Задания 4. Простые механизмы. Периодическое движение. Гравитация
1. Задание 4 № 31. На рисунке изображены блоки, при помощи которых равномерно поднимают грузы одинаковой массы, перемещая свободные концы канатов с одинаковой скоростью. Какое из представленных утверждений о скорости перемещения грузов верно?
1) Скорость груза А меньше скорости перемещения точки С каната.
2) Скорость груза А равна скорости перемещения точки С каната.
3) Скорость груза В больше скорости перемещения точки D каната.
4) Скорость груза В равна скорости перемещения точки D каната.
Решение.
Для первого блока: скорость груза А будет равна скорости перемещения точки С каната (так как точка С непосредственно связана с грузом А нитью и для подъема груза на величину Х необходимо переместить точку С на Х вниз). Для второго блока: скорость перемещения груза В будет меньше, чем скорость перемещения точки D, так как для подъема груза В на величину Х необходимо переместить точку D на 2Х.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
31
2
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1313.
2. Задание 4 № 58. Каким параметром звуковых колебаний определяется громкость звука?
1) частотой
2) периодом
3) амплитудой
4) скоростью распространения
Решение.
Громкость звука — субъективное восприятие силы звука (физической величины). Которая зависит, в основном, от амплитуды.
Правильный ответ указан под номером 3.
Примечание.
Вообще говоря, восприятие человеком силы звука зависит также от частоты (спектрального состава) звуковых волн и ряда других факторов. Однако первой в ряду этих факторов стоит всё-таки амплитуда.
Ответ: 3
58
3
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1326.
3. Задание 4 № 85. Примером продольной волны является
1) звуковая волна в воздухе
2) волна на поверхности моря
3) радиоволна в воздухе
4) световая волна в воздухе
Решение.
В продольных волнах колебания частиц осуществляются вдоль оси распространения волны, в поперечных — перпендикулярно.
Звуковая волна в воздухе являет собой пример продольной волны, поскольку молекулы воздуха смещаются вдоль оси распространения звука.
Волны на поверхности моря являются, по сути, суперпозицией, т. е. наложением продольных и поперечных волн. В результате каждая частица смещается и по направлению распространения волны и в направлении, перпендикулярном ему. Таким образом, в случае малой амплитуды волны каждая частица движется по окружности, радиус которой убывает с расстоянием от поверхности. Частицы внизу сетки находятся в покое.
Радиоволны в воздухе и световые волны в воздухе — это электромагнитные волны. Такие волны являются поперечными, поскольку изменение вектора напряжённости электрического поля и вектора напряжённости магнитного поля, которые вместе образуют единое электромагнитное поле, происходит в плоскости перпендикулярной распространению излучения.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
85
1
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 1327.
4. Задание 4 № 112. Звуковые волны могут распространяться
1) в газах, жидкостях и твёрдых телах
2) только в твёрдых телах
3) только в жидкостях
4) только в газах
Решение.
Поскольку звуковые волны относятся к продольным, в продольных волнах колебания частиц осуществляются вдоль оси распространения волны, они могут распространяться в газах, жидкостях и твёрдых телах.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
112
1
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 1328.
5. Задание 4 № 139. На рисунке даны графики зависимости смещения от времени при колебаниях двух маятников. Сравните амплитуды A1 и A2 колебаний маятников.
1)
2)
3)
4)
Решение.
Амплитудой колебания называется максимальное отклонение или, другими словами, смещение от положения равновесия. Таким образом, амплитуда первого маятника больше чем второго.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
139
2
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 1329.
6. Задание 4 № 166. Тело свободно падает с нулевой начальной скоростью. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. За вторую секунду скорость тела увеличится на
1) 5 м/с
2) 10 м/с
3) 15 м/с
4) 20 м/с
Решение.
Тело падает с ускорением 10 м/с2. Следовательно, за вторую секунду скорость тела увеличится на 10 м/с.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
166
2
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1331.
7. Задание 4 № 193. Тело свободно падает с нулевой начальной скоростью. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. За третью секунду скорость тела увеличится на
1) 5 м/с
2) 10 м/с
3) 20 м/с
4) 45 м/с
Решение.
Тело падает с ускорением 10 м/с2. Следовательно, за третью секунду скорость тела увеличится на 10 м/с.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
193
2
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1332.
8. Задание 4 № 220. На рисунке даны графики зависимости смещения x от времени t при колебаниях двух маятников. Сравните амплитуды колебаний маятников A1 и A2.
1)
2)
3)
4)
Решение.
Амплитудой колебания называется максимальное отклонение или, другими словами, смещение от положения равновесия. Таким образом, амплитуда первого маятника в два раза больше чем второго.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
220
4
Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1333.
9. Задание 4 № 247. Радиус движения тела по окружности уменьшили в 2 раза, его линейную скорость тоже уменьшили в 2 раза. Как изменилось центростремительное ускорение тела?
1) увеличилось в 2 раза
2) увеличилось в 4 раза
3) уменьшилось в 2 раза
4) не изменилось
Решение.
Центростремительное ускорение вычисляется по формуле где V — линейная скорость тела, R — радиус окружности. Поскольку радиус движения тела по окружности уменьшили в 2 раза, его линейную скорость тоже уменьшили в 2 раза, ускорение уменьшилось в 2 раза.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
247
3
Источник: Тренировочные варианты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Демидова — 2013, вариант 1.
10. Задание 4 № 274. Тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью. Вектор ускорения в точке А сонаправлен вектору
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Вектор ускорения должен быть направлен так, чтобы в каждый момент времени изменять скорость таким образом, чтобы тело двигалось по окружности. Вектор ускорения сонаправлен вектору 4.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
274
4
Источник: Тренировочные варианты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Демидова — 2013, вариант 2.
11. Задание 4 № 301. Груз на пружине совершает колебания с амплитудой A. За один период колебаний груз проходит путь, равный
1)
2)
3)
4)
Решение.
Амплитудой колебаний называется максимальное отклонение от положения равновесия. Периодом колебаний называется время, за которое тело возвращается в состояние с той же фазой и отклонением от положения равновесия. Таким образом за один период тело пройдёт путь, равный 4A.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
301
4
Источник: Тренировочные варианты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Демидова — 2013, вариант 3.
12. Задание 4 № 328. Мяч начинает падать на землю с высоты 20 м с начальной скоростью, равной нулю. На какой высоте над поверхностью Земли будет находиться мяч через 1 с после начала падения? Сопротивлением воздуха пренебречь.
1) 0 м
2) 5 м
3) 10 м
4) 15 м
Решение.
Движение мяча описывается следующим уравнением движения:
где g — ускорение свободного падения, t — время полёта.Через одну секунду мяч прошёл
Следовательно, через одну секунду мяч будет находиться на высоте 20 − 5 = 15 м.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
328
4
Источник: Тренировочные варианты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Демидова — 2013, вариант 4.
13. Задание 4 № 409. Неподвижный блок (см. рисунок)
1) даёт выигрыш и в силе, и в работе
2) даёт выигрыш только в силе
3) даёт выигрыш только в работе
4) не даёт выигрыша ни в силе, ни в работе
Решение.
Неподвижный блок не даёт выигрыша ни в силе, ни в работе, а лишь перенаправляет усилие.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
409
4
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 1.
14. Задание 4 № 463. Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F1 = 6 Н. Чему равна сила F2, если длина рычага 25 см, а плечо силы F1 равно 15 см?
1) 0,1 H
2) 3,6 Н
3) 9 Н
4) 12 Н
Решение.
Для тела, находящегося в равновесии сумма моментов сил, действующих на тело равна нулю:
где l1 и l2 длины плеч первого и второго рычага соответственно. Выразим силу F2:
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
463
3
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 2.
15. Задание 4 № 490. На рисунке представлен график зависимости высоты свободно падающего тела от времени на некоторой планете.
Ускорение свободного падения на этой планете равно
1) 1 м/с2
2) 2 м/с2
3) 3 м/с2
4) 9 м/с2
Решение.
Движение ускоренного тела описывается уравнением движения, в данном случае
где g — ускорение свободного падения, h — координата тела, t — время движения. Выразив ускорение свободного падения, получаем:
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
490
2
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 3.
16. Задание 4 № 517. Пружинный маятник совершает свободные незатухающие колебания между положениями 1 и 3 (см. рисунок).
В процессе перемещения маятника из положения 2 в положение 3
1) кинетическая энергия маятника увеличивается, полная механическая энергия маятника уменьшается
2) кинетическая энергия маятника увеличивается, потенциальная энергия маятника уменьшается
3) кинетическая энергия маятника уменьшается, полная механическая энергия маятника увеличивается
4) кинетическая энергия маятника уменьшается, потенциальная энергия маятника увеличивается
Решение.
В процессе перемещения маятника из положения 2 в положение 3 его скорость, а, следовательно, и кинетическая энергия, уменьшаются. Потенциальная энергия маятника увеличивается, поскольку увеличивается растяжение пружины.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
517
4
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 4.
17. Задание 4 № 544. Математический маятник совершает свободные незатухающие колебания между положениями 1 и 3 (см. рисунок).
В процессе перемещения маятника из положения 1 в положение 2
1) кинетическая энергия маятника увеличивается, полная механическая энергия маятника уменьшается
2) кинетическая энергия маятника увеличивается, потенциальная энергия маятника уменьшается
3) кинетическая энергия и полная механическая энергия маятника уменьшаются
4) кинетическая энергия и потенциальная энергия маятника уменьшаются
Решение.
В процессе перемещения маятника из положения 1 в положение 2 скорость шарика увеличивается, следовательно, кинетическая энергия маятника увеличивается, а потенциальная энергия маятника уменьшается.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
544
2
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 5.
18. Задание 4 № 598. Радиус движения тела по окружности уменьшили в 2 раза, его линейную скорость тоже уменьшили в 2 раза. Как изменилось центростремительное ускорение тела?
1) увеличилось в 2 раза
2) увеличилось в 4 раза
3) уменьшилось в 2 раза
4) не изменилась
Решение.
Ускорение при движении тела по окружности прямо пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально радиусу окружности. Следовательно, если радиус движения тела по окружности уменьшили в 2 раза, его линейную скорость тоже уменьшили в 2 раза, ускорение уменьшилось в 2 раза.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
598
3
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 7.
19. Задание 4 № 625. На рисунке представлен график зависимости давления воздуха от координаты в некоторый момент времени при распространении звуковой волны.
Длина звуковой волны равна
1) 0,4 м
2) 0,8 м
3) 1,2 м
4) 1,6 м
Решение.
Длина волны — это расстояние по горизонтальной оси, соответствующее одному периоду колебания. В данном случае оно равно 0,8 м.
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
625
2
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 8.
20. Задание 4 № 652. Как меняются частота и скорость звука при переходе звуковой волны из воздуха в воду?
1) частота не изменяется, скорость увеличивается
2) частота не изменяется, скорость уменьшается
3) частота увеличивается, скорость не изменяется
4) частота уменьшается, скорость не изменяется
Решение.
Звук — это упругие колебания, осуществляемые частицами среды. Чем ближе эти частицы друг к другу, тем быстрее колебания передаются от молекулы к молекуле среды, тем больше скорость звука. Частота звука не изменяется.
Правильный ответ указан под номером 1.
Ответ: 1
652
1
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 9.
21. Задание 4 № 679. Мяч начинает падать на землю с высоты 20 м с начальной скоростью, равной нулю. Какую скорость приобретёт мяч к моменту удара о поверхность Земли? Сопротивлением воздуха пренебречь.
1) 2,5 м/с
2) 5 м/с
3) 20 м/с
4) 40 м/с
Решение.
Поскольку мяч двигается только в поле силы тяжести, выполняется закон сохранения энергии. Энергия мяча в начале падения есть потенциальная энергия поднятого тела:
Энергия мяча в конце падения есть кинетическая энергия тела, движущегося со скоростью v:
Тогда скорость в момент падения:
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
679
3
Источник: Типовые экзаменационные варианты по физике. Е. Е. Камзеева — 2013, вариант 10.
22. Задание 4 № 706. В системе блоков, показанной на рисунке, блоки и нити лёгкие, трение пренебрежимо мало. Какой выигрыш в силе даёт эта система блоков?
1) в 2 раза
2) в 3 раза
3) в 4 раза
4) в 8 раза
Решение.
Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза. В системе, показанной на рисунке, таких блоков два и один блок неподвижный. Поэтому выигрыш в силе будет в 4 раза.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ: 3
706
3
Источник: МИОО: Диагностическая работа по физике 08.10.2012 вариант 1.
23. Задание 4 № 733. Диск радиусом R вращается вокруг своей оси с постоянной частотой. Какой из графиков зависимости модуля линейной скорости v точек диска от расстояния r до его центра соответствует такому вращению?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
Линейная скорость точек диска зависит от расстояния до его центра и угловой скорости вращения как Частота вращения постоянна, значит, угловая скорость постоянна, поэтому зависимость v от r должна быть линейно возрастающей.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
733
4
Источник: МИОО: Диагностическая работа по физике 14.03.2013 вариант 1.
24. Задание 4 № 814. Звук не может распространяться
1) в жидкостях
2) в газах
3) в твёрдых телах
4) в отсутствие материальной среды (в вакууме)
Решение.
Звук — это распространяющиеся в упругой среде механические колебания, т. е. колебания частиц среды. Поэтому при отсутствии материальной среды звук не распространяется.
Правильный ответ указан под номером 4.
Ответ: 4
814
4
Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 08.10.2012 вариант 2.
25. Задание 4 № 841. Колесо радиусом 50 см при равномерном вращении делает 60 оборотов за 1 минуту. С какой скоростью движется точка на ободе колеса?
1) ≈ 0,08 м/с
2) ≈ 3,14 м/с
3) ≈ 314 м/с
4) ≈ 188,4 м/с
Решение.
Скорость есть отношение пройденного пути s ко времени t. В данном случае путь равен длине окружности колеса:
где r — радиус колеса, а t — периоду вращения. Частота вращения равна 60 об/мин = 1 об/сек, откуда период вращения t = 1 сек. Теперь подставляем данные задачи и получаем:
Правильный ответ указан под номером 2.
Ответ: 2
841
2
Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 16.01.2013 вариант 1.
26. Задание 4 № 868. Мяч бросают вертикально вверх с поверхности земли. Достигнув верхней точки, мяч падает обратно на землю. Какой из графиков зависимости проекции скорости мяча Vx от времени t соответствует этому движению, если ось Ox направлена вверх? Сопротивлением воздуха можно пренебречь.
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Решение.
На мяч действует постоянное ускорение свободного падения, поэтому проекция скорости Vx сначала должна линейно уменьшаться до нуля, т. к. в верхней точке мяч остановится, а потом проекция будет линейно расти по модулю, но со знаком минус, т. к. движение продолжится в противоположном направлении.
Таким образом, верная иллюстрация имеет номер 2.
Ответ: 2
868
2
Источник: МИОО: Тренировочная работа по физике 20.02.2013 вариант ФИ9401.
27. Задание 4 № 905. Примером продольной волны является