Государственное бюджетное образовательное учреждение

дополнительного образования детей

«Центр

дополнительного

образования для детей»

350000 г. Краснодар,

ул.

E-mail:*****@***ru

КРАЕВЫЕ ЗАОЧНЫЕ КУРСЫ

«ЮНИОР»

Физика 8 класс

ответы и критерии оценки заданий

к работе № 2, 2015-2016 учебный год

Задача 1  (5 баллов)

В стоящий на столе калориметр налита вода комнатной температуры . С большой высоты h в калориметр падают одинаковые капли воды той же температуры. На уровне поверхности воды в калориметре имеется небольшое отверстие, через которое вытекает лишняя вода. Какая температура установится в калориметре спустя большое время после начала падения капель? Удельная теплоемкость воды равна C, ускорение свободного паления капель равно . Теплоемкостью калориметра, отдачей тепла от его стенок и испарением воды можно пренебречь (см. рисунок).

Решение. При падении капли массой m в калориметр сила тяжести совершает работу mgh, которая превращается в теплоту. Эта теплота идет на нагревание капли: mgh=cm?t, где ?t – изменение температуры капли. Ясно, что по прошествии большого времени, когда весь начальный запас воды с температурой вытечет из калориметра, в нём установится температура , и в дальнейшем она меняться  не будет.

Ответ:

Задача 2. (10 баллов). 

В калориметре с некоторым количеством воды находится электронагреватель постоянной мощности. Если включить нагреватель в сеть, а в калориметр добавлять воду с температурой 0 0С со скоростью 1 г/с, то установившаяся температура воды в калориметре будет равна 50 0С. Какая температура установится в калориметре, если в него вместо воды добавлять лёд с температурой 0 0С со скоростью 1 г/с? Теплообменом калориметра с окружающей средой пренебречь. Удельная теплоемкость воды равна 4,2 , удельная теплота плавления льда 335 .

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Решение.  Найдем сначала мощность электронагревателя. В установившемся режиме за 1 секунду 1 грамм () воды нагревается на 50 0С (, получая при этом количество теплоты Q= m1?t1 = 4200кг*500С=210Дж. Следовательно, мощность электронагревателя составляет 210 Вт.

Обозначим установившуюся температуру воды в калориметре во вором случае через . Тогда при той же мощности нагревателя за 1 секунду количество теплоты 210 Дж будет тратиться на плавление 0,5 г льда (m2) и нагревание получившейся при этом воды от 0 0С до температуры . Отсюда Q= m1?t1 =?m2+ m2, и 

Ответ: 200С

Задача 3. (10 баллов)

В воде плавает в вертикальном положении труба, выступающая над поверхностью воды на 10 см. Внутрь  трубы наливают масло плотностью 900 кг/м3. Какой длины должна быть труба, чтобы её можно было целиком заполнить маслом? Положение трубы относительно воды не должно измениться.

Решение. На уровне дна давление масла равно давлению воды (см. рисунок).

Решаем задачу в предположении безграничной жидкости:

=

Ответ: 1м.

Задача 4. (5 баллов)

Внутри большой кастрюли, наполненной водой и стоящей на плите, плавает маленькая кастрюля. Можно ли таким образом вскипятить воду в маленькой кастрюле?

Ответ:

Нет, нельзя. Когда температура в маленькой кастрюле достигнет 100 0С, к ней перестанет подводиться тепло. А без подвода те5пла на парообразование кипение невозможно.

Задача 5. (5 баллов)

Определите примерный размер молекулы оливково масла, если его капля объемом 2 мм3 растекается по поверхности воды, образуя тонкую плёнку максимальной площадью примерно  1м2.

Решение.

Капля масла растекается по поверхности воды практически мономолекулярным слоем. Поэтому размер молекулы d примерно равен толщине плёнки. Пренебрегая изменением объёма капли V при растекании, получаем: V=Sd,  где S - максимальная площадь пленки. Из этого соотношения получаем: d=

Ответ:

Задача 6. (10 баллов).

Дистиллированную воду можно охладить до температуры – 10 0С, и она не замерзнет. Но если в эту переохлажденную воду бросить кристаллик льда, то она сразу же начнет замерзать. Какая часть воды замёрзнет?  Потерями пренебречь. Известно, что удельная теплоёмкость воды , удельная теплота плавления льда .

Решение.

Часть замершей воды - . Количество теплоты, необходимое для нагревания воды от : 

Количество теплоты, выделяемой при образовании льда: =?

По закону сохранения энергии:

Окончательно получим:

Ответ:

Задача 7. (10 баллов)

В медный калориметр массой 100г, содержащий воду массой 500г и температурой , опустили лёд температурой . Масса льда 1,5 кг. Какая температура установится в калориметре? Удельная теплоемкость меди равна 380

Решение:

Так как льда очень много, то необходимо проверить, будет ли таять лёд. Для этого определим, какое количество теплоты отдаёт вода с калориметром при охлаждении от до :

При нагревании льда от   лед поглощает тепло

Так как , то некоторая часть льда превратиться в воду, а температура смеси льда с водой равна . Уравнение теплового баланса для этого случая имеет вид:

Решение этого уравнения дает

В калориметре установится температура

Ответ:

Задача 8. (10 баллов)

Ко дну калориметра прикреплен плоский нагревательный элемент, над которым находится тонкий слой льда. После того, как нагревательный элемент включили на время Какое время может потребоваться для увеличения температуры содержимого калориметра ещё на

       Потерями теплоты в окружающую среду и теплоёмкостью калориметра можно пренебречь. Процесс теплообмена внутри калориметра можно считать достаточно быстрым. Удельная теплоемкость льда , удельная теплоемкость воды , удельная теплота плавления

Решение.

После первого нагревания (в зависимости от конечной температуры льда) возможны следующие предельные варианты.

Если получился лёд при температуре, меньшей - 2оС, то на повторный нагрев понадобится столько же теплоты и времени, сколько было затрачено на первый, а именно:  (1) Если получился лёд при температуре 0оС, тогда сначала придется его расплавить, а затем нагреть полученную воду на 2оС, то есть затратить   теплоты. Подставляя значение из (1) , найдем:

Искомое время нагревания лежит в диапазоне 80,6

Ответ. 80,6

Экспериментальная часть

Рекомендации к оформлению результатов экспериментов (оформление отчёта).

  Отчет по лабораторным исследованиям - это маленькая научная публикация. Поэтому ваши результаты должны быть изложены грамотно и доступно для прочтения. Вы представляете свои практические исследования. Это значит, что из вашего отчета хотелось бы узнать:

что вы хотели исследовать (как вы ставили экспериментальную задачу); что вам было известно из курса физики по теме эксперимента (кратко, без вывода формул); какие приборы и приспособления вы использовали в эксперименте; особенности подключения приборов, важные для проведения измерений; саму процедура измерений; способ оценки ошибок; способ представления обработанных данных; выводы, содержащие ваши пожелания по усовершенствованию эксперимента.

  Если вы исследовали зависимость одной величины от другой, то обязательно должен быть график (для случая не менее трех точек). На этом же графике должно быть сопоставление с теоретическими данными. Если вы измеряли одну и туже величину (например, коэффициент поверхностного натяжения воды) - представьте результат на числовой оси вместе с табличным значением данной величины. На графике и числовой оси должны быть указаны ошибки измерений.

9. (10 баллов) Определение скорости остывания воды

Цель работы – провести наблюдение за остыванием воды, научиться измерять скорость остывания воды, строить график зависимости температуры воды от времени.

Приборы и материалы: мерная посуда, вмещающая известный объем воды (стеклянные банки объемом 0,3 или 0,5 литра); часы с секундной стрелкой; термометр (с диапазоном температур от 00С до 1000С)

Указания к работе

1. Определить объем мерной банки V по маркировке на ней в литрах.

Выразите этот объём в м3.

2. Используя таблицу, определите плотность воды ?.

3.Определите по плотности и объему массу воды, вмещающуюся в данный сосуд, по формуле: m=?*V

3.Наполните мерную банку горячей водой, соблюдая меры безопасности.

4.Опустите термометр в сосуд с водой. Определите начальную температуру воды T0.

5.Определяйте в дальнейшем температуру воды T1, T2, T3, T4, T5 через каждые 120 секунд.

6.Результаты измерений занесите в таблицу

Температура и масса в начальный момент времени

Температура воды через 120с

Температура воды через 240с

Температура воды через 360с

Температура воды через 480с

Температура воды через 600с

m

T0,0С

T1 ,0С

t1 ,c

T2 ,0С

t2 ,c

T3 ,0С

t3 ,c

T4 ,0С

t4 ,c

T5 ,0С

t5 ,c

120

240

360

480

600

7.Сфотографируйте экспериментальную установку и разместите файл с фото в бланке отчета.

8.Ознакомьтесь с правилами построения графиков (на примере построения графика скорости равномерного движения тела): http://www. fizika. ru/kniga/tema-01/p-01g. htm

9. На основании полученных измерений постройте график зависимости температуры остывающей воды от времени. По горизонтальной оси отложите время, по вертикальной оси температуру воды. Нанесите соответствующие значения температуры и времени остывания на оси. Начертите график T(t).

10.По значению начальной T0 и конечной T5 температуры и времени остывания (t5 =600 секунд) определите скорость остывания воды.

Дополнительное задание:

1.Рассчитайте количество теплоты, отданное водой при остывании?

2.Как зависит скорость остывания воды от её массы?

10. (10 баллов)  Определение относительной влажности воздуха

Цель работы – научиться определять относительную влажность воздуха.

Приборы и материалы: комнатный или уличный термометр, ватный тампон или кусочек бинта, ёмкость с водой.

Указания к работе

Повторите теоретический материал по темам «Испарение жидкостей» и «Относительная влажность воздуха».

1. Измерьте температуру воздуха в комнате с помощью термометра

2. Смочите в воде ватный тампон или кусочек бинта и оберните им наконечник термометра.

3. Пронаблюдайте, как столбик термометра начнёт опускаться, свидетельствуя о понижении температуры.

4. Заметьте, когда столбик термометра перестанет опускаться ниже, и зафиксируйте температуру, которую он будет показывать tвлажн.

5. Рассчитайте разность показаний сухого и увлажнённого термометра ?t = tсух.-tвлажн.

6. Используя психрометрическую таблицу, определите относительную влажность воздуха. Для этого найдите пересечение столбца, соответствующего температуре сухого термометра tсух., и строки, соответствующей разности температур сухого и увлажнённого термометра ?t.

7. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Температура сухого термометра tсух, 0С

Температура увлажнённого термометра tвлажн,

Разность температур ?t, 0С

Относительная влажность ?, %

8. Разместите в бланке отчёта фотографию своей экспериментальной установки.

Ответьте на вопросы:

1. Почему увлажнённый термометр показывает температуру ниже, чем сухой термометр? Дайте развёрнутый ответ.

2. Где и с какой целью используются психрометры?

3. Влияет ли, и если да, то как, влажность воздуха на самочувствие человека?