Контрольная работа по физике в 9 классе

Контрольная работа по физике

9 класс

Соколов М.А.учителя физики МБОУ ООШ с.Сухой Отрог

Часть А

1)На рисунке представлены три вектора сил, лежащих в одной плоскости и приложенных к одной точке.

Масштаб рисунка таков, что сторона одного квадрата сетки соответствует модулю силы 1 H. Определите модуль вектора равнодействующей трех векторов сил.

Решение.

Из рисунка видно, что равнодействующая сил  и  совпадает с вектором силы  Следовательно, модуль равнодействующей всех трех сил равен

.

Используя масштаб рисунка, находим окончательный ответ

.

2)Пара легких одинаковых шариков, заряды которых равны по модулю, подвешена на шелковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках.

Какой из рисунков соответствует ситуации, когда заряд 2-го шарика отрицателен?

Решение.

Одноименно заряженные тела отталкиваются. Поскольку шарики одинаковые, углы отклонения под действием одинаковых по величине сил также должны быть одинаковы. Следовательно, описанной ситуации соответствует рисунок A.

3) На тело в инерциальной системе отсчета действуют две силы. Какой из векторов, изображенных на правом рисунке, правильно указывает направление ускорения тела в этой системе отсчета?

Решение.

По второму закону Ньютона, в инерциальной системе отсчета ускорение тела сонаправлено с равнодействующей всех сил, действующих на тело. Из рисунков видно, что сумма векторов  и  сонаправлена с вектором 3.

4)Мальчик столкнул санки с вершины горки. Сразу после толчка санки имели скорость , а у подножия горки она равнялась . Трение санок о снег пренебрежимо мало. Какова высота горки?

Решение.

Поскольку трением санок о снег можно пренебречь, для них выполняется закон сохранения полной механической энергии. Пусть m — масса санок,   — начальная скорость,  — скорость санок у подножия горки, а h — искомая высота горки. Выпишем закон сохранения энергии:

5)На рисунке схематически изображена лестница АС, прислоненная к стене.

Чему равен момент силы реакции опоры , действующей на лестницу, относительно

точки С?

Решение.

Момент силы равен произведению силы на плечо силы. Поскольку сила  приложена к точке С, ее плечо равно нулю, а значит равен нулю и момент этой силы относительно точки С

6) Как изменится давление разреженного газа, если среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул газа уменьшить в 2 раза и концентрацию молекул газа уменьшить в 2 раза?

Решение.

Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул газа и средней кинетической энергии теплового движения:

.

При одновременном уменьшении средней кинетической энергии теплового движения в два раза и концентрации молекул в два раза давление идеального газа уменьшится в 4 раза.

Часть В

1)Груз изображенного на рисунке пружинного маятника совершает гармонические колебания между точками 1 и 3.

Как меняются кинетическая энергия груза маятника, скорость груза и жесткость пружины при движении груза маятника от точки 2 к точке 3?

решение

Точка 2 представляет собой положение устойчивого равновесия маятника. Когда груз находится в точке 2, пружина не деформирована. Точка 3, напротив, соответствует растянутой пружине. При движении груза от точки 2 к точке 3, в которой он имеет нулевую скорость, пружина растягивается, тормозя груз. Таким образом, на этой фазе колебания скорость груза уменьшается. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости: , — следовательно, кинетическая энергия груза также уменьшается. Жесткость пружины является характеристикой пружины, не зависящей от фазы колебания, поэтому жесткость пружины не изменяется.

2) В результате перехода с одной круговой орбиты на другую скорость дви¬жения спутника Земли увеличивается. Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника, его центростремительное ускорение и период обращения вокруг Земли?

Решение.

На спутник действует только сила притяжения со стороны Земли. Второй закон Ньютона приобретает вид:

.

Подставляя сюда выражение для центростремительного ускорения , имеем: . Следовательно, увеличению скорости движения спутника соответствует уменьшение радиуса орбиты. Из формулы для центростремительного ускорения , тогда видно, что в результате перехода центростремительное ускорение увеличивается. Период обращения спутника связан с радиусом орбиты и скоростью движения соотношением . Так как скорость возрастает, а радиус уменьшается, получаем, что период обращения спутника вокруг Земли уменьшается.

3) Радиоактивное ядро испытало -распад. Как изменились в результате этого число нуклонов в ядре, заряд ядра и число протонов в ядре?

Решение.

При -распаде радиоактивное ядро испускает электрон. Согласно закону сохранения электрического заряда, заряд ядра должен увеличиться. При этом один из нейтронов превращается в протон, следовательно, число протонов в ядре увеличивается. Так как один нуклон превращается в другой, число нуклонов в ядре при -распаде не изменяется.

4)Груз массой m, подвешенный к пружине, совершает колебания с периодом T и амплитудой . Что произойдет с периодом колебаний, максимальной потенциальной энергией пружины и частотой колебаний, если при неизменной амплитуде уменьшить массу груза?

Решение.Период колебаний связан с массой груза и жесткостью пружины k соотношением . При уменьшении массы период колебаний уменьшится. Частота обратно пропорциональна периоду, значит, частота увеличится.

С максимальной потенциальной энергией пружины все немного сложнее. Для ответа на вопрос, что с ней произойдет существенно, что пружина ориентирована вертикально (для горизонтального пружинного маятника при неизменной амплитуде данная величина, естественно, останется неизменной). Действительно, когда к вертикальной пружине подвешивают груз, она сразу немного растягивается, чтобы уравновесить силу тяжести, действующую на груз. Определим это начальное растяжение: . Именно это состояние является положением равновесия для вертикального пружинного маятника, колебания происходят вокруг него, груз поднимается и опускается из этого положения на величину амплитуды. При движении вниз из положения равновесия пружина продолжает растягиваться, а значит, потенциальная энергия пружины продолжает увеличиваться. При движении вверх из положения равновесия, сперва деформация пружины уменьшается, а если , то пружины начнет сжиматься. Максимальной потенциальной энергии пружины соответствует состояние, когда она максимально растянута, а значит, в нашем случае, это положение, когда груз опустился максимально вниз. Таким образом, максимальная потенциальная энергия пружины равна

.

Из этой формулы видно, что для вертикального пружинного маятника при неизменной амплитуде и уменьшении массы груза максимальная потенциальная энергия пружины уменьшится

Часть С

1)

 Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как будет двигаться рамка на неподвижной оси MО, если рамку не удерживать?

Решение.

1) Рамка повернется по часовой стрелке и встанет перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» окажется внизу.

2) Рассмотрим сечение рамки плоскостью рисунка в условии задачи. В исходном положении в левом звене рамки ток направлен к нам, а в правом — от нас. На левое звено рамки действует сила Ампера , направленная вверх, а на правое звено — сила Ампера , направленная вниз.

Эти силы разворачивают рамку на неподвижной оси MO по часовой стрелке .

3) Рамка устанавливается перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» оказывается внизу. При этом силы Ампера  и  обеспечивают равновесие рамки на оси MO

2)Летом в ясную погоду над полями и лесами к середине дня часто образуются кучевые облака, нижняя кромка которых находится на одинаковой высоте. Объясните, опираясь на известные вам законы и закономерности, физические процессы, которые приводят к этому.

Решение.

1. Когда лучи Солнца нагревают за счет поглощения света влажную землю и воздух около нее, из земли и растений активно испаряется вода, и более легкий нагретый за счет теплопроводности воздух с парами воды из-за действия выталкивающей силы Архимеда поднимается вверх, образуя восходящие потоки.

2. В процессе подъема давление воздуха падает, а теплообмена с окружающими телами практически нет. Поэтому процесс изменения состояния влажного воздуха близок к адиабатному, и его температура падает, а относительная влажность растет.

3. На определенной высоте, в момент достижения «точки росы», пары воды становятся насыщенными и конденсируются в капли — образуется туман, то есть облака. Туман с восходящим потоком воздуха продолжает подниматься и охлаждаться, так что мы наблюдаем образование кучевых облаков с четкой нижней кромкой.

3)Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл. Скорость проводника горизонтальна и перпендикулярна проводнику .

При начальной скорости проводника, равной нулю, проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 2 В. Каково ускорение проводника?

Решение.

ЭДС индукции в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле: .

Изменение магнитного потока за малое время : , где площадь определяется произведением длины проводника l на его перемещение  за время , т.е. .

Следовательно, , где  — скорость движения проводника.

В конце пути длиной х скорость проводника  (а — ускорение), так что , отсюда.