Тест по физике 10 класс: закон сохранения механической энергии

Что нужно знать

Механическая энергия тела складывается из кинетической энергии, связанной с движением, и потенциальной энергии, связанной с положением тела или взаимодействием тел. Кинетическая энергия определяется формулой Eк = mv² / 2, где m — масса тела (кг), v — скорость (м/с), Eк — энергия (Дж). Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли, рассчитывается по формуле Eп = mgh, где g — ускорение свободного падения (м/с²), h — высота над выбранным нулевым уровнем (м). Полная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий: E = Eк + Eп. Закон сохранения механической энергии гласит: если в системе действуют только силы тяжести и упругости, а сопротивлением воздуха и трением можно пренебречь, полная механическая энергия остаётся постоянной. При движении тела кинетическая и потенциальная энергии могут превращаться друг в друга: например, при падении мяча его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается. В реальной жизни этот закон приближённо проявляется при движении качелей, когда энергия переходит из потенциальной в кинетическую и обратно. Типичная ошибка учеников — считать, что при сохранении механической энергии отдельно сохраняются кинетическая и потенциальная энергии, хотя обычно они изменяются, а их сумма остаётся постоянной.

Тест: 11 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что называют механической энергией тела?

    • Работу силы тяжести за единицу времени
    • Сумму кинетической и потенциальной энергий тела
    • Произведение массы тела на его скорость
    • Сумму массы тела и его ускорения
    Механическая энергия складывается из кинетической энергии движения и потенциальной энергии взаимодействия или положения тела.

  2. 2. В каких единицах СИ измеряется механическая энергия?

    • В паскалях (Па)
    • В ваттах (Вт)
    • В джоулях (Дж)
    • В ньютонах (Н)
    Механическая энергия является физической величиной, характеризующей способность тела совершать работу, и измеряется в джоулях.

  3. 3. При каком условии выполняется закон сохранения механической энергии?

    • Когда отсутствует движение тел
    • Когда на тело действуют только силы трения
    • Когда скорость тела обязательно остаётся постоянной
    • Когда действуют только силы тяжести и упругости, а сопротивлением и трением можно пренебречь
    При отсутствии потерь механическая энергия не изменяется: она может переходить из кинетической в потенциальную и обратно.

  4. 4. Что происходит с кинетической и потенциальной энергиями свободно падающего тела, если сопротивлением воздуха пренебречь?

    • Кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная уменьшается
    • Обе энергии остаются постоянными
    • Кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная увеличивается
    • Обе энергии увеличиваются
    При падении скорость тела возрастает, поэтому увеличивается кинетическая энергия. Высота уменьшается, поэтому потенциальная энергия снижается.

  5. 5. Как изменяется полная механическая энергия тела, движущегося по идеальной гладкой горке без трения?

    • Постоянно уменьшается
    • Остаётся неизменной
    • Постоянно увеличивается
    • Становится равной нулю в нижней точке
    При отсутствии трения потенциальная энергия переходит в кинетическую и обратно, но их сумма сохраняется.

  6. 6. Мяч подбросили вертикально вверх. Как изменяется его кинетическая энергия во время подъёма, если сопротивлением воздуха пренебречь?

    • Сначала увеличивается, затем остаётся постоянной
    • Не изменяется, поскольку масса постоянна
    • Уменьшается, поскольку скорость уменьшается
    • Увеличивается, поскольку увеличивается высота
    При подъёме мяча под действием силы тяжести его скорость уменьшается. По формуле Eк = mv² / 2 кинетическая энергия также уменьшается.

  7. 7. Какой пример лучше всего иллюстрирует превращение потенциальной энергии в кинетическую при сохранении механической энергии?

    • Нагревание воды в электрическом чайнике
    • Сжатие пружины рукой с последующим удержанием её в сжатом состоянии
    • Торможение автомобиля на дороге
    • Падение камня с высоты при пренебрежении сопротивлением воздуха
    При падении камня его потенциальная энергия уменьшается и превращается в кинетическую, а полная механическая энергия сохраняется.

  8. 8. Какова кинетическая энергия тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 3 м/с?

    • 9 Дж
    • 6 Дж
    • 3 Дж
    • 18 Дж
    Используем формулу Eк = mv² / 2. Eк = 2 · 3² / 2 = 9 Дж.

  9. 9. Какова потенциальная энергия тела массой 2 кг, находящегося на высоте 5 м над Землёй? Принять g = 10 м/с².

    • 50 Дж
    • 100 Дж
    • 25 Дж
    • 200 Дж
    Используем формулу Eп = mgh. Eп = 2 · 10 · 5 = 100 Дж.

  10. 10. Тело массой 1 кг свободно падает без начальной скорости с высоты 20 м. Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 10 м/с². Какова его скорость непосредственно перед достижением земли?

    • 40 м/с
    • 10 м/с
    • 20 м/с
    • 15 м/с
    По закону сохранения энергии mgh = mv² / 2. Отсюда v = √(2gh) = √(2 · 10 · 20) = √400 = 20 м/с.

  11. 12. Камень массой 1 кг падает с высоты 15 м без начальной скорости. Сопротивлением воздуха пренебречь, g = 10 м/с². Какова его кинетическая энергия на высоте 5 м над землёй?

    • 200 Дж
    • 150 Дж
    • 50 Дж
    • 100 Дж
    По закону сохранения энергии потеря потенциальной энергии равна приобретённой кинетической энергии: Eк = mg(h1 − h2) = 1 · 10 · (15 − 5) = 100 Дж.
Тесты по физике 10 класс