Решения заданий ФИПИ ОГЭ по естественнонаучной грамотности: «Механика и энергия» — с ответами

Мощность ветрогенератора

На основании приведённой таблицы выберите все верные утверждения о зависимости мощности ветрогенераторов от скорости ветра и диаметра лопастей.

1. 1
   Проверим первое утверждение. При скорости ветра $V = 5\ \text{м/с}$ мощность при $d = 1\ \text{м}$ равна $15\ \text{Вт}$, а при $d = 2\ \text{м}$ — $61\ \text{Вт}$. Это примерно в 4 раза больше.$$\dfrac{61}{15} \approx 4$$
2. 2
   Следовательно, первое утверждение верно. Второе утверждение неверно: при увеличении диаметра вдвое мощность возрастает примерно в 4 раза, а не в 2 раза.

Ещё 2 шага — в полном решении

Выбор ветрогенератора для дома

Хозяева одного из частных домов решили установить ветрогенератор для электроснабжения своего дома. Среднегодовая скорость ветра в данной местности составляет 5 м/с. Среднее суточное потребление…

1. 1
   Переведём среднее суточное потребление энергии в требуемую среднюю мощность генератора.$$P_{\text{тр}} = \frac{E}{t} = \frac{4{,}8\ \text{кВт·ч}}{24\ \text{ч}} = 0{,}2\ \text{кВт} = 200\ \text{Вт}$$
2. 2
   В таблице найдём значения мощности при средней скорости ветра $V = 5\ \text{м/с}$. Для диаметра $d = 3\ \text{м}$ мощность равна $137\ \text{Вт}$, что меньше требуемых $200\ \text{Вт}$.

Ещё 2 шага — в полном решении

Снижение уличного шума

Какие методы подойдут для понижения уличного шумового фона в доме?

1. 1
   Зелёные насаждения частично рассеивают и поглощают звуковые волны, поэтому могут уменьшать шум перед домом.
2. 2
   Шумозащитные экраны создают препятствие на пути распространения звука от источника к дому.

Ещё 2 шага — в полном решении

Время реакции водителя

Используя данные исследования из общего материала, оцените промежуток времени между сигналом об опасности и нажатием водителем на педаль тормоза. Ответ подтвердите расчётами.

1. 1
   Промежуток времени между сигналом и нажатием на педаль тормоза можно найти как отношение пути до начала торможения к скорости автомобиля:$$t = \dfrac{s}{v}$$
2. 2
   Переведём скорость из километров в час в метры в секунду. Для первой строки таблицы $32\ \text{км/ч} = \dfrac{32}{3{,}6} \approx 8{,}9\ \text{м/с}$.

Ещё 3 шага — в полном решении

Преобразования энергии на ПЭС

Используя материал о работе приливной электростанции, установите последовательность преобразования видов энергии при выработке электроэнергии на ПЭС.

1. 1
   Потенциальная энергия столба воды при движении воды преобразуется в кинетическую энергию вращения гидротурбины.$$E_{\text{пот}} \rightarrow E_{\text{кин, турбины}}$$
2. 2
   Гидротурбина вращает соединённый с ней ротор генератора, поэтому возникает кинетическая энергия ротора.$$E_{\text{кин, турбины}} \rightarrow E_{\text{кин, ротора}}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Применение беспилотных аппаратов

Используя материал о беспилотных летательных аппаратах, приведите не менее трёх примеров возможного применения беспилотных летательных аппаратов.

1. 1
   Определяем, какие задачи можно выполнять с воздуха дистанционно или автоматически, без присутствия пилота на борту.
2. 2
   Выбираем разные сферы применения беспилотников: наблюдение за территориями, спасательные операции, доставка грузов и съёмка местности.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Факторы мощности ПЭС

Используя материал о работе приливных электростанций, определите, от каких факторов зависит мощность ПЭС.

1. 1
   Мощность ПЭС определяется энергией и количеством воды, проходящей через гидротурбины. Поэтому объём водохранилища влияет на работу станции.
2. 2
   Чем больше гидротурбин и генераторов установлено, тем больше оборудования может одновременно преобразовывать энергию потока воды в электрическую энергию.

Ещё 2 шага — в полном решении

Работа электробуса

Используя сведения из материала об электробусе, выберите верное утверждение.

1. 1
   В материале сказано, что батарея электробуса заряжается за различное время в зависимости от тока, который выдаёт сеть.
2. 2
   Изменение тока приводит к изменению скорости зарядки, поэтому зарядка на ультрабыстрых станциях происходит неравномерно.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Протяжённость трассы дронов

Используя сведения из общего материала о скорости и времени полёта гоночных дронов, оцените возможную протяжённость трассы для соревнований дронов. Приведите расчёты.

1. 1
   Для оценки протяжённости трассы используем формулу пути при движении с постоянной скоростью.$$s = vt$$
2. 2
   Переведём время полёта из минут в часы: минимальное время составляет $3/60 = 0{,}05\ \text{ч}$, максимальное — $5/60 \approx 0{,}083\ \text{ч}$.$$t_{\min}=0{,}05\ \text{ч},\quad t_{\max}\approx0{,}083\ \text{ч}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Разделение веществ центрифугированием

Используя материал задания, определите, какие из представленных веществ можно разделить с помощью метода центрифугирования.

1. 1
   Центрифугирование используют для разделения смесей с компонентами разной плотности.
2. 2
   Молоко является неоднородной смесью: при центрифугировании из него можно отделить жировые частицы.

Ещё 2 шага — в полном решении

Преимущества приливной электростанции

Используя материал о работе приливных электростанций, определите, какие из указанных факторов являются преимуществами, а какие — недостатками строительства ПЭС по сравнению с ТЭС.

1. 1
   ПЭС использует энергию приливов и отливов и не сжигает каменный уголь, поэтому при её работе отсутствуют вредные выбросы, характерные для ТЭС.
2. 2
   Приливы и отливы происходят циклично, поэтому мощность ПЭС меняется в течение суток. Это снижает постоянство энергоснабжения и является недостатком.

Ещё 2 шага — в полном решении

Свойства ультразвука при УЗИ

Используя материал об ультразвуковом исследовании, выберите верные утверждения.

1. 1
   Ультразвук относится к звуковым колебаниям с частотой выше диапазона, воспринимаемого человеком. Поэтому утверждение 1 верно.
2. 2
   Ультразвук является механической волной и может распространяться в воздухе. Контактный гель уменьшает отражение волн на границе воздуха и кожи, а не связан с невозможностью распространения ультразвука в воздухе. Утверждение 2 неверно.

Ещё 3 шага — в полном решении

Зависимость мощности ПЭС от прилива

Используя приведённый материал о работе приливной электростанции, объясните, почему мощность работы ПЭС зависит от высоты прилива.

1. 1
   Высота прилива определяет разность уровней воды между морем и бассейном ПЭС.
2. 2
   При увеличении разности уровней возрастает высота столба воды и давление, под которым вода проходит через плотину.

Ещё 2 шага — в полном решении

Размещение приливных электростанций

Используя материал о работе приливных электростанций, объясните, почему ПЭС не строят на открытых морских побережьях, а располагают в устьях рек или морских заливах.

1. 1
   Для работы ПЭС нужен поток воды, проходящий через турбины под давлением. Давление и энергия потока увеличиваются при увеличении разности уровней воды по разные стороны плотины.$$p = \rho gh$$
2. 2
   В устье реки или морском заливе можно перекрыть часть акватории плотиной и создать замкнутый бассейн. Во время прилива бассейн наполняется, а при отливе вода выходит через узкие проходы плотины.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Энергия аккумуляторов при зарядке

Используя данные материала об электробусе, определите, какую максимальную энергию могут получить его аккумуляторные батареи при полной зарядке. КПД зарядной станции составляет 97%.

1. 1
   Для получения максимальной энергии используем максимальное время полной зарядки из материала: $21$ мин, то есть $0{,}35$ ч.$$t = \frac{21}{60} = 0{,}35\ \text{ч}$$
2. 2
   Энергия, переданная зарядной станцией за это время, равна произведению мощности на время.$$E_\text{затраченная} = Pt = 300 \cdot 0{,}35 = 105\ \text{кВт·ч}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Лабораторная центрифуга

Согласно материалу, центрифуга — устройство, обеспечивающее вращение объекта и используемое для разделения веществ различной плотности. Под каким номером изображена лабораторная центрифуга?

1. 1
   Лабораторная центрифуга должна иметь вращающийся ротор, в котором размещают пробирки или другие ёмкости для разделения веществ.
2. 2
   На изображении 1 показана настольная центрифуга с круглым ротором и местами для пробирок. Остальные приборы предназначены для нагревания, взвешивания и подготовки образцов.

Работа приливной электростанции

Используя материал о работе приливных электростанций, объясните, почему ПЭС не могут обеспечивать бесперебойную подачу электроэнергии одной и той же мощности в течение суток.

1. 1
   Работа ПЭС основана на движении воды через турбины из-за разности уровней воды по разные стороны плотины.
2. 2
   В течение суток приливы и отливы сменяют друг друга, поэтому разность уровней воды и скорость потока постоянно изменяются.

Ещё 1 шаг — в полном решении