19 Высокий уровень

1. а) В какой точке траектории движения искусственного спутника (см. рисунок) его потенциальная энергия относительно Земли наибольшая? наименьшая? Что можно сказать о кинетической энергии спутника в этих точках?

Потенциальная энергия спутника относительно Земли максимальна в точке А и минимальна в точке В. кинетическая энергия спутника минимальна в точке А и максимальна в точке В. В каждой точке траектории спутника сумма его кинетической и потенциальной энергий есть величина постоянная.

б) Камень массой 400 кг бросают вертикально вверх с начальной скоростью 10 м/с. Какова начальная кинетическая энергия камня? Какова потенциальная энергия камня на максимальной высоте? Какова максимальная высота подъема камня? Какой была скорость камня на половине максимальной высоты? Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

2. а) Потенциальная энергия какого из двух однородных тел, изображенных на рисунке, больше? Почему? Укажите способы увеличения потенциальной энергии тел.

Еп = mgh т.к. масса 2-ого тела больше, следовательно, больше потенциальная энергия. Способ повышения потенциальной энергии путем увеличения длины нити.

б) Подъем груза массой 15 кг осуществляется под действием постоянной силы, равной 200 Н и направленной вертикально вверх. Какой потенциальной энергией будет обладать груз на высоте 10 м? Какую работу совершит данная сила? Чему равна кинетическая энергия груза на этой высоте?


3. а) Какой из двух автомобилей, изображенных на рисунках, должен иметь более мощные тормоза? Почему?

Более сильные тормоза должен иметь грузовой автомобиль. Масса грузового автомобиля больше, чем масса легкового автомобиля, следовательно, при одинаковых значениях скорости грузовой автомобиль обладает большей кинетической энергией, чем легковой, и для его остановки должна быть совершена большая работа. Соответственно, при одинаковом тормозном пути сила, вызывающая торможение, для грузового автомобиля должна быть больше, чем для легкового.

б) Мяч брошен вертикально вверх со скоростью 5 м/с. На какой высоте кинетическая энергия мяча станет равной его потенциальной энергии?

4. а) Когда автомобиль расходует больше горючего — при равномерном движении или при движении с остановками? Почему?

При остановке кинетическая энергия автомобиля превращается во внутреннюю энергию тормозных колодок. Чтобы каждый раз после остановки приобрести необходимую скорость, в двигателе должно быть израсходовано дополнительно некоторое количество горючего.

б) С какой скоростью надо бросить вниз мяч с высоты 20 м, чтобы он подпрыгнул на высоту вдвое большую? Потерями энергии можно пренебречь.


5. а) Если автомобиль до начала крутого подъема не успел разогнаться (см. рисунок), то ему будет сложно въехать на гору. Почему?

При подъеме происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную, это требует затрату энергии, а мощность двигателя ограничена. Разгоняясь до начала подъема, автомобиль увеличивает свой запас энергии, которая тратится на подъем и складывается с энергией двигателя.

б) Мальчик, подбрасывая мяч массой 500 г, приложил силу 20 Н на пути 1 м. Чему равна работа, произведенная мальчиком? На сколько при этом увеличилась потенциальная энергия мяча? Чему равна кинетическая энергия, приобретенная мячом?


6. а) Скорость сплавляемого по реке плота и скорость течения воды в реке одинаковы (см. рисунок). Что обладает большей кинетической энергией — вода объемом 1 м3 или древесина объемом 1 м3?

Вода, так как


б) Подбрасывая камень массой 1 кг, мальчик приложил силу 40 Н на пути 0,5 м. На какую высоту поднялся камень после отрыва от ладони?