Eksamensprøver i fysik grundniveau. Forberedelse til eksamen i fysik: eksempler, løsninger, forklaringer

I 2017 vil kontrolmålematerialerne i fysik gennemgå væsentlige ændringer.

Udgaven af ​​eksamensopgaven vil bestå af to dele og vil omfatte 31 opgaver. Del 1 vil indeholde 23 korte svarelementer, herunder selvregistrerende elementer som et tal, to tal eller et ord, samt matchende og multiple choice-elementer, hvor svar skal skrives som en talfølge. Del 2 vil indeholde 8 opgaver forenet af en fælles aktivitet - problemløsning. Heraf 3 opgaver med kort besvarelse (24–26) og 5 opgaver (29–31), som det er nødvendigt at give en detaljeret besvarelse af.

Arbejdet vil omfatte opgaver i tre sværhedsgrader. Opgaver på basisniveau indgår i del 1 af arbejdet (18 opgaver, hvoraf 13 opgaver registrerer besvarelsen i form af et tal, to tal eller et ord og 5 opgaver til matchning og multiple choice). Blandt grundniveauets opgaver skelnes opgaver, hvis indhold svarer til grundniveauets standard. Minimumsantallet af USE-point i fysik, som bekræfter, at kandidaten har mestret programmet for sekundær (fuldstændig) almen uddannelse i fysik, er fastsat ud fra kravene til at mestre grundniveaustandarden.

Brugen af ​​opgaver med øget og høj kompleksitet i eksamensarbejdet giver os mulighed for at vurdere graden af ​​parathed hos den studerende til at fortsætte uddannelsen på universitetet. Avancerede spørgsmål er fordelt mellem del 1 og 2 af eksamensopgaven: 5 kortsvarsspørgsmål i del 1, 3 kortsvarsspørgsmål og 1 langtsvarsspørgsmål i del 2. De sidste fire opgaver i del 2 er opgaver af høj sværhedsgrad .

Del 1 eksamensarbejdet vil omfatte to blokke af opgaver: den første kontrollerer udviklingen af ​​det konceptuelle apparat i skolens fysikkursus, og den anden - beherskelsen af ​​metodiske færdigheder. Den første blok indeholder 21 opgaver, som er grupperet ud fra tematisk tilhørsforhold: 7 opgaver i mekanik, 5 opgaver i MKT og termodynamik, 6 opgaver i elektrodynamik og 3 i kvantefysik.

En gruppe af opgaver for hvert afsnit begynder med opgaver med en selvstændig formulering af svaret i form af et tal, to tal eller et ord, derefter er der en multiple choice-opgave (to rigtige svar ud af fem foreslåede), og ved slut - opgaver til at ændre fysiske størrelser i forskellige processer og om at etablere en overensstemmelse mellem fysiske størrelser og grafer eller formler, hvor svaret er skrevet som et sæt af to tal.

Multiple choice og matchende opgaver er 2-punkts og kan konstrueres på alle indholdselementer i dette afsnit. Det er klart, at i den samme version vil alle opgaver relateret til en sektion kontrollere forskellige elementer af indholdet og relatere til forskellige emner i denne sektion.

I de tematiske afsnit om mekanik og elektrodynamik præsenteres alle tre typer af disse opgaver; i afsnittet om molekylær fysik - 2 opgaver (en af ​​dem til multiple choice, og den anden - enten til at ændre fysiske mængder i processer eller til korrespondance); i afsnittet om kvantefysik - kun 1 opgave til ændring af fysiske størrelser eller matchning. Der bør lægges særlig vægt på opgave 5, 11 og 16 for multiple choice, som vurderer evnen til at forklare de undersøgte fænomener og processer og fortolke resultaterne af forskellige undersøgelser præsenteret i form af tabeller eller grafer. Nedenfor er et eksempel på en sådan opgave i mekanik.

Vær opmærksom på ændringen i formen af ​​individuelle opgavelinjer. Opgave 13 til at bestemme retningen af ​​vektorfysiske størrelser (Coulomb-kraft, elektrisk feltstyrke, magnetisk induktion, Ampère-kraft, Lorentz-kraft osv.) foreslås med et kort svar i form af et ord. I dette tilfælde er de mulige svar angivet i opgaveteksten. Et eksempel på en sådan opgave er vist nedenfor.

I afsnittet om kvantefysik vil jeg gerne være opmærksom på opgave 19, som tester viden om atomets struktur, atomkernen eller kernereaktioner. Denne opgave har ændret præsentationsformen. Svaret, som er to tal, skal først skrives i den foreslåede tabel, og derefter overføres til svarskema nr. 1 uden mellemrum og ekstra tegn. Nedenfor er et eksempel på en sådan opgaveform.

I slutningen af ​​del 1 vil der blive tilbudt 2 opgaver af et grundlæggende kompleksitetsniveau, der tester forskellige metodiske færdigheder og relaterer til forskellige dele af fysikken. Opgave 22, ved hjælp af fotografier eller tegninger af måleinstrumenter, har til formål at teste evnen til at registrere instrumentaflæsninger ved måling af fysiske størrelser under hensyntagen til den absolutte målefejl. Den absolutte målefejl er angivet i opgaveteksten: enten som halvdelen af ​​divisionsværdien eller som divisionsværdien (afhængigt af instrumentets nøjagtighed). Et eksempel på en sådan opgave er vist nedenfor.

Opgave 23 tester evnen til at vælge udstyr til forsøget efter en given hypotese. I denne model er formen på opgavepræsentationen ændret, og nu er det en multiple choice-opgave (to punkter ud af fem foreslåede), men den er estimeret til 1 point, hvis begge elementer i besvarelsen er korrekt angivet. Tre forskellige opgavemodeller kan tilbydes: et valg af to tegninger, der grafisk repræsenterer de respektive testopsætninger; valget af to rækker i tabellen, der beskriver de eksperimentelle opstillingers karakteristika, og valget af navnene på to stykker udstyr eller instrumenter, der er nødvendige for at udføre det angivne forsøg. Nedenfor er et eksempel på en af ​​disse opgaver.

Del 2 arbejde er helliget problemløsning. Dette er traditionelt det mest betydningsfulde resultat af at mestre et fysikkursus på gymnasiet og den mest efterspurgte aktivitet i det videre studium af faget på et universitet.

KIM 2017 vil i denne del have 8 forskellige opgaver: 3 beregningsopgaver med selvstændig registrering af en numerisk besvarelse af et øget kompleksitetsniveau og 5 opgaver med en detaljeret besvarelse, hvoraf en er kvalitativ og fire er beregningsmæssig.

Samtidig bruges på den ene side i forskellige problemer i én variant ikke de samme ikke særlig væsentlige meningsfulde elementer, på den anden side kan anvendelsen af ​​grundlæggende fredningslove forekomme i to eller tre problemer. Hvis vi betragter "bindingen" af opgaveemnerne til deres position i varianten, så vil position 28 altid have en opgave i mekanik, position 29 - i MKT og termodynamik, position 30 - i elektrodynamik og position 31 - hovedsagelig i kvantefysik (hvis kun kvantefysikkens materiale ikke vil blive involveret i den kvalitative opgave på position 27).

Kompleksiteten af ​​opgaver er bestemt af både aktivitetens karakter og konteksten. I beregningsmæssige problemer af et øget kompleksitetsniveau (24-26) forudsættes brugen af ​​den undersøgte algoritme til løsning af problemet, og der foreslås typiske læringssituationer, som eleverne stødte på i læringsprocessen, og hvor der anvendes eksplicit specificerede fysiske modeller. I disse opgaver foretrækkes standardformuleringer, og deres udvælgelse vil hovedsageligt blive udført med en orientering mod en åben bank af opgaver.

Den første af opgaverne med en detaljeret besvarelse er en kvalitativ opgave, hvis løsning er en logisk opbygget forklaring baseret på fysiske love og mønstre. For beregningsmæssige problemer med et højt kompleksitetsniveau er det nødvendigt at analysere alle faser af løsningen, derfor tilbydes de i form af opgave 28-31 med et detaljeret svar. Her anvendes modificerede situationer, hvor det er nødvendigt at operere med et større antal love og formler end i typiske problemstillinger, for at indføre yderligere begrundelser i beslutningsprocessen eller helt nye situationer, som ikke tidligere er stødt på i undervisningslitteraturen og involverer seriøs aktivitet i analyse af fysiske processer og selvstændigt valg af en fysisk model til løsning af problemet.

Forberedelse til OGE og Unified State Examination

Gymnasial almen uddannelse

Linje UMK A. V. Grachev. Fysik (10-11) (grundlæggende, avanceret)

Linje UMK A. V. Grachev. Fysik (7-9)

Linje UMK A. V. Peryshkin. Fysik (7-9)

Forberedelse til eksamen i fysik: eksempler, løsninger, forklaringer

Lebedeva Alevtina Sergeevna, lærer i fysik, erhvervserfaring 27 år. Diplom fra Undervisningsministeriet i Moskva-regionen (2013), Taknemmelighed fra lederen af ​​Voskresensky Municipal District (2015), Diplom fra formanden for sammenslutningen af ​​lærere i matematik og fysik i Moskva-regionen (2015).

Arbejdet præsenterer opgaver på forskellige niveauer af kompleksitet: grundlæggende, avanceret og høj. Opgaver på basisniveau er simple opgaver, der tester assimileringen af ​​de vigtigste fysiske begreber, modeller, fænomener og love. Opgaver på avanceret niveau er rettet mod at teste evnen til at bruge fysikkens begreber og love til at analysere forskellige processer og fænomener, samt evnen til at løse problemer for anvendelsen af ​​en eller to love (formler) på et hvilket som helst af emnerne i skolens fysikkursus. I arbejde 4 er opgaver i del 2 opgaver af et højt kompleksitetsniveau og tester evnen til at bruge fysikkens love og teorier i en ændret eller ny situation. Opfyldelsen af ​​sådanne opgaver kræver anvendelse af viden fra to tre sektioner af fysik på én gang, dvs. højt træningsniveau. Denne mulighed er helt i overensstemmelse med demoversionen af ​​USE i 2017, opgaverne er taget fra den åbne bank af USE-opgaver.

Figuren viser en graf over hastighedsmodulets afhængighed af tid t. Bestem ud fra grafen den vej, som bilen har tilbagelagt i tidsintervallet fra 0 til 30 s.

Løsning. Den vej, som bilen dækker i tidsintervallet fra 0 til 30 s, er enklest defineret som arealet af en trapez, hvis basis er tidsintervallerne (30 - 0) = 30 s og (30 - 10) = 20 s, og højden er hastigheden v= 10 m/s, dvs.

Svar. 250 m

En 100 kg masse løftes lodret opad med et reb. Figuren viser afhængigheden af ​​hastighedsprojektionen V belastning på aksen rettet opad, fra tid t. Bestem modulet for kabelspændingen under løftet.

Løsning. Ifølge hastighedsprojektionskurven v belastning på en akse rettet lodret opad, fra tid t, kan du bestemme projektionen af ​​belastningens acceleration

Belastningen påvirkes af: tyngdekraften rettet lodret nedad og kabelspændingskraften rettet lodret opad langs kablet, se fig. 2. Lad os nedskrive dynamikkens grundlæggende ligning. Lad os bruge Newtons anden lov. Den geometriske sum af de kræfter, der virker på et legeme, er lig med produktet af legemets masse og den acceleration, den tildeles.

+ = (1)

Lad os nedskrive ligningen for projektionen af ​​vektorer i referencerammen forbundet med jorden, OY-aksen vil være rettet opad. Projektionen af ​​spændingskraften er positiv, da retningen af ​​kraften falder sammen med retningen af ​​OY-aksen, projektionen af ​​tyngdekraften er negativ, da kraftvektoren er modsat OY-aksen, projektionen af ​​accelerationsvektoren er også positiv, så kroppen bevæger sig med acceleration opad. Vi har

T – mg = ma (2);

fra formel (2) modulet af trækkraften

T = m(g + -en) = 100 kg (10 + 2) m/s 2 = 1200 N.

Svar. 1200 N.

Legemet trækkes langs en ru vandret overflade med en konstant hastighed, hvis modul er 1,5 m/s, og påfører det en kraft som vist i figur (1). I dette tilfælde er modulet af den glidende friktionskraft, der virker på kroppen, 16 N. Hvad er kraften udviklet af kraften F?

Løsning. Lad os forestille os den fysiske proces, der er specificeret i problemets tilstand og lave en skematisk tegning, der angiver alle de kræfter, der virker på kroppen (fig. 2). Lad os nedskrive den grundlæggende dynamikligning.

Tr + + = (1)

Efter at have valgt et referencesystem tilknyttet en fast overflade, skriver vi ligninger for projektion af vektorer på de valgte koordinatakser. I henhold til problemets tilstand bevæger kroppen sig ensartet, da dens hastighed er konstant og lig med 1,5 m/s. Det betyder, at kroppens acceleration er nul. To kræfter virker vandret på kroppen: glidende friktionskraft tr. og den kraft, hvormed kroppen trækkes. Projektionen af ​​friktionskraften er negativ, da kraftvektoren ikke falder sammen med aksens retning x. Kraftprojektion F positiv. Vi minder dig om, at for at finde fremskrivningen sænker vi vinkelret fra begyndelsen og slutningen af ​​vektoren til den valgte akse. Med dette i tankerne har vi: F for- F tr = 0; (1) udtrykke kraftprojektionen F, dette er F cosα = F tr = 16 N; (2) så vil kraften udviklet af kraften være lig med N = F cosα V(3) Lad os foretage en udskiftning under hensyntagen til ligning (2), og erstatte de tilsvarende data i ligning (3):

N\u003d 16 N 1,5 m/s \u003d 24 W.

Svar. 24 W.

En belastning fastgjort på en let fjeder med en stivhed på 200 N/m svinger lodret. Figuren viser et plot af offset x last fra tid t. Bestem, hvad vægten af ​​lasten er. Afrund dit svar til nærmeste hele tal.

Løsning. Vægten på fjederen svinger lodret. I henhold til lastforskydningskurven x fra tiden t, bestemme belastningens svingningsperiode. Oscillationsperioden er T= 4 s; fra formlen T= 2π udtrykker vi massen m last.

Svar: 81 kg.

Figuren viser et system af to letvægtsblokke og et vægtløst kabel, hvormed du kan balancere eller løfte en byrde på 10 kg. Friktionen er ubetydelig. Baseret på analysen af ​​ovenstående figur, vælg to korrekte udsagn og angiv deres tal i svaret.

1. For at holde belastningen i balance skal du handle på enden af ​​rebet med en kraft på 100 N.
2. Systemet af blokke vist i figuren giver ikke en styrkeforøgelse.
3. h, skal du trække en sektion af reb med en længde på 3 h.
4. Langsomt at løfte en byrde til en højde hh.

Løsning. I denne opgave er det nødvendigt at huske simple mekanismer, nemlig blokke: en bevægelig og en fast blok. Den bevægelige blok giver en forstærkning i kraft to gange, mens sektionen af ​​rebet skal trækkes dobbelt så lang, og den faste blok bruges til at omdirigere kraften. I arbejde giver simple mekanismer til at vinde ikke. Efter at have analyseret problemet, vælger vi straks de nødvendige udsagn:

1. Langsomt at løfte en byrde til en højde h, skal du trække en sektion af reb med en længde på 2 h.
2. For at holde belastningen i balance skal du handle på enden af ​​rebet med en kraft på 50 N.

Svar. 45.

En aluminiumvægt, fastgjort på en vægtløs og uudvidelig tråd, er fuldstændig nedsænket i et kar med vand. Lasten rører ikke væggene og bunden af ​​fartøjet. Derefter nedsænkes en jernbelastning i samme beholder med vand, hvis masse er lig med massen af ​​aluminiumsbelastningen. Hvordan vil modulet for trådens spændingskraft og modulet for tyngdekraften, der virker på belastningen, ændre sig som følge af dette?

1. stigninger;
2. Falder;
3. Ændrer sig ikke.

Løsning. Vi analyserer problemets tilstand og vælger de parametre, der ikke ændres under undersøgelsen: dette er kroppens masse og væsken, som kroppen er nedsænket i på trådene. Derefter er det bedre at lave en skematisk tegning og angive de kræfter, der virker på belastningen: kraften af ​​trådspændingen F kontrol, rettet langs tråden op; tyngdekraften rettet lodret nedad; Arkimedisk styrke -en, der virker fra siden af ​​væsken på den nedsænkede krop og rettet opad. I henhold til problemets tilstand er belastningernes masse den samme, derfor ændres modulet for tyngdekraften, der virker på belastningen, ikke. Da massefylden af ​​varer er forskellig, vil volumen også være anderledes.

Densiteten af ​​jern er 7800 kg / m 3, og aluminiumsbelastningen er 2700 kg / m 3. Følgelig, V og< Va. Kroppen er i ligevægt, resultanten af ​​alle kræfter, der virker på kroppen, er nul. Lad os rette koordinataksen OY op. Vi skriver den grundlæggende dynamikligning under hensyntagen til projektionen af ​​kræfter i formen F eks + Fa – mg= 0; (1) Vi udtrykker spændingskraften F extr = mg – Fa(2); Arkimedisk kraft afhænger af væskens tæthed og volumenet af den nedsænkede del af kroppen Fa = ρ gV p.h.t. (3); Væskens tæthed ændres ikke, og jernlegemets volumen er mindre V og< Va, så den arkimedeiske kraft, der virker på jernbelastningen, vil være mindre. Vi drager en konklusion om modulet af trådspændingskraften, idet vi arbejder med ligning (2), vil den stige.

Svar. 13.

Bar masse m glider af et fast skråplan med en vinkel α i bunden. Baraccelerationsmodulet er lig med -en, stiger stangens hastighedsmodul. Luftmodstanden kan negligeres.

Etabler en overensstemmelse mellem fysiske størrelser og formler, som de kan beregnes med. For hver position i den første kolonne skal du vælge den tilsvarende position fra den anden kolonne og skrive de valgte tal ned i tabellen under de tilsvarende bogstaver.

B) Friktionskoefficienten for stangen på det skrå plan

3) mg cosα

Løsning. Denne opgave kræver anvendelse af Newtons love. Vi anbefaler at lave en skematisk tegning; angive alle bevægelsens kinematiske karakteristika. Hvis det er muligt, afbild accelerationsvektoren og vektorerne for alle kræfter påført det bevægelige legeme; husk, at de kræfter, der virker på kroppen, er resultatet af interaktion med andre legemer. Skriv derefter den grundlæggende dynamikligning ned. Vælg et referencesystem og nedskriv den resulterende ligning for projektion af kraft- og accelerationsvektorer;

Efter den foreslåede algoritme vil vi lave en skematisk tegning (fig. 1). Figuren viser de kræfter, der påføres stangens tyngdepunkt, og referencesystemets koordinatakser forbundet med overfladen af ​​det skrå plan. Da alle kræfter er konstante, vil stangens bevægelse være lige variabel med stigende hastighed, dvs. accelerationsvektoren er rettet i bevægelsesretningen. Vi vælger retningen på akserne som vist på figuren. Vi nedskriver projektionerne af kræfter på de valgte akser.

Lad os nedskrive den grundlæggende dynamikligning:

Tr + = (1)

Lad os skrive denne ligning (1) for projektion af kræfter og acceleration.

På OY-aksen: projektionen af ​​støttens reaktionskraft er positiv, da vektoren falder sammen med retningen af ​​OY-aksen N y = N; projektionen af ​​friktionskraften er nul, da vektoren er vinkelret på aksen; tyngdekraftens projektion vil være negativ og lig med mgy= – mg cosα; accelerationsvektorprojektion et y= 0, da accelerationsvektoren er vinkelret på aksen. Vi har N – mg cosα = 0 (2) fra ligningen udtrykker vi reaktionskraften, der virker på stangen fra siden af ​​det skrå plan. N = mg cosα (3). Lad os nedskrive projektionerne på OX-aksen.

På OX-aksen: kraftprojektion N er lig med nul, da vektoren er vinkelret på OX-aksen; Projektionen af ​​friktionskraften er negativ (vektoren er rettet i den modsatte retning i forhold til den valgte akse); tyngdekraftens projektion er positiv og lig med mg x = mg sinα (4) fra en retvinklet trekant. Positiv accelerationsfremskrivning et x = -en; Så skriver vi ligning (1) under hensyntagen til fremskrivningen mg sinα- F tr = ma (5); F tr = m(g sinα- -en(6); Husk, at friktionskraften er proportional med kraften af ​​normalt tryk N.

Per definition F tr = μ N(7), udtrykker vi stangens friktionskoefficient på det skrå plan.

Vi vælger de passende positioner for hvert bogstav.

Svar. A-3; B - 2.

Opgave 8. Gasformig ilt er i en beholder med en volumen på 33,2 liter. Gastrykket er 150 kPa, dets temperatur er 127 ° C. Bestem massen af ​​gas i denne beholder. Udtryk dit svar i gram og afrund til nærmeste hele tal.

Løsning. Det er vigtigt at være opmærksom på konverteringen af ​​enheder til SI-systemet. Konverter temperaturen til Kelvin T = t°С + 273, volumen V\u003d 33,2 l \u003d 33,2 10 -3 m 3; Vi oversætter pres P= 150 kPa = 150.000 Pa. Brug af den ideelle gasligning for tilstand

udtrykke gassens masse.

Sørg for at være opmærksom på den enhed, hvor du bliver bedt om at skrive svaret ned. Det er meget vigtigt.

Svar. 48

Opgave 9. En ideel monatomisk gas i en mængde på 0,025 mol ekspanderet adiabatisk. Samtidig faldt dens temperatur fra +103°С til +23°С. Hvad er arbejdet udført af gassen? Udtryk dit svar i joule og afrund til nærmeste hele tal.

Løsning. For det første er gassen monoatomisk antal frihedsgrader jeg= 3, for det andet udvider gassen sig adiabatisk - det betyder ingen varmeoverførsel Q= 0. Gassen virker ved at reducere den indre energi. Med dette i tankerne skriver vi termodynamikkens første lov som 0 = ∆ U + EN G; (1) vi udtrykker gassens arbejde EN g = –∆ U(2); Vi skriver ændringen i indre energi for en monatomisk gas som

Svar. 25 J.

Den relative luftfugtighed af en del luft ved en bestemt temperatur er 10%. Hvor mange gange skal trykket af denne del luft ændres, for at dens relative luftfugtighed kan stige med 25 % ved en konstant temperatur?

Løsning. Spørgsmål relateret til mættet damp og luftfugtighed forårsager oftest vanskeligheder for skolebørn. Lad os bruge formlen til at beregne luftens relative fugtighed

Alt efter problemets tilstand ændres temperaturen ikke, hvilket betyder, at mætningsdamptrykket forbliver det samme. Lad os skrive formel (1) for to lufttilstande.

φ 1 \u003d 10%; φ 2 = 35 %

Vi udtrykker lufttrykket ud fra formlerne (2), (3) og finder forholdet mellem tryk.

Svar. Trykket skal øges med 3,5 gange.

Det varme stof i flydende tilstand blev langsomt afkølet i en smelteovn med konstant effekt. Tabellen viser resultaterne af målinger af et stofs temperatur over tid.

Vælg fra den foreslåede liste to udsagn, der svarer til resultaterne af målinger og angiver deres tal.

1. Stoffets smeltepunkt under disse forhold er 232°C.
2. På 20 minutter. efter start af målinger var stoffet kun i fast tilstand.
3. Varmekapaciteten af ​​et stof i flydende og fast tilstand er den samme.
4. Efter 30 min. efter start af målinger var stoffet kun i fast tilstand.
5. Processen med krystallisation af stoffet tog mere end 25 minutter.

Løsning. Efterhånden som stoffet afkøledes, faldt dets indre energi. Resultaterne af temperaturmålinger giver os mulighed for at bestemme den temperatur, hvor stoffet begynder at krystallisere. Så længe et stof skifter fra en flydende tilstand til en fast tilstand, ændres temperaturen ikke. Når vi ved, at smeltetemperaturen og krystallisationstemperaturen er de samme, vælger vi udsagnet:

1. Et stofs smeltepunkt under disse forhold er 232°C.

Det andet korrekte udsagn er:

4. Efter 30 min. efter start af målinger var stoffet kun i fast tilstand. Da temperaturen på dette tidspunkt allerede er under krystallisationstemperaturen.

Svar. 14.

I et isoleret system har krop A en temperatur på +40°C, og krop B har en temperatur på +65°C. Disse kroppe bringes i termisk kontakt med hinanden. Efter nogen tid opnås termisk ligevægt. Hvordan ændrede temperaturen i krop B og den samlede indre energi i krop A og B sig som et resultat?

For hver værdi skal du bestemme den passende karakter af ændringen:

1. Øget;
2. Er faldet;
3. Har ikke ændret sig.

Skriv i tabellen de valgte tal for hver fysisk størrelse. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. Hvis der i et isoleret system af legemer ikke er andre energiomdannelser end varmeoverførsel, så er mængden af ​​varme, der afgives af legemer, hvis indre energi falder, lig med mængden af ​​varme modtaget af legemer, hvis indre energi stiger. (Ifølge loven om bevarelse af energi.) I dette tilfælde ændres systemets samlede indre energi ikke. Problemer af denne type løses ud fra varmebalanceligningen.

hvor ∆ U- ændring i indre energi.

I vores tilfælde, som et resultat af varmeoverførsel, falder den indre energi i krop B, hvilket betyder, at temperaturen i denne krop falder. Den indre energi i krop A stiger, da kroppen modtog mængden af ​​varme fra krop B, så vil dens temperatur stige. Den samlede indre energi af legeme A og B ændres ikke.

Svar. 23.

Proton s, fløjet ind i mellemrummet mellem polerne på en elektromagnet, har en hastighed vinkelret på magnetfeltinduktionsvektoren, som vist på figuren. Hvor er Lorentz-kraften, der virker på protonen rettet i forhold til figuren (op, mod observatøren, væk fra observatøren, ned, venstre, højre)

Løsning. Et magnetfelt virker på en ladet partikel med Lorentz-kraften. For at bestemme retningen af ​​denne kraft er det vigtigt at huske venstre hånds mnemoniske regel, ikke at glemme at tage hensyn til partiklens ladning. Vi leder de fire fingre på venstre hånd langs hastighedsvektoren, for en positivt ladet partikel skal vektoren ind i håndfladen vinkelret, tommelfingeren sat til side med 90 ° viser retningen af ​​Lorentz-kraften, der virker på partiklen. Som et resultat har vi, at Lorentz kraftvektoren er rettet væk fra observatøren i forhold til figuren.

Svar. fra observatøren.

Modulet for den elektriske feltstyrke i en flad luftkondensator med en kapacitet på 50 μF er 200 V/m. Afstanden mellem kondensatorpladerne er 2 mm. Hvad er ladningen på kondensatoren? Skriv dit svar i µC.

Løsning. Lad os konvertere alle måleenheder til SI-systemet. Kapacitans C \u003d 50 μF \u003d 50 10 -6 F, afstand mellem plader d= 2 10 -3 m. Problemet omhandler en flad luftkondensator - en enhed til at akkumulere elektrisk ladning og elektrisk feltenergi. Fra den elektriske kapacitansformel

hvor d er afstanden mellem pladerne.

Lad os udtrykke spændingen U= E d(fire); Erstat (4) i (2) og beregn ladningen af ​​kondensatoren.

q = C · Ed\u003d 50 10 -6 200 0,002 \u003d 20 μC

Vær opmærksom på de enheder, hvor du skal skrive svaret. Vi modtog det i vedhæng, men vi præsenterer det i μC.

Svar. 20 µC.

Eleven udførte eksperimentet med lysets brydning, vist på fotografiet. Hvordan ændres brydningsvinklen for lys, der forplanter sig i glas, og brydningsindekset for glas med stigende indfaldsvinkel?

1. er stigende
2. Falder
3. Ændrer sig ikke
4. Notér de valgte tal for hvert svar i tabellen. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. I opgaver i en sådan plan husker vi, hvad brydning er. Dette er en ændring i retningen af ​​bølgeudbredelse, når den passerer fra et medium til et andet. Det er forårsaget af det faktum, at hastighederne for bølgeudbredelse i disse medier er forskellige. Efter at have fundet ud af, fra hvilket medium lyset forplanter sig, skriver vi loven om brydning i formen

hvor n 2 - det absolutte brydningsindeks for glas, mediet, hvor lyset går; n 1 er det absolutte brydningsindeks for det første medium, hvorfra lyset kommer. Til luft n 1 = 1. α er strålens indfaldsvinkel på glashalvcylinderens overflade, β er strålens brydningsvinkel i glasset. Desuden vil brydningsvinklen være mindre end indfaldsvinklen, da glas er et optisk tættere medium - et medium med et højt brydningsindeks. Hastigheden af ​​lysudbredelse i glas er langsommere. Bemærk venligst, at vinklerne er målt fra den vinkelrette gendannet ved indfaldspunktet for strålen. Hvis du øger indfaldsvinklen, så vil brydningsvinklen også stige. Glasets brydningsindeks vil ikke ændre sig fra dette.

Svar.

Kobbertrøje til tider t 0 = 0 begynder at bevæge sig med en hastighed på 2 m/s langs parallelle vandrette ledende skinner, til hvis ender er tilsluttet en 10 ohm modstand. Hele systemet er i et lodret ensartet magnetfelt. Modstanden af ​​jumperen og skinnerne er ubetydelig, jumperen er altid vinkelret på skinnerne. Fluxen Ф af den magnetiske induktionsvektor gennem kredsløbet dannet af jumperen, skinnerne og modstanden ændres over tid t som vist i diagrammet.

Brug grafen til at vælge to sande udsagn og angiv deres tal i dit svar.

1. Når t\u003d 0,1 s, ændringen i den magnetiske flux gennem kredsløbet er 1 mWb.
2. Induktionsstrøm i jumperen i området fra t= 0,1 s t= 0,3 s maks.
3. Modulet for EMF af induktion, der forekommer i kredsløbet, er 10 mV.
4. Styrken af ​​den induktive strøm, der flyder i jumperen, er 64 mA.
5. For at opretholde jumperens bevægelse påføres en kraft på den, hvis projektion på skinnernes retning er 0,2 N.

Løsning. I henhold til grafen for afhængigheden af ​​strømmen af ​​den magnetiske induktionsvektor gennem kredsløbet til tiden, bestemmer vi sektionerne, hvor flowet Ф ændres, og hvor ændringen i flowet er nul. Dette vil give os mulighed for at bestemme tidsintervallerne, i hvilke den induktive strøm vil forekomme i kredsløbet. Korrekt udsagn:

1) Til tiden t= 0,1 s ændringen i den magnetiske flux gennem kredsløbet er 1 mWb ∆F = (1 - 0) 10 -3 Wb; EMF-induktionsmodulet, der opstår i kredsløbet, bestemmes ved hjælp af EMP-loven

Svar. 13.

Ifølge grafen over afhængigheden af ​​strømstyrken på tid i et elektrisk kredsløb, hvis induktans er 1 mH, bestemmes selvinduktions-EMF-modulet i tidsintervallet fra 5 til 10 s. Skriv dit svar i mikrovolt.

Løsning. Lad os omregne alle mængder til SI-systemet, dvs. vi oversætter induktansen på 1 mH til H, vi får 10 -3 H. Strømstyrken vist i figuren i mA vil også blive konverteret til A ved at gange med 10 -3.

Selvinduktions-EMF-formlen har formen

i dette tilfælde er tidsintervallet givet i henhold til problemets tilstand

∆t= 10 s – 5 s = 5 s

sekunder, og i henhold til tidsplanen bestemmer vi intervallet for den aktuelle ændring i løbet af denne tid:

∆jeg= 30 10 –3 – 20 10 –3 = 10 10 –3 = 10 –2 A.

Vi erstatter numeriske værdier i formel (2), får vi

| Ɛ | \u003d 2 10 -6 V eller 2 μV.

Svar. 2.

To transparente planparallelle plader presses tæt mod hinanden. En lysstråle falder fra luften ned på overfladen af ​​den første plade (se figur). Det er kendt, at brydningsindekset for den øvre plade er lig med n 2 = 1,77. Etabler en overensstemmelse mellem fysiske størrelser og deres værdier. For hver position i den første kolonne skal du vælge den tilsvarende position fra den anden kolonne og skrive de valgte tal ned i tabellen under de tilsvarende bogstaver.

Løsning. For at løse problemer med lysets brydning ved grænsefladen mellem to medier, især problemer med lysets passage gennem planparallelle plader, kan følgende løsningsrækkefølge anbefales: Lav en tegning, der angiver strålernes vej fra den ene. medium til en anden; ved indfaldspunktet for strålen ved grænsefladen mellem to medier, tegn en normal til overfladen, marker indfalds- og brydningsvinklerne. Vær særlig opmærksom på den optiske tæthed af det pågældende medie, og husk, at når en lysstråle passerer fra et optisk mindre tæt medium til et optisk tættere medium, vil brydningsvinklen være mindre end indfaldsvinklen. Figuren viser vinklen mellem den indfaldende stråle og overfladen, og vi har brug for indfaldsvinklen. Husk, at vinklerne bestemmes ud fra vinkelret gendannet ved indfaldspunktet. Vi bestemmer, at strålens indfaldsvinkel på overfladen er 90° - 40° = 50°, brydningsindekset n 2 = 1,77; n 1 = 1 (luft).

Lad os skrive brydningsloven

Lad os bygge en omtrentlig bane for strålen gennem pladerne. Vi bruger formel (1) for 2–3 og 3–1 grænserne. Som svar får vi

A) Sinus for strålens indfaldsvinkel på grænsen 2–3 mellem pladerne er 2) ≈ 0,433;

B) Strålens brydningsvinkel ved passage af grænsen 3–1 (i radianer) er 4) ≈ 0,873.

Svar. 24.

Bestem hvor mange α - partikler og hvor mange protoner der opnås som et resultat af en termonuklear fusionsreaktion

+ → x+ y;

Løsning. I alle nukleare reaktioner overholdes lovene om bevarelse af elektrisk ladning og antallet af nukleoner. Angiv med x antallet af alfapartikler, y antallet af protoner. Lad os lave ligninger

+ → x + y;

løse det system, vi har det x = 1; y = 2

Svar. 1 – a-partikel; 2 - protoner.

Momentummodulet for den første foton er 1,32 · 10 -28 kg m/s, hvilket er 9,48 · 10 -28 kg m/s mindre end momentummodulet for den anden foton. Find energiforholdet E 2 /E 1 for den anden og første foton. Afrund dit svar til tiendedele.

Løsning. Momentum af den anden foton er større end momentum af den første foton efter betingelse, så vi kan forestille os s 2 = s 1 + ∆ s(en). Fotonenergien kan udtrykkes i form af fotonmomentum ved hjælp af følgende ligninger. det E = mc 2(1) og s = mc(2), så

E = pc (3),

hvor E er fotonenergien, s er fotonens momentum, m er fotonens masse, c= 3 10 8 m/s er lysets hastighed. Under hensyntagen til formel (3) har vi:

Vi runder svaret til tiendedele og får 8,2.

Svar. 8,2.

Kernen i et atom har gennemgået radioaktivt positron β-henfald. Hvordan ændrede dette kernens elektriske ladning og antallet af neutroner i den?

For hver værdi skal du bestemme den passende karakter af ændringen:

1. Øget;
2. Er faldet;
3. Har ikke ændret sig.

Skriv i tabellen de valgte tal for hver fysisk størrelse. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. Positron β - henfald i atomkernen sker under omdannelsen af ​​en proton til en neutron med emission af en positron. Som et resultat stiger antallet af neutroner i kernen med én, den elektriske ladning falder med én, og kernens massenummer forbliver uændret. Således er transformationsreaktionen af ​​et element som følger:

Svar. 21.

Fem eksperimenter blev udført i laboratoriet for at observere diffraktion ved brug af forskellige diffraktionsgitre. Hvert af gitrene blev belyst af parallelle stråler af monokromatisk lys med en vis bølgelængde. Lyset var i alle tilfælde indfaldende vinkelret på gitteret. I to af disse eksperimenter blev det samme antal hoveddiffraktionsmaksima observeret. Angiv først nummeret på det forsøg, hvor et diffraktionsgitter med en kortere periode blev brugt, og derefter nummeret på det forsøg, hvor et diffraktionsgitter med en længere periode blev brugt.

Løsning. Diffraktion af lys er fænomenet af en lysstråle ind i området af en geometrisk skygge. Diffraktion kan observeres, når uigennemsigtige områder eller huller stødes på en lysbølges vej i store og lysuigennemsigtige barrierer, og dimensionerne af disse områder eller huller står i forhold til bølgelængden. En af de vigtigste diffraktionsanordninger er et diffraktionsgitter. Vinkelretningerne til diffraktionsmønsterets maksima bestemmes af ligningen

d sinφ = kλ(1),

hvor d er perioden for diffraktionsgitteret, φ er vinklen mellem normalen til gitteret og retningen til en af ​​diffraktionsmønstrets maksima, λ er lysets bølgelængde, k er et heltal kaldet rækkefølgen af ​​diffraktionsmaksimum. Udtryk fra ligning (1)

Ved at udvælge par efter de eksperimentelle forhold, vælger vi først 4, hvor der blev brugt et diffraktionsgitter med en mindre periode, og derefter er tallet på det forsøg, hvor et diffraktionsgitter med en stor periode blev brugt, 2.

Svar. 42.

Strøm løber gennem ledningsmodstanden. Modstanden blev erstattet med en anden, med en ledning af samme metal og samme længde, men med halvdelen af ​​tværsnitsarealet, og halvdelen af ​​strømmen blev ført gennem den. Hvordan vil spændingen over modstanden og dens modstand ændre sig?

For hver værdi skal du bestemme den passende karakter af ændringen:

1. vil stige;
2. vil falde;
3. Vil ikke ændre sig.

Skriv i tabellen de valgte tal for hver fysisk størrelse. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. Det er vigtigt at huske på, hvilke mængder lederens modstand afhænger af. Formlen til beregning af modstanden er

Ohms lov for en sektion af kredsløbet, fra formel (2), udtrykker vi spændingen

U = I R (3).

I henhold til problemets tilstand er den anden modstand lavet af tråd af samme materiale, samme længde, men forskelligt tværsnitsareal. Arealet er dobbelt så lille. Ved at erstatte i (1) får vi, at modstanden stiger med 2 gange, og strømmen falder med 2 gange, derfor ændres spændingen ikke.

Svar. 13.

Svingningsperioden for et matematisk pendul på jordens overflade er 1,2 gange større end perioden for dets svingning på en planet. Hvad er på denne planet? Effekten af ​​atmosfæren er i begge tilfælde ubetydelig.

Løsning. Et matematisk pendul er et system, der består af en tråd, hvis dimensioner er meget større end dimensionerne af bolden og selve bolden. Der kan opstå vanskeligheder, hvis Thomson-formlen for oscillationsperioden for et matematisk pendul glemmes.

T= 2π (1);

l er længden af ​​det matematiske pendul; g- tyngdeacceleration.

Efter betingelse

Express fra (3) g n \u003d 14,4 m/s 2. Det skal bemærkes, at accelerationen af ​​frit fald afhænger af planetens masse og radius

Svar. 14,4 m/s 2.

En lige leder med en længde på 1 m, gennem hvilken der strømmer en strøm på 3 A, er placeret i et ensartet magnetfelt med induktion PÅ= 0,4 T i en vinkel på 30° i forhold til vektoren. Hvad er modulet for den kraft, der virker på lederen fra magnetfeltet?

Løsning. Hvis en strømførende leder placeres i et magnetfelt, så vil feltet på den strømførende leder virke med Ampere-kraften. Vi skriver formlen for Ampère kraftmodulet

F A = I LB sinα;

F A = 0,6 N

Svar. F A = 0,6 N.

Energien af ​​det magnetiske felt, der er lagret i spolen, når der føres en jævnstrøm gennem den, er 120 J. Hvor mange gange skal strømmen, der løber gennem spolens vikling, øges, for at den magnetiske feltenergi, der er lagret i den, stiger med 5760 J .

Løsning. Energien af ​​spolens magnetiske felt beregnes ved formlen

Efter betingelse W 1 = 120 J, så W 2 \u003d 120 + 5760 \u003d 5880 J.

Så det aktuelle forhold

Svar. Strømstyrken skal øges med 7 gange. I svararket indtaster du kun tallet 7.

Et elektrisk kredsløb består af to pærer, to dioder og en ledningsspole forbundet som vist på figuren. (En diode tillader kun strøm at flyde i én retning, som vist øverst i figuren.) Hvilken af ​​pærerne vil lyse, hvis magnetens nordpol bringes tættere på spolen? Forklar dit svar ved at angive, hvilke fænomener og mønstre du brugte i forklaringen.

Løsning. Linjerne for magnetisk induktion kommer ud af magnetens nordpol og divergerer. Efterhånden som magneten nærmer sig, øges den magnetiske flux gennem trådspolen. I overensstemmelse med Lenz's regel skal det magnetiske felt, der skabes af sløjfens induktive strøm, rettes mod højre. Ifølge gimlets regel skal strømmen flyde med uret (set fra venstre). I denne retning passerer dioden i den anden lampes kredsløb. Så den anden lampe vil lyse.

Svar. Den anden lampe vil lyse.

Aluminium eger længde L= 25 cm og tværsnitsareal S\u003d 0,1 cm 2 er ophængt i en tråd ved den øvre ende. Den nederste ende hviler på den vandrette bund af karret, hvori der hældes vand. Længden af ​​den nedsænkede del af egeren l= 10 cm Find styrke F, hvormed nålen trykker på bunden af ​​karret, hvis det er kendt, at tråden er placeret lodret. Densiteten af ​​aluminium ρ a = 2,7 g / cm 3, densiteten af ​​vand ρ in = 1,0 g / cm 3. Acceleration af tyngdekraften g= 10 m/s 2

Løsning. Lad os lave en forklarende tegning.

– Trådspændingskraft;

– Reaktionskraft af bunden af ​​beholderen;

a er den arkimediske kraft, der kun virker på den nedsænkede del af legemet og påføres midten af ​​den nedsænkede del af egeren;

- tyngdekraften, der virker på egerne fra jordens side og påføres hele egens centrum.

Per definition, massen af ​​eger m og modulet af den arkimedeiske kraft udtrykkes som følger: m = SL p a (1);

F a = Slρ ind g (2)

Overvej kræftmomenterne i forhold til egerens ophængningspunkt.

M(T) = 0 er spændingskraftmomentet; (3)

M(N) = NL cosα er momentet for støttens reaktionskraft; (fire)

Under hensyntagen til momenternes tegn skriver vi ligningen

givet, at ifølge Newtons tredje lov er reaktionskraften i bunden af ​​karret lig kraften F d, hvormed nålen trykker på bunden af ​​karret, vi skriver N = F e og fra ligning (7) udtrykker vi denne kraft:

Sætter vi tallene i, får vi det

F d = 0,025 N.

Svar. F d = 0,025 N.

En flaske indeholdende m 1 = 1 kg nitrogen, når testet for styrke eksploderede ved en temperatur t 1 = 327°C. Hvilken masse af brint m 2 kunne opbevares i en sådan cylinder ved en temperatur t 2 \u003d 27 ° C, med en femdobbelt sikkerhedsmargin? Molær masse af nitrogen M 1 \u003d 28 g / mol, hydrogen M 2 = 2 g/mol.

Løsning. Vi skriver tilstandsligningen for en ideel gas Mendeleev - Clapeyron for nitrogen

hvor V- ballonens volumen, T 1 = t 1 + 273°C. Ifølge betingelsen kan brint lagres ved et tryk s 2 = p1/5; (3) I betragtning af det

vi kan udtrykke brintmassen ved straks at arbejde med ligningerne (2), (3), (4). Den endelige formel ser sådan ud:

Efter at have erstattet numeriske data m 2 = 28

Svar. m 2 = 28

I et ideelt oscillerende kredsløb er amplituden af ​​strømsvingninger i induktoren Jeg er= 5 mA, og amplituden af ​​spændingen over kondensatoren Um= 2,0 V. Til tider t spændingen over kondensatoren er 1,2 V. Find strømmen i spolen i dette øjeblik.

Løsning. I et ideelt oscillerende kredsløb bevares vibrationsenergien. For tidspunktet t har energibevaringsloven formen

For amplitude (maksimum) værdier skriver vi

og fra ligning (2) udtrykker vi

Lad os erstatte (4) med (3). Som et resultat får vi:

jeg = Jeg er (5)

Således strømmen i spolen på det tidspunkt t er lig med

jeg= 4,0 mA.

Svar. jeg= 4,0 mA.

Der er et spejl i bunden af ​​et reservoir 2 m dybt. En lysstråle, der passerer gennem vandet, reflekteres fra spejlet og forlader vandet. Vandets brydningsindeks er 1,33. Find afstanden mellem indgangspunktet for strålen i vandet og udgangspunktet for strålen fra vandet, hvis strålens indfaldsvinkel er 30°

Løsning. Lad os lave en forklarende tegning

α er stråleindfaldsvinklen;

β er brydningsvinklen for strålen i vand;

AC er afstanden mellem stråleindgangspunktet i vandet og stråleudgangspunktet fra vandet.

Ifølge loven om lysets brydning

Overvej en rektangulær ΔADB. I det AD = h, så DВ = AD

Vi får følgende udtryk:

Erstat de numeriske værdier i den resulterende formel (5)

Svar. 1,63 m

Som forberedelse til eksamen inviterer vi dig til at sætte dig ind i arbejdsprogram i fysik for klasse 7-9 til linjen af ​​undervisningsmaterialer Peryshkina A.V. og arbejdsprogrammet for det dybdegående niveau for klasse 10-11 til TMC Myakisheva G.Ya. Programmer er tilgængelige for visning og gratis download for alle registrerede brugere.

Forberedelse til OGE og Unified State Examination

Gymnasial almen uddannelse

Linje UMK A. V. Grachev. Fysik (10-11) (grundlæggende, avanceret)

Linje UMK A. V. Grachev. Fysik (7-9)

Linje UMK A. V. Peryshkin. Fysik (7-9)

Forberedelse til eksamen i fysik: eksempler, løsninger, forklaringer

Lebedeva Alevtina Sergeevna, lærer i fysik, erhvervserfaring 27 år. Diplom fra Undervisningsministeriet i Moskva-regionen (2013), Taknemmelighed fra lederen af ​​Voskresensky Municipal District (2015), Diplom fra formanden for sammenslutningen af ​​lærere i matematik og fysik i Moskva-regionen (2015).

Arbejdet præsenterer opgaver på forskellige niveauer af kompleksitet: grundlæggende, avanceret og høj. Opgaver på basisniveau er simple opgaver, der tester assimileringen af ​​de vigtigste fysiske begreber, modeller, fænomener og love. Opgaver på avanceret niveau er rettet mod at teste evnen til at bruge fysikkens begreber og love til at analysere forskellige processer og fænomener, samt evnen til at løse problemer for anvendelsen af ​​en eller to love (formler) på et hvilket som helst af emnerne i skolens fysikkursus. I arbejde 4 er opgaver i del 2 opgaver af et højt kompleksitetsniveau og tester evnen til at bruge fysikkens love og teorier i en ændret eller ny situation. Opfyldelsen af ​​sådanne opgaver kræver anvendelse af viden fra to tre sektioner af fysik på én gang, dvs. højt træningsniveau. Denne mulighed er helt i overensstemmelse med demoversionen af ​​USE i 2017, opgaverne er taget fra den åbne bank af USE-opgaver.

Figuren viser en graf over hastighedsmodulets afhængighed af tid t. Bestem ud fra grafen den vej, som bilen har tilbagelagt i tidsintervallet fra 0 til 30 s.

Løsning. Den vej, som bilen dækker i tidsintervallet fra 0 til 30 s, er enklest defineret som arealet af en trapez, hvis basis er tidsintervallerne (30 - 0) = 30 s og (30 - 10) = 20 s, og højden er hastigheden v= 10 m/s, dvs.

Svar. 250 m

En 100 kg masse løftes lodret opad med et reb. Figuren viser afhængigheden af ​​hastighedsprojektionen V belastning på aksen rettet opad, fra tid t. Bestem modulet for kabelspændingen under løftet.

Løsning. Ifølge hastighedsprojektionskurven v belastning på en akse rettet lodret opad, fra tid t, kan du bestemme projektionen af ​​belastningens acceleration

Belastningen påvirkes af: tyngdekraften rettet lodret nedad og kabelspændingskraften rettet lodret opad langs kablet, se fig. 2. Lad os nedskrive dynamikkens grundlæggende ligning. Lad os bruge Newtons anden lov. Den geometriske sum af de kræfter, der virker på et legeme, er lig med produktet af legemets masse og den acceleration, den tildeles.

+ = (1)

Lad os nedskrive ligningen for projektionen af ​​vektorer i referencerammen forbundet med jorden, OY-aksen vil være rettet opad. Projektionen af ​​spændingskraften er positiv, da retningen af ​​kraften falder sammen med retningen af ​​OY-aksen, projektionen af ​​tyngdekraften er negativ, da kraftvektoren er modsat OY-aksen, projektionen af ​​accelerationsvektoren er også positiv, så kroppen bevæger sig med acceleration opad. Vi har

T – mg = ma (2);

fra formel (2) modulet af trækkraften

T = m(g + -en) = 100 kg (10 + 2) m/s 2 = 1200 N.

Svar. 1200 N.

Legemet trækkes langs en ru vandret overflade med en konstant hastighed, hvis modul er 1,5 m/s, og påfører det en kraft som vist i figur (1). I dette tilfælde er modulet af den glidende friktionskraft, der virker på kroppen, 16 N. Hvad er kraften udviklet af kraften F?

Løsning. Lad os forestille os den fysiske proces, der er specificeret i problemets tilstand og lave en skematisk tegning, der angiver alle de kræfter, der virker på kroppen (fig. 2). Lad os nedskrive den grundlæggende dynamikligning.

Tr + + = (1)

Efter at have valgt et referencesystem tilknyttet en fast overflade, skriver vi ligninger for projektion af vektorer på de valgte koordinatakser. I henhold til problemets tilstand bevæger kroppen sig ensartet, da dens hastighed er konstant og lig med 1,5 m/s. Det betyder, at kroppens acceleration er nul. To kræfter virker vandret på kroppen: glidende friktionskraft tr. og den kraft, hvormed kroppen trækkes. Projektionen af ​​friktionskraften er negativ, da kraftvektoren ikke falder sammen med aksens retning x. Kraftprojektion F positiv. Vi minder dig om, at for at finde fremskrivningen sænker vi vinkelret fra begyndelsen og slutningen af ​​vektoren til den valgte akse. Med dette i tankerne har vi: F for- F tr = 0; (1) udtrykke kraftprojektionen F, dette er F cosα = F tr = 16 N; (2) så vil kraften udviklet af kraften være lig med N = F cosα V(3) Lad os foretage en udskiftning under hensyntagen til ligning (2), og erstatte de tilsvarende data i ligning (3):

N\u003d 16 N 1,5 m/s \u003d 24 W.

Svar. 24 W.

En belastning fastgjort på en let fjeder med en stivhed på 200 N/m svinger lodret. Figuren viser et plot af offset x last fra tid t. Bestem, hvad vægten af ​​lasten er. Afrund dit svar til nærmeste hele tal.

Løsning. Vægten på fjederen svinger lodret. I henhold til lastforskydningskurven x fra tiden t, bestemme belastningens svingningsperiode. Oscillationsperioden er T= 4 s; fra formlen T= 2π udtrykker vi massen m last.

Svar: 81 kg.

Figuren viser et system af to letvægtsblokke og et vægtløst kabel, hvormed du kan balancere eller løfte en byrde på 10 kg. Friktionen er ubetydelig. Baseret på analysen af ​​ovenstående figur, vælg to korrekte udsagn og angiv deres tal i svaret.

1. For at holde belastningen i balance skal du handle på enden af ​​rebet med en kraft på 100 N.
2. Systemet af blokke vist i figuren giver ikke en styrkeforøgelse.
3. h, skal du trække en sektion af reb med en længde på 3 h.
4. Langsomt at løfte en byrde til en højde hh.

Løsning. I denne opgave er det nødvendigt at huske simple mekanismer, nemlig blokke: en bevægelig og en fast blok. Den bevægelige blok giver en forstærkning i kraft to gange, mens sektionen af ​​rebet skal trækkes dobbelt så lang, og den faste blok bruges til at omdirigere kraften. I arbejde giver simple mekanismer til at vinde ikke. Efter at have analyseret problemet, vælger vi straks de nødvendige udsagn:

1. Langsomt at løfte en byrde til en højde h, skal du trække en sektion af reb med en længde på 2 h.
2. For at holde belastningen i balance skal du handle på enden af ​​rebet med en kraft på 50 N.

Svar. 45.

En aluminiumvægt, fastgjort på en vægtløs og uudvidelig tråd, er fuldstændig nedsænket i et kar med vand. Lasten rører ikke væggene og bunden af ​​fartøjet. Derefter nedsænkes en jernbelastning i samme beholder med vand, hvis masse er lig med massen af ​​aluminiumsbelastningen. Hvordan vil modulet for trådens spændingskraft og modulet for tyngdekraften, der virker på belastningen, ændre sig som følge af dette?

1. stigninger;
2. Falder;
3. Ændrer sig ikke.

Løsning. Vi analyserer problemets tilstand og vælger de parametre, der ikke ændres under undersøgelsen: dette er kroppens masse og væsken, som kroppen er nedsænket i på trådene. Derefter er det bedre at lave en skematisk tegning og angive de kræfter, der virker på belastningen: kraften af ​​trådspændingen F kontrol, rettet langs tråden op; tyngdekraften rettet lodret nedad; Arkimedisk styrke -en, der virker fra siden af ​​væsken på den nedsænkede krop og rettet opad. I henhold til problemets tilstand er belastningernes masse den samme, derfor ændres modulet for tyngdekraften, der virker på belastningen, ikke. Da massefylden af ​​varer er forskellig, vil volumen også være anderledes.

Densiteten af ​​jern er 7800 kg / m 3, og aluminiumsbelastningen er 2700 kg / m 3. Følgelig, V og< Va. Kroppen er i ligevægt, resultanten af ​​alle kræfter, der virker på kroppen, er nul. Lad os rette koordinataksen OY op. Vi skriver den grundlæggende dynamikligning under hensyntagen til projektionen af ​​kræfter i formen F eks + Fa – mg= 0; (1) Vi udtrykker spændingskraften F extr = mg – Fa(2); Arkimedisk kraft afhænger af væskens tæthed og volumenet af den nedsænkede del af kroppen Fa = ρ gV p.h.t. (3); Væskens tæthed ændres ikke, og jernlegemets volumen er mindre V og< Va, så den arkimedeiske kraft, der virker på jernbelastningen, vil være mindre. Vi drager en konklusion om modulet af trådspændingskraften, idet vi arbejder med ligning (2), vil den stige.

Svar. 13.

Bar masse m glider af et fast skråplan med en vinkel α i bunden. Baraccelerationsmodulet er lig med -en, stiger stangens hastighedsmodul. Luftmodstanden kan negligeres.

Etabler en overensstemmelse mellem fysiske størrelser og formler, som de kan beregnes med. For hver position i den første kolonne skal du vælge den tilsvarende position fra den anden kolonne og skrive de valgte tal ned i tabellen under de tilsvarende bogstaver.

B) Friktionskoefficienten for stangen på det skrå plan

3) mg cosα

Løsning. Denne opgave kræver anvendelse af Newtons love. Vi anbefaler at lave en skematisk tegning; angive alle bevægelsens kinematiske karakteristika. Hvis det er muligt, afbild accelerationsvektoren og vektorerne for alle kræfter påført det bevægelige legeme; husk, at de kræfter, der virker på kroppen, er resultatet af interaktion med andre legemer. Skriv derefter den grundlæggende dynamikligning ned. Vælg et referencesystem og nedskriv den resulterende ligning for projektion af kraft- og accelerationsvektorer;

Efter den foreslåede algoritme vil vi lave en skematisk tegning (fig. 1). Figuren viser de kræfter, der påføres stangens tyngdepunkt, og referencesystemets koordinatakser forbundet med overfladen af ​​det skrå plan. Da alle kræfter er konstante, vil stangens bevægelse være lige variabel med stigende hastighed, dvs. accelerationsvektoren er rettet i bevægelsesretningen. Vi vælger retningen på akserne som vist på figuren. Vi nedskriver projektionerne af kræfter på de valgte akser.

Lad os nedskrive den grundlæggende dynamikligning:

Tr + = (1)

Lad os skrive denne ligning (1) for projektion af kræfter og acceleration.

På OY-aksen: projektionen af ​​støttens reaktionskraft er positiv, da vektoren falder sammen med retningen af ​​OY-aksen N y = N; projektionen af ​​friktionskraften er nul, da vektoren er vinkelret på aksen; tyngdekraftens projektion vil være negativ og lig med mgy= – mg cosα; accelerationsvektorprojektion et y= 0, da accelerationsvektoren er vinkelret på aksen. Vi har N – mg cosα = 0 (2) fra ligningen udtrykker vi reaktionskraften, der virker på stangen fra siden af ​​det skrå plan. N = mg cosα (3). Lad os nedskrive projektionerne på OX-aksen.

På OX-aksen: kraftprojektion N er lig med nul, da vektoren er vinkelret på OX-aksen; Projektionen af ​​friktionskraften er negativ (vektoren er rettet i den modsatte retning i forhold til den valgte akse); tyngdekraftens projektion er positiv og lig med mg x = mg sinα (4) fra en retvinklet trekant. Positiv accelerationsfremskrivning et x = -en; Så skriver vi ligning (1) under hensyntagen til fremskrivningen mg sinα- F tr = ma (5); F tr = m(g sinα- -en(6); Husk, at friktionskraften er proportional med kraften af ​​normalt tryk N.

Per definition F tr = μ N(7), udtrykker vi stangens friktionskoefficient på det skrå plan.

Vi vælger de passende positioner for hvert bogstav.

Svar. A-3; B - 2.

Opgave 8. Gasformig ilt er i en beholder med en volumen på 33,2 liter. Gastrykket er 150 kPa, dets temperatur er 127 ° C. Bestem massen af ​​gas i denne beholder. Udtryk dit svar i gram og afrund til nærmeste hele tal.

Løsning. Det er vigtigt at være opmærksom på konverteringen af ​​enheder til SI-systemet. Konverter temperaturen til Kelvin T = t°С + 273, volumen V\u003d 33,2 l \u003d 33,2 10 -3 m 3; Vi oversætter pres P= 150 kPa = 150.000 Pa. Brug af den ideelle gasligning for tilstand

udtrykke gassens masse.

Sørg for at være opmærksom på den enhed, hvor du bliver bedt om at skrive svaret ned. Det er meget vigtigt.

Svar. 48

Opgave 9. En ideel monatomisk gas i en mængde på 0,025 mol ekspanderet adiabatisk. Samtidig faldt dens temperatur fra +103°С til +23°С. Hvad er arbejdet udført af gassen? Udtryk dit svar i joule og afrund til nærmeste hele tal.

Løsning. For det første er gassen monoatomisk antal frihedsgrader jeg= 3, for det andet udvider gassen sig adiabatisk - det betyder ingen varmeoverførsel Q= 0. Gassen virker ved at reducere den indre energi. Med dette i tankerne skriver vi termodynamikkens første lov som 0 = ∆ U + EN G; (1) vi udtrykker gassens arbejde EN g = –∆ U(2); Vi skriver ændringen i indre energi for en monatomisk gas som

Svar. 25 J.

Den relative luftfugtighed af en del luft ved en bestemt temperatur er 10%. Hvor mange gange skal trykket af denne del luft ændres, for at dens relative luftfugtighed kan stige med 25 % ved en konstant temperatur?

Løsning. Spørgsmål relateret til mættet damp og luftfugtighed forårsager oftest vanskeligheder for skolebørn. Lad os bruge formlen til at beregne luftens relative fugtighed

Alt efter problemets tilstand ændres temperaturen ikke, hvilket betyder, at mætningsdamptrykket forbliver det samme. Lad os skrive formel (1) for to lufttilstande.

φ 1 \u003d 10%; φ 2 = 35 %

Vi udtrykker lufttrykket ud fra formlerne (2), (3) og finder forholdet mellem tryk.

Svar. Trykket skal øges med 3,5 gange.

Det varme stof i flydende tilstand blev langsomt afkølet i en smelteovn med konstant effekt. Tabellen viser resultaterne af målinger af et stofs temperatur over tid.

Vælg fra den foreslåede liste to udsagn, der svarer til resultaterne af målinger og angiver deres tal.

1. Stoffets smeltepunkt under disse forhold er 232°C.
2. På 20 minutter. efter start af målinger var stoffet kun i fast tilstand.
3. Varmekapaciteten af ​​et stof i flydende og fast tilstand er den samme.
4. Efter 30 min. efter start af målinger var stoffet kun i fast tilstand.
5. Processen med krystallisation af stoffet tog mere end 25 minutter.

Løsning. Efterhånden som stoffet afkøledes, faldt dets indre energi. Resultaterne af temperaturmålinger giver os mulighed for at bestemme den temperatur, hvor stoffet begynder at krystallisere. Så længe et stof skifter fra en flydende tilstand til en fast tilstand, ændres temperaturen ikke. Når vi ved, at smeltetemperaturen og krystallisationstemperaturen er de samme, vælger vi udsagnet:

1. Et stofs smeltepunkt under disse forhold er 232°C.

Det andet korrekte udsagn er:

4. Efter 30 min. efter start af målinger var stoffet kun i fast tilstand. Da temperaturen på dette tidspunkt allerede er under krystallisationstemperaturen.

Svar. 14.

I et isoleret system har krop A en temperatur på +40°C, og krop B har en temperatur på +65°C. Disse kroppe bringes i termisk kontakt med hinanden. Efter nogen tid opnås termisk ligevægt. Hvordan ændrede temperaturen i krop B og den samlede indre energi i krop A og B sig som et resultat?

For hver værdi skal du bestemme den passende karakter af ændringen:

1. Øget;
2. Er faldet;
3. Har ikke ændret sig.

Skriv i tabellen de valgte tal for hver fysisk størrelse. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. Hvis der i et isoleret system af legemer ikke er andre energiomdannelser end varmeoverførsel, så er mængden af ​​varme, der afgives af legemer, hvis indre energi falder, lig med mængden af ​​varme modtaget af legemer, hvis indre energi stiger. (Ifølge loven om bevarelse af energi.) I dette tilfælde ændres systemets samlede indre energi ikke. Problemer af denne type løses ud fra varmebalanceligningen.

hvor ∆ U- ændring i indre energi.

I vores tilfælde, som et resultat af varmeoverførsel, falder den indre energi i krop B, hvilket betyder, at temperaturen i denne krop falder. Den indre energi i krop A stiger, da kroppen modtog mængden af ​​varme fra krop B, så vil dens temperatur stige. Den samlede indre energi af legeme A og B ændres ikke.

Svar. 23.

Proton s, fløjet ind i mellemrummet mellem polerne på en elektromagnet, har en hastighed vinkelret på magnetfeltinduktionsvektoren, som vist på figuren. Hvor er Lorentz-kraften, der virker på protonen rettet i forhold til figuren (op, mod observatøren, væk fra observatøren, ned, venstre, højre)

Løsning. Et magnetfelt virker på en ladet partikel med Lorentz-kraften. For at bestemme retningen af ​​denne kraft er det vigtigt at huske venstre hånds mnemoniske regel, ikke at glemme at tage hensyn til partiklens ladning. Vi leder de fire fingre på venstre hånd langs hastighedsvektoren, for en positivt ladet partikel skal vektoren ind i håndfladen vinkelret, tommelfingeren sat til side med 90 ° viser retningen af ​​Lorentz-kraften, der virker på partiklen. Som et resultat har vi, at Lorentz kraftvektoren er rettet væk fra observatøren i forhold til figuren.

Svar. fra observatøren.

Modulet for den elektriske feltstyrke i en flad luftkondensator med en kapacitet på 50 μF er 200 V/m. Afstanden mellem kondensatorpladerne er 2 mm. Hvad er ladningen på kondensatoren? Skriv dit svar i µC.

Løsning. Lad os konvertere alle måleenheder til SI-systemet. Kapacitans C \u003d 50 μF \u003d 50 10 -6 F, afstand mellem plader d= 2 10 -3 m. Problemet omhandler en flad luftkondensator - en enhed til at akkumulere elektrisk ladning og elektrisk feltenergi. Fra den elektriske kapacitansformel

hvor d er afstanden mellem pladerne.

Lad os udtrykke spændingen U= E d(fire); Erstat (4) i (2) og beregn ladningen af ​​kondensatoren.

q = C · Ed\u003d 50 10 -6 200 0,002 \u003d 20 μC

Vær opmærksom på de enheder, hvor du skal skrive svaret. Vi modtog det i vedhæng, men vi præsenterer det i μC.

Svar. 20 µC.

Eleven udførte eksperimentet med lysets brydning, vist på fotografiet. Hvordan ændres brydningsvinklen for lys, der forplanter sig i glas, og brydningsindekset for glas med stigende indfaldsvinkel?

1. er stigende
2. Falder
3. Ændrer sig ikke
4. Notér de valgte tal for hvert svar i tabellen. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. I opgaver i en sådan plan husker vi, hvad brydning er. Dette er en ændring i retningen af ​​bølgeudbredelse, når den passerer fra et medium til et andet. Det er forårsaget af det faktum, at hastighederne for bølgeudbredelse i disse medier er forskellige. Efter at have fundet ud af, fra hvilket medium lyset forplanter sig, skriver vi loven om brydning i formen

hvor n 2 - det absolutte brydningsindeks for glas, mediet, hvor lyset går; n 1 er det absolutte brydningsindeks for det første medium, hvorfra lyset kommer. Til luft n 1 = 1. α er strålens indfaldsvinkel på glashalvcylinderens overflade, β er strålens brydningsvinkel i glasset. Desuden vil brydningsvinklen være mindre end indfaldsvinklen, da glas er et optisk tættere medium - et medium med et højt brydningsindeks. Hastigheden af ​​lysudbredelse i glas er langsommere. Bemærk venligst, at vinklerne er målt fra den vinkelrette gendannet ved indfaldspunktet for strålen. Hvis du øger indfaldsvinklen, så vil brydningsvinklen også stige. Glasets brydningsindeks vil ikke ændre sig fra dette.

Svar.

Kobbertrøje til tider t 0 = 0 begynder at bevæge sig med en hastighed på 2 m/s langs parallelle vandrette ledende skinner, til hvis ender er tilsluttet en 10 ohm modstand. Hele systemet er i et lodret ensartet magnetfelt. Modstanden af ​​jumperen og skinnerne er ubetydelig, jumperen er altid vinkelret på skinnerne. Fluxen Ф af den magnetiske induktionsvektor gennem kredsløbet dannet af jumperen, skinnerne og modstanden ændres over tid t som vist i diagrammet.

Brug grafen til at vælge to sande udsagn og angiv deres tal i dit svar.

1. Når t\u003d 0,1 s, ændringen i den magnetiske flux gennem kredsløbet er 1 mWb.
2. Induktionsstrøm i jumperen i området fra t= 0,1 s t= 0,3 s maks.
3. Modulet for EMF af induktion, der forekommer i kredsløbet, er 10 mV.
4. Styrken af ​​den induktive strøm, der flyder i jumperen, er 64 mA.
5. For at opretholde jumperens bevægelse påføres en kraft på den, hvis projektion på skinnernes retning er 0,2 N.

Løsning. I henhold til grafen for afhængigheden af ​​strømmen af ​​den magnetiske induktionsvektor gennem kredsløbet til tiden, bestemmer vi sektionerne, hvor flowet Ф ændres, og hvor ændringen i flowet er nul. Dette vil give os mulighed for at bestemme tidsintervallerne, i hvilke den induktive strøm vil forekomme i kredsløbet. Korrekt udsagn:

1) Til tiden t= 0,1 s ændringen i den magnetiske flux gennem kredsløbet er 1 mWb ∆F = (1 - 0) 10 -3 Wb; EMF-induktionsmodulet, der opstår i kredsløbet, bestemmes ved hjælp af EMP-loven

Svar. 13.

Ifølge grafen over afhængigheden af ​​strømstyrken på tid i et elektrisk kredsløb, hvis induktans er 1 mH, bestemmes selvinduktions-EMF-modulet i tidsintervallet fra 5 til 10 s. Skriv dit svar i mikrovolt.

Løsning. Lad os omregne alle mængder til SI-systemet, dvs. vi oversætter induktansen på 1 mH til H, vi får 10 -3 H. Strømstyrken vist i figuren i mA vil også blive konverteret til A ved at gange med 10 -3.

Selvinduktions-EMF-formlen har formen

i dette tilfælde er tidsintervallet givet i henhold til problemets tilstand

∆t= 10 s – 5 s = 5 s

sekunder, og i henhold til tidsplanen bestemmer vi intervallet for den aktuelle ændring i løbet af denne tid:

∆jeg= 30 10 –3 – 20 10 –3 = 10 10 –3 = 10 –2 A.

Vi erstatter numeriske værdier i formel (2), får vi

| Ɛ | \u003d 2 10 -6 V eller 2 μV.

Svar. 2.

To transparente planparallelle plader presses tæt mod hinanden. En lysstråle falder fra luften ned på overfladen af ​​den første plade (se figur). Det er kendt, at brydningsindekset for den øvre plade er lig med n 2 = 1,77. Etabler en overensstemmelse mellem fysiske størrelser og deres værdier. For hver position i den første kolonne skal du vælge den tilsvarende position fra den anden kolonne og skrive de valgte tal ned i tabellen under de tilsvarende bogstaver.

Løsning. For at løse problemer med lysets brydning ved grænsefladen mellem to medier, især problemer med lysets passage gennem planparallelle plader, kan følgende løsningsrækkefølge anbefales: Lav en tegning, der angiver strålernes vej fra den ene. medium til en anden; ved indfaldspunktet for strålen ved grænsefladen mellem to medier, tegn en normal til overfladen, marker indfalds- og brydningsvinklerne. Vær særlig opmærksom på den optiske tæthed af det pågældende medie, og husk, at når en lysstråle passerer fra et optisk mindre tæt medium til et optisk tættere medium, vil brydningsvinklen være mindre end indfaldsvinklen. Figuren viser vinklen mellem den indfaldende stråle og overfladen, og vi har brug for indfaldsvinklen. Husk, at vinklerne bestemmes ud fra vinkelret gendannet ved indfaldspunktet. Vi bestemmer, at strålens indfaldsvinkel på overfladen er 90° - 40° = 50°, brydningsindekset n 2 = 1,77; n 1 = 1 (luft).

Lad os skrive brydningsloven

Lad os bygge en omtrentlig bane for strålen gennem pladerne. Vi bruger formel (1) for 2–3 og 3–1 grænserne. Som svar får vi

A) Sinus for strålens indfaldsvinkel på grænsen 2–3 mellem pladerne er 2) ≈ 0,433;

B) Strålens brydningsvinkel ved passage af grænsen 3–1 (i radianer) er 4) ≈ 0,873.

Svar. 24.

Bestem hvor mange α - partikler og hvor mange protoner der opnås som et resultat af en termonuklear fusionsreaktion

+ → x+ y;

Løsning. I alle nukleare reaktioner overholdes lovene om bevarelse af elektrisk ladning og antallet af nukleoner. Angiv med x antallet af alfapartikler, y antallet af protoner. Lad os lave ligninger

+ → x + y;

løse det system, vi har det x = 1; y = 2

Svar. 1 – a-partikel; 2 - protoner.

Momentummodulet for den første foton er 1,32 · 10 -28 kg m/s, hvilket er 9,48 · 10 -28 kg m/s mindre end momentummodulet for den anden foton. Find energiforholdet E 2 /E 1 for den anden og første foton. Afrund dit svar til tiendedele.

Løsning. Momentum af den anden foton er større end momentum af den første foton efter betingelse, så vi kan forestille os s 2 = s 1 + ∆ s(en). Fotonenergien kan udtrykkes i form af fotonmomentum ved hjælp af følgende ligninger. det E = mc 2(1) og s = mc(2), så

E = pc (3),

hvor E er fotonenergien, s er fotonens momentum, m er fotonens masse, c= 3 10 8 m/s er lysets hastighed. Under hensyntagen til formel (3) har vi:

Vi runder svaret til tiendedele og får 8,2.

Svar. 8,2.

Kernen i et atom har gennemgået radioaktivt positron β-henfald. Hvordan ændrede dette kernens elektriske ladning og antallet af neutroner i den?

For hver værdi skal du bestemme den passende karakter af ændringen:

1. Øget;
2. Er faldet;
3. Har ikke ændret sig.

Skriv i tabellen de valgte tal for hver fysisk størrelse. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. Positron β - henfald i atomkernen sker under omdannelsen af ​​en proton til en neutron med emission af en positron. Som et resultat stiger antallet af neutroner i kernen med én, den elektriske ladning falder med én, og kernens massenummer forbliver uændret. Således er transformationsreaktionen af ​​et element som følger:

Svar. 21.

Fem eksperimenter blev udført i laboratoriet for at observere diffraktion ved brug af forskellige diffraktionsgitre. Hvert af gitrene blev belyst af parallelle stråler af monokromatisk lys med en vis bølgelængde. Lyset var i alle tilfælde indfaldende vinkelret på gitteret. I to af disse eksperimenter blev det samme antal hoveddiffraktionsmaksima observeret. Angiv først nummeret på det forsøg, hvor et diffraktionsgitter med en kortere periode blev brugt, og derefter nummeret på det forsøg, hvor et diffraktionsgitter med en længere periode blev brugt.

Løsning. Diffraktion af lys er fænomenet af en lysstråle ind i området af en geometrisk skygge. Diffraktion kan observeres, når uigennemsigtige områder eller huller stødes på en lysbølges vej i store og lysuigennemsigtige barrierer, og dimensionerne af disse områder eller huller står i forhold til bølgelængden. En af de vigtigste diffraktionsanordninger er et diffraktionsgitter. Vinkelretningerne til diffraktionsmønsterets maksima bestemmes af ligningen

d sinφ = kλ(1),

hvor d er perioden for diffraktionsgitteret, φ er vinklen mellem normalen til gitteret og retningen til en af ​​diffraktionsmønstrets maksima, λ er lysets bølgelængde, k er et heltal kaldet rækkefølgen af ​​diffraktionsmaksimum. Udtryk fra ligning (1)

Ved at udvælge par efter de eksperimentelle forhold, vælger vi først 4, hvor der blev brugt et diffraktionsgitter med en mindre periode, og derefter er tallet på det forsøg, hvor et diffraktionsgitter med en stor periode blev brugt, 2.

Svar. 42.

Strøm løber gennem ledningsmodstanden. Modstanden blev erstattet med en anden, med en ledning af samme metal og samme længde, men med halvdelen af ​​tværsnitsarealet, og halvdelen af ​​strømmen blev ført gennem den. Hvordan vil spændingen over modstanden og dens modstand ændre sig?

For hver værdi skal du bestemme den passende karakter af ændringen:

1. vil stige;
2. vil falde;
3. Vil ikke ændre sig.

Skriv i tabellen de valgte tal for hver fysisk størrelse. Tal i svaret kan gentages.

Løsning. Det er vigtigt at huske på, hvilke mængder lederens modstand afhænger af. Formlen til beregning af modstanden er

Ohms lov for en sektion af kredsløbet, fra formel (2), udtrykker vi spændingen

U = I R (3).

I henhold til problemets tilstand er den anden modstand lavet af tråd af samme materiale, samme længde, men forskelligt tværsnitsareal. Arealet er dobbelt så lille. Ved at erstatte i (1) får vi, at modstanden stiger med 2 gange, og strømmen falder med 2 gange, derfor ændres spændingen ikke.

Svar. 13.

Svingningsperioden for et matematisk pendul på jordens overflade er 1,2 gange større end perioden for dets svingning på en planet. Hvad er på denne planet? Effekten af ​​atmosfæren er i begge tilfælde ubetydelig.

Løsning. Et matematisk pendul er et system, der består af en tråd, hvis dimensioner er meget større end dimensionerne af bolden og selve bolden. Der kan opstå vanskeligheder, hvis Thomson-formlen for oscillationsperioden for et matematisk pendul glemmes.

T= 2π (1);

l er længden af ​​det matematiske pendul; g- tyngdeacceleration.

Efter betingelse

Express fra (3) g n \u003d 14,4 m/s 2. Det skal bemærkes, at accelerationen af ​​frit fald afhænger af planetens masse og radius

Svar. 14,4 m/s 2.

En lige leder med en længde på 1 m, gennem hvilken der strømmer en strøm på 3 A, er placeret i et ensartet magnetfelt med induktion PÅ= 0,4 T i en vinkel på 30° i forhold til vektoren. Hvad er modulet for den kraft, der virker på lederen fra magnetfeltet?

Løsning. Hvis en strømførende leder placeres i et magnetfelt, så vil feltet på den strømførende leder virke med Ampere-kraften. Vi skriver formlen for Ampère kraftmodulet

F A = I LB sinα;

F A = 0,6 N

Svar. F A = 0,6 N.

Energien af ​​det magnetiske felt, der er lagret i spolen, når der føres en jævnstrøm gennem den, er 120 J. Hvor mange gange skal strømmen, der løber gennem spolens vikling, øges, for at den magnetiske feltenergi, der er lagret i den, stiger med 5760 J .

Løsning. Energien af ​​spolens magnetiske felt beregnes ved formlen

Efter betingelse W 1 = 120 J, så W 2 \u003d 120 + 5760 \u003d 5880 J.

Så det aktuelle forhold

Svar. Strømstyrken skal øges med 7 gange. I svararket indtaster du kun tallet 7.

Et elektrisk kredsløb består af to pærer, to dioder og en ledningsspole forbundet som vist på figuren. (En diode tillader kun strøm at flyde i én retning, som vist øverst i figuren.) Hvilken af ​​pærerne vil lyse, hvis magnetens nordpol bringes tættere på spolen? Forklar dit svar ved at angive, hvilke fænomener og mønstre du brugte i forklaringen.

Løsning. Linjerne for magnetisk induktion kommer ud af magnetens nordpol og divergerer. Efterhånden som magneten nærmer sig, øges den magnetiske flux gennem trådspolen. I overensstemmelse med Lenz's regel skal det magnetiske felt, der skabes af sløjfens induktive strøm, rettes mod højre. Ifølge gimlets regel skal strømmen flyde med uret (set fra venstre). I denne retning passerer dioden i den anden lampes kredsløb. Så den anden lampe vil lyse.

Svar. Den anden lampe vil lyse.

Aluminium eger længde L= 25 cm og tværsnitsareal S\u003d 0,1 cm 2 er ophængt i en tråd ved den øvre ende. Den nederste ende hviler på den vandrette bund af karret, hvori der hældes vand. Længden af ​​den nedsænkede del af egeren l= 10 cm Find styrke F, hvormed nålen trykker på bunden af ​​karret, hvis det er kendt, at tråden er placeret lodret. Densiteten af ​​aluminium ρ a = 2,7 g / cm 3, densiteten af ​​vand ρ in = 1,0 g / cm 3. Acceleration af tyngdekraften g= 10 m/s 2

Løsning. Lad os lave en forklarende tegning.

– Trådspændingskraft;

– Reaktionskraft af bunden af ​​beholderen;

a er den arkimediske kraft, der kun virker på den nedsænkede del af legemet og påføres midten af ​​den nedsænkede del af egeren;

- tyngdekraften, der virker på egerne fra jordens side og påføres hele egens centrum.

Per definition, massen af ​​eger m og modulet af den arkimedeiske kraft udtrykkes som følger: m = SL p a (1);

F a = Slρ ind g (2)

Overvej kræftmomenterne i forhold til egerens ophængningspunkt.

M(T) = 0 er spændingskraftmomentet; (3)

M(N) = NL cosα er momentet for støttens reaktionskraft; (fire)

Under hensyntagen til momenternes tegn skriver vi ligningen

givet, at ifølge Newtons tredje lov er reaktionskraften i bunden af ​​karret lig kraften F d, hvormed nålen trykker på bunden af ​​karret, vi skriver N = F e og fra ligning (7) udtrykker vi denne kraft:

Sætter vi tallene i, får vi det

F d = 0,025 N.

Svar. F d = 0,025 N.

En flaske indeholdende m 1 = 1 kg nitrogen, når testet for styrke eksploderede ved en temperatur t 1 = 327°C. Hvilken masse af brint m 2 kunne opbevares i en sådan cylinder ved en temperatur t 2 \u003d 27 ° C, med en femdobbelt sikkerhedsmargin? Molær masse af nitrogen M 1 \u003d 28 g / mol, hydrogen M 2 = 2 g/mol.

Løsning. Vi skriver tilstandsligningen for en ideel gas Mendeleev - Clapeyron for nitrogen

hvor V- ballonens volumen, T 1 = t 1 + 273°C. Ifølge betingelsen kan brint lagres ved et tryk s 2 = p1/5; (3) I betragtning af det

vi kan udtrykke brintmassen ved straks at arbejde med ligningerne (2), (3), (4). Den endelige formel ser sådan ud:

Efter at have erstattet numeriske data m 2 = 28

Svar. m 2 = 28

I et ideelt oscillerende kredsløb er amplituden af ​​strømsvingninger i induktoren Jeg er= 5 mA, og amplituden af ​​spændingen over kondensatoren Um= 2,0 V. Til tider t spændingen over kondensatoren er 1,2 V. Find strømmen i spolen i dette øjeblik.

Løsning. I et ideelt oscillerende kredsløb bevares vibrationsenergien. For tidspunktet t har energibevaringsloven formen

For amplitude (maksimum) værdier skriver vi

og fra ligning (2) udtrykker vi

Lad os erstatte (4) med (3). Som et resultat får vi:

jeg = Jeg er (5)

Således strømmen i spolen på det tidspunkt t er lig med

jeg= 4,0 mA.

Svar. jeg= 4,0 mA.

Der er et spejl i bunden af ​​et reservoir 2 m dybt. En lysstråle, der passerer gennem vandet, reflekteres fra spejlet og forlader vandet. Vandets brydningsindeks er 1,33. Find afstanden mellem indgangspunktet for strålen i vandet og udgangspunktet for strålen fra vandet, hvis strålens indfaldsvinkel er 30°

Løsning. Lad os lave en forklarende tegning

α er stråleindfaldsvinklen;

β er brydningsvinklen for strålen i vand;

AC er afstanden mellem stråleindgangspunktet i vandet og stråleudgangspunktet fra vandet.

Ifølge loven om lysets brydning

Overvej en rektangulær ΔADB. I det AD = h, så DВ = AD

Vi får følgende udtryk:

Erstat de numeriske værdier i den resulterende formel (5)

Svar. 1,63 m

Som forberedelse til eksamen inviterer vi dig til at sætte dig ind i arbejdsprogram i fysik for klasse 7-9 til linjen af ​​undervisningsmaterialer Peryshkina A.V. og arbejdsprogrammet for det dybdegående niveau for klasse 10-11 til TMC Myakisheva G.Ya. Programmer er tilgængelige for visning og gratis download for alle registrerede brugere.