Решение энергетических задач - 2019

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Автор-составитель Цирова Ирина Семеновна, доцент, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, кандидат физико-математических наук

Инструкция

1.Выберите задачи соответственно вашей возрастной группе и уровню подготовки.

2.Перейдите на сайт цифрового образовательного ресурса ЯКласс (https://www.yaklass.ru/).

3.Пройдите регистрацию на этом ресурсе, если вы там еще не зарегистрированы (при регистрации указываются только фамилия, имя, класс в своем образовательном учреждении).

4.Для ввода ответов на задачи для учащихся 7-8 классов используйте ссылку Решение задач для 7-8 классов.

Для ввода ответов на задачи для учащихся 9-11 классов используйте ссылку Решение задач для 9-11 классов.

ВНИМАНИЕ! Для учащихся 9-11 классов решение каждой задачи необходимо оформить в отдельном файле.

Возможные варианты:

1)текстовый документ;

2)решение написано вручную на листе бумаги, отсканировано и сохранено в графическом файле;

3)решение написано вручную на листе бумаги, сфотографировано и сохранено в графическом файле.


5.На ввод ответов на задачи даётся ТОЛЬКО ОДНА попытка! НО время, которое отводится на ввод ответов всех заданий, заканчивается 5 ноября. С 0 часов 6 ноября доступ к вводу ответов на сайте ЯКласс будет закрыт!

Свой результат решения задач вы сможете увидеть в своем личном кабинете на сайте ЯКласс после завершения конкурса.



Задачи

7-8 классы
9-11 классы
Задача №1

Назовите четыре источника энергии (основных, первичных), используемых сегодня в мире.



Задача №2

На графике показана зависимость координаты движущейся частицы от времени.

ENERGO19-7-8Zadachi2.jpg
  1. Чему равна средняя путевая скорость движения в интервале времени от 1,5 с до 4 с?
  2. Чему равна мгновенная скорость в момент 2 с?
  3. В каком интервале времени скорость равна нулю?
  4. Чему равна средняя путевая скорость движения в интервале времени от начала движения до конца четвертой секунды?
  5. Чему равна средняя путевая скорость движения в интервале времени от начала движения до конца восьмой секунды?



Задача №3

В настоящее время среднее мировое потребление энергии составляет примерно 500 квадриллионов БТЕ (британская термическая единица) в год.

Используя интернет-ресурсы, оцените эквивалентное количество энергии в:

  1. тоннах каменного угля;
  2. кубических метрах природного газа;
  3. литрах воды водохранилища, возвышающегося на 1000 м над уровнем моря;
  4. баррелях нефти;
  5. килограммах делящегося урана ENERGO19-7-8Zadachi3.jpg



Задача №4

Предположим, что в мире проживает 10 миллиардов человек, каждый из которых потребляет 1000 кВт-ч энергии в год. Вся энергия получена от сжигания природного газа, причем на каждый мегаджоуль выделенной энергии приходится выброс в атмосферу 0,05 кг углерода.

  1. Каков годовой уровень выбросов углерода в атмосферу в этом сценарии?
  2. Сравните уровень выбросов углерода, рассчитанный в п. 1), с нынешней глобальной интенсивностью выбросов углерода в атмосферу в мире.



Задача №5

Предположим, необходимо накопить достаточно энергии, чтобы обеспечить ею регион, который потребляет среднюю мощность 2 ГВт за 10 часов. У вас есть два резервуара для воды, которые можно использовать в насосной системе. Вода насосом подается на холм высотой 200 м, где смонтирован один резервуар. Затем воду из верхнего резервуара спускают через турбину в нижний резервуар.

Какой объем воды необходимо разместить в верхнем резервуаре?



Задача №6

После подачи постоянного напряжения на установку, содержащую газообразный водород, водород разделился на компоненты, состоящие из противоположно заряженных частиц.

Какой вывод можно сделать из этого наблюдения?

А. Газообразный водород - проводник электрического тока.

B. Водород – простейший химический элемент.

C. В состав атомов водорода входят различные составляющие.

D. Атомы водорода электрически нейтральны.

Свой выбор обоснуйте.








Задача №1

На сегодня концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет около 0,04%.

  1. Чему равна масса углерода С, содержащегося в атмосфере?
  2. Чему равна масса углекислого газа, содержащегося в атмосфере?
  3. Какой была концентрация углекислого газа в доиндустриальную эпоху? Какому значению масс углерода и углекислого газа соответствует данная концентрация?
  4. Каково увеличение (по массе) содержания C в атмосфере?
  5. Используя исторические данные, оцените массу C, попавшего с выбросами в атмосферу с середины 19-го века, когда началась промышленная революция. Сравните эту массу с изменением массы С в атмосфере из п. 4). Обсудите/объясните результат сравнения.


Задача №2

В южном регионе рассматривается возможность установки насосного гидро-электро-конвертера (насосной гидростанции) для сглаживания суточных колебаний энергии, получаемой жителями от возобновляемых источников энергии.

Предположительно, гидростанция будет состоять из двух резервуаров для воды, верхнего и нижнего. Каждый резервуар имеет площадь 3 кв км и глубину 100 м. Вертикальное расстояние между центрами масс двух резервуаров составляет 300 метров.

Необходимо обеспечить регион непрерывной подачей электроэнергии в течение 12-часового ночного интервала, а затем восстановить гидросистему с помощью энергии солнечных батарей.

ENERGO19-9-11Zadachi2.jpg
  1. Сколько энергии получит регион от насосной гидростанции за сутки?
  2. Какова мощность гидростанции?
  3. Каков объемный расход воды в гидросистеме?
  4. Солнечная электростанция работает 10 часов в сутки. Какой должна быть ее минимальная мощность, чтобы за сутки вернуть гидро-электро-конвертер в рабочее состояние?


Задача №3

Волновая электростанция преобразует механическую энергию волн в электроэнергию. Работа конвертера уменьшает высоту волны в 2 раза. Другими словами, если «на входе» волна имеет высоту ain, то «на выходе» из станции высота волны равна ain/2.

Если ain = 1 м, а волны набегают с периодом Т = 10 секунд, оцените мощность волновой электростанции, имеющей длину 100 м в направлении, параллельном волновому фронту.

Для справки: мощность волны, приходящуюся на единицу длины вдоль волнового фронта, можно рассчитать по формуле

ENERGO19-9-11Zadachi3.jpg
Задача №4

Отрицательно заряженная частица ускоряется из состояния покоя между двумя параллельными металлическими пластинами, причем сила тяжести значительно меньше силы, с которой электрическое поле действует на частицу.

ENERGO19-9-11Zadachi41.jpg

В ходе эксперимента напряжение между пластинами изменяется. В эксперименте измеряют конечную скорость частицы для каждого значения напряжения. Результаты измерений сведены в таблицу:

ENERGO19-9-11Zadachi42.jpg
  1. По результатам эксперимента постройте график. На графике, кроме экспериментальных точек, постройте непрерывную кривую, наилучшим образом аппроксимирующую результаты опыта.
ENERGO19-9-11Zadachi43.jpg

2. Ученики, проводившие измерения, предположили, что заряженная частица – это электрон. Верно ли такое предположение? Свой ответ обоснуйте, опираясь на результаты эксперимента.


Задача №5

В школьной лаборатории ученики проводят эксперимент с домино. Различное количество фишек домино поместили в семь одинаковых легких коробок. После этого коробки запечатали и взвесили. В таблице приведены значения массы каждой запечатанной коробки, и начат некоторый предварительный анализ данных.

ENERGO19-9-11Zadachi5.jpg

Проанализируйте этот эксперимент. Насколько эффективно он моделирует опыт Милликена с масляными каплями?


Задача №6

В цепи, показанной на рисунке, конденсаторы в начальный момент не заряжены, амперметр идеальный.

Какими будут показания амперметра

  1. сразу после замыкания ключа К
  2. через длительный интервал времени после замыкания К?

Какие заряды будут на конденсаторах в установившемся режиме? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

ENERGO19-9-11Zadachi6.jpg




Ответы на задачи

7-8 классы
9-11 классы
Задача №1


Ответ: Нефть, газ, каменный уголь, атомное ядро.


Задача №2


Ответ:

1) Vcp = 8/2.5 = 3.2 м/с

2) V = 10/2 = 5 м/с

3) От 4 до5 с

4) Vcp = 15/4 = 3.75 м/с

5) Vcp = 30/8 = 3.75 м/с


Задача №3


Решение:

1 БТЕ = 1055 Дж.

ENERGO-19-RESH-Zadacha3-7-8.jpg


Задача №4


Решение:

ENERGO-19-RESH-Zadacha4-7-8.jpg


Задача №5


Решение:

ENERGO-19-RESH-Zadacha5-7-8.jpg


Задача №6


Ответ: С



Задача №1

Решение:

ENERGO-19-RESH-Zadacha11-9-11.jpg

3) В доиндустриальную эпоху концентрация углекислого газа составляла примерно 0.028%

ENERGO-19-RESH-Zadacha12-9-11.jpg


ENERGO-19-RESH-Zadacha13-9-11.jpg


Задача №2

Решение:

ENERGO-19-RESH-Zadacha2-9-11.jpg


Задача №3

Решение:

ENERGO-19-RESH-Zadacha3-9-11.jpg


Задача №4

Решение:

1)
ENERGO-19-RESH-Zadacha41-9-11.jpg


ENERGO-19-RESH-Zadacha42-9-11.jpg


Задача №5

Решение:

В опыте наименьшая разность масс коробок равна 4.3 г (между коробками №2 и №3). Все разности масс – целые кратные величины 4,3 г. И если разность масс обусловлена наличием в коробках разного числа фишек домино, то масса одной фишки – 4.3 грамма.

Метод в данном опыте подобен методу опыта Милликена с масляными каплями. По измерениям Милликена заряд капель в его эксперименте изменялся на величину, кратную 1.6*10^(-19) Кл.


Задача №6

Решение:

1) Сразу после замыкания ключа эквивалентная цепь имеет вид:

ENERGO-19-RESH-Zadacha61-9-11.jpg

Полное сопротивление цепи равно 106,7 Ом.

Показания амперметра I = U/R = 100/106,7 = 0,94 A


2) Для расчетов в установившемся режиме пронумеруем конденсаторы:

ENERGO-19-RESH-Zadacha62-9-11.jpg

Полное сопротивление цепи R = 165 Ом.

Показания амперметра I = U/R = 0,6 A.

Заряды на конденсаторах: q1 = 225 мкКл, q2 = 600 мкКл, q3 = 150 мкКл.



На главную

На страницу проекта Энергетика для всех-2019