Вопрос:

4. На рисунке представлены графики зависимости давления р от глубины погружения h для двух покоящихся жидкостей: воды и лёгкой жидкости эфира (плотность эфира р=0,72 г/см³), при постоянной температуре. Выберите два верных утверждения, согласующихся с приведёнными графиками.

Ответ:

Анализ графиков:

На графике представлены зависимости давления от глубины для воды и эфира. Обе зависимости линейные, что соответствует формуле \( p = \rho \cdot g \cdot h \), где \( p \) — давление, \( \rho \) — плотность жидкости, \( g \) — ускорение свободного падения, \( h \) — глубина.

Склон графика показывает, насколько быстро растёт давление с глубиной. Чем больше плотность жидкости, тем круче наклон графика.

  • График воды: При \( h = 10 \) м, \( p \approx 100 \) кПа. При \( h = 20 \) м, \( p \approx 200 \) кПа.
  • График эфира: При \( h = 10 \) м, \( p \approx 72 \) кПа. При \( h = 20 \) м, \( p \approx 144 \) кПа.

Проверка утверждений:

  1. С увеличением глубины погружения давление в эфире возрастает быстрее. Неверно. Наклон графика воды круче, что означает более быстрое возрастание давления с глубиной.
  2. В воде давление возрастёт вдвое на глубине 20 м. Верно. Давление при \( h = 10 \) м равно \( \approx 100 \) кПа, при \( h = 20 \) м — \( \approx 200 \) кПа.
  3. Плотность оливкового масла 0,92 г/см³, график аналогичной зависимости давления от глубины для масла окажется между зависимостью для эфира и для воды. Верно. Плотность оливкового масла \( (0,92 \ \text{г/см}^3) \) больше плотности эфира \( (0,72 \ \text{г/см}^3) \) и меньше плотности воды (приблизительно \( 1 \ \text{г/см}^3 \)). Следовательно, наклон графика будет больше, чем у эфира, и меньше, чем у воды.
  4. По мере подъёма из воды давление падает до нуля. Верно. Давление на поверхности воды ( \( h = 0 \)) равно нулю (если не учитывать атмосферное давление, которое на графике не показано).
  5. Плотность ртути 13,59 г/см³, график аналогичной зависимости давления от глубины для ртути окажется между зависимостью для воды и осью ординат Неверно. Плотность ртути намного больше плотности воды, поэтому график для ртути будет гораздо круче, чем для воды, и не будет находиться между графиком воды и осью ординат.

В задании просят выбрать ДВА верных утверждения. Из анализа следует, что верными являются утверждения 2, 3 и 4. Поскольку в варианте ответа должно быть ровно два, нужно выбрать два наиболее точных и соответствующих графикам. Утверждение 2 непосредственно следует из графика. Утверждение 3 является следствием сравнения плотностей, а утверждение 4 — общее свойство давления жидкости. Однако, при внимательном рассмотрении графика, давление воды на глубине 20м примерно 200 кПа, а на 10м - 100 кПа. Так что утверждение 2 точно соответствует графику. Утверждение 3, сравнивая с эфиром и водой, также верно, так как 0.92 г/см^3 находится между 0.72 г/см^3 и 1 г/см^3. Утверждение 4 тоже верно, поскольку при h=0, p=0. Перечитав условия, мы должны выбрать ДВА утверждения. Утверждение 2 проверяется по графику. Утверждение 3 требует сравнения плотностей. Утверждение 4 также является общим физическим свойством. Давайте перепроверим утверждение 4. График начинается с точки (0,0). Это означает, что при нулевой глубине давление равно нулю. Подъем из воды означает уменьшение глубины. Следовательно, давление будет падать до нуля. Утверждение 4 верно. Теперь выберем из 2, 3, 4. Утверждение 2 и 4 непосредственно следуют из графика. Утверждение 3 является сравнением, но не напрямую данными с графика. Поскольку в условии сказано «согласующихся с приведёнными графиками», то 2 и 4 — наиболее подходящие.

Ответ: 2, 4