Unified State Exam tester i fysikk, grunnleggende nivå. Forberedelse til Unified State Exam in Physics: eksempler, løsninger, forklaringer

I 2017 vil kontrollmålematerialer i fysikk gjennomgå betydelige endringer.

Eksamensversjonen vil bestå av to deler og vil inneholde 31 oppgaver. Del 1 vil inneholde 23 kortsvarselementer, inkludert selvrapporteringselementer som krever et tall, to tall eller et ord, samt samsvarende og flervalgselementer som krever at svar skrives som en tallsekvens. Del 2 vil inneholde 8 oppgaver forent av en felles type aktivitet - problemløsning. Av disse 3 oppgaver med kort svar (24–26) og 5 oppgaver (29–31), som du må gi et detaljert svar på.

Arbeidet vil inneholde oppgaver på tre vanskelighetsgrader. Oppgaver på basisnivå inngår i del 1 av arbeidet (18 oppgaver, hvorav 13 oppgaver med svaret registrert i form av et tall, to tall eller et ord, og 5 matchende og flervalgsoppgaver). Blant oppgavene på grunnnivået skilles det ut oppgaver hvis innhold tilsvarer standarden på grunnnivået. Minimumsantallet Unified State Examination-poeng i fysikk, som bekrefter at en kandidat har mestret et videregående (full) generell utdanningsprogram i fysikk, er etablert basert på kravene for å mestre standarden på grunnleggende nivå.

Bruk av oppgaver med økt og høy kompleksitet i eksamensarbeidet lar oss vurdere graden av beredskap hos en student for å fortsette sin utdanning ved et universitet. Oppgaver på avansert nivå er fordelt mellom del 1 og 2 av eksamensoppgaven: 5 kortsvarsoppgaver i del 1, 3 kortsvarsoppgaver og 1 langsvarsoppgave i del 2. De fire siste oppgavene i del 2 er oppgaver av et høyt kompleksitetsnivå.

Del 1 Eksamensarbeidet vil omfatte to blokker med oppgaver: den første tester mestringen av konseptapparatet til skolefysikkkurset, og den andre tester mestringen av metodiske ferdigheter. Den første blokken inneholder 21 oppgaver, som er gruppert ut fra tematisk tilhørighet: 7 oppgaver om mekanikk, 5 oppgaver om MCT og termodynamikk, 6 oppgaver om elektrodynamikk og 3 om kvantefysikk.

Oppgavegruppen for hver del begynner med oppgaver med en uavhengig formulering av svaret i form av et tall, to tall eller et ord, deretter kommer en flervalgsoppgave (to riktige svar av fem foreslåtte), og til slutt - oppgaver om å endre fysiske mengder i ulike prosesser og etablere samsvar mellom fysiske mengder og grafer eller formler der svaret er skrevet som et sett med to tall.

Flervalgs- og samsvarsoppgaver er 2-punkts og kan være basert på alle innholdselementer i denne delen. Det er klart at i samme versjon vil alle oppgaver knyttet til en seksjon teste forskjellige innholdselementer og forholde seg til forskjellige emner i denne seksjonen.

De tematiske delene om mekanikk og elektrodynamikk presenterer alle tre typer av disse oppgavene; i seksjonen om molekylær fysikk - 2 oppgaver (en av dem er for flervalg, og den andre er enten for endringer i fysiske mengder i prosesser eller for korrespondanse); i avsnittet om kvantefysikk er det kun 1 oppgave om å endre fysiske mengder eller matche. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot flervalgsoppgavene 5, 11 og 16, som vurderer evnen til å forklare de studerte fenomenene og prosessene og tolke resultatene av ulike studier presentert i form av tabeller eller grafer. Nedenfor er et eksempel på en slik mekanikkoppgave.

Du bør være oppmerksom på endringen i formene til individuelle oppgavelinjer. Oppgave 13 for å bestemme retningen til vektorfysiske størrelser (Coulomb-kraft, elektrisk feltstyrke, magnetisk induksjon, Amperekraft, Lorentz-kraft osv.) tilbys med et kort svar i form av et ord. I dette tilfellet er mulige svaralternativer angitt i oppgaveteksten. Et eksempel på en slik oppgave er gitt nedenfor.

I avsnittet om kvantefysikk vil jeg gjøre deg oppmerksom på oppgave 19, som tester kunnskap om atomets struktur, atomkjernen eller kjernereaksjoner. Denne oppgaven har endret presentasjonsform. Svaret, som er to tall, skal først skrives ned i den foreslåtte tabellen, og deretter overføres til svarskjema nr. 1 uten mellomrom eller tilleggstegn. Nedenfor er et eksempel på et slikt oppgaveskjema.

På slutten av del 1 vil det bli tilbudt 2 oppgaver på et grunnleggende nivå av kompleksitet, som tester ulike metodiske ferdigheter og knyttet til ulike deler av fysikken. Oppgave 22, ved bruk av fotografier eller tegninger av måleinstrumenter, tar sikte på å teste evnen til å registrere instrumentavlesninger ved måling av fysiske størrelser, tatt i betraktning den absolutte målefeilen. Den absolutte målefeilen er spesifisert i oppgaveteksten: enten i form av halvparten av divisjonsverdien, eller i form av divisjonsverdien (avhengig av enhetens nøyaktighet). Et eksempel på en slik oppgave er gitt nedenfor.

Oppgave 23 tester evnen til å velge utstyr for å gjennomføre et eksperiment i henhold til en gitt hypotese. I denne modellen har presentasjonsformen for oppgaven endret seg, og nå er den en flervalgsoppgave (to elementer av fem foreslåtte), men får 1 poeng dersom begge elementene i svaret er korrekt angitt. Tre forskjellige oppgavemodeller kan tilbys: et utvalg av to tegninger som grafisk representerer de tilsvarende innstillingene for eksperimentene; å velge to rader i en tabell som beskriver egenskapene til forsøksoppsettet, og å velge navn på to utstyrs- eller instrumenter som er nødvendige for å utføre det angitte eksperimentet. Nedenfor er et eksempel på en slik oppgave.

Del 2 arbeid er viet til problemløsning. Dette er tradisjonelt det viktigste resultatet av å mestre et fysikkkurs på videregående skole og den mest populære aktiviteten i videre studier av emnet ved et universitet.

I denne delen vil KIM 2017 ha 8 ulike oppgaver: 3 regneoppgaver med uavhengig registrering av tallsvar med økt kompleksitetsnivå og 5 oppgaver med detaljert svar, hvorav en er kvalitativ og fire er regneoppgave.

Samtidig brukes på den ene siden ikke de samme lite vesentlige innholdselementene i ulike oppgaver i én versjon, på den andre siden kan anvendelsen av grunnleggende fredningslover finnes i to eller tre oppgaver. Hvis vi vurderer "koblingen" av oppgaveemnene til deres plassering i alternativet, vil det i posisjon 28 alltid være en oppgave om mekanikk, i posisjon 29 - på MCT og termodynamikk, i posisjon 30 - på elektrodynamikk og på posisjon 31 - hovedsakelig om kvantefysikk (hvis bare materialet fra kvantefysikk ikke vil være involvert i det kvalitative problemet på posisjon 27).

Kompleksiteten til oppgavene bestemmes av både aktivitetens art og konteksten. I regneoppgaver med økt kompleksitet (24–26) forutsettes bruk av en studert algoritme for å løse oppgaven og foreslås typiske undervisningssituasjoner som elevene møter under læringsprosessen og hvor det benyttes eksplisitt spesifiserte fysiske modeller. I disse oppgavene er det foretrukket standardformuleringer, og utvelgelsen vil primært skje med fokus på en åpen oppgavebank.

Den første av oppgavene med et detaljert svar er et kvalitativt problem, hvis løsning er en logisk strukturert forklaring basert på fysiske lover og regelmessigheter. For beregningsproblemer med høyt kompleksitetsnivå kreves en analyse av alle stadier av løsningen, så de tilbys i form av oppgavene 28–31 med et detaljert svar. Her brukes modifiserte situasjoner, der det er nødvendig å operere med et større antall lover og formler enn i standardoppgaver, for å innføre ytterligere begrunnelser i løsningsprosessen, eller helt nye situasjoner som ikke tidligere har vært støtt på i undervisningslitteratur og krever seriøs aktivitet i analyse av fysiske prosesser og selvstendig valg av en fysisk modell for å løse problemet.

Forberedelse til OGE og Unified State-eksamen

Videregående allmennutdanning

Linje UMK A.V. Grachev. Fysikk (10-11) (grunnleggende, avansert)

Linje UMK A.V. Grachev. Fysikk (7–9)

Linje UMK A.V. Peryshkin. Fysikk (7–9)

Forberedelse til Unified State Exam in Physics: eksempler, løsninger, forklaringer

Lebedeva Alevtina Sergeevna, fysikklærer, 27 års arbeidserfaring. Hedersbevis fra utdanningsdepartementet i Moskva-regionen (2013), takknemlighet fra sjefen for Voskresensky kommunale distrikt (2015), sertifikat fra presidenten for Association of Teachers of Mathematics and Physics of the Moscow Region (2015).

Arbeidet presenterer oppgaver med ulike vanskelighetsgrader: grunnleggende, avansert og høy. Oppgaver på basisnivå er enkle oppgaver som tester mestringen av de viktigste fysiske begrepene, modellene, fenomenene og lovene. Oppgaver på avansert nivå tar sikte på å teste evnen til å bruke fysikkbegreper og lover til å analysere ulike prosesser og fenomener, samt evnen til å løse problemer ved å bruke en eller to lover (formler) om hvilket som helst av emnene i skolefysikkkurset. I arbeid 4 er oppgavene i del 2 oppgaver med høy kompleksitet og tester evnen til å bruke fysikkens lover og teorier i en endret eller ny situasjon. Å fullføre slike oppgaver krever anvendelse av kunnskap fra to eller tre seksjoner av fysikk på en gang, dvs. høyt treningsnivå. Dette alternativet tilsvarer fullt ut demoversjonen av Unified State Exam 2017; oppgavene er hentet fra den åpne banken med Unified State Exam-oppgaver.

Figuren viser en graf over hastighetsmodulen mot tid t. Bestem fra grafen avstanden bilen har tilbakelagt i tidsintervallet fra 0 til 30 s.

Løsning. Banen som kjøres av en bil i tidsintervallet fra 0 til 30 s, kan lettest defineres som arealet til en trapes, hvis basis er tidsintervallene (30 - 0) = 30 s og (30 - 10) ) = 20 s, og høyden er hastigheten v= 10 m/s, dvs.

Svar. 250 m.

En last som veier 100 kg løftes vertikalt opp ved hjelp av en kabel. Figuren viser avhengigheten av hastighetsprojeksjonen V belastning på aksen rettet oppover, som funksjon av tid t. Bestem modulen til kabelstrekkkraften under løftet.

Løsning. I henhold til grafen for v last på en akse rettet vertikalt oppover, som en funksjon av tid t, kan vi bestemme projeksjonen av akselerasjonen av lasten

Lasten påvirkes av: tyngdekraften rettet vertikalt nedover og strekkkraften til kabelen rettet vertikalt oppover langs kabelen (se fig. 2. La oss skrive ned den grunnleggende ligningen for dynamikk. La oss bruke Newtons andre lov. Den geometriske summen av kreftene som virker på et legeme er lik produktet av kroppens masse og akselerasjonen som tilføres det.

+ = (1)

La oss skrive ligningen for projeksjonen av vektorer i referansesystemet knyttet til jorden, og rette OY-aksen oppover. Projeksjonen av strekkkraften er positiv, siden retningen til kraften sammenfaller med retningen til OY-aksen, projeksjonen av tyngdekraften er negativ, siden kraftvektoren er motsatt av OY-aksen, projeksjonen av akselerasjonsvektoren er også positiv, så kroppen beveger seg med akselerasjon oppover. Vi har

T – mg = ma (2);

fra formel (2) strekkkraftmodul

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

Svar. 1200 N.

Kroppen blir dratt langs en grov horisontal overflate med konstant hastighet hvis modul er 1,5 m/s, og påfører det en kraft som vist i figur (1). I dette tilfellet er modulen til den glidende friksjonskraften som virker på kroppen 16 N. Hva er kraften som utvikles av kraften? F?

Løsning. La oss forestille oss den fysiske prosessen spesifisert i problemstillingen og lage en skjematisk tegning som viser alle kreftene som virker på kroppen (fig. 2). La oss skrive ned den grunnleggende ligningen for dynamikk.

Tr + + = (1)

Etter å ha valgt et referansesystem knyttet til en fast flate, skriver vi likningene for projeksjonen av vektorer på de valgte koordinataksene. I henhold til forholdene til problemet beveger kroppen seg jevnt, siden hastigheten er konstant og lik 1,5 m/s. Dette betyr at kroppens akselerasjon er null. To krefter virker horisontalt på kroppen: den glidende friksjonskraften tr. og kraften som kroppen blir dratt med. Projeksjonen av friksjonskraften er negativ, siden kraftvektoren ikke sammenfaller med aksens retning X. Projeksjon av kraft F positivt. Vi minner om at for å finne projeksjonen senker vi perpendikulæren fra begynnelsen og slutten av vektoren til den valgte aksen. Med dette i betraktning har vi: F cosα – F tr = 0; (1) la oss uttrykke projeksjonen av kraft F, Dette F cosα = F tr = 16 N; (2) da vil kraften som utvikles av kraften være lik N = F cosα V(3) La oss foreta en erstatning, ta hensyn til ligning (2), og erstatte de tilsvarende dataene i ligning (3):

N= 16 N · 1,5 m/s = 24 W.

Svar. 24 W.

En last festet til en lett fjær med en stivhet på 200 N/m gjennomgår vertikale svingninger. Figuren viser en graf over forskyvningsavhengigheten x last fra tid til annen t. Bestem hva massen til lasten er. Avrund svaret til et helt tall.

Løsning. En masse på en fjær gjennomgår vertikale svingninger. I henhold til lastforskyvningsgrafen X fra tid t, bestemmer vi perioden for oscillasjon av lasten. Svingningsperioden er lik T= 4 s; fra formelen T= 2π la oss uttrykke massen m last

Svar: 81 kg.

Figuren viser et system med to lettblokker og en vektløs kabel, som du kan holde balanse med eller løfte en last som veier 10 kg. Friksjonen er ubetydelig. Basert på analysen av figuren ovenfor, velg to sanne utsagn og angi tallene i svaret ditt.

1. For å holde lasten i balanse, må du handle på enden av tauet med en kraft på 100 N.
2. Klosssystemet vist i figuren gir ingen styrkeøkning.
3. h, må du trekke ut en seksjon med taulengde 3 h.
4. Å sakte løfte en last til en høyde hh.

Løsning. I dette problemet er det nødvendig å huske enkle mekanismer, nemlig blokker: en bevegelig og en fast blokk. Den bevegelige blokken gir en dobbel styrkeøkning, mens delen av tauet må trekkes dobbelt så langt, og den faste blokken brukes til å omdirigere kraften. I arbeid gir enkle mekanismer for å vinne ikke. Etter å ha analysert problemet, velger vi umiddelbart de nødvendige utsagnene:

1. Å sakte løfte en last til en høyde h, må du trekke ut en seksjon med taulengde 2 h.
2. For å holde lasten i balanse, må du handle på enden av tauet med en kraft på 50 N.

Svar. 45.

En aluminiumsvekt festet til en vektløs og ikke-utvidbar tråd er fullstendig nedsenket i et kar med vann. Lasten berører ikke veggene og bunnen av fartøyet. Deretter senkes en jernvekt, hvis masse er lik massen til aluminiumsvekten, i samme kar med vann. Hvordan vil modulen for strekkkraften til tråden og modulen til tyngdekraften som virker på lasten endres som følge av dette?

1. Øker;
2. Reduserer;
3. Endrer seg ikke.

Løsning. Vi analyserer tilstanden til problemet og fremhever de parametrene som ikke endres under studien: disse er kroppens masse og væsken som kroppen er senket ned i på en tråd. Etter dette er det bedre å lage en skjematisk tegning og angi kreftene som virker på lasten: trådspenning F kontroll, rettet oppover langs tråden; tyngdekraften rettet vertikalt nedover; Arkimedesk styrke en, som virker fra siden av væsken på den neddykkede kroppen og rettet oppover. I henhold til betingelsene for problemet er massen til lastene den samme, derfor endres ikke modulen til tyngdekraften som virker på lasten. Siden lastens tetthet er forskjellig, vil volumet også være annerledes.

Tettheten av jern er 7800 kg/m3, og tettheten til aluminiumslast er 2700 kg/m3. Derfor, V og< V a. Kroppen er i likevekt, resultanten av alle krefter som virker på kroppen er null. La oss rette OY-koordinataksen oppover. Vi skriver den grunnleggende ligningen for dynamikk, under hensyntagen til projeksjonen av krefter, i skjemaet F kontroll + F a – mg= 0; (1) La oss uttrykke spenningskraften F kontroll = mg – F a(2); Arkimedesk kraft avhenger av tettheten til væsken og volumet til den nedsenkede delen av kroppen F a = ρ gV p.h.t. (3); Væskens tetthet endres ikke, og volumet av jernlegemet er mindre V og< V a, derfor vil den arkimedeiske kraften som virker på jernlasten være mindre. Vi konkluderer med modulen til spenningskraften til tråden, arbeider med ligning (2), den vil øke.

Svar. 13.

En blokk med masse m glir av et fast grovt skråplan med en vinkel α ved basen. Akselerasjonsmodulen til blokken er lik en, øker modulen til blokkens hastighet. Luftmotstanden kan neglisjeres.

Etablere samsvar mellom fysiske størrelser og formler som de kan beregnes med. For hver posisjon i den første kolonnen, velg den tilsvarende posisjonen fra den andre kolonnen og skriv ned de valgte tallene i tabellen under de tilsvarende bokstavene.

B) Friksjonskoeffisient mellom en blokk og et skråplan

3) mg cosα

Løsning. Denne oppgaven krever anvendelse av Newtons lover. Vi anbefaler å lage en skjematisk tegning; angi alle kinematiske egenskaper ved bevegelse. Hvis mulig, avbilde akselerasjonsvektoren og vektorene for alle krefter som påføres det bevegelige legemet; husk at kreftene som virker på en kropp er et resultat av interaksjon med andre kropper. Skriv deretter ned den grunnleggende ligningen for dynamikk. Velg et referansesystem og skriv ned den resulterende ligningen for projeksjonen av kraft- og akselerasjonsvektorer;

Etter den foreslåtte algoritmen vil vi lage en skjematisk tegning (fig. 1). Figuren viser kreftene som påføres blokkens tyngdepunkt og koordinataksene til referansesystemet knyttet til overflaten til det skråplanet. Siden alle krefter er konstante vil bevegelsen til blokken være jevnt variabel med økende hastighet, d.v.s. akselerasjonsvektoren er rettet i bevegelsesretningen. La oss velge retningen på aksene som vist på figuren. La oss skrive ned projeksjonene av krefter på de valgte aksene.

La oss skrive ned den grunnleggende ligningen for dynamikk:

Tr + = (1)

La oss skrive denne ligningen (1) for projeksjon av krefter og akselerasjon.

På OY-aksen: projeksjonen av bakkereaksjonskraften er positiv, siden vektoren faller sammen med retningen til OY-aksen Ny = N; projeksjonen av friksjonskraften er null siden vektoren er vinkelrett på aksen; projeksjonen av tyngdekraften vil være negativ og lik mg y= – mg cosα ; akselerasjonsvektorprojeksjon et y= 0, siden akselerasjonsvektoren er vinkelrett på aksen. Vi har N – mg cosα = 0 (2) fra ligningen uttrykker vi reaksjonskraften som virker på blokken fra siden av skråplanet. N = mg cosα (3). La oss skrive ned projeksjonene på OX-aksen.

På OX-aksen: kraftprojeksjon N er lik null, siden vektoren er vinkelrett på OX-aksen; Projeksjonen av friksjonskraften er negativ (vektoren er rettet i motsatt retning i forhold til den valgte aksen); projeksjonen av tyngdekraften er positiv og lik mg x = mg sinα (4) fra en rettvinklet trekant. Akselerasjonsprognosen er positiv en x = en; Deretter skriver vi ligning (1) under hensyntagen til projeksjonen mg sinα – F tr = ma (5); F tr = m(g sinα – en) (6); Husk at friksjonskraften er proporsjonal med kraften til normalt trykk N.

A-priory F tr = μ N(7), uttrykker vi friksjonskoeffisienten til blokken på skråplanet.

Vi velger passende posisjoner for hver bokstav.

Svar. A – 3; B – 2.

Oppgave 8. Gassformig oksygen er i et kar med et volum på 33,2 liter. Gasstrykket er 150 kPa, temperaturen er 127° C. Bestem massen til gassen i dette karet. Uttrykk svaret ditt i gram og rund av til nærmeste hele tall.

Løsning. Det er viktig å være oppmerksom på konvertering av enheter til SI-systemet. Konverter temperaturen til Kelvin T = t°C + 273, volum V= 33,2 l = 33,2 · 10 –3 m 3 ; Vi konverterer trykket P= 150 kPa = 150 000 Pa. Ved å bruke den ideelle gassligningen for tilstand

La oss uttrykke massen til gassen.

Pass på å være oppmerksom på hvilke enheter som blir bedt om å skrive ned svaret. Det er veldig viktig.

Svar.'48

Oppgave 9. En ideell monatomisk gass i en mengde på 0,025 mol ekspanderte adiabatisk. Samtidig falt temperaturen fra +103°C til +23°C. Hvor mye arbeid har gassen gjort? Uttrykk svaret ditt i joule og rund av til nærmeste hele tall.

Løsning. For det første er gassen monoatomisk antall frihetsgrader Jeg= 3, for det andre ekspanderer gassen adiabatisk - dette betyr uten varmeveksling Q= 0. Gassen virker ved å redusere indre energi. Med dette i betraktning skriver vi termodynamikkens første lov på formen 0 = ∆ U + EN G; (1) la oss uttrykke gassarbeidet EN g = –∆ U(2); Vi skriver endringen i indre energi for en monatomisk gass som

Svar. 25 J.

Den relative fuktigheten til en del luft ved en viss temperatur er 10 %. Hvor mange ganger bør trykket til denne delen av luften endres slik at dens relative fuktighet øker med 25 % ved konstant temperatur?

Løsning. Spørsmål knyttet til mettet damp og luftfuktighet forårsaker oftest vanskeligheter for skolebarn. La oss bruke formelen for å beregne relativ luftfuktighet

I henhold til forholdene til problemet endres ikke temperaturen, noe som betyr at det mettede damptrykket forblir det samme. La oss skrive ned formel (1) for to lufttilstander.

φ 1 = 10 %; φ 2 = 35 %

La oss uttrykke lufttrykket fra formlene (2), (3) og finne trykkforholdet.

Svar. Trykket bør økes med 3,5 ganger.

Det varme flytende stoffet ble sakte avkjølt i en smelteovn ved konstant effekt. Tabellen viser resultatene av målinger av temperaturen til et stoff over tid.

Velg fra listen som følger med to utsagn som samsvarer med resultatene av målingene som er tatt og angir deres tall.

1. Smeltepunktet til stoffet under disse forholdene er 232°C.
2. Om 20 minutter. etter starten av målingene var stoffet bare i fast tilstand.
3. Varmekapasiteten til et stoff i flytende og fast tilstand er den samme.
4. Etter 30 min. etter starten av målingene var stoffet bare i fast tilstand.
5. Krystalliseringsprosessen av stoffet tok mer enn 25 minutter.

Løsning. Etter hvert som stoffet ble avkjølt, ble dets indre energi redusert. Resultatene av temperaturmålinger lar oss bestemme temperaturen ved hvilken et stoff begynner å krystallisere. Mens et stoff endres fra flytende til fast stoff, endres ikke temperaturen. Når vi vet at smeltetemperaturen og krystalliseringstemperaturen er de samme, velger vi utsagnet:

1. Smeltepunktet til stoffet under disse forholdene er 232°C.

Det andre riktige utsagnet er:

4. Etter 30 min. etter starten av målingene var stoffet bare i fast tilstand. Siden temperaturen på dette tidspunktet allerede er under krystalliseringstemperaturen.

Svar. 14.

I et isolert system har kropp A en temperatur på +40°C, og kropp B har en temperatur på +65°C. Disse kroppene ble brakt i termisk kontakt med hverandre. Etter en tid oppsto termisk likevekt. Hvordan endret temperaturen til kropp B og den totale indre energien til kropp A og B som et resultat?

For hver mengde bestemmer du endringens tilsvarende natur:

1. Økt;
2. Redusert;
3. Har ikke endret seg.

Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. Hvis det i et isolert system av kropper ikke skjer andre energitransformasjoner enn varmeveksling, så er mengden varme som avgis av kropper hvis indre energi avtar lik mengden varme som mottas av kropper hvis indre energi øker. (I henhold til loven om bevaring av energi.) I dette tilfellet endres ikke den totale indre energien til systemet. Problemer av denne typen løses basert på varmebalanseligningen.

hvor ∆ U– endring i indre energi.

I vårt tilfelle, som et resultat av varmeveksling, reduseres den indre energien til kropp B, noe som betyr at temperaturen i denne kroppen synker. Den indre energien til kropp A øker, siden kroppen mottok en mengde varme fra kropp B, vil temperaturen øke. Den totale indre energien til legemene A og B endres ikke.

Svar. 23.

Proton s, som flyr inn i gapet mellom polene til elektromagneten, har en hastighet vinkelrett på magnetfeltinduksjonsvektoren, som vist på figuren. Hvor er Lorentz-kraften som virker på protonet rettet i forhold til tegningen (opp, mot observatøren, bort fra observatøren, ned, venstre, høyre)

Løsning. Et magnetfelt virker på en ladet partikkel med Lorentz-kraften. For å bestemme retningen til denne kraften, er det viktig å huske den mnemoniske regelen til venstre hånd, ikke glem å ta hensyn til ladningen til partikkelen. Vi retter de fire fingrene på venstre hånd langs hastighetsvektoren, for en positivt ladet partikkel skal vektoren gå vinkelrett inn i håndflaten, tommelen satt til 90° viser retningen til Lorentz-kraften som virker på partikkelen. Som et resultat har vi at Lorentz kraftvektoren er rettet bort fra observatøren i forhold til figuren.

Svar. fra observatøren.

Modulen til den elektriske feltstyrken i en flat luftkondensator med en kapasitet på 50 μF er lik 200 V/m. Avstanden mellom kondensatorplatene er 2 mm. Hva er ladningen på kondensatoren? Skriv svaret ditt i µC.

Løsning. La oss konvertere alle måleenheter til SI-systemet. Kapasitans C = 50 µF = 50 10 –6 F, avstand mellom platene d= 2 · 10 –3 m. Problemet snakker om en flat luftkondensator - en enhet for lagring av elektrisk ladning og elektrisk feltenergi. Fra formelen for elektrisk kapasitans

Hvor d– avstand mellom platene.

La oss uttrykke spenningen U=E d(4); La oss erstatte (4) med (2) og beregne ladningen til kondensatoren.

q = C · Ed= 50 10 –6 200 0,002 = 20 µC

Vær oppmerksom på enhetene der du skal skrive svaret. Vi mottok det i coulombs, men presenterer det i µC.

Svar. 20 µC.

Eleven utførte et eksperiment på lysbrytningen, vist på fotografiet. Hvordan endres brytningsvinkelen til lys som forplanter seg i glass og brytningsindeksen til glass med økende innfallsvinkel?

1. Øker
2. Minker
3. Endrer seg ikke
4. Noter de valgte tallene for hvert svar i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. I problemer av denne typen husker vi hva refraksjon er. Dette er en endring i forplantningsretningen til en bølge når den går fra et medium til et annet. Det er forårsaket av det faktum at hastighetene på bølgeutbredelsen i disse mediene er forskjellige. Etter å ha funnet ut hvilket medium lyset forplanter seg til, la oss skrive brytningsloven i formen

Hvor n 2 – absolutt brytningsindeks for glass, mediet der lyset går; n 1 er den absolutte brytningsindeksen til det første mediet som lyset kommer fra. For luft n 1 = 1. α er innfallsvinkelen til strålen på overflaten av glasshalvsylinderen, β er brytningsvinkelen til strålen i glasset. Dessuten vil brytningsvinkelen være mindre enn innfallsvinkelen, siden glass er et optisk tettere medium - et medium med høy brytningsindeks. Hastigheten på lysutbredelsen i glass er langsommere. Vær oppmerksom på at vi måler vinkler fra perpendikulæren som er gjenopprettet ved innfallspunktet for strålen. Hvis du øker innfallsvinkelen, vil brytningsvinkelen øke. Dette vil ikke endre brytningsindeksen til glass.

Svar.

Kobberhopper på et tidspunkt t 0 = 0 begynner å bevege seg med en hastighet på 2 m/s langs parallelle horisontale ledende skinner, til hvis ender en 10 Ohm motstand er koblet til. Hele systemet er i et vertikalt jevnt magnetfelt. Motstanden til jumperen og skinnene er ubetydelig; jumperen er alltid plassert vinkelrett på skinnene. Fluksen Ф til den magnetiske induksjonsvektoren gjennom kretsen dannet av jumperen, skinnene og motstanden endres over tid t som vist i grafen.

Bruk grafen til å velge to riktige utsagn og angi tallene deres i svaret ditt.

1. Innen t= 0,1 s endring i magnetisk fluks gjennom kretsen er 1 mWb.
2. Induksjonsstrøm i jumperen i området fra t= 0,1 s t= 0,3 s maks.
3. Modulen til den induktive emf som oppstår i kretsen er 10 mV.
4. Styrken til induksjonsstrømmen som flyter i jumperen er 64 mA.
5. For å opprettholde bevegelsen til hopperen, påføres en kraft på den, hvis projeksjon i retningen til skinnene er 0,2 N.

Løsning. Ved å bruke en graf over avhengigheten av fluksen til den magnetiske induksjonsvektoren gjennom kretsen på tid, vil vi bestemme områdene der fluksen F endres og hvor endringen i fluksen er null. Dette vil tillate oss å bestemme tidsintervallene som en indusert strøm vil vises i kretsen. Sant utsagn:

1) Innen tiden t= 0,1 s endring i magnetisk fluks gjennom kretsen er lik 1 mWb ∆Ф = (1 – 0) 10 –3 Wb; Modulen til den induktive emf som oppstår i kretsen bestemmes ved hjelp av EMR-loven

Svar. 13.

Ved å bruke grafen over strøm versus tid i en elektrisk krets hvis induktans er 1 mH, bestemmer du den selvinduktive emk-modulen i tidsintervallet fra 5 til 10 s. Skriv svaret ditt i µV.

Løsning. La oss konvertere alle mengder til SI-systemet, dvs. vi konverterer induktansen på 1 mH til H, vi får 10 –3 H. Vi vil også konvertere strømmen vist i figuren i mA til A ved å multiplisere med 10 –3.

Formelen for selvinduksjon emf har formen

i dette tilfellet er tidsintervallet gitt i henhold til betingelsene for problemet

∆t= 10 s – 5 s = 5 s

sekunder og ved hjelp av grafen bestemmer vi intervallet for gjeldende endring i løpet av denne tiden:

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

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

| Ɛ | = 2 ·10 –6 V, eller 2 µV.

Svar. 2.

To transparente planparallelle plater presses tett mot hverandre. En lysstråle faller fra luften på overflaten av den første platen (se figur). Det er kjent at brytningsindeksen til den øvre platen er lik n 2 = 1,77. Etabler samsvar mellom fysiske størrelser og deres betydning. For hver posisjon i den første kolonnen, velg den tilsvarende posisjonen fra den andre kolonnen og skriv ned de valgte tallene i tabellen under de tilsvarende bokstavene.

Løsning. For å løse problemer med lysbrytningen i grensesnittet mellom to medier, spesielt problemer med lysets passasje gjennom planparallelle plater, kan følgende løsningsprosedyre anbefales: lag en tegning som indikerer banen til strålene som kommer fra ett medium til en annen; Ved innfallspunktet for strålen ved grensesnittet mellom de to media, tegn en normal til overflaten, merk innfalls- og brytningsvinklene. Vær spesielt oppmerksom på den optiske tettheten til mediet som vurderes, og husk at når en lysstråle går fra et optisk mindre tett medium til et optisk tettere medium, vil brytningsvinkelen være mindre enn innfallsvinkelen. Figuren viser vinkelen mellom innfallsstrålen og overflaten, men vi trenger innfallsvinkelen. Husk at vinklene bestemmes fra vinkelrett gjenopprettet ved treffpunktet. Vi bestemmer at innfallsvinkelen til strålen på overflaten er 90° – 40° = 50°, brytningsindeks n 2 = 1,77; n 1 = 1 (luft).

La oss skrive ned brytningsloven

La oss plotte den omtrentlige banen til strålen gjennom platene. Vi bruker formel (1) for grensene 2–3 og 3–1. Som svar får vi

A) Sinusen til strålens innfallsvinkel på grensen 2–3 mellom platene er 2) ≈ 0,433;

B) Strålens brytningsvinkel ved kryssing av grensen 3–1 (i radianer) er 4) ≈ 0,873.

Svar. 24.

Bestem hvor mange α - partikler og hvor mange protoner som produseres som et resultat av den termonukleære fusjonsreaksjonen

+ → x+ y;

Løsning. I alle kjernefysiske reaksjoner blir lovene for bevaring av elektrisk ladning og antall nukleoner observert. La oss angi med x antall alfapartikler, y antall protoner. La oss lage ligninger

+ → x + y;

løse systemet vi har det x = 1; y = 2

Svar. 1 – α-partikkel; 2 - protoner.

Momentummodulen til det første fotonet er 1,32 · 10 –28 kg m/s, som er 9,48 · 10 –28 kg m/s mindre enn momentummodulen til det andre fotonet. Finn energiforholdet E 2 /E 1 til den andre og første fotonen. Avrund svaret til nærmeste tiendedel.

Løsning. Momentumet til det andre fotonet er større enn momentumet til det første fotonet i henhold til tilstanden, noe som betyr at det kan representeres s 2 = s 1 + Δ s(1). Energien til et foton kan uttrykkes i form av momentumet til fotonet ved å bruke følgende ligninger. Dette E = mc 2 (1) og s = mc(2), da

E = pc (3),

Hvor E- fotonenergi, s– fotonmomentum, m – fotonmasse, c= 3 · 10 8 m/s – lysets hastighet. Med tanke på formel (3) har vi:

Vi runder svaret til tideler og får 8,2.

Svar. 8,2.

Atomkjernen har gjennomgått radioaktivt positron β - forfall. Hvordan endret den elektriske ladningen til kjernen og antall nøytroner i den seg som følge av dette?

For hver mengde bestemmer du endringens tilsvarende natur:

1. Økt;
2. Redusert;
3. Har ikke endret seg.

Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. Positron β - henfall i atomkjernen oppstår når et proton forvandles til et nøytron med emisjon av et positron. Som et resultat av dette øker antallet nøytroner i kjernen med én, den elektriske ladningen reduseres med én, og massetallet til kjernen forblir uendret. Dermed er transformasjonsreaksjonen til elementet som følger:

Svar. 21.

Fem eksperimenter ble utført i laboratoriet for å observere diffraksjon ved bruk av forskjellige diffraksjonsgitter. Hvert av gitterne ble opplyst av parallelle stråler av monokromatisk lys med en bestemt bølgelengde. I alle tilfeller falt lyset vinkelrett på gitteret. I to av disse eksperimentene ble det samme antall hoveddiffraksjonsmaksima observert. Angi først nummeret på forsøket der et diffraksjonsgitter med kortere periode ble brukt, og deretter nummeret på eksperimentet der et diffraksjonsgitter med større periode ble brukt.

Løsning. Diffraksjon av lys er fenomenet med en lysstråle inn i et område med geometrisk skygge. Diffraksjon kan observeres når det på banen til en lysbølge er ugjennomsiktige områder eller hull i store hindringer som er ugjennomsiktige for lys, og størrelsene på disse områdene eller hullene står i forhold til bølgelengden. En av de viktigste diffraksjonsanordningene er diffraksjonsgitteret. Vinkelretningene til maksima for diffraksjonsmønsteret bestemmes av ligningen

d sinφ = kλ (1),

Hvor d– periode for diffraksjonsgitteret, φ – vinkel mellom normalen til gitteret og retningen til en av maksimaene til diffraksjonsmønsteret, λ – lysbølgelengde, k– et heltall kalt rekkefølgen til diffraksjonsmaksimumet. La oss uttrykke fra ligning (1)

Ved å velge par i henhold til de eksperimentelle betingelsene, velger vi først 4 hvor det ble brukt et diffraksjonsgitter med kortere periode, og deretter nummeret på forsøket der et diffraksjonsgitter med større periode ble brukt - dette er 2.

Svar. 42.

Strøm flyter gjennom en trådviklet motstand. Motstanden ble erstattet med en annen, med en ledning av samme metall og samme lengde, men med halvparten av tverrsnittsarealet, og halvparten av strømmen ble ført gjennom den. Hvordan vil spenningen over motstanden og motstanden endre seg?

For hver mengde bestemmer du endringens tilsvarende natur:

1. Vil øke;
2. Vil avta;
3. Vil ikke endre seg.

Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. Det er viktig å huske på hvilke verdier ledermotstanden avhenger av. Formelen for å beregne motstand er

Ohms lov for en del av kretsen, fra formel (2), uttrykker vi spenningen

U = jeg R (3).

I henhold til betingelsene for problemet er den andre motstanden laget av tråd av samme materiale, samme lengde, men forskjellig tverrsnittsareal. Arealet er dobbelt så lite. Ved å erstatte med (1) finner vi at motstanden øker med 2 ganger, og strømmen reduseres med 2 ganger, derfor endres ikke spenningen.

Svar. 13.

Svingningsperioden til en matematisk pendel på jordoverflaten er 1,2 ganger større enn svingningsperioden på en viss planet. Hva er størrelsen på akselerasjonen på grunn av tyngdekraften på denne planeten? Atmosfærens påvirkning er i begge tilfeller ubetydelig.

Løsning. En matematisk pendel er et system som består av en tråd hvis dimensjoner er mye større enn dimensjonene til ballen og selve ballen. Det kan oppstå vanskeligheter hvis Thomsons formel for svingningsperioden for en matematisk pendel glemmes.

T= 2π (1);

l– lengden på den matematiske pendelen; g- tyngdeakselerasjon.

Etter tilstand

La oss uttrykke fra (3) g n = 14,4 m/s 2. Det skal bemerkes at tyngdeakselerasjonen avhenger av planetens masse og radius

Svar. 14,4 m/s 2.

En rett leder 1 m lang som fører en strøm på 3 A er plassert i et jevnt magnetfelt med induksjon I= 0,4 Tesla i en vinkel på 30° til vektoren. Hva er størrelsen på kraften som virker på lederen fra magnetfeltet?

Løsning. Hvis du plasserer en strømførende leder i et magnetfelt, vil feltet på den strømførende lederen virke med en Ampere kraft. La oss skrive ned formelen for Ampere kraftmodulen

F A = jeg LB sinα ;

F A = 0,6 N

Svar. F A = 0,6 N.

Magnetfeltenergien som er lagret i spolen når en likestrøm føres gjennom den er lik 120 J. Hvor mange ganger må styrken til strømmen som flyter gjennom spolen økes for at magnetfeltenergien som er lagret i den skal øke av 5760 J.

Løsning. Energien til magnetfeltet til spolen beregnes av formelen

Etter tilstand W 1 = 120 J, da W 2 = 120 + 5760 = 5880 J.

Deretter gjeldende forhold

Svar. Strømstyrken må økes 7 ganger. Du oppgir kun tallet 7 på svarskjemaet.

En elektrisk krets består av to lyspærer, to dioder og en ledning koblet som vist på figuren. (En diode lar bare strøm flyte i én retning, som vist øverst på bildet.) Hvilken av pærene vil lyse hvis nordpolen til magneten bringes nærmere spolen? Forklar svaret ditt ved å angi hvilke fenomener og mønstre du brukte i forklaringen.

Løsning. Magnetiske induksjonslinjer kommer ut fra nordpolen til magneten og divergerer. Når magneten nærmer seg, øker den magnetiske fluksen gjennom ledningsspolen. I henhold til Lenz sin regel må magnetfeltet som skapes av den induktive strømmen til spolen rettes mot høyre. I følge gimlet-regelen skal strømmen flyte med klokken (sett fra venstre). Dioden i den andre lampekretsen passerer i denne retningen. Dette betyr at den andre lampen vil lyse.

Svar. Den andre lampen vil lyse.

Aluminium eikelengde L= 25 cm og tverrsnittsareal S= 0,1 cm 2 opphengt i en tråd i den øvre enden. Den nedre enden hviler på den horisontale bunnen av karet som vann helles i. Lengden på den nedsenkede delen av eiken l= 10 cm Finn kraften F, med hvilken strikkepinnen trykker på bunnen av fartøyet, hvis det er kjent at tråden er plassert vertikalt. Tetthet av aluminium ρ a = 2,7 g/cm 3, tetthet av vann ρ b = 1,0 g/cm 3. Akselerasjon av tyngdekraften g= 10 m/s 2

Løsning. La oss lage en forklarende tegning.

– Trådspenningskraft;

– Reaksjonskraften til bunnen av fartøyet;

a er den arkimedeiske kraften som bare virker på den nedsenkede delen av kroppen, og påføres midten av den nedsenkede delen av eiken;

– tyngdekraften som virker på eiken fra jorden og påføres midten av hele eiken.

Per definisjon, massen av eiken m og den arkimedeiske kraftmodulen uttrykkes som følger: m = SL p a (1);

F a = Slρ inn g (2)

La oss vurdere kreftmomentene i forhold til punktet for suspensjon av eiken.

M(T) = 0 – strekkkraftmoment; (3)

M(N)= NL cosα er øyeblikket for støttereaksjonskraften; (4)

Tar vi i betraktning tegnene til øyeblikkene, skriver vi ligningen

tatt i betraktning at ifølge Newtons tredje lov er reaksjonskraften til bunnen av karet lik kraften F d som strikkepinnen trykker på bunnen av karet vi skriver N = F d og fra ligning (7) uttrykker vi denne kraften:

La oss erstatte de numeriske dataene og få det

F d = 0,025 N.

Svar. F d = 0,025 N.

Sylinder som inneholder m 1 = 1 kg nitrogen, eksploderte under styrketesting ved temperatur t 1 = 327°C. Hvilken masse hydrogen m 2 kunne lagres i en slik sylinder ved en temperatur t 2 = 27°C, med en femdobbel sikkerhetsmargin? Molar masse av nitrogen M 1 = 28 g/mol, hydrogen M 2 = 2 g/mol.

Løsning. La oss skrive Mendeleev – Clapeyrons ideelle gassligning for nitrogen

Hvor V- volum av sylinderen, T 1 = t 1 + 273°C. I henhold til betingelsen kan hydrogen lagres under trykk s 2 = p 1/5; (3) Med tanke på det

vi kan uttrykke massen av hydrogen ved å jobbe direkte med ligningene (2), (3), (4). Den endelige formelen ser slik ut:

Etter å ha erstattet numeriske data m 2 = 28 g.

Svar. m 2 = 28 g.

I en ideell oscillerende krets er amplituden til strømsvingninger i induktoren jeg er= 5 mA, og spenningsamplituden på kondensatoren U m= 2,0 V. Til tider t spenningen over kondensatoren er 1,2 V. Finn strømmen i spolen i dette øyeblikket.

Løsning. I en ideell oscillerende krets er den oscillerende energien bevart. I et øyeblikk t har loven om energibevaring formen

For amplitude (maksimum) verdier skriver vi

og fra ligning (2) uttrykker vi

La oss erstatte (4) med (3). Som et resultat får vi:

Jeg = jeg er (5)

Dermed er strømmen i spolen i øyeblikket t lik

Jeg= 4,0 mA.

Svar. Jeg= 4,0 mA.

Det er et speil i bunnen av et reservoar på 2 m dyp. En lysstråle som passerer gjennom vannet, reflekteres fra speilet og kommer ut av vannet. Brytningsindeksen til vann er 1,33. Finn avstanden mellom punktet hvor strålen kommer inn i vannet og punktet hvor strålen kommer ut fra vannet hvis strålens innfallsvinkel er 30°

Løsning. La oss lage en forklarende tegning

α er innfallsvinkelen til strålen;

β er brytningsvinkelen til strålen i vann;

AC er avstanden mellom punktet hvor strålen kommer inn i vannet og punktet der strålen kommer ut av vannet.

I henhold til loven om lysbrytning

Tenk på den rektangulære ΔADB. I den AD = h, så DB = AD

Vi får følgende uttrykk:

La oss erstatte de numeriske verdiene i den resulterende formelen (5)

Svar. 1,63 m.

Som forberedelse til Unified State-eksamenen inviterer vi deg til å gjøre deg kjent med arbeidsprogram i fysikk for klasse 7–9 til UMK-linjen til Peryshkina A.V. Og arbeidsprogram på avansert nivå for klasse 10-11 for undervisningsmateriell Myakisheva G.Ya. Programmene er tilgjengelige for visning og gratis nedlasting for alle registrerte brukere.

Forberedelse til OGE og Unified State-eksamen

Videregående allmennutdanning

Linje UMK A.V. Grachev. Fysikk (10-11) (grunnleggende, avansert)

Linje UMK A.V. Grachev. Fysikk (7–9)

Linje UMK A.V. Peryshkin. Fysikk (7–9)

Forberedelse til Unified State Exam in Physics: eksempler, løsninger, forklaringer

Lebedeva Alevtina Sergeevna, fysikklærer, 27 års arbeidserfaring. Hedersbevis fra utdanningsdepartementet i Moskva-regionen (2013), takknemlighet fra sjefen for Voskresensky kommunale distrikt (2015), sertifikat fra presidenten for Association of Teachers of Mathematics and Physics of the Moscow Region (2015).

Arbeidet presenterer oppgaver med ulike vanskelighetsgrader: grunnleggende, avansert og høy. Oppgaver på basisnivå er enkle oppgaver som tester mestringen av de viktigste fysiske begrepene, modellene, fenomenene og lovene. Oppgaver på avansert nivå tar sikte på å teste evnen til å bruke fysikkbegreper og lover til å analysere ulike prosesser og fenomener, samt evnen til å løse problemer ved å bruke en eller to lover (formler) om hvilket som helst av emnene i skolefysikkkurset. I arbeid 4 er oppgavene i del 2 oppgaver med høy kompleksitet og tester evnen til å bruke fysikkens lover og teorier i en endret eller ny situasjon. Å fullføre slike oppgaver krever anvendelse av kunnskap fra to eller tre seksjoner av fysikk på en gang, dvs. høyt treningsnivå. Dette alternativet tilsvarer fullt ut demoversjonen av Unified State Exam 2017; oppgavene er hentet fra den åpne banken med Unified State Exam-oppgaver.

Figuren viser en graf over hastighetsmodulen mot tid t. Bestem fra grafen avstanden bilen har tilbakelagt i tidsintervallet fra 0 til 30 s.

Løsning. Banen som kjøres av en bil i tidsintervallet fra 0 til 30 s, kan lettest defineres som arealet til en trapes, hvis basis er tidsintervallene (30 - 0) = 30 s og (30 - 10) ) = 20 s, og høyden er hastigheten v= 10 m/s, dvs.

Svar. 250 m.

En last som veier 100 kg løftes vertikalt opp ved hjelp av en kabel. Figuren viser avhengigheten av hastighetsprojeksjonen V belastning på aksen rettet oppover, som funksjon av tid t. Bestem modulen til kabelstrekkkraften under løftet.

Løsning. I henhold til grafen for v last på en akse rettet vertikalt oppover, som en funksjon av tid t, kan vi bestemme projeksjonen av akselerasjonen av lasten

Lasten påvirkes av: tyngdekraften rettet vertikalt nedover og strekkkraften til kabelen rettet vertikalt oppover langs kabelen (se fig. 2. La oss skrive ned den grunnleggende ligningen for dynamikk. La oss bruke Newtons andre lov. Den geometriske summen av kreftene som virker på et legeme er lik produktet av kroppens masse og akselerasjonen som tilføres det.

+ = (1)

La oss skrive ligningen for projeksjonen av vektorer i referansesystemet knyttet til jorden, og rette OY-aksen oppover. Projeksjonen av strekkkraften er positiv, siden retningen til kraften sammenfaller med retningen til OY-aksen, projeksjonen av tyngdekraften er negativ, siden kraftvektoren er motsatt av OY-aksen, projeksjonen av akselerasjonsvektoren er også positiv, så kroppen beveger seg med akselerasjon oppover. Vi har

T – mg = ma (2);

fra formel (2) strekkkraftmodul

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

Svar. 1200 N.

Kroppen blir dratt langs en grov horisontal overflate med konstant hastighet hvis modul er 1,5 m/s, og påfører det en kraft som vist i figur (1). I dette tilfellet er modulen til den glidende friksjonskraften som virker på kroppen 16 N. Hva er kraften som utvikles av kraften? F?

Løsning. La oss forestille oss den fysiske prosessen spesifisert i problemstillingen og lage en skjematisk tegning som viser alle kreftene som virker på kroppen (fig. 2). La oss skrive ned den grunnleggende ligningen for dynamikk.

Tr + + = (1)

Etter å ha valgt et referansesystem knyttet til en fast flate, skriver vi likningene for projeksjonen av vektorer på de valgte koordinataksene. I henhold til forholdene til problemet beveger kroppen seg jevnt, siden hastigheten er konstant og lik 1,5 m/s. Dette betyr at kroppens akselerasjon er null. To krefter virker horisontalt på kroppen: den glidende friksjonskraften tr. og kraften som kroppen blir dratt med. Projeksjonen av friksjonskraften er negativ, siden kraftvektoren ikke sammenfaller med aksens retning X. Projeksjon av kraft F positivt. Vi minner om at for å finne projeksjonen senker vi perpendikulæren fra begynnelsen og slutten av vektoren til den valgte aksen. Med dette i betraktning har vi: F cosα – F tr = 0; (1) la oss uttrykke projeksjonen av kraft F, Dette F cosα = F tr = 16 N; (2) da vil kraften som utvikles av kraften være lik N = F cosα V(3) La oss foreta en erstatning, ta hensyn til ligning (2), og erstatte de tilsvarende dataene i ligning (3):

N= 16 N · 1,5 m/s = 24 W.

Svar. 24 W.

En last festet til en lett fjær med en stivhet på 200 N/m gjennomgår vertikale svingninger. Figuren viser en graf over forskyvningsavhengigheten x last fra tid til annen t. Bestem hva massen til lasten er. Avrund svaret til et helt tall.

Løsning. En masse på en fjær gjennomgår vertikale svingninger. I henhold til lastforskyvningsgrafen X fra tid t, bestemmer vi perioden for oscillasjon av lasten. Svingningsperioden er lik T= 4 s; fra formelen T= 2π la oss uttrykke massen m last

Svar: 81 kg.

Figuren viser et system med to lettblokker og en vektløs kabel, som du kan holde balanse med eller løfte en last som veier 10 kg. Friksjonen er ubetydelig. Basert på analysen av figuren ovenfor, velg to sanne utsagn og angi tallene i svaret ditt.

1. For å holde lasten i balanse, må du handle på enden av tauet med en kraft på 100 N.
2. Klosssystemet vist i figuren gir ingen styrkeøkning.
3. h, må du trekke ut en seksjon med taulengde 3 h.
4. Å sakte løfte en last til en høyde hh.

Løsning. I dette problemet er det nødvendig å huske enkle mekanismer, nemlig blokker: en bevegelig og en fast blokk. Den bevegelige blokken gir en dobbel styrkeøkning, mens delen av tauet må trekkes dobbelt så langt, og den faste blokken brukes til å omdirigere kraften. I arbeid gir enkle mekanismer for å vinne ikke. Etter å ha analysert problemet, velger vi umiddelbart de nødvendige utsagnene:

1. Å sakte løfte en last til en høyde h, må du trekke ut en seksjon med taulengde 2 h.
2. For å holde lasten i balanse, må du handle på enden av tauet med en kraft på 50 N.

Svar. 45.

En aluminiumsvekt festet til en vektløs og ikke-utvidbar tråd er fullstendig nedsenket i et kar med vann. Lasten berører ikke veggene og bunnen av fartøyet. Deretter senkes en jernvekt, hvis masse er lik massen til aluminiumsvekten, i samme kar med vann. Hvordan vil modulen for strekkkraften til tråden og modulen til tyngdekraften som virker på lasten endres som følge av dette?

1. Øker;
2. Reduserer;
3. Endrer seg ikke.

Løsning. Vi analyserer tilstanden til problemet og fremhever de parametrene som ikke endres under studien: disse er kroppens masse og væsken som kroppen er senket ned i på en tråd. Etter dette er det bedre å lage en skjematisk tegning og angi kreftene som virker på lasten: trådspenning F kontroll, rettet oppover langs tråden; tyngdekraften rettet vertikalt nedover; Arkimedesk styrke en, som virker fra siden av væsken på den neddykkede kroppen og rettet oppover. I henhold til betingelsene for problemet er massen til lastene den samme, derfor endres ikke modulen til tyngdekraften som virker på lasten. Siden lastens tetthet er forskjellig, vil volumet også være annerledes.

Tettheten av jern er 7800 kg/m3, og tettheten til aluminiumslast er 2700 kg/m3. Derfor, V og< V a. Kroppen er i likevekt, resultanten av alle krefter som virker på kroppen er null. La oss rette OY-koordinataksen oppover. Vi skriver den grunnleggende ligningen for dynamikk, under hensyntagen til projeksjonen av krefter, i skjemaet F kontroll + F a – mg= 0; (1) La oss uttrykke spenningskraften F kontroll = mg – F a(2); Arkimedesk kraft avhenger av tettheten til væsken og volumet til den nedsenkede delen av kroppen F a = ρ gV p.h.t. (3); Væskens tetthet endres ikke, og volumet av jernlegemet er mindre V og< V a, derfor vil den arkimedeiske kraften som virker på jernlasten være mindre. Vi konkluderer med modulen til spenningskraften til tråden, arbeider med ligning (2), den vil øke.

Svar. 13.

En blokk med masse m glir av et fast grovt skråplan med en vinkel α ved basen. Akselerasjonsmodulen til blokken er lik en, øker modulen til blokkens hastighet. Luftmotstanden kan neglisjeres.

Etablere samsvar mellom fysiske størrelser og formler som de kan beregnes med. For hver posisjon i den første kolonnen, velg den tilsvarende posisjonen fra den andre kolonnen og skriv ned de valgte tallene i tabellen under de tilsvarende bokstavene.

B) Friksjonskoeffisient mellom en blokk og et skråplan

3) mg cosα

Løsning. Denne oppgaven krever anvendelse av Newtons lover. Vi anbefaler å lage en skjematisk tegning; angi alle kinematiske egenskaper ved bevegelse. Hvis mulig, avbilde akselerasjonsvektoren og vektorene for alle krefter som påføres det bevegelige legemet; husk at kreftene som virker på en kropp er et resultat av interaksjon med andre kropper. Skriv deretter ned den grunnleggende ligningen for dynamikk. Velg et referansesystem og skriv ned den resulterende ligningen for projeksjonen av kraft- og akselerasjonsvektorer;

Etter den foreslåtte algoritmen vil vi lage en skjematisk tegning (fig. 1). Figuren viser kreftene som påføres blokkens tyngdepunkt og koordinataksene til referansesystemet knyttet til overflaten til det skråplanet. Siden alle krefter er konstante vil bevegelsen til blokken være jevnt variabel med økende hastighet, d.v.s. akselerasjonsvektoren er rettet i bevegelsesretningen. La oss velge retningen på aksene som vist på figuren. La oss skrive ned projeksjonene av krefter på de valgte aksene.

La oss skrive ned den grunnleggende ligningen for dynamikk:

Tr + = (1)

La oss skrive denne ligningen (1) for projeksjon av krefter og akselerasjon.

På OY-aksen: projeksjonen av bakkereaksjonskraften er positiv, siden vektoren faller sammen med retningen til OY-aksen Ny = N; projeksjonen av friksjonskraften er null siden vektoren er vinkelrett på aksen; projeksjonen av tyngdekraften vil være negativ og lik mg y= – mg cosα ; akselerasjonsvektorprojeksjon et y= 0, siden akselerasjonsvektoren er vinkelrett på aksen. Vi har N – mg cosα = 0 (2) fra ligningen uttrykker vi reaksjonskraften som virker på blokken fra siden av skråplanet. N = mg cosα (3). La oss skrive ned projeksjonene på OX-aksen.

På OX-aksen: kraftprojeksjon N er lik null, siden vektoren er vinkelrett på OX-aksen; Projeksjonen av friksjonskraften er negativ (vektoren er rettet i motsatt retning i forhold til den valgte aksen); projeksjonen av tyngdekraften er positiv og lik mg x = mg sinα (4) fra en rettvinklet trekant. Akselerasjonsprognosen er positiv en x = en; Deretter skriver vi ligning (1) under hensyntagen til projeksjonen mg sinα – F tr = ma (5); F tr = m(g sinα – en) (6); Husk at friksjonskraften er proporsjonal med kraften til normalt trykk N.

A-priory F tr = μ N(7), uttrykker vi friksjonskoeffisienten til blokken på skråplanet.

Vi velger passende posisjoner for hver bokstav.

Svar. A – 3; B – 2.

Oppgave 8. Gassformig oksygen er i et kar med et volum på 33,2 liter. Gasstrykket er 150 kPa, temperaturen er 127° C. Bestem massen til gassen i dette karet. Uttrykk svaret ditt i gram og rund av til nærmeste hele tall.

Løsning. Det er viktig å være oppmerksom på konvertering av enheter til SI-systemet. Konverter temperaturen til Kelvin T = t°C + 273, volum V= 33,2 l = 33,2 · 10 –3 m 3 ; Vi konverterer trykket P= 150 kPa = 150 000 Pa. Ved å bruke den ideelle gassligningen for tilstand

La oss uttrykke massen til gassen.

Pass på å være oppmerksom på hvilke enheter som blir bedt om å skrive ned svaret. Det er veldig viktig.

Svar.'48

Oppgave 9. En ideell monatomisk gass i en mengde på 0,025 mol ekspanderte adiabatisk. Samtidig falt temperaturen fra +103°C til +23°C. Hvor mye arbeid har gassen gjort? Uttrykk svaret ditt i joule og rund av til nærmeste hele tall.

Løsning. For det første er gassen monoatomisk antall frihetsgrader Jeg= 3, for det andre ekspanderer gassen adiabatisk - dette betyr uten varmeveksling Q= 0. Gassen virker ved å redusere indre energi. Med dette i betraktning skriver vi termodynamikkens første lov på formen 0 = ∆ U + EN G; (1) la oss uttrykke gassarbeidet EN g = –∆ U(2); Vi skriver endringen i indre energi for en monatomisk gass som

Svar. 25 J.

Den relative fuktigheten til en del luft ved en viss temperatur er 10 %. Hvor mange ganger bør trykket til denne delen av luften endres slik at dens relative fuktighet øker med 25 % ved konstant temperatur?

Løsning. Spørsmål knyttet til mettet damp og luftfuktighet forårsaker oftest vanskeligheter for skolebarn. La oss bruke formelen for å beregne relativ luftfuktighet

I henhold til forholdene til problemet endres ikke temperaturen, noe som betyr at det mettede damptrykket forblir det samme. La oss skrive ned formel (1) for to lufttilstander.

φ 1 = 10 %; φ 2 = 35 %

La oss uttrykke lufttrykket fra formlene (2), (3) og finne trykkforholdet.

Svar. Trykket bør økes med 3,5 ganger.

Det varme flytende stoffet ble sakte avkjølt i en smelteovn ved konstant effekt. Tabellen viser resultatene av målinger av temperaturen til et stoff over tid.

Velg fra listen som følger med to utsagn som samsvarer med resultatene av målingene som er tatt og angir deres tall.

1. Smeltepunktet til stoffet under disse forholdene er 232°C.
2. Om 20 minutter. etter starten av målingene var stoffet bare i fast tilstand.
3. Varmekapasiteten til et stoff i flytende og fast tilstand er den samme.
4. Etter 30 min. etter starten av målingene var stoffet bare i fast tilstand.
5. Krystalliseringsprosessen av stoffet tok mer enn 25 minutter.

Løsning. Etter hvert som stoffet ble avkjølt, ble dets indre energi redusert. Resultatene av temperaturmålinger lar oss bestemme temperaturen ved hvilken et stoff begynner å krystallisere. Mens et stoff endres fra flytende til fast stoff, endres ikke temperaturen. Når vi vet at smeltetemperaturen og krystalliseringstemperaturen er de samme, velger vi utsagnet:

1. Smeltepunktet til stoffet under disse forholdene er 232°C.

Det andre riktige utsagnet er:

4. Etter 30 min. etter starten av målingene var stoffet bare i fast tilstand. Siden temperaturen på dette tidspunktet allerede er under krystalliseringstemperaturen.

Svar. 14.

I et isolert system har kropp A en temperatur på +40°C, og kropp B har en temperatur på +65°C. Disse kroppene ble brakt i termisk kontakt med hverandre. Etter en tid oppsto termisk likevekt. Hvordan endret temperaturen til kropp B og den totale indre energien til kropp A og B som et resultat?

For hver mengde bestemmer du endringens tilsvarende natur:

1. Økt;
2. Redusert;
3. Har ikke endret seg.

Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. Hvis det i et isolert system av kropper ikke skjer andre energitransformasjoner enn varmeveksling, så er mengden varme som avgis av kropper hvis indre energi avtar lik mengden varme som mottas av kropper hvis indre energi øker. (I henhold til loven om bevaring av energi.) I dette tilfellet endres ikke den totale indre energien til systemet. Problemer av denne typen løses basert på varmebalanseligningen.

hvor ∆ U– endring i indre energi.

I vårt tilfelle, som et resultat av varmeveksling, reduseres den indre energien til kropp B, noe som betyr at temperaturen i denne kroppen synker. Den indre energien til kropp A øker, siden kroppen mottok en mengde varme fra kropp B, vil temperaturen øke. Den totale indre energien til legemene A og B endres ikke.

Svar. 23.

Proton s, som flyr inn i gapet mellom polene til elektromagneten, har en hastighet vinkelrett på magnetfeltinduksjonsvektoren, som vist på figuren. Hvor er Lorentz-kraften som virker på protonet rettet i forhold til tegningen (opp, mot observatøren, bort fra observatøren, ned, venstre, høyre)

Løsning. Et magnetfelt virker på en ladet partikkel med Lorentz-kraften. For å bestemme retningen til denne kraften, er det viktig å huske den mnemoniske regelen til venstre hånd, ikke glem å ta hensyn til ladningen til partikkelen. Vi retter de fire fingrene på venstre hånd langs hastighetsvektoren, for en positivt ladet partikkel skal vektoren gå vinkelrett inn i håndflaten, tommelen satt til 90° viser retningen til Lorentz-kraften som virker på partikkelen. Som et resultat har vi at Lorentz kraftvektoren er rettet bort fra observatøren i forhold til figuren.

Svar. fra observatøren.

Modulen til den elektriske feltstyrken i en flat luftkondensator med en kapasitet på 50 μF er lik 200 V/m. Avstanden mellom kondensatorplatene er 2 mm. Hva er ladningen på kondensatoren? Skriv svaret ditt i µC.

Løsning. La oss konvertere alle måleenheter til SI-systemet. Kapasitans C = 50 µF = 50 10 –6 F, avstand mellom platene d= 2 · 10 –3 m. Problemet snakker om en flat luftkondensator - en enhet for lagring av elektrisk ladning og elektrisk feltenergi. Fra formelen for elektrisk kapasitans

Hvor d– avstand mellom platene.

La oss uttrykke spenningen U=E d(4); La oss erstatte (4) med (2) og beregne ladningen til kondensatoren.

q = C · Ed= 50 10 –6 200 0,002 = 20 µC

Vær oppmerksom på enhetene der du skal skrive svaret. Vi mottok det i coulombs, men presenterer det i µC.

Svar. 20 µC.

Eleven utførte et eksperiment på lysbrytningen, vist på fotografiet. Hvordan endres brytningsvinkelen til lys som forplanter seg i glass og brytningsindeksen til glass med økende innfallsvinkel?

1. Øker
2. Minker
3. Endrer seg ikke
4. Noter de valgte tallene for hvert svar i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. I problemer av denne typen husker vi hva refraksjon er. Dette er en endring i forplantningsretningen til en bølge når den går fra et medium til et annet. Det er forårsaket av det faktum at hastighetene på bølgeutbredelsen i disse mediene er forskjellige. Etter å ha funnet ut hvilket medium lyset forplanter seg til, la oss skrive brytningsloven i formen

Hvor n 2 – absolutt brytningsindeks for glass, mediet der lyset går; n 1 er den absolutte brytningsindeksen til det første mediet som lyset kommer fra. For luft n 1 = 1. α er innfallsvinkelen til strålen på overflaten av glasshalvsylinderen, β er brytningsvinkelen til strålen i glasset. Dessuten vil brytningsvinkelen være mindre enn innfallsvinkelen, siden glass er et optisk tettere medium - et medium med høy brytningsindeks. Hastigheten på lysutbredelsen i glass er langsommere. Vær oppmerksom på at vi måler vinkler fra perpendikulæren som er gjenopprettet ved innfallspunktet for strålen. Hvis du øker innfallsvinkelen, vil brytningsvinkelen øke. Dette vil ikke endre brytningsindeksen til glass.

Svar.

Kobberhopper på et tidspunkt t 0 = 0 begynner å bevege seg med en hastighet på 2 m/s langs parallelle horisontale ledende skinner, til hvis ender en 10 Ohm motstand er koblet til. Hele systemet er i et vertikalt jevnt magnetfelt. Motstanden til jumperen og skinnene er ubetydelig; jumperen er alltid plassert vinkelrett på skinnene. Fluksen Ф til den magnetiske induksjonsvektoren gjennom kretsen dannet av jumperen, skinnene og motstanden endres over tid t som vist i grafen.

Bruk grafen til å velge to riktige utsagn og angi tallene deres i svaret ditt.

1. Innen t= 0,1 s endring i magnetisk fluks gjennom kretsen er 1 mWb.
2. Induksjonsstrøm i jumperen i området fra t= 0,1 s t= 0,3 s maks.
3. Modulen til den induktive emf som oppstår i kretsen er 10 mV.
4. Styrken til induksjonsstrømmen som flyter i jumperen er 64 mA.
5. For å opprettholde bevegelsen til hopperen, påføres en kraft på den, hvis projeksjon i retningen til skinnene er 0,2 N.

Løsning. Ved å bruke en graf over avhengigheten av fluksen til den magnetiske induksjonsvektoren gjennom kretsen på tid, vil vi bestemme områdene der fluksen F endres og hvor endringen i fluksen er null. Dette vil tillate oss å bestemme tidsintervallene som en indusert strøm vil vises i kretsen. Sant utsagn:

1) Innen tiden t= 0,1 s endring i magnetisk fluks gjennom kretsen er lik 1 mWb ∆Ф = (1 – 0) 10 –3 Wb; Modulen til den induktive emf som oppstår i kretsen bestemmes ved hjelp av EMR-loven

Svar. 13.

Ved å bruke grafen over strøm versus tid i en elektrisk krets hvis induktans er 1 mH, bestemmer du den selvinduktive emk-modulen i tidsintervallet fra 5 til 10 s. Skriv svaret ditt i µV.

Løsning. La oss konvertere alle mengder til SI-systemet, dvs. vi konverterer induktansen på 1 mH til H, vi får 10 –3 H. Vi vil også konvertere strømmen vist i figuren i mA til A ved å multiplisere med 10 –3.

Formelen for selvinduksjon emf har formen

i dette tilfellet er tidsintervallet gitt i henhold til betingelsene for problemet

∆t= 10 s – 5 s = 5 s

sekunder og ved hjelp av grafen bestemmer vi intervallet for gjeldende endring i løpet av denne tiden:

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

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

| Ɛ | = 2 ·10 –6 V, eller 2 µV.

Svar. 2.

To transparente planparallelle plater presses tett mot hverandre. En lysstråle faller fra luften på overflaten av den første platen (se figur). Det er kjent at brytningsindeksen til den øvre platen er lik n 2 = 1,77. Etabler samsvar mellom fysiske størrelser og deres betydning. For hver posisjon i den første kolonnen, velg den tilsvarende posisjonen fra den andre kolonnen og skriv ned de valgte tallene i tabellen under de tilsvarende bokstavene.

Løsning. For å løse problemer med lysbrytningen i grensesnittet mellom to medier, spesielt problemer med lysets passasje gjennom planparallelle plater, kan følgende løsningsprosedyre anbefales: lag en tegning som indikerer banen til strålene som kommer fra ett medium til en annen; Ved innfallspunktet for strålen ved grensesnittet mellom de to media, tegn en normal til overflaten, merk innfalls- og brytningsvinklene. Vær spesielt oppmerksom på den optiske tettheten til mediet som vurderes, og husk at når en lysstråle går fra et optisk mindre tett medium til et optisk tettere medium, vil brytningsvinkelen være mindre enn innfallsvinkelen. Figuren viser vinkelen mellom innfallsstrålen og overflaten, men vi trenger innfallsvinkelen. Husk at vinklene bestemmes fra vinkelrett gjenopprettet ved treffpunktet. Vi bestemmer at innfallsvinkelen til strålen på overflaten er 90° – 40° = 50°, brytningsindeks n 2 = 1,77; n 1 = 1 (luft).

La oss skrive ned brytningsloven

La oss plotte den omtrentlige banen til strålen gjennom platene. Vi bruker formel (1) for grensene 2–3 og 3–1. Som svar får vi

A) Sinusen til strålens innfallsvinkel på grensen 2–3 mellom platene er 2) ≈ 0,433;

B) Strålens brytningsvinkel ved kryssing av grensen 3–1 (i radianer) er 4) ≈ 0,873.

Svar. 24.

Bestem hvor mange α - partikler og hvor mange protoner som produseres som et resultat av den termonukleære fusjonsreaksjonen

+ → x+ y;

Løsning. I alle kjernefysiske reaksjoner blir lovene for bevaring av elektrisk ladning og antall nukleoner observert. La oss angi med x antall alfapartikler, y antall protoner. La oss lage ligninger

+ → x + y;

løse systemet vi har det x = 1; y = 2

Svar. 1 – α-partikkel; 2 - protoner.

Momentummodulen til det første fotonet er 1,32 · 10 –28 kg m/s, som er 9,48 · 10 –28 kg m/s mindre enn momentummodulen til det andre fotonet. Finn energiforholdet E 2 /E 1 til den andre og første fotonen. Avrund svaret til nærmeste tiendedel.

Løsning. Momentumet til det andre fotonet er større enn momentumet til det første fotonet i henhold til tilstanden, noe som betyr at det kan representeres s 2 = s 1 + Δ s(1). Energien til et foton kan uttrykkes i form av momentumet til fotonet ved å bruke følgende ligninger. Dette E = mc 2 (1) og s = mc(2), da

E = pc (3),

Hvor E- fotonenergi, s– fotonmomentum, m – fotonmasse, c= 3 · 10 8 m/s – lysets hastighet. Med tanke på formel (3) har vi:

Vi runder svaret til tideler og får 8,2.

Svar. 8,2.

Atomkjernen har gjennomgått radioaktivt positron β - forfall. Hvordan endret den elektriske ladningen til kjernen og antall nøytroner i den seg som følge av dette?

For hver mengde bestemmer du endringens tilsvarende natur:

1. Økt;
2. Redusert;
3. Har ikke endret seg.

Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. Positron β - henfall i atomkjernen oppstår når et proton forvandles til et nøytron med emisjon av et positron. Som et resultat av dette øker antallet nøytroner i kjernen med én, den elektriske ladningen reduseres med én, og massetallet til kjernen forblir uendret. Dermed er transformasjonsreaksjonen til elementet som følger:

Svar. 21.

Fem eksperimenter ble utført i laboratoriet for å observere diffraksjon ved bruk av forskjellige diffraksjonsgitter. Hvert av gitterne ble opplyst av parallelle stråler av monokromatisk lys med en bestemt bølgelengde. I alle tilfeller falt lyset vinkelrett på gitteret. I to av disse eksperimentene ble det samme antall hoveddiffraksjonsmaksima observert. Angi først nummeret på forsøket der et diffraksjonsgitter med kortere periode ble brukt, og deretter nummeret på eksperimentet der et diffraksjonsgitter med større periode ble brukt.

Løsning. Diffraksjon av lys er fenomenet med en lysstråle inn i et område med geometrisk skygge. Diffraksjon kan observeres når det på banen til en lysbølge er ugjennomsiktige områder eller hull i store hindringer som er ugjennomsiktige for lys, og størrelsene på disse områdene eller hullene står i forhold til bølgelengden. En av de viktigste diffraksjonsanordningene er diffraksjonsgitteret. Vinkelretningene til maksima for diffraksjonsmønsteret bestemmes av ligningen

d sinφ = kλ (1),

Hvor d– periode for diffraksjonsgitteret, φ – vinkel mellom normalen til gitteret og retningen til en av maksimaene til diffraksjonsmønsteret, λ – lysbølgelengde, k– et heltall kalt rekkefølgen til diffraksjonsmaksimumet. La oss uttrykke fra ligning (1)

Ved å velge par i henhold til de eksperimentelle betingelsene, velger vi først 4 hvor det ble brukt et diffraksjonsgitter med kortere periode, og deretter nummeret på forsøket der et diffraksjonsgitter med større periode ble brukt - dette er 2.

Svar. 42.

Strøm flyter gjennom en trådviklet motstand. Motstanden ble erstattet med en annen, med en ledning av samme metall og samme lengde, men med halvparten av tverrsnittsarealet, og halvparten av strømmen ble ført gjennom den. Hvordan vil spenningen over motstanden og motstanden endre seg?

For hver mengde bestemmer du endringens tilsvarende natur:

1. Vil øke;
2. Vil avta;
3. Vil ikke endre seg.

Skriv ned de valgte tallene for hver fysisk mengde i tabellen. Tallene i svaret kan gjentas.

Løsning. Det er viktig å huske på hvilke verdier ledermotstanden avhenger av. Formelen for å beregne motstand er

Ohms lov for en del av kretsen, fra formel (2), uttrykker vi spenningen

U = jeg R (3).

I henhold til betingelsene for problemet er den andre motstanden laget av tråd av samme materiale, samme lengde, men forskjellig tverrsnittsareal. Arealet er dobbelt så lite. Ved å erstatte med (1) finner vi at motstanden øker med 2 ganger, og strømmen reduseres med 2 ganger, derfor endres ikke spenningen.

Svar. 13.

Svingningsperioden til en matematisk pendel på jordoverflaten er 1,2 ganger større enn svingningsperioden på en viss planet. Hva er størrelsen på akselerasjonen på grunn av tyngdekraften på denne planeten? Atmosfærens påvirkning er i begge tilfeller ubetydelig.

Løsning. En matematisk pendel er et system som består av en tråd hvis dimensjoner er mye større enn dimensjonene til ballen og selve ballen. Det kan oppstå vanskeligheter hvis Thomsons formel for svingningsperioden for en matematisk pendel glemmes.

T= 2π (1);

l– lengden på den matematiske pendelen; g- tyngdeakselerasjon.

Etter tilstand

La oss uttrykke fra (3) g n = 14,4 m/s 2. Det skal bemerkes at tyngdeakselerasjonen avhenger av planetens masse og radius

Svar. 14,4 m/s 2.

En rett leder 1 m lang som fører en strøm på 3 A er plassert i et jevnt magnetfelt med induksjon I= 0,4 Tesla i en vinkel på 30° til vektoren. Hva er størrelsen på kraften som virker på lederen fra magnetfeltet?

Løsning. Hvis du plasserer en strømførende leder i et magnetfelt, vil feltet på den strømførende lederen virke med en Ampere kraft. La oss skrive ned formelen for Ampere kraftmodulen

F A = jeg LB sinα ;

F A = 0,6 N

Svar. F A = 0,6 N.

Magnetfeltenergien som er lagret i spolen når en likestrøm føres gjennom den er lik 120 J. Hvor mange ganger må styrken til strømmen som flyter gjennom spolen økes for at magnetfeltenergien som er lagret i den skal øke av 5760 J.

Løsning. Energien til magnetfeltet til spolen beregnes av formelen

Etter tilstand W 1 = 120 J, da W 2 = 120 + 5760 = 5880 J.

Deretter gjeldende forhold

Svar. Strømstyrken må økes 7 ganger. Du oppgir kun tallet 7 på svarskjemaet.

En elektrisk krets består av to lyspærer, to dioder og en ledning koblet som vist på figuren. (En diode lar bare strøm flyte i én retning, som vist øverst på bildet.) Hvilken av pærene vil lyse hvis nordpolen til magneten bringes nærmere spolen? Forklar svaret ditt ved å angi hvilke fenomener og mønstre du brukte i forklaringen.

Løsning. Magnetiske induksjonslinjer kommer ut fra nordpolen til magneten og divergerer. Når magneten nærmer seg, øker den magnetiske fluksen gjennom ledningsspolen. I henhold til Lenz sin regel må magnetfeltet som skapes av den induktive strømmen til spolen rettes mot høyre. I følge gimlet-regelen skal strømmen flyte med klokken (sett fra venstre). Dioden i den andre lampekretsen passerer i denne retningen. Dette betyr at den andre lampen vil lyse.

Svar. Den andre lampen vil lyse.

Aluminium eikelengde L= 25 cm og tverrsnittsareal S= 0,1 cm 2 opphengt i en tråd i den øvre enden. Den nedre enden hviler på den horisontale bunnen av karet som vann helles i. Lengden på den nedsenkede delen av eiken l= 10 cm Finn kraften F, med hvilken strikkepinnen trykker på bunnen av fartøyet, hvis det er kjent at tråden er plassert vertikalt. Tetthet av aluminium ρ a = 2,7 g/cm 3, tetthet av vann ρ b = 1,0 g/cm 3. Akselerasjon av tyngdekraften g= 10 m/s 2

Løsning. La oss lage en forklarende tegning.

– Trådspenningskraft;

– Reaksjonskraften til bunnen av fartøyet;

a er den arkimedeiske kraften som bare virker på den nedsenkede delen av kroppen, og påføres midten av den nedsenkede delen av eiken;

– tyngdekraften som virker på eiken fra jorden og påføres midten av hele eiken.

Per definisjon, massen av eiken m og den arkimedeiske kraftmodulen uttrykkes som følger: m = SL p a (1);

F a = Slρ inn g (2)

La oss vurdere kreftmomentene i forhold til punktet for suspensjon av eiken.

M(T) = 0 – strekkkraftmoment; (3)

M(N)= NL cosα er øyeblikket for støttereaksjonskraften; (4)

Tar vi i betraktning tegnene til øyeblikkene, skriver vi ligningen

tatt i betraktning at ifølge Newtons tredje lov er reaksjonskraften til bunnen av karet lik kraften F d som strikkepinnen trykker på bunnen av karet vi skriver N = F d og fra ligning (7) uttrykker vi denne kraften:

La oss erstatte de numeriske dataene og få det

F d = 0,025 N.

Svar. F d = 0,025 N.

Sylinder som inneholder m 1 = 1 kg nitrogen, eksploderte under styrketesting ved temperatur t 1 = 327°C. Hvilken masse hydrogen m 2 kunne lagres i en slik sylinder ved en temperatur t 2 = 27°C, med en femdobbel sikkerhetsmargin? Molar masse av nitrogen M 1 = 28 g/mol, hydrogen M 2 = 2 g/mol.

Løsning. La oss skrive Mendeleev – Clapeyrons ideelle gassligning for nitrogen

Hvor V- volum av sylinderen, T 1 = t 1 + 273°C. I henhold til betingelsen kan hydrogen lagres under trykk s 2 = p 1/5; (3) Med tanke på det

vi kan uttrykke massen av hydrogen ved å jobbe direkte med ligningene (2), (3), (4). Den endelige formelen ser slik ut:

Etter å ha erstattet numeriske data m 2 = 28 g.

Svar. m 2 = 28 g.

I en ideell oscillerende krets er amplituden til strømsvingninger i induktoren jeg er= 5 mA, og spenningsamplituden på kondensatoren U m= 2,0 V. Til tider t spenningen over kondensatoren er 1,2 V. Finn strømmen i spolen i dette øyeblikket.

Løsning. I en ideell oscillerende krets er den oscillerende energien bevart. I et øyeblikk t har loven om energibevaring formen

For amplitude (maksimum) verdier skriver vi

og fra ligning (2) uttrykker vi

La oss erstatte (4) med (3). Som et resultat får vi:

Jeg = jeg er (5)

Dermed er strømmen i spolen i øyeblikket t lik

Jeg= 4,0 mA.

Svar. Jeg= 4,0 mA.

Det er et speil i bunnen av et reservoar på 2 m dyp. En lysstråle som passerer gjennom vannet, reflekteres fra speilet og kommer ut av vannet. Brytningsindeksen til vann er 1,33. Finn avstanden mellom punktet hvor strålen kommer inn i vannet og punktet hvor strålen kommer ut fra vannet hvis strålens innfallsvinkel er 30°

Løsning. La oss lage en forklarende tegning

α er innfallsvinkelen til strålen;

β er brytningsvinkelen til strålen i vann;

AC er avstanden mellom punktet hvor strålen kommer inn i vannet og punktet der strålen kommer ut av vannet.

I henhold til loven om lysbrytning

Tenk på den rektangulære ΔADB. I den AD = h, så DB = AD

Vi får følgende uttrykk:

La oss erstatte de numeriske verdiene i den resulterende formelen (5)

Svar. 1,63 m.

Som forberedelse til Unified State-eksamenen inviterer vi deg til å gjøre deg kjent med arbeidsprogram i fysikk for klasse 7–9 til UMK-linjen til Peryshkina A.V. Og arbeidsprogram på avansert nivå for klasse 10-11 for undervisningsmateriell Myakisheva G.Ya. Programmene er tilgjengelige for visning og gratis nedlasting for alle registrerte brukere.