Вариант 1, страница 10 - гдз по физике 10 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-5. Законы Ньютона - страница 10.

Условие.

ТС-5. Законы Ньютона

Вариант 1

1. Равнодействующая всех сил, действующих на тело, равна нулю. Движется ли это тело или находится в состоянии покоя?

А. Тело движется равномерно и прямолинейно или находится в состоянии покоя.

Б. Тело движется равномерно и прямолинейно.

В. Тело находится в состоянии покоя.

2. Как будет двигаться тело массой 5 кг под действием силы 10 Н?

А. Равномерно со скоростью 2 м/с.

Б. Равноускоренно с ускорением $2 м/с^2$.

В. Будет покоиться.

3. На рисунке 17, а указаны направления векторов скорости и ускорения тела. Какой из векторов, изображенных на рисунке 17, б, указывает направление равнодействующей всех сил, приложенных к телу?

a) $\vec{a}$, $\vec{v}$

б) А, В, Б

Рис. 17

4. На тело массой 1 кг действуют силы $F_1 = 9$ Н и $F_2 = 12$ Н, направленные на юг и запад соответственно. Чему равно ускорение тела?

А. $15 м/с^2$.

Б. $30 м/с^2$.

В. $5 м/с^2$.

5. Ученик тянет за один крючок динамометр с силой 40 Н, другой крючок динамометра прикреплен к стене. Определите показания динамометра.

А. 80 Н.

Б. 0.

В. 40 Н.

Решение.

1. Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), если равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю ($ \vec{F}_{равн} = 0 $), то тело сохраняет свою скорость постоянной ($ \vec{v} = \text{const} $). Это означает, что тело либо находится в состоянии покоя ($ \vec{v} = 0 $), либо движется равномерно и прямолинейно ($ \vec{v} \neq 0, \vec{v} = \text{const} $). Таким образом, оба состояния возможны.

Ответ: А. Тело движется равномерно и прямолинейно или находится в состоянии покоя.

2. Дано:

$m = 5$ кг
$F = 10$ Н

Найти:

Характер движения тела.

Решение:

Согласно второму закону Ньютона, сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение: $ F = ma $.
Из этой формулы можно выразить ускорение: $ a = \frac{F}{m} $.
Подставим данные из условия задачи: $ a = \frac{10 \text{ Н}}{5 \text{ кг}} = 2 \text{ м/с²} $.
Так как на тело действует постоянная ненулевая сила, оно будет двигаться с постоянным ускорением, то есть равноускоренно. Ускорение равно 2 м/с².

Ответ: Б. Равноускоренно с ускорением 2 м/с².

3. Второй закон Ньютона в векторной форме гласит: $ \vec{F}_{равн} = m\vec{a} $.
Из этой формулы следует, что вектор равнодействующей всех сил ($ \vec{F}_{равн} $) всегда сонаправлен с вектором ускорения ($ \vec{a} $).
На рисунке 17, а вектор ускорения $ \vec{a} $ направлен горизонтально влево. Следовательно, и вектор равнодействующей силы будет направлен влево.
На рисунке 17, б вектор, направленный влево, обозначен буквой В.

Ответ: В.

4. Дано:

$m = 1$ кг
$F_1 = 9$ Н (направлена на юг)
$F_2 = 12$ Н (направлена на запад)

Найти:

$\text{a}$ - ?

Решение:

Равнодействующая сила $ \vec{F}_{равн} $ является векторной суммой сил $ \vec{F}_1 $ и $ \vec{F}_2 $. Поскольку направления "юг" и "запад" взаимно перпендикулярны, модуль равнодействующей силы можно найти по теореме Пифагора: $ F_{равн} = \sqrt{F_1^2 + F_2^2} $.
Подставим числовые значения: $ F_{равн} = \sqrt{(9 \text{ Н})^2 + (12 \text{ Н})^2} = \sqrt{81 \text{ Н}^2 + 144 \text{ Н}^2} = \sqrt{225 \text{ Н}^2} = 15 \text{ Н} $.
Теперь, используя второй закон Ньютона $ F_{равн} = ma $, найдем ускорение тела: $ a = \frac{F_{равн}}{m} $.
$ a = \frac{15 \text{ Н}}{1 \text{ кг}} = 15 \text{ м/с²} $.

Ответ: А. 15 м/с².

5. Динамометр измеряет силу упругости, возникающую в его пружине при деформации (растяжении). Когда ученик тянет за один крючок с силой 40 Н, а другой крючок закреплен на стене, пружина динамометра растягивается. Согласно третьему закону Ньютона, стена действует на второй крючок с такой же по модулю, но противоположной по направлению силой, то есть 40 Н. Таким образом, пружина растягивается двумя силами по 40 Н, направленными в противоположные стороны. Показания динамометра в этом случае будут равны модулю силы, действующей на каждый из крючков.

Ответ: В. 40 Н.