Экспериментальное задание из экзаменационной работы ОГЭ по физике (с решением)
материал для подготовки к егэ (гиа) по физике (9 класс) на тему

Экспериментальное задание из ОГЭ по физике

1. Используя собирающую линзу, экран, линейку, соберите экспериментальную установку для определения оптической силы линзы. В качестве источника света используйте свет от удалённого окна.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта оптической силы линзы;

3) укажите результат измерения фокусного расстояния линзы;

4) запишите значение оптической силы линзы.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки (изображение удалённого источника света (окна) формируется практически в фокальной плоскости) изображена на рисунке.

2) 

3) 

4) 

2. Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R1, соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока на резисторе. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,3 А. Определите работу электрического тока за 10 минут.

В ответе:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) запишите формулу для расчёта работы электрического тока;

3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,3 А;

4) запишите значение работы электрического тока.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) 

3) 

4) 

3. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения коэффициента трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки.

В ответе:

1) cделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта коэффициента трения скольжения;

3) укажите результаты измерения веса каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки;

4) запишите числовое значение коэффициента трения скольжения.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2)  (при равномерном движении).

, следовательно, , следовательно, .

3) .

4) .

4. Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R1, соберите экспериментальную установку для определения мощности, выделяемой на резисторе. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,3 А.

В ответе:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) запишите формулу для расчёта мощности электрического тока;

3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,3 А;

4) запишите численное значение мощности электрического тока.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) .

3) .

4) .

5. Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и один груз, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив к ней один груз. Для измерения веса груза воспользуйтесь динамометром.

В ответе:

1) cделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта жёсткости пружины;

3) укажите результаты измерения веса груза и удлинения пружины;

4) запишите числовое значение жёсткости пружины.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки изображена на рисунке.

2) , следовательно .

3)  

4) .

6. Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.

В ответе:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) установив с помощью реостата поочерёдно силу тока в цепи 0,4 А, 0,5 А и 0,6 А и измерив в каждом случае значение электрического напряжения на концах резистора, укажите результаты измерения силы тока и напряжения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах.

Решение.

3. Вывод: при увеличении напряжения на концах проводника сила тока в проводнике также увеличивается.

7. Используя штатив с муфтой и лапкой, груз с прикреплённой к нему нитью, метровую линейку и секундомер, соберите экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Определите время 30 полных колебаний и посчитайте частоту колебаний для случая, когда длина нити равна 50 см.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта частоты колебаний;

3) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний;

4) запишите численное значение частоты колебаний маятника.

Решение.

3. t = 42 c; N = 30.

4. ν = 0,7 Гц.

8. Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите экспериментальную установку для определения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;

2) запишите формулу для расчёта плотности;

3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма;

4) запишите численное значение плотности материала цилиндра.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки для определения объёма тела изображена на рисунке.

2) .

3) .

4) .

9. Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Определите время для 30 полных колебаний и вычислите период колебаний для трех случаев, когда длина нити равна, соответственно, 1 м, 0,5 м и 0,25 м.

В ответе:

1) cделайте рисунок экспериментальной установки;

2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трех длин нити маятника в виде таблицы;

3) вычислите период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;

4) сформулируйте вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.

Решение.

2), 3).

4) Вывод: при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.

10. Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, ключ, соединительные провода, резисторы, обозначенные R1 и R2, проверьте экспериментально правило для электрического напряжения при последовательном соединении двух проводников.

В ответе:

1) нарисуйте электрическую схему экспериментальной установки;

2) измерьте электрическое напряжение на концах каждого из резисторов и общее напряжение на концах цепи из двух резисторов при их последовательном соединении;

3) сравните общее напряжение на двух резисторах с суммой напряжений на каждом из резисторов, учитывая, что погрешность прямых измерений с помощью лабораторного вольтметра составляет 0,2 В. Сделайте вывод о справедливости или ошибочности проверяемого правила.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) Напряжение на резисторе R1:  U1 = 2,8 В. Напряжение на резисторе R2:  U2 = 1,4 В. Общее напряжение на концах цепи из двух резисторов: U1 + U2 = 4,2 В.

3) С учётом погрешности измерений сумма напряжений на концах цепи из двух резисторов находится в интервале от 3,8 В до 4,6 В. Измеренное значение общего напряжения 4,1 В попадает в этот интервал значений.

Вывод: общее напряжение на двух последовательно соединённых резисторах равно сумме напряжений на контактах каждого из резисторов.

11. Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;

3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде;

4) запишите численное значение выталкивающей силы.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) 

3) 

4) 

12. Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр с пределом измерения 4 Н, линейку и набор из трёх грузов по 100 г каждый, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочередно один, два и три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки изображена на рисунке.

2)

3) Вывод: при увеличении растяжения пружины сила упругости, возникающая в пружине, также увеличивается.

13. Используя источник постоянного тока с напряжением 4,5 В, амперметр, вольтметр, соединённые параллельно резисторы  = 12 Oм и переменный резистор (реостат)  ползунок которого установлен в произвольном положении, определите силу тока  в реостате  путём измерения силы тока, текущего через источник, и напряжения на резисторе .

1. Соберите электрическую схему, показанную на рисунке.

2. Установите ползунок реостата примерно на середину.

3. Измерьте силу тока, текущего через источник.

4. Измерьте напряжение на резисторе .

5. Определите неизвестную силу тока  в реостате .

В ответе:

1) изобразите схему изучаемой электрической цепи и укажите на ней направления токов, протекающих через резистор  и реостат ;

2) укажите результаты измерений силы тока , текущего через источник, и напряжения  на резисторе , указав примерную погрешность измерений;

3) запишите закон Ома для участка цепи, содержащего резистор , определив, таким образом, силу тока  в резисторе ; вычислите силу тока ;

4) запишите правило для токов при параллельном соединении проводников;

5) используя п. 2—4, получите формулу для неизвестной силы тока  в реостате  и запишите её;

6) определите численное значение силы тока , оцените погрешность её измерения.

Решение.

1. Схема электрической цепи:

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

Погрешность измерения силы тока    можно оценить методом границ. Так как значение напряжения лежит в интервале от 4,1 В до 4,3 В, а значение силы тока    лежит в интервале от 0,95 А до 1,05 А, то    может изменяться в пределах от

 ≈ 

до

 ≈ 

Поэтому результат имеет погрешность ≈0,05 А, то есть

14. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, три одинаковых груза и направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для изучения свойств силы трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки. Поставьте на каретку один груз и измерьте силу, которую необходимо приложить к каретке с грузом, для того чтобы двигать её с постоянной скоростью. Затем поставьте на каретку ещё два груза и повторите эксперимент.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта модуля силы трения скольжения;

3) укажите результаты измерения веса каретки, веса груза и модуля силы трения скольжения при движении каретки с одним грузом и с тремя грузами по поверхности рейки;

4) сделайте вывод о связи между модулем силы трения скольжения и модулем силы нормальной реакции опоры.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2)  (при равномерном движении);

3) Опыт 1:  

Опыт 2:  

4) При возрастании веса каретки с грузами ( а значит, и модуля силы нормальной реакции опоры) в два раза модуль силы трения скольжения также увеличился в 2 раза. Следовательно, модуль силы трения скольжения прямо пропорционален модулю силы нормальной реакции опоры.

15. Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.

В ответe:

1) зарисуйте схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта момента силы;

3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча;

4) запишите числовое значение момента силы.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) .

3) ; .

4) .

Примечание.

Погрешности прямых измерений:

16. Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке, источник тока, соединительные провода, ключ, линейку, соберите экспериментальную установку для исследования свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы от лампы, расположенной от центра линзы на расстоянии 15 см.

В ответе:

1) сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;

2) передвигая экран, получите чёткое изображение лампы и перечислите свойства изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевёрнутое);

3) сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.

Решение.

1) Схема установки:

2) Передвинув экран, получим чёткое изображение:

Изображение получилось перевёрнутое, уменьшенное, действительное.

3) Лампа расположена за двойным фокусным расстоянием от центра линзы.

17. Используя штатив с муфтой, неподвижный блок, нить, два груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме грузов с использованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме грузов на высоту 10 см.

В ответе:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта работы силы упругости;

3) укажите результаты прямых измерений силы упругости и пути;

4) запишите числовое значение работы силы упругости.

Решение.

1) Схема установки:

2) При равномерном подъёме грузов с использованием неподвижного блока работа силы упругости будет вычисляться по формуле:

где F — сила упругости, h — высота, на которую подняли грузы.

3) Грузы подняли на высоту 1 метр, при этом сила упругости составляла 4 Н.

4) Таким образом, работа силы упругости равна 4 Н  · 1 м = 4 Дж.

18. Определите электрическое сопротивление резистора R1. Для этого соберите экспериментальную установку, используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R1. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,3 А.

В ответе:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) запишите формулу для расчёта электрического сопротивления;

3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,3 А;

4) запишите численное значение электрического сопротивления.

Решение.

1) Схема установки:

2) Сопротивление в данном случае будет вычисляться по закону Ома:

где U — падение напряжения на резистор, I — сила тока, протекающего через резистор.

3) При силе тока 0,3 А напряжение на резисторе составило 3,0 В.

4) Вычислим сопротивление резистора:

19. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки на расстояние 40 см.

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта работы силы трения скольжения;

3) укажите результаты измерения модуля перемещения каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки;

4) запишите числовое значение работы силы трения скольжения.

Решение.

1. Схема экспериментальной установки:

2) Fтяги = Fтр (при равномерном движении). Работа силы трения А = –Fтр · S.

3) Fтяги = 0,6 Н; S = 0,4 м.

4) А = –0,24 Дж.

20. Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, набор из трёх грузов, направляющую рейку, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. Определите силу трения скольжения, помещая на каретку поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса каретки с грузами воспользуйтесь динамометром.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) укажите результаты измерений веса каретки с грузами и силы трения скольжения для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между кареткой и поверхностью рейки от силы нормального давления.

Решение.

1. Схема экспериментальной установки:

3. Вывод: при увеличении силы нормального давления сила трения скольжения, возникающая между кареткой и поверхностью рейки, также увеличивается.

21. Используя источник тока, амперметр, реостат, ключ, соединительные провода, резисторы, обозначенные R1 и R2, проверьте экспериментально правило сложения силы электрического тока при параллельном соединении двух проводников: R1 и R2.

В бланке ответов:

1) нарисуйте электрическую схему экспериментальной установки;

2) с помощью реостата установите силу тока в неразветвлённой части цепи 0,7 А и измерьте силу электрического тока в каждом из резисторов при их параллельном соединении;

3) сравните общую силу тока (до разветвления) с суммой сил тока в каждом из резисторов (в каждом из ответвлений), учитывая, что погрешность прямых измерений с помощью амперметра составляет 0,1 А;

4) сделайте вывод о справедливости или ошибочности проверяемого правила.

Решение.

1. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке.

2. I = 0,7 A.

Сила тока в резисторе R1: I1 = 0,2 А.

Сила тока в резисторе R2: I2 = 0,4 А.

3. Сумма сил тока: I1 + I2 = 0,6 А.

С учётом погрешности измерений сумма сил тока в резисторах находится в интервале от 0,4 до 0,8 А. Значение общей силы тока (0,7 А) попадает в этот интервал значений.

Вывод: при параллельном соединении резисторов общая сила тока до разветвления равна сумме сил тока в каждом из ответвлений.