. В замкнутом пространстве такой процесс приводит к возникновению избыточного давления до 2500 атм. Вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы.
В 1850 г английский физик М. Фарадей обнаружил, что два влажных куска льда при 0 °С, будучи прижаты друг к другу, прочно соединяются или смерзаются. Однако, по Фарадею, этот эффект не наблюдался с сухими кусками льда при температуре ниже 0 °С. Позже он назвал это явление режеляцией.
В 1871 г англичанин Дж.-Т. Боттомли продемонстрировал подобное явление на другом опыте. Поставив на два столбика ледяной брусок и перекинув через него тонкую стальную проволоку (диаметром 0,2 мм), к которой был подвешен груз массой около 1 кг (рис. а), Боттомли наблюдал при температуре чуть выше нуля, как в течение нескольких часов проволока прорезала лёд и груз упал. При этом ледяной брусок остался целым и невредимым, и лишь там, где проходила проволока, образовался тонкий слой непрозрачного льда. Если бы мы в течение этих часов непрерывно наблюдали за проволокой, то увидели бы, как постепенно она опускается, как бы разрезая лёд (рис. б, в, г), при этом выше проволоки никакого разреза не остаётся — брусок оказывается монолитным.
Долгое время думали, что лёд под лезвиями коньков тает потому, что испытывает сильное давление, температура плавления льда понижается, и лёд плавится. Однако расчёты показывают, что человек массой 60 кг, стоя на коньках, оказывает на лёд давление, при котором температура плавления льда под коньками уменьшается примерно на 0,1 °С, что явно недостаточно для катания, например, при –10 °С.
1. Ответ: опыт не получится.
2. Чтобы лёд плавился при температуре −20 °С, необходимо создать давление, почти в 2000 раз превышающее атмосферное. Чтобы создать такое давление, необходимо использовать груз очень большой массы, под действием которого кусок льда просто сломается.
| Содержание критерия | Баллы |
|---|---|
| Представлен правильный ответ на вопрос, и приведено достаточное обоснование, не содержащее ошибок | 2 |
| Представлен правильный ответ на поставленный вопрос, но его обоснование не является достаточным, или в нём допущена Представлены корректные рассуждения, приводящие к правильному ответу, но ответ явно не сформулирован | 1 |
| Представлены общие рассуждения, не относящиеся к ответу на Ответ на вопрос неверен независимо от того, что рассуждения правильны или неверны, или отсутствуют | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
2. Чтобы лёд плавился при температуре −20 °С, необходимо создать давление, почти в 2000 раз превышающее атмосферное. Чтобы создать такое давление, необходимо использовать груз очень большой массы, под действием которого кусок льда просто сломается.
Источник
