Задание 16

Анализ этапов проведения исследования по его описанию · 63 задания

Задание №16
№16
В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой плёнкой, наливают поочерёдно чистую воду и водный раствор соли одинакового объё…
Давление
Задание №16
№16
В два одинаковых сосуда налили раствор медного купороса (раствор голубого цвета), а поверх налили воду (рис. 1). Один из сосудов оставили при комнатно…
Броуновское движение, диффузия
Задание №16
№16
Используя две катушки, одна из которых подсоединена к источнику тока, а другая замкнута на амперметр, ученик изучал явление электромагнитной индукции.…
Электромагнитная индукция
Задание №16
№16
Ученик провёл эксперимент по изучению электрического сопротивления металлического проводника, причём в качестве проводника он использовал никелиновые…
Электрическое сопротивление
Задание №16
№16
Используя стакан с горячей водой, термометр и часы, учитель на уроке провёл опыты по исследованию температуры остывающей воды с течением времени. Резу…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №16
№16
Учитель на уроке, используя палочку и два лоскутка одной и той же ткани, последовательно провёл опыты по электризации. Описание действий учителя предс…
Электризация тел
Задание №16
№16
Ученик провёл эксперимент по изучению количества теплоты, выделяющейся при остывании металлических цилиндров различной массы, предварительно нагретых…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Задание №16
№16
Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость. На рисунке представлен график зави…
Закон Архимеда. Плавание тел
Задание №16
№16
Учитель на уроке провёл опыт по изучению движения тела по наклонной плоскости: шарик скатывался по наклонной плоскости из состояния покоя, причём фикс…
Равноускоренное движение
Задание №16
№16
Ученик провёл эксперимент по изучению электрического сопротивления металлического проводника, причём в качестве проводника он использовал никелиновые…
Электрическое сопротивление
Задание №16
№16
Используя две катушки, одна из которых подсоединена к источнику тока, а другая замкнута на амперметр, ученик изучал явление электромагнитной индукции.…
Электромагнитная индукция
Задание №16
№16
Ученик провёл эксперимент по изучению силы упругости, возникающей при подвешивании грузов различной массы к резиновым шнурам разных длины и толщины. Р…
Закон Гука

Задание №16 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Ученик провёл эксперимент по изучению силы упругости, возникающей при подвешивании грузов разной массы к резиновым шнурам разных длины
и толщины.

Результаты экспериментальных прямых измерений массы m груза, диаметра поперечного сечения d шнура, его первоначальной длины l₀ и удлинения (l $–$ l₀), а также косвенных измерений коэффициента жёсткости k представлены
в таблице.

$№$ опыта	m, кг	d, мм	l₀, см	(l $–$ l₀), см	k, $\frac{\text{H}}{м}$
1	2,0	3	50	20,0	100
2	2,0	5	100	14,3	140
3	2,0	3	100	40,0	50
4	1,0	3	50	10,0	100

Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие проведённым опытам. Укажите их номера.

1) При увеличении длины шнура его жёсткость уменьшается.

2) При увеличении толщины шнура его жёсткость уменьшается.

3) Удлинение шнура зависит от его первоначальной длины.

4) Жёсткость шнура зависит от массы подвешиваемого груза.

5) Удлинение шнура не зависит от упругих свойств материала, из которого изготовлен исследуемый образец.

Правильный ответ

Пояснение

Решение. Для выбора верных утверждений проанализируем данные таблицы, используя метод сравнения опытов, в которых меняется только один параметр, а остальные остаются неизменными.

1) Проверим утверждение №1: «При увеличении длины шнура его жёсткость уменьшается».
Для этого сравним опыты №1 и №3. В них масса груза $m = 2,0 \text{ кг}$ и диаметр шнура $d = 3 \text{ мм}$ одинаковы.
В опыте №1: длина $l_0 = 50 \text{ см}$ , жёсткость $k = 100 \text{ Н/м}$ .
В опыте №3: длина $l_0 = 100 \text{ см}$ , жёсткость $k = 50 \text{ Н/м}$ .
Видно, что при увеличении длины шнура в 2 раза его жёсткость уменьшилась в 2 раза. Утверждение верно.

2) Проверим утверждение №2: «При увеличении толщины шнура его жёсткость уменьшается».
Сравним опыты №1 и №2. Однако в них различаются и диаметр, и длина, что не позволяет сделать прямой вывод. Но мы уже знаем из анализа опытов №1 и №3, что увеличение длины уменьшает жёсткость. В опыте №2 длина больше, чем в №1, а жёсткость при этом выше ( $140 \text{ Н/м}$ против $100 \text{ Н/м}$ ). Это произошло из-за увеличения диаметра $d$ . Значит, при увеличении толщины жёсткость растёт, а не уменьшается. Утверждение неверно.

3) Проверим утверждение №3: «Удлинение шнура зависит от его первоначальной длины».
Снова обратимся к опытам №1 и №3. Масса груза и диаметр шнура в них идентичны.
В опыте №1 при $l_0 = 50 \text{ см}$ удлинение $(l - l_0) = 20,0 \text{ см}$ .
В опыте №3 при $l_0 = 100 \text{ см}$ удлинение $(l - l_0) = 40,0 \text{ см}$ .
Удлинение изменилось при изменении начальной длины. Утверждение верно.

4) Проверим утверждение №4: «Жёсткость шнура зависит от массы подвешиваемого груза».
Сравним опыты №1 и №4. В них диаметр $d = 3 \text{ мм}$ и длина $l_0 = 50 \text{ см}$ одинаковы.
В опыте №1: $m = 2,0 \text{ кг}$ , $k = 100 \text{ Н/м}$ .
В опыте №4: $m = 1,0 \text{ кг}$ , $k = 100 \text{ Н/м}$ .
Жёсткость осталась прежней при изменении массы. Жёсткость — это характеристика самого шнура (его геометрии и материала), она не зависит от приложенной силы (массы груза). Утверждение неверно.

5) Проверим утверждение №5: «Удлинение шнура не зависит от упругих свойств материала...».
Данный эксперимент проводился только с резиновыми шнурами (материал не менялся), поэтому на основании только этих данных сделать вывод о независимости от материала нельзя. С точки зрения физики это утверждение ложно, так как закон Гука включает модуль Юнга (характеристику материала). Утверждение неверно.

Ответ: 13

Источник: ФИПИ