Робота, потужність, енергія. Прості механізми

---

Фізика 7 клас. Тема: Робота, потужність, енергія. Прості механізми

Мета даного тесту — перевірити, чи вміє учень:

¾ визначати, чи виконує роботу дана сила;

¾ знаходити роботу, яку виконує сила;

¾ знаходити механічну потужність;

¾ відповідати на запитання про перетворення енергії (при русі кинутого тіла, деформації пружини, роботі простого механізму);

¾ визначати, чи дає важіль виграш у силі або у відстані;

¾ знаходити виграш у силі, який дають важіль, блок або система блоків;

¾ застосовувати «золоте» правило механіки до простих механізмів;

¾ знаходити ККД важеля, блока, похилої площини;

¾ знаходити роботу змінної сили (у завданнях 10-12).

Варiант 1

При обчисленнях вважайте g = 10 Н/кг. Важелі, блоки і нитки вважайте невагомими (якщо їхня вага не задана). Довідкові дані, необхідні для виконання завдань, наведені наприкінці книжки.

1. Людина рівномірно піднімає вантаж на деяку висоту. Виберіть правильне твердження.

–А. Чим більша маса вантажу, тим менша робота, яку виконує людина.

+Б. Робота, яку виконала людина при підніманні вантажу, дорівнює добутку ваги вантажу на висоту піднімання.

–В. Кінетична енергія вантажу при підніманні збільшується.

–Г. Потенціальна енергія вантажу при підніманні зменшується.

2. Хлопчик рівномірно піднімає вантаж вагою 100 Н на нитці, яка перекинута через нерухомий блок. Виберіть правильне твердження.

+А. Хлопчик прикладає до нитки силу 100 Н.

–Б. Нерухомий блок дає виграш у силі в два рази.

–В. Нерухомий блок дає виграш у відстані в два рази.

–Г. Потенціальна енергія вантажу при підніманні зменшується.

3. До нерівноплечого важеля прикладені дві сили. Важіль перебуває в рівновазі. Виберіть правильне твердження.

–А. Плече більшої сили довше.

–Б. Плече меншої сили коротше.

–В. Обидві сили прагнуть повернути важіль в один і той же бік.

+Г. Якщо одну із сил збільшити, рівновага порушиться.

4. Камінь, кинутий із точки A, упав на схил гори в точці D (див. рисунок). Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. Кінетична енергія каменя найбільша відразу після кидка. –Б. На ділянці CD кінетична енергія каменя зменшується.

+В. Потенціальна енергія каменя найбільша у точці C.

–Г. Кінетична енергія каменя у точці B менша, ніж у точці D.

5. По похилій площині довжиною 2,5 м і висотою 0,5 м рівномірно витягають тіло вагою 160 Н, прикладаючи в напрямі руху силу 40 Н. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Уся виконана робота менше 80 Дж.

–Б. Ця похила площина дає виграш у силі в 2,5 раза.

–В. Похила площина дає виграш у відстані.

+Г. Корисна робота дорівнює 80 Дж.

6. Поїзд масою 1000 т проходить горизонтальну ділянку дороги з постійною швидкістю 20 м/с. Сила опору рухові складає 0,005 від ваги поїзда. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Потенціальна енергія поїзда збільшується.

+Б. Кінетична енергія поїзда не змінюється.

+В. Сила тяги локомотива дорівнює 50 кН.

+Г. За 10 с локомотив виконує роботу 10 МДж.

7. За допомогою кожної з двох показаних на рисунках сис­тем блоків рівномірно піднімають вантаж масою 10 кг. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Перша система блоків дає виграш у силі. –Б. У першій системі блоків F1 = 50 Н.

–В. Друга система блоків дає виграш у відстані в 2 рази.

–Г. Друга система блоків дає виграш у роботі.

8. Автомобіль їде по горизонтальній дорозі зі швидкістю 72 км/год, розвиваючи потужність 20 кВт. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. За 10 хв двигун виконує роботу 12 МДж.

+Б. Сила тяги автомобіля дорівнює 1 кН.

+В. Кінетична енергія автомобіля не змінюється.

–Г. Потенціальна енергія автомобіля при русі переходить у кінетичну.

9. Людина піднімає вантаж масою 100 кг за допомогою важеля, одне плече якого в 5 разів довше за інше. Людина прикладає до важеля силу 250 Н, вантаж при цьому рухається рівномірно. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Людина прикладає силу до короткого плеча важеля.

+Б. Цей важіль дає виграш у силі в 4 рази.

–В. При використанні цього важеля програють у відстані в 4 рази.

+Г. ККД цього важеля дорівнює 80%.

10. Яблуко масою 200 г падає з висоти 4 м. Вважаючи, що опором повітря можна знехтувати, Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Потенціальна енергія яблука максимальна наприкінці падіння.

–Б. Кінетична енергія яблука при падінні не змінюється.

+В. Повна механічна енергія яблука при падінні не змінюється.

–Г. Кінетична енергія яблука безпосередньо перед ударом об землю дорівнює 4 Дж.

11. На правому кінці горизонтального стержня довжиною 60 см укріплена невелика куля. Маси стержня і кулі однакові. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Щоб стержень перебував у рівновазі, точку опори треба розмістити посередині.

+Б. Якщо точку опори розмістити посередині стержня, права частина переважить ліву.

+В. Щоб стержень перебував у рівновазі, точку опори треба розмістити на відстані 15 см від правого кінця.

+Г. Якщо точку опори розмістити на відстані 10 см від правого кінця стержня, ліва частина переважить праву.

12. Крижина площею 10 м² завтовшки 1 м плаває в озері. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Висота надводної частини крижини дорівнює 90 см.

+Б. Чим більша сила, яка діє на крижину зверху вниз,
тим глибше занурюється крижина у воду.

–В. Щоб цілком занурити крижину у воду,
потрібно прикласти силу 1 кН.

+Г. Щоб цілком занурити крижину у воду,
потрібно виконати роботу 500 Дж.

Варiант 2

При обчисленнях вважайте g = 10 Н/кг. Важелі, блоки і нитки вважайте невагомими (якщо їхня вага не задана). Довідкові дані, необхідні для виконання завдань, наведені наприкінці книжки.

1. Кінь тягне сани по горизонтальній дорозі. Виберіть правильне твердження.

–А. Робота, яку виконує кінь, дорівнює добутку швидкості
на пройдений шлях.

–Б. Якщо швидкість саней незмінна, кінь не виконує роботу.

+В. Якщо швидкість саней незмінна, їхня кінетична енергія теж незмінна.

–Г. Коли швидкість збільшується, потенціальна енергія саней
теж збільшується.

2. Брусок зісковзує по похилій площині. Тертям можна знехтувати. Виберіть правильне твердження.

+А. Потенціальна енергія бруска переходить у кінетичну.

–Б. Кінетична енергія бруска зменшується.

–В. Швидкість бруска найбільша посередині похилої площини.

–Г. Потенціальна енергія бруска збільшується.

3. Людина за допомогою важеля піднімає вантаж, підвішений до короткого плеча важеля. Виберіть правильне твердження.

–А. Людина прикладає до важеля силу, більшу ваги вантажу.

+Б. Людина виконує механічну роботу.

–В. Потенціальна енергія вантажу зменшується.

–Г. Цей важіль дає виграш і в силі, і у відстані.

4. Піднімальний кран підняв плиту масою 500 кг на висоту 6 м. Плита рухалася з постійною швидкістю. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Піднімальний кран виконав роботу 3 кДж.

+Б. Потенціальна енергія плити збільшилася на 30 кДж.

–В. Кінетична енергія плити при підніманні збільшувалася.

–Г. Потенціальна енергія плити перейшла в кінетичну.

5. На короткому плечі важеля висить вантаж масою 150 кг. Прикладаючи до довгого плеча важеля силу 500 Н, вантаж піднімають із постійною швидкістю. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Одне плече важеля в три рази довше, ніж інше.

–Б. Цей важіль дає виграш у відстані.

+В. Цей важіль дає виграш у силі в 3 рази.

–Г. Цей важіль дає виграш у роботі в 3 рази.

6. По похилій площині довжиною 1,5 м і висотою 45 см рівномірно пере­мі­ща­ють тіло масою 10 кг (див. рису­нок; динамометр показує си­лу в ньютонах). Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Корисна робота дорівнює 40 Дж.

–Б. В міру піднімання кінетична енергія вантажу збільшується.

–В. Уся виконана робота дорівнює 50 Дж.

–Г. Похила площина дає виграш у силі в 4 рази.

7. До двох важелів підвішені однакові вантажі (див. рисунок). Важелі перебувають в рівновазі. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. Перший важіль дає виграш у відстані. –Б. Другий важіль дає виграш у силі. +В. Сила F1 більше сили F2 у 2 рази. –Г. Другий важіль дає виграш у відстані.

8. Робітник за допомогою нерухомого блока підняв вантаж масою 30 кг на висоту 10 м, прикладаючи до мотузки силу 400 Н. Вантаж рухався з постійною швидкістю. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Цей блок дає виграш у силі.

+Б. Потенціальна енергія вантажу збільшилася на 3 кДж.

–В. Робітник виконав роботу 3 кДж.

+Г. ККД цього блока менше 80%.

9. На дні шахти глибиною 20 м щохвилини накопичується 4,2 м³ води. Щоб шахту не затопило, воду необхідно відкачувати на поверхню землі. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Щосекунди в шахті накопичується 70 л води.

+Б. Насос має щосекунди відкачувати воду вагою 700 Н.

+В. Потужність насоса має бути не менше 14 кВт.

–Г. Потенціальна енергія води, яку відкачують, зменшується.

10. Лінійка довжиною 40 см і масою 10 г лежить на столі, частково виступаючи за край (див. рисунок). Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Якщо висунути лінійку вправо ще на 5 см, вона впаде.

–Б. Якщо покласти на правий край лінійки гирю масою 8 г, лінійка впаде.

–В. Якщо покласти на правий край лінійки гирю масою 5 г, лінійка впаде.

–Г. Якщо покласти на лівий і правий краї лінійки однакові гирі, лінійка впаде.

11. Труба довжиною 10 м і масою 1 т лежить на горизонтальній площадці. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Можна відірвати один кінець труби від землі,
приклавши до нього силу 3 кН.

+Б. Можна відірвати один кінець труби від землі,
приклавши до нього силу 6 кН.

–В. Якщо поставити трубу вертикально,
її потенціальна енергія зменшиться.

+Г. Можна поставити трубу вертикально, виконавши роботу 50 кДж.

12. Коли хлопчик, що розтягує пружину, збільшив силу з 40 Н до 60 Н, довжина пружини збільшилася з 30 см до 40 см. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Якщо підвісити до пружини вантаж вагою 50 Н, довжина пружини дорівнюватиме 33 см.

+Б. Розтягуючи пружину, хлопчик збільшував її механічну енергію.

+В. Довжина нерозтягнутої пружини дорівнює 10 см.

+Г. Робота, яку виконав хлопчик, дорівнює 5 Дж.

Варiант 3

При обчисленнях вважайте g = 10 Н/кг. Важелі, блоки і нитки вважайте невагомими (якщо їхня вага не задана). Довідкові дані, необхідні для виконання завдань, наведені наприкінці книжки.

1. Хлопчик опустив у колодязь порожнє відро, а потім підняв відро з водою. Виберіть правильне твердження.

–А. При опусканні відра його потенціальна енергія збільшувалася.

+Б. Сила тяжіння, що діє на відро, при опусканні відра виконала роботу.

–В. При підніманні відра його потенціальна енергія не змінювалася.

–Г. Якщо відро рухалося нагору з постійною швидкістю,
його кінетична енергія збільшувалася.

2. Вантаж рівномірно піднімають за допомогою рухомого блока. Виберіть правильне твердження.

–А. Рухомий блок дає виграш у відстані в 2 рази.

–Б. Рухомий блок дає виграш у силі в 4 рази.

+В. Потенціальна енергія вантажу збільшується.

–Г. Кінетична енергія вантажу збільшується.

3. Одне плече важеля в 2 рази довше за інше. Виберіть правильне твердження.

–А. Щоб важіль перебував у рівновазі, до його плечей потрібно підвісити однакові вантажі.

+Б. Щоб важіль перебував у рівновазі, до його короткого плеча потрібно підвісити більш важкий вантаж, ніж до довгого.

–В. За допомогою важеля можна одержати виграш одночасно й у силі,
і у відстані.

–Г. Якщо піднімати за допомогою важеля вантаж, що висить на його короткому плечі, важіль дасть виграш у силі в 4 рази.

4. Поїзд масою 5000 т проїхав горизонтальну ділянку шляху довжиною 1 км, рухаючись із постійною швидкістю. Сила опору складає 0,004 ваги поїзда. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Сила тяги локомотива дорівнює 20 кН.

–Б. Робота, виконана локомотивом, дорівнює 20 МДж.

–В. Кінетична енергія поїзда зростала.

+Г. Рівнодійна всіх сил, що діють на поїзд, дорівнює нулю.

5. Під час спортивних змагань спортсмен стріляє з лука. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Натягнута тятива перед пострілом має кінетичну енергію.

+Б. При пострілі стріла набуває кінетичної енергії.

+В. В міру піднімання стріли її кінетична енергія зменшується.

–Г. На максимальній висоті стріла має мінімальну потенціальну енергію.

6. По похилій площині довжиною 4 м і висотою 1 м рівно­мір­но піднімають візок масою 50 кг, прикладаючи силу в напрямі руху. Тертям можна знехтувати. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Похила площина дає виграш у відстані.

–Б. До візка прикладають силу 500 Н.

+В. Ця похила площина дає виграш у силі в 4 рази.

+Г. Для піднімання візка необхідно виконати роботу 500 Дж.

7. За допомогою двох систем блоків (див. рисунок) піднімають із постійною швидкістю вантажі масою по 12 кг. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. Перша система дає виграш у силі. –Б. Сила F1 дорівнює 40 Н. –В. Друга система дає виграш у відстані. –Г. Сила F2 дорівнює 60 Н.

8. Двигун катера розвиває потужність 80 кВт при швидкості руху 36 км/год. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. За одну годину морської прогулянки двигун виконав роботу 80 МДж.

+Б. Сила тяги двигуна дорівнює 8 кН.

+В. Коли катер набирав швидкість, сила тяги була більшою,
ніж сила опору рухові.

+Г. Коли катер рухався рівномірно прямолінійно, рівнодійна сили тяги
і сили опору дорівнювала нулю.

9. ККД нерухомого блока дорівнює 80%. Вантаж вагою 400 Н за допомогою цього блока рівномірно піднімають на висоту 2 м. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Корисна робота дорівнює 400 Дж.

–Б. Уся виконана робота дорівнює 800 Дж.

–В. Для піднімання вантажу прикладали силу 400 Н.

–Г. Під час піднімання вантажу його кінетична енергія зменшувалася.

10. Канат, що звисав із балкона до самої землі, упав на землю. Довжина каната 10 м, маса 20 кг. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. При падінні потенціальна енергія каната зменшувалася.

+Б. Сила тяжіння виконала роботу 1 кДж.

+В. Кінетична енергія каната до початку падіння дорівнювала нулю.

–Г. Потенціальна енергія каната зменшилася на 2 кДж.

11. Шайбі, що знаходиться в точці A, надають швидкість 1 м/с. Шайба прохо­дить через точки B, C, D (див. рисунок). Тертя відсутнє. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. На ділянці AB кінетична енергія шайби збільшується.

–Б. На ділянці BC кінетична енергія шайби не змінюється.

+В. На ділянці CD швидкість шайби менша, ніж на ділянці AB.

+Г. Якщо шайбі в точці D надати швидкість 1 м/с, напрямлену вліво,
то зворотний рух від точки D до точки A триватиме менше часу, ніж тривав рух від точки A до точки D.

12. Металевий кубик підвішений до динамометра. Коли кубик знаходиться у повітрі, показання динамометра 27 Н; коли ж кубик занурений в озеро (див. рисунок), показання динамометра 17 Н. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Довжина ребра кубика дорівнює 20 см.

+Б. Кубик може бути алюмінієвим.

+В. Щоб цілком витягти кубик із води, потрібно виконати
роботу 2,2 Дж.

+Г. Якщо кубик піднімають у воді, архімедова сила виконує роботу.

Варiант 4

При обчисленнях вважайте g = 10 Н/кг. Важелі, блоки і нитки вважайте невагомими (якщо їхня вага не задана). Довідкові дані, необхідні для виконання завдань, наведені наприкінці книжки.

1. Спіле яблуко відірвалося від гілки і падає на землю. Виберіть правильне твердження.

–А. Потенціальна енергія яблука найменша на початку руху.

–Б. Кінетична енергія яблука зменшується.

–В. Потенціальна енергія яблука не змінюється.

+Г. Сила тяжіння виконує роботу.

2. Вантаж рівномірно піднімають за допомогою рівноплечого важеля. Виберіть правильне твердження.

+А. Потенціальна енергія вантажу при підніманні збільшується.

–Б. Кінетична енергія вантажу при підніманні збільшується.

–В. Цей важіль дає виграш у силі.

–Г. Цей важіль дає виграш у відстані в 2 рази.

3. Людина з валізою в руках спускається з п’ятого поверху на перший. Виберіть правильне твердження.

–А. Потенціальна енергія валізи на третьому поверсі більша,
ніж на четвертому.

–Б. Коли людина зупинилася передихнути, поставивши валізу на сходинку, сила тяжіння виконувала роботу.

+В. Сила тяжіння, яка діє на валізу, при спуску виконує роботу.

–Г. Чим більша маса валізи, тим меншу роботу виконує при спуску
діюча на неї сила тяжіння.

4. Автомобіль рушив із місця і пройшов по горизонтальній дорозі 100 м. Сила тяги двигуна автомобіля дорівнює 900 Н. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Сила тяги виконала роботу 90 кДж.

+Б. Кінетична енергія автомобіля при розгоні збільшилася.

–В. Потенціальна енергія автомобіля при розгоні зменшилася.

+Г. При русі з постійною швидкістю кінетична енергія автомобіля
не змінюється.

5. Плита масою 100 кг підвішена до короткого плеча важеля. Для рівномірного піднімання цієї плити на 10 см робітник приклав до довгого плеча важеля силу 250 Н. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Цей важіль дає виграш у силі.

–Б. Одне плече важеля довше за інше в 2,5 раза.

+В. При підніманні плити робітник виконав роботу 100 Дж.

+Г. Потенціальна енергія вантажу збільшилася.

6. По похилій площині довжиною 2 м і висотою 50 см рівномірно витягають вантаж масою 5 кг. Тертя відсутнє. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Похила площина дає виграш у роботі.

+Б. Похила площина дає виграш у силі в 4 рази.

–В. Кінетична енергія вантажу зменшується.

–Г. Робота з піднімання вантажу дорівнює 100 Дж.

7. На рисунку зображені два важелі, що перебувають у рівновазі. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Перший важіль дає виграш у силі. –Б. Сила F1 менша, ніж сила F2. –В. Другий важіль дає виграш у відстані в 4 рази. –Г. Сила F1 виконує роботу.

8. Робітник піднімає ящик масою 90 кг за допомогою нерухомого блока, прикладаючи до мотузки силу 1 кН. Ящик, рухаючись із постійною швидкістю, піднімається за 25 с на висоту 5 м. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Цей блок дає виграш у відстані.

+Б. ККД даного блока дорівнює 90%.

+В. За допомогою нерухомого блока можна змінювати напрям сили.

–Г. Робітник розвиває потужність 180 Вт.

9. До легкого стержня під­ві­шений вантаж масою 8 кг (див. ри­сунок). Необхідно підняти один із кінців стержня. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Лівий кінець стержня легше підняти, ніж правий.

–Б. До лівого кінця стержня треба прикласти силу 40 Н.

+В. До правого кінця стержня треба прикласти силу 20 Н.

–Г. Щоб підняти вантаж на 1 см, правий кінець стержня потрібно підняти на 3 см.

10. Маляр за допомогою рухомого блока масою 2 кг підняв на висоту 5 м відро масою 8 кг. Відро рухалося рівномірно. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Маляр прикладав силу 40 Н.

+Б. При використанні рухомого блока програють у відстані в 2 рази.

+В. Потенціальна енергія відра збільшилася на 400 Дж.

+Г. Маляр виконав роботу більшу ніж 450 Дж.

11. Хлопчик підняв на ланцюзі відро з водою з колодязя глибиною 10 м. Відро рухалося рівномірно. Маса відра з водою 12 кг, маса ланцюга 8 кг. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. В міру піднімання відра хлопчик прикладав усе меншу силу.

–Б. Хлопчик виконав роботу 2 кДж.

–В. Потенціальна енергія ланцюга збільшилася на 800 Дж.

+Г. Якщо замінити ланцюг легкою мотузкою, при рівномірному підніманні відра буде виконана робота 1,2 кДж.

12. У сполучених посудинах знаходиться вода. У вузькій посудині над водою знаходиться легкий поршень (див. рисунок). Площі перерізу посудин дорівнюють 2 см2 і 20 см2. Поршень опустили на 10 см. Позначте, які з поданих чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Вода в широкій посудині піднялася на 10 см.

–Б. Вода давить на поршень із силою, меншою ніж 0,21 Н.

+В. При опусканні поршня була виконана робота 11 мДж.

–Г. Тиск на дно посудин не змінився.