Príprava na skúšku a skúšku
Stredné všeobecné vzdelanie
Linka UMK A. V. Grachev. Fyzika (10-11) (základná, pokročilá)
Linka UMK A. V. Grachev. Fyzika (7-9)
Linka UMK A.V. Peryshkin. Fyzika (7-9)
Príprava na skúšku z fyziky: príklady, riešenia, vysvetlenia
Úlohy skúšky z fyziky (možnosť C) analyzujeme s učiteľom.Lebedeva Alevtina Sergeevna, učiteľka fyziky, pracovné skúsenosti 27 rokov. Čestné osvedčenie Ministerstva školstva Moskovskej oblasti (2013), Ďakovný list od vedúceho mestskej časti Vzkriesenie (2015), Čestné osvedčenie prezidenta Asociácie učiteľov matematiky a fyziky Moskovskej oblasti (2015).
Práca predstavuje úlohy rôznych úrovní náročnosti: základná, pokročilá a vysoká. Úlohy základnej úrovne sú jednoduché úlohy, ktoré preverujú zvládnutie najdôležitejších fyzikálnych pojmov, modelov, javov a zákonitostí. Úlohy na pokročilej úrovni sú zamerané na testovanie schopnosti využívať fyzikálne pojmy a zákony na analýzu rôznych procesov a javov, ako aj schopnosti riešiť problémy na základe jedného alebo dvoch zákonov (vzorcov) na ktorúkoľvek z tém. školského kurzu fyziky. V práci 4 sú úlohy 2. časti úlohami vysokej zložitosti a testujú schopnosť používať fyzikálne zákony a teórie v zmenenej alebo novej situácii. Splnenie takýchto úloh si vyžaduje aplikáciu poznatkov z dvoch troch úsekov fyziky naraz, t.j. vysoká úroveň výcviku. Táto možnosť je plne v súlade s demo verziou USE v roku 2017, úlohy sú prevzaté z otvorenej banky úloh USE.
Na obrázku je znázornený graf závislosti rýchlostného modulu od času t... Určte dráhu prejdenú autom v časovom intervale od 0 do 30 s.
Riešenie. Dráhu prejdenú autom v časovom intervale od 0 do 30 s je najjednoduchšie definovať ako oblasť lichobežníka, ktorého základňami sú časové intervaly (30 - 0) = 30 s a (30 - 10) = 20 s a výška je rýchlosť v= 10 m/s, t.j.
| S = | (30 + 20) s | 10 m/s = 250 m. |
| 2 |
Odpoveď. 250 m.
Bremeno s hmotnosťou 100 kg sa zdvíha pomocou lana zvisle nahor. Na obrázku je znázornená závislosť projekcie rýchlosti V zaťaženie na vzostupnej náprave od času t... Určte modul napätia kábla počas výstupu.
Riešenie. Podľa grafu závislosti projekcie rýchlosti v zaťaženie na nápravu smerujúcu kolmo nahor, od času t, môžete určiť priemet zrýchlenia nákladu
| a = | ∆v | = | (8 - 2) m/s | = 2 m/s 2. |
| ∆t | 3 sek |
Zaťaženie je ovplyvnené: gravitačnou silou smerujúcou kolmo nadol a napínacou silou lana smerujúcou kolmo nahor pozdĺž lana, pozri obr. 2. Zapíšme si základnú rovnicu dynamiky. Využime druhý Newtonov zákon. Geometrický súčet síl pôsobiacich na teleso sa rovná súčinu hmotnosti telesa a zrýchlenia, ktoré mu udeľuje.
+ = (1)
Napíšme rovnicu pre premietanie vektorov do vzťažnej sústavy spojenej so zemou, os OY smeruje nahor. Priemet ťažnej sily je kladný, pretože smer sily sa zhoduje so smerom osi OY, projekcia gravitácie je záporná, pretože vektor sily smeruje opačne k osi OY, projekcia vektora zrýchlenia je tiež pozitívny, takže telo sa pohybuje so zrýchlením nahor. Máme
T – mg = ma (2);
zo vzorca (2) modul ťahovej sily
T = m(g + a) = 100 kg (10 + 2) m/s2 = 1200 N.
Odpoveď... 1200 N.
Teleso sa ťahá pozdĺž drsného vodorovného povrchu konštantnou rýchlosťou, ktorej modul je 1,5 m/s, pričom sa naň pôsobí silou, ako je znázornené na obrázku (1). V tomto prípade je modul klznej trecej sily pôsobiacej na teleso 16 N. Aký výkon vyvíja sila F?
Riešenie. Predstavte si fyzikálny proces špecifikovaný v úlohe a urobte schematický nákres označujúci všetky sily pôsobiace na teleso (obr. 2). Napíšme si základnú rovnicu dynamiky.
Tr + + = (1)
Po výbere referenčného rámca spojeného s pevnou plochou zapíšeme rovnice pre premietanie vektorov na zvolené súradnicové osi. Podľa stavu problému sa telo pohybuje rovnomerne, pretože jeho rýchlosť je konštantná a rovná sa 1,5 m / s. To znamená, že zrýchlenie tela je nulové. Na teleso pôsobia horizontálne dve sily: klzná trecia sila tr. a sila, ktorou je teleso ťahané. Priemet trecej sily je negatívny, pretože vektor sily sa nezhoduje so smerom osi NS... Projekcia sily F pozitívne. Pripomíname, že na nájdenie projekcie pustíme kolmicu zo začiatku a konca vektora na zvolenú os. S ohľadom na to máme: F cosα - F tr = 0; (1) vyjadruje priemet sily F, toto je F cosα = F tr = 16 N; (2) potom sa sila vyvinutá silou bude rovnať N = F cosα V(3) Urobme substitúciu, berúc do úvahy rovnicu (2), a dosaďte zodpovedajúce údaje do rovnice (3):
N= 16 N 1,5 m/s = 24 W.
Odpoveď. 24 wattov
Zaťaženie, upevnené na ľahkej pružine s tuhosťou 200 N / m, spôsobuje vertikálne vibrácie. Na obrázku je znázornený graf závislosti posunu X náklad z času na čas t... Zistite, aká je hmotnosť nákladu. Svoju odpoveď zaokrúhlite na najbližšie celé číslo.
Riešenie. Pružinové závažie vibruje vertikálne. Podľa grafu závislosti posunu bremena NS z času t, definujeme obdobie kolísania zaťaženia. Doba oscilácie je T= 4 s; z vzorca T= 2π vyjadruje hmotnosť m nákladu.
| = | 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 |
odpoveď: 81 kg.
Na obrázku je znázornený systém dvoch odľahčených blokov a beztiažového lana, s ktorým môžete vyvážiť alebo zdvihnúť bremeno s hmotnosťou 10 kg. Trenie je zanedbateľné. Na základe analýzy vyššie uvedeného obrázku vyberte dva správne tvrdenia a v odpovedi uveďte ich čísla.
- Aby ste udržali záťaž v rovnováhe, musíte na koniec lana pôsobiť silou 100 N.
- Blokový systém znázornený na obrázku neposkytuje prírastok výkonu.
- h, musíte natiahnuť časť lana s dĺžkou 3 h.
- S cieľom pomaly zdvihnúť náklad do výšky hh.
Riešenie. V tejto úlohe je potrebné pripomenúť si jednoduché mechanizmy, a to bloky: pohyblivý a pevný blok. Pohyblivý blok zdvojnásobí silu, pričom lano sa natiahne dvakrát tak dlho a stacionárny blok sa používa na presmerovanie sily. V prevádzke jednoduché mechanizmy výhry nedávajú. Po analýze problému okamžite vyberieme potrebné vyhlásenia:
- S cieľom pomaly zdvihnúť náklad do výšky h, musíte vytiahnuť časť lana s dĺžkou 2 h.
- Aby ste udržali záťaž v rovnováhe, musíte na koniec lana pôsobiť silou 50 N.
Odpoveď. 45.
Hliníkové závažie upevnené na beztiažovej a neroztiahnuteľnej nite je úplne ponorené do nádoby s vodou. Závažie sa nedotýka stien a dna nádoby. Potom sa do tej istej nádoby s vodou ponorí železné závažie, ktorého hmotnosť sa rovná hmotnosti hliníkového závažia. Ako sa v dôsledku toho zmení modul ťažnej sily závitu a modul gravitačnej sily pôsobiacej na zaťaženie?
- Zvyšuje;
- Znižuje sa;
- nemení sa.
Riešenie. Analyzujeme stav problému a vyberieme tie parametre, ktoré sa počas štúdie nemenia: sú to telesná hmotnosť a tekutina, do ktorej je telo ponorené na závitoch. Potom je lepšie vykonať schematický výkres a uviesť sily pôsobiace na zaťaženie: napínaciu silu nite F ovládanie smerujúce nahor pozdĺž vlákna; gravitačná sila smerujúca vertikálne nadol; Archimedova sila a pôsobiace na ponorené teleso zo strany kvapaliny a smerujúce nahor. Podľa stavu úlohy je hmotnosť bremien rovnaká, preto sa modul gravitačnej sily pôsobiacej na bremeno nemení. Keďže hustota nákladu je iná, bude sa líšiť aj objem.
| V = | m | . |
| p |
Hustota železa je 7800 kg/m3 a hustota hliníka je 2700 kg/m3. teda V f< V a... Teleso je v rovnováhe, výslednica všetkých síl pôsobiacich na teleso je nulová. Nasmerujeme súradnicovú os OY nahor. Základná rovnica dynamiky, berúc do úvahy projekciu síl, je napísaná vo forme F ovládanie + F a – mg= 0; (1) Vyjadrite ťažnú silu F ovládanie = mg – F a(2); Archimedova sila závisí od hustoty kvapaliny a objemu ponorenej časti telesa F a = ρ gV p.h.t. (3); Hustota kvapaliny sa nemení a objem železného telesa je menší V f< V a, preto bude Archimedova sila pôsobiaca na železné zaťaženie menšia. Vyvodíme záver o module napínacej sily nite, pri práci s rovnicou (2) sa zvýši.
Odpoveď. 13.
Hmotnosť bloku m skĺzne z pevnej hrubej naklonenej roviny s uhlom α na základni. Modul zrýchlenia bloku je a, modul rýchlosti tyče sa zvyšuje. Odpor vzduchu je zanedbateľný.
Vytvorte súlad medzi fyzikálnymi veličinami a vzorcami, pomocou ktorých ich možno vypočítať. Pre každú pozíciu prvého stĺpca vyberte zodpovedajúcu pozíciu z druhého stĺpca a zapíšte si vybrané čísla do tabuľky pod príslušné písmená.
B) Koeficient trenia tyče na naklonenej rovine
3) mg cosα
| 4) sinα - | a |
| g cosα |
Riešenie. Táto úloha si vyžaduje uplatnenie Newtonových zákonov. Odporúčame urobiť schematický výkres; označujú všetky kinematické charakteristiky pohybu. Ak je to možné, znázornite vektor zrýchlenia a vektory všetkých síl pôsobiacich na pohybujúce sa teleso; pamätajte, že sily pôsobiace na teleso sú výsledkom interakcie s inými telesami. Potom napíšte základnú rovnicu dynamiky. Vyberte referenčný systém a zapíšte výslednú rovnicu pre projekciu vektorov síl a zrýchlení;
Podľa navrhovaného algoritmu urobíme schematický nákres (obr. 1). Obrázok znázorňuje sily pôsobiace na ťažisko tyče a súradnicové osi referenčnej sústavy súvisiace s povrchom naklonenej roviny. Keďže všetky sily sú konštantné, pohyb tyče bude s rastúcou rýchlosťou rovnako premenlivý, t.j. vektor zrýchlenia smeruje k pohybu. Zvoľme smer osí, ako je znázornené na obrázku. Zapíšme si projekcie síl na vybrané osi.
Napíšme si základnú rovnicu dynamiky:
Tr + = (1)
Napíšme túto rovnicu (1) pre projekciu síl a zrýchlenia.
Na osi OY: priemet reakčnej sily podpory je pozitívny, pretože vektor sa zhoduje so smerom osi OY N y = N; priemet trecej sily je nulový, pretože vektor je kolmý na os; projekcia gravitácie bude záporná a rovnaká mg y= – mg cosa; vektorová projekcia zrýchlenia a y= 0, pretože vektor zrýchlenia je kolmý na os. Máme N – mg cosα = 0 (2) z rovnice vyjadríme silu reakcie pôsobiacu na tyč, zo strany naklonenej roviny. N = mg cosα (3). Napíšme projekcie na os OX.
Na osi OX: projekcia sily N rovný nule, pretože vektor je kolmý na os OX; Priemet trecej sily je negatívny (vektor je nasmerovaný v opačnom smere vzhľadom na zvolenú os); projekcia gravitácie je kladná a rovná sa mg x = mg sinα (4) z pravouhlého trojuholníka. Projekcia zrýchlenia pozitívna a x = a; Potom napíšeme rovnicu (1) s prihliadnutím na projekciu mg sinα - F tr = ma (5); F tr = m(g sinα - a) (6); Pamätajte, že trecia sila je úmerná normálnej tlakovej sile N.
A-priorstvo F tr = μ N(7) vyjadríme koeficient trenia tyče na naklonenej rovine.
| μ = | F tr | = | m(g sinα - a) | = tgα - | a | (8). |
| N | mg cosα | g cosα |
Pre každé písmeno vyberieme vhodné pozície.
Odpoveď. A - 3; B - 2.
Úloha 8. Plynný kyslík je v nádobe s objemom 33,2 litra. Tlak plynu 150 kPa, jeho teplota 127 °C. Určte hmotnosť plynu v tejto nádobe. Vyjadrite svoju odpoveď v gramoch a zaokrúhlite na najbližšie celé číslo.
Riešenie. Je dôležité venovať pozornosť prevodu jednotiek do sústavy SI. Teplotu prepočítame na Kelvina T = t° С + 273, objem V= 33,2 l = 33,2 · 10 –3 m 3; Tlak preložíme P= 150 kPa = 150 000 Pa. Použitie stavovej rovnice ideálneho plynu
vyjadruje hmotnosť plynu.
Nezabudnite venovať pozornosť jednotke, v ktorej budete požiadaní o zapísanie odpovede. Je to veľmi dôležité.
Odpoveď. 48 g
Úloha 9. Ideálny monoatomický plyn v množstve 0,025 mol adiabaticky expandovaný. Zároveň jeho teplota klesla z + 103 ° С na + 23 ° С. Akú prácu vykonal plyn? Vyjadrite svoju odpoveď v jouloch a zaokrúhlite na najbližšie celé číslo.
Riešenie. Po prvé, plyn je monoatomický počet stupňov voľnosti i= 3, po druhé, plyn expanduje adiabaticky - to znamená bez výmeny tepla Q= 0. Plyn funguje tak, že znižuje vnútornú energiu. Ak to vezmeme do úvahy, napíšeme prvý termodynamický zákon v tvare 0 = ∆ U + A G; (1) vyjadruje prácu plynu A r = –∆ U(2); Zmenu vnútornej energie pre monatomický plyn možno zapísať ako
Odpoveď. 25 J.
Relatívna vlhkosť časti vzduchu pri určitej teplote je 10%. Koľkokrát treba zmeniť tlak tejto časti vzduchu, aby sa jeho relatívna vlhkosť pri konštantnej teplote zvýšila o 25 %?
Riešenie. Najčastejšie sú pre školákov ťažké otázky súvisiace so sýtou parou a vlhkosťou vzduchu. Pomocou vzorca vypočítame relatívnu vlhkosť vzduchu
Podľa stavu problému sa teplota nemení, čo znamená, že tlak nasýtených pár zostáva rovnaký. Napíšme vzorec (1) pre dva stavy vzduchu.
φ 1 = 10 %; φ 2 = 35 %
Vyjadrime tlak vzduchu zo vzorcov (2), (3) a nájdime tlakový pomer.
| P 2 | = | φ 2 | = | 35 | = 3,5 |
| P 1 | φ 1 | 10 |
Odpoveď. Tlak by sa mal zvýšiť 3,5-krát.
Horúca látka v kvapalnom stave bola pomaly ochladzovaná v taviacej peci pri konštantnom výkone. V tabuľke sú uvedené výsledky meraní teploty látky v priebehu času.
Vyberte si z poskytnutého zoznamu dva vyhlásenia, ktoré zodpovedajú výsledkom vykonaných meraní a uvádzajú ich čísla.
- Teplota topenia látky za týchto podmienok je 232 ° C.
- Za 20 minút. po začatí meraní bola látka iba v tuhom stave.
- Tepelná kapacita látky v kvapalnom a pevnom stave je rovnaká.
- Po 30 min. po začatí meraní bola látka iba v tuhom stave.
- Proces kryštalizácie látky trval viac ako 25 minút.
Riešenie. Ako sa látka ochladzovala, jej vnútorná energia klesala. Výsledky merania teploty umožňujú určiť teplotu, pri ktorej látka začína kryštalizovať. Pokiaľ látka prechádza z kvapalného do pevného skupenstva, teplota sa nemení. Keďže vieme, že teplota topenia a teplota kryštalizácie sú rovnaké, zvolíme výrok:
1. Teplota topenia látky za týchto podmienok je 232 ° С.
Druhé pravdivé tvrdenie je:
4. Po 30 minútach. po začatí meraní bola látka iba v tuhom stave. Pretože teplota v tomto časovom bode je už pod teplotou kryštalizácie.
Odpoveď. 14.
V izolovanom systéme má teleso A teplotu + 40 ° C a teleso B má teplotu + 65 ° C. Tieto telesá sa dostanú do vzájomného tepelného kontaktu. Po chvíli nastala tepelná rovnováha. Ako sa v dôsledku toho zmenila telesná teplota B a celková vnútorná energia telesa A a B?
Pre každú hodnotu určite zodpovedajúci vzor zmeny:
- Zvýšená;
- Poklesla;
- Nezmenilo sa.
Zapíšte si vybrané čísla pre každú fyzikálnu veličinu do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Ak v izolovanej sústave telies nedochádza k energetickým premenám okrem výmeny tepla, potom množstvo tepla, ktoré telesá, ktorých vnútorná energia klesá, sa rovná množstvu tepla prijatého telesami, ktorých vnútorná energia zvyšuje. (Podľa zákona zachovania energie.) V tomto prípade sa celková vnútorná energia systému nemení. Problémy tohto typu sa riešia na základe rovnice tepelnej bilancie.
| ∆U = ∑ | n | ∆U i = 0 (1); |
| i = 1 |
kde ∆ U- zmena vnútornej energie.
V našom prípade v dôsledku výmeny tepla klesá vnútorná energia telesa B, čo znamená, že teplota tohto telesa klesá. Vnútorná energia telesa A sa zvyšuje, keďže telo prijalo množstvo tepla z telesa B, potom sa jeho teplota zvýši. Celková vnútorná energia telies A a B sa nemení.
Odpoveď. 23.
Proton p, prúdiaci do medzery medzi pólmi elektromagnetu, má rýchlosť kolmú na vektor magnetickej indukcie, ako je znázornené na obrázku. Kde je Lorentzova sila pôsobiaca na protón nasmerovaná vzhľadom na postavu (hore, smerom k pozorovateľovi, od pozorovateľa, dole, vľavo, vpravo)
Riešenie. Magnetické pole pôsobí na nabitú časticu Lorentzovou silou. Na určenie smeru tejto sily je dôležité zapamätať si mnemotechnické pravidlo ľavej ruky, nezabudnúť vziať do úvahy náboj častice. Štyri prsty ľavej ruky smerujeme pozdĺž rýchlostného vektora, pre kladne nabitú časticu by mal vektor vstúpiť do dlane kolmo, palec nastavený na 90° ukazuje smer Lorentzovej sily pôsobiacej na časticu. Výsledkom je, že vektor Lorentzovej sily smeruje preč od pozorovateľa vzhľadom na obrázok.
Odpoveď. od pozorovateľa.
Modul intenzity elektrického poľa v 50 μF plochom vzduchovom kondenzátore je 200 V / m. Vzdialenosť medzi doskami kondenzátora je 2 mm. Aký je náboj kondenzátora? Zapíšte odpoveď v μC.
Riešenie. Preveďme všetky merné jednotky do sústavy SI. Kapacita C = 50 μF = 50 · 10 -6 F, vzdialenosť medzi doskami d= 2 · 10 –3 m Problém hovorí o plochom vzduchovom kondenzátore - zariadení na akumuláciu elektrického náboja a energie elektrického poľa. Zo vzorca pre elektrickú kapacitu
kde d Je vzdialenosť medzi doskami.
Vyjadrite napätie U= E d(4); Dosaďte (4) do (2) a vypočítajte nabitie kondenzátora.
q = C · Ed= 50 · 10 –6 · 200 · 0,002 = 20 μC
Upozorňujeme na jednotky, v ktorých je potrebné napísať odpoveď. Dostali sme to v príveskoch, ale znázorňujeme to v μC.
Odpoveď. 20 μC.
Študent vykonal experiment s lomom svetla znázorneným na fotografii. Ako sa mení uhol lomu svetla šíriaceho sa v skle a index lomu skla so zväčšujúcim sa uhlom dopadu?
- Zvyšuje sa
- Znižuje sa
- nemení sa
- Zapíšte si vybrané čísla pre každú odpoveď do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Pri úlohách tohto druhu si pripomíname, čo je to refrakcia. Ide o zmenu smeru šírenia vlny pri prechode z jedného prostredia do druhého. Je to spôsobené tým, že rýchlosti šírenia vĺn v týchto médiách sú rôzne. Keď sme zistili, z ktorého média sa šíri, do ktorého svetla sa šíri, zapíšeme do formulára zákon lomu
| sinα | = | n 2 | , |
| sinβ | n 1 |
kde n 2 - absolútny index lomu skla, médium, kam ide svetlo; n 1 je absolútny index lomu prvého média, z ktorého vychádza svetlo. Pre vzduch n 1 = 1. α je uhol dopadu lúča na povrch skleneného polvalca, β je uhol lomu lúča v skle. Navyše uhol lomu bude menší ako uhol dopadu, pretože sklo je opticky hustejšie médium - médium s vysokým indexom lomu. Rýchlosť šírenia svetla v skle je pomalšia. Upozorňujeme, že uhly meriame od kolmice obnovenej v bode dopadu lúča. Ak zväčšíte uhol dopadu, zväčší sa aj uhol lomu. Index lomu skla sa tým nezmení.
Odpoveď.
Medený mostík v určitom časovom bode t 0 = 0 sa začne pohybovať rýchlosťou 2 m/s po paralelných horizontálnych vodivých koľajniciach, ku ktorým koncom je pripojený 10 Ohmový odpor. Celý systém je vo vertikálnom rovnomernom magnetickom poli. Odolnosť prekladu a koľajníc je zanedbateľná, preklad je vždy kolmý na koľajnice. Tok Ф vektora magnetickej indukcie cez obvod tvorený prepojkou, koľajnicami a rezistorom sa v priebehu času mení t ako je znázornené na grafe.
Pomocou grafu vyberte dva správne výroky a uveďte ich čísla do odpovede.
- Medzi časom t= 0,1 s, zmena magnetického toku obvodom sa rovná 1 mVb.
- Indukčný prúd v prepojke v rozsahu od t= 0,1 s t= 0,3 s max.
- Modul EMF indukcie vznikajúcej v obvode je 10 mV.
- Sila indukčného prúdu tečúceho v prepojke je 64 mA.
- Aby sa udržal pohyb priečky, pôsobí na ňu sila, ktorej priemet na smer koľajníc je 0,2 N.
Riešenie. Podľa grafu závislosti toku vektora magnetickej indukcie obvodom od času určíme úseky, kde sa mení tok Ф, a kde je zmena toku nulová. To nám umožní určiť časové intervaly, v ktorých sa bude v obvode vyskytovať indukčný prúd. Správne vyjadrenie:
1) V čase t= 0,1 s zmena magnetického toku obvodom je rovná 1 mWb ∆F = (1 - 0) · 10 –3 Wb; Modul EMF indukcie vznikajúci v obvode sa určuje pomocou zákona EMR
Odpoveď. 13.
Podľa grafu závislosti sily prúdu od času v elektrickom obvode, ktorého indukčnosť je 1 mH, určte EMF modul samoindukcie v časovom intervale od 5 do 10 s. Napíšte odpoveď v μV.
Riešenie. Preložme si všetky veličiny do sústavy SI, t.j. indukčnosť 1 mH sa premení na H, dostaneme 10 –3 H. Prúd zobrazený na obrázku v mA sa tiež prevedie na A vynásobením 10 –3.
Vzorec EMF samoindukcie má formu
v tomto prípade je časový interval daný podľa stavu problému
∆t= 10 s - 5 s = 5 s
sekúnd a podľa grafu určíme interval zmeny prúdu za tento čas:
∆ja= 30 · 10 –3 - 20 · 10 –3 = 10 · 10 –3 = 10 –2 A.
Nahradením číselných hodnôt do vzorca (2) dostaneme
| Ɛ | = 2 · 10 –6 V alebo 2 µV.
Odpoveď. 2.
Dve priehľadné planparalelné dosky sú tesne pritlačené k sebe. Na povrch prvej dosky dopadá lúč svetla zo vzduchu (pozri obrázok). Je známe, že index lomu hornej dosky je n 2 = 1,77. Vytvorte súlad medzi fyzikálnymi veličinami a ich hodnotami. Pre každú pozíciu prvého stĺpca vyberte zodpovedajúcu pozíciu z druhého stĺpca a zapíšte si vybrané čísla do tabuľky pod príslušné písmená.
Riešenie. Na vyriešenie problémov s lomom svetla na rozhraní medzi dvoma médiami, najmä problémov s prenosom svetla cez planparalelné dosky, možno odporučiť nasledujúce poradie riešenia: urobte nákres označujúci cestu lúčov idúcich z jedného stredného k druhému; v bode dopadu lúča na rozhraní medzi dvoma prostrediami nakreslite normálu k povrchu, vyznačte uhly dopadu a lomu. Venujte zvláštnu pozornosť optickej hustote uvažovaného média a pamätajte, že keď svetelný lúč prechádza z opticky menej hustého média do opticky hustejšieho média, uhol lomu bude menší ako uhol dopadu. Obrázok ukazuje uhol medzi dopadajúcim lúčom a povrchom, ale potrebujeme uhol dopadu. Pamätajte, že uhly sú určené z kolmice obnovenej v bode dopadu. Určíme, že uhol dopadu lúča na povrch je 90 ° - 40 ° = 50 °, index lomu n 2 = 1,77; n 1 = 1 (vzduch).
Zapíšme si zákon lomu
| sinβ = | hriech50 | = 0,4327 ≈ 0,433 |
| 1,77 |
Zostrojme približnú dráhu lúča cez dosky. Pre hranice 2–3 a 3–1 používame vzorec (1). V odpovedi dostaneme
A) Sínus uhla dopadu lúča na hranici 2–3 medzi doskami je 2) ≈ 0,433;
B) Uhol lomu lúča pri prekročení hranice 3–1 (v radiánoch) je 4) ≈ 0,873.
Odpoveď. 24.
Určte, koľko α - častíc a koľko protónov sa získa ako výsledok termonukleárnej fúznej reakcie
+ → X+ r;
Riešenie. Pri všetkých jadrových reakciách sa dodržiavajú zákony zachovania elektrického náboja a počtu nukleónov. Označme x - počet častíc alfa, y - počet protónov. Urobme rovnice
+ → x + y;
riešenie systému, máme to X = 1; r = 2
Odpoveď. 1 - a-častica; 2 - protón.
Modul hybnosti prvého fotónu je 1,32 · 10 –28 kg · m/s, čo je o 9,48 · 10 –28 kg · m/s menej ako modul hybnosti druhého fotónu. Nájdite pomer energie E 2 / E 1 druhého a prvého fotónu. Svoju odpoveď zaokrúhlite na desatiny.
Riešenie. Hybnosť druhého fotónu je podľa podmienky väčšia ako hybnosť prvého fotónu, to znamená, že môžeme reprezentovať p 2 = p 1 + Δ p(1). Energiu fotónu možno vyjadriť pomocou hybnosti fotónu pomocou nasledujúcich rovníc. to E = mc 2 (1) a p = mc(2) teda
E = pc (3),
kde E- fotónová energia, p- hybnosť fotónu, m - hmotnosť fotónu, c= 3 · 10 8 m / s - rýchlosť svetla. Ak vezmeme do úvahy vzorec (3), máme:
| E 2 | = | p 2 | = 8,18; |
| E 1 | p 1 |
Odpoveď zaokrúhlite na desatiny a získate 8,2.
Odpoveď. 8,2.
Atómové jadro prešlo rádioaktívnym pozitrónovým β-rozpadom. Ako sa v dôsledku toho zmenil elektrický náboj jadra a počet neutrónov v ňom?
Pre každú hodnotu určite zodpovedajúci vzor zmeny:
- Zvýšená;
- Poklesla;
- Nezmenilo sa.
Zapíšte si vybrané čísla pre každú fyzikálnu veličinu do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Pozitrón β - rozpad v atómovom jadre nastáva pri premene protónu na neutrón s emisiou pozitrónu. V dôsledku toho sa počet neutrónov v jadre zvýši o jeden, elektrický náboj sa zníži o jeden a hmotnostné číslo jadra zostane nezmenené. Transformačná reakcia prvku je teda nasledovná:
Odpoveď. 21.
V laboratóriu sa uskutočnilo päť experimentov na pozorovanie difrakcie pomocou rôznych difrakčných mriežok. Každá z mriežok bola osvetlená paralelnými lúčmi monochromatického svetla so špecifickou vlnovou dĺžkou. Vo všetkých prípadoch svetlo dopadalo kolmo na mriežku. V dvoch z týchto experimentov sa pozoroval rovnaký počet hlavných difrakčných maxím. Najprv uveďte číslo experimentu, v ktorom bola použitá difrakčná mriežka s kratšou periódou, a potom číslo experimentu, v ktorom bola použitá difrakčná mriežka s dlhšou periódou.
Riešenie. Difrakcia svetla je jav svetelného lúča v oblasti geometrického tieňa. Difrakciu možno pozorovať, keď sú na dráhe svetelnej vlny nepriehľadné oblasti alebo diery vo veľkých a nepriehľadných prekážkach a veľkosti týchto oblastí alebo dier sú úmerné vlnovej dĺžke. Jedným z najdôležitejších difrakčných zariadení je difrakčná mriežka. Uhlové smery k maximám difrakčného obrazca sú určené rovnicou
d sinφ = kλ (1),
kde d je perióda difrakčnej mriežky, φ je uhol medzi normálou k mriežke a smerom k jednému z maxím difrakčného obrazca, λ je vlnová dĺžka svetla, k- celé číslo nazývané rádovo difrakčné maximum. Vyjadrime z rovnice (1)
Pri výbere párov podľa experimentálnych podmienok najskôr vyberieme 4, kde bola použitá difrakčná mriežka s kratšou periódou a následne číslo experimentu, v ktorom bola použitá difrakčná mriežka s dlhou periódou je 2.
Odpoveď. 42.
Prúd preteká cez drôtový odpor. Rezistor bol nahradený iným, s drôtom z rovnakého kovu a rovnakej dĺžky, ale s polovičnou plochou prierezu a pretekala ním polovica prúdu. Ako sa zmení napätie na rezistore a jeho odpor?
Pre každú hodnotu určite zodpovedajúci vzor zmeny:
- Vzrastie;
- Zníži sa;
- nezmení sa.
Zapíšte si vybrané čísla pre každú fyzikálnu veličinu do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Je dôležité si uvedomiť, od akých hodnôt závisí odpor vodiča. Vzorec na výpočet odporu je
Ohmov zákon pre úsek obvodu zo vzorca (2) vyjadrujeme napätie
U = Ja R (3).
Podľa stavu problému je druhý odpor vyrobený z drôtu z rovnakého materiálu, rovnakej dĺžky, ale inej plochy prierezu. Plocha je polovičná. Nahradením v (1) dostaneme, že odpor sa zvýši 2-krát a prúd sa zníži 2-krát, preto sa napätie nemení.
Odpoveď. 13.
Doba kmitania matematického kyvadla na povrchu Zeme je 1, 2 krát dlhšia ako doba jeho kmitania na určitej planéte. Aký je modul gravitačného zrýchlenia na tejto planéte? Vplyv atmosféry je v oboch prípadoch zanedbateľný.
Riešenie. Matematické kyvadlo je systém pozostávajúci zo závitu, ktorého rozmery sú oveľa väčšie ako rozmery gule a samotnej gule. Ťažkosti môžu nastať, ak sa zabudne na Thomsonov vzorec pre periódu kmitania matematického kyvadla.
T= 2π (1);
l- dĺžka matematického kyvadla; g- gravitačné zrýchlenie.
Podľa podmienok
Vyjadrime sa z (3) g n = 14,4 m/s2. Treba poznamenať, že gravitačné zrýchlenie závisí od hmotnosti planéty a polomeru
Odpoveď. 14,4 m/s 2.
V rovnomernom magnetickom poli s indukciou je umiestnený priamy vodič dlhý 1 m, ktorým preteká prúd 3 A. V= 0,4 T pod uhlom 30 ° k vektoru. Aký je modul sily pôsobiacej na vodič zo strany magnetického poľa?
Riešenie. Ak umiestnite vodič s prúdom do magnetického poľa, pole na vodiči s prúdom bude pôsobiť ampérovou silou. Napíšeme vzorec pre modul ampérovej sily
F A = Ja LB sinα;
F A = 0,6 N
Odpoveď. F A = 0,6 N.
Energia magnetického poľa uloženého v cievke pri prechode jednosmerného prúdu sa rovná 120 J. Koľkokrát sa musí zvýšiť prúd pretekajúci vinutím cievky, aby sa energia akumulovaného magnetického poľa zvýšila o 5760 J .
Riešenie. Energia magnetického poľa cievky sa vypočíta podľa vzorca
| W m = | LI 2 | (1); |
| 2 |
Podľa podmienok W 1 = 120 J, potom W 2 = 120 + 5760 = 5880 J.
| ja 1 2 = | 2W 1 | ; ja 2 2 = | 2W 2 | ; |
| L | L |
Potom pomer prúdov
| ja 2 2 | = 49; | ja 2 | = 7 |
| ja 1 2 | ja 1 |
Odpoveď. Súčasnú silu je potrebné zvýšiť 7-krát. Do formulára odpovede zadávate iba číslo 7.
Elektrický obvod pozostáva z dvoch žiaroviek, dvoch diód a cievky drôtu, zapojených podľa obrázka. (Dióda prechádza prúdom iba v jednom smere, ako je znázornené v hornej časti obrázku). Ktorá zo žiaroviek sa rozsvieti, ak sa severný pól magnetu priblíži k slučke? Vysvetlite odpoveď uvedením toho, aké javy a vzorce ste použili pri vysvetľovaní.
Riešenie. Magnetické indukčné čiary opúšťajú severný pól magnetu a rozchádzajú sa. Keď sa magnet približuje, magnetický tok cez cievku drôtu sa zvyšuje. Podľa Lenzovho pravidla musí magnetické pole vytvorené indukčným prúdom slučky smerovať doprava. Podľa pravidla gimbalu by mal prúd prúdiť v smere hodinových ručičiek (pri pohľade zľava). V tomto smere prechádza dióda v obvode druhého svietidla. To znamená, že sa rozsvieti druhá kontrolka.
Odpoveď. Rozsvieti sa druhá lampa.
Dĺžka hliníkových lúčov L= 25 cm a plocha prierezu S= 0,1 cm 2 zavesené na nite na hornom konci. Spodný koniec spočíva na vodorovnom dne nádoby, do ktorej sa nalieva voda. Dĺžka ponoreného lúča l= 10 cm Nájdite silu F, ktorým ihla tlačí na dno nádoby, ak je známe, že niť je zvislá. Hustota hliníka ρ a = 2,7 g / cm 3, hustota vody ρ b = 1,0 g / cm 3. Zrýchlenie gravitácie g= 10 m/s2
Riešenie. Urobme si vysvetľujúci nákres.
- Napätie nite;
- sila reakcie dna nádoby;
a - Archimedova sila pôsobiaca iba na ponorenú časť tela a pôsobiaca na stred ponorenej časti lúča;
- gravitačná sila pôsobiaca na lúč zo Zeme a pôsobí na stred celého lúča.
Podľa definície hmotnosť lúča m a modul Archimedovej sily sú vyjadrené takto: m = SL p a (1);
F a = Slρ v g (2)
Zvážte momenty síl vo vzťahu k bodu zavesenia lúča.
M(T) = 0 - moment ťahovej sily; (3)
M(N) = NL cosα je moment reakčnej sily podpery; (4)
Berúc do úvahy znamenia momentov, napíšeme rovnicu
| NL cosα + Slρ v g (L – | l | ) cosα = SLρ a g | L | cosα (7) |
| 2 | 2 |
berúc do úvahy, že podľa tretieho Newtonovho zákona sa reakčná sila dna nádoby rovná sile F d, ktorým lúč tlačí na dno nádoby, píšeme N = F ea z rovnice (7) vyjadríme túto silu:
| Fd = [ | 1 | Lρ a– (1 – | l | )lρ v] Sg (8). |
| 2 | 2L |
Nahraďte číselné údaje a získajte to
F d = 0,025 N.
Odpoveď. F d = 0,025 N.
Nádoba obsahujúca m 1 = 1 kg dusíka, explodovaného pri skúške pevnosti pri teplote t 1 = 327 °C. Aká je hmotnosť vodíka m 2 možno v takejto nádobe skladovať pri teplote t 2 = 27 °C s päťnásobným bezpečnostným faktorom? Molárna hmotnosť dusíka M 1 = 28 g/mol, vodík M 2 = 2 g/mol.
Riešenie. Napíšme stavovú rovnicu ideálneho plynu Mendelejeva - Clapeyrona pre dusík
kde V- objem valca, T 1 = t 1 + 273 °C. Podľa podmienok môže byť vodík skladovaný pod tlakom p 2 = p 1/5; (3) Berúc do úvahy
hmotnosť vodíka môžeme vyjadriť priamou prácou s rovnicami (2), (3), (4). Konečný vzorec je:
| m 2 = | m 1 | M 2 | T 1 | (5). | ||
| 5 | M 1 | T 2 |
Po nahradení číselných údajov m 2 = 28 g.
Odpoveď. m 2 = 28 g.
V ideálnom oscilačnom obvode amplitúda kolísania prúdu v induktore ja m= 5 mA a amplitúda napätia na kondenzátore U m= 2,0 V. V čase t napätie na kondenzátore je 1,2 V. Nájdite v tomto momente prúd v cievke.
Riešenie. V ideálnom oscilačnom obvode sa energia vibrácií ukladá. Pre okamih času t má zákon zachovania energie tvar
| C | U 2 | + L | ja 2 | = L | ja m 2 | (1) |
| 2 | 2 | 2 |
Pre hodnoty amplitúdy (maximálne) píšeme
a z rovnice (2) vyjadríme
| C | = | ja m 2 | (4). |
| L | U m 2 |
Nahraďte (4) za (3). V dôsledku toho dostaneme:
ja = ja m (5)
Teda prúd v cievke v okamihu času t rovná sa
ja= 4,0 mA.
Odpoveď. ja= 4,0 mA.
Na dne nádrže v hĺbke 2 m je zrkadlo. Lúč svetla prechádzajúci vodou sa odráža od zrkadla a vychádza z vody. Index lomu vody je 1,33. Nájdite vzdialenosť medzi bodom vstupu lúča do vody a bodom výstupu lúča z vody, ak je uhol dopadu lúča 30 °
Riešenie. Urobme si vysvetľujúci nákres
α je uhol dopadu lúča;
β je uhol lomu lúča vo vode;
AC je vzdialenosť medzi bodom vstupu lúča do vody a bodom výstupu lúča z vody.
Podľa zákona lomu svetla
| sinβ = | sinα | (3) |
| n 2 |
Uvažujme obdĺžnikový ΔADB. V tom AD = h, potom DВ = АD
| tgβ = h tgβ = h | sinα | = h | sinβ | = h | sinα | (4) |
| cosβ |
Dostaneme nasledujúci výraz:
| AC = 2 DB = 2 h | sinα | (5) |
Do výsledného vzorca (5) nahraďte číselné hodnoty
Odpoveď. 1,63 m.
V rámci prípravy na skúšku vám odporúčame oboznámiť sa s pracovný program z fyziky pre ročníky 7–9 pre rad UMK Peryshkina A.V. a pracovný program hĺbkovej úrovne pre ročníky 10-11 pre učebné materiály Myakisheva G.Ya. Programy sú k dispozícii na prezeranie a bezplatné stiahnutie pre všetkých registrovaných používateľov.
USE 2017 Fyzika Typické testovacie úlohy Lukasheva
Moskva: 2017 - 120 s.
Typické testové úlohy z fyziky obsahujú 10 možností pre súbory úloh, zostavené s prihliadnutím na všetky vlastnosti a požiadavky jednotnej štátnej skúšky v roku 2017. Účelom príručky je poskytnúť čitateľom informácie o štruktúre a obsahu kontrolných meracích materiálov z fyziky 2017, ako aj o stupni náročnosti úloh. Zbierka poskytuje odpovede na všetky možnosti testovania, ako aj riešenia najťažších problémov vo všetkých 10 možnostiach. Okrem toho existujú vzorky formulárov použitých na skúške. Kolektív autorov tvoria odborníci z Federálnej predmetovej komisie Jednotnej štátnej skúšky z fyziky. Príručka je určená učiteľom na prípravu študentov na skúšku z fyziky a študentom stredných škôl na samoštúdium a sebakontrolu.
formát: pdf
Veľkosť: 4,3 MB
Sledujte, sťahujte: drive.google
OBSAH
Pracovné pokyny 4
MOŽNOSŤ 1 9
Časť 1 9
Časť 2 15
MOŽNOSŤ 2 17
Časť 1 17
Časť 2 23
MOŽNOSŤ 3 25
Časť 1 25
Časť 2 31
MOŽNOSŤ 4 34
Časť 1 34
Časť 2 40
MOŽNOSŤ 5 43
1. časť 43
2. časť 49
MOŽNOSŤ 6 51
1. časť 51
2. časť 57
MOŽNOSŤ 7 59
1. časť 59
2. časť 65
MOŽNOSŤ 8 68
1. časť 68
2. časť 73
MOŽNOSŤ 9 76
1. časť 76
2. časť 82
MOŽNOSŤ 10 85
1. časť 85
2. časť 91
ODPOVEDE. SYSTÉM HODNOTENIA PRE SKÚŠKY
PRÁCE VO FYZIKE 94
Na skúšobnú prácu z fyziky sú vyhradené 3 hodiny 55 minút (235 minút). Práca pozostáva z 2 častí, z toho 31 úloh.
V úlohách 1-4, 8-10, 14, 15, 20, 24-26 je odpoveďou celé číslo alebo posledný desatinný zlomok. Číslo napíšte do políčka odpovede v texte práce a následne ho preneste podľa vzoru nižšie do odpoveďového formulára č. 1. Jednotky merania fyzikálnych veličín písať nemusíte.
Odpoveď na úlohy 27-31 obsahuje podrobný popis celého priebehu úlohy. V odpoveďovom formulári č. 2 uveďte číslo úlohy a zapíšte jej kompletné riešenie.
Na výpočty je povolené používať neprogramovateľnú kalkulačku.
Všetky formuláre USE sú vyplnené jasným čiernym atramentom. Použitie gélových, kapilárnych alebo plniacich pier je povolené.
Pri dokončovaní úloh môžete použiť koncept. Návrhy sa nezapočítavajú do klasifikačnej práce.
Body, ktoré získate za splnené úlohy, sa sčítajú. Pokúste sa splniť čo najviac úloh a získať čo najviac bodov.
Príprava na skúšku a skúšku
Stredné všeobecné vzdelanie
Linka UMK A. V. Grachev. Fyzika (10-11) (základná, pokročilá)
Linka UMK A. V. Grachev. Fyzika (7-9)
Linka UMK A.V. Peryshkin. Fyzika (7-9)
Príprava na skúšku z fyziky: príklady, riešenia, vysvetlenia
Úlohy skúšky z fyziky (možnosť C) analyzujeme s učiteľom.Lebedeva Alevtina Sergeevna, učiteľka fyziky, pracovné skúsenosti 27 rokov. Čestné osvedčenie Ministerstva školstva Moskovskej oblasti (2013), Ďakovný list od vedúceho mestskej časti Vzkriesenie (2015), Čestné osvedčenie prezidenta Asociácie učiteľov matematiky a fyziky Moskovskej oblasti (2015).
Práca predstavuje úlohy rôznych úrovní náročnosti: základná, pokročilá a vysoká. Úlohy základnej úrovne sú jednoduché úlohy, ktoré preverujú zvládnutie najdôležitejších fyzikálnych pojmov, modelov, javov a zákonitostí. Úlohy na pokročilej úrovni sú zamerané na testovanie schopnosti využívať fyzikálne pojmy a zákony na analýzu rôznych procesov a javov, ako aj schopnosti riešiť problémy na základe jedného alebo dvoch zákonov (vzorcov) na ktorúkoľvek z tém. školského kurzu fyziky. V práci 4 sú úlohy 2. časti úlohami vysokej zložitosti a testujú schopnosť používať fyzikálne zákony a teórie v zmenenej alebo novej situácii. Splnenie takýchto úloh si vyžaduje aplikáciu poznatkov z dvoch troch úsekov fyziky naraz, t.j. vysoká úroveň výcviku. Táto možnosť je plne v súlade s demo verziou USE v roku 2017, úlohy sú prevzaté z otvorenej banky úloh USE.
Na obrázku je znázornený graf závislosti rýchlostného modulu od času t... Určte dráhu prejdenú autom v časovom intervale od 0 do 30 s.
Riešenie. Dráhu prejdenú autom v časovom intervale od 0 do 30 s je najjednoduchšie definovať ako oblasť lichobežníka, ktorého základňami sú časové intervaly (30 - 0) = 30 s a (30 - 10) = 20 s a výška je rýchlosť v= 10 m/s, t.j.
| S = | (30 + 20) s | 10 m/s = 250 m. |
| 2 |
Odpoveď. 250 m.
Bremeno s hmotnosťou 100 kg sa zdvíha pomocou lana zvisle nahor. Na obrázku je znázornená závislosť projekcie rýchlosti V zaťaženie na vzostupnej náprave od času t... Určte modul napätia kábla počas výstupu.
Riešenie. Podľa grafu závislosti projekcie rýchlosti v zaťaženie na nápravu smerujúcu kolmo nahor, od času t, môžete určiť priemet zrýchlenia nákladu
| a = | ∆v | = | (8 - 2) m/s | = 2 m/s 2. |
| ∆t | 3 sek |
Zaťaženie je ovplyvnené: gravitačnou silou smerujúcou kolmo nadol a napínacou silou lana smerujúcou kolmo nahor pozdĺž lana, pozri obr. 2. Zapíšme si základnú rovnicu dynamiky. Využime druhý Newtonov zákon. Geometrický súčet síl pôsobiacich na teleso sa rovná súčinu hmotnosti telesa a zrýchlenia, ktoré mu udeľuje.
+ = (1)
Napíšme rovnicu pre premietanie vektorov do vzťažnej sústavy spojenej so zemou, os OY smeruje nahor. Priemet ťažnej sily je kladný, pretože smer sily sa zhoduje so smerom osi OY, projekcia gravitácie je záporná, pretože vektor sily smeruje opačne k osi OY, projekcia vektora zrýchlenia je tiež pozitívny, takže telo sa pohybuje so zrýchlením nahor. Máme
T – mg = ma (2);
zo vzorca (2) modul ťahovej sily
T = m(g + a) = 100 kg (10 + 2) m/s2 = 1200 N.
Odpoveď... 1200 N.
Teleso sa ťahá pozdĺž drsného vodorovného povrchu konštantnou rýchlosťou, ktorej modul je 1,5 m/s, pričom sa naň pôsobí silou, ako je znázornené na obrázku (1). V tomto prípade je modul klznej trecej sily pôsobiacej na teleso 16 N. Aký výkon vyvíja sila F?
Riešenie. Predstavte si fyzikálny proces špecifikovaný v úlohe a urobte schematický nákres označujúci všetky sily pôsobiace na teleso (obr. 2). Napíšme si základnú rovnicu dynamiky.
Tr + + = (1)
Po výbere referenčného rámca spojeného s pevnou plochou zapíšeme rovnice pre premietanie vektorov na zvolené súradnicové osi. Podľa stavu problému sa telo pohybuje rovnomerne, pretože jeho rýchlosť je konštantná a rovná sa 1,5 m / s. To znamená, že zrýchlenie tela je nulové. Na teleso pôsobia horizontálne dve sily: klzná trecia sila tr. a sila, ktorou je teleso ťahané. Priemet trecej sily je negatívny, pretože vektor sily sa nezhoduje so smerom osi NS... Projekcia sily F pozitívne. Pripomíname, že na nájdenie projekcie pustíme kolmicu zo začiatku a konca vektora na zvolenú os. S ohľadom na to máme: F cosα - F tr = 0; (1) vyjadruje priemet sily F, toto je F cosα = F tr = 16 N; (2) potom sa sila vyvinutá silou bude rovnať N = F cosα V(3) Urobme substitúciu, berúc do úvahy rovnicu (2), a dosaďte zodpovedajúce údaje do rovnice (3):
N= 16 N 1,5 m/s = 24 W.
Odpoveď. 24 wattov
Zaťaženie, upevnené na ľahkej pružine s tuhosťou 200 N / m, spôsobuje vertikálne vibrácie. Na obrázku je znázornený graf závislosti posunu X náklad z času na čas t... Zistite, aká je hmotnosť nákladu. Svoju odpoveď zaokrúhlite na najbližšie celé číslo.
Riešenie. Pružinové závažie vibruje vertikálne. Podľa grafu závislosti posunu bremena NS z času t, definujeme obdobie kolísania zaťaženia. Doba oscilácie je T= 4 s; z vzorca T= 2π vyjadruje hmotnosť m nákladu.
| = | 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 |
odpoveď: 81 kg.
Na obrázku je znázornený systém dvoch odľahčených blokov a beztiažového lana, s ktorým môžete vyvážiť alebo zdvihnúť bremeno s hmotnosťou 10 kg. Trenie je zanedbateľné. Na základe analýzy vyššie uvedeného obrázku vyberte dva správne tvrdenia a v odpovedi uveďte ich čísla.
- Aby ste udržali záťaž v rovnováhe, musíte na koniec lana pôsobiť silou 100 N.
- Blokový systém znázornený na obrázku neposkytuje prírastok výkonu.
- h, musíte natiahnuť časť lana s dĺžkou 3 h.
- S cieľom pomaly zdvihnúť náklad do výšky hh.
Riešenie. V tejto úlohe je potrebné pripomenúť si jednoduché mechanizmy, a to bloky: pohyblivý a pevný blok. Pohyblivý blok zdvojnásobí silu, pričom lano sa natiahne dvakrát tak dlho a stacionárny blok sa používa na presmerovanie sily. V prevádzke jednoduché mechanizmy výhry nedávajú. Po analýze problému okamžite vyberieme potrebné vyhlásenia:
- S cieľom pomaly zdvihnúť náklad do výšky h, musíte vytiahnuť časť lana s dĺžkou 2 h.
- Aby ste udržali záťaž v rovnováhe, musíte na koniec lana pôsobiť silou 50 N.
Odpoveď. 45.
Hliníkové závažie upevnené na beztiažovej a neroztiahnuteľnej nite je úplne ponorené do nádoby s vodou. Závažie sa nedotýka stien a dna nádoby. Potom sa do tej istej nádoby s vodou ponorí železné závažie, ktorého hmotnosť sa rovná hmotnosti hliníkového závažia. Ako sa v dôsledku toho zmení modul ťažnej sily závitu a modul gravitačnej sily pôsobiacej na zaťaženie?
- Zvyšuje;
- Znižuje sa;
- nemení sa.
Riešenie. Analyzujeme stav problému a vyberieme tie parametre, ktoré sa počas štúdie nemenia: sú to telesná hmotnosť a tekutina, do ktorej je telo ponorené na závitoch. Potom je lepšie vykonať schematický výkres a uviesť sily pôsobiace na zaťaženie: napínaciu silu nite F ovládanie smerujúce nahor pozdĺž vlákna; gravitačná sila smerujúca vertikálne nadol; Archimedova sila a pôsobiace na ponorené teleso zo strany kvapaliny a smerujúce nahor. Podľa stavu úlohy je hmotnosť bremien rovnaká, preto sa modul gravitačnej sily pôsobiacej na bremeno nemení. Keďže hustota nákladu je iná, bude sa líšiť aj objem.
| V = | m | . |
| p |
Hustota železa je 7800 kg/m3 a hustota hliníka je 2700 kg/m3. teda V f< V a... Teleso je v rovnováhe, výslednica všetkých síl pôsobiacich na teleso je nulová. Nasmerujeme súradnicovú os OY nahor. Základná rovnica dynamiky, berúc do úvahy projekciu síl, je napísaná vo forme F ovládanie + F a – mg= 0; (1) Vyjadrite ťažnú silu F ovládanie = mg – F a(2); Archimedova sila závisí od hustoty kvapaliny a objemu ponorenej časti telesa F a = ρ gV p.h.t. (3); Hustota kvapaliny sa nemení a objem železného telesa je menší V f< V a, preto bude Archimedova sila pôsobiaca na železné zaťaženie menšia. Vyvodíme záver o module napínacej sily nite, pri práci s rovnicou (2) sa zvýši.
Odpoveď. 13.
Hmotnosť bloku m skĺzne z pevnej hrubej naklonenej roviny s uhlom α na základni. Modul zrýchlenia bloku je a, modul rýchlosti tyče sa zvyšuje. Odpor vzduchu je zanedbateľný.
Vytvorte súlad medzi fyzikálnymi veličinami a vzorcami, pomocou ktorých ich možno vypočítať. Pre každú pozíciu prvého stĺpca vyberte zodpovedajúcu pozíciu z druhého stĺpca a zapíšte si vybrané čísla do tabuľky pod príslušné písmená.
B) Koeficient trenia tyče na naklonenej rovine
3) mg cosα
| 4) sinα - | a |
| g cosα |
Riešenie. Táto úloha si vyžaduje uplatnenie Newtonových zákonov. Odporúčame urobiť schematický výkres; označujú všetky kinematické charakteristiky pohybu. Ak je to možné, znázornite vektor zrýchlenia a vektory všetkých síl pôsobiacich na pohybujúce sa teleso; pamätajte, že sily pôsobiace na teleso sú výsledkom interakcie s inými telesami. Potom napíšte základnú rovnicu dynamiky. Vyberte referenčný systém a zapíšte výslednú rovnicu pre projekciu vektorov síl a zrýchlení;
Podľa navrhovaného algoritmu urobíme schematický nákres (obr. 1). Obrázok znázorňuje sily pôsobiace na ťažisko tyče a súradnicové osi referenčnej sústavy súvisiace s povrchom naklonenej roviny. Keďže všetky sily sú konštantné, pohyb tyče bude s rastúcou rýchlosťou rovnako premenlivý, t.j. vektor zrýchlenia smeruje k pohybu. Zvoľme smer osí, ako je znázornené na obrázku. Zapíšme si projekcie síl na vybrané osi.
Napíšme si základnú rovnicu dynamiky:
Tr + = (1)
Napíšme túto rovnicu (1) pre projekciu síl a zrýchlenia.
Na osi OY: priemet reakčnej sily podpory je pozitívny, pretože vektor sa zhoduje so smerom osi OY N y = N; priemet trecej sily je nulový, pretože vektor je kolmý na os; projekcia gravitácie bude záporná a rovnaká mg y= – mg cosa; vektorová projekcia zrýchlenia a y= 0, pretože vektor zrýchlenia je kolmý na os. Máme N – mg cosα = 0 (2) z rovnice vyjadríme silu reakcie pôsobiacu na tyč, zo strany naklonenej roviny. N = mg cosα (3). Napíšme projekcie na os OX.
Na osi OX: projekcia sily N rovný nule, pretože vektor je kolmý na os OX; Priemet trecej sily je negatívny (vektor je nasmerovaný v opačnom smere vzhľadom na zvolenú os); projekcia gravitácie je kladná a rovná sa mg x = mg sinα (4) z pravouhlého trojuholníka. Projekcia zrýchlenia pozitívna a x = a; Potom napíšeme rovnicu (1) s prihliadnutím na projekciu mg sinα - F tr = ma (5); F tr = m(g sinα - a) (6); Pamätajte, že trecia sila je úmerná normálnej tlakovej sile N.
A-priorstvo F tr = μ N(7) vyjadríme koeficient trenia tyče na naklonenej rovine.
| μ = | F tr | = | m(g sinα - a) | = tgα - | a | (8). |
| N | mg cosα | g cosα |
Pre každé písmeno vyberieme vhodné pozície.
Odpoveď. A - 3; B - 2.
Úloha 8. Plynný kyslík je v nádobe s objemom 33,2 litra. Tlak plynu 150 kPa, jeho teplota 127 °C. Určte hmotnosť plynu v tejto nádobe. Vyjadrite svoju odpoveď v gramoch a zaokrúhlite na najbližšie celé číslo.
Riešenie. Je dôležité venovať pozornosť prevodu jednotiek do sústavy SI. Teplotu prepočítame na Kelvina T = t° С + 273, objem V= 33,2 l = 33,2 · 10 –3 m 3; Tlak preložíme P= 150 kPa = 150 000 Pa. Použitie stavovej rovnice ideálneho plynu
vyjadruje hmotnosť plynu.
Nezabudnite venovať pozornosť jednotke, v ktorej budete požiadaní o zapísanie odpovede. Je to veľmi dôležité.
Odpoveď. 48 g
Úloha 9. Ideálny monoatomický plyn v množstve 0,025 mol adiabaticky expandovaný. Zároveň jeho teplota klesla z + 103 ° С na + 23 ° С. Akú prácu vykonal plyn? Vyjadrite svoju odpoveď v jouloch a zaokrúhlite na najbližšie celé číslo.
Riešenie. Po prvé, plyn je monoatomický počet stupňov voľnosti i= 3, po druhé, plyn expanduje adiabaticky - to znamená bez výmeny tepla Q= 0. Plyn funguje tak, že znižuje vnútornú energiu. Ak to vezmeme do úvahy, napíšeme prvý termodynamický zákon v tvare 0 = ∆ U + A G; (1) vyjadruje prácu plynu A r = –∆ U(2); Zmenu vnútornej energie pre monatomický plyn možno zapísať ako
Odpoveď. 25 J.
Relatívna vlhkosť časti vzduchu pri určitej teplote je 10%. Koľkokrát treba zmeniť tlak tejto časti vzduchu, aby sa jeho relatívna vlhkosť pri konštantnej teplote zvýšila o 25 %?
Riešenie. Najčastejšie sú pre školákov ťažké otázky súvisiace so sýtou parou a vlhkosťou vzduchu. Pomocou vzorca vypočítame relatívnu vlhkosť vzduchu
Podľa stavu problému sa teplota nemení, čo znamená, že tlak nasýtených pár zostáva rovnaký. Napíšme vzorec (1) pre dva stavy vzduchu.
φ 1 = 10 %; φ 2 = 35 %
Vyjadrime tlak vzduchu zo vzorcov (2), (3) a nájdime tlakový pomer.
| P 2 | = | φ 2 | = | 35 | = 3,5 |
| P 1 | φ 1 | 10 |
Odpoveď. Tlak by sa mal zvýšiť 3,5-krát.
Horúca látka v kvapalnom stave bola pomaly ochladzovaná v taviacej peci pri konštantnom výkone. V tabuľke sú uvedené výsledky meraní teploty látky v priebehu času.
Vyberte si z poskytnutého zoznamu dva vyhlásenia, ktoré zodpovedajú výsledkom vykonaných meraní a uvádzajú ich čísla.
- Teplota topenia látky za týchto podmienok je 232 ° C.
- Za 20 minút. po začatí meraní bola látka iba v tuhom stave.
- Tepelná kapacita látky v kvapalnom a pevnom stave je rovnaká.
- Po 30 min. po začatí meraní bola látka iba v tuhom stave.
- Proces kryštalizácie látky trval viac ako 25 minút.
Riešenie. Ako sa látka ochladzovala, jej vnútorná energia klesala. Výsledky merania teploty umožňujú určiť teplotu, pri ktorej látka začína kryštalizovať. Pokiaľ látka prechádza z kvapalného do pevného skupenstva, teplota sa nemení. Keďže vieme, že teplota topenia a teplota kryštalizácie sú rovnaké, zvolíme výrok:
1. Teplota topenia látky za týchto podmienok je 232 ° С.
Druhé pravdivé tvrdenie je:
4. Po 30 minútach. po začatí meraní bola látka iba v tuhom stave. Pretože teplota v tomto časovom bode je už pod teplotou kryštalizácie.
Odpoveď. 14.
V izolovanom systéme má teleso A teplotu + 40 ° C a teleso B má teplotu + 65 ° C. Tieto telesá sa dostanú do vzájomného tepelného kontaktu. Po chvíli nastala tepelná rovnováha. Ako sa v dôsledku toho zmenila telesná teplota B a celková vnútorná energia telesa A a B?
Pre každú hodnotu určite zodpovedajúci vzor zmeny:
- Zvýšená;
- Poklesla;
- Nezmenilo sa.
Zapíšte si vybrané čísla pre každú fyzikálnu veličinu do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Ak v izolovanej sústave telies nedochádza k energetickým premenám okrem výmeny tepla, potom množstvo tepla, ktoré telesá, ktorých vnútorná energia klesá, sa rovná množstvu tepla prijatého telesami, ktorých vnútorná energia zvyšuje. (Podľa zákona zachovania energie.) V tomto prípade sa celková vnútorná energia systému nemení. Problémy tohto typu sa riešia na základe rovnice tepelnej bilancie.
| ∆U = ∑ | n | ∆U i = 0 (1); |
| i = 1 |
kde ∆ U- zmena vnútornej energie.
V našom prípade v dôsledku výmeny tepla klesá vnútorná energia telesa B, čo znamená, že teplota tohto telesa klesá. Vnútorná energia telesa A sa zvyšuje, keďže telo prijalo množstvo tepla z telesa B, potom sa jeho teplota zvýši. Celková vnútorná energia telies A a B sa nemení.
Odpoveď. 23.
Proton p, prúdiaci do medzery medzi pólmi elektromagnetu, má rýchlosť kolmú na vektor magnetickej indukcie, ako je znázornené na obrázku. Kde je Lorentzova sila pôsobiaca na protón nasmerovaná vzhľadom na postavu (hore, smerom k pozorovateľovi, od pozorovateľa, dole, vľavo, vpravo)
Riešenie. Magnetické pole pôsobí na nabitú časticu Lorentzovou silou. Na určenie smeru tejto sily je dôležité zapamätať si mnemotechnické pravidlo ľavej ruky, nezabudnúť vziať do úvahy náboj častice. Štyri prsty ľavej ruky smerujeme pozdĺž rýchlostného vektora, pre kladne nabitú časticu by mal vektor vstúpiť do dlane kolmo, palec nastavený na 90° ukazuje smer Lorentzovej sily pôsobiacej na časticu. Výsledkom je, že vektor Lorentzovej sily smeruje preč od pozorovateľa vzhľadom na obrázok.
Odpoveď. od pozorovateľa.
Modul intenzity elektrického poľa v 50 μF plochom vzduchovom kondenzátore je 200 V / m. Vzdialenosť medzi doskami kondenzátora je 2 mm. Aký je náboj kondenzátora? Zapíšte odpoveď v μC.
Riešenie. Preveďme všetky merné jednotky do sústavy SI. Kapacita C = 50 μF = 50 · 10 -6 F, vzdialenosť medzi doskami d= 2 · 10 –3 m Problém hovorí o plochom vzduchovom kondenzátore - zariadení na akumuláciu elektrického náboja a energie elektrického poľa. Zo vzorca pre elektrickú kapacitu
kde d Je vzdialenosť medzi doskami.
Vyjadrite napätie U= E d(4); Dosaďte (4) do (2) a vypočítajte nabitie kondenzátora.
q = C · Ed= 50 · 10 –6 · 200 · 0,002 = 20 μC
Upozorňujeme na jednotky, v ktorých je potrebné napísať odpoveď. Dostali sme to v príveskoch, ale znázorňujeme to v μC.
Odpoveď. 20 μC.
Študent vykonal experiment s lomom svetla znázorneným na fotografii. Ako sa mení uhol lomu svetla šíriaceho sa v skle a index lomu skla so zväčšujúcim sa uhlom dopadu?
- Zvyšuje sa
- Znižuje sa
- nemení sa
- Zapíšte si vybrané čísla pre každú odpoveď do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Pri úlohách tohto druhu si pripomíname, čo je to refrakcia. Ide o zmenu smeru šírenia vlny pri prechode z jedného prostredia do druhého. Je to spôsobené tým, že rýchlosti šírenia vĺn v týchto médiách sú rôzne. Keď sme zistili, z ktorého média sa šíri, do ktorého svetla sa šíri, zapíšeme do formulára zákon lomu
| sinα | = | n 2 | , |
| sinβ | n 1 |
kde n 2 - absolútny index lomu skla, médium, kam ide svetlo; n 1 je absolútny index lomu prvého média, z ktorého vychádza svetlo. Pre vzduch n 1 = 1. α je uhol dopadu lúča na povrch skleneného polvalca, β je uhol lomu lúča v skle. Navyše uhol lomu bude menší ako uhol dopadu, pretože sklo je opticky hustejšie médium - médium s vysokým indexom lomu. Rýchlosť šírenia svetla v skle je pomalšia. Upozorňujeme, že uhly meriame od kolmice obnovenej v bode dopadu lúča. Ak zväčšíte uhol dopadu, zväčší sa aj uhol lomu. Index lomu skla sa tým nezmení.
Odpoveď.
Medený mostík v určitom časovom bode t 0 = 0 sa začne pohybovať rýchlosťou 2 m/s po paralelných horizontálnych vodivých koľajniciach, ku ktorým koncom je pripojený 10 Ohmový odpor. Celý systém je vo vertikálnom rovnomernom magnetickom poli. Odolnosť prekladu a koľajníc je zanedbateľná, preklad je vždy kolmý na koľajnice. Tok Ф vektora magnetickej indukcie cez obvod tvorený prepojkou, koľajnicami a rezistorom sa v priebehu času mení t ako je znázornené na grafe.
Pomocou grafu vyberte dva správne výroky a uveďte ich čísla do odpovede.
- Medzi časom t= 0,1 s, zmena magnetického toku obvodom sa rovná 1 mVb.
- Indukčný prúd v prepojke v rozsahu od t= 0,1 s t= 0,3 s max.
- Modul EMF indukcie vznikajúcej v obvode je 10 mV.
- Sila indukčného prúdu tečúceho v prepojke je 64 mA.
- Aby sa udržal pohyb priečky, pôsobí na ňu sila, ktorej priemet na smer koľajníc je 0,2 N.
Riešenie. Podľa grafu závislosti toku vektora magnetickej indukcie obvodom od času určíme úseky, kde sa mení tok Ф, a kde je zmena toku nulová. To nám umožní určiť časové intervaly, v ktorých sa bude v obvode vyskytovať indukčný prúd. Správne vyjadrenie:
1) V čase t= 0,1 s zmena magnetického toku obvodom je rovná 1 mWb ∆F = (1 - 0) · 10 –3 Wb; Modul EMF indukcie vznikajúci v obvode sa určuje pomocou zákona EMR
Odpoveď. 13.
Podľa grafu závislosti sily prúdu od času v elektrickom obvode, ktorého indukčnosť je 1 mH, určte EMF modul samoindukcie v časovom intervale od 5 do 10 s. Napíšte odpoveď v μV.
Riešenie. Preložme si všetky veličiny do sústavy SI, t.j. indukčnosť 1 mH sa premení na H, dostaneme 10 –3 H. Prúd zobrazený na obrázku v mA sa tiež prevedie na A vynásobením 10 –3.
Vzorec EMF samoindukcie má formu
v tomto prípade je časový interval daný podľa stavu problému
∆t= 10 s - 5 s = 5 s
sekúnd a podľa grafu určíme interval zmeny prúdu za tento čas:
∆ja= 30 · 10 –3 - 20 · 10 –3 = 10 · 10 –3 = 10 –2 A.
Nahradením číselných hodnôt do vzorca (2) dostaneme
| Ɛ | = 2 · 10 –6 V alebo 2 µV.
Odpoveď. 2.
Dve priehľadné planparalelné dosky sú tesne pritlačené k sebe. Na povrch prvej dosky dopadá lúč svetla zo vzduchu (pozri obrázok). Je známe, že index lomu hornej dosky je n 2 = 1,77. Vytvorte súlad medzi fyzikálnymi veličinami a ich hodnotami. Pre každú pozíciu prvého stĺpca vyberte zodpovedajúcu pozíciu z druhého stĺpca a zapíšte si vybrané čísla do tabuľky pod príslušné písmená.
Riešenie. Na vyriešenie problémov s lomom svetla na rozhraní medzi dvoma médiami, najmä problémov s prenosom svetla cez planparalelné dosky, možno odporučiť nasledujúce poradie riešenia: urobte nákres označujúci cestu lúčov idúcich z jedného stredného k druhému; v bode dopadu lúča na rozhraní medzi dvoma prostrediami nakreslite normálu k povrchu, vyznačte uhly dopadu a lomu. Venujte zvláštnu pozornosť optickej hustote uvažovaného média a pamätajte, že keď svetelný lúč prechádza z opticky menej hustého média do opticky hustejšieho média, uhol lomu bude menší ako uhol dopadu. Obrázok ukazuje uhol medzi dopadajúcim lúčom a povrchom, ale potrebujeme uhol dopadu. Pamätajte, že uhly sú určené z kolmice obnovenej v bode dopadu. Určíme, že uhol dopadu lúča na povrch je 90 ° - 40 ° = 50 °, index lomu n 2 = 1,77; n 1 = 1 (vzduch).
Zapíšme si zákon lomu
| sinβ = | hriech50 | = 0,4327 ≈ 0,433 |
| 1,77 |
Zostrojme približnú dráhu lúča cez dosky. Pre hranice 2–3 a 3–1 používame vzorec (1). V odpovedi dostaneme
A) Sínus uhla dopadu lúča na hranici 2–3 medzi doskami je 2) ≈ 0,433;
B) Uhol lomu lúča pri prekročení hranice 3–1 (v radiánoch) je 4) ≈ 0,873.
Odpoveď. 24.
Určte, koľko α - častíc a koľko protónov sa získa ako výsledok termonukleárnej fúznej reakcie
+ → X+ r;
Riešenie. Pri všetkých jadrových reakciách sa dodržiavajú zákony zachovania elektrického náboja a počtu nukleónov. Označme x - počet častíc alfa, y - počet protónov. Urobme rovnice
+ → x + y;
riešenie systému, máme to X = 1; r = 2
Odpoveď. 1 - a-častica; 2 - protón.
Modul hybnosti prvého fotónu je 1,32 · 10 –28 kg · m/s, čo je o 9,48 · 10 –28 kg · m/s menej ako modul hybnosti druhého fotónu. Nájdite pomer energie E 2 / E 1 druhého a prvého fotónu. Svoju odpoveď zaokrúhlite na desatiny.
Riešenie. Hybnosť druhého fotónu je podľa podmienky väčšia ako hybnosť prvého fotónu, to znamená, že môžeme reprezentovať p 2 = p 1 + Δ p(1). Energiu fotónu možno vyjadriť pomocou hybnosti fotónu pomocou nasledujúcich rovníc. to E = mc 2 (1) a p = mc(2) teda
E = pc (3),
kde E- fotónová energia, p- hybnosť fotónu, m - hmotnosť fotónu, c= 3 · 10 8 m / s - rýchlosť svetla. Ak vezmeme do úvahy vzorec (3), máme:
| E 2 | = | p 2 | = 8,18; |
| E 1 | p 1 |
Odpoveď zaokrúhlite na desatiny a získate 8,2.
Odpoveď. 8,2.
Atómové jadro prešlo rádioaktívnym pozitrónovým β-rozpadom. Ako sa v dôsledku toho zmenil elektrický náboj jadra a počet neutrónov v ňom?
Pre každú hodnotu určite zodpovedajúci vzor zmeny:
- Zvýšená;
- Poklesla;
- Nezmenilo sa.
Zapíšte si vybrané čísla pre každú fyzikálnu veličinu do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Pozitrón β - rozpad v atómovom jadre nastáva pri premene protónu na neutrón s emisiou pozitrónu. V dôsledku toho sa počet neutrónov v jadre zvýši o jeden, elektrický náboj sa zníži o jeden a hmotnostné číslo jadra zostane nezmenené. Transformačná reakcia prvku je teda nasledovná:
Odpoveď. 21.
V laboratóriu sa uskutočnilo päť experimentov na pozorovanie difrakcie pomocou rôznych difrakčných mriežok. Každá z mriežok bola osvetlená paralelnými lúčmi monochromatického svetla so špecifickou vlnovou dĺžkou. Vo všetkých prípadoch svetlo dopadalo kolmo na mriežku. V dvoch z týchto experimentov sa pozoroval rovnaký počet hlavných difrakčných maxím. Najprv uveďte číslo experimentu, v ktorom bola použitá difrakčná mriežka s kratšou periódou, a potom číslo experimentu, v ktorom bola použitá difrakčná mriežka s dlhšou periódou.
Riešenie. Difrakcia svetla je jav svetelného lúča v oblasti geometrického tieňa. Difrakciu možno pozorovať, keď sú na dráhe svetelnej vlny nepriehľadné oblasti alebo diery vo veľkých a nepriehľadných prekážkach a veľkosti týchto oblastí alebo dier sú úmerné vlnovej dĺžke. Jedným z najdôležitejších difrakčných zariadení je difrakčná mriežka. Uhlové smery k maximám difrakčného obrazca sú určené rovnicou
d sinφ = kλ (1),
kde d je perióda difrakčnej mriežky, φ je uhol medzi normálou k mriežke a smerom k jednému z maxím difrakčného obrazca, λ je vlnová dĺžka svetla, k- celé číslo nazývané rádovo difrakčné maximum. Vyjadrime z rovnice (1)
Pri výbere párov podľa experimentálnych podmienok najskôr vyberieme 4, kde bola použitá difrakčná mriežka s kratšou periódou a následne číslo experimentu, v ktorom bola použitá difrakčná mriežka s dlhou periódou je 2.
Odpoveď. 42.
Prúd preteká cez drôtový odpor. Rezistor bol nahradený iným, s drôtom z rovnakého kovu a rovnakej dĺžky, ale s polovičnou plochou prierezu a pretekala ním polovica prúdu. Ako sa zmení napätie na rezistore a jeho odpor?
Pre každú hodnotu určite zodpovedajúci vzor zmeny:
- Vzrastie;
- Zníži sa;
- nezmení sa.
Zapíšte si vybrané čísla pre každú fyzikálnu veličinu do tabuľky. Čísla v odpovedi sa môžu opakovať.
Riešenie. Je dôležité si uvedomiť, od akých hodnôt závisí odpor vodiča. Vzorec na výpočet odporu je
Ohmov zákon pre úsek obvodu zo vzorca (2) vyjadrujeme napätie
U = Ja R (3).
Podľa stavu problému je druhý odpor vyrobený z drôtu z rovnakého materiálu, rovnakej dĺžky, ale inej plochy prierezu. Plocha je polovičná. Nahradením v (1) dostaneme, že odpor sa zvýši 2-krát a prúd sa zníži 2-krát, preto sa napätie nemení.
Odpoveď. 13.
Doba kmitania matematického kyvadla na povrchu Zeme je 1, 2 krát dlhšia ako doba jeho kmitania na určitej planéte. Aký je modul gravitačného zrýchlenia na tejto planéte? Vplyv atmosféry je v oboch prípadoch zanedbateľný.
Riešenie. Matematické kyvadlo je systém pozostávajúci zo závitu, ktorého rozmery sú oveľa väčšie ako rozmery gule a samotnej gule. Ťažkosti môžu nastať, ak sa zabudne na Thomsonov vzorec pre periódu kmitania matematického kyvadla.
T= 2π (1);
l- dĺžka matematického kyvadla; g- gravitačné zrýchlenie.
Podľa podmienok
Vyjadrime sa z (3) g n = 14,4 m/s2. Treba poznamenať, že gravitačné zrýchlenie závisí od hmotnosti planéty a polomeru
Odpoveď. 14,4 m/s 2.
V rovnomernom magnetickom poli s indukciou je umiestnený priamy vodič dlhý 1 m, ktorým preteká prúd 3 A. V= 0,4 T pod uhlom 30 ° k vektoru. Aký je modul sily pôsobiacej na vodič zo strany magnetického poľa?
Riešenie. Ak umiestnite vodič s prúdom do magnetického poľa, pole na vodiči s prúdom bude pôsobiť ampérovou silou. Napíšeme vzorec pre modul ampérovej sily
F A = Ja LB sinα;
F A = 0,6 N
Odpoveď. F A = 0,6 N.
Energia magnetického poľa uloženého v cievke pri prechode jednosmerného prúdu sa rovná 120 J. Koľkokrát sa musí zvýšiť prúd pretekajúci vinutím cievky, aby sa energia akumulovaného magnetického poľa zvýšila o 5760 J .
Riešenie. Energia magnetického poľa cievky sa vypočíta podľa vzorca
| W m = | LI 2 | (1); |
| 2 |
Podľa podmienok W 1 = 120 J, potom W 2 = 120 + 5760 = 5880 J.
| ja 1 2 = | 2W 1 | ; ja 2 2 = | 2W 2 | ; |
| L | L |
Potom pomer prúdov
| ja 2 2 | = 49; | ja 2 | = 7 |
| ja 1 2 | ja 1 |
Odpoveď. Súčasnú silu je potrebné zvýšiť 7-krát. Do formulára odpovede zadávate iba číslo 7.
Elektrický obvod pozostáva z dvoch žiaroviek, dvoch diód a cievky drôtu, zapojených podľa obrázka. (Dióda prechádza prúdom iba v jednom smere, ako je znázornené v hornej časti obrázku). Ktorá zo žiaroviek sa rozsvieti, ak sa severný pól magnetu priblíži k slučke? Vysvetlite odpoveď uvedením toho, aké javy a vzorce ste použili pri vysvetľovaní.
Riešenie. Magnetické indukčné čiary opúšťajú severný pól magnetu a rozchádzajú sa. Keď sa magnet približuje, magnetický tok cez cievku drôtu sa zvyšuje. Podľa Lenzovho pravidla musí magnetické pole vytvorené indukčným prúdom slučky smerovať doprava. Podľa pravidla gimbalu by mal prúd prúdiť v smere hodinových ručičiek (pri pohľade zľava). V tomto smere prechádza dióda v obvode druhého svietidla. To znamená, že sa rozsvieti druhá kontrolka.
Odpoveď. Rozsvieti sa druhá lampa.
Dĺžka hliníkových lúčov L= 25 cm a plocha prierezu S= 0,1 cm 2 zavesené na nite na hornom konci. Spodný koniec spočíva na vodorovnom dne nádoby, do ktorej sa nalieva voda. Dĺžka ponoreného lúča l= 10 cm Nájdite silu F, ktorým ihla tlačí na dno nádoby, ak je známe, že niť je zvislá. Hustota hliníka ρ a = 2,7 g / cm 3, hustota vody ρ b = 1,0 g / cm 3. Zrýchlenie gravitácie g= 10 m/s2
Riešenie. Urobme si vysvetľujúci nákres.
- Napätie nite;
- sila reakcie dna nádoby;
a - Archimedova sila pôsobiaca iba na ponorenú časť tela a pôsobiaca na stred ponorenej časti lúča;
- gravitačná sila pôsobiaca na lúč zo Zeme a pôsobí na stred celého lúča.
Podľa definície hmotnosť lúča m a modul Archimedovej sily sú vyjadrené takto: m = SL p a (1);
F a = Slρ v g (2)
Zvážte momenty síl vo vzťahu k bodu zavesenia lúča.
M(T) = 0 - moment ťahovej sily; (3)
M(N) = NL cosα je moment reakčnej sily podpery; (4)
Berúc do úvahy znamenia momentov, napíšeme rovnicu
| NL cosα + Slρ v g (L – | l | ) cosα = SLρ a g | L | cosα (7) |
| 2 | 2 |
berúc do úvahy, že podľa tretieho Newtonovho zákona sa reakčná sila dna nádoby rovná sile F d, ktorým lúč tlačí na dno nádoby, píšeme N = F ea z rovnice (7) vyjadríme túto silu:
| Fd = [ | 1 | Lρ a– (1 – | l | )lρ v] Sg (8). |
| 2 | 2L |
Nahraďte číselné údaje a získajte to
F d = 0,025 N.
Odpoveď. F d = 0,025 N.
Nádoba obsahujúca m 1 = 1 kg dusíka, explodovaného pri skúške pevnosti pri teplote t 1 = 327 °C. Aká je hmotnosť vodíka m 2 možno v takejto nádobe skladovať pri teplote t 2 = 27 °C s päťnásobným bezpečnostným faktorom? Molárna hmotnosť dusíka M 1 = 28 g/mol, vodík M 2 = 2 g/mol.
Riešenie. Napíšme stavovú rovnicu ideálneho plynu Mendelejeva - Clapeyrona pre dusík
kde V- objem valca, T 1 = t 1 + 273 °C. Podľa podmienok môže byť vodík skladovaný pod tlakom p 2 = p 1/5; (3) Berúc do úvahy
hmotnosť vodíka môžeme vyjadriť priamou prácou s rovnicami (2), (3), (4). Konečný vzorec je:
| m 2 = | m 1 | M 2 | T 1 | (5). | ||
| 5 | M 1 | T 2 |
Po nahradení číselných údajov m 2 = 28 g.
Odpoveď. m 2 = 28 g.
V ideálnom oscilačnom obvode amplitúda kolísania prúdu v induktore ja m= 5 mA a amplitúda napätia na kondenzátore U m= 2,0 V. V čase t napätie na kondenzátore je 1,2 V. Nájdite v tomto momente prúd v cievke.
Riešenie. V ideálnom oscilačnom obvode sa energia vibrácií ukladá. Pre okamih času t má zákon zachovania energie tvar
| C | U 2 | + L | ja 2 | = L | ja m 2 | (1) |
| 2 | 2 | 2 |
Pre hodnoty amplitúdy (maximálne) píšeme
a z rovnice (2) vyjadríme
| C | = | ja m 2 | (4). |
| L | U m 2 |
Nahraďte (4) za (3). V dôsledku toho dostaneme:
ja = ja m (5)
Teda prúd v cievke v okamihu času t rovná sa
ja= 4,0 mA.
Odpoveď. ja= 4,0 mA.
Na dne nádrže v hĺbke 2 m je zrkadlo. Lúč svetla prechádzajúci vodou sa odráža od zrkadla a vychádza z vody. Index lomu vody je 1,33. Nájdite vzdialenosť medzi bodom vstupu lúča do vody a bodom výstupu lúča z vody, ak je uhol dopadu lúča 30 °
Riešenie. Urobme si vysvetľujúci nákres
α je uhol dopadu lúča;
β je uhol lomu lúča vo vode;
AC je vzdialenosť medzi bodom vstupu lúča do vody a bodom výstupu lúča z vody.
Podľa zákona lomu svetla
| sinβ = | sinα | (3) |
| n 2 |
Uvažujme obdĺžnikový ΔADB. V tom AD = h, potom DВ = АD
| tgβ = h tgβ = h | sinα | = h | sinβ | = h | sinα | (4) |
| cosβ |
Dostaneme nasledujúci výraz:
| AC = 2 DB = 2 h | sinα | (5) |
Do výsledného vzorca (5) nahraďte číselné hodnoty
Odpoveď. 1,63 m.
V rámci prípravy na skúšku vám odporúčame oboznámiť sa s pracovný program z fyziky pre ročníky 7–9 pre rad UMK Peryshkina A.V. a pracovný program hĺbkovej úrovne pre ročníky 10-11 pre učebné materiály Myakisheva G.Ya. Programy sú k dispozícii na prezeranie a bezplatné stiahnutie pre všetkých registrovaných používateľov.
