Priprema za OGE i Jedinstveni državni ispit
Srednje opće obrazovanje
Linija UMK A. V. Grachev. Fizika (10-11) (osnovni, napredni)
Linija UMK A. V. Grachev. fizika (7-9)
Linija UMK A. V. Peryshkin. fizika (7-9)
Priprema za ispit iz fizike: primjeri, rješenja, objašnjenja
Zadatke ispita iz fizike (opcija C) analiziramo s nastavnikom.Lebedeva Alevtina Sergeevna, učiteljica fizike, radno iskustvo 27 godina. Diploma Ministarstva obrazovanja Moskovske regije (2013.), Zahvala načelnika općinskog okruga Voskresensky (2015.), Diploma predsjednika Udruge nastavnika matematike i fizike Moskovske regije (2015.).
U radu su prikazani zadaci različitih razina složenosti: osnovne, napredne i visoke. Zadaci osnovne razine jednostavni su zadaci kojima se ispituje asimilacija najvažnijih fizikalnih pojmova, modela, pojava i zakona. Zadaci napredne razine usmjereni su na provjeru sposobnosti korištenja pojmova i zakona fizike za analizu različitih procesa i pojava, kao i sposobnosti rješavanja zadataka za primjenu jednog ili dva zakona (formule) na bilo koju od tema školski tečaj fizike. U radu 4, zadaci 2. dijela su zadaci visoke razine složenosti i provjeravaju sposobnost korištenja zakona i teorija fizike u promijenjenoj ili novoj situaciji. Ispunjavanje takvih zadataka zahtijeva primjenu znanja iz dva tri odjeljka fizike odjednom, t.j. visoka razina obuke. Ova opcija je u potpunosti u skladu s demo verzijom USE-a u 2017. godini, zadaci su preuzeti iz otvorene banke USE zadataka.
Na slici je prikazan graf ovisnosti modula brzine o vremenu t. Odredite iz grafikona put koji je prešao automobil u vremenskom intervalu od 0 do 30 s.
Riješenje. Put koji automobil pređe u vremenskom intervalu od 0 do 30 s najjednostavnije se definira kao površina trapeza čije su osnovice vremenski intervali (30 - 0) = 30 s i (30 - 10) = 20 s, a visina je brzina v= 10 m/s, tj.
| S = | (30 + 20) iz | 10 m/s = 250 m. |
| 2 |
Odgovor. 250 m
Masa od 100 kg podiže se užetom okomito prema gore. Na slici je prikazana ovisnost projekcije brzine V opterećenje na osi usmjereno prema gore, od vremena t. Odredite modul napetosti sajle tijekom podizanja.
Riješenje. Prema krivulji projekcije brzine v opterećenje na osi usmjerenu okomito prema gore, od vremena t, možete odrediti projekciju ubrzanja tereta
| a = | ∆v | = | (8 – 2) m/s | \u003d 2 m / s 2. |
| ∆t | 3 s |
Na opterećenje utječu: gravitacija usmjerena okomito prema dolje i sila napetosti kabela usmjerena okomito prema gore duž kabela, vidi sl. 2. Zapišimo osnovnu jednadžbu dinamike. Upotrijebimo drugi Newtonov zakon. Geometrijski zbroj sila koje djeluju na tijelo jednak je umnošku mase tijela i akceleracije koja mu se daje.
+ = (1)
Zapišimo jednadžbu za projekciju vektora u referentnom okviru povezanom sa zemljom, os OY će biti usmjerena prema gore. Projekcija sile napetosti je pozitivna, budući da se smjer sile poklapa sa smjerom osi OY, projekcija sile teže je negativna, budući da je vektor sile suprotan osi OY, projekcija vektora ubrzanja također je pozitivan, pa se tijelo giba ubrzanjem prema gore. Imamo
T – mg = ma (2);
iz formule (2) modul sile zatezanja
T = m(g + a) = 100 kg (10 + 2) m/s 2 = 1200 N.
Odgovor. 1200 N.
Tijelo se vuče duž hrapave horizontalne površine konstantnom brzinom, čiji je modul 1,5 m/s, primjenjujući na njega silu kao što je prikazano na slici (1). U tom slučaju modul sile trenja klizanja koja djeluje na tijelo iznosi 16 N. Kolika je snaga koju razvija sila F?
Riješenje. Zamislimo fizički proces naveden u uvjetu zadatka i napravimo shematski crtež koji prikazuje sve sile koje djeluju na tijelo (slika 2). Zapišimo osnovnu jednadžbu dinamike.
Tr + + = (1)
Odabravši referentni sustav povezan s fiksnom površinom, zapisujemo jednadžbe za projekciju vektora na odabrane koordinatne osi. Prema uvjetu zadatka, tijelo se giba jednoliko, jer mu je brzina konstantna i jednaka 1,5 m/s. To znači da je ubrzanje tijela nula. Na tijelo vodoravno djeluju dvije sile: sila trenja klizanja tr. i sila kojom se tijelo vuče. Projekcija sile trenja je negativna, jer se vektor sile ne podudara sa smjerom osi x. Projekcija sile F pozitivan. Podsjećamo da za pronalaženje projekcije spuštamo okomicu s početka i kraja vektora na odabranu os. Imajući to na umu, imamo: F jer- F tr = 0; (1) izraziti projekciju sile F, ovo F cosα = F tr = 16 N; (2) tada će snaga koju razvija sila biti jednaka N = F cosα V(3) Napravimo zamjenu, uzimajući u obzir jednadžbu (2), i zamijenimo odgovarajuće podatke u jednadžbi (3):
N\u003d 16 N 1,5 m / s \u003d 24 W.
Odgovor. 24 W.
Opterećenje pričvršćeno na laganu oprugu krutosti od 200 N/m oscilira okomito. Slika prikazuje dijagram pomaka x teret iz vremena t. Odredi kolika je težina tereta. Zaokružite svoj odgovor na najbliži cijeli broj.
Riješenje. Uteg na oprugi oscilira okomito. Prema krivulji pomaka opterećenja x s vremena t, odrediti period osciliranja tereta. Period osciliranja je T= 4 s; iz formule T= 2π izražavamo masu m teret.
| = | T | ; | m | = | T 2 | ; m = k | T 2 | ; m= 200 H/m | (4 s) 2 | = 81,14 kg ≈ 81 kg. |
| 2π | k | 4π 2 | 4π 2 | 39,438 |
Odgovor: 81 kg.
Na slici je prikazan sustav od dva lagana bloka i bestežinskog kabela, pomoću kojih možete balansirati ili podići teret od 10 kg. Trenje je zanemarivo. Na temelju analize gornje slike, odaberite dva točne tvrdnje i u odgovoru naznačiti njihove brojeve.
- Da biste održali opterećenje u ravnoteži, morate djelovati na kraj užeta sa silom od 100 N.
- Sustav blokova prikazan na slici ne daje dobit u snazi.
- h, morate izvući dio užeta duljine 3 h.
- Za polagano podizanje tereta do visine hh.
Riješenje. U ovom zadatku potrebno je prisjetiti se jednostavnih mehanizama, odnosno blokova: pokretnog i fiksnog bloka. Pomični blok daje dvostruko povećanje u snazi, dok se dio užeta mora povući dvostruko duže, a fiksni blok služi za preusmjeravanje sile. U radu, jednostavni mehanizmi pobjede ne daju. Nakon analize problema, odmah odabiremo potrebne izjave:
- Za polagano podizanje tereta do visine h, trebate izvući dio užeta duljine 2 h.
- Da biste održali opterećenje u ravnoteži, morate djelovati na kraj užeta sa silom od 50 N.
Odgovor. 45.
Aluminijski uteg, pričvršćen na bestežinski i nerastegljivi konac, potpuno je uronjen u posudu s vodom. Teret ne dodiruje stijenke i dno posude. Zatim se u istu posudu s vodom uroni željezni teret, čija je masa jednaka masi aluminijskog tereta. Kako će se zbog toga promijeniti modul sile zatezanja niti i modul sile gravitacije koja djeluje na opterećenje?
- povećava;
- Smanjuje se;
- Ne mijenja se.
Riješenje. Analiziramo stanje problema i odabiremo one parametre koji se ne mijenjaju tijekom proučavanja: to je masa tijela i tekućina u koju je tijelo uronjeno na niti. Nakon toga, bolje je napraviti shematski crtež i naznačiti sile koje djeluju na opterećenje: sila napetosti niti F kontrola, usmjerena duž niti prema gore; gravitacija usmjerena okomito prema dolje; Arhimedova sila a, koji djeluje sa strane tekućine na uronjeno tijelo i usmjeren je prema gore. Prema uvjetu zadatka, masa tereta je ista, dakle, modul sile teže koja djeluje na teret se ne mijenja. Budući da je gustoća robe različita, volumen će također biti drugačiji.
| V = | m | . |
| str |
Gustoća željeza je 7800 kg / m 3, a opterećenje aluminija 2700 kg / m 3. posljedično, V dobro< Va. Tijelo je u ravnoteži, rezultanta svih sila koje djeluju na tijelo je nula. Usmjerimo koordinatnu os OY prema gore. Osnovnu jednadžbu dinamike, uzimajući u obzir projekciju sila, zapisujemo u obliku F ex + Fa – mg= 0; (1) Izražavamo silu napetosti F ekstr = mg – Fa(2); Arhimedova sila ovisi o gustoći tekućine i volumenu potopljenog dijela tijela Fa = ρ gV p.h.t. (3); Gustoća tekućine se ne mijenja, a volumen željeznog tijela je manji V dobro< Va, pa će Arhimedova sila koja djeluje na željezno opterećenje biti manja. Zaključujemo o modulu sile napetosti niti, radeći s jednadžbom (2), on će se povećati.
Odgovor. 13.
Bar masa m klizi s fiksne hrapave nagnute ravnine s kutom α na bazi. Modul ubrzanja šipke jednak je a, modul brzine šipke se povećava. Otpor zraka može se zanemariti.
Uspostavite korespondenciju između fizikalnih veličina i formula pomoću kojih se one mogu izračunati. Za svaku poziciju prvog stupca odaberite odgovarajuću poziciju iz drugog stupca i upišite odabrane brojeve u tablicu ispod odgovarajućih slova.
B) Koeficijent trenja šipke o nagnutoj ravnini
3) mg cosα
| 4) sinα - | a |
| g cosα |
Riješenje. Ovaj zadatak zahtijeva primjenu Newtonovih zakona. Preporučujemo izradu shematskog crteža; naznačiti sve kinematičke karakteristike kretanja. Ako je moguće, opišite vektor ubrzanja i vektore svih sila koje se primjenjuju na tijelo koje se kreće; zapamtite da su sile koje djeluju na tijelo rezultat interakcije s drugim tijelima. Zatim zapišite osnovnu jednadžbu dinamike. Odaberite referentni sustav i zapišite rezultirajuću jednadžbu za projekciju vektora sile i ubrzanja;
Slijedeći predloženi algoritam napravit ćemo shematski crtež (slika 1). Na slici su prikazane sile primijenjene na težište šipke i koordinatne osi referentnog sustava povezane s površinom nagnute ravnine. Budući da su sve sile konstantne, kretanje šipke će biti jednako promjenjivo s povećanjem brzine, t.j. vektor ubrzanja usmjeren je u smjeru gibanja. Odaberimo smjer osi kao što je prikazano na slici. Zapišimo projekcije sila na odabrane osi.
Zapišimo osnovnu jednadžbu dinamike:
Tr + = (1)
Napišimo ovu jednadžbu (1) za projekciju sila i ubrzanja.
Na osi OY: projekcija sile reakcije oslonca je pozitivna, budući da se vektor poklapa sa smjerom osi OY N y = N; projekcija sile trenja je nula jer je vektor okomit na os; projekcija gravitacije bit će negativna i jednaka mgy= – mg cosα ; projekcija vektora ubrzanja a y= 0, budući da je vektor ubrzanja okomit na os. Imamo N – mg cosα = 0 (2) iz jednadžbe izražavamo reakcijsku silu koja djeluje na šipku sa strane nagnute ravnine. N = mg cosα (3). Zapišimo projekcije na os OX.
Na osi OX: projekcija sile N jednaka je nuli, budući da je vektor okomit na os OX; Projekcija sile trenja je negativna (vektor je usmjeren u suprotnom smjeru u odnosu na odabranu os); projekcija gravitacije je pozitivna i jednaka je mg x = mg sinα (4) iz pravokutnog trokuta. Pozitivna projekcija ubrzanja a x = a; Zatim zapisujemo jednadžbu (1) uzimajući u obzir projekciju mg sinα- F tr = ma (5); F tr = m(g sinα- a) (6); Zapamtite da je sila trenja proporcionalna sili normalnog tlaka N.
Po definiciji F tr = μ N(7), izražavamo koeficijent trenja šipke o nagnutoj ravnini.
| μ = | F tr | = | m(g sinα- a) | = tanα – | a | (8). |
| N | mg cosα | g cosα |
Za svako slovo odabiremo odgovarajuće pozicije.
Odgovor. A-3; B - 2.
Zadatak 8. Plinoviti kisik nalazi se u posudi zapremnine 33,2 litre. Tlak plina je 150 kPa, njegova temperatura je 127 ° C. Odredite masu plina u ovoj posudi. Odgovor izrazite u gramima i zaokružite na najbliži cijeli broj.
Riješenje. Važno je obratiti pozornost na pretvorbu jedinica u SI sustav. Pretvorite temperaturu u Kelvine T = t°S + 273, volumen V\u003d 33,2 l \u003d 33,2 10 -3 m 3; Prevodimo pritisak P= 150 kPa = 150 000 Pa. Korištenje jednadžbe stanja idealnog plina
izraziti masu plina.
Svakako obratite pažnju na jedinicu u kojoj se od vas traži da zapišete odgovor. Vrlo je važno.
Odgovor. 48
Zadatak 9. Idealan jednoatomski plin u količini od 0,025 mola adijabatski se ekspandira. Istovremeno, njegova je temperatura pala sa +103°S na +23°S. Koliki je rad plina? Izrazite svoj odgovor u džulima i zaokružite na najbliži cijeli broj.
Riješenje. Prvo, plin je jednoatomski broj stupnjeva slobode i= 3, drugo, plin se adijabatski širi - to znači da nema prijenosa topline P= 0. Plin radi tako što smanjuje unutarnju energiju. Imajući to na umu, zapisujemo prvi zakon termodinamike kao 0 = ∆ U + A G; (1) izražavamo rad plina A g = –∆ U(2); Zapisujemo promjenu unutarnje energije za jednoatomni plin kao
Odgovor. 25 J.
Relativna vlažnost dijela zraka na određenoj temperaturi iznosi 10%. Koliko puta treba promijeniti tlak tog dijela zraka da bi se njegova relativna vlažnost pri konstantnoj temperaturi povećala za 25%?
Riješenje. Pitanja vezana uz zasićenu paru i vlažnost zraka najčešće izazivaju poteškoće kod školaraca. Koristimo formulu za izračun relativne vlažnosti zraka
Prema uvjetu zadatka temperatura se ne mijenja, što znači da tlak zasićene pare ostaje isti. Napišimo formulu (1) za dva stanja zraka.
φ 1 \u003d 10%; φ 2 = 35%
Tlak zraka izražavamo iz formula (2), (3) i nalazimo omjer tlakova.
| P 2 | = | φ 2 | = | 35 | = 3,5 |
| P 1 | φ 1 | 10 |
Odgovor. Pritisak treba povećati za 3,5 puta.
Vruća tvar u tekućem stanju polagano je hlađena u peći za taljenje konstantne snage. U tablici su prikazani rezultati mjerenja temperature tvari tijekom vremena.
Odaberite s predloženog popisa dva tvrdnje koje odgovaraju rezultatima mjerenja i označavaju njihov broj.
- Talište tvari u ovim uvjetima je 232°C.
- Za 20 minuta. nakon početka mjerenja tvar je bila samo u čvrstom stanju.
- Toplinski kapacitet tvari u tekućem i čvrstom stanju je isti.
- Nakon 30 min. nakon početka mjerenja tvar je bila samo u čvrstom stanju.
- Proces kristalizacije tvari trajao je više od 25 minuta.
Riješenje. Kako se materija hladila, njezina se unutarnja energija smanjivala. Rezultati mjerenja temperature omogućuju određivanje temperature na kojoj tvar počinje kristalizirati. Sve dok tvar prelazi iz tekućeg u čvrsto stanje, temperatura se ne mijenja. Znajući da su temperatura taljenja i temperatura kristalizacije iste, biramo tvrdnju:
1. Talište tvari u ovim uvjetima je 232°C.
Druga točna izjava je:
4. Nakon 30 min. nakon početka mjerenja tvar je bila samo u čvrstom stanju. Budući da je temperatura u ovom trenutku već ispod temperature kristalizacije.
Odgovor. 14.
U izoliranom sustavu tijelo A ima temperaturu od +40°C, a tijelo B ima temperaturu od +65°C. Ova tijela se dovode u toplinski kontakt jedno s drugim. Nakon nekog vremena postiže se toplinska ravnoteža. Kako su se zbog toga promijenile temperatura tijela B i ukupna unutarnja energija tijela A i B?
Za svaku vrijednost odredite odgovarajuću prirodu promjene:
- Povećana;
- Smanjena;
- Nije se promijenilo.
Upišite u tablicu odabrane brojeve za svaku fizičku veličinu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. Ako u izoliranom sustavu tijela nema drugih energetskih transformacija osim prijenosa topline, tada je količina topline koju odaju tijela čija se unutarnja energija smanjuje jednaka količini topline koju primaju tijela čija se unutarnja energija povećava. (Prema zakonu održanja energije.) U tom se slučaju ukupna unutarnja energija sustava ne mijenja. Problemi ovog tipa rješavaju se na temelju jednadžbe toplinske ravnoteže.
| ∆U = ∑ | n | ∆U i = 0 (1); |
| i = 1 |
gdje je ∆ U- promjena unutarnje energije.
U našem slučaju, kao rezultat prijenosa topline, unutarnja energija tijela B opada, što znači da se temperatura ovog tijela smanjuje. Unutarnja energija tijela A raste, budući da je tijelo primilo količinu topline od tijela B, tada će se njegova temperatura povećati. Ukupna unutarnja energija tijela A i B se ne mijenja.
Odgovor. 23.
Proton str, uletio u jaz između polova elektromagneta, ima brzinu okomitu na vektor indukcije magnetskog polja, kao što je prikazano na slici. Gdje je Lorentzova sila koja djeluje na proton usmjerena u odnosu na lik (gore, prema promatraču, daleko od promatrača, dolje, lijevo, desno)
Riješenje. Na nabijenu česticu djeluje magnetsko polje Lorentzovom silom. Kako bi se odredio smjer ove sile, važno je zapamtiti mnemoničko pravilo lijeve ruke, a ne zaboraviti uzeti u obzir naboj čestice. Četiri prsta lijeve ruke usmjeravamo duž vektora brzine, za pozitivno nabijenu česticu vektor bi trebao ući u dlan okomito, palac povučen za 90 ° pokazuje smjer Lorentzove sile koja djeluje na česticu. Kao rezultat, imamo da je vektor Lorentzove sile usmjeren od promatrača u odnosu na lik.
Odgovor. od promatrača.
Modul jakosti električnog polja u ravnom zračnom kondenzatoru kapaciteta 50 μF iznosi 200 V/m. Razmak između ploča kondenzatora je 2 mm. Koliki je naboj na kondenzatoru? Napišite svoj odgovor u µC.
Riješenje. Pretvorimo sve mjerne jedinice u SI sustav. Kapacitet C \u003d 50 μF \u003d 50 10 -6 F, udaljenost između ploča d= 2 10 -3 m. Problem se bavi ravnim zračnim kondenzatorom - uređajem za akumuliranje električnog naboja i energije električnog polja. Iz formule električnog kapaciteta
gdje d je razmak između ploča.
Izrazimo napetost U= E d(4); Zamijenite (4) u (2) i izračunajte naboj kondenzatora.
q = C · Ed\u003d 50 10 -6 200 0,002 \u003d 20 μC
Obratite pažnju na jedinice u koje trebate napisati odgovor. Dobili smo ga u privjescima, ali ga predstavljamo u μC.
Odgovor. 20 µC.
Učenik je proveo pokus loma svjetlosti, prikazan na fotografiji. Kako se kut loma svjetlosti koja se širi u staklu i indeks loma stakla mijenjaju s povećanjem upadnog kuta?
- povećava se
- Smanjuje se
- Ne mijenja se
- Zabilježite odabrane brojeve za svaki odgovor u tablicu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. U zadacima takvog plana prisjećamo se što je lom. To je promjena smjera širenja vala pri prelasku iz jednog medija u drugi. To je uzrokovano činjenicom da su brzine širenja valova u tim medijima različite. Nakon što smo otkrili iz kojeg medija u koji se svjetlost širi, zapisujemo zakon loma u obliku
| sinα | = | n 2 | , |
| sinβ | n 1 |
gdje n 2 - apsolutni indeks loma stakla, medij u koji ide svjetlost; n 1 je apsolutni indeks loma prvog medija iz kojeg dolazi svjetlost. Za zrak n 1 = 1. α je upadni kut snopa na površinu staklenog polucilindra, β je kut loma zraka u staklu. Štoviše, kut loma bit će manji od kuta upada, budući da je staklo optički gušći medij - medij s visokim indeksom loma. Brzina širenja svjetlosti u staklu je sporija. Imajte na umu da se kutovi mjere od okomice obnovljene u točki upada snopa. Ako povećate upadni kut, tada će se povećati i kut loma. Indeks loma stakla se od toga neće promijeniti.
Odgovor.
Bakreni kratkospojnik na vrijeme t 0 = 0 počinje se kretati brzinom od 2 m/s duž paralelnih horizontalnih vodljivih tračnica, na čije je krajeve spojen otpornik od 10 ohma. Cijeli sustav je u vertikalnom jednoličnom magnetskom polju. Otpor skakača i tračnica je zanemariv, skakač je uvijek okomit na tračnice. Tok F vektora magnetske indukcije kroz krug formiran od kratkospojnika, tračnica i otpornika mijenja se tijekom vremena t kao što je prikazano na grafikonu.
Pomoću grafikona odaberite dvije točne tvrdnje i navedite njihov broj u svom odgovoru.
- S vremenom t\u003d 0,1 s, promjena magnetskog toka kroz krug je 1 mWb.
- Indukcijska struja u kratkospojniku u rasponu od t= 0,1 s t= 0,3 s max.
- Modul EMF indukcije koji se javlja u krugu je 10 mV.
- Jačina induktivne struje koja teče u kratkospojniku je 64 mA.
- Da bi se održalo kretanje skakača, na njega se primjenjuje sila čija je projekcija na smjer tračnica 0,2 N.
Riješenje. Prema grafu ovisnosti toka vektora magnetske indukcije kroz strujni krug o vremenu određujemo presjeke na kojima se mijenja protok F, a gdje je promjena protoka nula. To će nam omogućiti da odredimo vremenske intervale u kojima će se indukcijska struja pojaviti u krugu. Točna izjava:
1) Do vremena t= 0,1 s promjena magnetskog toka kroz krug je 1 mWb ∆F = (1 - 0) 10 -3 Wb; EMF modul indukcije koji se javlja u krugu određuje se korištenjem EMP zakona
Odgovor. 13.
Prema grafu ovisnosti jakosti struje o vremenu u električnom krugu čiji je induktivitet 1 mH odrediti modul EMF samoindukcije u vremenskom intervalu od 5 do 10 s. Odgovor napišite u mikrovoltima.
Riješenje. Pretvorimo sve veličine u SI sustav, t.j. prevedemo induktivitet od 1 mH u H, dobijemo 10 -3 H. Jačina struje prikazana na slici u mA također će se pretvoriti u A množenjem s 10 -3.
Formula EMF samoindukcije ima oblik
u ovom slučaju vremenski interval je dan prema uvjetu problema
∆t= 10 s – 5 s = 5 s
sekundi i prema rasporedu određujemo interval trenutne promjene za to vrijeme:
∆ja= 30 10 –3 – 20 10 –3 = 10 10 –3 = 10 –2 A.
Zamjenjujemo numeričke vrijednosti u formulu (2), dobivamo
| Ɛ | \u003d 2 10 -6 V ili 2 μV.
Odgovor. 2.
Dvije prozirne ravnoparalelne ploče čvrsto su pritisnute jedna uz drugu. Snop svjetlosti pada iz zraka na površinu prve ploče (vidi sliku). Poznato je da je indeks loma gornje ploče jednak n 2 = 1,77. Uspostavite korespondenciju između fizikalnih veličina i njihovih vrijednosti. Za svaku poziciju prvog stupca odaberite odgovarajuću poziciju iz drugog stupca i upišite odabrane brojeve u tablicu ispod odgovarajućih slova.
Riješenje. Za rješavanje problema o lomanju svjetlosti na granici između dva medija, posebice problema s prolaskom svjetlosti kroz ravnoparalelne ploče, može se preporučiti sljedeći redoslijed rješavanja: nacrtajte crtež koji pokazuje putanju zraka koje idu od jedne srednje do drugog; u točki upada snopa na granici između dva medija, nacrtajte normalu na površinu, označite kutove upada i loma. Obratite posebnu pozornost na optičku gustoću medija koji se razmatra i zapamtite da kada svjetlosni snop prijeđe iz optički manje gustog medija u optički gušći medij, kut loma će biti manji od kuta upada. Na slici je prikazan kut između upadne zrake i površine, a potreban nam je upadni kut. Zapamtite da se kutovi određuju iz okomice obnovljene u točki upada. Određujemo da je kut upada zraka na površinu 90° - 40° = 50°, indeks loma n 2 = 1,77; n 1 = 1 (zrak).
Napišimo zakon loma
| sinβ = | grijeh50 | = 0,4327 ≈ 0,433 |
| 1,77 |
Izgradimo približan put grede kroz ploče. Koristimo formulu (1) za granice 2–3 i 3–1. Kao odgovor dobivamo
A) Sinus upadnog kuta snopa na granici 2–3 između ploča je 2) ≈ 0,433;
B) Kut loma zraka pri prelasku granice 3–1 (u radijanima) je 4) ≈ 0,873.
Odgovor. 24.
Odredite koliko α - čestica i koliko protona se dobije kao rezultat reakcije termonuklearne fuzije
+ → x+ y;
Riješenje. U svim nuklearnim reakcijama poštuju se zakoni održanja električnog naboja i broja nukleona. Označite sa x broj alfa čestica, y broj protona. Napravimo jednadžbe
+ → x + y;
rješavanje sustava imamo to x = 1; y = 2
Odgovor. 1 – α-čestica; 2 - protoni.
Modul gibanja prvog fotona je 1,32 · 10 -28 kg m/s, što je 9,48 · 10 -28 kg m/s manje od modula impulsa drugog fotona. Pronađite omjer energije E 2 /E 1 drugog i prvog fotona. Zaokružite svoj odgovor na desetine.
Riješenje. Zamah drugog fotona je po uvjetu veći od zamaha prvog fotona, tako da možemo zamisliti str 2 = str 1 + ∆ str(jedan). Energija fotona može se izraziti u terminima zamaha fotona korištenjem sljedećih jednadžbi. Ovaj E = mc 2(1) i str = mc(2), dakle
E = PC (3),
gdje E je energija fotona, str je zamah fotona, m je masa fotona, c= 3 10 8 m/s je brzina svjetlosti. Uzimajući u obzir formulu (3), imamo:
| E 2 | = | str 2 | = 8,18; |
| E 1 | str 1 |
Odgovor zaokružujemo na desetine i dobivamo 8,2.
Odgovor. 8,2.
Jezgra atoma je podvrgnuta radioaktivnom pozitronskom β-raspadu. Kako je to promijenilo električni naboj jezgre i broj neutrona u njoj?
Za svaku vrijednost odredite odgovarajuću prirodu promjene:
- Povećana;
- Smanjena;
- Nije se promijenilo.
Upišite u tablicu odabrane brojeve za svaku fizičku veličinu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. Positron β - raspad u atomskoj jezgri nastaje tijekom transformacije protona u neutron uz emisiju pozitrona. Kao rezultat toga, broj neutrona u jezgri raste za jedan, električni naboj se smanjuje za jedan, a maseni broj jezgre ostaje nepromijenjen. Dakle, reakcija transformacije elementa je sljedeća:
Odgovor. 21.
U laboratoriju je provedeno pet pokusa za promatranje difrakcije pomoću različitih difrakcijskih rešetki. Svaka od rešetki bila je osvijetljena paralelnim snopovima monokromatske svjetlosti određene valne duljine. Svjetlo je u svim slučajevima upadalo okomito na rešetku. U dva od ovih pokusa uočen je isti broj glavnih difrakcijskih maksimuma. Najprije navedite broj pokusa u kojem je korištena difrakcijska rešetka s kraćim periodom, a zatim broj pokusa u kojem je korištena difrakcijska rešetka s dužim periodom.
Riješenje. Difrakcija svjetlosti je fenomen snopa svjetlosti u područje geometrijske sjene. Difrakcija se može promatrati kada se na putu svjetlosnog vala naiđu neprozirna područja ili rupe u velikim i neprozirnim barijerama za svjetlost, a dimenzije tih područja ili rupa su razmjerne valnoj duljini. Jedan od najvažnijih uređaja za difrakciju je difrakcijska rešetka. Kutni smjerovi do maksimuma difrakcijskog uzorka određeni su jednadžbom
d sinφ = kλ(1),
gdje d je period difrakcijske rešetke, φ je kut između normale na rešetku i smjera prema jednom od maksimuma difrakcijskog uzorka, λ je valna duljina svjetlosti, k je cijeli broj koji se naziva redom difrakcijskog maksimuma. Izraziti iz jednadžbe (1)
Odabirom parova prema eksperimentalnim uvjetima najprije biramo 4 gdje je korištena difrakcijska rešetka s manjim periodom, a zatim je broj pokusa u kojem je korištena difrakcijska rešetka s velikim periodom 2.
Odgovor. 42.
Kroz žičani otpornik teče struja. Otpornik je zamijenjen drugim, sa žicom od istog metala i iste duljine, ali s polovicom površine poprečnog presjeka, a kroz nju je prošla polovica struje. Kako će se promijeniti napon na otporniku i njegov otpor?
Za svaku vrijednost odredite odgovarajuću prirodu promjene:
- će se povećati;
- smanjit će se;
- Neće se promijeniti.
Upišite u tablicu odabrane brojeve za svaku fizičku veličinu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. Važno je zapamtiti o kojim količinama ovisi otpor vodiča. Formula za izračun otpora je
Ohmov zakon za dio kruga, iz formule (2), izražavamo napon
U = I R (3).
Prema stanju zadatka, drugi otpornik je izrađen od žice od istog materijala, iste duljine, ali različite površine presjeka. Područje je duplo manje. Zamjenom u (1) dobivamo da se otpor povećava 2 puta, a struja smanjuje 2 puta, dakle, napon se ne mijenja.
Odgovor. 13.
Period titranja matematičkog njihala na površini Zemlje je 1,2 puta veći od perioda njegovog titranja na nekom planetu. Koliki je modul gravitacijskog ubrzanja na ovom planetu? Učinak atmosfere u oba slučaja je zanemariv.
Riješenje. Matematičko njihalo je sustav koji se sastoji od niti čije su dimenzije mnogo veće od dimenzija kuglice i same kuglice. Poteškoće mogu nastati ako se zaboravi Thomsonova formula za period titranja matematičkog njihala.
T= 2π (1);
l je duljina matematičkog njihala; g- ubrzanje gravitacije.
Po uvjetu
Ekspresno od (3) g n \u003d 14,4 m / s 2. Treba napomenuti da ubrzanje slobodnog pada ovisi o masi planeta i radijusu
Odgovor. 14,4 m/s 2.
Ravni vodič duljine 1 m, kroz koji teče struja od 3 A, nalazi se u jednoličnom magnetskom polju s indukcijom U= 0,4 T pod kutom od 30° prema vektoru . Koliki je modul sile koja djeluje na vodič iz magnetskog polja?
Riješenje. Ako se vodič sa strujom stavi u magnetsko polje, tada će polje na vodiču sa strujom djelovati s amperovom silom. Zapisujemo formulu za modul Amperove sile
F A = ja LB sinα;
F A = 0,6 N
Odgovor. F A = 0,6 N.
Energija magnetskog polja pohranjenog u zavojnici kada kroz nju prolazi istosmjerna struja iznosi 120 J. Koliko puta treba povećati jakost struje koja teče kroz zavojnicu da bi energija magnetskog polja pohranjena u njemu povećati za 5760 J.
Riješenje. Energija magnetskog polja zavojnice izračunava se po formuli
| W m = | LI 2 | (1); |
| 2 |
Po uvjetu W 1 = 120 J, dakle W 2 \u003d 120 + 5760 \u003d 5880 J.
| ja 1 2 = | 2W 1 | ; ja 2 2 = | 2W 2 | ; |
| L | L |
Zatim omjer struje
| ja 2 2 | = 49; | ja 2 | = 7 |
| ja 1 2 | ja 1 |
Odgovor. Snaga struje mora se povećati za 7 puta. U listu za odgovore upisujete samo broj 7.
Električni krug se sastoji od dvije žarulje, dvije diode i svitka žice spojene kako je prikazano na slici. (Dioda dopušta da struja teče samo u jednom smjeru, kao što je prikazano na vrhu slike.) Koja od žarulja će zasvijetliti ako se sjeverni pol magneta približi zavojnici? Obrazložite svoj odgovor navodeći koje ste fenomene i obrasce koristili u objašnjenju.
Riješenje. Linije magnetske indukcije izlaze iz sjevernog pola magneta i razilaze se. Kako se magnet približava, magnetski tok kroz zavojnicu žice raste. U skladu s Lenzovim pravilom, magnetsko polje koje stvara induktivna struja petlje mora biti usmjereno udesno. Prema pravilu gimleta, struja bi trebala teći u smjeru kazaljke na satu (gledano s lijeve strane). U tom smjeru prolazi dioda u krugu druge svjetiljke. Dakle, druga lampica će zasvijetliti.
Odgovor. Druga lampica će zasvijetliti.
Duljina aluminijskih krakova L= 25 cm i površina presjeka S\u003d 0,1 cm 2 ovješen je na navoj na gornjem kraju. Donji kraj se oslanja na vodoravno dno posude u koju se ulijeva voda. Duljina potopljenog dijela žbice l= 10 cm Nađi snagu F, kojim igla pritišće dno posude, ako se zna da se konac nalazi okomito. Gustoća aluminija ρ a = 2,7 g / cm 3, gustoća vode ρ in = 1,0 g / cm 3. Ubrzanje gravitacije g= 10 m/s 2
Riješenje. Napravimo crtež s objašnjenjem.
– Sila zatezanja niti;
– Reakciona sila dna posude;
a je Arhimedova sila koja djeluje samo na uronjeni dio tijela i primijenjena na središte uronjenog dijela žbice;
- sila gravitacije koja djeluje na žbicu sa strane Zemlje i primjenjuje se na središte cijelog kraka.
Po definiciji, masa žbica m a modul Arhimedove sile izražavaju se na sljedeći način: m = SLρ a (1);
F a = Slρ u g (2)
Razmotrite momente sila u odnosu na točku ovjesa žbice.
M(T) = 0 je moment sile zatezanja; (3)
M(N) = NL cosα je moment sile reakcije oslonca; (4)
Uzimajući u obzir predznake momenata, zapisujemo jednadžbu
| NL cos + Slρ u g (L – | l | ) cosα = SLρ a g | L | cos (7) |
| 2 | 2 |
s obzirom da je, prema Newtonovom trećem zakonu, sila reakcije dna posude jednaka sili F d kojim igla pritišće dno posude koju zapisujemo N = F e i iz jednadžbe (7) izražavamo ovu silu:
| F d = [ | 1 | Lρ a– (1 – | l | )lρ u] Sg (8). |
| 2 | 2L |
Uključujući brojke, dobivamo to
F d = 0,025 N.
Odgovor. F d = 0,025 N.
Boca koja sadrži m 1 = 1 kg dušika, pri ispitivanju čvrstoće eksplodira na temperaturi t 1 = 327°C. Koja masa vodika m 2 mogao bi se čuvati u takvom cilindru na temperaturi t 2 \u003d 27 ° C, s peterostrukom sigurnošću? Molarna masa dušika M 1 \u003d 28 g / mol, vodik M 2 = 2 g/mol.
Riješenje. Pišemo jednadžbu stanja idealnog plina Mendeljejev - Clapeyron za dušik
gdje V- volumen balona, T 1 = t 1 + 273°C. Prema uvjetima, vodik se može pohraniti pod tlakom str 2 = p 1/5; (3) S obzirom na to
možemo izraziti masu vodika radeći odmah s jednadžbama (2), (3), (4). Konačna formula izgleda ovako:
| m 2 = | m 1 | M 2 | T 1 | (5). | ||
| 5 | M 1 | T 2 |
Nakon zamjene brojčanih podataka m 2 = 28
Odgovor. m 2 = 28
U idealnom titrajnom krugu, amplituda strujnih oscilacija u prigušnici ja sam= 5 mA, i amplituda napona na kondenzatoru hm= 2,0 V. U vrijeme t napon na kondenzatoru je 1,2 V. Pronađite struju u zavojnici u ovom trenutku.
Riješenje. U idealnom oscilatornom krugu energija vibracija je očuvana. Za trenutak vremena t zakon održanja energije ima oblik
| C | U 2 | + L | ja 2 | = L | ja sam 2 | (1) |
| 2 | 2 | 2 |
Za amplitudne (maksimalne) vrijednosti zapisujemo
a iz jednadžbe (2) izražavamo
| C | = | ja sam 2 | (4). |
| L | hm 2 |
Zamijenimo (4) u (3). Kao rezultat, dobivamo:
ja = ja sam (5)
Dakle, struja u zavojnici u to vrijeme t jednako je
ja= 4,0 mA.
Odgovor. ja= 4,0 mA.
Na dnu rezervoara dubine 2 m nalazi se ogledalo. Snop svjetlosti, prolazeći kroz vodu, odbija se od ogledala i izlazi iz vode. Indeks loma vode je 1,33. Pronađite udaljenost između točke ulaska snopa u vodu i točke izlaska snopa iz vode, ako je upadni kut snopa 30°
Riješenje. Napravimo crtež s objašnjenjem
α je upadni kut snopa;
β je kut loma zraka u vodi;
AC je udaljenost između točke ulaska snopa u vodu i točke izlaza snopa iz vode.
Prema zakonu loma svjetlosti
| sinβ = | sinα | (3) |
| n 2 |
Razmotrimo pravokutni ΔADB. U njemu AD = h, tada je DV = AD
| tgβ = h tgβ = h | sinα | = h | sinβ | = h | sinα | (4) |
| cosβ |
Dobijamo sljedeći izraz:
| AC = 2 DB = 2 h | sinα | (5) |
Zamijenite numeričke vrijednosti u rezultirajuću formulu (5)
Odgovor. 1,63 m
U pripremi za ispit, pozivamo vas da se upoznate s program rada iz fizike za 7-9 razrede na liniji nastavnih materijala Peryshkina A.V. I radni program dubinske razine za 10-11 razrede za TMC Myakisheva G.Ya. Programi su dostupni za pregled i besplatno preuzimanje svim registriranim korisnicima.
Jedinstveni državni ispit 2017. Fizika Tipični testni zadaci Lukashev
M.: 2017. - 120 str.
Tipični testni zadaci iz fizike sadrže 10 opcija za skupove zadataka, sastavljenih uzimajući u obzir sve značajke i zahtjeve Jedinstvenog državnog ispita 2017. godine. Svrha priručnika je čitateljima pružiti informacije o strukturi i sadržaju kontrolnih mjernih materijala u 2017. godini iz fizike, kao i stupnju težine zadataka. Zbirka sadrži odgovore na sve opcije testa, kao i rješenja za najteže probleme u svih 10 opcija. Uz to su dati i primjeri obrazaca korištenih na ispitu. Autorski tim čine stručnjaci savezne predmetne komisije Jedinstvenog državnog ispita iz fizike. Priručnik je namijenjen nastavnicima za pripremu učenika za ispit iz fizike, a srednjoškolcima - za samoobuku i samokontrolu.
Format: pdf
Veličina: 4,3 MB
Pogledajte, preuzmite: drive.google
SADRŽAJ
Upute za rad 4
OPCIJA 19
Dio 19
2. dio 15
OPCIJA 2 17
1. dio 17
2. dio 23
OPCIJA 3 25
1. dio 25
2. dio 31
OPCIJA 4 34
1. dio 34
2. dio 40
OPCIJA 5 43
1. dio 43
2. dio 49
OPCIJA 6 51
1. dio 51
2. dio 57
OPCIJA 7 59
1. dio 59
2. dio 65
OPCIJA 8 68
1. dio 68
2. dio 73
OPCIJA 9 76
1. dio 76
2. dio 82
OPCIJA 10 85
1. dio 85
2. dio 91
ODGOVORI. SUSTAV OCJENJIVANJA ISPITA
DJELA IZ FIZIKE 94
Za izvođenje probnog rada iz fizike predviđeno je 3 sata 55 minuta (235 minuta). Rad se sastoji od 2 dijela, uključujući 31 zadatak.
U zadacima 1-4, 8-10, 14, 15, 20, 24-26 odgovor je cijeli broj ili konačni decimalni razlomak. Upišite broj u polje za odgovor u tekstu rada, a zatim prenesite prema donjem primjeru u obrazac za odgovore broj 1. Jedinice fizikalnih veličina ne trebate pisati.
Odgovor na zadatke 27-31 uključuje detaljan opis cjelokupnog tijeka zadatka. U obrascu za odgovore broj 2 navedite broj zadatka i zapišite njegovo potpuno rješenje.
Prilikom izračunavanja dopušteno je koristiti neprogramabilni kalkulator.
Svi obrasci UPOTREBE ispunjeni su svijetlom crnom tintom. Dopuštena je uporaba gel, kapilarnih ili nalivpera.
Prilikom dovršavanja zadataka možete koristiti nacrt. Nacrti se ne ubrajaju u ocjenu rada.
Bodovi koje dobijete za obavljene zadatke se zbrajaju. Pokušajte izvršiti što više zadataka i osvojiti najviše bodova.
Priprema za OGE i Jedinstveni državni ispit
Srednje opće obrazovanje
Linija UMK A. V. Grachev. Fizika (10-11) (osnovni, napredni)
Linija UMK A. V. Grachev. fizika (7-9)
Linija UMK A. V. Peryshkin. fizika (7-9)
Priprema za ispit iz fizike: primjeri, rješenja, objašnjenja
Zadatke ispita iz fizike (opcija C) analiziramo s nastavnikom.Lebedeva Alevtina Sergeevna, učiteljica fizike, radno iskustvo 27 godina. Diploma Ministarstva obrazovanja Moskovske regije (2013.), Zahvala načelnika općinskog okruga Voskresensky (2015.), Diploma predsjednika Udruge nastavnika matematike i fizike Moskovske regije (2015.).
U radu su prikazani zadaci različitih razina složenosti: osnovne, napredne i visoke. Zadaci osnovne razine jednostavni su zadaci kojima se ispituje asimilacija najvažnijih fizikalnih pojmova, modela, pojava i zakona. Zadaci napredne razine usmjereni su na provjeru sposobnosti korištenja pojmova i zakona fizike za analizu različitih procesa i pojava, kao i sposobnosti rješavanja zadataka za primjenu jednog ili dva zakona (formule) na bilo koju od tema školski tečaj fizike. U radu 4, zadaci 2. dijela su zadaci visoke razine složenosti i provjeravaju sposobnost korištenja zakona i teorija fizike u promijenjenoj ili novoj situaciji. Ispunjavanje takvih zadataka zahtijeva primjenu znanja iz dva tri odjeljka fizike odjednom, t.j. visoka razina obuke. Ova opcija je u potpunosti u skladu s demo verzijom USE-a u 2017. godini, zadaci su preuzeti iz otvorene banke USE zadataka.
Na slici je prikazan graf ovisnosti modula brzine o vremenu t. Odredite iz grafikona put koji je prešao automobil u vremenskom intervalu od 0 do 30 s.
Riješenje. Put koji automobil pređe u vremenskom intervalu od 0 do 30 s najjednostavnije se definira kao površina trapeza čije su osnovice vremenski intervali (30 - 0) = 30 s i (30 - 10) = 20 s, a visina je brzina v= 10 m/s, tj.
| S = | (30 + 20) iz | 10 m/s = 250 m. |
| 2 |
Odgovor. 250 m
Masa od 100 kg podiže se užetom okomito prema gore. Na slici je prikazana ovisnost projekcije brzine V opterećenje na osi usmjereno prema gore, od vremena t. Odredite modul napetosti sajle tijekom podizanja.
Riješenje. Prema krivulji projekcije brzine v opterećenje na osi usmjerenu okomito prema gore, od vremena t, možete odrediti projekciju ubrzanja tereta
| a = | ∆v | = | (8 – 2) m/s | \u003d 2 m / s 2. |
| ∆t | 3 s |
Na opterećenje utječu: gravitacija usmjerena okomito prema dolje i sila napetosti kabela usmjerena okomito prema gore duž kabela, vidi sl. 2. Zapišimo osnovnu jednadžbu dinamike. Upotrijebimo drugi Newtonov zakon. Geometrijski zbroj sila koje djeluju na tijelo jednak je umnošku mase tijela i akceleracije koja mu se daje.
+ = (1)
Zapišimo jednadžbu za projekciju vektora u referentnom okviru povezanom sa zemljom, os OY će biti usmjerena prema gore. Projekcija sile napetosti je pozitivna, budući da se smjer sile poklapa sa smjerom osi OY, projekcija sile teže je negativna, budući da je vektor sile suprotan osi OY, projekcija vektora ubrzanja također je pozitivan, pa se tijelo giba ubrzanjem prema gore. Imamo
T – mg = ma (2);
iz formule (2) modul sile zatezanja
T = m(g + a) = 100 kg (10 + 2) m/s 2 = 1200 N.
Odgovor. 1200 N.
Tijelo se vuče duž hrapave horizontalne površine konstantnom brzinom, čiji je modul 1,5 m/s, primjenjujući na njega silu kao što je prikazano na slici (1). U tom slučaju modul sile trenja klizanja koja djeluje na tijelo iznosi 16 N. Kolika je snaga koju razvija sila F?
Riješenje. Zamislimo fizički proces naveden u uvjetu zadatka i napravimo shematski crtež koji prikazuje sve sile koje djeluju na tijelo (slika 2). Zapišimo osnovnu jednadžbu dinamike.
Tr + + = (1)
Odabravši referentni sustav povezan s fiksnom površinom, zapisujemo jednadžbe za projekciju vektora na odabrane koordinatne osi. Prema uvjetu zadatka, tijelo se giba jednoliko, jer mu je brzina konstantna i jednaka 1,5 m/s. To znači da je ubrzanje tijela nula. Na tijelo vodoravno djeluju dvije sile: sila trenja klizanja tr. i sila kojom se tijelo vuče. Projekcija sile trenja je negativna, jer se vektor sile ne podudara sa smjerom osi x. Projekcija sile F pozitivan. Podsjećamo da za pronalaženje projekcije spuštamo okomicu s početka i kraja vektora na odabranu os. Imajući to na umu, imamo: F jer- F tr = 0; (1) izraziti projekciju sile F, ovo F cosα = F tr = 16 N; (2) tada će snaga koju razvija sila biti jednaka N = F cosα V(3) Napravimo zamjenu, uzimajući u obzir jednadžbu (2), i zamijenimo odgovarajuće podatke u jednadžbi (3):
N\u003d 16 N 1,5 m / s \u003d 24 W.
Odgovor. 24 W.
Opterećenje pričvršćeno na laganu oprugu krutosti od 200 N/m oscilira okomito. Slika prikazuje dijagram pomaka x teret iz vremena t. Odredi kolika je težina tereta. Zaokružite svoj odgovor na najbliži cijeli broj.
Riješenje. Uteg na oprugi oscilira okomito. Prema krivulji pomaka opterećenja x s vremena t, odrediti period osciliranja tereta. Period osciliranja je T= 4 s; iz formule T= 2π izražavamo masu m teret.
| = | T | ; | m | = | T 2 | ; m = k | T 2 | ; m= 200 H/m | (4 s) 2 | = 81,14 kg ≈ 81 kg. |
| 2π | k | 4π 2 | 4π 2 | 39,438 |
Odgovor: 81 kg.
Na slici je prikazan sustav od dva lagana bloka i bestežinskog kabela, pomoću kojih možete balansirati ili podići teret od 10 kg. Trenje je zanemarivo. Na temelju analize gornje slike, odaberite dva točne tvrdnje i u odgovoru naznačiti njihove brojeve.
- Da biste održali opterećenje u ravnoteži, morate djelovati na kraj užeta sa silom od 100 N.
- Sustav blokova prikazan na slici ne daje dobit u snazi.
- h, morate izvući dio užeta duljine 3 h.
- Za polagano podizanje tereta do visine hh.
Riješenje. U ovom zadatku potrebno je prisjetiti se jednostavnih mehanizama, odnosno blokova: pokretnog i fiksnog bloka. Pomični blok daje dvostruko povećanje u snazi, dok se dio užeta mora povući dvostruko duže, a fiksni blok služi za preusmjeravanje sile. U radu, jednostavni mehanizmi pobjede ne daju. Nakon analize problema, odmah odabiremo potrebne izjave:
- Za polagano podizanje tereta do visine h, trebate izvući dio užeta duljine 2 h.
- Da biste održali opterećenje u ravnoteži, morate djelovati na kraj užeta sa silom od 50 N.
Odgovor. 45.
Aluminijski uteg, pričvršćen na bestežinski i nerastegljivi konac, potpuno je uronjen u posudu s vodom. Teret ne dodiruje stijenke i dno posude. Zatim se u istu posudu s vodom uroni željezni teret, čija je masa jednaka masi aluminijskog tereta. Kako će se zbog toga promijeniti modul sile zatezanja niti i modul sile gravitacije koja djeluje na opterećenje?
- povećava;
- Smanjuje se;
- Ne mijenja se.
Riješenje. Analiziramo stanje problema i odabiremo one parametre koji se ne mijenjaju tijekom proučavanja: to je masa tijela i tekućina u koju je tijelo uronjeno na niti. Nakon toga, bolje je napraviti shematski crtež i naznačiti sile koje djeluju na opterećenje: sila napetosti niti F kontrola, usmjerena duž niti prema gore; gravitacija usmjerena okomito prema dolje; Arhimedova sila a, koji djeluje sa strane tekućine na uronjeno tijelo i usmjeren je prema gore. Prema uvjetu zadatka, masa tereta je ista, dakle, modul sile teže koja djeluje na teret se ne mijenja. Budući da je gustoća robe različita, volumen će također biti drugačiji.
| V = | m | . |
| str |
Gustoća željeza je 7800 kg / m 3, a opterećenje aluminija 2700 kg / m 3. posljedično, V dobro< Va. Tijelo je u ravnoteži, rezultanta svih sila koje djeluju na tijelo je nula. Usmjerimo koordinatnu os OY prema gore. Osnovnu jednadžbu dinamike, uzimajući u obzir projekciju sila, zapisujemo u obliku F ex + Fa – mg= 0; (1) Izražavamo silu napetosti F ekstr = mg – Fa(2); Arhimedova sila ovisi o gustoći tekućine i volumenu potopljenog dijela tijela Fa = ρ gV p.h.t. (3); Gustoća tekućine se ne mijenja, a volumen željeznog tijela je manji V dobro< Va, pa će Arhimedova sila koja djeluje na željezno opterećenje biti manja. Zaključujemo o modulu sile napetosti niti, radeći s jednadžbom (2), on će se povećati.
Odgovor. 13.
Bar masa m klizi s fiksne hrapave nagnute ravnine s kutom α na bazi. Modul ubrzanja šipke jednak je a, modul brzine šipke se povećava. Otpor zraka može se zanemariti.
Uspostavite korespondenciju između fizikalnih veličina i formula pomoću kojih se one mogu izračunati. Za svaku poziciju prvog stupca odaberite odgovarajuću poziciju iz drugog stupca i upišite odabrane brojeve u tablicu ispod odgovarajućih slova.
B) Koeficijent trenja šipke o nagnutoj ravnini
3) mg cosα
| 4) sinα - | a |
| g cosα |
Riješenje. Ovaj zadatak zahtijeva primjenu Newtonovih zakona. Preporučujemo izradu shematskog crteža; naznačiti sve kinematičke karakteristike kretanja. Ako je moguće, opišite vektor ubrzanja i vektore svih sila koje se primjenjuju na tijelo koje se kreće; zapamtite da su sile koje djeluju na tijelo rezultat interakcije s drugim tijelima. Zatim zapišite osnovnu jednadžbu dinamike. Odaberite referentni sustav i zapišite rezultirajuću jednadžbu za projekciju vektora sile i ubrzanja;
Slijedeći predloženi algoritam napravit ćemo shematski crtež (slika 1). Na slici su prikazane sile primijenjene na težište šipke i koordinatne osi referentnog sustava povezane s površinom nagnute ravnine. Budući da su sve sile konstantne, kretanje šipke će biti jednako promjenjivo s povećanjem brzine, t.j. vektor ubrzanja usmjeren je u smjeru gibanja. Odaberimo smjer osi kao što je prikazano na slici. Zapišimo projekcije sila na odabrane osi.
Zapišimo osnovnu jednadžbu dinamike:
Tr + = (1)
Napišimo ovu jednadžbu (1) za projekciju sila i ubrzanja.
Na osi OY: projekcija sile reakcije oslonca je pozitivna, budući da se vektor poklapa sa smjerom osi OY N y = N; projekcija sile trenja je nula jer je vektor okomit na os; projekcija gravitacije bit će negativna i jednaka mgy= – mg cosα ; projekcija vektora ubrzanja a y= 0, budući da je vektor ubrzanja okomit na os. Imamo N – mg cosα = 0 (2) iz jednadžbe izražavamo reakcijsku silu koja djeluje na šipku sa strane nagnute ravnine. N = mg cosα (3). Zapišimo projekcije na os OX.
Na osi OX: projekcija sile N jednaka je nuli, budući da je vektor okomit na os OX; Projekcija sile trenja je negativna (vektor je usmjeren u suprotnom smjeru u odnosu na odabranu os); projekcija gravitacije je pozitivna i jednaka je mg x = mg sinα (4) iz pravokutnog trokuta. Pozitivna projekcija ubrzanja a x = a; Zatim zapisujemo jednadžbu (1) uzimajući u obzir projekciju mg sinα- F tr = ma (5); F tr = m(g sinα- a) (6); Zapamtite da je sila trenja proporcionalna sili normalnog tlaka N.
Po definiciji F tr = μ N(7), izražavamo koeficijent trenja šipke o nagnutoj ravnini.
| μ = | F tr | = | m(g sinα- a) | = tanα – | a | (8). |
| N | mg cosα | g cosα |
Za svako slovo odabiremo odgovarajuće pozicije.
Odgovor. A-3; B - 2.
Zadatak 8. Plinoviti kisik nalazi se u posudi zapremnine 33,2 litre. Tlak plina je 150 kPa, njegova temperatura je 127 ° C. Odredite masu plina u ovoj posudi. Odgovor izrazite u gramima i zaokružite na najbliži cijeli broj.
Riješenje. Važno je obratiti pozornost na pretvorbu jedinica u SI sustav. Pretvorite temperaturu u Kelvine T = t°S + 273, volumen V\u003d 33,2 l \u003d 33,2 10 -3 m 3; Prevodimo pritisak P= 150 kPa = 150 000 Pa. Korištenje jednadžbe stanja idealnog plina
izraziti masu plina.
Svakako obratite pažnju na jedinicu u kojoj se od vas traži da zapišete odgovor. Vrlo je važno.
Odgovor. 48
Zadatak 9. Idealan jednoatomski plin u količini od 0,025 mola adijabatski se ekspandira. Istovremeno, njegova je temperatura pala sa +103°S na +23°S. Koliki je rad plina? Izrazite svoj odgovor u džulima i zaokružite na najbliži cijeli broj.
Riješenje. Prvo, plin je jednoatomski broj stupnjeva slobode i= 3, drugo, plin se adijabatski širi - to znači da nema prijenosa topline P= 0. Plin radi tako što smanjuje unutarnju energiju. Imajući to na umu, zapisujemo prvi zakon termodinamike kao 0 = ∆ U + A G; (1) izražavamo rad plina A g = –∆ U(2); Zapisujemo promjenu unutarnje energije za jednoatomni plin kao
Odgovor. 25 J.
Relativna vlažnost dijela zraka na određenoj temperaturi iznosi 10%. Koliko puta treba promijeniti tlak tog dijela zraka da bi se njegova relativna vlažnost pri konstantnoj temperaturi povećala za 25%?
Riješenje. Pitanja vezana uz zasićenu paru i vlažnost zraka najčešće izazivaju poteškoće kod školaraca. Koristimo formulu za izračun relativne vlažnosti zraka
Prema uvjetu zadatka temperatura se ne mijenja, što znači da tlak zasićene pare ostaje isti. Napišimo formulu (1) za dva stanja zraka.
φ 1 \u003d 10%; φ 2 = 35%
Tlak zraka izražavamo iz formula (2), (3) i nalazimo omjer tlakova.
| P 2 | = | φ 2 | = | 35 | = 3,5 |
| P 1 | φ 1 | 10 |
Odgovor. Pritisak treba povećati za 3,5 puta.
Vruća tvar u tekućem stanju polagano je hlađena u peći za taljenje konstantne snage. U tablici su prikazani rezultati mjerenja temperature tvari tijekom vremena.
Odaberite s predloženog popisa dva tvrdnje koje odgovaraju rezultatima mjerenja i označavaju njihov broj.
- Talište tvari u ovim uvjetima je 232°C.
- Za 20 minuta. nakon početka mjerenja tvar je bila samo u čvrstom stanju.
- Toplinski kapacitet tvari u tekućem i čvrstom stanju je isti.
- Nakon 30 min. nakon početka mjerenja tvar je bila samo u čvrstom stanju.
- Proces kristalizacije tvari trajao je više od 25 minuta.
Riješenje. Kako se materija hladila, njezina se unutarnja energija smanjivala. Rezultati mjerenja temperature omogućuju određivanje temperature na kojoj tvar počinje kristalizirati. Sve dok tvar prelazi iz tekućeg u čvrsto stanje, temperatura se ne mijenja. Znajući da su temperatura taljenja i temperatura kristalizacije iste, biramo tvrdnju:
1. Talište tvari u ovim uvjetima je 232°C.
Druga točna izjava je:
4. Nakon 30 min. nakon početka mjerenja tvar je bila samo u čvrstom stanju. Budući da je temperatura u ovom trenutku već ispod temperature kristalizacije.
Odgovor. 14.
U izoliranom sustavu tijelo A ima temperaturu od +40°C, a tijelo B ima temperaturu od +65°C. Ova tijela se dovode u toplinski kontakt jedno s drugim. Nakon nekog vremena postiže se toplinska ravnoteža. Kako su se zbog toga promijenile temperatura tijela B i ukupna unutarnja energija tijela A i B?
Za svaku vrijednost odredite odgovarajuću prirodu promjene:
- Povećana;
- Smanjena;
- Nije se promijenilo.
Upišite u tablicu odabrane brojeve za svaku fizičku veličinu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. Ako u izoliranom sustavu tijela nema drugih energetskih transformacija osim prijenosa topline, tada je količina topline koju odaju tijela čija se unutarnja energija smanjuje jednaka količini topline koju primaju tijela čija se unutarnja energija povećava. (Prema zakonu održanja energije.) U tom se slučaju ukupna unutarnja energija sustava ne mijenja. Problemi ovog tipa rješavaju se na temelju jednadžbe toplinske ravnoteže.
| ∆U = ∑ | n | ∆U i = 0 (1); |
| i = 1 |
gdje je ∆ U- promjena unutarnje energije.
U našem slučaju, kao rezultat prijenosa topline, unutarnja energija tijela B opada, što znači da se temperatura ovog tijela smanjuje. Unutarnja energija tijela A raste, budući da je tijelo primilo količinu topline od tijela B, tada će se njegova temperatura povećati. Ukupna unutarnja energija tijela A i B se ne mijenja.
Odgovor. 23.
Proton str, uletio u jaz između polova elektromagneta, ima brzinu okomitu na vektor indukcije magnetskog polja, kao što je prikazano na slici. Gdje je Lorentzova sila koja djeluje na proton usmjerena u odnosu na lik (gore, prema promatraču, daleko od promatrača, dolje, lijevo, desno)
Riješenje. Na nabijenu česticu djeluje magnetsko polje Lorentzovom silom. Kako bi se odredio smjer ove sile, važno je zapamtiti mnemoničko pravilo lijeve ruke, a ne zaboraviti uzeti u obzir naboj čestice. Četiri prsta lijeve ruke usmjeravamo duž vektora brzine, za pozitivno nabijenu česticu vektor bi trebao ući u dlan okomito, palac povučen za 90 ° pokazuje smjer Lorentzove sile koja djeluje na česticu. Kao rezultat, imamo da je vektor Lorentzove sile usmjeren od promatrača u odnosu na lik.
Odgovor. od promatrača.
Modul jakosti električnog polja u ravnom zračnom kondenzatoru kapaciteta 50 μF iznosi 200 V/m. Razmak između ploča kondenzatora je 2 mm. Koliki je naboj na kondenzatoru? Napišite svoj odgovor u µC.
Riješenje. Pretvorimo sve mjerne jedinice u SI sustav. Kapacitet C \u003d 50 μF \u003d 50 10 -6 F, udaljenost između ploča d= 2 10 -3 m. Problem se bavi ravnim zračnim kondenzatorom - uređajem za akumuliranje električnog naboja i energije električnog polja. Iz formule električnog kapaciteta
gdje d je razmak između ploča.
Izrazimo napetost U= E d(4); Zamijenite (4) u (2) i izračunajte naboj kondenzatora.
q = C · Ed\u003d 50 10 -6 200 0,002 \u003d 20 μC
Obratite pažnju na jedinice u koje trebate napisati odgovor. Dobili smo ga u privjescima, ali ga predstavljamo u μC.
Odgovor. 20 µC.
Učenik je proveo pokus loma svjetlosti, prikazan na fotografiji. Kako se kut loma svjetlosti koja se širi u staklu i indeks loma stakla mijenjaju s povećanjem upadnog kuta?
- povećava se
- Smanjuje se
- Ne mijenja se
- Zabilježite odabrane brojeve za svaki odgovor u tablicu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. U zadacima takvog plana prisjećamo se što je lom. To je promjena smjera širenja vala pri prelasku iz jednog medija u drugi. To je uzrokovano činjenicom da su brzine širenja valova u tim medijima različite. Nakon što smo otkrili iz kojeg medija u koji se svjetlost širi, zapisujemo zakon loma u obliku
| sinα | = | n 2 | , |
| sinβ | n 1 |
gdje n 2 - apsolutni indeks loma stakla, medij u koji ide svjetlost; n 1 je apsolutni indeks loma prvog medija iz kojeg dolazi svjetlost. Za zrak n 1 = 1. α je upadni kut snopa na površinu staklenog polucilindra, β je kut loma zraka u staklu. Štoviše, kut loma bit će manji od kuta upada, budući da je staklo optički gušći medij - medij s visokim indeksom loma. Brzina širenja svjetlosti u staklu je sporija. Imajte na umu da se kutovi mjere od okomice obnovljene u točki upada snopa. Ako povećate upadni kut, tada će se povećati i kut loma. Indeks loma stakla se od toga neće promijeniti.
Odgovor.
Bakreni kratkospojnik na vrijeme t 0 = 0 počinje se kretati brzinom od 2 m/s duž paralelnih horizontalnih vodljivih tračnica, na čije je krajeve spojen otpornik od 10 ohma. Cijeli sustav je u vertikalnom jednoličnom magnetskom polju. Otpor skakača i tračnica je zanemariv, skakač je uvijek okomit na tračnice. Tok F vektora magnetske indukcije kroz krug formiran od kratkospojnika, tračnica i otpornika mijenja se tijekom vremena t kao što je prikazano na grafikonu.
Pomoću grafikona odaberite dvije točne tvrdnje i navedite njihov broj u svom odgovoru.
- S vremenom t\u003d 0,1 s, promjena magnetskog toka kroz krug je 1 mWb.
- Indukcijska struja u kratkospojniku u rasponu od t= 0,1 s t= 0,3 s max.
- Modul EMF indukcije koji se javlja u krugu je 10 mV.
- Jačina induktivne struje koja teče u kratkospojniku je 64 mA.
- Da bi se održalo kretanje skakača, na njega se primjenjuje sila čija je projekcija na smjer tračnica 0,2 N.
Riješenje. Prema grafu ovisnosti toka vektora magnetske indukcije kroz strujni krug o vremenu određujemo presjeke na kojima se mijenja protok F, a gdje je promjena protoka nula. To će nam omogućiti da odredimo vremenske intervale u kojima će se indukcijska struja pojaviti u krugu. Točna izjava:
1) Do vremena t= 0,1 s promjena magnetskog toka kroz krug je 1 mWb ∆F = (1 - 0) 10 -3 Wb; EMF modul indukcije koji se javlja u krugu određuje se korištenjem EMP zakona
Odgovor. 13.
Prema grafu ovisnosti jakosti struje o vremenu u električnom krugu čiji je induktivitet 1 mH odrediti modul EMF samoindukcije u vremenskom intervalu od 5 do 10 s. Odgovor napišite u mikrovoltima.
Riješenje. Pretvorimo sve veličine u SI sustav, t.j. prevedemo induktivitet od 1 mH u H, dobijemo 10 -3 H. Jačina struje prikazana na slici u mA također će se pretvoriti u A množenjem s 10 -3.
Formula EMF samoindukcije ima oblik
u ovom slučaju vremenski interval je dan prema uvjetu problema
∆t= 10 s – 5 s = 5 s
sekundi i prema rasporedu određujemo interval trenutne promjene za to vrijeme:
∆ja= 30 10 –3 – 20 10 –3 = 10 10 –3 = 10 –2 A.
Zamjenjujemo numeričke vrijednosti u formulu (2), dobivamo
| Ɛ | \u003d 2 10 -6 V ili 2 μV.
Odgovor. 2.
Dvije prozirne ravnoparalelne ploče čvrsto su pritisnute jedna uz drugu. Snop svjetlosti pada iz zraka na površinu prve ploče (vidi sliku). Poznato je da je indeks loma gornje ploče jednak n 2 = 1,77. Uspostavite korespondenciju između fizikalnih veličina i njihovih vrijednosti. Za svaku poziciju prvog stupca odaberite odgovarajuću poziciju iz drugog stupca i upišite odabrane brojeve u tablicu ispod odgovarajućih slova.
Riješenje. Za rješavanje problema o lomanju svjetlosti na granici između dva medija, posebice problema s prolaskom svjetlosti kroz ravnoparalelne ploče, može se preporučiti sljedeći redoslijed rješavanja: nacrtajte crtež koji pokazuje putanju zraka koje idu od jedne srednje do drugog; u točki upada snopa na granici između dva medija, nacrtajte normalu na površinu, označite kutove upada i loma. Obratite posebnu pozornost na optičku gustoću medija koji se razmatra i zapamtite da kada svjetlosni snop prijeđe iz optički manje gustog medija u optički gušći medij, kut loma će biti manji od kuta upada. Na slici je prikazan kut između upadne zrake i površine, a potreban nam je upadni kut. Zapamtite da se kutovi određuju iz okomice obnovljene u točki upada. Određujemo da je kut upada zraka na površinu 90° - 40° = 50°, indeks loma n 2 = 1,77; n 1 = 1 (zrak).
Napišimo zakon loma
| sinβ = | grijeh50 | = 0,4327 ≈ 0,433 |
| 1,77 |
Izgradimo približan put grede kroz ploče. Koristimo formulu (1) za granice 2–3 i 3–1. Kao odgovor dobivamo
A) Sinus upadnog kuta snopa na granici 2–3 između ploča je 2) ≈ 0,433;
B) Kut loma zraka pri prelasku granice 3–1 (u radijanima) je 4) ≈ 0,873.
Odgovor. 24.
Odredite koliko α - čestica i koliko protona se dobije kao rezultat reakcije termonuklearne fuzije
+ → x+ y;
Riješenje. U svim nuklearnim reakcijama poštuju se zakoni održanja električnog naboja i broja nukleona. Označite sa x broj alfa čestica, y broj protona. Napravimo jednadžbe
+ → x + y;
rješavanje sustava imamo to x = 1; y = 2
Odgovor. 1 – α-čestica; 2 - protoni.
Modul gibanja prvog fotona je 1,32 · 10 -28 kg m/s, što je 9,48 · 10 -28 kg m/s manje od modula impulsa drugog fotona. Pronađite omjer energije E 2 /E 1 drugog i prvog fotona. Zaokružite svoj odgovor na desetine.
Riješenje. Zamah drugog fotona je po uvjetu veći od zamaha prvog fotona, tako da možemo zamisliti str 2 = str 1 + ∆ str(jedan). Energija fotona može se izraziti u terminima zamaha fotona korištenjem sljedećih jednadžbi. Ovaj E = mc 2(1) i str = mc(2), dakle
E = PC (3),
gdje E je energija fotona, str je zamah fotona, m je masa fotona, c= 3 10 8 m/s je brzina svjetlosti. Uzimajući u obzir formulu (3), imamo:
| E 2 | = | str 2 | = 8,18; |
| E 1 | str 1 |
Odgovor zaokružujemo na desetine i dobivamo 8,2.
Odgovor. 8,2.
Jezgra atoma je podvrgnuta radioaktivnom pozitronskom β-raspadu. Kako je to promijenilo električni naboj jezgre i broj neutrona u njoj?
Za svaku vrijednost odredite odgovarajuću prirodu promjene:
- Povećana;
- Smanjena;
- Nije se promijenilo.
Upišite u tablicu odabrane brojeve za svaku fizičku veličinu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. Positron β - raspad u atomskoj jezgri nastaje tijekom transformacije protona u neutron uz emisiju pozitrona. Kao rezultat toga, broj neutrona u jezgri raste za jedan, električni naboj se smanjuje za jedan, a maseni broj jezgre ostaje nepromijenjen. Dakle, reakcija transformacije elementa je sljedeća:
Odgovor. 21.
U laboratoriju je provedeno pet pokusa za promatranje difrakcije pomoću različitih difrakcijskih rešetki. Svaka od rešetki bila je osvijetljena paralelnim snopovima monokromatske svjetlosti određene valne duljine. Svjetlo je u svim slučajevima upadalo okomito na rešetku. U dva od ovih pokusa uočen je isti broj glavnih difrakcijskih maksimuma. Najprije navedite broj pokusa u kojem je korištena difrakcijska rešetka s kraćim periodom, a zatim broj pokusa u kojem je korištena difrakcijska rešetka s dužim periodom.
Riješenje. Difrakcija svjetlosti je fenomen snopa svjetlosti u područje geometrijske sjene. Difrakcija se može promatrati kada se na putu svjetlosnog vala naiđu neprozirna područja ili rupe u velikim i neprozirnim barijerama za svjetlost, a dimenzije tih područja ili rupa su razmjerne valnoj duljini. Jedan od najvažnijih uređaja za difrakciju je difrakcijska rešetka. Kutni smjerovi do maksimuma difrakcijskog uzorka određeni su jednadžbom
d sinφ = kλ(1),
gdje d je period difrakcijske rešetke, φ je kut između normale na rešetku i smjera prema jednom od maksimuma difrakcijskog uzorka, λ je valna duljina svjetlosti, k je cijeli broj koji se naziva redom difrakcijskog maksimuma. Izraziti iz jednadžbe (1)
Odabirom parova prema eksperimentalnim uvjetima najprije biramo 4 gdje je korištena difrakcijska rešetka s manjim periodom, a zatim je broj pokusa u kojem je korištena difrakcijska rešetka s velikim periodom 2.
Odgovor. 42.
Kroz žičani otpornik teče struja. Otpornik je zamijenjen drugim, sa žicom od istog metala i iste duljine, ali s polovicom površine poprečnog presjeka, a kroz nju je prošla polovica struje. Kako će se promijeniti napon na otporniku i njegov otpor?
Za svaku vrijednost odredite odgovarajuću prirodu promjene:
- će se povećati;
- smanjit će se;
- Neće se promijeniti.
Upišite u tablicu odabrane brojeve za svaku fizičku veličinu. Brojevi u odgovoru se mogu ponoviti.
Riješenje. Važno je zapamtiti o kojim količinama ovisi otpor vodiča. Formula za izračun otpora je
Ohmov zakon za dio kruga, iz formule (2), izražavamo napon
U = I R (3).
Prema stanju zadatka, drugi otpornik je izrađen od žice od istog materijala, iste duljine, ali različite površine presjeka. Područje je duplo manje. Zamjenom u (1) dobivamo da se otpor povećava 2 puta, a struja smanjuje 2 puta, dakle, napon se ne mijenja.
Odgovor. 13.
Period titranja matematičkog njihala na površini Zemlje je 1,2 puta veći od perioda njegovog titranja na nekom planetu. Koliki je modul gravitacijskog ubrzanja na ovom planetu? Učinak atmosfere u oba slučaja je zanemariv.
Riješenje. Matematičko njihalo je sustav koji se sastoji od niti čije su dimenzije mnogo veće od dimenzija kuglice i same kuglice. Poteškoće mogu nastati ako se zaboravi Thomsonova formula za period titranja matematičkog njihala.
T= 2π (1);
l je duljina matematičkog njihala; g- ubrzanje gravitacije.
Po uvjetu
Ekspresno od (3) g n \u003d 14,4 m / s 2. Treba napomenuti da ubrzanje slobodnog pada ovisi o masi planeta i radijusu
Odgovor. 14,4 m/s 2.
Ravni vodič duljine 1 m, kroz koji teče struja od 3 A, nalazi se u jednoličnom magnetskom polju s indukcijom U= 0,4 T pod kutom od 30° prema vektoru . Koliki je modul sile koja djeluje na vodič iz magnetskog polja?
Riješenje. Ako se vodič sa strujom stavi u magnetsko polje, tada će polje na vodiču sa strujom djelovati s amperovom silom. Zapisujemo formulu za modul Amperove sile
F A = ja LB sinα;
F A = 0,6 N
Odgovor. F A = 0,6 N.
Energija magnetskog polja pohranjenog u zavojnici kada kroz nju prolazi istosmjerna struja iznosi 120 J. Koliko puta treba povećati jakost struje koja teče kroz zavojnicu da bi energija magnetskog polja pohranjena u njemu povećati za 5760 J.
Riješenje. Energija magnetskog polja zavojnice izračunava se po formuli
| W m = | LI 2 | (1); |
| 2 |
Po uvjetu W 1 = 120 J, dakle W 2 \u003d 120 + 5760 \u003d 5880 J.
| ja 1 2 = | 2W 1 | ; ja 2 2 = | 2W 2 | ; |
| L | L |
Zatim omjer struje
| ja 2 2 | = 49; | ja 2 | = 7 |
| ja 1 2 | ja 1 |
Odgovor. Snaga struje mora se povećati za 7 puta. U listu za odgovore upisujete samo broj 7.
Električni krug se sastoji od dvije žarulje, dvije diode i svitka žice spojene kako je prikazano na slici. (Dioda dopušta da struja teče samo u jednom smjeru, kao što je prikazano na vrhu slike.) Koja od žarulja će zasvijetliti ako se sjeverni pol magneta približi zavojnici? Obrazložite svoj odgovor navodeći koje ste fenomene i obrasce koristili u objašnjenju.
Riješenje. Linije magnetske indukcije izlaze iz sjevernog pola magneta i razilaze se. Kako se magnet približava, magnetski tok kroz zavojnicu žice raste. U skladu s Lenzovim pravilom, magnetsko polje koje stvara induktivna struja petlje mora biti usmjereno udesno. Prema pravilu gimleta, struja bi trebala teći u smjeru kazaljke na satu (gledano s lijeve strane). U tom smjeru prolazi dioda u krugu druge svjetiljke. Dakle, druga lampica će zasvijetliti.
Odgovor. Druga lampica će zasvijetliti.
Duljina aluminijskih krakova L= 25 cm i površina presjeka S\u003d 0,1 cm 2 ovješen je na navoj na gornjem kraju. Donji kraj se oslanja na vodoravno dno posude u koju se ulijeva voda. Duljina potopljenog dijela žbice l= 10 cm Nađi snagu F, kojim igla pritišće dno posude, ako se zna da se konac nalazi okomito. Gustoća aluminija ρ a = 2,7 g / cm 3, gustoća vode ρ in = 1,0 g / cm 3. Ubrzanje gravitacije g= 10 m/s 2
Riješenje. Napravimo crtež s objašnjenjem.
– Sila zatezanja niti;
– Reakciona sila dna posude;
a je Arhimedova sila koja djeluje samo na uronjeni dio tijela i primijenjena na središte uronjenog dijela žbice;
- sila gravitacije koja djeluje na žbicu sa strane Zemlje i primjenjuje se na središte cijelog kraka.
Po definiciji, masa žbica m a modul Arhimedove sile izražavaju se na sljedeći način: m = SLρ a (1);
F a = Slρ u g (2)
Razmotrite momente sila u odnosu na točku ovjesa žbice.
M(T) = 0 je moment sile zatezanja; (3)
M(N) = NL cosα je moment sile reakcije oslonca; (4)
Uzimajući u obzir predznake momenata, zapisujemo jednadžbu
| NL cos + Slρ u g (L – | l | ) cosα = SLρ a g | L | cos (7) |
| 2 | 2 |
s obzirom da je, prema Newtonovom trećem zakonu, sila reakcije dna posude jednaka sili F d kojim igla pritišće dno posude koju zapisujemo N = F e i iz jednadžbe (7) izražavamo ovu silu:
| F d = [ | 1 | Lρ a– (1 – | l | )lρ u] Sg (8). |
| 2 | 2L |
Uključujući brojke, dobivamo to
F d = 0,025 N.
Odgovor. F d = 0,025 N.
Boca koja sadrži m 1 = 1 kg dušika, pri ispitivanju čvrstoće eksplodira na temperaturi t 1 = 327°C. Koja masa vodika m 2 mogao bi se čuvati u takvom cilindru na temperaturi t 2 \u003d 27 ° C, s peterostrukom sigurnošću? Molarna masa dušika M 1 \u003d 28 g / mol, vodik M 2 = 2 g/mol.
Riješenje. Pišemo jednadžbu stanja idealnog plina Mendeljejev - Clapeyron za dušik
gdje V- volumen balona, T 1 = t 1 + 273°C. Prema uvjetima, vodik se može pohraniti pod tlakom str 2 = p 1/5; (3) S obzirom na to
možemo izraziti masu vodika radeći odmah s jednadžbama (2), (3), (4). Konačna formula izgleda ovako:
| m 2 = | m 1 | M 2 | T 1 | (5). | ||
| 5 | M 1 | T 2 |
Nakon zamjene brojčanih podataka m 2 = 28
Odgovor. m 2 = 28
U idealnom titrajnom krugu, amplituda strujnih oscilacija u prigušnici ja sam= 5 mA, i amplituda napona na kondenzatoru hm= 2,0 V. U vrijeme t napon na kondenzatoru je 1,2 V. Pronađite struju u zavojnici u ovom trenutku.
Riješenje. U idealnom oscilatornom krugu energija vibracija je očuvana. Za trenutak vremena t zakon održanja energije ima oblik
| C | U 2 | + L | ja 2 | = L | ja sam 2 | (1) |
| 2 | 2 | 2 |
Za amplitudne (maksimalne) vrijednosti zapisujemo
a iz jednadžbe (2) izražavamo
| C | = | ja sam 2 | (4). |
| L | hm 2 |
Zamijenimo (4) u (3). Kao rezultat, dobivamo:
ja = ja sam (5)
Dakle, struja u zavojnici u to vrijeme t jednako je
ja= 4,0 mA.
Odgovor. ja= 4,0 mA.
Na dnu rezervoara dubine 2 m nalazi se ogledalo. Snop svjetlosti, prolazeći kroz vodu, odbija se od ogledala i izlazi iz vode. Indeks loma vode je 1,33. Pronađite udaljenost između točke ulaska snopa u vodu i točke izlaska snopa iz vode, ako je upadni kut snopa 30°
Riješenje. Napravimo crtež s objašnjenjem
α je upadni kut snopa;
β je kut loma zraka u vodi;
AC je udaljenost između točke ulaska snopa u vodu i točke izlaza snopa iz vode.
Prema zakonu loma svjetlosti
| sinβ = | sinα | (3) |
| n 2 |
Razmotrimo pravokutni ΔADB. U njemu AD = h, tada je DV = AD
| tgβ = h tgβ = h | sinα | = h | sinβ | = h | sinα | (4) |
| cosβ |
Dobijamo sljedeći izraz:
| AC = 2 DB = 2 h | sinα | (5) |
Zamijenite numeričke vrijednosti u rezultirajuću formulu (5)
Odgovor. 1,63 m
U pripremi za ispit, pozivamo vas da se upoznate s program rada iz fizike za 7-9 razrede na liniji nastavnih materijala Peryshkina A.V. I radni program dubinske razine za 10-11 razrede za TMC Myakisheva G.Ya. Programi su dostupni za pregled i besplatno preuzimanje svim registriranim korisnicima.
