2 - Назарбаев Интеллектуальные школы

АОО «Назарбаев Интеллектуальные школы»
Контрольная работа для итоговой аттестации выпускников старшей школы ФМН
ОБРАЗЕЦ
Физика
Структура экзамена
Контрольная работа состоит из 5 заданий и практической работы в соответствии с
содержанием экспериментальной учебной программы по предмету «Физика» для
7-12 классов Назарбаев Интеллектуальных школ.
Критерии оценивания контрольной работы:
№
задания
1
2
3
Критерии оценивания
Балл за
выполнение
проверяемо
го элемента
Балл за
выполне
ние
задания
Правильно оформлено условие задачи и правильно
построен чертеж.
1б
4б
Правильно записано формула второго закона
Ньютона в векторной форме и правильно составлена
система уравнений для определения неизвестной
величины.
1б
Правильно выражена искомая величина в общем
виде.
1б
При расчетах получен правильный ответ, соотнесен
с реальными значениями величин
1б
Проанализировано условие задачи и правильно
записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
1б
Правильно выражена искомая величина в общем
виде.
1б
Правильно проведены вычисления и получен
правильный ответ
1б
Проведена проверка размерности искомой величины
1б
Правильно оформлено решение задачи.
1б
Правильно записаны формулы, необходимые для
определения искомой величины
1б
Правильно выражена искомая величина в общем
виде.
1б
Правильно проведена проверка размерности искомой
величины
1б
4б
5б
4
5
Правильно проведены вычисления и получен
правильный ответ
1б
Правильно оформлено решение задачи
1б
Правильно построен чертеж.
1б
Правильно записаны основные формулы,
необходимые для решения задачи
1б
Правильно определена искомая величина в общем
виде.
1б
Проведены вычисления и получен правильный ответ
1б
Правильно оформлено решение задачи
1б
Правильно построен чертеж, верно указано
направление векторных величин.
1б
Правильно записаны основные формулы,
описывающие движение частицы или проводника с
током в магнитном поле.
1б
Правильно решена система уравнений, искомая
величина выражена в общем виде
1б
Правильно проведена проверка размерности искомой
величины
1б
Правильно проведены вычисления и получен ответ
1б
5б
6б
Время выполнения контрольной работы – 3 часа(180 минут)
Контрольная работа
Образец
№1
Какая горизонтальная сила требуется, чтобы тело массой 2 кг, лежащее на горизонтальной
поверхности, начало скользить по ней с ускорением 0,2 м/с2? Коэффициент трения
между телом и поверхностью равень 0,02.
№2
Определить массу фотонов, длина волны которых равна 4*10-7 м. Проведите проверку
размерности искомой величины. (һ=6.63*10-34Дж*с, с=3*108 м/с)
№3
Воздух объемом 100 литров при температуре 27 0С и давлении 1 МПа превратили в
жидкость. Какой объем, он займет в жидком состоянии? Плотность жидкого воздуха 861
кг/м3, его молярная масса в любом состоянии 0,0028 кг/моль. Проведите проверку
размерности искомой величины.
№4.
Определите расстояние между интерференционными полосами на экране, если расстояние
между источниками d=0,1 мм, длина волны λ=500 нм, а экран расположен от источников
на расстоянии l=1 м.
№5.
Электрон, вылетевший из катода, попадает в однородное магнитное поле под углом 300 к
линиям магнитной индукции. Определите скорость, с которой вылетел электрон, если
перед тем, как попасть на анод, он сделал 120 оборотов. Расстояние между анодом и
катодом L = 30 cм. Индукция магнитного поля В = 10-4 Тл. Проведите проверку
размерности. Рисунок в задаче обязателен. (заряд электрона 1,6*10-19 Кл, масса электрона
9,1*10-31 кг)
Решение контрольных работ
№1
Какая горизонтальная сила требуется, чтобы тело массой 2 кг, лежащее на горизонтальной
поверхности, начало скользить по ней с ускорением 0,2 м/с2? Коэффициент трения
между телом и поверхностью равен 0,02.
Дано:
m=2 кг
α=900
a=0,2 м/с2
µ=0,02
Найти:
Fтяги
Анализ –Решение
Используя второй Закон Ньютона запишем формулу для
результирующей силы:
⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗
𝑚𝑎⃗ = 𝑁
𝐹т + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹тяги + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹тр
Так как сила тяжести и сила реакции опоры уравновешивают друг
друга по третьему закону Ньютона, получаем выражение в векторном
и скалярном видах:
𝑚𝑎⃗ = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹тяги + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹тр
𝑚𝑎 = 𝐹тяги − 𝐹тр
𝐹тяги = 𝑚𝑎 + 𝐹тр
𝐹тяги = 𝑚𝑎 + µ𝑚𝒈
м
м
𝐹тяги = 2 кг ∗ 0,2 2 + 0,02 ∗ 2 кг ∗ 10 2 = 0,8 Н
с
с
Ответ: Fтяги=0,8 Н
№2
Определите массу фотонов, длина волны которых равна 4*10-7 м. Проведите проверку
размерности искомой величины.(h=6,63*10-34Дж/с, с=3*108 м/с)
Дано:
λ=4*10-7 м
h=6,63*10-34 Дж/с
с=3*108 м/с
Найти:
Анализ –Решение
Используя формулы Планка и Эйнштейна для определения энергии
фотона
𝐸 = ℎ𝜈
𝐸 = 𝑚𝑐 2
m
тогда
ℎ𝜈 = 𝑚𝑐 2
ℎ𝜈
=𝑚
𝑐2
используя формулу
𝜈=
получаем конечное выражение
с
𝜆
ℎ
=𝑚
𝑐𝜆
Вычисляем
𝑚=
6,63 × 10−34 Дж ∗ с
= 5,525 × 10−37 кг
4 × 10−7 м × 3 × 108 м/с
Ответ: 𝑚 = 5,525 × 10−37 кг.
№3
Воздух объемом 100 литров при температуре 270С и давлении 1 МПа превратили в
жидкость. Какой объем, он займет в жидком состоянии? Плотность жидкого воздуха 861
кг/м3, его молярная масса в любом состоянии 0,0028 кг/м3. Проведите проверку
размерности искомой величины.
Дано:
t=27 0C
V1=100л=10-1м3
p=1МПа=106Па
ρж.в.=861 кг/м3
М=0,0028 кг/моль
Найти:
V2
Анализ –Решение
Чтобы определить объем жидкого воздуха, надо знать его массу. Ее
можно найти из уравнения состояния идеального газа
𝑚
𝑝𝑉1 = 𝑅𝑇
𝑀
откуда
𝑝𝑀𝑉1
𝑚=
𝑅𝑇
поскольку
𝑚
𝜌ж.в. =
𝑉2
то
𝑚
𝑉2 =
𝜌ж.в.
в результате получим конечное выражение
𝑝𝑀𝑉1
𝑉2 =
𝜌ж.в. 𝑅𝑇
Произведем вычисления:
[𝑉2 =
Па × м3 × кг/моль
кг
м3
−1
Н∗м
× моль∗К × К
= м3 ]
106 × 10 × 0,0028
= 1,3 × 10−3 м3
861 × 8,31 × 300
Ответ: 𝑉2 = 1,3 × 10−3 м3
𝑉2 =
№4
Определите расстояние между
интерференционными полосами на экране, если
расстояние между источниками 0,1 мм, длина волны 500 нм, а экран расположен от
источников на расстоянии 1 м.
Дано:
λ=500 нм=5*10-7м
d=0,1мм= 10-4м
L=1 м
Найти:
а
Анализ –Решение
Используя формулу для дифракционной решетки
𝜆𝑘 = 𝑑 × 𝑠𝑖𝑛𝛼
𝑎
Так как 𝑠𝑖𝑛𝛼 = 𝐿 , а 𝑘 = 1, то можно записать такое выражение
𝑎
𝜆𝑘 = 𝑑 ×
𝐿
𝜆𝑘𝐿
𝑎=
𝑑
Проводим вычисления
м×м
[𝑎 =
= м]
м
5 × 10−7 × 1 × 1
𝑎=
= 5 × 10−3 м
10−4
Ответ: 𝑎 = 5 × 10−3 м
№5
Электрон, вылетевший из катода, попадает в однородное магнитное поле под углом 30 0 к
линиям магнитной индукции. Определите скорость, с которой вылетел электрон, если
перед тем, как попасть на анод, он сделал 120 оборотов. Расстояние между анодом и
катодом L = 30 cм. Индукция магнитного поля В = 10-4 Тл. Проведите проверку
размерности. Рисунок в задаче обязателен. (заряд электрона 1,6*10-19 Кл,
масса электрона 9,1*10-31 кг)
Дано:
Анализ –Решение
Электрон, влетевший под углом к
|𝑞е | = 1,6 ∗
линиям магнитной индукции, движется
10−19 Кл
по винтовой линии.
α=30°
Согласно закону независимости
N=120
движений движение электрона можно
L=30 см=0,3м
представить, как сумму двух движений:
В=1*10-4Тл
вдоль линий магнитной индукции с
постоянной скоростью
Vx= V0 cosα
Найти:
и
в
плоскости,
перпендикулярной
υ
вектору магнитной индукции по
окружности с постоянной по модулю скоростью V2= V0 sinα.
Для движения по окружности запишем II закон Ньютона:
𝐹л = 𝑚𝑎ц ;
Распишем 𝐹л = |𝑞𝑒 |𝐵𝜗2 , т.к. угол между вектором магнитной
индукции и направлением вектора скорости V2 составляет 900 ;
sin900 =1.
𝜗2
Распишем центростремительное ускорение: 𝑎ц = 𝑅2 ;
подставим в формулу ІІ закона Ньютона;
𝑚𝑒 𝜗22
получаем: |𝑞𝑒 |𝐵𝜗=
𝑅
𝑚 𝜗
;=>R= |𝑞𝑒 |𝐵2;
𝑒
Определим период обращения электрона:
2𝜋𝑅 2𝜋∙ 𝑚 𝜗 2𝜋𝑚𝑒
2𝜋𝑚
T= 𝜗 = 𝜗 |𝑞𝑒 |𝐵2= |𝑞 |𝐵 ;
T= |𝑞 |𝐵𝑒 (∗)
2
2
𝑒
𝑒
𝑒
Определим шаг винта (по оси ОХ);
ℎ = 𝜗0 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑇; (т.к. движение равномерное).
Если N – число оборотов, то 𝐿 = 𝑁 ∙h=N𝜗0 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑇,
подставим значение периода из формулы (∗)
|𝑞𝑒 |𝐵𝐿
2𝜋𝑚
L=N𝜗0 𝑐𝑜𝑠𝛼 ∙ |𝑞 |𝐵𝑒 → 𝜗0 = 𝑁𝑚 2𝜋𝑐𝑜𝑠𝛼
𝑒
𝑒
Проверим размерность:
Кл∙Вб∙м
[𝜗0 ]=[
кг
=
Н
∙м
А∙м
А∙с∙
кг
кг∙м
=
с∙ 2
с
кг
м
= ]
с
Проведем вычисления:
1.6∙10−19 ∙1∙10−4 ∙0.3
м
𝜗0 = 120∙9.1∙10−31 ∙2∙3.14 ≈ 8 ∙ 103 с .
м
Ответ: Fтяги=8 ∙ 103 с
Шкала перевода баллов в оценки:
Максимальный общий балл за выполнение контрольной и лабораторной работы 34 балла.
Процент
выполнения
заданий
89-100%
72-88%
55-71%
0-54%
Количество баллов
Оценка
26-30
22-25
17-21
0-16
«5»
«4»
«3»
«2»
Примерный перечень практических работ:
1. Изучение колебаний математического маятника
2. Изучение колебаний пружинного маятника
3. Исследование зависимости дальности полета от угла бросания
4. Изучение движения тела по окружности под действием силы тяжести и упругости
5. Определение коэффициента трения разными способами
6. Определение модуля упругости при деформации растяжения
7. Определения ускорения свободного падения
8. Определение момента инерции шара
9. Изучение закона сохранения импульса при упругом ударе
10. Исследование изобарического процесса
11. Определение удельной теплоемкости твердого тела
12. Определение относительной влажности воздуха
13. Определение поверхностного натяжения жидкости несколькими способами
14. Исследование смешанного соединения проводников
15. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
16. Измерение индуктивности катушки в цепи переменного тока
17. Определение числа витков в обмотках трансформатора
18. Измерение длины волны с помощью дифракционной решетки
19. Определение показателя преломления стекла
20. Измерение фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы
Пример задания для практического тура
Тема: Изучение колебания математического маятника
Цель: Определить зависимость периода колебаний математического маятника от
амплитуды колебания, массы груза и длины нити.
Необходимое оборудование и материалы: Штатив, шарик с нитью, весы, линейка,
транспортир, пластилин, магнит.
Теоретическая обоснование
Период обращения маятника равен периоду его колебаний: Т1=Т2=Т.
Период обращения конического маятника равен отношению длины,
описываемой грузом окружности, на скорость:
𝑇=
2𝜋𝑅
𝜗
(1)
Если угол отклонения от вертикали небольшой, то можно считать,
что равнодействующая сила направлена по радиусу окружности ВС.
В
этом
случае
она
равна
центростремительной
силе:
С другой стороны, из подобия треугольников ОВС и ВДЕ следует, что
ВЕ:ВД=СВ:ОСилиF:mg=R:l,
отсюда
𝐹=
Сравнивая эти два выражения, получим
Подставив
выражение
𝑚𝜗2
𝑅
𝑚𝑔𝑅
𝑙
=
𝑚𝑔𝑅
𝑙
(2)
𝑔
,𝜗 = 𝑅√ (2)
𝑙
в
𝒍
𝑻 = 𝟐𝝅√
𝒈
Гипотеза:


Зависит ли период математического маятника от длины?
Зависит ли период маятника от массы груза?
(1)
получим:


Зависит ли период маятника от амплитуды колебаний?
Зависит ли период маятника от ускорения свободного падения?
Ход работы.
1. Установить штатив на краю стола.
2. Измерить длинуl1 нити
3. Отклоняя маятник от состояния равновесии, предать вращательное движение, при
этом, измерить t1время обращения определенного числа колебанийn.
4.
Определить период колебаний маятника Т =
𝑡
𝑛
Изменяя откланение угла повторить пункты 3-4
Не изменяя длину маятника l1, а массуm2 увеличивая, повторить пунты 3-4
Не изменяя начальной массы шара m1, и изменяя длину маятникаl2, повторить
пунты 3-4.
8. Определить абсолютную и относительную погрешности
9. Не изменяя длину маятника l1, подставляя под маятник магнит повторить 3-4
пунты
5.
6.
7.
Эксперимент
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Вывод:
m, кг
l, м
n
t, с
𝛼, 0
Критерии оценивания практического тура:
Критерии оценивания
1. Правильно сформулирована цель работы.
2. Составлен план проведения эксперимента
3. Приведено теоретическое обоснование предложенного
способа выполнения задания
4. Правильно проведены измерения и представлены результаты в
виде таблиц или при необходимости, в виде графика.
5. Правильно рассчитаны погрешности и записаны результаты с
учетом погрешностей.
6. Выполнен анализ полученных результатов и сделаны выводы
согласно цели работы.
Итого
Время выполнения практической работы - 1 час (60 минут)
Балл
1
1
1
1
1
1
6 баллов