Решения заданий ФИПИ ОГЭ по физике: «Давление и плавание тел» — с ответами

Изменение сил при подъёме груза

Груз, подвешенный к динамометру и опущенный в стакан с водой, с постоянной скоростью медленно вытаскивают из воды (см. рисунок). Как по мере выхода груза из воды изменяются выталкивающая сила…

1. 1
   По мере выхода груза из воды объём его погружённой части уменьшается.$$V_\text{погр} \downarrow$$
2. 2
   Согласно закону Архимеда, выталкивающая сила пропорциональна объёму погружённой части тела, поэтому она уменьшается.$$F_\text{выт} = \rho g V_\text{погр}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Силы при погружении шарика

Стальной сплошной шарик на нити сначала погружают в сосуд с дистиллированной водой, а затем — в сосуд с морской водой. Как при этом изменяются выталкивающая сила, действующая на шарик со стороны…

1. 1
   Шарик полностью погружён в жидкость, поэтому его объём и объём вытесненной жидкости не изменяются. Плотность морской воды больше плотности дистиллированной воды.$$F_\text{А} = \rho g V$$
2. 2
   Следовательно, при погружении шарика в морскую воду выталкивающая сила увеличивается.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение сил при плавании кубика

Деревянный кубик опускают в сосуд, полностью заполненный водой, так что часть воды выливается через край, а кубик плавает при частичном погружении. Как при этом изменяются сила тяжести, действующая…

1. 1
   Сила тяжести определяется массой кубика и ускорением свободного падения.$$F_{тяж} = mg$$
2. 2
   При погружении кубика его масса не изменяется, поэтому сила тяжести остаётся прежней.

Ещё 2 шага — в полном решении

Изменение давления газа

В неподвижном цилиндре под герметичным поршнем находится газ. Поршень перемещают вверх. Температура газа поддерживается постоянной. Как изменяются при этом давление газа и средняя скорость теплового…

1. 1
   При перемещении поршня вверх объём газа увеличивается.$$V \uparrow$$
2. 2
   Температура постоянна, поэтому по закону Бойля–Мариотта давление газа уменьшается.$$pV = \mathrm{const},\quad V \uparrow \Rightarrow p \downarrow$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Погружение груза в воду

Груз, подвешенный к динамометру, с постоянной скоростью опускают в стакан, частично заполненный водой, до полного погружения груза. Как в процессе погружения изменяются сила тяжести, действующая на…

1. 1
   Масса груза и ускорение свободного падения не изменяются, поэтому сила тяжести остаётся постоянной.$$F_{тяж}=mg=\mathrm{const}$$
2. 2
   При погружении груза уровень воды в стакане повышается. Высота столба воды увеличивается, поэтому гидростатическое давление на дно возрастает.$$p=\rho gh$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Плотность жидкостей в сосудах

В сообщающиеся сосуды поверх воды налиты четыре различные жидкости, не смешивающиеся с водой (см. рисунок). Уровень воды в сосудах одинаковый. Укажите номер жидкости, имеющей наименьшую плотность.

1. 1
   На одинаковом уровне в сообщающихся сосудах давления равны. Поэтому для столбов жидкостей выполняется равенство гидростатических давлений:$$\rho_1 g h_1 = \rho_2 g h_2 = \rho_3 g h_3 = \rho_4 g h_4$$
2. 2
   При равных давлениях и ускорении свободного падения плотность обратно пропорциональна высоте столба жидкости.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение сил при переливании воды

Воду перелили из цилиндрического сосуда 1 в цилиндрический сосуд 2 (см. рисунок). Как при этом изменились сила тяжести, действующая на воду, и сила давления воды на дно сосуда?

1. 1
   При переливании количество воды не изменяется, поэтому её масса остаётся прежней. Следовательно, сила тяжести не изменяется.$$F_{тяж}=mg=\text{const}$$
2. 2
   Во втором сосуде площадь дна больше, а высота столба воды меньше. Сила давления на дно определяется произведением давления жидкости на площадь дна.$$F=pS=\rho ghS$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Плотность жидкостей в сосуде

В U-образном сосуде находятся две несмешивающиеся жидкости. Во сколько раз плотность жидкости 1 меньше плотности жидкости 2?

1. 1
   Рассмотрим давление на уровне границы раздела жидкостей. Давления слева и справа на этом уровне равны.$$p_1 = p_2$$
2. 2
   Гидростатическое давление создаётся столбами жидкостей высотой $h_1$ и $h_2$.$$\rho_1 g h_1 = \rho_2 g h_2$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Отношение объёмов тел

На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения плотности веществ, из которых сделаны два сплошных тела с одинаковой массой. Определите отношение объёма тела 1 к объёму тела 2.

1. 1
   Из диаграммы: плотность первого вещества равна $3\ \text{г/см}^3$, а второго — $9\ \text{г/см}^3$.$$\rho_1 = 3,\quad \rho_2 = 9$$
2. 2
   Для тел одинаковой массы объём обратно пропорционален плотности.$$V = \dfrac{m}{\rho}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Сравнение плотностей тел

На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения масс двух сплошных тел, имеющих одинаковый объём. Во сколько раз плотность вещества первого тела меньше плотности вещества…

1. 1
   Плотность тела определяется отношением массы к объёму.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$
2. 2
   Объёмы тел одинаковы, поэтому отношение их плотностей равно отношению масс. По диаграмме масса первого тела равна $3\ \text{кг}$, а масса второго — $9\ \text{кг}$.$$\dfrac{\rho_2}{\rho_1} = \dfrac{m_2}{m_1} = \dfrac{9}{3} = 3$$

Зависимость выталкивающей силы от плотности

Необходимо экспериментально установить, зависит ли выталкивающая сила от плотности погружённого в жидкость тела. Какой набор цилиндров из алюминия и меди можно использовать для этой цели?

1. 1
   Для проверки зависимости выталкивающей силы от плотности нужно сравнить тела одинакового объёма, погружённые в одну и ту же жидкость, но изготовленные из материалов разной плотности.$$F_A = \rho_{\text{ж}} g V_{\text{погр}}$$
2. 2
   В наборе А цилиндры имеют одинаковые размеры, следовательно, одинаковый объём, но сделаны из разных материалов: алюминия и меди.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Плавание льда и яйца

Учитель на уроке последовательно опустил в три разные жидкости сплошной кубик изо льда и сырое яйцо (см. рисунок). Выберите два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых…

1. 1
   По рисунку яйцо тонет, а кубик льда во втором и третьем стаканах плавает. Тонущие тела имеют плотность больше плотности жидкости, а плавающие — меньше плотности жидкости.$$\rho_{\text{яйца}} > \rho_{\text{жидкости}} > \rho_{\text{льда}}$$
2. 2
   Так как яйцо тонет, а лёд плавает, плотность яйца больше плотности льда.$$\rho_{\text{яйца}} > \rho_{\text{льда}}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Плавание тел в жидкостях

Учитель на уроке последовательно опустил в три разные жидкости сплошной кубик изо льда и сырое яйцо. По рисунку определите, какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных…

1. 1
   В первом стакане яйцо и кубик льда находятся на дне, следовательно, плотность каждого из них больше плотности первой жидкости.
2. 2
   Во втором стакане кубик льда плавает на поверхности. Для плавающего тела плотность жидкости больше плотности тела, поэтому плотность жидкости во втором стакане больше плотности льда.

Ещё 2 шага — в полном решении

Давление жидкости на дно

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой плёнкой, наливают поочерёдно чистую воду и водный раствор соли одинакового объёма (см. рисунок). В результате резиновое дно…

1. 1
   Прогиб резинового дна происходит под действием жидкости, следовательно, жидкость оказывает давление на дно сосуда.
2. 2
   Гидростатическое давление определяется плотностью жидкости и высотой столба жидкости.$$p = \rho gh$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Давление жидкости на дно

Учитель провёл опыты с прибором, предложенным Паскалем. В сосуды, дно которых имеет одинаковую площадь и затянуто одинаковой резиновой плёнкой, наливается жидкость. Дно сосудов при этом прогибается…

1. 1
   Сила давления жидкости на дно определяется гидростатическим давлением и площадью дна:$$F = pS = \rho ghS$$
2. 2
   В опытах площадь дна одинакова. При увеличении высоты столба жидкости $h$ сила давления увеличивается. Поэтому верно утверждение 1.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Выталкивающая сила и объём

Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на тело, полностью погружённое в жидкость. Для эксперимента использовали различные жидкости и сплошные цилиндры разных объёмов…

1. 1
   Для полностью погружённого тела применяем закон Архимеда:$$F_{\text{Арх}} = \rho_{\text{ж}} g V$$
2. 2
   Сравним опыты 1 и 4: жидкость и объём цилиндра одинаковы, а материал различается. В обоих случаях $F_{\text{Арх}} = 0{,}8$ Н, значит, сила не зависит от материала цилиндра.

Ещё 2 шага — в полном решении

Выталкивающая сила цилиндра

Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость. На рисунке представлен график зависимости силы Архимеда от глубины $h$ погружения…

1. 1
   Выталкивающая сила определяется законом Архимеда:$$F_A = \rho_\text{ж} g V_\text{погр}$$
2. 2
   При погружении цилиндра объём его части, находящейся в жидкости, увеличивается. Поэтому выталкивающая сила также увеличивается.

Ещё 2 шага — в полном решении

Выталкивающая сила в жидкостях

Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр, по мере его погружения в воду и в спирт. На рисунке представлен график зависимости силы Архимеда от глубины $h$…

1. 1
   Выталкивающая сила определяется законом Архимеда:$$F_A = \rho g V_{\text{погр}}$$
2. 2
   Плотность воды больше плотности спирта, поэтому при одинаковом объёме погружённой части цилиндра сила Архимеда в воде больше. Это подтверждается графиком.$$F_{A,\text{вода}} > F_{A,\text{спирт}}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Давление жидкости на дно

Учитель провёл опыты с прибором, предложенным Паскалем. В сосуды, дно которых имеет одинаковую площадь и затянуто одинаковой резиновой плёнкой, наливается жидкость. Дно сосудов при этом прогибается…

1. 1
   Сила давления жидкости на дно определяется произведением давления жидкости на площадь дна: $F=pS$.$$F=\rho ghS$$
2. 2
   В опытах площадь дна одинакова. Для жидкости 1 при увеличении высоты столба с $h_2$ до $h_1$ сила давления увеличивается, поэтому верно утверждение 1.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Выталкивающая сила цилиндра

Ученик провёл эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на цилиндр по мере его погружения в жидкость (см. рисунок).

1. 1
   Выталкивающая сила определяется законом Архимеда:$$F_{\text{арх}} = \rho_\text{ж} g V_\text{погр}$$
2. 2
   Из формулы следует, что при прочих равных условиях выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. Поэтому утверждение 2 верно.

Ещё 2 шага — в полном решении