Тепловые явления. Составитель Учитель физики

Тепловые явления.
Составитель: Стадник Г.Б.
Учитель физики
МОУ СОШ № 34
г. Мурманск
2010г.
2
Содержание:
Пояснительная записка ......................................................................................................... 3
тренировочный вариант КИМ................................................................................................ 4
Физические тексты по теме «Тепловые явления». ............................................................. 5
Текст №1 Танец под микроскопом ..................................................................................... 5
Текст№2 Смачивание и капиллярность ............................................................................. 6
Текст №3 Измерение влажности воздуха .......................................................................... 7
Текст№4 Как разгоняют облака? ........................................................................................ 8
Текст №5 О природе теплоты ............................................................................................. 9
Текст №6 Практическое значение вулканов ................................................................... 10
Текст №7 Парниковый эффект ......................................................................................... 11
Текст №8 Экспериментальное открытие закона эквивалентности теплоты и работы
.............................................................................................................................................. 12
Текст №9 Гейзеры .............................................................................................................. 13
Текст №10 Огонь из «ничего» .......................................................................................... 14
Задания на установление соответствия по теме «Тепловые явления». ........................ 15
Тренировочный вариант КИМ ............................................................................................. 21
Ответы .................................................................................................................................... 27
3
Пояснительная записка
В данном разделе включены задачи по теме «Тепловые явления» согласно плану
демонстрационного варианта экзаменационной работы по физике
Обо
значение
задания
в
работе
Проверяемые элементы содержания
Коды элементов содержания
по кодификатору
Проверяемые
умения
Уровень
сложности задания
Примерное
время
выполнения
задания
(мин.)
1-4
4
Б
4
1-4
4
Б ,П
4
1-4
4
Б,П
4
1-4
1.2 – 1.4
Б
3
1-4
1.3 – 1.4, 2
Б
3
Часть I
16 Извлечение информации из текста физического содержания
17 Применение информации из текста физического содержания
18 Применение информации из текста физического содержания
Часть II
19 Выдающиеся ученые и их открытия. Физические понятия. Явления и законы. Использование физических явлений в приборах и технических устройствах
20 Физические величины, их единицы и приборы для измерения. Формулы для вычисления физических величин.
4
Часть 1 содержит
 Тексты для извлечения информации физического содержания с заданиями №16,17,18 соответствующими теме текста.
Часть 2 включает в себя

задания соответствия физических величин, единиц измерения, использование физических явлений в технических устройствах, обозначенные в
работе № 19,20.
тренировочный вариант КИМ.
5
Физические тексты по теме «Тепловые явления».
( Коды элементов содержания: 2.1 – 2.24)
Текст №1 Танец под микроскопом.
В начале XIX в. микроскопы уже представляли собой сложные оптические сооружения из
нескольких хорошо отполированных линз, передвигаемых друг относительно друга. С их помощью
можно было получить значительное увеличение, и поле зрения при этом оставалось чистым, лишённым каких-либо дефектов и искажений. Пред «светлые очи» такого усовершенствованного
микроскопа английский ботаник Роберт Броун решил представить не лист растения или срез дерева, а... крохотную каплю воды с размешанной в ней пыльцой растений. Взглянув в микроскоп,
Броун был поражён: пыльца не растворилась в воде, а разбилась на мельчайшие шарики, и эти
шарики двигались в каком-то фантастическом танце!
Длительные наблюдения убедили Броуна в том, что движения частичек пыльцы вызваны не
«подводными течениями» в капле жидкости и не лёгкими сотрясениями подставки микроскопа. Нет,
каждая частичка двигалась совершенно обособленно от других, во внезапных передвижениях частичек пыльцы не было никакой согласованности. Неведомые и непонятные Броуну силы заставляли их
двигаться очень странно... Многие учёные повторяли опыты Броуна и наблюдали ту же самую картину в микроскоп. Таинственные перемещения пыльцы растений в капле жидкости получили название броуновского движения.
Всё чаще высказывалось обоснованное предположение: обнаруженное Броуном движение
вызвано толчками невидимых под микроскопом молекул жидкости. Атакуемые молекулами со всех
сторон, частички пыльцы передвигаются в ту сторону, с которой в данный момент меньше ударов.
Броуновское движение было обнаружено не только в жидкости, но и в газах. К тому же
оказалось, что мелкие крупинки золота, взвешенные в воде, при оптических наблюдениях вели
себя точно так же, как и пыльца. Исследователи установили, что при повышении температуры
жидкости или газа частички начинают двигаться значительно быстрее: видимо, толчки молекул
становятся чаще.
Французский физик Жан Перрен решил воспроизвести броуновское движение искусственно,
изготовив мелкие шарики из смолы-гуммигута, чтобы из опытов получить сведения о размере и количестве атомов и молекул жидкости. И Перрен сумел это сделать!
Задания:
№16. Под броуновским движением понимается в тексте
1) Движение частиц взвешенного нерастворимого вещества в капле жидкости
2) Беспорядочное движение частиц вещества, вызванное толчками невидимых под микроскопом
молекул жидкости или газа
3) Упорядоченное движение молекул жидкости
№17. Броуновское движение молекул с ростом температуры
1) становится интенсивнее, так как увеличивается скорость теплового движения молекул
2) замедляется, так как уменьшается скорость теплового движения молекул
3) увеличивается, так как толчки тёплых молекул сильнее
№18. Какие утверждения верны:
А. Броуновское движение возможно как в жидких, так и в газообразных веществах.
Б. Броуновское движение протекает только в нагретом веществе.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
6
Текст№2 Смачивание и капиллярность.
В тех случаях, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твёрдого тела сильнее,
чем друг к другу, мы говорим о смачивании твёрдого тела. Вода смачивает стекло, дерево, хлопок,
кожу и растекается по этим материалам тонким слоем, стремясь как можно больше, увеличить площадь поверхности соприкосновения.
Если же опустить на поверхность воды покрытую жиром стеклянную пластинку, то на её
поверхности вода будет собираться крупными каплями и легко стекать. Это указывает на то, что
сила притяжения между молекулами воды больше, чем между молекулами воды и жира. В таких
случаях говорят о явлении несмачиваемости.
Явления смачивания и несмачивания часто встречаются в быту и в технике. Для подъёма горючей жидкости по фитилям в свечах и лампах, при стирке, склеивании необходимо хорошее смачивание. Благодаря явлению смачивания жидкость по тонким капиллярам (трубочкам или слоям толщиной около миллиметра) поднимается вверх. Такими капиллярами пронизаны стволы деревьев, и
по ним к кроне поднимаются питательные вещества, растворённые в воде. При строительстве фундаменты домов изолируют от кирпичных стен рубероидом либо другим материалом, в котором нет капилляров, чтобы стены не отсыревали.
Перья водоплавающих птиц, наоборот, смазаны жиром, поэтому они не смачиваются водой
и не намокают, поэтому птицы не мёрзнут. Если иголку, смазанную жиром, аккуратно положить
плашмя на воду, она не утонет, а немного «продавит» поверхностную плёнку воды и будет лежать в образовавшейся ложбинке. Это явление используется насекомыми для быстрого бега по воде (водомерки, например, настолько приспособились «ходить по воде», что постоянно живут на её
поверхности).
Задания:
№16 Под смачиванием понимают
1) явление, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твёрдого тела сильнее, чем друг
к другу
2) случаи, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твёрдого тела слабее, чем друг к
другу
3) явление, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твёрдого тела так же, как и друг
к другу.
№17 Высота подъёма жидкости по капилляру увеличится
1) с уменьшением диаметра капилляра
2) с увеличением диаметра капилляров
3) с уменьшением влажности воздуха
№18 Какие утверждения верны:
А. Если иголку, смазанную жиром, аккуратно положить плашмя на воду, то она не утонет .
Б. При строительстве фундаменты домов изолируют от кирпичных стен рубероидом либо другим материалом, в котором много капилляров.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
7
Текст №3 Измерение влажности воздуха
Аспирационный психрометр Ассмана — один из самых точных приборов для определения температуры и влажности воздуха. Диапазоны измерения температуры воздуха от —31 до +51°С. В пределах температур от —10 до +40°С влажность измеряется от 10 до 100%.
Психрометр состоит из двух ртутных термометров, установленных в раме с тройником. Резервуары термометров защищены от инфракрасной радиации двойным трубчатым кожухом, покрытым никелем. На верхний патрубок тройника навернута головка аспиратора с заводным механизмом, вентилятором
и ключом для завода пружины.
Резервуар смоченного термометра обернут батистом, который перед каждым наблюдением смачивают дистиллированной водой при помощи специальной пипетки. Пипетку наполняют водой до метки и
осторожно вводят в трубочку, где находится конец смоченного термометра. Избыток воды с батиста удаляют встряхиванием прибора.
Вентилятор заводят ключом. Через 4— 5 мин летом и через 15 мин зимой отсчитывают показания сухого и смоченного термометров. Между смоченным тканевым мешочком и термометром образуется насыщенный при данной температуре пар, его температуру и фиксирует влажный термометр. Сухой же показывает температуру воздуха. Отсчитывают показания быстро, сначала десятые доли градуса, а затем целые
величины. При измерении не рекомендуется держать прибор в руке и на него дышать. Расчеты проводятся
по психометрическим таблицам, рассчитанным по формуле Шпрунга.
Конечно, там, где не требуется высокая точность измерений, можно пользоваться и электронным
(использующим полоску влагочувствительного материала) и волосяным гигрометрами.
Задания:
№16. Аспирация - это
1) Способ измерения влажности воздуха с помощью термометров
2) Название одного из приборов для измерения влажности воздуха
3) Продувание исследуемого воздуха с помощью заводного вентилятора
№17. Аспирационный психрометр Ассмана — один из самых точных приборов для определения температуры и влажности воздуха так, как
1) для измерения используется батистовая тряпочка, смоченная водой
2) используется полоска влагочувствительного материала
3) резервуары термометров защищены от теплового воздействия кожухом покрытым никелем
№18. Какие утверждения верны:
А. В психрометрах используется явление понижения температуры жидкости при её испарении.
Б. Сухой термометр показывает температуру испаряющейся жидкости .
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
8
Текст№4 Как разгоняют облака?
Большое научное и практическое значение имеет проблема активных воздействий на атмосферные процессы с целью изменения погоды. Так, рассеяние в облаках некоторых реагентов изменяет развитие грозовых облаков и предотвращает выпадения града.
Наиболее плотные облака, защищающие нас от солнечного света и содержащие много влаги,
находятся, как правило, на высоте 2-3 км и содержат много мельчайших капелек (10-100 мкм) переохлажденной воды при температуре ниже -10°С. Чтобы уничтожить облако, необходимо вызвать появление крупных капель (более 1 мм) и кристаллов льда в тумане, после чего образовавшиеся крупные капли упадут на землю, и облако исчезнет. Для этого в облаках распыляют микрочастицы, которые служат так называемыми ядрами кристаллизации для образования крупных капель и кристаллов.
В качестве таких частиц часто используют йодид серебра, кристаллическая структура которого
очень похожа на гексагональную структуру кристаллов льда.
Другой способ осаждения облака — его охлаждение. Для этого над облаком разбрасывают
кристаллы «сухого льда» (СО2), которые, охлаждая облако, вызывают усиленную конденсацию с образованием крупных капель и кристаллов льда.
Можно разбрасывать в облаках микроскопические крупинки гигроскопических солей (СаС1
или КС1), которые, попав в облако, будут притягивать к себе влагу и разбухать, становясь зародышами больших капель. Однако этот метод, как и использование цементной пыли для осаждения облаков, считают экологически небезопасным.
Задания:
№16. Одним из способов уничтожения дождевых туч является
1) способ измельчения капель внутри облаков находящихся на высоте 2-3 км.
2) укрупнение капель или образование кристаллов с целью увеличения их массы.
3) осаждения облака с помощью его нагревания.
№17 Гигроскопические соли СаСl или КСl, попав в облако
1) впитывают влагу
2) отдают влагу
3) увеличивают его массу.
№18 Какие утверждения верны:
А. Облака чаще «разгоняют» с использованием метода укрупнения капель внутри облака.
Б. Облака чаще «разгоняют» с использованием метода усиления конденсации путём охлаждения.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба утверждения
4) оба утверждения неверны
9
Текст №5 О природе теплоты
Задумывались ли вы над тем, как тепло проникает через твёрдые тела? Почему испарение приводит к охлаждению?
Молекулы веществ находятся в непрерывном движении и всё время взаимодействуют друг с другом. В жидкостях и газах они способны передвигаться на большие расстояния, причём в газах движение происходит более свободно, чем в жидкостях. В твёрдом теле молекулы только совершают
колебания вблизи определённых мест. Чем быстрее движутся молекулы, тем выше температура тела.
При передаче тепла через твёрдый материал распространяется не вещество, вроде воды или воздуха,
а изменяется интенсивность колебаний молекул. Наблюдали ли вы, что происходит, когда пища в
кастрюле, поставленной на газовую плиту, разогревается? Движение молекул горящего газа намного
быстрее чем у предметов с нормальной температурой. Эти быстрые молекулы сталкиваются с молекулами металла у дна кастрюли. И те начинают двигаться гораздо быстрее. Затем, в свою очередь,
начинают двигаться быстрее молекулы, расположенные в верхних слоях металла и так от молекулы
к молекуле быстрое колебательное движение распространяется через металл и достигает содержимого кастрюли.
А почему происходит охлаждение, когда вода или любая другая жидкость испаряется? Жидкости
отличаются от твёрдых тел тем, что молекулы в них могут вырываться из своего окружения и двигаться более или менее сами по себе. Межмолекулярных сил уже не хватает, чтобы удерживать молекулу в одном определённом положении, как это имеет место в твёрдых телах. Но силы притяжения в жидкости ещё достаточно велики, чтобы удерживать молекулы все вместе в объёме жидкости,
налитой в сосуд. Во время своих перемещений по жидкости молекулы соударяются друг с другом.
Может случится, что молекула, находящаяся недалеко от поверхности, получит при соударении
настолько большую скорость, что сможет вылететь из жидкости в воздух. Происходит процесс испарения. В жидкости остаются медленные молекулы, кото- рым соответствует более низкая температура. В результате при испарении жидкость охлаждается.
Задания:
№16.Охлаждение жидкости при испарении происходит потому, что
1) в жидкости остаются самые быстрые молекулы, которым соответствует большая температура.
2) в жидкости остаются самые медленные молекулы, которым соответствует более низкая температура.
3) скорость молекул уменьшается.
4) происходит диффузия веществ.
№17. При одной и той же температуре, когда нам кажется теплее – в сырую погоду или в сухую?
1) только в сухую погоду
2) только в сырую погоду
3) и в сухую, и в сырую погоду
4) не зависимо от влажности воздуха одинаково тепло
№18. Молекулы веществ находятся в непрерывном движении при этом
А) молекулы твердых тел движутся медленнее
Б) молекулы жидкостей движутся быстрее
1) в обоих случаях утверждение неверно
2) в обоих случаях утверждение верно
3) в случае А — верно, в случае Б — неверно
4) в случае Б — неверно, в случае А — верно
10
Текст №6 Практическое значение вулканов
Вулканы, прежде всего, ассоциируются с разрушительной энергией. А вулканы приносят также
человечеству и добро. Экономический кризис заставляет человечество искать новые источники
энергии. Единственным практически вечным генератором энергии может служить вулканическая
деятельность. Люди пока научились использовать лишь энергию горячих вод, связанных с вулканами, так называемую геотермальную энергию. Первая удачная попытка её использования была проведена в 1904г. В Лардерелло в Тоскане (Италия). Здесь на площади 200км2 из многочисленных источников выделяются перегретая вода и пар. В настоящее время генераторы в Лордерелло дают 3
млрд. кВт∙час в год или 1,1∙1016 Дж. Пары и газы, поднимающиеся по трещинам с глубины, находятся под давлением до 25∙105 Па и при температуре до 230◦С. Остаётся направить пар по трубам на
лопасти паровой турбины. Геотермальную энергию можно использовать иначе. Столица Исландии
Рейкьявик уже больше 120 лет отапливается горячей водой из гейзеров без промежуточного производства электрической энергии. Горячие воды, которые выделяются из гейзеров и специальных буровых скважин с температурой 130◦С, используют для отопления жилищ, теплиц, плавательных
бассейнов и других сооружений.
В нашей стране геотермальная энергия интенсивно используется на Камчатке. На полуострове
действует первая в нашей стране Паужетская геотермальная электростанция мощностью 5 тыс. кВт,
работает тепличный комбинат.
Задания:
№16 Геотермальные источники это источники воды
1) нагретые до высокой температуры процессами, происходящими в недрах Земли.
2) нагретые в гейзерах до температуры около130◦С.
3) имеющие высокую температуру от энергии Солнца.
№17. Паровая турбина – тепловая машина преобразующая
1) кинетическую энергию воды в электрическую
2) потенциальную энергию воды в электрическую
3) внутреннюю энергию горячей воды в электрическую.
№18 Геотермальные источники используют с целью
А.обогрева городов, находящихся вблизи геотермальных источников
Б. для превращения тепловой энергии геотермальных источников в электрическую энергию
1) в обоих случаях утверждение неверно
2) в обоих случаях утверждение верно
3) в случае А — верно, в случае Б — неверно
4) в случае Б — неверно, в случае А — верно
11
Текст №7 Парниковый эффект
Для определения температуры нагреваемого Солнцем объекта важно знать его расстояние от Солнца. Чем ближе планета Солнечной системы к Солнцу, тем выше её средняя температура. Для объекта, удалённого от Солнца, как Земля, численная оценка средней температуры на поверхности даёт
следующий результат: Т☼ = -15◦С.
В действительности климат Земли значительно более мягкий. Её средняя температура на поверхности составляет около 18◦С за счёт так называемого парникового эффекта – нагрева нижней части
атмосферы излучением поверхности Земли.
В нижних слоях атмосферы преобладают азот (78%) и кислород (21%). На остальные составляющие приходится всего 1%. Но именно этот процент и определяет оптические свойства атмосферы,
так как азот и кислород почти не взаимодействуют с излучением. Эффект «парника» известен всем,
имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так.
Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, исполняющую
роль стекла и ли плёнки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность остывает, испуская
тепловое излучение, но это уже другое излучение – инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем приходящего от Солнца, и потому почти прозрачная для видимого
света атмосфера пропускает инфракрасное излучение значительно хуже.
Пары воды поглощают около 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних
слоёв атмосферы. За водяным паром в списке парниковых газов следует углекислый газ (СО 2 ), поглощающий в прозрачном воздухе 22 % инфракрасного излучения Земли.
Атмосфера поглощает восходящий от поверхности планеты поток длинноволнового излучения,
нагревается и , в свою очередь, нагревает поверхность Земли. Максимум в спектре излучения Солнца приходится на длину волны около 550 нм. Максимум в спектре излучения Земли приходится на
длину волны примерно 10 мкм. Роль парникового эффекта иллюстрирует рисунок1.
Рис. 1(а). Кривая 1 – расчётный спектр излучения Солнца (с
температурой фотосферы 6000◦С); кривая 2 – расчётный спектр
излучения Земли (с температурой поверхности 25 ◦С). Рис.1(б).
Поглощение (в процентном отношении) земной атмосферой излучения на разных длинах волн. На участке спектра от 10 до 20
мкм находятся полосы поглощения молекул СО2, Н2О, О3, СН4.
Они-то и поглощают излучение, приходящее с поверхности
Земли.
Рис1.
№16. Какой из газов играет наибольшую роль в парниковом эффекте атмосферы Земли?
1) азот;
3) углекислый газ;
2) кислород;
4) водяной пар
№17. Какое из приведённых ниже утверждений соответствует кривой на рисунке 1(б)?
А. Видимое излучение, соответствующее максимуму солнечного спектра, проходит сквозь
атмосферу практически беспрепятственно.
Б. Инфракрасное излучение длиной волны, превышающей 10 мкм, практически не проходит
за пределы земной атмосферы.
1) только А;
2) только Б;
3) и А, и Б;
4) ни А, ни Б.
№18. Благодаря парниковому эффекту
1) в холодную пасмурную погоду шерстяная одежда предохраняет тело чело- века от переохлаждения;
2) чай в термосе остаётся длительное время горячим;
3) солнечные лучи, прошедшие через застеклённые окна, нагревают воздух в комнате ;
4) в летний солнечный день температура воды в водоёмах ниже температуры песка на берегу.
12
Текст №8 Экспериментальное открытие закона эквивалентности
теплоты и работы
В 1807г. физик Ж.Гей-Люссак, изучавший свойства газов, поставил простой опыт. Давно было известно, что сжатый газ, расширяясь, охлаждается. Гей-Люссак заставил газ расширяться
в пустоту – в сосуд, воздух из которого был предварительно откачан. К его удивлению, никакого понижения температуры не произошло, температура газа не изменилась. Исследователь
не мог объяснить результат: почему один и тот же газ, одинаково сжатый, расширяясь, охлаждается, если его выпускать прямо наружу в атмосферу, и не охлаждается, если его выпускать в пустой сосуд, где давление равно нулю?
Объяснить опыт удалось немецкому врачу Роберту Майеру. У Майера возникла мысль, что
работа и теплота могут превращается одна в другую. Эта замечательная идея сразу дала возможность Майеру сделать ясным загадочный результат в опыте Гей-Люссака: если теплота и
работа взаимно превращаются, то при расширении газа в пустоту, когда он не совершает никакой работы, так как нет никакой силы (давления), противодействующей увеличению его
объёма, газ и не должен охлаждаться. Если же при расширении газа ему приходится совершать работу против внешнего давления, его температура должна понижаться. Даром работу
получить нельзя! Замечательный результат Майера было много раз подтверждён прямыми
измерениями; особое значение имели опыты Джоуля, который измерял количество теплоты,
необходимое для нагревания жидкости вращающейся в ней мешалкой. Одновременно измерялись и работа, совершенная при вращении мешалки, и количество теплоты, полученное жидкостью. Как ни менялись
условия опыта, брались разные жидкости, разные сосуды и
мешалки, результат был один и тот же: всегда из одной и той
же работы получалось одно и то же количество теплоты.
Рис.1 Упрощённая схема опыта Джоуля по определению
механического эквивалента теплоты.
№16. В опыте Ж.Гей-Люссака газ, расширяющийся в пустой сосуд,
не охлаждается, потому что
1) теплота в этом процессе полностью превращалась в теплоту;
2) газ совершал работу против атмосферного давления;
3) теплота в этом процессе полностью поглощалась сосудом;
4) газ не совершал работы, так как давление в сосуде равно нулю.
№17. В опытах Джоуля внутренняя энергия жидкости увеличивается, благодаря
1) теплообмену с окружающей средой
2) теплообмену с вращающейся мешалкой
3) совершению работы над жидкостью
4) совершению работы самой жидкостью.
№18. В процессе рабочего хода в двигателе внутреннего сгорания газы, образовавшиеся при сгорании топлива, расширяются и
1) охлаждаются
2) нагреваются
3) сначала нагреваются, потом охлаждаются
4) сначала охлаждаются, потом нагреваются.
13
Текст №9 Гейзеры
Гейзеры располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения
гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.
Чтобы понять физику гейзеров, напомним, что температура кипения воды зависит от давления (см.
рисунок).
Зависимость температуры кипения воды от давления
( 1атм=105Па)
Представим себе 20-метровую гейзерную трубку, наполненную горячей водой. По мере увеличению горячей водой. По мере увеличения глубины температура воды растёт. Одновременно возрастает и давление – оно складывается из атмосферного давления и давления столба воды в трубке. При
этом везде по длине трубки температура воды оказывается несколько ниже температуры кипения,
соответствующей давлению на той или иной глубине. Теперь предположим, что по одному из боковых протоков в трубку поступила порция пара. Пар вошёл в трубку и поднял воду до некоторого нового уровня, а часть воды вылилась из трубки в бассейн. При этом температура поднятой воды может оказаться выше температуры кипения при новом давлении, и вода немедленно закипает.
При кипении образуется пар, который ещё выше поднимает воду, заставляя её выливаться в бассейн. Давление на нижние слои воды уменьшается, так что закипает вся оставшаяся в трубке вода. В
этот момент образуется большое количество пара; расширяясь, он с огромной скоростью устремляется вверх, выбрасывая остатки воды из трубки – происходит извержение гейзера.
Но вот весь пар вышел, трубка постепенно вновь заполняется охладившейся водой. Время от времени внизу слышаться взрывы – это в трубку из боковых протоков попадают порции пара. Однако
очередной выброс воды начнется только тогда, когда вода в трубке нагреется до температуры, близкой к температуре кипения.
Задания:
№ 16. В каком агрегатном состоянии находится вода при температуре 110◦С?
1) только в твёрдом
2) только в жидком
3) только в газообразном
4) ответ зависит от внешнего давления
№17. Какие утверждения справедливы?
А. Жидкость можно заставить кипеть, увеличивая внешнее давление при неизменной температуре.
Б. Жидкость можно заставить закипеть , увеличивая её температуру при неизменном давлении.
1) только А;
2) только Б;
3) и А, и Б;
4) ни А, ни Б.
№18. В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Над паром остался столб воды высотой 10м. Вода на этой глубине находится при температуре 121◦С. Атмосферное давление 105
Па. При этом вода в трубке
1) будет перемещаться вниз под действием атмосферного давления;
2) останется в равновесии, так как её температура ниже температуры кипения;
3) быстро охладится, так как её температура ниже температуры кипения на глубине 10 м ;
4) закипит, так как её температура выше температуры кипения при внешнем давлении 2∙ 10 5
Па.
14
Текст №10 Огонь из «ничего».
Возьмём толстостенный сосуд, сделанный из оргстекла. Сосуд имеет диаметр порядка 40 мм и высоту около 160 мм. Вблизи дна сосуда имеется плотно закрывающееся отверстие. Внутри сосуда может
перемещаться хорошо пригнанный к стенкам поршень с ручкой. Положим на дно цилиндра смоченный эфиром кусочек ваты и быстро опустим поршень вниз. Сквозь стенки прозрачного сосуда мы
видим ярко вспыхнувшее пламя. Нагревание воздуха при быстром сжатии нашло применение в двигателях Дизеля. В цилиндр двигателя засасывается атмосферный воздух, и в тот момент, когда
наступает его максимальное сжатие, туда впрыскивается жидкое топливо. К этому моменту температура воздуха так велика, что горючее само воспламеняется. Двигатели Дизеля имеют больший коэффициент полезного действия, чем обычные, но более сложны в изготовлении и эксплуатации. Сейчас
всё большее количество автомобилей снабжается двигателями Дизеля.
Задания:
№16. Кратковременное горение на дне трубки происходит
1) за счёт использования легковоспламеняющегося эфира
2) при нагревании воздуха за счёт быстрого сжатия
3) в результате трения поршня при резком его движении вниз
№17. Более экономичным считают двигатель
А. карбюраторный двигатель
Б. двигатель Дизеля
1) только А;
2) только Б;
3) и А, и Б;
4) ни А, ни Б.
№18. Из всех тепловых машин самой экологичной является газовая турбина,
1) которая не выбрасывает в окружающую среду никаких продуктов сгорания
2) так как в окружающую среду выбрасывает меньше продуктов сгорания, чем другие тепловые
двигатели.
3) имеющая самый низкий КПД.
15
Задания на установление соответствия по теме «Тепловые
явления».
( Коды элементов содержания: 2.1 – 2.14)
Часть2
Обозначение задания в работе №19, № 20
Задание №19. Установите соответствие между техническими устройствами
( приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их
действия.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
1)
Прибор
А) весы
Б) ареометр
В) жидкостный термометр
А
Физические закономерности
1) зависимость глубины погружения в
жидкость от плотности данной жидкости
2) условие равновесия рычага
3) зависимость силы упругости от степени деформации тела
4) объемное расширение жидкости при
нагревании
5) изменение атмосферного давления с
высотой
Б
В
2)
Прибор
А) психрометр
Б) манометр
В) ареометр
Физические закономерности
1) зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости
2) зависимость деформации пружины от
изменения избыточного давления в замкнутом объёме
3) зависимость глубины погружения в
жидкость от плотности данной жидкости
4) зависимость быстроты испарения от
количества водяных паров в атмосфере
5) изменение атмосферного давления с
высотой
16
А
Б
В
3)
Прибор
А) жидкостный манометр
Б) альтиметр (высотомер)
В) пружинный динамометр
А
Физические закономерности
1) зависимость силы упругости от степени деформации тела
2) условие равновесия рычага
3) давления в жидкости или газе передаётся во все стороны без изменения
4) объемное расширение жидкости при
нагревании
5) зависимость атмосферного давления
от высоты
Б
В
4)Установить соответствие между приборами и физическими величинами, которые
они дают возможность измерить
Прибор
Физическая величина
А) калориметр
1) длина
Б) линейка
2) температура
В) мензурка
3) количество теплоты
4) объем жидкости
5) масса
А
Б
В
5)
Прибор
А) барометр
Б) спидометр
В) термометр
А
Физическая величина
1) скорость
2) ускорение
3) атмосферное давление
4) температура
5) давление жидкости
Б
В
17
6)Установить соответствие между физическими величинами и единицами этих величин в СИ
Физическая величина
Единица измерения
А) Количество теплоты
1) (1Дж/кг∙◦С) джоуль на килограмм градус Цельсия
Б) Удельная теплоёмкость
2) (1м/с)метр в секунду
В) Температура
3) (1Дж) джоуль
4) (1Па) Паскаль
5) (10С) градус Цельсия
А
Б
В
7)
Физическая величина
А) Удельная теплота плавления
Б) масса
В) Удельная теплота сгорания топлива
Единица измерения
1) (1Дж/кг) джоуль на килограмм
2) (1Дж/кг∙◦С) джоуль на килограмм градус Цельсия
3) Ньютон (1Н)
4) (10С)градус Цельсия
5) (1кг) килограмм
А
Б
В
8)
Физическая величина
А) Удельная теплота парообразования и кондесации
Б) Удельная теплоёмкость
В) давление
А
Единица измерения
1) (1Дж/кг∙◦С) джоуль на килограмм градус Цельсия
2) (1Дж/кг) джоуль на килограмм
3) (1Дж) джоуль
4) (1Па) Паскаль
5) (10С) градус Цельсия
Б
В
18
9)
Физическая величина
А) влажность воздуха
Б) плотность
В) объем
А
10)
Физическая величина
А) энергия
Б) Количество теплоты
В) высота
А
Единица измерения
1) (1Вт)Ватт
2) (%) проценты
3) (1Дж)Джоуль
4) (1м3) метр кубический
5) (1кг/м3)килограмм на метр кубический
Б
В
Единица измерения
1) метр (м)
2) Ньютон (Н)
3) Джоуль( Дж)
4) метр кубический (м3)
5) метр квадратный (м2)
Б
В
Задание №20 Установите соответствия между научными открытиями и именами ученых, которым эти открытия принадлежат.
1)
Физические открытия
Имена ученых
А) Открытие явления непрерывного 1) Архимед
беспорядочного движения частиц,
взвешенных в жидкости или газе
Б) Расчёт значения атмосферного
2) Э.Торричелли
давления
В) Открытие закона о передаче дав- 3) Б.Паскаль
ления жидкостями или газами
4) Р. Броун
5) А.Эйнштейн
А
Б
В
19
2)Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.
Физические величины
А) плотность
формулы
1) Q=cmΔt
Б) Количество теплоты необходимое на нагревание тела
В) скорость
2) ρ=m/V
3) Q=λ∙m
4) υ=s/t
5) Q=q∙m
А
Б
В
3)
Физические величины
А) Удельная теплоёмкость
формулы
1) η=(Ап/Ас)∙100%
Б) объем
2) F = ma
В) Коэффициент полезного действия
3) с=Q/m∙(t2--t1)
4) V = mρ
5) p = gρh
А
Б
В
Физические величины
А) удельная теплота плавления
Б) удельная теплота сгорания топлива
В) удельная теплоёмкость вещества
формулы
4)
А
Б
1) q=Q/m
2) Q=q∙m
3) с= m∙(t2--t1)/Q
4) с=Q/m∙(t2--t1)
5) λ=Q/m
В
20
5)
Физические величины
А) Коэффициент полезного действия
формулы
1) η=(Ап/Ас)∙100%
Б) масса сгоревшего топлива
2) Δt=Q/m
В) изменение температуры
3) m=Q/λ
4) m=Q/q
5) p = gρh
21
Тренировочный вариант КИМ
1. В течение 30 с поезд двигался со скоростью 72 км/ч. Какой путь прошёл он
за это время?
1) 6 км
2) 0,06 км
3) 600 м
4) 2160 м
2. Сила F сообщает телу массой т ускорение а. Тело какой массы надо взять,
чтобы вдвое меньшая сила сообщила ему в 4 раза большее ускорение?
1) т
2) т/8
3) т/2
4) 2т
3. Две тележки движутся вдоль одной прямой в одном направлении. Массы
тележек т и 2т, скорости – соответственно 2v и v. Какой будет их скорость после абсолютно неупругого столкновения?
1) v
2) 4v/3
3) 3v/4
4) 2v/3
4. Перемещая длинное плечо рычага, совершают работу 240 Дж. Груз какой
массы поднимают этим рычагом на высоту 2 м, если он прикреплён к короткому плечу?
1) 360 кг
2) 12 кг
3) 80 кг
4) 28 кг
5. В каком положении тело оказывает наибольшее давление
1) а
2) а и в
3) в
а
б
в
4) б
6. Какие тела находятся в покое относительно Земли?
1) колесо движущегося велосипеда
2) верхние части гусениц движущегося трактора
3) Солнце
4) фундамент здания
7. Какое топливо – дрова или порох – при полном сгорании выделит большее
количество теплоты, если их массы одинаковы?
1) дрова
2) порох
3) выделят одинаковое количество теплоты
4) тепло выделяться не будет
8. На что расходуется энергия, сообщаемая жидкости при кипении?
1) На образование пара
2) На повышение температуры жидкости
22
3) На повышение температуры пара
4) На обогрев воздуха
9. Стеклянная бутылка при натирании о бумагу или шёлк электризуется
1) Отрицательно
2) Положительно
3) Не электризуется
4) В зависимости от ситуации
10. При напряжении на концах проводника 2В сила тока 0,8А. Какое напряжение на этом проводнике при силе тока 0,2А?
1) 1, 6 В
2) 1,2 В
3) 0,6 В
4) 0,5 В
11. Какой из перечисленных процессов объясняется явлением электромагнитной индукции
1) Отклонение магнитной стрелки при прохождении по проводу электрического тока.
2) Взаимодействие двух проводов с током
3) Появление тока в замкнутой катушке при опускании в неё постоянного
магнита
4) Возникновение силы, действующей на проводник с током.
12. Угол между падающим и отражённым лучами составляет 50◦. Под каким
углом к зеркалу падает свет?
1) 100◦.
2) 50◦.
3) 25◦.
4) 0◦.
13. В каких средах возможна радиолокация
1) В воздухе и в вакууме
2) В морской воде
3) Только в воздухе
4) Только в вакууме
14. В каком из перечисленных ниже приборов для регистрации ядерных излучений прохождение быстрой заряженной частицы вызывает появление следа
из капель жидкости в газе?
1) Счётчик Гейгера.
2) Камера Вильсона.
3) Пузырьковая камера.
4) Толстослойная фотоэмульсия.
23
15. Необходимо экспериментально установить зависит ли выталкивающая
сила от объёма погружённого в воду тела. Какой набор металлических тел из
стали и алюминия можно использовать с этой целью?
1) Только А
Al
2) Только Б
сталь
сталь
Al
3) А или Б
4) Только В
А
Б
сталь
сталь
ь
В
Прочитайте текст и выполните задания 16-18.
О природе теплоты
Задумывались ли над тем, как тепло проникает через твёрдые тела? Почему испарение приводит к охлаждению?
Молекулы веществ находятся в непрерывном движении, и всё время взаимодействуют друг с другом. В жидкостях и газах они способны передвигаться на большие расстояния, причём в газах движение происходит более свободно, чем в жидкостях. В
твёрдом теле молекулы только совершают колебания вблизи определённых мест. Чем
быстрее движутся молекулы, тем выше температура тела. При передаче тепла через
твёрдый материал распространяется не вещество, вроде воды или воздуха, а изменяется интенсивность колебаний молекул. Наблюдали ли вы, что происходит, когда пища
в кастрюле, поставленной на газовую плиту, разогревается? Движение молекул горячего газа намного быстрее, чем у предметов с нормальной температурой. Эти быстрые
молекулы сталкиваются с молекулами металла у дна кастрюли. И те начинают двигаться гораздо быстрее. Затем, в свою очередь, начинают двигаться быстрее молекулы, расположенные в верхних слоях металла и так от молекулы к молекуле быстрое
колебательное движение распространяется через металл и достигает содержимого кастрюли.
А почему происходит охлаждение, когда вода или любая другая жидкость испаряется? Жидкости отличаются от твёрдых тел тем, что молекулы в них могут вырываться из своего окружения и двигаться более или менее сами по себе. Межмолекулярных
сил уже не хватает чтобы удерживать молекулу в одном определённом положении,
как это имеет место в твёрдых телах. Но силы притяжения в жидкости ещё достаточно
велики, чтобы удерживать молекулы все вместе в объёме жидкости, налитой в сосуд.
Во время своих перемещений по жидкости молекулы соударяются друг с другом.
Может случится, что молекула, находящаяся недалеко от поверхности, получит при
соударении настолько большую скорость, что сможет вылететь из жидкости в воздух.
Происходит процесс испарения. В жидкости остаются медленные молекулы, которым
соответствует более низкая температура. В результате при испарении жидкость охлаждается.
16.Охлаждение жидкости при испарении происходит потому, что
24
1) в жидкости остаются самые быстрые молекулы, которым соответствует большая
температура.
2) в жидкости остаются самые медленные молекулы, которым соответствует более низкая температура.
3) скорость молекул уменьшается.
4) происходит диффузия веществ.
17. При одной и той же температуре, когда нам кажется теплее – в сырую погоду или в
сухую?
1) только в сухую погоду
2) только в сырую погоду
3) и в сухую, и в сырую погоду
4) не зависимо от влажности воздуха одинаково тепло
18. Молекулы веществ находятся в непрерывном движении при этом
А молекулы твердых тел движутся медленнее
Б молекулы жидкостей движутся быстрее
1) в обоих случаях утверждение неверно
2) в обоих случаях утверждение верно
3) в случае А — верно, в случае Б — неверно
4) в случае Б — неверно, в случае А — верно
19. Ответом к заданиям 19 и 20 является последовательность цифр.
Шарик находился в стакане с водой, затем его поместили в другой стакан с керосином.
Вода
Керосин
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.
Архимедова сила
сила тяжести
вес шарика
25
20. Установите соответствие между физическими величинами и формулами
с помощью которых эти величины определяются.
К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию из второго
и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Физические величины
А) удельная теплота плавления
Б) удельная теплота сгорания топлива
В) удельная теплоёмкость вещества
А
Б
формулы
1) q=Q/m
2) Q=q∙m
3) с= m∙(t2--t1)/Q
4) с=Q/m∙(t2--t1)
5) λ=Q/m
В
При выполнении заданий 21–22 ответ (число) надо записать в
отведенном месте после слова «Ответ», выразив его в указанных
единицах. Единицы физических величин писать не нужно.
21. Зависимость значения координаты от времени для некоторого тела описывается уравнением x=8t – t2 (значения всех величин заданы в СИ). В какой момент времени скорость тела равна 0.
Ответ: __________(с)
22. Какое количество теплоты необходимо, чтобы спирт массой 100 г, взятый при
температуре 18 ◦С, нагреть до температуры кипения и испарить?
Ответ: __________(кДж)
Для ответа на задания части 3 (задания 23–26) используйте отдельный
лист. Запишите сначала номер задания, а затем ответ на него.
23.Используя рычажные весы с набором гирь, измерительный цилиндр (мензурку) ,
стакан с водой и металлический цилиндр определите плотность вещества данного цилиндра.
В бланке ответов:
1) запишите расчетную формулу плотности вещества;
2) сделайте необходимые измерения;
3) запишите результат расчётов в системе СИ.
Для заданий 24–25 необходимо записать полное решение, которое
включает запись краткого условия задачи (Дано), запись формул,
применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а
также математические преобразования и расчеты, приводящие к
числовому ответу.
26
24. В электрическом чайнике за 8 минут нагревается 2 литра воды от 20◦С до кипения. Определите сопротивление спирали чайника, если напряжение в сети 220 В,
а КПД чайника 80%.
25. 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.
Задание 26 представляет собой вопрос, на который необходимо дать
письменный ответ. Полный ответ должен включать не только ответ
на вопрос, но и его развернутое, логически связное обоснование.
26. Космонавт, находящийся в открытом космосе, отбросил ключ. Как это повлияет на положение космонавта?
27
Ответы
Ответы на текстовые задания.
№текста
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
Т6
Т7
Т8
Т9
Т10
№16
2
2
3
2
2
1
4
4
4
2
№17
1
1
3
1
2
3
3
3
2
2
№18
1
1
1
3
2
2
3
1
4
1
Ответы на вопросы на соответствие формул и единиц измерения.
№вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
А
3
4
3
3
3
3
1
2
2
3
Б
1
2
5
1
1
1
5
1
5
3
В
4
3
1
4
4
5
1
4
4
1
Ответы на вопросы на соответствие между законами и именами учёных.
№вопроса
1
2
3
4
5
А
4
2
3
5
1
Б
2
1
4
1
4
В
3
4
1
3
2
Ответы на вариант тренировочного КИМа.
№
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
отв 3 2 1 2 1 4 1 1 2 4
3
3
1
2
4
2
2
2
Возможный вариант выполнения экспериментального задания №23.
1) Формула для расчёта плотности ρ=m/V.
20
21 22
233 543 4
91,5
28
2) Массу цилиндра находим с помощью рычажных весов.
3) Объём определяем при помощи мензурки, опустив исследуемое тело в воду, и
отметив объём вытесненной жидкости.
Например: m=54 г =0,054 кг.
V=20 мл= 20 ∙10-6 м3 .
4) ρ=
№24
0, 054
= 2700 кг/м3
20 106
Образец возможного решения
Дано:
СИ
η=80%
0,8
Решение:
η=
U=220 В
А совершённая=
V=2л
c=4200 Дж/кг∙0С
t1=200С
U 2 
R
т=ρ V ; т=1000кг/м3∙ 2∙10 -3м3=2кг
48с
R-?
R=
Аполезная= с т(t2- t1)
2∙10 -3м3
t2=1000С
τ=8 мин
Аполезная
∙100%
Асовершенную
η=
R=
cm(t2  t1 )  R
U 2 
 U 2
cm(t2  t1 )
0,8  2202 В 2  480с
=27,67 Ом
4200 Дж / кг 0С  2кг  800 С
Ответ: 27,67 Ом
Образец возможного решения
№25
у
Дано:
N
т=2 кг
Fтр
а= 0,2м/с
О
μ=0,02
mg
F--?
а
F
х
По второму закону Ньютона та=F+ μ mg
Прекция второго закона Ньютона
на ось Ох: та= F- μ mg
F= та+ μ mg
F=2кг∙0,2м/с + 0,02∙ 2кг ∙9,8м/с2=0,8Н
Ответ: 0,8Н
№26 Образец возможного ответа.
29
Так как ключ и космонавт являются замкнутой системой, то можно применить
закон сохранения импульса. По этому закону движение ключа вызовет движение
космонавта. Причём космонавт будет двигаться в сторону противоположную двидению ключа.