частота свободных колебаний математического маятника равна 2 гц какой станет частота колебаний если

Контрольная работа по физике 11 класс ЕГЭ 3 четверть 2020 задания и ответы

ПОДЕЛИТЬСЯ

Контрольная работа по физике в формате экзамена ЕГЭ 2020 для 11 класса, задания и ответы двух вариантов для проведения.

Для выполнения контрольной работы по физике отводится 3 часа 55 минут (235 минут). Работа состоит из двух частей, включающих в себя 32 задания.

В заданиях 1–4, 8–10, 14, 15, 20, 25–27 ответом является целое число или конечная десятичная дробь. Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу в бланк ответа № 1. Единицы измерения физических величин писать не нужно.

Ссылка для скачивания 1 варианта: скачать

Ссылка для скачивания 2 варианта: скачать

Контрольная работа по физике 11 класс ЕГЭ 3 четверть 2020 задания и ответы решать онлайн:

Некоторые задания с работы:

1)Модуль ускорения свободного падения вблизи поверхности астероида равен 0,2 м/с2. Чему будет равен модуль ускорения свободного падения вблизи поверхности другого астероида, объём которого в 8 раз меньше? Оба астероида однородные, сферические и состоят из железа.

2)Частота свободных малых колебаний математического маятника равна 2 Гц. Какой станет частота колебаний потенциальной энергии, если и длину математического маятника и массу его груза уменьшить в 4 раза?

3)В сосуде содержится гелий под давлением 100 кПа. Концентрацию гелия увеличили на 20%, а среднюю кинетическую энергию его молекул уменьшили в 4 раза. Определите установившееся давление газа.

4)Относительная влажность воздуха при температуре 100 °С равна 50 %. Определите массу водяного пара в одном литре такого влажного воздуха. Ответ приведите в граммах, округлив до десятых долей.

5)Сосуд разделён на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В левой части сосуда содержится 16 г гелия, в правой − 2 моль аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинакова и остаётся постоянной. Выберите два верных утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.

6)Какая энергия запасена в катушке индуктивности, если известно, что при протекании через неё тока силой 0,5 А поток, пронизывающий витки её обмотки, равен 6 Вб.

7)Паровоз серии «ИС» при первых ходовых испытаниях развил полезную мощность 2500 лошадиных сил (одна лошадиная сила равна ≈ 735 Вт). КПД этого паровоза составлял 8%, а в качестве топлива использовался уголь с удельной теплотой сгорания 25 МДж/кг. Сколько тонн угля сгорало в топке паровоза за один час? Ответ округлите до десятых долей

8)Маленький шарик, несущий заряд 2 мкКл, подвешенный в вакууме на нити длиной 50 см, вращается в однородном вертикальном магнитном поле. При этом шарик движется в горизонтальной плоскости по окружности с постоянной угловой скоростью 20 рад/с, а нить всегда составляет с вертикалью угол 30°. Модуль силы Лоренца, действующей на этот шарик, равен 20 мкН. Определите модуль индукции магнитного поля.

9)Два искусственных спутника движутся вокруг однородной сферической планеты по круговым орбитам. Радиус орбиты первого спутника 1200 км масса этого спутника 80 кг. Масса второго спутника 320 кг. При этом спутники притягиваются к планете с одинаковыми по модулю силами. Чему равен радиус орбиты второго спутника?

10)Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы расплавить 20 г свинца, взятого при температуре плавления?

11)Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C и катушки индуктивностью L. Во сколько раз увеличится период собственных колебаний контура, если его индуктивность увеличить в 10 раз, а емкость уменьшить в 2,5 раза?

Источник

Частота свободных колебаний математического маятника равна 2 гц какой станет частота колебаний если

Частота собственных малых вертикальных колебаний пружинного маятника равна 6 Гц. Какой станет частота таких колебаний, если массу груза пружинного маятника увеличить в 4 раза? Ответ приведите в герцах.

Частота собственных колебаний пружинного маятника вычисляется по формуле Следовательно, при увеличении массы груза в четыре раза частота колебаний уменьшится в два раза, значит, частота колебаний станет равной 3 Гц.

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?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

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.

у меня вопрос,как объяснить увеличивается частота колебания или нет.спасибо

В решение же сказано, что частота обратно пропорциональна периоду: . После того, как Вы разобрались, что стало с периодом, как изменилась частота уже понятно.

Здравствуйте! Почему Максимальная потенциальная энергия пружины уменьшится? Ведь амплитуда остается та же, а максимальная потенциальная энергия зависит от силы растяжения, то есть от амплитуды? то есть максимальная потенциальная энергия должна оставаться та же.

Читайте внимательнее решение, там все сказано.

У вас неправильный ответ, так как не изменяется амплитуда не изменяется потенциальная энергия тоже не изменяется, вы слишком намутили в решении.

Самая первая задача

Вовсе не перемудрили. Потенциальной энергией пружины называется величина . Здесь — деформация. Она определяется не только амплитудой, но и начальным растяжением.

Обратите внимание, что у такого маятникак пружина вообще может быть все рвемя растянута, то есть ее энергия вообще не будет обращаться в ноль, а маятник будет колебаться как обычно.

Добрый день!Указание в конце задачи на неизменную амплитуду,приводит к неправильным решениям.Это эказание само по себе уже ошибочная постановка вопроса.Поэтому и «сломаные копьи «предшественников.

Здравствуйте, а за счёт чего увеличилась частота колебаний?

Конечно, пружина сама по себе получает первоначальное растяжение. Но введение его (растяжение) в модель свободных незатухающих колебаний без оговорок приводит к нарушению закона сохранения энергии. E потенциальная в нижней точке тогда равна k(A+x0)^2/2, а в верхней k(A-x0)^2/2, а модель требует признать их равными между собой и равными полной энергии. Тогда для соблюдения З.С.Э. в модель надо вводить потенциальную энергию груза mgh, но ведь в школьной программе этого нет?

Вопрос составлен безграмотно (он, кстати не единственный, в разделе маятников также сделан акцент на неравенстве потенциальных энергий в верхней и нижней точках), ответ на него предлагается неверный (в рамках школьной программы)

Пусть ось направлена вниз и её начало координат находится в точке подвеса пружины. Тогда потенциальная энергия системы равна

где — длина нерастянутой пружины, — положение равновесия пружины с подвешенным грузом.

Максимальная потенциальная энергия системы при постоянной амплитуде

увеличивается при уменьшении массы груза.

аналогичная задача,но дается такое объяснение

В задаче 3865 маятник горизонтальный, а тут вертикальный.

При увеличении массы увеличивается растяжимость пружины, тогда почему потенциальная энергия пропорцианальная растяжимости вдруг уменьшается?

Вопрос задачи: «Что про­изой­дет (. ), если (. ) умень­шить массу груза?»

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 увеличить массу груза?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

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

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 увеличении массы груза максимальная потенциальная энергия пружины увеличивается.

Спасибо Вам большое, за комментарий. Действительно, в решение данной задачи закралась ошибка. Когда я решал данную задача, я почему-то представлял себе горизонтальный пружинный маятник (тело на пружине, которое колеблется, скользя по гладкой горизонтальной поверхности), хотя в условии явно сказано, что тело подвешено.

Для горизонтально колеблющегося маятника максимальная потенциальная энергия пружины действительно определяется только амплитудой: чем больше амплитуда, тем больше энергия. А вот для вертикального маятника (ну и, в принципе, любого не горизонтального) все немного хитрее. Когда к вертикальной пружине подвешивается груз, она сразу немного растягивается, а значит, сразу в ней запасается немного потенциальной энергии. Положению равновесия теперь соответствует вот это «немного растянутое» состояние пружины. При колебаниях тело смещается на величину амплитуды вверх и вниз относительного нового положения равновесия. При этом при движении вниз пружина продолжает растягиваться, а при движении вверх сначала деформация уменьшается, а потом, если амплитуда превышает первоначальное растяжение, начинает сжиматься. Таким образом, максимальной потенциальной энергии соответствует положение, когда груз находится максимально низко. Важно понимать, что груз находится в максимально высоком положении, энергия у него меньше.

Первоначальное растяжение, которое вносит вклад, зависит от массы груза, поэтому увеличение массы приведет к увеличению максимальной потенциальной энергии пружины. Подробнее смотрите в переписанном решении. Еще раз спасибо.

Рекомендую также посмотреть комментарии к задачам 3104, 3131, 602, 603

Груз, подвешенный к пружине с коэффициентом жесткости k, совершает колебания с периодом T и амплитудой Что произойдет с периодом колебаний, максимальной потенциальной энергией пружины и частотой колебаний, если пружину заменить на другую с большим коэффициентом жесткости, а амплитуду колебаний оставить прежней?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

4) может измениться любым из выше указанных способов

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Период колебаний связан с массой груза и жёсткостью пружины соотношением При увеличении жёсткости пружины период колебаний уменьшится. Частота обратно пропорциональна периоду, значит, частота увеличится.

С максимальной потенциальной энергией пружины всё немного сложнее. 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 пружина начнёт 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

Рассмотрим функцию при Она имеет один минимум в точке Значит, если при замене пружин выполняется соотношение то потенциальной энергией пружины возрастёт; если — уменьшится; в случае потенциальная энергия пружины может увеличиться, уменьшиться и даже остаться той же самой.

Источник

Частота свободных колебаний математического маятника равна 2 гц какой станет частота колебаний если

Задание 4. Частота свободных вертикальных гармонических колебаний пружинного маятника равна 4 Гц. Какой будет частота таких колебаний маятника, если увеличить жёсткость его пружины в 4 раза?

Период колебания пружинного маятника определяется выражением

где m – масса маятника; k – жесткость пружины. Так как частота связана с периодом колебания выражением , то для частоты имеем выражение:

.

Из последней формулы видно, что если жесткость пружины увеличить в 4 раза, то есть взять 4k, то частота станет равной

,

то есть увеличится в 2 раза. Так как изначально частота колебаний была равна 4 Гц, то после увеличения жесткости пружины в 4 раза, она станет равной

Гц.

Источник

Частота свободных колебаний математического маятника равна 2 гц какой станет частота колебаний если

На рисунке изображена зависимость амплитуды установившихся колебаний маятника от частоты вынуждающей силы (резонансная кривая). Какова амплитуда колебаний этого маятника при резонансе? (Ответ дайте в сантиметрах.)

Резонансом называется явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте маятника. Из графика видно, что резонанс происходит при значении частоты вынуждающей силы в 2 Гц, амплитуда колебаний маятника при этом равна 10 см.

Если и длину нити математического маятника, и массу его груза увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника

1) увеличится в 2 раза

2) увеличится в 4 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 2 раза

Период колебаний математического маятника не зависит от массы груза и связан с длиной его нити соотношением

Таким образом, если и длину нити математического маятника, и массу его груза увеличить в 4 раза, период колебаний увеличится в 2 раза.

Здравствуйте! Где в формуле масса, она же только в формуле для пружинного маятника!?

Правильно, период математического маятника от массы не зависит. Понимание этого, в частности, и проверяется в данном упражнении.

Один ученый проверяет закономерности колебания пружинного маятника в лаборатории на Земле, а другой — в лаборатории на космическом корабле, летящем вдали от звезд и планет с выключенным двигателем. Если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях эти закономерности будут

1) одинаковыми при любой скорости корабля

2) разными, так как на корабле время течет медленнее

3) одинаковыми, если скорость корабля мала

4) одинаковыми или разными в зависимости от модуля и направления скорости корабля

Так как космический корабль летит с постоянной скоростью, он представляет собой инерциальную систему отсчета. Согласно принципу относительности (первому постулату специальной теории относительности), все инерциальные системы отсчета равноправны при описании любого физического процесса. Следовательно, если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях закономерности колебания пружинного маятника будут одинаковыми при любой скорости корабля.

Здравствуйте! Но по теории относительности в движущихся объектах время течет медленнее. К тому же в земных условиях есть вес, а в корабле его нет. Не могли бы прокомментировать эти противоречия?

Противоречий слава Богу нет! Не переживайте.

По поводу Ваших вопросов. Сначала по поводу замедления времени. Не надо забывать, что это относительный эффект. Неподвижному наблюдателю на Земле кажется, что в движущемся относительно него объекте (например, лаборатории) время течет медленнее, чем на Земле, кроме того этот объект кажется ему еще и сплюснутыми в продольном направлении. Но для ученого в этом движущемся объекте, уже Земля кажется проносящейся мимо него с тоже скоростью, но в обратном направлении. А значит, ему тоже будет казаться, что наблюдатель на Земле через чур медлителен и поразительно сплюснут :). Постулат Эйнштейна гарантирует, что во всех инерциальных системах отсчета все будет выглядеть одинаково (и это замечательно). То есть,если ставить одинаковые эксперименты, то будут получаться одинаковые результаты. Например, если у каждого ученого есть свой маятник, то и показания собственных маятников, и показания чужих маятников для обоих ученых будут совпадать 🙂

Теперь про вес. Не путайте, что вес — сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, это вовсе не сила тяжести. На Земле, действительно, чаще всего источником веса, является притяжение к Земле, но если посмотреть на свободно падающий лифт, то там веса уже не будет. В случае с пружинным маятником, оказывается, что сила тяжести никак не влияет на характер его колебаний, она приводит только к смещению положения равновесия. Поэтому если положить маятник «на бочок», тем самым убрав силу тяжести из игры, получится абсолютно тоже самое, что и в ракете, где вообще никакой силы тяжести нет 🙂

Надеюсь, что я удовлетворил Ваше любопытство!

Систему отсчета, связанную с Землей, действительно можно лишь с некоторой точностью считать инерциальной. Это верно.

По поводу Вашего второго замечание (немного поправлю): влияние гравитации на время за пределами компетенции специальной теории относительности (СТО). В СТО работают с плоским пространством. Обобщение на гравитацию было сделано Эйнштейном уже в рамках общей теории относительности (ОТО). Но ее рассмотрение далеко за рамками школьной программы 🙂

Меня удивляет, как постановка вопроса, так и Ваше (скорее всего не Ваше) решение.

Совершенно непонятно, что обозначают слова «процессы протекают одинаково».

Такая формулировка отбрасывает нас во времена Галилея, когда еще не было понятия системы отсчета. Да Галилей писал именно так: «Мухи в каюте будут летать одинаково независимо от того стоит ли корабль на месте или движется прямолинейно и равномерно». В переводе на современный язык это значит: «Если на материальную точку подействовать некоторой силой, то точка получит одно и то же ускорение во всех системах отсчета, которые движутся друг относительно друга прямолинейно равномерно и поступательно.» Но даже в классической механике нельзя в этом случае говорить об «одинаковом протекании процессов» в этих системах. Скорость точки в разных системах будет разной, соответственно, разной будет кинетическая энергия. Так, если в движущимся поезде пассажир будет идти относительно вагона со скоростью 1 м/с и резко остановится относительно вагона, то ничего особенного не произойдет. Если же он остановится за то же самое время относительно земли, то это крушение поезда. Вот вам и «одинаковость протекания процессов»!

Из преобразований Лоренца следует, что время в движущейся и и неподвижной системах отсчета будет разным, следовательно, разными будут и периоды колебаний маятника. Где Вы тут усмотрели «одинаковость процессов»?!

Равноправие систем отсчета в СТО состоит в том, что в обеих системах одинаковой (инвариантной) будет величина релятивистского интервала в четырехмерном пространстве Минковского. И не более того.

Рассуждения о том, что будет «казаться» одному и другому наблюдателю нелепы. Если одному или двум субъектам что-то кажется, то этот феномен изучает не физика, а психиатрия.

Рассуждения об инерциальности системы отсчета, связанной с Землей, тоже ошибочны. Земля вращается вокруг своей оси, следовательно точка, неподвижная в этой системе, имеет переносное ускорение омега квадрат умножить на расстояние этой точки от оси вращения. Для точек, находящихся на поверхности Земли это ускорение во много раз меньше ускорения свободного падения, им пренебречь можно. Но в условии сказано, что корабль находится вдали от планет (в том числе и от Земли). Тогда расстояние от космического корабля велико, и сила инерции приобретает огромное значение.

Как условие, так и решение представляют собой неуклюжую попытку понятно объяснить школьнику то, чего не понимаешь сам.

Если Вы ставите своей целью окончательно запутать школьника и заставить его вместо изучения природы зубрить некоторые догмы, то «решая» подобные задачи, Вы достигните этой цели.

Юрий, Вы опять делаете из мухи слона. В задаче лишь спрашивается, будут ли наблюдатели, находящиеся в лабораториях на земле и в ракете видеть, что маятники колеблются одинаково (с одинаковыми периодами). Каждый наблюдатель следит за своим маятником, обе лаборатории, естественно, считаются инерциальными, наблюдатели неподвижны относительно лабораторий.

Силы трения, действительно нет. Слова про то, что ракета «вдали от звезд» означают, что она не испытывает гравитационного притяжения небесных тел, им также можно пренебречь.

Таким образом в данный момент на ракету никаких сил не действует, а значит, по выписанному Вами второму закону Ньютона, ускорение равно нулю. Да, когда-то двигатели работали, они сообщали ракете ускорение, но как только их выключили, ракета стала двигаться равномерно, нечему ее теперь ускорять.

Источник