Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Сиротюк

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

Перевірте свою компетентність. Механіка

Контрольні запитання

1. Чому швидкість руху тіла 5 м/с у прямолінійному рівномірному русі - це не те саме, що 5 м/с - швидкість рівномірного руху тіла по колу?

2. Чому формула для розрахунку швидкості рівнозмінного руху тіла має два знаки: v_x = v₀_x ± a_xt?

3. Чому графіком швидкості рівноприскореного руху є пряма лінія?

4. Чому графік швидкості рівносповільненого руху тіла ніколи не проходить через початок координат?

5. Як можна визначити швидкість плавчині відносно берега, якщо швидкість течії v₁, а швидкість плавчині відносно води v₂ напрямлена перпендикулярно до течії?

6. Під час будь-якого нерівномірного руху тіла змінюється його швидкість. Як прискорення характеризує цю зміну?

7. Виведіть формули, що виражають залежність між доцентровим прискоренням, періодом і частотою обертання.

8. По горизонтальній прямолінійній дорозі рівномірно рухається автомобіль з увімкненим двигуном. Чи не протирічить це першому закону Ньютона?

9 Напрямок вектора якої фізичної величини залежить від напрямку рівнодійної сил, прикладених до тіла: швидкості руху тіла, його прискорення чи переміщення?

11. Як за результатами вимірювань прискорення вільного падіння можна судити про залягання щільних порід у земних надрах?

12. Як легше запустити штучний супутник Землі: уздовж екватора чи вздовж меридіана?

13. Як можна розрахувати вагу тіла, що рухається з прискоренням вертикально вгору?

14. Чи можна стверджувати, що імпульс тіла відносний? За яких умов справджується закон збереження імпульсу?

15. Парусний човен потрапив у штиль і зупинився. Чи можна змусити його рухатися, надуваючи вітрила за допомогою насосів, установлених на його борту?

16. З рухомого танка робиться гарматний постріл. Чи вплине постріл на швидкість руху танка? Які тіла утворюють у даному випадку замкнуту систему?

17. Як здійснюється гальмування космічних кораблів?

18. Що спільного в потенціальних енергій піднятого над Землею тіла і тіла пружно деформованого?

19. Чому дорівнює повна робота двох команд спортсменок, що змагаються в перетягуванні канату? Відповідь обґрунтуйте.

20. Застосовуючи закон збереження механічної енергії, поясніть, чому швидкість планети (ШСЗ) у перигелії більша, ніж в афелії?

21. Оцініть максимальну висоту h піднімання бризок під час падіння на поверхню води крапель дощу.

22. Чому при дії сили тертя закон збереження механічної енергії порушується?

Що я знаю і вмію робити

Я знаю, що таке відносність руху

1. Два поїзди рухаються назустріч один одному зі швидкостями 54 км/год та 72 км/год. Пасажири першого поїзда помітили, що другий поїзд рухається повз них протягом 4 с. Яка довжина другого поїзда?

2. Автомобіль, що рухається рівномірно зі швидкістю v₁ = 45 км/год, за час t₁ = 10 с проїхав такий самий шлях, як і автобус за час t₂ = 15 с, який рухається в тому самому напрямку. Визначте їхню відносну швидкість руху.

3. Швидкість руху човна в n разів більша за швидкість течії. У скільки разів більше часу займає поїздка між двома пунктами проти течії, ніж за течією?

Я знаю, як визначається швидкість руху тіла, час його руху і шлях, який воно проходить

4. Надзвуковий літак летить горизонтально на висоті 4 км. Спостерігач почув звук через 10 с після того, як літак пролетів над ним. Визначте швидкість літака, якщо швидкість звуку 330 м/с.

5. Скільки часу падало тіло, якщо за останні 2 с воно пролетіло 58,8 м?

6. Дівчина, яка кинула камінь у прірву, почула звук удару через t = 6 с. Визначте глибину прірви. Швидкість поширення звуку в повітрі 330 м/с.

Я вмію розв’язувати задачі на рівномірний рух тіла по колу

8. Радіус робочого колеса гідротурбіни у 8 разів більший, ніж парової, а частота обертання в 40 разів менша. Порівняйте лінійні швидкості та прискорення точок ободів коліс турбін.

9. Циліндр, радіус основи якого R = 10 см, міститься між двома рейками, які рухаються в один бік зі швидкостями v₁ = 6 м/с та v₂ = 4 м/с. Визначте швидкість руху точок на осі циліндра та кутову швидкість його обертання. Розв’яжіть задачу і для випадку, коли рейки рухаються в різні боки.

Я вмію аналізувати та будувати графіки

10. На малюнку подано графік швидкості руху поїзда. Що можна сказати про співвідношення сили тяги і сили опору руху поїзда на різних ділянках?

11. За графіком проекції швидкості руху тіла побудуйте графік проекції прискорення і графік проекції переміщення тіла.

Я вмію робити доведення

12. Доведіть, що під час прямолінійного рівноприскореного руху, проекції переміщення s_x тіла за послідовні однакові інтервали часу, утворюють арифметичну прогресію.

13. Доведіть, що під час прямолінійного рівноприскореного руху без початкової швидкості виконується «закон непарних чисел», шляхи, які проходить тіло за послідовні однакові інтервали часу, відносяться як послідовні непарні числа: l₁ : l₂ : ... : l_n = 1 : 3 : ... : (2n - 1).

Я вмію розв’язувати задачі на закони механіки

14. Автомобіль масою 1500 кг починає рухатися горизонтально з прискоренням 0,5 м/с². Опір його рухові становить 500 Н. Визначте силу тяги, яку розвиває двигун.

15. Спортсменка масою 50 кг, яка стоїть на ковзанах, відштовхує від себе кулю масою 2 кг силою 20 Н. Яке прискорення отримують при цьому спортсменка і куля?

16. У скільки разів сила притягання супутника більша на поверхні Землі, ніж на висоті трьох земних радіусів над поверхнею?

17. Два однакових тіла масою по 2 кг кожне з’єднані пружиною, жорсткість якої 230 Н/м. На скільки розтягнеться пружина, якщо за одне тіло тягнути всю систему вертикально вгору силою 4,6 Н? Масою пружини знехтуйте.

18. Візок масою 1 кг рухається зі швидкістю 8 м/с назустріч візку масою 2 кг, який рухається зі швидкістю 3,5 м/с. Після зіткнення візки з’єднуються і продовжують рух як єдине ціле. Яка швидкість їх руху?

19. М’яч масою 0,5 кг вільно падає з висоти 7 м. Визначте його кінетичну енергію на висоті 5 м.

20. Дві кульки однакової маси котяться назустріч одна одній з однаковими за модулем швидкостями по гладенькій поверхні (обидві кульки утворюють замкнуту систему). Кульки стикаються і після зіткнення рухаються у протилежних напрямах з такими самими за модулем швидкостями. Визначте їх загальний імпульс до зіткнення, у момент зіткнення і після нього.

21. Чи можуть осколки гранати, що вибухнула, летіти в одному напрямку, якщо до вибуху граната перебувала у стані спокою? А якщо рухалася?

22. Ракета, як відомо, може отримати прискорення в космічному просторі, де навколо неї немає ніяких тіл. Крім того, для її прискорення потрібна сила, а сила - це дія одного тіла на інше. Чому прискорюється ракета?

Тестові завдання

Варіант 1

1. Ви знаєте задачу, яка є основною для кінематики: за відомою траєкторією і законом руху визначити швидкість і зміну цієї швидкості для кожного моменту часу і кожної точки траєкторії (пряма задача). Укажіть, якими серед наведених прикладів, можна підтвердити цю задачу.

А під час польоту літака напрямок швидкості залишався незмінним
Б для руху тіла отримано графік закону руху
В людина обертається в центрифузі, радіус якої R; при цьому лінійна швидкість центра мас кабіни залишається сталою і дорівнює ν
Г отримана послідовність малих переміщень тіла утворює пряму лінію, тобто рух тіл є прямолінійним

Д таких прикладів немає

2. На основі дослідів зі взаємодії тіл було зроблено висновки. Укажіть, який із них помилковий.

А прискорення, отримані взаємодіючими тілами, різні за знаком
Б прискорення можуть бути однаковими під час взаємодії однакових тіл і різними для обох тіл
В прискорення для двох взаємодіючих тіл залежать від умов досліду, тому можуть бути різними
Г відношення a₁/a₂ = const не залежить від умов досліду, воно залежить тільки від механічних властивостей взаємодіючих тіл
Д під час взаємодії сили взаємно компенсуються

3. Під час рівномірного руху пішохід проходить за 10 с шлях 15 м. Який шлях він пройде, рухаючись із тією самою швидкістю за 2 с?

А 3 м
Б 30 м
В 1,5 м
Г 7,5 м
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

4. На малюнку зображено графік залежності шляху, що проїхав велосипедист, від часу. Визначте за цим графіком шлях, що проїхав велосипедист за інтервал від t₁ = 1 с до t₃ = 3 с.

А 9 м
Б 6 м
В 3 м
Г 12 м
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

5. Плавчиня пливе за течією річки. Визначте швидкість руху плавчині відносно берега, якщо її швидкість руху відносно води дорівнює 1,5 м/с, а швидкість течії річки 0,5 м/с.

А 0,5 м/с
Б 1 м/с
В 1,5 м/с
Г 2 м/с
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

6. За графіком залежності модуля швидкості руху тіла від часу (див. мал.) визначте прискорення тіла, що рухається прямолінійно, у момент часу t = 2 с.

А 18 м/с²
Б 9 м/с²
В 3 м/с²
Г 4,5 м/с²
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

7. Тіло рухається по колу зі сталою за модулем швидкістю за годинниковою стрілкою. Який напрямок має швидкість у точці М (див. мал.)?

А 1
Б 2
В 3
Г 4
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

8. Тіло рухається по колу зі сталою за модулем швидкістю. Як зміниться доцентрове прискорення тіла, якщо його швидкість збільшується у 2 рази, а радіус кола залишається незмінним?

А збільшиться у 2 рази
В не зміниться
Д збільшиться в 4 рази
Б зменшиться у 2 рази
Г зменшиться в 4 рази

9. Прискорення, якого набуває тіло під дією сили (за другим законом Ньютона), визначають за формулою...

11. Установіть відповідність між назвою фізичної величини та одиницею вимірювання.

А сила
Б коефіцієнт пружності
В коефіцієнт тертя
Г видовження
1 Н/м
2 м
3 Н
4 безрозмірна

12. Шайба, маса якої 200 г, від удару ключкою почала ковзати по льоду зі швидкістю 9 м/с. Через який час шайба зупиниться, якщо на неї діє сила тертя 0,18 Н?

А 5 с
Б 10 с
В 15 с
Г 20 с
Д 25 с

13. Біля поверхні Землі (на відстані R від її центра) на тіло діє сила всесвітнього тяжіння 36 Н. Визначте силу тяжіння, яка діє на це тіло на відстані 2R від центра Землі.

А 18 Н
Б 12 Н
В 4 Н
Г 9 Н
Д 36 Н

14. Сила гравітаційної взаємодії між двома кулями масами m₁ = m₂ = 1 кг на відстані R дорівнює F. Визначте силу гравітаційної взаємодії між кулями масами 2 кг і 1 кг на такій самій відстані R одна від одної?

A F
Б 3F
В 2F
Г 4F
Д 9F

15. Як змінюються маса та вага тіла, яке переміщують з екватора на полюс Землі?

А маса залишається незмінною, а вага збільшується
Б маса залишається незмінною, а вага зменшується
В маса збільшується, а вага залишається незмінною
Г маса зменшується, а вага залишається незмінною
Д маса і вага залишаються незмінними

16. Ліфт піднімається з прискоренням 1 м/с², його прискорення напрямлене вертикально вгору. У ліфті є тіло, маса якого 1 кг. Яка вага тіла?

А 10 Н
В 1 Н
В 11 Н
Г 9 Н
Д серед відповідей (А-Г) правильної немає

17. З якою швидкістю треба кинути тіло з вежі заввишки 20 м у горизонтальному напрямку, щоб воно впало на відстані 24 м від її основи?

А 0,12 м/с
Б 1,2 м/с
В 12 м/с
Г 120 м/с
Д 24 м/с

18. На якій поверхні нерухомий м’яч перебуватиме у стані нестійкої рівноваги (див. мал.)?

А 1
Б 2
В 3
Г в усіх трьох точках
Д у жодній з трьох точок

19. Два автомобілі однакової маси m рухаються зі швидкостями ν і 2ν відносно Землі в одному напрямку. Визначте імпульс другого автомобіля в системі відліку, пов’язаній з першим автомобілем.

A mv
Б 2mv
В 3mv
Г 0
Д серед відповідей (А-Г) правильної немає

20. Швидкість легкового автомобіля удвічі більша за швидкість вантажного, а маса вантажного автомобіля удвічі більша за масу легкового. Порівняйте значення кінетичної енергії легкового Е_к.легк і вантажного Е_к.вант автомобілів.

А Е_к.легк= Е_к.вант
Б Е_к.легк=2Е_к.вант
В Е_к.вант = 2Е_к.легк
Г Е_к.легк=4Е_к.вант
Д Е_к.вант = 4Е_к.легк

21. Як зміниться запас потенціальної енергії пружно деформованого тіла при збільшенні його деформації у 2 рази?

А зменшиться у 2 рази
Б збільшиться у 2 рази
В збільшиться в 4 рази
Г не зміниться
Д серед відповідей (А-Г) правильної немає

22. На малюнку зображено траєкторію руху тіла, кинутого під кутом до горизонту. У якій точці траєкторії кінетична енергія тіла мала максимальне значення? Опором повітря знехтуйте.

А 1
Б 2
В 3
Г 4
Д в усіх точках однакова

23. Два автомобілі однакової маси m рухаються зі швидкостями ν і 2ν відносно Землі у протилежних напрямках. Визначте кінетичну енергію другого автомобіля в системі відліку, пов’язаній з першим автомобілем.

А 0,5mv²
Б mv²
В 2mv²
Г 4,5mv²
Д 1,5mv²

24. Яка відносна швидкість двох космічних кораблів, які рухаються у протилежних напрямках, якщо їх швидкості (u = v) 0,9с відносно Землі?

А 2,6452275 • 10⁸ м/с
Б 2,9813614 • 10⁸ м/с
В 28780075 м/с
Г 299 792 458 м/с
Д серед відповідей (А-Г) правильної немає

Варіант 2

1. Ви знаєте задачу, яка є основною для кінематики: за заданим початковим положенням, початковою швидкістю і відомою для кожного моменту часу зміною швидкості визначається траєкторія і закон руху тіла (обернена задача). Укажіть, якими прикладами, наведеними нижче, можна підтвердити цю задачу.

А під час польоту літака напрямок швидкості залишався незмінним
Б для руху тіла отримано графік закону руху
В космонавт обертається в центрифузі, радіус якої R; при цьому лінійна швидкість центра мас кабіни залишається сталою і дорівнює v
Г отримана послідовність малих переміщень тіла утворює пряму лінію, тобто рух тіл є прямолінійний
Д таких прикладів немає

2. Під час рівномірного руху пішохід проходить за 6 с шлях 12 м. Який шлях він пройде за 3 с рухаючись із тією самою швидкістю?

А 2 м
Б 36 м
В 4 м
Г 6 м
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

3. На малюнку зображено графік залежності шляху, що проїхав велосипедист, від часу. Визначте за цим графіком шлях, що проїхав велосипедист за інтервал від t₁ = 2 с до t₃ = 5 с.

А 6 м
Б 15 м
В 9 м
Г 21 м
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

4. Людина пливе проти течії річки. Визначте швидкість руху людини відносно берега річки, якщо її швидкість руху відносно води дорівнює 1,5 м/с, а швидкість течії річки 0,5 м/с.

A 0,5 м/с
Б 1 м/с
В 1,5 м/с
Г 2 м/с
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

5. На малюнку зображено графіки залежності від часу модулів швидкості руху п’яти тіл. Яке з них рухається з найменшою швидкістю в момент часу t = 1 с?

А 1
Б 2
В 3
Г 4
Д 5

6. Який із графіків, зображених на малюнку (див. мал. до № 5), відповідає руху тіла з найменшим за модулем, але відмінним від нуля прискоренням?

А 1
Б 2
В 3
Г 4
Д 5

7. Тіло рухається по колу зі сталою за модулем швидкістю за годинниковою стрілкою. Який напрямок має прискорення у точці М (див. мал.)?

A 1
Б 2
В 3
Г 4
Д серед відповідей (А-Г) немає правильної

8. На деякому відрізку шляху спідометр автомобіля показав зміну швидкості від 36 км/год до 54 км/год за 20 с. Яке прискорення розгону?

А 0,15 м/с²
Б 0,25 м/с²
В 0,35 м/с²
Г 0,45 м/с²
Д 0,5 м/с²

9. Тіло рухається по колу зі сталою за модулем швидкістю. Як зміниться доцентрове прискорення тіла при збільшенні радіуса кола удвічі, а швидкість руху тіла залишиться незмінною?

А збільшиться у 2 рази
Б зменшиться у 2 рази
В не зміниться
Г зменшиться в 4 рази
Д збільшиться в 4 рази

10. Установіть відповідність між фізичним законом та назвою фізичної величини.

А Е = mgh
Б А = Fs
В Е = mv²/2
Г N = A/t
1 кінетична енергія
2 потенціальна енергія
3 потужність
4 робота

11. Установіть відповідність між назвою одиниць фізичної величини та одиницею вимірювання.

А робота
Б сила
В потужність
Г імпульс
1 Вт
2 Дж
3 кг • м/с
4 Н

12. Серед форм інтерпретації принципу відносності Галілея і висновків з них укажіть помилкове твердження.

А принцип відносності означає повну тотожність даного руху в різних інерціальних системах відліку
Б не можна назвати нерухоме тіло, а також й абсолютно нерухому систему відліку
В усі три закони Ньютона інваріантні відносно інерціальних систем відліку
Г будь-яке механічне явище в усіх інерціальних системах відбувається за одним і тим самим законом
Д у природі існує безліч інерціальних систем відліку, які «механічно» нічим не відрізняються одна від одної

13. Під час взаємодії двох тіл відношення модулів їх прискорень a₁/a₂ = 4. Визначте масу другого тіла, якщо маса першого 6 кг.

А 1/4 кг
Б 2/3 кг
В 1,5 кг
Г 24 кг
Д 36 кг

14. На скільки збільшиться швидкість автомобіля масою 1 т за 10 с під дією сили 1 кН?

А 1 м/с
Б 2 м/с
В 5 м/с
Г 10 м/с
Д 12 м/с

15. Біля поверхні Землі (на відстані R від її центра) на тіло діє сила всесвітнього тяжіння 36 Н. Визначте силу тяжіння, яка діє на це тіло на відстані 2R від поверхні землі.

А 9 Н
Б 12 Н
В 18 Н
Г 36 Н
Д 4 Н

16. Сила гравітаційної взаємодії між двома кулями масами m₁ = m₂ = 1 кг на відстані R дорівнює F. Визначте силу гравітаційної взаємодії між кулями масами 3 кг і 4 кг на такій самій відстані R одна від одної.

A 7F
Б 49F
В 144F
Г F
Д 12F

17. Космічний корабель після вимкнення ракетних двигунів рухається вертикально вгору, досягає верхньої точки траєкторії і потім рухається вниз. На якій ділянці цієї траєкторії сила тиску космонавта на крісло має максимальне значення?

А під час руху вгору
Б у верхній точці траєкторії
В під час руху вниз
Г під час всього польоту сила тиску однакова і не дорівнює нулю
Д під час всього польоту сила тиску дорівнює нулю

18. Вага - це...

А міра інертності тіла
Б міра гравітаційної взаємодії тіла із Землею
В сила, з якою Земля діє на тіло біля її поверхні
Г сила, з якою тіло діє на опору або підвіс унаслідок притягання до Землі
Д маса тіла

19. Ліфт опускається з прискоренням 10 м/с² вертикально вниз. У ліфті є тіло, маса якого 1 кг. Яка вага тіла? Прискорення вільного падіння прийняти за 10 м/с².

А 0
Б 10 Н
В 20 Н
Г 1 Н
Д серед відповідей (А-Г) правильної немає

20. На якій поверхні нерухомий м’яч перебуватиме у стані стійкої рівноваги (див. мал.)?

A 1
Б 2
В 3
Г в усіх трьох точках
Д у жодній із трьох точок

21. Під час пострілу з автомата куля масою т вилітає зі швидкістю ν. Якого імпульсу набуває в результаті пострілу автомат, якщо його маса в 500 разів більша за масу кулі?

А mv
Б 500mv
В 1/500mv
Г 0
Д серед відповідей (А-Г) правильної немає

22. На малюнку зображено траєкторію руху тіла, кинутого під кутом до горизонту. У якій точці траєкторії сума кінетичної і потенціальної енергій тіла мала максимальне значення? Опором повітря знехтуйте.

А 1
Б 2
В 3
Г 4
Д в усіх точках однакова

23. Два автомобілі однакової маси т рухаються зі швидкостями v і 2v відносно Землі в одному напрямку. Визначте кінетичну енергію другого автомобіля в системі відліку, пов’язаній з першим автомобілем.