Задания по подготовке к ОГЭ по физике

Вариант № 326717

1. Задание 22 № 1267. Громкость звука, при которой человеческое ухо начинает испытывать болезненные ощущения, называется болевым порогом. Некоторая звуковая волна имеет интенсивность, соответствующую половине болевого порога. Будет ли превышен болевой порог, если интенсивность этой звуковой волны увеличится в 5 раз? Ответ поясните.

Звук

Механические колебания, распространяющиеся в упругой среде, — газе, жидкости или твёрдом — называются волнами или механическими волнами. Эти волны могут быть поперечными либо продольными.

Для того, чтобы в среде могла существовать поперечная волна, эта среда должна проявлять упругие свойства при деформациях сдвига. Примером такой среды являются твёрдые тела. Например, поперечные волны могут распространяться в горных породах при землетрясении или в натянутой стальной струне. Продольные волны могут распространяться в любых упругих средах, так как для их распространения в среде должны возникать только деформации растяжения и сжатия, которые присущи всем упругим средам. В газах и жидкостях могут распространяться только продольные волны, так как в этих средах отсутствуют жёсткие связи между частицами среды, и по этой причине при деформациях сдвига никакие упругие силы не возникают.

Человеческое ухо воспринимает как звук механические волны, имеющие частоты в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц (для каждого человека индивидуально). Звук имеет несколько основных характеристик. Амплитуда звуковой волны однозначно связана с интенсивностью звука. Частота же звуковой волны определяет высоту его тона. Поэтому звуки, имеющие одну, вполне определённую, частоту, называются тональными.

Если звук представляет собой сумму нескольких волн с разными частотами, то ухо может воспринимать такой звук как тональный, но при этом он будет обладать своеобразным «окрасом», который принято называть тембром. Тембр зависит от набора частот тех волн, которые присутствуют в звуке, а также от соотношения интенсивностей этих волн. Обычно ухо воспринимает в качестве основного тона звуковую волну, имеющую наибольшую интенсивность. Например, одна и та же нота, воспроизведённая при помощи разных музыкальных инструментов (например, рояля, тромбона и органа), будет восприниматься ухом как звуки одного и того же тона, но с разным тембром, что и позволяет отличать «на слух» один музыкальный инструмент от другого.

Ещё одна важная характеристика звука — громкость. Эта характеристика является субъективной, то есть определяется на основе слухового ощущения. Опыт показывает, что громкость зависит как от интенсивности звука, так и от его частоты, то есть при разных частотах звуки одинаковой интенсивности могут восприниматься ухом как звуки разной громкости (а могут и как звуки одинаковой громкости!). Установлено, что человеческое ухо при восприятии звука ведёт себя как нелинейный прибор — при увеличении интенсивности звука в 10 раз громкость возрастает всего в 2 раза. Поэтому ухо может воспринимать звуки, отличающиеся друг от друга по интенсивности более чем в 100 тысяч раз!

2. Задание 22 № 617. В таблице приведены некоторые характеристики для двух планет Солнечной системы — Венеры и Марса. Для какой из планет альбедо имеет большее значение? Ответ поясните.

Альбедо Земли

Температура у поверхности Земли зависит от отражательной способности планеты — альбедо. Альбедо поверхности — это отношение потока энергии отражённых солнечных лучей к потоку энергии падающих на поверхность солнечных лучей, выраженное в процентах или долях единицы. Альбедо Земли в видимой части спектра — около 40%%. В отсутствие облаков оно было бы около 15%%.

Альбедо зависит от многих факторов: наличия и состояния облачности, изменения ледников, времени года и соответственно от осадков. В 90-х годах XX века стала очевидна значительная роль аэрозолей — мельчайших твёрдых и жидких частиц в атмосфере. При сжигании топлива в воздух попадают газообразные оксиды серы и азота; соединяясь в атмосфере с капельками воды, они образуют серную, азотную кислоты и аммиак, которые превращаются потом в сульфатный и нитратный аэрозоли. Аэрозоли не только отражают солнечный свет, не пропуская его к поверхности Земли. Аэрозольные частицы служат ядрами конденсации атмосферной влаги при образовании облаков и тем самым способствуют увеличению облачности. А это, в свою очередь, уменьшает приток солнечного тепла к земной поверхности.

Прозрачность для солнечных лучей в нижних слоях земной атмосферы зависит также от пожаров. Из-за пожаров в атмосферу поднимается пыль и сажа, которые плотным экраном закрывают Землю и увеличивают альбедо поверхности.

3. Задание 22 № 2214. Ракетный двигатель выбрасывает из сопла газы со скоростью 3 км/с относительно ракеты. Можно ли при помощи этого двигателя разогнать ракету до скорости 8 км/с относительно стартового стола? Ответ поясните.

Реактивное движение

Реактивным называется движение, которое происходит под действием силы реакции, действующей на движущееся тело со стороны струи вещества, выбрасываемого из двигателя. Пояснить принцип реактивного движения можно на примере движения ракеты.

Пусть в двигателе, установленном на ракете, происходит сгорание топлива и продукты горения (горячие газы) под высоким давлением выбрасываются из сопла двигателя. На каждую порцию газов, выброшенных из сопла, со стороны двигателя действует некоторая сила, которая приводит эту порцию газов в движение. В соответствии с третьим законом Ньютона, на двигатель со стороны выбрасываемых газов действует сила, такая же по модулю и противоположная по направлению. Эта сила называется реактивной. Под её действием ракета приобретает ускорение и разгоняется в направлении, противоположном направлению выбрасывания газов. Модуль F реактивной силы может быть вычислен при помощи простой формулы:

,

где u — модуль скорости истечения газов из сопла двигателя относительно ракеты, а μ — скорость расхода топлива (масса вещества, выбрасываемого двигателем в единицу времени, измеряется в кг/с). Направлена реактивная сила всегда в направлении, противоположном направлению истечения газовой струи. Реактивное движение также можно объяснить и при помощи закона сохранения импульса.

Принцип реактивного движения широко используется в технике. Помимо ракет реактивные двигатели приводят в движение самолёты и водные катера. На основании этого принципа конструируют различные приспособления — поливальные устройства с вертушками, называемыми «сегнеровым» колесом, игрушки и т. п. Реактивное движение встречается и в живой природе. Некоторые морские организмы (кальмары, каракатицы) двигаются, выбрасывая предварительно засосанные внутрь себя порции воды. В качестве любопытного примера из мира растений можно привести так называемый «бешеный огурец». После созревания семян из плода этого растения под большим давлением выбрасывается жидкость, в результате чего огурец отлетает на некоторое расстояние от места своего произрастания.

При реактивном движении ракеты её масса непрерывно уменьшается из-за сгорания топлива и выбрасывания наружу продуктов сгорания. По этой причине модуль ускорения ракеты всё время изменяется, а скорость ракеты нелинейно зависит от массы сгоревшего топлива. Впервые задача об отыскании модуля конечной скорости v ракеты, масса которой изменилась от значения m₀ до величины m, была решена русским учёным, пионером космонавтики К. Э. Циолковским. График зависимости, иллюстрирующей полученную им формулу, показан на рисунке.

Из графика видно, что полученная Циолковским закономерность может быть кратко сформулирована следующим образом: если скорость истечения газов из сопла двигателя постоянна, то при уменьшении массы ракеты в геометрической прогрессии модуль скорости ракеты возрастает в арифметической прогрессии. Иными словами, если при уменьшении массы ракеты в 2 раза  модуль скорости ракеты увеличивается на 1 км/с, то при уменьшении массы ракеты в 4 раза  модуль скорости ракеты возрастёт ещё на 1 км/с. Из-за такой закономерности разгон ракеты до высокой скорости требует очень большого расхода топлива.

4. Задание 22 № 293. На глубине 200 м ниже уровня моря вода содержит примерно 1,5% растворенного в ней воздуха. Возможно ли извлечь воздух из воды? Ответ поясните.

Вулканы

Известно, что по мере спуска в недра Земли температура постепенно повышается. Это обстоятельство и сам факт извержения вулканами жидкой лавы невольно наталкивали на мысль, что на определенных глубинах вещество земного шара находится в расплавленном состоянии. Однако на самом деле все не так просто. Одновременно с повышением температуры растет давление в земных глубинах. А ведь чем больше давление, тем выше температура плавления (см. рисунок).

Согласно современным представлениям большая часть земных недр сохраняет твердое состояние. Однако вещество астеносферы (оболочка Земли от 100 км до 300 км в глубину) находится в почти расплавленном состоянии. Так называют твердое состояние, которое легко переходит в жидкое (расплавленное) при небольшом повышении температуры (процесс 1) или понижении давления (процесс 2).

Источником первичных расплавов магмы является астеносфера. Если в каком-то районе снижается давление (например, при смещении участков литосферы), то твердое вещество астеносферы тотчас превращается в жидкий расплав, то есть в магму.

Но какие физические причины приводят в действие механизм извержения вулкана?

В магме наряду с парами воды содержатся различные газы (углекислый газ, хлористый и фтористый водород, оксиды серы, метан и другие). Концентрация растворенных газов соответствует внешнему давлению. В физике известен закон Генри: концентрация газа, растворенного в жидкости, пропорциональна его давлению над жидкостью. Теперь представим, что давление на глубине уменьшилось. Газы, растворенные в магме, переходят в газообразное состояние. Магма увеличивается в объеме, вспенивается и начинает подниматься вверх. По мере подъема магмы давление падает еще больше, поэтому процесс выделения газов усиливается, что, в свою очередь, приводит к ускорению подъема.

5. Задание 22 № 698. В начале XX века французский ученый Поль Ланжевен изобрёл излучатель ультразвуковых волн. Заряжая грани кварцевого кристалла электричеством от генератора переменного тока высокой частоты, он установил, что кристалл совершает при этом колебания с частотой, равной частоте изменения напряжения. Какой (прямой или обратный) пьезоэлектрический эффект лежит в основе действия излучателя? Ответ поясните.

Пьезоэлектричество

В 1880 году французские учёные — братья Пьер и Поль Кюри — исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что если кристалл кварца сжать с двух сторон, то на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани положительные, на другой — отрицательные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заряды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Причем если при сжатии на грани накапливался положительный заряд, то при растяжении на этой грани будет накапливаться отрицательный заряд, и наоборот. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого слова «пьезо» — давлю). Кристалл с таким свойством называют пъезоэлектриком.

В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноимённые электрические заряды, он либо сожмётся, либо растянется в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой — отрицательный заряд.

На явлении пьезоэлектричества основано действие широко распространённых пьезоэлектрических зажигалок. Основной частью такой зажигалки является пьезоэлемент — керамический пьезоэлектрический цилиндр с металлическими электродами на основаниях. При помощи механического устройства производится кратковременный удар по пьезоэлементу. При этом на двух его сторонах, расположенных перпендикулярно направлению действия деформирующей силы, появляются разноимённые электрические заряды. Напряжение между этими сторонами может достигать нескольких тысяч вольт. По изолированным проводам напряжение подводится к двум электродам, расположенным в наконечнике зажигалки на расстоянии 3-4 мм друг от друга. Возникающий между электродами искровой разряд поджигает смесь газа и воздуха.

Несмотря на очень большие напряжения (-10 кВ), опыты с пьезозажигалкой совершенно безопасны, так как даже при коротком замыкании сила тока оказывается такой же ничтожно малой и безопасной для здоровья человека, как при электростатических разрядах при снимании шерстяной или синтетической одежды в сухую погоду.

6. Задание 22 № 860. При модернизации системы водяного отопления печь, работающую на дровах, заменили на печь, работающую на природном газе. Удельная теплота сгорания дров 10⁷ Дж/кг, природного газа — 3,2 · 10⁷ Дж/кг. Как нужно изменить (увеличить или уменьшить) массу топлива, сжигаемого в печи в единицу времени, для того чтобы сохранить прежнюю скорость циркуляции воды в отопительной системе? Ответ поясните.

Водяное отопление

Необходимость в отоплении возникла в незапамятные времена, одновременно с тем, как люди научились строить для себя самые примитивные жилища. Первые жилища отапливались кострами, потом их сменили очаги, затем — печи. В ходе технического прогресса системы отопления постоянно совершенствовались и улучшались. Люди учились применять новые виды топлива, придумывали разные конструкции отопительных приборов, стремились уменьшить расход горючего и сделать работу отопительной системы автономной, не требующей постоянного контроля человека. В настоящее время наибольшее распространение получили системы водяного отопления, которое применяется для обогрева как многоквартирных домов в городах, так и небольших зданий в сельской местности. Принцип работы системы водяного отопления (см. рисунок) удобно пояснить на примере отопительной системы небольшого жилого дома.

Источником теплоты для отопительной системы служит печь 1, в которой могут сгорать различные виды органического топлива — дрова, торф, каменный уголь, природный газ, нефтепродукты и пр. Печь нагревает воду в котле 2. При нагревании вода расширяется и её плотность уменьшается, в результате чего она поднимается из котла вверх по вертикальному главному стояку 3. В верхней части главного стояка расположен имеющий выход в атмосферу расширительный бак 4, который необходим из-за того, что объём воды увеличивается при нагревании. От верхней части главного стояка отходит труба 5 («горячий трубопровод»), по которому вода подаётся к отопительным приборам — батареям 6, состоящим из нескольких секций каждая. После протекания через батареи остывшая вода по обратному трубопроводу 7 вновь попадает в котёл, опять нагревается и снова поднимается по главному стояку. При наиболее простой однотрубной схеме все батареи соединяются друг с другом таким образом, что все секции оказываются параллельно подсоединёнными к горячему и к обратному трубопроводу. Поскольку вода при протекании через батареи постепенно остывает, для поддержания одинаковой температуры в разных помещениях в них делают батареи с разным числом секций (то есть с разной площадью поверхности). В тех комнатах, в которые вода поступает раньше и поэтому имеет более высокую температуру, количество секций в батареях делают меньше, и наоборот. Вода в такой отопительной системе циркулирует автоматически, до тех пор пока в печи горит топливо. Для того чтобы циркуляция была возможна, все горячие трубопроводы и обратные трубопроводы в системе делают либо вертикальными, либо с небольшим уклоном в нужную сторону — так, чтобы вода по ним шла от главного стояка обратно к котлу под действием силы тяжести («самотёком»). Скорость циркуляции воды и степень обогрева можно регулировать, уменьшая или увеличивая количество топлива, сгорающего в печи в единицу времени. Вода циркулирует в отопительных системах такого типа тем лучше, чем больше расстояние по высоте между котлом и горячим трубопроводом. Поэтому печь с котлом стараются располагать как можно ниже -обычно их ставят в подвале либо, при его отсутствии, опускают до уровня земли, а горячий трубопровод проводят по чердаку.

Для нормальной работы отопительной системы очень важно, чтобы внутри неё не было воздуха. Для выпуска воздушных пробок, которые могут возникать в трубах и в батареях, служат специальные воздухоотводчики, которые открываются при заполнении системы водой (на рисунке не показаны). Также на трубах в нижней части системы устанавливаются краны 8, при помощи которых из отопительной системы при необходимости сливается вода.

7. Задание 22 № 563. Можно ли с помощью классической физики объяснить устойчивость ядерной модели атома, полученной экспериментально Резерфордом? Ответ поясните.

Закон Мура

Компьютеры прошли впечатляющий путь — от первых шестерёнчатых машин к современным машинам, построенным на интегральных схемах. При этом чем стремительнее росла вычислительная мощность компьютеров, тем быстрее уменьшались в размерах составляющие их элементы.

В 1965 году Гордон Мур — один из основателей фирмы Intel — на основе наблюдений за индустриальным прогрессом в развитии микросхем заметил, что число транзисторов, входящих в одну микросхему, примерно удваивается каждые 2 года, хотя сама микросхема остается примерно одной и той же по своим физическим размерам. Мур предсказал удвоение числа транзисторов на одну микросхему того же размера каждые 18—24 месяца. Предсказание оказалось точным. Закон Мура успешно работает на протяжении более чем 40 лет, и существенных отклонений от него пока не наблюдается.

Современные микросхемы содержат уже сотни миллионов транзисторов. Размер одного транзистора, в том числе и элементарной ячейки микросхемы, несущей 1 бит информации, в современной микросхеме составляет 0,25 микрона, или 250 нанометров. Когда размер одного транзистора в микросхеме достигнет примерно 10 нанометров, то современные технологии производства микросхем придётся менять. Почему? Потому что на этих масштабах начнут проявляться квантовые эффекты. Ну а когда размер одного бита информации уменьшится до 0,1 нанометра — размера атома, то на таких малых расстояниях квантовая механика будет работать не только на уровне отдельных эффектов, но уже и в полной мере. И закон Мура предсказывает достижения этих масштабов в промышленной электронике через 18—20 лет. Таким образом, в погоне за всё большей производительностью компьютеров человечеству рано или поздно придётся иметь дело с квантовой механикой, описывающей физические процессы в микромире.

8. Задание 22 № 1159. Прибор, изображённый на рисунке в тексте, освободили от воды и перевернули так, что трубочки оказались направленными вертикально вниз, и погрузили трубочки в сосуд с водой. При продувании через горизонтальную трубу воздуха оказалось, что в трубочки всосалось некоторое количество воды из сосуда. Длиннее или короче окажется столбик жидкости, оказавшийся в средней трубочке, по сравнению со столбиками, оказавшимися в крайних трубочках? Ответ поясните.

Закон Бернулли

Этот важный закон был открыт в 1738 году Даниилом Бернулли — швейцарским физиком, механиком и математиком, академиком и иностранным почётным членом Петербургской академии наук. Закон Бернулли позволяет понять некоторые явления, наблюдаемые при течении потока жидкости или газа.

В качестве примера рассмотрим поток жидкости плотностью ρ, текущей по наклонённой под углом к горизонту трубе. Если жидкость полностью заполняет трубу, то закон Бернулли выражается следующим простым

уравнением:

ρgh + ρv²/2 + p = const

В этом уравнении h – высота, на которой находится выделенный объём жидкости, v — скорость этого объёма, p — давление внутри потока жидкости на данной высоте. Записанное уравнение свидетельствует о том, что сумма трёх величин, первая из которых зависит от высоты, вторая — от квадрата скорости, а третья — от давления, есть величина постоянная.

В частности, если жидкость течёт вдоль горизонтали (то есть высота h не изменяется), то участкам потока, которые движутся с большей скоростью, соответствует меньшее давление, и наоборот. Это можно

продемонстрировать при помощи следующего простого прибора.

Возьмём горизонтальную стеклянную трубу, в центральной части которой сделано сужение (см. рисунок). Припаяем к отверстиям в этой трубе три тонких стеклянных трубочки – две около краёв трубы (там, где она толще) и одну – в центральной части трубы (там, где находится сужение). Расположим эту трубу горизонтально и будем пропускать через неё воду под давлением – так, как показано стрелкой на рисунке. Из направленных вверх трубочек начнут бить фонтанчики. Поскольку площадь поперечного сечения центральной части трубы меньше, то скорость протекания воды через эту часть будет больше, чем через левый и правый участки трубы. По этой причине в соответствии с законом Бернулли давление в жидкости в центральной части трубы будет меньше, чем в остальных частях трубы, и высота среднего фонтанчика будет меньше, чем крайних фонтанчиков.

Описанное явление легко объясняется и с помощью второго закона Ньютона. Действительно, частицы жидкости при переходе из начального участка трубы в центральный должны увеличить свою скорость, то есть ускориться. Для этого на них должна действовать сила, направленная в сторону центральной части трубы. Эта сила представляет собой разность сил давления. Следовательно, давление в центральной части трубы должно быть меньше, чем в её начальной части. Совершенно аналогично рассматривается и переход жидкости из центральной части трубы в её конечную часть, при котором частицы жидкости замедляются.

При помощи закона Бернулли могут быть объяснены разнообразные явления, возникающие при течении потоков жидкости или газа. Например, известно, что двум большим кораблям, движущимся попутными курсами, запрещается проходить близко друг от друга. При таком движении между близкими бортами кораблей возникает более быстрый поток движущейся воды, чем со стороны внешних бортов. Вследствие этого давление в потоке

воды между кораблями становится меньше, чем снаружи, и возникает сила, которая начинает подталкивать корабли друг к другу. Если расстояние между кораблями мало, то может произойти их столкновение.

9. Задание 22 № 374. На рисунке приведена сравнительная таблица данных для планет земной группы. На какой(-их) планете(-ах) можно наблюдать полярные сияния той же природы, что и на Земле? Ответ поясните.

Полярные сияния

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение — полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зеленым или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цветов.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Араке», был проведен в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

В качестве лабораторий были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие вдоль одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии поселок Согра в Архангельской области. С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определенной высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

10. Задание 22 № 671. Как меняется воспринимаемая высота тона звукового сигнала поезда при его приближении к наблюдателю? Ответ поясните.

Эффект Доплера для световых волн

На скорость света не влияет ни скорость источника света, ни скорость наблюдателя. Постоянство скорости света в вакууме имеет огромное значение для физики и астрономии. Однако частота и длина световой волны меняются с изменением скорости источника или наблюдателя. Этот факт известен как эффект Доплера.

Предположим, что источник, расположенный в точке О, испускает свет с длиной волны λ₀. Наблюдатели в точках A и B, для которых источник света находится в покое, зафиксируют излучение с длиной волны λ₀ (рис. 1). Если источник света начинает двигаться со скоростью v, то длина волны меняется. Для наблюдателя A, к которому источник света приближается, длина световой волны уменьшается. Для наблюдателя B, от которого источник света удаляется, длина световой волны увеличивается (рис. 2). Так как в видимой части электромагнитного излучения наименьшим длинам волн соответствует фиолетовый свет, а наибольшим — красный, то говорят, что для приближающегося источника света наблюдается смещение длины волны в фиолетовую сторону спектра, а для удаляющегося источника света — в красную сторону спектра.

Изменение длины световой волны зависит от скорости источника относительно наблюдателя (по лучу зрения) и определяется формулой Доплера:

.

Эффект Доплера нашёл широкое применение, в частности в астрономии, для определения скоростей источников излучения.

11. Задание 1 № 1662. Установите соответствие между физическими величинами и приборами, с помощью которых эти величины измеряются.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ПРИБОРЫ

А) сила тока

Б) электрическое напряжение

В) электрический заряд

1) вольтметр

2) амперметр

3) барометр

4) электрометр

5) секундомер

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: 

А

Б

В

12. Задание 22 № 2321. Одним из возможных способов охлаждения зеркальца конденсационного гигрометра является испарение на обратной стороне зеркальца жидкости, в результате чего от зеркальца отнимается теплота испарения. Какую жидкость лучше для этого использовать — эфир или воду? Давления насыщенных паров эфира и воды при комнатной температуре равны 60 кПа и 2,3 кПа, соответственно. Ответ поясните.

Туман и роса

В воздухе всегда присутствуют водяные пары, концентрация которых может быть различной. Опыт показывает, что концентрация паров не может превышать некоторого максимально возможного значения nmax (для каждой температуры это значение своё). Пары с концентрацией, равной n_max, называются насыщенными. С ростом температуры максимально возможная концентрация водяных паров также растёт. Отношение концентрации n

водяных паров при данной температуре к максимально возможной концентрации при той же температуре называется относительной влажностью, которая обозначается буквой f. Относительную влажность

принято измерять в процентах. Из сказанного следует, что f = (n/n_max) · 100%%.

При этом относительная влажность не может превышать 100%%.

Пусть при некоторой температуре t концентрация водяных паров в воздухе равна n, а относительная влажность меньше, чем 100%%. Если температура будет понижаться, то вместе с ней будет уменьшаться и величина nmax, а значит, относительная влажность будет увеличиваться. При некоторой критической температуре относительная влажность достигнет значения 100%% (в этот момент концентрация водяных паров станет максимально возможной при данной температуре). Поэтому дальнейшее понижение температуры приведёт к переходу водяных паров в жидкое состояние — в воздухе образуются капли тумана, а на предметах выпадут капли росы. Поэтому упомянутая выше критическая температура называется точкой росы (обозначается tр).

На измерении точки росы основано действие прибора для определения относительной влажности воздуха — конденсационного гигрометра. Он состоит из зеркальца, которое может охлаждаться при помощи какого-либо

устройства, и точного термометра для измерения температуры зеркальца. При понижении температуры зеркальца до точки росы на нём выпадают капли жидкости. Величину относительной влажности воздуха определяют по измеренному значению точки росы при помощи специальных таблиц.

Существует ещё одна разновидность тумана — ледяной туман. Он наблюдается при температурах ниже −(10 ÷ 15) °C и состоит из мелких кристалликов льда, которые сверкают либо в лучах солнца, либо в свете луны или фонарей. Особенностью ледяного тумана является то, что он может наблюдаться и при относительной влажности, меньшей 100%% (даже менее 50%%). Условием возникновения ледяного тумана при низкой относительной влажности является очень низкая температура (ниже −30 °C) и наличие обильных источников водяного пара (например, труб и сточных водоёмов

промышленных предприятий, печных труб жилых помещений, выхлопных труб мощных двигателей внутреннего сгорания и т. п.). Поэтому ледяной туман при низкой влажности наблюдается в населённых пунктах, на крупных железнодорожных станциях, на активно действующих аэродромах и т. п.

13. Задание 22 № 1075. Один конец железной проволоки прикрепили к неподвижному штативу, а ко второму концу прикрепили груз и перекинули проволоку через неподвижный блок, в результате чего она оказалась натянутой горизонтально, получив возможность изменять свою длину. Через проволоку начали пропускать электрический ток, медленно нагревая её до красного каления. При нагревании проволока светилась всё ярче и, вследствие теплового расширения, медленно удлинялась. При температуре +917 °C произошёл фазовый переход. Укажите, что произошло с яркостью свечения проволоки в момент фазового перехода — она начала светиться более ярко или более тускло по сравнению с моментом, предшествующим фазовому переходу?

Ответ поясните.

Фазовые переходы

Известно, что при изменении внешних условий — температуры или давления — вещество может изменять своё агрегатное состояние (переходить из газообразной формы в жидкую, из жидкой в твёрдую, либо из газообразной в твёрдую, и обратно). Однако, как показывает опыт, возможен и другой тип превращения вещества. Вещество при изменении внешних условий может изменять какие-либо свои свойства, оставаясь при этом в прежнем агрегатном состоянии. Такие изменения свойств вещества называют фазовыми переходами, и говорят, что вещество перешло из одной фазы в другую. Любое изменение агрегатного состояния, естественно, является фазовым переходом. Обратное утверждение неверно. Таким образом, фазовый переход — более широкое понятие, чем изменение агрегатного состояния.

Различают два основных типа фазовых переходов. Их так и называют — фазовый переход первого рода и фазовый переход второго рода. При фазовом переходе первого рода скачком изменяются плотность вещества и его внутренняя энергия (при этом другие характеристики также могут меняться). Последнее означает, что при фазовом переходе первого рода выделяется или поглощается теплота. Примерами фазового перехода первого рода как раз могут служить упомянутые выше изменения агрегатного состояния вещества. Например, при превращении воды в лёд плотность вещества уменьшается (вещество расширяется) и выделяется теплота замерзания (равная по модулю теплоте плавления, поглощающейся при обратном фазовом переходе). При этом уменьшается удельная теплоёмкость вещества.

При фазовом переходе второго рода плотность вещества и его внутренняя энергия остаются неизменными, поэтому такие переходы могут быть внешне незаметными. Зато скачкообразно изменяются удельная теплоёмкость вещества, его коэффициент теплового расширения и некоторые другие характеристики. Примерами фазовых переходов второго рода могут служить переход металлов и сплавов из обычного состояния в сверхпроводящее, а также переход твёрдых веществ из аморфного состояния в стеклообразное.

Интересные примеры фазовых переходов первого рода наблюдаются у некоторых металлов. Например, если нагревать железо, то при достижении температуры +917 °C происходит перестройка его кристаллической решетки, в результате чего наблюдается увеличение плотности вещества и поглощается теплота фазового перехода. Этот фазовый переход обратим — при понижении температуры обратно до +917 °C плотность железа, наоборот, уменьшается, и происходит выделение теплоты фазового перехода.

Фазовые переходы могут быть и необратимыми. Ярким примером такого перехода может служить превращение так называемого «белого олова» в так называемое «серое олово». При комнатной температуре белое олово является пластичным металлом. При понижении температуры до примерно +13 °C оно начинает медленно переходить в другое фазовое состояние — серое олово — в котором олово существует в виде порошка. Фазовый переход происходит с очень малой скоростью (то есть после понижения температуры ниже точки фазового перехода олово всё ещё остаётся белым, но это состояние нестабильно). Однако фазовый переход резко ускоряется при понижении температуры до –33 °C, а также при контакте серого олова с белым оловом. Поскольку при данном фазовом переходе происходит резкое уменьшение плотности (и увеличение объёма), то оловянные предметы рассыпаются в порошок, причём попадание этого порошка на «не пораженные» предметы приводит к их быстрой порче (предметы как бы «заражаются»). Вернуть серое олово в исходное состояние возможно только путём его переплавки.

Описанное явление получило название «оловянная чума». Оно явилось основной причиной гибели экспедиции Р.Ф. Скотта к Южному полюсу в 1912 г. (экспедиция осталась без топлива — оно вытекло из баков, запаянных оловом, которое поразила «оловянная чума»). Также существует легенда, согласно которой одной из причин неудачи армии Наполеона в России явились сильные зимние морозы, которые превратили в порошок оловянные пуговицы на мундирах солдат. «Оловянная чума» погубила многие ценнейшие коллекции оловянных солдатиков. Например, в запасниках петербургского музея Александра Суворова превратились в труху десятки фигурок — в подвале, где они хранились, во время суровой зимы лопнули батареи отопления.

14. Задание 22 № 374. На рисунке приведена сравнительная таблица данных для планет земной группы. На какой(-их) планете(-ах) можно наблюдать полярные сияния той же природы, что и на Земле? Ответ поясните.

15. Задание 22 № 2060. Громкость звука, при которой человеческое ухо начинает испытывать болезненные ощущения, называется болевым порогом. Некоторая звуковая волна имеет интенсивность, соответствующую половине болевого порога. Будет ли превышен болевой порог, если интенсивность этой звуковой волны увеличится в 5 раз? Ответ поясните.

16. Задание 22 № 2399. Нужно ли металлическую пластину термометра, используемого в спектрографе, покрывать слоем сажи? Ответ поясните.

Изучение спектров

Все нагретые тела излучают электромагнитные волны. Чтобы экспериментально исследовать зависимость интенсивности излучения от длины волны, необходимо:

1) разложить излучение в спектр;

2) измерить распределение энергии в спектре.

Для получения и исследования спектров служат спектральные аппараты -спектрографы. Схема призменного спектрографа представлена на рисунке. Исследуемое излучение поступает сначала в трубу, на одном конце которой имеется ширма с узкой щелью, а на другом - собирающая линза L₁. Щель находится в фокусе линзы. Поэтому расходящийся световой пучок, попадающий на линзу из щели, выходит из неё параллельным пучком и падает на призму Р.

Так как разным частотам соответствуют различные показатели преломления, то из призмы выходят параллельные пучки разного цвета, не совпадающие по направлению. Они падают на линзу L₂. На фокусном расстоянии от этой линзы располагается экран, матовое стекло или фотопластинка. Линза L₂ фокусирует параллельные пучки лучей на экране, и вместо одного изображения щели получается целый ряд изображений. Каждой частоте (точнее, узкому спектральному интервалу) соответствует своё изображение в виде цветной полоски. Все эти изображения вместе и образуют спектр. Энергия излучения вызывает нагревание тела, поэтому достаточно измерить температуру тела и по ней судить о количестве поглощённой в единицу времени энергии. В качестве чувствительного элемента можно взять тонкую металлическую пластину, покрытую тонким слоем сажи, и по нагреванию пластины судить об энергии излучения в данной части спектра.

17. Задание 22 № 1012. При испытаниях ионизационного дымового извещателя в первом опыте на извещатель направили струю сигаретного дыма, а во втором опыте — дым от тлеющей ветоши. Размер частиц дыма в обоих случаях был одинаковым. Извещатель сработал только во втором опыте. В каком опыте концентрация частиц дыма была больше?

Ионизационный дымовой извещатель

Пожары в жилых и производственных помещениях, как известно, представляют серьёзную опасность для жизни и здоровья людей и могут служить причиной больших материальных потерь. По этой причине важной задачей является обнаружение пожара в самом начале его возникновения и раннее оповещение людей о начале возгорания. Для решения этой задачи используются различные системы пожарной сигнализации, основным элементом которой является пожарный извещатель. Предназначение пожарного извещателя — среагировать на различные проявления пожара и привести в действие сигнальную часть пожарной сигнализации (например, сирену). Пожарные извещатели бывают двух основных типов: тепловые (реагируют на повышение температуры) и дымовые (реагируют на появление в воздухе частиц дыма). Извещатели обоих типов могут иметь различные принципы действия и конструктивные особенности.

Принцип действия ионизационного извещателя

Рассмотрим в качестве примера ионизационный дымовой извещатель. Его основным элементом является ионизационная камера (рис. а), в которой находится источник радиоактивного излучения - например, изотоп химического элемента америция . При радиоактивном распаде америций испускает альфа-частицы, которые ионизируют молекулы воздуха, при столкновениях «разбивая» их на положительно и отрицательно заряженные ионы. Также в ионизационной камере находятся два электрода. После подключения электродов к полюсам источника постоянного напряжения положительные ионы притягиваются к отрицательно

заряженному электроду, а отрицательные ионы — к положительно заряженному электроду, и через ионизационную камеру начинает протекать электрический ток (рис. б). Если в такую камеру попадают частицы дыма, то ионы притягиваются к ним и оседают на этих частицах (рис. в). В результате количество ионов в камере резко уменьшается, число носителей заряда падает, и сила тока, текущего через камеру, также уменьшается. Именно величина силы тока, текущего через ионизационную камеру, служит индикатором наличия дыма, а значит, и пожара.

Обычно при конструировании ионизационного дымового извещателя в него помещают сразу две ионизационные камеры: одну открытую (она является рабочей), а вторую — закрытую (она является эталонной). В закрытую камеру, в отличие от открытой, дым попасть не может, и поэтому сила текущего через неё тока всё время постоянна. Электрическая схема извещателя сравнивает силы токов, текущих через открытую и закрытую камеры. В случае если эти силы токов сильно отличаются друг от друга (что происходит как раз тогда, когда в открытую камеру попадает дым), сигнализация срабатывает — электрическая схема включает её сигнальную часть (например, сирену), и начинается оповещение о пожаре. Описанный ионизационный дымовой извещатель лучше реагирует на дым, состоящий из большого количества мелких частиц. В этом случае суммарная площадь поверхности частиц дыма больше, и ионы лучше осаждаются на частицах.

18. Задание 22 № 1525. При помощи счётчика Гейгера–Мюллера можно регистрировать ещё и гамма-кванты, которые, попадая в стенки счётчика, выбивают из них заряженные частицы. Какие это могут быть частицы? Опишите, какие процессы далее происходят в счётчике. Что происходит при попадании в счётчик быстрой заряженной частицы?

Регистрация заряженных частиц

Распространённым прибором для регистрации заряженных частиц является газоразрядный счётчик Гейгера–Мюллера. Газоразрядный счётчик представляет собой металлический цилиндр, по оси которого натянута тонкая проволока, изолированная от цилиндра. Цилиндр заполняется специальной смесью газов (например, аргон + пары спирта), давление которых1000–1500 мм рт. ст. Счётчик включается в цепь: цилиндр соединяется с отрицательным полюсом источника тока, а нить с положительным; на них подаётся напряжение порядка 1000 В.

Попадание в счётчик быстрой заряженной частицы вызывает ионизацию газа. При этом образуется свободный электрон. Он движется к положительно заряженной нити, и в области сильного поля вблизи нити ионизирует атомы газа. Продукты ионизации — электроны — ускоряются полем и в свою очередь ионизируют газ, образуя новые свободные электроны, которые участвуют в дальнейшей ионизации атомов газа.

Число ионизированных атомов лавинообразно возрастает — в газе счётчика вспыхивает электрический разряд. При этом по цепи счётчика проходит кратковременный импульс электрического тока. Отрицательно заряженные электроны собираются вблизи нити, а более массивные положительно заряженные ионы медленно движутся к стенкам цилиндра. Электроны уменьшают положительный заряд нити, а положительные ионы — отрицательный заряд цилиндра; соответственно, электрическое поле внутри цилиндра ослабевает. Через промежуток времени порядка микросекунды поле ослабляется настолько, что электроны не будут иметь скорости, необходимой для ионизации. Ионизация прекращается, и разряд обрывается.

За счёт притока зарядов из источника тока счётчик снова будет готов к работе через 100–2000 мкс после вспышки. Таким образом, в счётчике возникают кратковременные разряды, которые могут быть подсчитаны специальным устройством. По их числу можно оценить число частиц, попадающих в счётчик.

19. Задание 22 № 2267. Прибор, изображённый на рисунке в тексте, освободили от воды и перевернули так, что трубочки оказались направленными вертикально вниз, и погрузили трубочки в сосуд с водой. При продувании через горизонтальную трубу воздуха оказалось, что в трубочки всосалось некоторое количество воды из сосуда. Длиннее или короче окажется столбик жидкости, оказавшийся в средней трубочке, по сравнению со столбиками, оказавшимися в крайних трубочках? Ответ поясните.

20. Задание 22 № 104. В магнитное поле спектрографа влетели с одинаковой скоростью две заряженные частицы. Какая из частиц (1 или 2) имеет положительный заряд? Ответ поясните.

Масс-спектрограф

Масс-спектрограф — это прибор для разделения ионов по величине отношения их заряда к массе. В самой простой модификации схема прибора представлена на рисунке.

Исследуемый образец специальными методами (испарением, электронным ударом) переводится в газообразное состояние, затем образовавшийся газ ионизируется в источнике 1. Затем ионы ускоряются электрическим полем и формируются в узкий пучок в ускоряющем устройстве 2, после чего через узкую входную щель попадают в камеру 3, в которой создано однородное магнитное поле. Магнитное поле изменяет траекторию движения частиц. Под действием силы Лоренца ионы начинают двигаться по дуге окружности и попадают на экран 4, где регистрируется место их попадания. Методы регистрации могут быть различными: фотографические, электронные и т. д. Радиус траектории определяется по формуле:

,

где U — электрическое напряжение ускоряющего электрического поля; B — индукция магнитного поля; m и q — соответственно масса и заряд частицы.

Так как радиус траектории зависит от массы и заряда иона, то разные ионы попадают на экран на различном расстоянии от источника, что и позволяет их разделять и анализировать состав образца.

В настоящее время разработаны многочисленные типы масс-спектрометров, принципы работы которых отличаются от рассмотренного выше. Изготавливаются, например, динамические масс-спектрометры, в которых массы исследуемых ионов определяются по времени пролёта от источника до регистрирующего устройства.

21. Задание 22 № 644. Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.

Флотация

Чистая руда почти никогда не встречается в природе. Почти всегда полезное ископаемое перемешано с «пустой», ненужной горной породой. Процесс отделения пустой породы от полезного ископаемого называют обогащением руды.

Одним из способов обогащения руды, основанным на явлении смачивания, является флотация. Сущность флотации состоит в следующем. Раздробленная в мелкий порошок руда взбалтывается в воде. Туда же добавляется небольшое количество вещества, обладающего способностью смачивать одну из подлежащих разделению частей, например крупицы полезного ископаемого, и не смачивать другую часть — крупицы пустой породы. Кроме того, добавляемое вещество не должно растворяться в воде. При этом вода не будет смачивать поверхность крупицы руды, покрытую слоем добавки. Обычно применяют какое-нибудь масло.

В результате перемешивания крупицы полезного ископаемого обволакиваются тонкой пленкой масла, а крупицы пустой породы остаются свободными. В получившуюся смесь очень мелкими порциями вдувают воздух. Пузырьки воздуха, пришедшие в соприкосновение с крупицей полезной породы, покрытой слоем масла и потому не смачиваемой водой, прилипают к ней. Это происходит потому, что тонкая пленка воды между пузырьками воздуха и не смачиваемой ею поверхностью крупицы стремится уменьшить свою площадь, подобно капле воды на промасленной бумаге, и обнажает поверхность крупицы.

Крупицы полезной руды с пузырьками воздуха поднимаются вверх, а крупицы пустой породы опускаются вниз. Таким образом происходит более или менее полное отделение пустой породы и получается так называемый концентрат, богатый полезной рудой.

22. Задание 22 № 2321. Одним из возможных способов охлаждения зеркальца конденсационного гигрометра является испарение на обратной стороне зеркальца жидкости, в результате чего от зеркальца отнимается теплота испарения. Какую жидкость лучше для этого использовать — эфир или воду? Давления насыщенных паров эфира и воды при комнатной температуре равны 60 кПа и 2,3 кПа, соответственно. Ответ поясните.

23. Задание 22 № 1925. В электродинамическом микрофоне, изображённом на рисунке, увеличили число витков провода в катушке. Как в результате этого изменится (увеличится или уменьшится) напряжение, подаваемое с выводов катушки на электрическую схему, к которой она подключена? Ответ поясните.

Микрофон

В современных технических устройствах, применяемых для записи и трансляции звука, невозможно обойтись без микрофона. Микрофон — это устройство, предназначенное для преобразования звуковой волны в электрический сигнал, который затем может использоваться для записи звука, для его усиления или воспроизведения. Микрофоны могут иметь различные конструкции, их работа основывается на различных физических принципах. Однако все микрофоны имеют общие элементы конструкции — это мембрана, которая воспринимает звуковые колебания, и электромеханическая часть, которая преобразует механические колебания в электромагнитные.

Рассмотрим в качестве наиболее простого примера электродинамический микрофон с подвижной катушкой. Он состоит из корпуса, внутри которого неподвижно закреплён полосовой постоянный магнит ПМ. Упругая мембрана М вынесена на один из торцов корпуса микрофона. К мембране прикреплена катушка К, на которую намотано много витков провода. Катушка расположена так, что она находится вблизи одного из полюсов магнита. При воздействии звуковых волн на мембрану она приходит в колебательное движение, и вместе с ней начинает колебаться катушка, двигаясь вдоль продольной оси магнита. В результате этого изменяется магнитный поток через катушку, и в ней, в соответствии с законом электромагнитной индукции, возникает переменное напряжение. Закон изменения этого напряжения соответствует закону колебаний мембраны под действием звуковых волн. Таким образом, механический сигнал (звуковая волна) преобразуется в электрический (колебания напряжения между выводами намотанного на катушку провода), который затем подаётся на специальную электрическую схему. Следовательно, в данном типе микрофона электромеханическая часть состоит из постоянного магнита, подвижной проволочной катушки и электрической цепи, к которой она подключена.

Существуют и другие типы микрофонов — конденсаторный микрофон (в нём мембрана прикреплена к одной из пластин включённого в электрическую цепь конденсатора, в результате чего при колебаниях мембраны изменяется его электрическая ёмкость), угольный микрофон (в нём мембрана при колебаниях давит на угольный порошок, включённый в электрическую цепь, в результате чего изменяется его сопротивление), пьезомикрофон (его работа основана на свойстве некоторых веществ — пьезоэлектриков — создавать электрическое поле при деформациях), а также ряд модификаций этих типов микрофонов.

24. Задание 22 № 2558. Может ли произойти разряд (молния) между двумя одинаковыми шарами, несущими равный одноимённый заряд? Ответ поясните.

Молния

Красивое и небезопасное явление природы — молния — представляет собой искровой разряд в атмосфере.

Уже в середине XVIII в. исследователи обратили внимание на внешнее сходство молнии с электрической искрой. Высказывалось предположение, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и молния есть гигантская искра, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры между шарами электрофорной машины. На это указывал М. В. Ломоносов, занимавшийся изучением атмосферного электричества.

Ломоносов построил «громовую машину» — конденсатор, находившийся в его лаборатории и заряжавшийся атмосферным электричеством посредством провода, конец которого был выведен из помещения и поднят на высоком шесте. Во время грозы из конденсатора можно было извлекать искры. Таким образом, было показано, что грозовые облака действительно несут на себе огромный электрический заряд.

Разные части грозового облака несут заряды разных знаков. Чаще всего нижняя часть облака (обращенная к Земле) бывает заряжена отрицательно, а верхняя — положительно. Поэтому если два облака сближаются разноимённо заряженными частями, то между ними проскакивает молния.

Однако грозовой разряд может произойти и иначе. Проходя над Землёй, грозовое облако создаёт на её поверхности большой индуцированный заряд, и поэтому облако и поверхность Земли образуют две обкладки большого конденсатора. Напряжение между облаком и Землёй достигает нескольких миллионов вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле. В результате может произойти пробой, т.е. молния, которая ударит в землю. При этом молния иногда поражает людей, дома, деревья.

Гром, возникающий после молнии, имеет такое же происхождение, что и треск при проскакивании искры. Он появляется из-за того, что воздух внутри канала молнии сильно разогревается и расширяется, отчего и возникают звуковые волны. Эти волны, отражаясь от облаков, гор и других объектов, создают длительное многократное эхо, поэтому и слышны громовые раскаты.

25. Задание 22 № 1421. При проведении опыта Плато ученик наблюдал большую сферическую каплю анилина, которая плавала в сосуде с раствором соли с соответствующим образом подобранной концентрацией. Ученик досыпал на дно сосуда ещё чуть-чуть соли. При медленном растворении соли плотность раствора в разных частях сосуда стала разной — в нижней части немного бóльшей, чем в верхней. Как изменится форма капли? Ответ поясните.

Поверхностное натяжение жидкостей

Если взять тонкую чистую стеклянную трубку (она называется капилляром), расположить её вертикально и погрузить её нижний конец в стакан с водой, то вода в трубке поднимется на некоторую высоту над уровнем воды в стакане. Повторяя этот опыт с трубками разных диаметров и с разными жидкостями, можно установить, что высота поднятия жидкости в капилляре получается различной. В узких трубках одна и та же жидкость поднимается выше, чем в широких. При этом в одной и той же трубке разные жидкости поднимаются на разные высоты. Результаты этих опытов, как и ещё целый ряд других эффектов и явлений, объясняются наличием поверхностного натяжения жидкостей.

Возникновение поверхностного натяжения связано с тем, что молекулы жидкости могут взаимодействовать как между собой, так и с молекулами других тел — твёрдых, жидких и газообразных, — с которыми находятся в соприкосновении. Молекулы жидкости, которые находятся на её поверхности, «существуют» в особых условиях — они контактируют и с другими молекулами жидкости, и с молекулами иных тел. Поэтому равновесие поверхности жидкости достигается тогда, когда обращается в ноль сумма всех сил взаимодействия молекул, находящихся на поверхности жидкости, с другими молекулами. Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, взаимодействуют преимущественно с молекулами самой жидкости, то жидкость принимает форму, имеющую минимальную площадь свободной поверхности. Это связано с тем, что для увеличения площади свободной поверхности жидкости нужно переместить молекулы жидкости из её глубины на поверхность, для чего необходимо «раздвинуть» молекулы, находящиеся на поверхности, то есть совершить работу против сил их взаимного притяжения. Таким образом, состояние жидкости с минимальной площадью свободной поверхности является наиболее выгодным с энергетической точки зрения. Поверхность жидкости ведёт себя подобно натянутой упругой плёнке — она стремится максимально сократиться. Именно с этим и связано появление термина «поверхностное натяжение».

Приведённое выше описание можно проиллюстрировать при помощи опыта Плато. Если поместить каплю анилина в раствор поваренной соли, подобрав концентрацию раствора так, чтобы капля плавала внутри раствора, находясь в состоянии безразличного равновесия, то капля под действием поверхностного натяжения примет шарообразную форму, поскольку среди

всех тел именно шар обладает минимальной площадью поверхности при заданном объёме.

Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, контактируют с молекулами твёрдого тела, то поведение жидкости будет зависеть от того, насколько сильно взаимодействуют друг с другом молекулы жидкости и твёрдого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела велики, то жидкость будет стремиться растечься по поверхности твёрдого тела. В этом случае говорят, что жидкость хорошо смачивает твёрдое тело (или полностью смачивает его). Примером хорошего смачивания может служить вода, приведённая в контакт с чистым стеклом. Капля воды, помещённая на стеклянную пластинку, сразу же растекается по ней тонким слоем. Именно из-за хорошего смачивания стекла водой и наблюдается поднятие уровня воды в тонких стеклянных трубках. Если же силы притяжения молекул жидкости друг к другу значительно превышают силы их притяжения к молекулам твёрдого тела, то жидкость будет стремиться принять такую форму, чтобы площадь её контакта с твёрдым телом была как можно меньше. В этом случае говорят, что жидкость плохо смачивает твёрдое тело (или полностью не смачивает его). Примером плохого смачивания могут служить капли ртути, помещённые на стеклянную пластинку. Они принимают форму почти сферических капель, немного деформированных из-за действия силы тяжести. Если опустить конец стеклянного капилляра не в воду, а в сосуд с ртутью, то её уровень окажется ниже уровня ртути в сосуде.

Вариант № 326720

1. Задание 25 № 323. Тележка с песком общей массой 10 кг движется без трения по горизонтальной поверхности со скоростью 2 м/с. Вслед за тележкой летит шар массой 2 кг с горизонтальной скоростью 8 м/с. После попадания в песок шар застревает в нем. Какую скорость при этом приобретает тележка?

2. Задание 25 № 1162. Маленький камушек свободно падает без начальной скорости с высоты 20 м на поверхность Земли. Определите, какой путь пройдёт камушек за последнюю секунду своего полёта. Ускорение свободного падения можно принять равным 10 м/с².

3. Задание 25 № 944. Ударная часть молота массой 10 т свободно падает с высоты 2,5 м на стальную деталь. Какую массу имеет стальная деталь, если после 32 ударов она нагрелась на 20 °С? На нагревание расходуется 25% энергии молота.

4. Задание 25 № 1270. Подъёмный кран равномерно поднимает груз массой 2,5 тонны со скоростью 0,2 м/с. Определите мощность двигателя крана, если известно, что его коэффициент полезного действия 40%.

5. Задание 25 № 620. Подъёмный кран поднимает равномерно груз массой 0,5 т на высоту 28,5 м за 30 с. Чему равен КПД двигателя крана, если сила тока, потребляемая краном, равна 25 А, а напряжение на обмотке его двигателя — 380 В?

6. Задание 25 № 674. Потенциальная энергия стрелы, выпущенной из лука со скоростью 30 м/с вертикально вверх, через 2 с после начала движения равна 40 Дж. Чему равна масса стрелы? Потенциальная энергия стрелы отсчитывается от уровня старта.

7. Задание 25 № 1473. Какой путь пройдет машина на горизонтальном участке дороги после выключения двигателя, если коэффициент трения составляет 0,2, а скорость движения машины 72 км/ч?

8. Задание 25 № 809. Груз массой 2 кг равномерно втаскивают по шероховатой наклонной плоскости, имеющей высоту 0,6 м и длину 1 м, действуя на него силой, равной по модулю 20 Н и направленной вдоль наклонной плоскости. Чему равен КПД наклонной плоскости?

9. Задание 25 № 1297. Мощность двигателя подъёмного крана 12 кВт. С какой скоростью этот кран будет равномерно поднимать груз массой 2,16 тонны, если коэффициент полезного действия двигателя крана 45%?

10. Задание 25 № 836. Груз массой 1 кг равномерно втаскивают по шероховатой наклонной плоскости, имеющей высоту 0,6 м и длину 1 м, действуя на него силой F, направленной вдоль наклонной плоскости. Коэффициент полезного действия наклонной плоскости равен η = 0,5. Определите модуль силы F, действующей на груз.

11. Задание 25 № 1424. Однородный горизонтальный брус опирается левым концом A на подставку. Для того, чтобы брус находился в равновесии, к его правому концу B нужно приложить вертикально направленную силу F = 800 Н. Чему равна масса Mбруса?

12. Задание 25 № 1501. Определите плотность материала, из которого изготовлен шарик объемом 0,04 см³, равномерно падающий по вертикали в воде, если при его перемещении на 6 м выделилось 24,84 мДж энергии?

13. Задание 25 № 161. Металлический шар массой m₁ = 2 кг упал на свинцовую пластину массойm₂ = 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2 °С. С какой высоты упал шар, если на нагревание пластины пошло 80% выделившегося при ударе количества теплоты?

14. Задание 25 № 512. Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, если их начальная температура составляла 20 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

15. Задание 25 № 1555. Два связанных нитью друг с другом бруска массой соответственно m₁ = 200 г и m₂ = 300 г движутся равноускоренно под действием силы F = 2 Н, направленной под углом 60° к горизонту (см. рисунок). Чему равна сила натяжения нити между брусками? Трение пренебрежимо мало.

16. Задание 25 № 377. Транспортер равномерно поднимает груз массой 190 кг на высоту 9 м за 50 с. Сила тока в электродвигателе равна 1,5 А. КПД двигателя транспортера составляет 60%. Определите напряжение в электрической сети.

17. Задание 25 № 242. Шары массами 6 и 4 кг, движущиеся навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями, соударяются, после чего движутся вместе. В результате соударения выделилось 19,2 Дж энергии. Определите, с какой по модулю скоростью относительно Земли двигались шары до соударения?

18. Задание 25 № 485. Прямолинейный проводник, имеющий длину 50 см и массу 5 г, подвешен горизонтально на двух проводниках в горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл (см. рисунок). При пропускании через проводник электрического тока натяжение вертикальных проводников уменьшилось в два раза. Чему равна сила тока?

19. Задание 25 № 215. Шары массами 6 и 4 кг, движущиеся навстречу друг другу со скоростью 2 м/с каждый относительно Земли, соударяются, после чего движутся вместе. Определите, какое количество теплоты выделится в результате соударения.

20. Задание 25 № 1216. Маленькому камушку, находящемуся на поверхности Земли, сообщили скорость, направленную вертикально вверх. Через 2 секунды камушек вернулся в исходную точку. Определите, на какую величину ΔV отличалась начальная скорость этого камушка от его средней скорости за время прохождения камушком всего пути. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

21. Задание 25 № 431. Прямолинейный проводник, имеющий длину 50 см и массу 5 г, подвешен горизонтально на двух проводниках в горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл (см. рисунок). При пропускании через проводник электрического тока натяжение вертикальных проводников увеличилось в 2 раза. Чему равна сила тока?

22. Задание 25 № 1243. Маленькому камушку, находящемуся на поверхности Земли, сообщили скорость, направленную вертикально вверх. Через 2 секунды камушек вернулся в исходную точку. Определите, во сколько раз n отличалась начальная скорость этого камушка от его средней скорости за время прохождения камушком всего пути. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

23. Задание 25 № 566. Найдите силу тяги, развиваемую при скорости 12 м/с электровозом, работающим при напряжении 3 кВ и потребляющим ток 1,6 кА. КПД двигателя электровоза равен 85%.

24. Задание 25 № 539. Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены параллельно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время закипит вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, если начальная температура составляла 20 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

25. Задание 25 № 1078. 1 кг глицерина и 2 кг воды наливают в сосуд и аккуратно перемешивают. Считая, что объём смеси жидкостей равен сумме их начальных объёмов, определите плотность образовавшегося раствора.

1. Задание 11 № 253. К середине массивного проводника, соединяющего два незаряженных электрометра, поднесли отрицательно заряженную палочку. Как распределится заряд на электрометрах?

1) на электрометре 1 будет избыточный положительный заряд, на электрометре 2 — избыточный отрицательный заряд

2) на электрометре 1 будет избыточный отрицательный заряд, на электрометре 2 — избыточный положительный заряд

3) оба электрометра будут заряжены положительно, а массивный проводник отрицательно

4) оба электрометра будут заряжены отрицательно, а массивный проводник положительно

2. Задание 11 № 820. Два незаряженных электроскопа соединены проволокой. К одному из них подносят заряженную палочку. Заряды, которые могут находиться на палочке и на листочках электроскопов.

1) правильно показаны только на рисунке 1

2) правильно показаны только на рисунке 2

3) правильно показаны и на рисунке 1, и на рисунке 2

4) не показаны правильно ни на рисунке 1, ни на рисунке 2

3. Задание 11 № 999. К положительно заряженному электроскопу (см. рисунок) подносят положительно заряженную палочку, не касаясь ею шара электроскопа. Что произойдет с листками электроскопа?

1) электроскоп полностью разрядится

2) угол отклонения листков электроскопа от вертикали увеличится

3) угол отклонения листков электроскопа от вертикали не изменится

4) угол отклонения листков электроскопа от вертикали уменьшится

4. Задание 11 № 118. Из какого материала может быть сделан стержень, соединяющий электроскопы, изображённые на рисунке?

А. Сталь

Б. Стекло

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

5. Задание 11 № 1173. Отрицательно заряженную палочку поднесли сначала к лёгкой незаряженной металлической гильзе, а затем – к лёгкой незаряженной бумажной гильзе. В обоих случаях палочка не касалась гильзы. Притягиваться к палочке

1) будет только металлическая гильза

2) будет только бумажная гильза

3) будут обе гильзы

4) не будет ни одна гильза

6. Задание 11 № 1408. На штативе при помощи шёлковой нити подвешена сделанная из фольги незаряженная гильза. К ней медленно приближают отрицательно заряженный шар на изолирующей подставке. При достаточно близком положении шара гильза займёт положение, показанное на рисунке

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

7. Задание 11 № 361. Металлический шарик 1, укрепленный на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд , приводят поочередно в соприкосновение с двумя такими же шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках и имеющими, соответственно, заряды −q и +q.

Какой заряд в результате останется на шарике 3?

1) 

2) 

3) 

4) 

8. Задание 11 № 972. К положительно заряженному электроскопу (см. рисунок) подносят отрицательно заряженную палочку, не касаясь ею шара электроскопа. Что произойдет с листками электроскопа?

1) электроскоп полностью разрядится

2) угол отклонения листков электроскопа от вертикали увеличится

3) угол отклонения листков электроскопа от вертикали не изменится

4) угол отклонения листков электроскопа от вертикали уменьшится

9. Задание 11 № 793. Два незаряженных электроскопа соединены проволокой. К одному из них подносят заряженную палочку. Заряды, которые могут находиться на палочке и на листочках электроскопов.

1) правильно показаны только на рисунке 1

2) правильно показаны только на рисунке 2

3) правильно показаны и на рисунке 1, и на рисунке 2

4) не показаны правильно ни на рисунке 1, ни на рисунке 2

10. Задание 11 № 199. Ученик положил металлическую линейку на выключенную электрическую лампочку, поднес к её концу, не касаясь, положительно заряженную палочку и начал осторожно перемещать палочку по дуге окружности. Линейка при этом поворачивалась вслед за палочкой. Это происходит потому, что

1) между палочкой и линейкой действует сила тяготения

2) на ближайшем к палочке конце линейки образуется избыточный положительный заряд и она притягивается к линейке

3) на ближайшем к палочке конце линейки образуется избыточный отрицательный заряд и она притягивается к линейке

4) вся линейка приобретает избыточный отрицательный заряд и притягивается к палочке

11. Задание 11 № 1254. Заряженную положительным зарядом палочку подносят к незаряженному электрометру. Когда палочка находится вблизи шарика электрометра, но не касается его, наблюдают отклонение стрелки электрометра. Укажите номер рисунка, на котором правильно указано распределение заряда в электрометре.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

12. Задание 11 № 1512. К шару на конце стержня незаряженного электроскопа поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку. Листочки электроскопа разошлись на некоторый угол. Что при этом происходит с зарядом электроскопа?

1) Электроскоп останется в целом нейтральным, но заряды перераспределятся: на листочках будет недостаток электронов, на верхнем конце стержня — избыток электронов.

2) Электроскоп останется в целом нейтральным, но заряды перераспределятся: на листочках будет избыток электронов, на верхнем конце стержня — недостаток электронов.

3) И листочки, и стержень электроскопа приобретут отрицательный заряд.

4) И листочки, и стержень электроскопа приобретут положительный заряд.

13. Задание 11 № 739. Маленькая капелька масла, заряженная отрицательно, помещена в однородное электрическое поле (см. рисунок). Какая стрелка правильно указывает направление движения капельки? Силой тяжести, действующей на капельку, можно пренебречь, начальная скорость капельки равна нулю.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

14. Задание 11 № 226. Одному из двух одинаковых металлических шариков сообщили заряд , другому — заряд . Затем шарики соединили проводником. Какими станут заряды шариков после соединения?

1) одинаковыми и равными 

2) одинаковыми и равными 

3) одинаковыми и равными 

4) заряд первого шарика , второго 

15. Задание 11 № 1089.

Эбонитовую палочку потёрли мехом и поднесли к тонкой струйке воды, льющейся из крана. Струя воды изогнулась в сторону палочки. Это произошло, потому что

1) струя воды заряжена положительно

2) струя воды заряжена отрицательно

3) при поднесении палочки в струе перераспределились собственные заряды: на той стороне струи, которая находится ближе к палочке, образовался избыток положительного заряда

4) при поднесении палочки на струю воды извне перешли заряды, противоположные по знаку тем, которые были на палочке

16. Задание 11 № 658. На рисунке изображены одинаковые электроскопы, соединённые стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень?

А. Медь.

Б. Сталь.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

17. Задание 11 № 874. Опоздавший на урок ученик, войдя в класс, увидел результат уже проведённой физической демонстрации: на столе были установлены два штатива с подвешенными к ним на шёлковых нитях лёгкими бумажными гильзами, которые располагались так, как показано на рисунке. Какой вывод можно сделать об электрических зарядах этих гильз, судя по их расположению друг относительно друга?

1) гильзы не заряжены

2) гильзы заряжены либо обе отрицательно, либо обе положительно

3) одна гильза не заряжена, а другая заряжена

4) гильзы заряжены разноимёнными зарядами

18. Задание 11 № 1457. К двум заряженным шарикам, подвешенным на изолирующих нитях, подносят положительно заряженную стеклянную палочку. В результате положение шариков изменяется так, как показано на рисунке (пунктирными линиями указано первоначальное положение).

Это означает, что

1) оба шарика заряжены отрицательно

2) первый шарик заряжен отрицательно, а второй — положительно

3) первый шарик заряжен положительно, а второй — отрицательно

4) оба шарика заряжены положительно

19. Задание 11 № 847. Два маленьких шарика — А и В — удерживают так, как показано на рисунке. Оба шарика заряжены положительно. Какой из векторов, изображённых на рисунке, правильно указывает направление электрической силы, действующей на шарик В со стороны шарика A?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

20. Задание 11 № 469. В вершинах равностороннего треугольника расположены равные по модулю заряды q₁, q₂ и q₃ (см. рисунок). Суммарная сила, действующая на заряд q₁ со стороны зарядов q₂ и q₃, сонаправлена вектору

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

21. Задание 11 № 1281. Заряженную отрицательным зарядом палочку подносят к незаряженному электрометру. Когда палочка находится вблизи шарика электрометра, но не касается его, наблюдают отклонение стрелки электрометра. Укажите номер рисунка, на котором правильно указано распределение заряда в электрометре.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

22. Задание 11 № 1690. Положительно заряженную стеклянную палочку поднесли, не касаясь, к шару незаряженного электроскопа. В результате листочки электроскопа разошлись на некоторый угол (см. рисунок).

Распределение заряда в электроскопе при поднесении палочки правильно показано на рисунке

23. Задание 11 № 334. К отрицательно заряженному электроскопу поднесли, не касаясь его, палочку из диэлектрика. При этом листочки электроскопа разошлись на значительно больший угол. Палочка может быть

1) заряжена только отрицательно

2) заряжена только положительно

3) заряжена и положительно, и отрицательно

4) не заряжена

24. Задание 11 № 64. Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) +14е

2) +6е

3) −14е

4) −6е

25. Задание 11 № 685. Незаряженный электроскоп 1 соединили эбонитовым стержнем с таким же отрицательно заряженным электроскопом 2 (см. рисунок). При этом

1) оба электроскопа станут отрицательно заряженными

2) первый электроскоп приобретет положительный заряд

3) первый электроскоп останется незаряженным

4) второй электроскоп разрядится

1. Задание 12 № 605. Укажите правильную электрическую схему для измерения электрического напряжения на резисторе R₂ при последовательном соединении двух резисторов R₁ и R₂.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

2. Задание 12 № 146. Три резистора, сопротивления которых:  R₁ = 3 Ом;  R₂ = 6 Ом и R₃ = 9 Ом, соединены последовательно. Вольтметр, подключённый параллельно второму резистору, показывает напряжение 12 В. Чему равно напряжение на всем участке цепи? Вольтметр считать идеальным.

1) 9 В

2) 36 В

3) 144 В

4) 648 В

3. Задание 12 № 281. В таблице представлены результаты исследования зависимости силы тока от напряжения на концах резистора. Какое значение напряжения должно стоять в пустой клетке?

1) 12 В

2) 13 В

3) 15 В

4) 16 В

4. Задание 12 № 740. На рисунке показаны два графика зависимости напряжения U на концах двух проводников — «1» и «2» — от силы тока I в них. Эти проводники соединили последовательно. Чему равно общее сопротивление проводников?

1) 0,33 Ом

2) 0,67 Ом

3) 1,5 Ом

4) 3 Ом

5. Задание 12 № 1228. Две проволоки 1 и 2 одинаковой длины, сделанные из одинакового материала, соединены последовательно и расположены вдоль прямой линии. На рисунке приведён график зависимости показаний вольтметра U от расстояния l между точками подключения клемм вольтметра (одна из клемм подключена к началу проволоки 1, а вторую можно перемещать вдоль проволок). Каково соотношение количеств теплоты Q₁ и Q₂, выделяющихся в проволоках за одинаковые промежутки времени?

1) Q₁ = 2Q₂

2) Q₁ = 1,5Q₂

3) Q₁ = Q₂

4) Q₁ = 0,5Q₂

6. Задание 12 № 578. На диаграммах изображены силы тока и напряжения на концах двух проводников. Сравните сопротивления этих проводников.

1) 

2) 

3) 

4) 

7. Задание 12 № 821. На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей K₁ и K₂. К точкам А и Вприложено постоянное напряжение. Минимальная сила тока, текущего через участок цепи АВ, может быть получена

1) при замыкании только ключа K₁

2) при замыкании только ключа K₂

3) при замыкании обоих ключей одновременно

4) при обоих одновременно разомкнутых ключах

8. Задание 12 № 1318. Электрическая цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединённых последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) подсоединить к проволоке последовательно вторую такую же проволоку

2) железную проволоку заменить на нихромовую

3) поменять местами проволоку и лампочку

4) подсоединить к проволоке параллельно вторую такую же проволоку

9. Задание 12 № 1513. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если R₁ = 1 Ом, R₂ = 10 Ом, R₃ = 10 Ом, R₄ = 5 Ом?

1) 9 Ом

2) 11 Ом

3) 16 Ом

4) 26 Ом

10. Задание 12 № 1654. На диаграмме 1 показаны значения напряжения U между концами цилиндрических медных проводников 1 и 2 одинаковой длины, а на диаграмме 2 – площади S их поперечного сечения. Сравните силу тока I₁ и I₂ в этих двух проводниках.

1) I₁ = I₂/2

2) I₁ = I₂/4

3) I₁ = 2I₂

4) I₁ = 3I₂

11. Задание 12 № 1201. Две проволоки 1 и 2 одинаковой длины, сделанные из одинакового материала, соединены последовательно и расположены вдоль прямой линии. На рисунке приведён график зависимости показаний вольтметра U от расстояния l между точками подключения клемм вольтметра (одна из клемм подключена к началу проволоки 1, а вторую можно перемещать вдоль проволок). Каково соотношение количеств теплоты Q₁ и Q₂, выделяющихся в проволоках за одинаковые промежутки времени?

1) Q₁ = 2Q₂

2) Q₁ = Q₂

3) Q₁ = 0,5Q₂

4) Q₁ = 0,25Q₂

12. Задание 12 № 551. В электрической цепи, представленной на схеме, сопротивления резисторов равны соответственно R₁ = 2 Ом и R₂= 4 Ом. Вольтметр показывает напряжение 18 В. Напряжение на первом резисторе равно

1) 3 В

2) 4,5 В

3) 6 В

4) 12 В

13. Задание 12 № 875. На двух диаграммах показаны значения напряжения U между концами цилиндрических медных проводников 1 и 2 одинаковой длины, а также площади S их поперечного сечения. Сравните силу тока I₁ и I₂ в этих двух проводниках.

1) 

2) 

3) 

4) 

14. Задание 12 № 794. На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей K₁ и K₂. К точкам А иВ приложено постоянное напряжение. Максимальная сила тока, текущего через участок цепи АВ, может быть получена

1) при замыкании только ключа K₁

2) при замыкании только ключа K₂

3) при замыкании обоих ключей одновременно

4) при обоих одновременно разомкнутых ключах

15. Задание 12 № 1090.

На диаграмме (см. рисунок) представлены значения напряжения для двух проводников (1) и (2), соединённых последовательно. Сравните сопротивления R₁ и R₂ этих проводников.

1) R₂ = R₁/6

2) R₂ = 0,5R₁

3) R₂ = R₁

4) R₂ = 2R₁

16. Задание 12 № 497. К источнику постоянного тока подсоединили две лампы (см. рисунок), имеющие одинаковые электрические сопротивления. Чему равно сопротивление каждой лампы, если показания идеального амперметра и вольтметра равны соответственно 3 А и 6 В?

1) 0,5 Ом

2) 1 Ом

3) 2 Ом

4) 4 Ом

17. Задание 12 № 912.

На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы токаА₁ и А₂ в этих проводниках за одно и то же время.

1) А₁ = А₂

2) А₁ = 3А₂

3) 9А₁ = А₂

4) 3А₁ = А₂

18. Задание 12 № 1573. Чему равно сопротивление участка цепи, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов сопротивлением 4 Ом каждый?

1) 0,4 Ом

2) 2 Ом

3) 4 Ом

4) 8 Ом

19. Задание 12 № 1627. На первой диаграмме показаны значения напряжения U между концами цилиндрических алюминиевых проводников 1 и 2 одинакового поперечного сечения, а на второй диаграмме – их длина l. Сравните силу тока I₁ и I₂ в этих двух проводниках.

1) I₁ = I₂/2

2) I₁ = I₂

3) I₁ = 2I₂

4) I₁ = 4I₂

20. Задание 12 № 335. В таблице представлены результаты исследования зависимости силы тока от напряжения на концах резистора. Чему равно сопротивление резистора?

1) 0,5 Ом

2) 2 Ом

3) 8 Ом

4) 32 Ом

21. Задание 12 № 65. Имеется три резистора, изготовленных из различных материалов и имеющих различные размеры (см. рисунок). Наименьшее электрическое сопротивление имеет(-ют)

1) резистор 1

2) резистор 2

3) резистор 3

4) резисторы 1 и 3

22. Задание 12 № 686. По проводнику течет ток 8 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за 40 с?

1) 5 Кл

2) 5 кКл

3) 320 Кл

4) 3,2 кКл

23. Задание 12 № 119. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки соединённых последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную

2) уменьшить длину проволоки

3) поменять местами проволоку и лампочку

4) железную проволоку заменить на нихромовую

24. Задание 12 № 38. На рисунке приведён участок электрической цепи, по которому течёт ток. В каком из проводников сила тока наименьшая?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

25. Задание 12 № 227. Алюминиевая, железная и нихромовая проволоки, имеющие одинаковые размеры, соединены последовательно и подключены к источнику тока. На какой из проволок при прохождении электрического тока будет выделяться наибольшее количество теплоты за одно и то же время?

1) на алюминиевой

2) на железной

3) на нихромовой

4) на всех трёх проволоках будет выделяться одинаковое количество теплоты

Вариант № 267156

1. Задание 13 № 876. Проволочный виток, подсоединённый к гальванометру, равномерно перемещают перпендикулярно линиям индукции B однородного магнитного поля слева направо, как показано на рисунке. Индукционный ток в витке

1) не возникает, так как виток перемещают параллельно самому себе в однородном магнитном поле

2) не возникает, так как виток перемещают равномерно

3) возникает, так как при перемещении плоскость витка пересекают линии индукции магнитного поля

4) возникает, так как плоскость витка перпендикулярна линиям магнитной индукции

Решение.

Согласно закону Фарадея индукционный ток возникает в контуре, если происходит изменение магнитного потока Φ, пронизывающего этот контур, во времени. Поток равен

где B — модуль вектора магнитной индукции, S — площадь, ограниченная контуром, и α — угол между перпендикуляром к витку и направлением вектора магнитной индукции. Ни одна из этих величин не меняется, т. к. поле однородно и рамка движется параллельно самой себе.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

2. Задание 13 № 1410. В магнитное поле, линии индукции которого показаны на рисунке, помещены небольшие магнитные стрелки с номерами 1, 2, 3 и 4, которые могут свободно вращаться. Северный полюс стрелки на рисунке тёмный, южный — светлый. В устойчивом положении находится стрелка с номером

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

Северный полюс магнитной стрелки указывает направление магнитного поля, поэтому в устойчивом положении стрелка находится тогда, когда её северный полюс ориентирован по направлению магнитного поля. Таким образом, в устойчивом положении находится стрелка под номером 3.

Ответ: 3.

Ответ: 3

3. Задание 13 № 39. По лёгкой проводящей рамке, расположенной между полюсами подковообразного магнита, пропустили электрический ток, направление которого указано на рисунке стрелками.

Решение.

Магнитное поле будет направлено от северного полюса магнита к южному (перпендикулярно стороне АБ рамки). На стороны рамки с током действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна , где  — сила тока в рамке,  — величина магнитной индукции поля магнита,  — длина соответствующей стороны рамки,  — синус угла между вектором магнитной индукции и направлением тока. Таким образом, на АБ сторону рамки и сторону параллельную ей будут действовать силы, равные по величине, но противоположные по направлению: на левую сторону «от нас», а на правую «на нас». На остальные стороны силы действовать не будут, поскольку ток в них течет параллельно силовым линиям поля. Таким образом рамка начнёт вращаться по часовой стрелке, если смотреть сверху.

По мере поворота направление силы будет меняться и в тот момент, когда рамка повернётся на 90° вращающий момент сменит направление, таким образом, рамка не будет проворачиваться дальше. Некоторое время рамка будет колебаться в таком положении, а затем окажется в положении, указанном на рисунке 4.

Ответ: 4.

Ответ: 4

4. Задание 13 № 201. Из какого материала могут быть изготовлены мелкие предметы, чтобы они притянулись к магниту?

А. Медь.

Б. Железо.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Вещества, которые могут притягиваться магнитами называются парамагнетиками и ферромагнетиками, те, которые не могут — диамагнетиками. Железо относится к ферромагнетикам, медь — к диамагнетикам.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

5. Задание 13 № 120. На рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?

1) 1 — северному полюсу; 2 — южному

2) 1 — южному; 2 — северному полюсу

3) и 1, и 2 — северному полюсу

4) и 1, и 2 — южному полюсу

Решение.

Поскольку магнитные линии не замкнуты, оба полюса являются либо одновременно южными, либо одновременно северными. Буква N (North) обозначает северный полюс, S (South) — южный. Северный полюс притягивается к южному. Следовательно, области 1 и 2 соответствуют южному полюсу.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

6. Задание 13 № 309. Правильное положение магнитной стрелки в магнитном поле постоянного магнита изображено на рисунке

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые притягиваются. Следовательно, правильной является картинка 3.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

7. Задание 13 № 633. По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах сердечника катушки

1) образуются магнитные полюса: на конце 1 — северный полюс, на конце 2 — южный полюс

2) образуются магнитные полюса: на конце 1 — южный полюс, на конце 2 — северный полюс

3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд, на конце 2 — положительный заряд

4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд, на конце 2 — отрицательный заряд

Решение.

При пропускании тока через катушку она становится магнитом. По правилу правой руки определяем направление линий магнитного поля: они выходят из конца 1 и попадают в конец 2, следовательно, на конце 1 образуется северный полюс, на конце 2 — южный полюс.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

8. Задание 13 № 525. На рисунке представлена картина линий магнитного поля, полученная с помощью железных опилок от двух полосовых магнитов. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?

1) 1 — северному полюсу, 2 — южному

2) 2 — северному полюсу, 1 — южному

3) и 1, и 2 — северному полюсу

4) и 1, и 2 — южному полюсу

Решение.

Магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный. Из рисунка видно, что линии не замкнуты и магнитная стрелка притягивается к магниту южным концом. Следовательно, оба полюса — северные.

Правильный ответ указан под номером 3.

Повтор задания 363.

Ответ: 3

9. Задание 13 № 552. Постоянный полосовой магнит сначала вносят в фарфоровое замкнутое кольцо (рис. 1а), затем в алюминиевое кольцо с разрезом (рис. 1б).

Индукционный ток

1) возникает только в первом случае

2) возникает только во втором случае

3) возникает в обоих случаях

4) не возникает ни в одном из случаев

Решение.

В первом случае индукционный ток не возникает, поскольку фарфор — не проводник. Во втором, так как кольцо не замкнуто.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

10. Задание 13 № 336. В катушке, соединенной с гальванометром, перемещают магнит. Направление индукционного тока зависит

А. от того, вносят магнит в катушку или его выносят из катушки

Б. от скорости перемещения магнита

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Направление индукционного тока зависит только от того, вносят магнит в катушку или его выносят из катушки. Величина индукционного тока зависит от от скорости перемещения магнита.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

11. Задание 13 № 147. Параллельно висящему проводнику, по которому течёт электрический ток, расположили другой проводник, соединённый с источником тока. Что произойдёт с проводниками при замыкании цепи, в которую включён второй проводник?

1) состояние проводников не изменится

2) проводники притянутся друг к другу

3) проводники оттолкнутся друг от друга

4) проводники притянутся друг к другу или оттолкнутся друг от друга в зависимости от направлений токов

Решение.

По закону Лоренца на заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца. В данном случае во втором проводнике при замыкании цепи начинают двигаться электроны, а магнитное поле создаётся движущимися электронами первого проводника. Следовательно проводники притянутся друг к другу или оттолкнутся друг от друга в зависимости от направлений токов.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

12. Задание 13 № 822. Линия магнитного поля изображённого на рисунке полосового магнита направлена строго влево в точках

1) 1 и 4

2) 2 и 3

3) 1 и 3

4) 2 и 4

Решение.

Линии магнитного поля выходят из северного полюса и приходят в южный. Поэтому они направлены влево в точках 1 и 4.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

13. Задание 13 № 1459. В катушке, соединенной с гальванометром, перемещают магнит. Величина индукционного тока зависит А. от того, вносят магнит в катушку или его выносят из катушки Б. от того, каким полюсом выносят магнит из катушки Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

По закону Фарадея ЭДС магнитной индукции зависит только от скорости изменения магнитного потока. Следовательно, величина индукционного тока зависит только от скорости перемещения магнита. От того, вносят магнит в катушку или его выносят из катушки будет зависеть направление тока, от того, каким полюсом выносят магнит из катушки величина индукционного тока не зависит.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

14. Задание 13 № 1175. К магнитной стрелке медленно поднесли снизу постоянный магнит, как показано на рисунке. Как повернётся магнитная стрелка?

1) на 90° по часовой стрелке

2) на 90° против часовой стрелки

3) на 45° по часовой стрелке

4) никак не повернётся

Решение.

Противоположные полюса магнитов притягиваются, следовательно стрелка повернётся на 90° по часовой стрелке.

Правильный ответ указан под номером: 1.

Ответ: 1

15. Задание 13 № 1383. В магнитное поле, линии индукции которого показаны на рисунке, помещены небольшие магнитные стрелки с номерами 1, 2, 3 и 4, которые могут свободно вращаться. Южный полюс стрелки на рисунке светлый, северный — тёмный. В устойчивом положении находится стрелка с номером

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

В магнитном поле северный полюс магнитной стрелки указывает направление магнитного поля. Следовательно, правильным является расположение стрелки, указанной под номером 2.

Правильный ответ указан под номером: 2.

Ответ: 2

16. Задание 13 № 1001. К источнику постоянного напряжения вначале подключают алюминиевую проволоку, а затем кювету с электролитом. При этом в каждом случае рядом с проводниками помещают магнитную стрелку. В каком случае магнитная стрелка после замыкания ключа зафиксирует факт появления магнитного поля?

1) ни в том, ни в другом случае

2) в обоих случаях

3) только в первом случае

4) только во втором случае

Решение.

В первом случае по проволоке течет ток, а значит возникает магнитное поле. Во втором случае между обкладками в кювете с электролитом тоже течет ток. Наличие тока в обоих проводниках способствует появлению магнтного поля.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

17. Задание 13 № 579. В однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен перпендикулярно рисунку от наблюдателя, находится электрическая цепь, состоящая из прямолинейных проводников. В какую сторону направлена сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник 1—2?

1) вертикально вверх ↑

2) вертикально вниз ↓

3) горизонтально влево ←

4) горизонтально вправо →

Решение.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки: магнитные линии входят в ладонь, пальцы направлены по току, тогда отогнутый большой палец укажет направление силы. В проводнике 1—2 ток направлен от точки 2 к точке 1. Таким образом, сила Ампера направленна горизонтально вправо.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

18. Задание 13 № 913. Два параллельно расположенных проводника подключили параллельно к источнику тока.

Направление электрического тока и взаимодействие проводников верно изображены на рисунке

1)

2)

3)

4)

Решение.

Поскольку проводники подключены параллельно, направление тока в них совпадает. Электрический ток направлен от «плюса» к «минусу». Проводники, токи в которых сонаправленны, притягиваются.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

19. Задание 13 № 471. Проводник с током втягивается в область постоянного дугообразного магнита (см. рисунок).

Согласно рисунку магнитные линии между полюсами магнита направлены

1) по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен слева направо

2) по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен справа налево

3) по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен слева направо

4) по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен справа налево

Решение.

Ток течёт от «плюса» к «минусу». Из рисунка следует, что ток в проводнике направлен слева направо. Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

20. Задание 13 № 1574. На рисунке изображен проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас. Как направлена сила, действующая на проводник с током?

1) вправо →

2) влево ←

3) вниз ↓

4) вверх ↑

Решение.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: нужно расположить руку так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а четыре отставленных пальца указывали направление тока, тогда отставленный большой палец укажет направление силы Ампера. Применяя данное правило, получим, что сила Ампера направлена вверх.

Ответ: 3.

Ответ: 3

21. Задание 13 № 1601. Какой из приведённых ниже процессов объясняется явлением электромагнитной индукции?

1) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током

2) взаимодействие двух проводников с током

3) появление тока в замкнутой катушке при опускании в неё постоянного магнита

4) возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле

Решение.

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что при изменении потока магнитного поля через замкнутый проводник, в данном проводнике возникает электрический ток. Такое явление указано под номером 3.

Ответ: 3.

Ответ: 3

22. Задание 13 № 93. На рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов, судя по расположению магнитной стрелки, соответствуют области 1 и 2?

1) 1 — северному полюсу; 2 — южному

2) 1 — южному; 2 — северному полюсу

3) и 1, и 2 — северному полюсу

4) и 1, и 2 — южному полюсу

Решение.

Поскольку магнитные линии замкнуты, полюса не могут быть одновременно южными или северными. Буква N (North) обозначает северный полюс, S (South) — южный. Северный полюс притягивается к южному. Следовательно, область 1 — южный полюс, область 2 — северный полюс.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

23. Задание 13 № 282. Между полюсами постоянного магнита помещен проводник с током, направление которого показано на рисунке. По какой из стрелок: 1, 2, 3 или 4 — будет направлена сила, действующая на проводник с током?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

Магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный. на проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки: магнитный линии входят в ладонь, пальцы направлены по току, отогнутый большой палец укажет направление силы. Таким образом, сила будет направлена по направлению 4.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

24. Задание 13 № 1064. Ток силой I протекает по прямолинейному участку провода (ток направлен «на нас»). Вектор индукции магнитного поля, создаваемого током, направлен влево в точке

1) А

2) B

3) C

4) D

Решение.

Направление вектора магнитной индукции, создаваемое вокруг проводника с током определяется по правилу правой руки. Таким образом, вектор индукции магнитного поля направлен влево в точке C.

Правильный ответ указан под номером: 3.

Ответ: 3

25. Задание 13 № 1091.

Ток силой I протекает по прямолинейному участку провода (ток направлен «от нас»).

Вектор индукции магнитного поля, создаваемого током, направлен вверх (в плоскости рисунка) в точке

1) А

2) B

3) C

4) D

Решение.

Направление вектора магнитной индукции для провода определяется правилом правой руки или правилом правого буравчика, следовательно вектор индукции магнитного поля направлен вверх в точкеC.

Ответ: 3

Вариант № 267161

1. Задание 17 № 528. Какой из типов радиоактивного излучения представляет собой поток положительно заряженных частиц?

1) нейтронное излучение

2) β-лучи

3) γ-лучи

4) α-лучи

Решение.

Поток положительно заряженных частиц представляют собой альфа-лучи. Гамма-лучи представляют собой электромагнитное поле, бета-лучи — поток электронов.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

2. Задание 17 № 231. Радиоактивный препарат помещён в магнитное поле. В этом поле отклоняются

А. α-лучи.

Б. β-лучи.

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Магнитное поле отклоняет только заряженные частицы. Альфа и бета имеют электрический заряд. Следовательно, верно и А и Б.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

3. Задание 17 № 204. Ядро атома калия  содержит

1) 20 протонов, 39 нейтронов

2) 20 протонов, 19 нейтронов

3) 19 протонов, 20 нейтронов

4) 19 протонов, 39 нейтронов

Решение.

Число сверху — массовое число, число снизу — зарядовое. Следовательно, ядро атома калия    содержит 19 протонов и 39 − 19 = 20 нейтронов.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

4. Задание 17 № 258. В соответствии с моделью атома Резерфорда

1) ядро атома имеет малые по сравнению с атомом размеры

2) ядро атома имеет отрицательный заряд

3) ядро атома имеет размеры, сравнимые с размерами атома

4) ядро атома притягивает α-частицы

Решение.

Модель Резерфорда — это планетарная модель атома, в которой положительно заряженное ядро находится в центре, а отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг. В соответствии с данной моделью ядро атома имеет малые по сравнению с атомом размеры.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

5. Задание 17 № 1544. Произошла следующая ядерная реакция: Какая частица  выделилась в результате реакции?

1) α-частица

2) β-частица

3) нейтрон

4) протон

Решение.

В ядерных реакциях сохраняются массовые и зарядовые числа. Следовательно, масса выбрасываемой частицы равна 14 + 4 − 17 = 1. А её заряд — 7 + 2 − 8 = 1. Частица, имеющая единичный заряд и единичную массу — протон.

Ответ: 4.

Ответ: 4

6. Задание 17 № 879. Если бомбардировать α-частицами ядра атомов бора , то возникают новые частицы — ядра атомов водорода . Пользуясь фрагментом периодической системы элементов Д. И. Менделеева, определите, какие ещё продукты образуются в результате этой ядерной реакции.

1) нейтроны

2) электроны

3) ядра изотопов атомов углерода

4) ядра изотопов атомов бериллия

Решение.

В рзультате реакции выполняется закон постоянства масс и закон сохранения заряда. Известно, что α-частицы — ядра гелия, поэтому они имеют зарядовое число Z = 2 и массовое число A = 4. Запишем два уравнения для обоих чисел: 10 + 4 = 1 + A₁ и 5 + 2 = 1 + Z₁, откуда Z₁ = 6 и A₁ = 13. По таблице определяем, что данный заряд соответствует ядру углерода, а избыток массы говорит о том, что получен изотоп данного элемента.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

7. Задание 17 № 123. При электронном β-распаде ядра его зарядовое число

1) уменьшается на 1 единицу

2) уменьшается на 2 единицы

3) увеличивается на 2 единицы

4) увеличивается на 1 единицу

Решение.

Бета-распад — это испускание электрона. Следовательно, зарядовое число увеличивается на 1 единицу.

Правильный ответ указан под номером: 4.

Ответ: 4

8. Задание 17 № 42. Контейнер с радиоактивным веществом помещают в магнитное поле, в результате чего пучок радиоактивного излучения распадается на три компоненты (см. рисунок).

Компонента (3) соответствует

1) гамма-излучению

2) альфа-излучению

3) бета-излучению

4) нейтронному излучению

Решение.

По условию магнитное поле направлено в плоскость рисунка, начальная скорость всех видов излучения направлена вверх в плоскости рисунка (из детектора). Компонента 3 соответствует излучению, отклоняющемуся в данном поле вправо в плоскости рисунка. Рассмотрим все варианты:

1. Гамма-излучение представляет собой электромагнитные волны и не отклоняется магнитным полем.

2. Альфа излучение представляет собой ионы гелия с зарядом +2 и будет отклоняться в данном магнитном поле влево в плоскости рисунка(по правилу левой руки)

3. Бета-излучение представляет собой поток электронов (заряд −1) и будет отклоняться в данном поле вправо в плоскости рисунка (по правилу левой руки)

4. Нейтронное излучение также не отклоняется магнитным полем.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

9. Задание 17 № 420. Радиоактивный препарат помещён в магнитное поле. В этом поле отклоняются

А. α-лучи

Б. γ-лучи

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Магнитное поле действует только на заряженные частицы. Следовательно, отклоняться будут только альфа-частицы.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

10. Задание 17 № 1259. Э. Резерфорд, облучая ядра азота  альфа-частицами, получил ядра кислорода . Какая ещё частица получалась в ходе этой ядерной реакции?

1) нейтрон

2) протон

3) электрон

4) альфа-частица

Решение.

Альфа-частица — это ядра гелия. В ядерных реакциях массовое и зарядовое числа сохраняются, поэтому в реакции  вещество  имеет заряд +e и массу 1 а.е.м. Такая частица — протон.

Правильный ответ указан под номером: 2.

Ответ: 2

11. Задание 17 № 1386. Согласно планетарной модели атома, предложенной Э. Резерфордом, атом состоит из

1) небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома и вокруг которого движутся электроны

2) небольшого отрицательно заряженного ядра, состоящего из электронов, вокруг которого движутся положительно заряженные частицы

3) большого отрицательно заряженного ядра, в котором, как изюмины в пудинге, находятся положительно заряженные частицы

4) большого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома и в котором, как изюмины в пудинге, находятся электроны

Решение.

Согласно планетарной модели атома предложенной Резерфордом атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома и вокруг которого движутся электроны.

Ответ: 1.

Ответ: 1

12. Задание 17 № 285. Какой вывод можно сделать из результатов опытов Резерфорда?

1) атом представляет собой положительно заряженный шар, в который вкраплены электроны

2) атом имеет отрицательно заряженное ядро, в котором сосредоточена практически вся масса атома

3) атом имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны

4) атом излучает и поглощает энергию порциями

Решение.

Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц показывают, что атом имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

13. Задание 17 № 1322. Какая частица  испускается в результате следующей реакции:

1) альфа-частица

2) электрон

3) протон

4) нейтрон

Решение.

В ядерных реакциях массовое и зарядовое числа сохраняются, поэтому в реакции вещество имеет заряд 9 + 1 − 8 = 2e и массу 19 + 1 − 16 = 4 а.е.м. Такими характеристиками обладает альфа-частица.

Правильный ответ указан под номером: 1.

Ответ: 1

14. Задание 17 № 663. Какая частица образуется в ходе ядерной реакции   ?

1) электрон

2) нейтрон

3) протон

4) α-частица

Решение.

В ходе реакции не изменяется суммарный заряд и суммарная масса, следовательно, образуется частица с массовым числом 4 и зарядовым числом 2, т. е. α-частица.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

15. Задание 17 № 1094. Используя фрагмент периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, ядро какого элемента получится, если в ядре изотопа неона  все протоны заменить нейтронами, а все нейтроны — протонами?

1) 

2) 

3) 

4) 

Решение.

В приведённом изотопе неона 10 протонов и 9 нейтронов, после замены всех протонов нейтронами, а нейтронов — протонами, получится 

Правильный ответ указан под номером: 4.

Ответ: 4

16. Задание 17 № 744. Активность радиоактивного элемента уменьшилась за 16 дней в 4 раза. Какой у этого элемента период полураспада?

1) 1 день

2) 2 дня

3) 4 дня

4) 8 дней

Решение.

Активность радиоактивного элемента — это число распадов в единицу времени, которое зависит от времени следующим образом:

где A₀ — начальная активность, T_1/2 — период полураспада. По условию задачи

откуда получаем, что 16 дн/T_1/2 = 2, и находим период полураспада: Т_1/2 = 8 дн.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

17. Задание 17 № 798. Можно утверждать, что ядра атомов

А. являются мельчайшими неделимыми частицами материи

Б. имеют электрический заряд

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

А. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Утверждение А неверно.

Б. В отличие от самих атомов их ядра имеют положительный заряд, равный числу протонов в ядре. Утверждение Б верно.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

18. Задание 17 № 1232. В результате радиоактивного распада ядро висмута  превращается в изотоп таллия . Какая частица при этом вылетает из ядра висмута?

1) нейтрон

2) альфа-частица

3) электрон

4) позитрон

Решение.

При данном распада массовое число ядра уменьшается на 4, а зарядовое число уменьшается на два, то есть вылетает частица с массой 4 а.е.м и зарядом +2e. Такими характеристиками обладет альфа-частица.

Правильный ответ указан под номером: 2.

Ответ: 2

19. Задание 17 № 1413. Согласно современным представлениям, атом состоит из

1) атомного ядра, содержащего электроны и нейтроны, и вращающихся вокруг этого ядра протонов

2) атомного ядра, содержащего электроны и протоны, и вращающихся вокруг этого ядра нейтронов

3) атомного ядра, содержащего протоны, и вращающихся вокруг этого ядра электронов и нейтронов

4) атомного ядра, содержащего протоны и нейтроны, и вращающихся вокруг этого ядра электронов

Решение.

Согласно современным представлениям, атом состоит из атомного ядра, содержащего протоны и нейтроны, и вращающихся вокруг этого ядра электронов.

Ответ: 4.

Ответ: 4

20. Задание 17 № 1604. При захвате нейтрона ядром  образуется радиоактивный изотоп  При этом ядерном превращении испускается

1) нейтрон

2) протон

3) α-частица

4) электрон

Решение.

В ядерных реакциях сохраняются массовые и зарядовые числа. Масса нейтрона равна единице, зарядовое число — нуль. Следовательно, масса испускаемой частицы равна 1 + 27 − 24 = 4. А её заряд — 13 + 0 − 11 = 2. Частица, имеющая такие массу заряд — α-частица.

Ответ: 3.

Ответ: 3

21. Задание 17 № 1631. В результате бомбардировки изотопа лития  ядрами дейтерия образуется изотоп бериллия:  Какая при этом испускается частица?

1) α-частица 

2) электрон 

3) протон 

4) нейтрон 

Решение.

В ядерных реакциях сохраняются массовые и зарядовые числа. Следовательно, масса выбрасываемой частицы равна 7 + 2 − 8 = 1. А её заряд — 3 + 1 − 4 = 0. Частица, имеющая нулевой заряд и единичную массу — нейтрон.

Ответ: 4.

Ответ: 4

22. Задание 17 № 501. Произошла следующая ядерная реакция:  Какая частица X выделилась в результате реакции?

1) β-частица

2) α-частица

3) протон

4) нейтрон

Решение.

При ядерных превращениях выполняются законы сохранения массы и заряда. Следовательно, масса неизвестной частицы равна: 7 + 2 − 8 = 1 а. е. м., а заряд: 3 + 1 − 4 = 0 e. Эта частица — нейтрон.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

23. Задание 17 № 177. Ядро атома натрия    содержит

1) 11 протонов, 23 нейтрона

2) 12 протонов, 11 нейтронов

3) 23 протона, 11 нейтронов

4) 11 протонов, 12 нейтронов

Решение.

Число сверху — массовое число, число снизу — зарядовое. Следовательно, ядро атома натрия    содержит 11 протонов и 23 − 11 = 12 нейтронов.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

24. Задание 17 № 1205. В результате радиоактивного распада ядро висмута  превращается в изотоп полония . Какая частица при этом вылетает из ядра висмута?

1) альфа-частица

2) нейтрон

3) электрон

4) позитрон

Решение.

При данном распада массовое число ядра не изменяется, а заряд увеличивается на единицу, то есть вылетает частица с незначительной массой и зарядом −e. Такая частица — электрон.

Правильный ответ указан под номером: 3.

Ответ: 3

25. Задание 17 № 916. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов, представленный на рисунке, определите, изотоп какого элемента образуется в результате электронного бета-распада висмута.

1) изотоп свинца

2) изотоп таллия

3) изотоп полония

4) изотоп астатина

Решение.

Бета-распад — это испускание электрона. Следовательно, при бета-распаде масса продукта распада равна массе исходного вещества, а заряд увеличивается на 1. Таким образом, продуктом бета-распада распада висмута будет изотоп полония.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

Вариант № 267159

1. Задание 15 № 1694. На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и реостата. Как изменяются при передвижении ползунка реостата влево его сопротивление и сила тока в цепи? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Сопротивление

реостата 2

Сила тока

в цепи

Решение.

При движении ползунка влево, сопротивление реостата будет уменьшаться. По закону Ома, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению, поэтому при уменьшении сопротивления, сила тока в цепи должна увеличиться.

Ответ 21

Ответ: 21

2. Задание 15 № 2629. Две катушки надеты на железный сердечник (см. рис. 1). Через первую катушку протекает переменный ток, график зависимости которого от времени представлен на рисунке 2. Вторая катушка замкнута на гальванометр.

Выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Заряд, прошедший через правую катушку в интервале времени от 0 до 10 с, равен 60 Кл.

2) В интервале времени от 20 с 40 с в катушке 2 возникает индукционный ток.

3) В интервале времени от 40 с до 50 с магнитного поля в катушке 1 не возникает.

4) Максимальный индукционный ток в катушке 2 возникает в интервале времени от 50 с до 60 с.

5) Заряд, прошедший через вторую катушку в интервале времени от 0 до 20 с, равен 60 Кл.

Решение.

Рассмотрим предложенные утверждения.

1) Заряд, прошедший через правую катушку в интервале времени от 0 до 10 с, равен 60 Кл. Формула заряда следующая: . Утверждение неверно.

2) В интервале времени от 20 с 40 с в катушке 2 возникает индукционный ток. Утверждениеверно, так как изменяется сила тока, следовательно изменяется магнитная индукция.

3) В интервале времени от 40 с до 50 с магнитного поля в катушке 1 не возникает. Утверждениеневерно, так как при постоянной силе тока магнитное поле есть.

4) Максимальный индукционный ток в катушке 2 возникает в интервале времени от 50 с до 60 с. Утверждение верно, так как наибольшое изменение силы тока произошло в момент от 50 с до 60 с за наиболее короткое время.

5) Заряд, прошедший через вторую катушку в интервале времени от 0 до 20 с, равен 60 Кл. Так как магнитное поле в левой катушке не меняется с течением времени (от 0 до 20 с), то тока в правой катушке возникать не будет. Ток связан напрямую с зарядом. Следовательно, утверждение неверно

Ответ: 24|42

3. Задание 15 № 2615. В таблице приведены некоторые справочные данные для ряда веществ.

Вещество

Плотность в твёрдом
состоянии, г/см³

Удельное электрическое
сопротивление (при 20°С), Ом · мм²/м

Алюминий

2,7

0,028

Железо

7,8

0,1

Константан (сплав)

8,8

0,5

Латунь

8,4

0,07

Медь

8,9

0,017

Никелин (сплав)

8,8

0,4

Нихром (сплав)

8,4

1,1

Серебро

10,5

0,016

Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) При равных размерах проводник из латуни будет иметь меньшую массу и меньшее электрическое сопротивление по сравнению с проводником из меди.

2) При равных размерах проводник из серебра будет иметь самую маленькую массу.

3) Проводники из константана и некелина при одинаковых размерах будут иметь одинаковые электрические сопротивления.

4) При замене спирали электроплитки с никелиновой на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали увеличится.

5) При последовательном включении проводников из железа и никелина, имеющих одинаковые размеры, потребляемая мощность у никелина будет в 4 раза больше.

Решение.

Разберем каждое из утверждений:

1) При равных размерах проводник из латуни будет иметь меньшую массу и меньшее электрическое сопротивление по сравнению с проводником из меди. Равные размеры - равный объем. Формула для вычисления массы: . Таким образом, масса проводника из латуни действительно будет меньше в связи с меньшей плотностью. Но удельное электрическое сопротивление у латуни выше, чем у меди. Таким образом, данное утверждение неверно.

2) При равных размерах проводник из серебра будет иметь самую маленькую массу. Напротив, при равных размерах - проводник из серебра будет иметь наибольшую массу в связи с наибольшей плотностью. Утверждение неверно

3) Проводники из константана и некелина при одинаковых размерах будут иметь одинаковые электрические сопротивления. При одинаковых размерах они имеют не равные электрические сопротивления. Утверждение неверно.

4) При замене спирали электроплитки с никелиновой на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали увеличится. Электрическое сопротивление напрямую зависит от удельного электрического сопротивления. Удельное сопротивление у нихрома выше, чем у никелина, следовательно, электрическое сопротивление так же станет выше. Утверждение верное.

5) При последовательном включении проводников из железа и никелина, имеющих одинаковые размеры, потребляемая мощность у никелина будет в 4 раза больше. Мощность равна . Таким образом, мощность прямопорциональна сопротивлению (так как при последовательном соединении в проводниках сила тока одинакова). А сопротивление прямопорционально удельному сопротивлению. У никелина удельное сопротивление выше, чем у железа в 4 раза, следовательно, и мощность на проводнике из никелина будет выше в 4 раза. Утверждение верное

Ответ: 45|54

4. Задание 15 № 2632. На рисунке представлена электрическая схема, которая содержит источник тока, проводник AB, ключ и реостат. Проводник AB помещён между полюсами постоянного магнита.

Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вверх.

2) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт однородное магнитное поле.

3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B.

4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.

5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник AB, уменьшится.

Решение.

Разберем каждое из утверждений

1) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вверх. Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вниз, так как линии поля выходят из северного полюса в южный. Утверждение неверно

2) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт однородное магнитное поле. Прямолинейный проводник с током создает неоднородное магнитное поле. Утверждение неверно

3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B. Ток течет от "плюса" к "минусу", следовательно, от точки В к А. Утверждение неверно

4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо. По правилу левой руки, сила, действующая на проводник, направлена вправо. Утверждение верно

5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник AB, уменьшится. Перемещая ползунок вправо, сопротивление увеличится, следовательно, сила тока уменьшится. Сила Ампера прямо пропорциональна силе тока, следовательно, сила Ампера уменьшится. Утверждение верно

Ответ: 45|54

5. Задание 15 № 2634. На рисунке изображена шкала электромагнитных волн.

Используя шкалу, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Электромагнитные волны частотой 3 · 10³ ГГц принадлежат только радиоизлучению.

2) Электромагнитные волны частотой 5 · 10⁴ ГГц принадлежат инфракрасному излучению.

3) Ультрафиолетовые лучи имеют большую длину волны по сравнению с инфракрасными лучами.

4) Электромагнитные волны длиной волны 1 м принадлежат радиоизлучению.

5) В вакууме рентгеновские лучи имеют большую скорость распространения по сравнению с видимым светом.

Решение.

Рассмотрим каждое из утверждений

1) Электромагнитные волны частотой  ГГц принадлежат только радиоизлучению. Из рисунка видно, что электромагнитные волны данной частоты принадлежат и инфракрасному излучению. Утверждение неверно.

2) Электромагнитные волны частотой  ГГц принадлежат инфракрасному излучению. Из рисунка видно, что электромагнитные волны данной частоты действительно принадлежат инфракрасному излучению. Утверждение верно

3) Ультрафиолетовые лучи имеют большую длину волны по сравнению с инфракрасными лучами. Ультрафиолетовые лучи имеют большую частоту по сравнению с инфракрасными лучами, следовательно, меньшую длину волны. Утверждение неверно

4) Электромагнитные волны длиной волны 1 м принадлежат радиоизлучению. Воспользуемся формулой:  Таким образом, утверждение верно

5) В вакууме рентгеновские лучи имеют большую скорость распространения по сравнению с видимым светом. Рентгеновские лучи имеют большую частоту по сравнению с видимым светом. Следовательно, рентгеновские лучи имеют меньшую длину волны по сравнению с видимым светом. А длина волны прямо пропорциональна скорости распространения. Следовательно, утверждение неверно

Ответ: 24|42

6. Задание 15 № 2631. На рисунке представлена электрическая схема, содержащая источник тока, проводник AB, ключ и реостат. Проводник AB помещён между полюсами постоянного магнита.

Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B.

2) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вниз.

3) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт неоднородное магнитное поле.

4) При замкнутом ключе проводник будет втягиваться в область магнита влево.

5) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, уменьшится.

Решение.

1) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B. При закмкнутом ключе ток в проводнике идет от точки В к А. Утверждение неверно

2) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вниз. Магнитные линии в области расположения проводника направлены вертикально вниз (от северного полюса к южному), за пределами проводника магнитные линии начинают искривляться. Следовательно, утверждение верно

3) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт неоднородное магнитное поле. Магнитное поле вокруг прямолинейного проводника с током является неоднородным. Утверждение верно

4) При замкнутом ключе проводник будет втягиваться в область магнита влево. Так как в проводнике ток течет от точки В к А, то по правилу левой руки - сила, действующая на проводник с током будет направлена вправо. Утверждение неверно

5) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, уменьшится. Сила Ампера зависит от силы тока в проводнике. Тем самым, перемещая ползунок реостата влево - сопротивление уменьшается, а сила тока возрастает. Следовательно, сила Ампера увеличится. Утверждение неверно

Ответ: 23|32

7. Задание 15 № 2633. На рисунке изображена шкала электромагнитных волн.

Пользуясь шкалой, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Электромагнитные волны частотой 3000 кГц принадлежат только радиоизлучению.

2) Наибольшую скорость распространения в вакууме имеют гамма-лучи.

3) Электромагнитные волны частотой 105 ГГц могут принадлежать как инфракрасному излучению, так и видимому свету.

4) Рентгеновские лучи имеют большую длину волны по сравнению с ультрафиолетовыми лучами.

5) Длины волн видимого света составляют десятые доли микрометра.

Решение.

Рассмотрим каждое из утверждений

1) Электромагнитные волны частотой 3000 кГц принадлежат только радиоизлучению. Из рисунка видно, что волны частотой 3000 кГц (3 МГц) принадлежат диапазону радиоизлучения. Утверждениеверно

2) Наибольшую скорость распространения в вакууме имеют гамма-лучи. Частота обратно пропорциональна длине волны, а длина волны прямо пропорциональна скорости распространения. Таким образом, скорость распространения обратно пропорциональна частоте. У гамма-лучей самая высокая частота излучения, следовательно, самая маленькая скорость распространения. Утверждение неверно

3) Электромагнитные волны частотой 105 ГГц могут принадлежать как инфракрасному излучению, так и видимому свету. Волны с частотой 105 ГГц принадлежат радиоизлучению. Утверждение неверно

4) Рентгеновские лучи имеют большую длину волны по сравнению с ультрафиолетовыми лучами. Рентгеновские лучи имеют большую частоту по сравнению с ультрафиолетовыми лучами, а ,следовательно, меньшую длину волны. Утверждение неверно

5) Длины волн видимого света составляют десятые доли микрометра. Средняя частота излучения составляет 3000000 ГГц. Длина волны определяется по формуле:  Утверждение верно

Ответ: 15|51

8. Задание 15 № 2630. Две катушки надеты на железный сердечник (см. рис. 1). Через первую катушку протекает переменный ток. График зависимости силы тока от времени представлен на рисунке 2. Вторая катушка замкнута на гальванометр.

Выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Заряд, прошедший через первую катушку в интервале времени от 20 с до 40 с, равен 40 Кл.

2) В интервале времени от 20 с до 40 с в катушке 2 возникает индукционный ток.

3) В интервале времени от 50 с до 60 с магнитного поля в катушке 1 не возникает.

4) Максимальный индукционный ток в катушке 2 возникает в интервале времени от 0 до 20 с.

5) Заряд, прошедший через вторую катушку в интервале времени от 20 с до 40 с, равен 80 Кл.

Решение.

Рассмотрим каждое из утверждений

1) Заряд, прошедший через первую катушку в интервале времени от 20 с до 40 с, равен 40 Кл. Формула заряда следующая: . Утверждение верно

2) В интервале времени от 20 с до 40 с в катушке 2 возникает индукционный ток. Утверждение неверно, так как поток магнитной индукции не изменяется.

3) В интервале времени от 50 с до 60 с магнитного поля в катушке 1 не возникает. В интервале времени от 50 с до 60 с силы тока нет, следовательно, нет магнитного поля. Утверждение верно

4) Максимальный индукционный ток в катушке 2 возникает в интервале времени от 0 до 20 с. Максимальный индукционный ток возникает при изменении потока магнитного поля за наименьшее время. Таким является участок от 40 с до 50 с. Утверждение неверно

5) Заряд, прошедший через вторую катушку в интервале времени от 20 с до 40 с, равен 80 Кл. Утверждение неверно по формуле из пункта 1)

Ответ: 13|31

9. Задание 15 № 2628. В таблице приведены некоторые справочные данные для ряда веществ.

Вещество

Плотность в твёрдом
состоянии, г/см³

Удельное электрическое
сопротивление (при 20°C), Ом · мм²/м

Железо

7,8

0,1

Константан (сплав)

8,8

0,5

Латунь

8,4

0,07

Никелин (сплав)

8,8

0,4

Нихром (сплав)

8,4

1,1

Серебро

10,5

0,016

Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) При равных размерах самым лёгким окажется проводник из серебра.

2) При равных размерах самое маленькое электрическое сопротивление будет иметь проводни из серебра.

3) Проводники из латуни и нихрома одинакового размера имеют одинаковую массу, но разные электрические сопротивления.

4) Чтобы при равной длине проводник из железа имел одинаковое электрическое сопротивление с проводником из никелина, он должен иметь в 4 раза большую площадь поперечного сечения.

5) При равной площади поперечного сечения проводник из константана длиной 5 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 4 м.

Решение.

Разберем каждое из утверждений.

1) При равных размерах самым лёгким окажется проводник из серебра. Формула для массы: . Следовательно, при одинаковых размерах, наибольшую массу будет иметь тот проводник, который обладает наибольшей плотностью. Это проводник из серебра. Следовательно, утверждениеневерно

2) При равных размерах самое маленькое электрическое сопротивление будет иметь проводник из серебра. Формула для электрического сопротивления следующая: , где  - удельное электрическое сопротивление. Следовательно, наименьшим электрическим сопротивлением будет обладать тот проводник, у которого наименьшее удельное электрическое сопротивление. Наименьшее удельное сопротивление у серебра. Следовательно, утверждение верно

3) Проводники из латуни и нихрома одинакового размера имеют одинаковую массу, но разные электрические сопротивления. По формуле, данной в пункте 1) получаем, что проводники из латуни и нихрома будут иметь одинаковую массу, так как у них одинаковые размеры и плотности. Так как они обладают различным удельным сопротивлением, электрические сопротивления будут разными. Следовательно, утверждение верно

4) Чтобы при равной длине проводник из железа имел одинаковое электрическое сопротивление с проводником из никелина, он должен иметь в 4 раза большую площадь поперечного сечения. Формула для электрического сопротивления дана в пункте 2). Таким образом, при равной длине проводник из железа должен иметь площадь попереченого сечения в 4 раза меньше. Утверждение неверно

5) При равной площади поперечного сечения проводник из константана длиной 5 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 4 м. Формула из пункта 2) показывает, что произведение длины и удельного сопротивления должны быть равны. Подставляя значения, получаем, что утверждение неверно

Ответ: 23|32

10. Задание 15 № 2636. В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке, если считать, что обмен атомами между линейкой и шёлком в процессе трения не происходил?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Количество протонов
на линейке

Количество электронов
на шёлке

Решение.

Линейка зарядилась положительно, а шёлк отрицательно. Электроны с линейки перешли на шёлк. Следовательно, количество протонов на линейке не изменилось, а количество электронов на шёлке увеличилось.

Ответ: 31

11. Задание 15 № 2635. Из-за трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке? Считать, что обмен атомами между линейкой и шёлком в процессе трения не происходил.

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Количество протонов
на линейке

Количество электронов
на шёлке

Решение.

Линейка зарядилась положительно, а шёлк отрицательно. Электроны с линейки перешли на шёлк. Следовательно, количество протонов на линейке не изменилось, а количество электронов на шёлке увеличилось.

Ответ: 31

Вариант № 270163

1. Задание 20 № 881. Что включает в себя электромеханическая часть в конденсаторном микрофоне?

1) мембрану и подвижную пластину конденсатора

2) подвижную пластину конденсатора

3) конденсатор с подвижной пластиной и электрическую цепь, в которую он включён

4) угольный порошок и электрическую цепь, в которую он включён

Микрофон

В современных технических устройствах, применяемых для записи и трансляции звука, невозможно обойтись без микрофона. Микрофон — это устройство, предназначенное для преобразования звуковой волны в электрический сигнал, который затем может использоваться для записи звука, для его усиления или воспроизведения. Микрофоны могут иметь различные конструкции, их работа основывается на различных физических принципах. Однако все микрофоны имеют общие элементы конструкции — это мембрана, которая воспринимает звуковые колебания, и электромеханическая часть, которая преобразует механические колебания в электромагнитные.

Рассмотрим в качестве наиболее простого примера электродинамический микрофон с подвижной катушкой. Он состоит из корпуса, внутри которого неподвижно закреплён полосовой постоянный магнит ПМ. Упругая мембрана М вынесена на один из торцов корпуса микрофона. К мембране прикреплена катушка К, на которую намотано много витков провода. Катушка расположена так, что она находится вблизи одного из полюсов магнита. При воздействии звуковых волн на мембрану она приходит в колебательное движение, и вместе с ней начинает колебаться катушка, двигаясь вдоль продольной оси магнита. В результате этого изменяется магнитный поток через катушку, и в ней, в соответствии с законом электромагнитной индукции, возникает переменное напряжение. Закон изменения этого напряжения соответствует закону колебаний мембраны под действием звуковых волн. Таким образом, механический сигнал (звуковая волна) преобразуется в электрический (колебания напряжения между выводами намотанного на катушку провода), который затем подаётся на специальную электрическую схему. Следовательно, в данном типе микрофона электромеханическая часть состоит из постоянного магнита, подвижной проволочной катушки и электрической цепи, к которой она подключена.

Существуют и другие типы микрофонов — конденсаторный микрофон (в нём мембрана прикреплена к одной из пластин включённого в электрическую цепь конденсатора, в результате чего при колебаниях мембраны изменяется его электрическая ёмкость), угольный микрофон (в нём мембрана при колебаниях давит на угольный порошок, включённый в электрическую цепь, в результате чего изменяется его сопротивление), пьезомикрофон (его работа основана на свойстве некоторых веществ — пьезоэлектриков — создавать электрическое поле при деформациях), а также ряд модификаций этих типов микрофонов.

Решение.

Электромеханическая часть микрофона преобразует механические колебания в электромагнитные. При звуковых колебаниях подвижная пластина конденсатора меняет его емкость, в результате чего возникает ток, несущий полезный сигнал. Этот сигнал должен передаваться по электрической цепи, в которую и включен конденсатор.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

2. Задание 20 № 530. Магнитные бури на Земле представляют собой

1) вспышки радиоактивности

2) потоки заряженных частиц

3) быстрые и непрерывные изменения облачности

4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты

Полярные сияния

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение — полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зеленым или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цветов.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Араке», был проведен в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

В качестве лабораторий были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие вдоль одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии поселок Согра в Архангельской области. С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определенной высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

Решение.

Из первого абзаца ясно, что магнитные бури на Земле представляют собой быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

3. Задание 20 № 800. Из фазовой диаграммы воды, приведённой на рисунке в тексте, следует, что температура фазового перехода лёд-жидкость (температура плавления t_плав) при увеличении давления

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

4) сначала увеличивается, а потом уменьшается

Фазовые диаграммы

Вещества вокруг нас чаще всего находятся в одном из трёх основных агрегатных состояний — твёрдом, жидком либо газообразном. При определённых условиях, своих для каждого вещества, возможны переходы вещества из одного агрегатного состояния в другое. Агрегатные состояния вещества часто называют фазами, а переходы между ними — фазовыми переходами. Например, вода при температуре 0 °С и давлении 1 атм. переходит из жидкой фазы в твёрдую (при отводе теплоты) либо из твёрдой фазы в жидкую (при подводе теплоты). При отсутствии теплообмена с окружающими телами две фазы вещества могут существовать одновременно (например, при температуре 0 °С и давлении 1 атм. лёд и вода могут находиться в тепловом равновесии друг с другом). Опыт показывает, что температура, при которой происходит тот или иной фазовый переход, зависит от давления. Например, при понижении давления температура кипения воды понижается, и поэтому высоко в горах вода кипит при температуре, меньшей 100 °С.

Для того чтобы определять, в какой фазе будет находиться вещество при данных условиях, а также находить, как будут происходить взаимные превращения между фазами, используются специальные графики, которые называются фазовыми диаграммами. В качестве примера на рисунке показана фазовая диаграмма для воды.

Фазовая диаграмма представляет собой график, по горизонтальной оси которого отложена температура t (в °С), а по вертикальной оси — давление р (в атм.). Линиями на диаграмме показаны все возможные наборы температуры и давления, при которых происходит тот или иной фазовый переход. На нашем рисунке линия АО соответствует фазовому переходу лёд-пар (и обратно), линия ВО — фазовому переходу пар-жидкость (и обратно), линия СО — фазовому переходу жидкость-лёд (и обратно). Соответственно, области I на диаграмме соответствует твёрдое состояние воды, области II — газообразное состояние, а области III — жидкое состояние. Для того чтобы определить, в каком состоянии находится вода при данных условиях, нужно выяснить, в какой из этих областей на диаграмме лежит соответствующая точка. Например, при температуре +70 °С и давлении 0,2 атм. соответствующая точка 1 лежит на диаграмме в области II, что соответствует газообразному состоянию. Также при помощи фазовой диаграммы можно определять, какой фазовый переход будет совершать вещество при изменении одного из параметров. Например, если при постоянном давлении 1,3 атм. увеличивать температуру от −50 °С до +40 °С, то вода будет переходить из твёрдого состояния 2 в жидкое состояние 3. Наконец, при помощи фазовой диаграммы можно выяснить, как изменяется температура фазового перехода при изменении давления. Например, из диаграммы видно, что при повышении давления температура кипения увеличивается (кривая ОВ).

Из фазовой диаграммы видно, что линии АО, ВО и СО сходятся в одной точке О. Это означает, что при температуре и давлении, соответствующих точке О, три фазы воды (твёрдая, жидкая и газообразная) могут одновременно существовать в равновесии друг с другом. Точка О называется тройной точкой.

Решение.

Фазовому переходу лёд-жидкость соотвтствует кривая CO. При увеличении давления температура плавления уменьшается.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

4. Задание 20 № 1660. Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?

А. притяжение разноимённых полюсов

Б. отталкивание одноимённых полюсов

Правильный ответ:

1) только А

2) только Б

3) ни А, ни Б

4) и А, и Б

Решение.

Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает 150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолетом, непросто. При больших скоростях колеса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колес, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами -использовать отталкивание магнитов.

В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал ее. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укрепленными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.

Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперед, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!

Ответ: 4.

Ответ: 4

5. Задание 20 № 1523. При каком условии происходит ионизация газа в газоразрядном счётчике?

А. при попадании в него заряженной частицы

Б. при наличии электрического поля, ускоряющего движение частицы

Верным является ответ

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Регистрация заряженных частиц

Распространённым прибором для регистрации заряженных частиц является газоразрядный счётчик Гейгера–Мюллера. Газоразрядный счётчик представляет собой металлический цилиндр, по оси которого натянута тонкая проволока, изолированная от цилиндра. Цилиндр заполняется специальной смесью газов (например, аргон + пары спирта), давление которых1000–1500 мм рт. ст. Счётчик включается в цепь: цилиндр соединяется с отрицательным полюсом источника тока, а нить с положительным; на них подаётся напряжение порядка 1000 В.

Попадание в счётчик быстрой заряженной частицы вызывает ионизацию газа. При этом образуется свободный электрон. Он движется к положительно заряженной нити, и в области сильного поля вблизи нити ионизирует атомы газа. Продукты ионизации — электроны — ускоряются полем и в свою очередь ионизируют газ, образуя новые свободные электроны, которые участвуют в дальнейшей ионизации атомов газа.

Число ионизированных атомов лавинообразно возрастает — в газе счётчика вспыхивает электрический разряд. При этом по цепи счётчика проходит кратковременный импульс электрического тока. Отрицательно заряженные электроны собираются вблизи нити, а более массивные положительно заряженные ионы медленно движутся к стенкам цилиндра. Электроны уменьшают положительный заряд нити, а положительные ионы — отрицательный заряд цилиндра; соответственно, электрическое поле внутри цилиндра ослабевает. Через промежуток времени порядка микросекунды поле ослабляется настолько, что электроны не будут иметь скорости, необходимой для ионизации. Ионизация прекращается, и разряд обрывается.

За счёт притока зарядов из источника тока счётчик снова будет готов к работе через 100–2000 мкс после вспышки. Таким образом, в счётчике возникают кратковременные разряды, которые могут быть подсчитаны специальным устройством. По их числу можно оценить число частиц, попадающих в счётчик.

Решение.

Для того, чтобы газ ионизировался в цилиндре счётчика должна присутствовать заряженная частица, которая, при ускорении электрическим полем будет ионизировать газ.

Ответ: 3.

Ответ: 3

6. Задание 20 № 71. Гармоническим анализом звука называют

А. установление числа тонов, входящих в состав сложного звука.

Б. установление частот и амплитуд тонов, входящих в состав сложного звука.

Правильный ответ:

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Анализ звука

При помощи наборов акустических резонаторов можно установить, какие тоны входят в состав данного звука и каковы их амплитуды. Такое установление спектра сложного звука называется его гармоническим анализом.

Раньше анализ звука выполнялся с помощью резонаторов, представляющих собой полые шары разного размера, имеющих открытый отросток, вставляемый в ухо, и отверстие с противоположной стороны. Для анализа звука существенно, что всякий раз, когда в анализируемом звуке содержится тон, частота которого равна частоте резонатора, последний начинает громко звучать в этом тоне.

Такие способы анализа, однако, очень неточны и кропотливы. В настоящее время они вытеснены значительно более совершенными, точными и быстрыми электроакустическими методами. Суть их сводится к тому, что акустическое колебание сначала преобразуется в электрическое колебание с сохранением той же формы, а следовательно, имеющее тот же спектр, а затем это колебание анализируется электрическими методами.

Один из существенных результатов гармонического анализа касается звуков нашей речи. По тембру мы можем узнать голос человека. Но чем различаются звуковые колебания, когда один и тот же человек поёт на одной и той же ноте различные гласные? Другими словами, чем различаются в этих случаях периодические колебания воздуха, вызываемые голосовым аппаратом при разных положениях губ и языка и изменениях формы полости рта и глотки? Очевидно, в спектрах гласных должны быть какие-то особенности, характерные для каждого гласного звука, сверх тех особенностей, которые создают тембр голоса данного человека. Гармонический анализ гласных подтверждает это предположение, а именно: гласные звуки характеризуются наличием в их спектрах областей обертонов с большой амплитудой, причём эти области лежат для каждой гласной всегда на одних и тех же частотах независимо от высоты пропетого гласного звука.

Решение.

Гармоническим анализом звука называют установление частот и амплитуд тонов, входящих в состав сложного звука.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

7. Задание 20 № 503. Какая физическая величина характеризует свет разного цвета?

1) амплитуда колебаний

2) частота волны

3) плотность среды, на поверхность которой падает свет

4) оптическая плотность среды

Насыщенность цвета

Окраска различных предметов, освещённых одним и тем же источником света (например, Солнцем), бывает весьма разнообразна. Это объясняется тем, что свет, падающий на предмет, частично отражается (рассеивается), частично пропускается и частично поглощается им. Доля светового потока, участвующего в каждом из этих процессов, определяется с помощью соответствующих коэффициентов: отражения, пропускания, поглощения.

Эти коэффициенты могут зависеть от длины световой волны, поэтому при освещении тел наблюдаются различные световые эффекты. Тела, у которых коэффициент поглощения близок к единице, будут чёрными непрозрачными телами, а те тела, у которых коэффициент отражения близок к единице, будут белыми непрозрачными телами.

Кроме обозначения цвета — красный, жёлтый, синий и т. д. — мы нередко различаем цвет по насыщенности, то есть по чистоте оттенка, отсутствию белесоватости. Примером глубоких или насыщенных цветов являются спектральные цвета. В них представлена узкая область длин волн без примеси других цветов. Цвета же тканей и красок, покрывающих предметы, обычно бывают менее насыщенными и в большей или меньшей степени белесоватыми.

Причина в том, что коэффициент отражения большинства красящих веществ не равен нулю ни для одной длины волны. Таким образом, при освещении окрашенной в красный цвет ткани белым светом мы наблюдаем в рассеянном свете преимущественно одну область цвета (красную), но к ней примешивается заметное количество и других длин волн, дающих в совокупности белый свет. Но если такой рассеянный тканью свет с преобладанием одного цвета (например, красного) направить не прямо в глаз, а заставить вторично отразиться от той же ткани, то доля преобладающего цвета усилится по сравнению с остальными, и белесоватость уменьшится. Многократное повторение такого процесса может привести к получению достаточно насыщенного цвета.

Поверхностный слой любой краски всегда рассеивает белый свет в количестве нескольких процентов. Это обстоятельство портит насыщенность цветов картин. Поэтому картины, написанные масляными красками, обычно покрывают слоем лака. Заливая все неровности краски, лак создает гладкую зеркальную поверхность картины. Белый свет от этой поверхности не рассеивается во все стороны, а отражается в определённом направлении. Конечно, если смотреть на картину из неудачно выбранного положения, то такой свет будет очень мешать (отсвечивать). Но если рассматривать картину с других положений, то благодаря лаковому покрытию белый свет от поверхности в этих направлениях не распространяется, и цвета картины выигрывают в насыщенности.

Решение.

Из предпоследнего абзаца ясно, что частота волны характеризует свет разного цвета.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

8. Задание 20 № 979. При попадании частиц дыма в ионизационную камеру извещателя сила тока, текущего через неё,

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

4) может как увеличиваться, так и уменьшаться — в зависимости от размеров частиц дыма

Ионизационный дымовой извещатель

Пожары в жилых и производственных помещениях, как известно, представляют серьёзную опасность для жизни и здоровья людей и могут служить причиной больших материальных потерь. По этой причине важной задачей является обнаружение пожара в самом начале его возникновения и раннее оповещение людей о начале возгорания. Для решения этой задачи используются различные системы пожарной сигнализации, основным элементом которой является пожарный извещатель. Предназначение пожарного извещателя — среагировать на различные проявления пожара и привести в действие сигнальную часть пожарной сигнализации (например, сирену). Пожарные извещатели бывают двух основных типов: тепловые (реагируют на повышение температуры) и дымовые (реагируют на появление в воздухе частиц дыма). Извещатели обоих типов могут иметь различные принципы действия и конструктивные особенности.

Принцип действия ионизационного извещателя

Рассмотрим в качестве примера ионизационный дымовой извещатель. Его основным элементом является ионизационная камера (рис. а), в которой находится источник радиоактивного излучения - например, изотоп химического элемента америция . При радиоактивном распаде америций испускает альфа-частицы, которые ионизируют молекулы воздуха, при столкновениях «разбивая» их на положительно и отрицательно заряженные ионы. Также в ионизационной камере находятся два электрода. После подключения электродов к полюсам источника постоянного напряжения положительные ионы притягиваются к отрицательно

заряженному электроду, а отрицательные ионы — к положительно заряженному электроду, и через ионизационную камеру начинает протекать электрический ток (рис. б). Если в такую камеру попадают частицы дыма, то ионы притягиваются к ним и оседают на этих частицах (рис. в). В результате количество ионов в камере резко уменьшается, число носителей заряда падает, и сила тока, текущего через камеру, также уменьшается. Именно величина силы тока, текущего через ионизационную камеру, служит индикатором наличия дыма, а значит, и пожара.

Обычно при конструировании ионизационного дымового извещателя в него помещают сразу две ионизационные камеры: одну открытую (она является рабочей), а вторую — закрытую (она является эталонной). В закрытую камеру, в отличие от открытой, дым попасть не может, и поэтому сила текущего через неё тока всё время постоянна. Электрическая схема извещателя сравнивает силы токов, текущих через открытую и закрытую камеры. В случае если эти силы токов сильно отличаются друг от друга (что происходит как раз тогда, когда в открытую камеру попадает дым), сигнализация срабатывает — электрическая схема включает её сигнальную часть (например, сирену), и начинается оповещение о пожаре. Описанный ионизационный дымовой извещатель лучше реагирует на дым, состоящий из большого количества мелких частиц. В этом случае суммарная площадь поверхности частиц дыма больше, и ионы лучше осаждаются на частицах.

Решение.

При попадании дыма в извещатель частицы дыма присоединяются к ионам, снижая их скорость, а, значит, сила тока уменьшается.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

9. Задание 20 № 152. Полярным сиянием называют

A) миражи на небе;

Б) образование радуги;

B) свечение некоторых слоев атмосферы.

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) только В

4) Б и В

Полярные сияния

Полярное сияние — одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.

Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения — солнечного ветра.

Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М. В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.

Опыты подтвердили научное предположение учёного.

Полярные сияния — это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота — в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.

Решение.

Полярным сиянием называют свечение некоторых слоев атмосферы, возникающее при взаимодействии с заряженными частицами солнечного ветра.

Правильный ответ указан под номером 3.

Примечание.

Заряженные частицы, летящие из космоса, двигающиеся вдоль магнитных линий Земли, сталкиваются с с частицами атмосферы, вызывая свечение последних. Проекции этих светящихся колец на поверхность Земли называются полярным сиянием.

Ответ: 3

10. Задание 20 № 260. Что такое флотация?

1) способ обогащения руды, в основе которого лежит явление плавания тел

2) способ обогащения руды, в основе которого лежит явление смачивания

3) плавание тел в жидкости

4) способ получения полезных ископаемых

Флотация

Чистая руда почти никогда не встречается в природе. Почти всегда полезное ископаемое перемешано с «пустой», ненужной горной породой. Процесс отделения пустой породы от полезного ископаемого называют обогащением руды.

Одним из способов обогащения руды, основанным на явлении смачивания, является флотация. Сущность флотации состоит в следующем. Раздробленная в мелкий порошок руда взбалтывается в воде. Туда же добавляется небольшое количество вещества, обладающего способностью смачивать одну из подлежащих разделению частей, например крупицы полезного ископаемого, и не смачивать другую часть — крупицы пустой породы. Кроме того, добавляемое вещество не должно растворяться в воде. При этом вода не будет смачивать поверхность крупицы руды, покрытую слоем добавки. Обычно применяют какое-нибудь масло.

В результате перемешивания крупицы полезного ископаемого обволакиваются тонкой пленкой масла, а крупицы пустой породы остаются свободными. В получившуюся смесь очень мелкими порциями вдувают воздух. Пузырьки воздуха, пришедшие в соприкосновение с крупицей полезной породы, покрытой слоем масла и потому не смачиваемой водой, прилипают к ней. Это происходит потому, что тонкая пленка воды между пузырьками воздуха и не смачиваемой ею поверхностью крупицы стремится уменьшить свою площадь, подобно капле воды на промасленной бумаге, и обнажает поверхность крупицы.

Крупицы полезной руды с пузырьками воздуха поднимаются вверх, а крупицы пустой породы опускаются вниз. Таким образом происходит более или менее полное отделение пустой породы и получается так называемый концентрат, богатый полезной рудой.

Решение.

Из второго абзаца ясно, что флотация — это способ обогащения руды, в основе которого лежит явление смачивания.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

11. Задание 20 № 476. Из графика на рисунке видно, что при температуре 20 °С плотность насыщенного водяного пара равна 17,3 г/м³. Это означает, что при 20 °С

1) в 1 м³ масса насыщенных паров воды составляет 17,3 г

2) в 17,3 м³ воздуха находится 1 г насыщенного водяного пара

3) относительная влажность воздуха равна 17,3%

4) плотность воздуха равна 17,3 г/м³

Туман

При определённых условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Капельки воды имеют диаметр от 0,5 до 100 мкм.

Возьмём сосуд, наполовину заполним водой и закроем крышкой. Наиболее быстрые молекулы воды, преодолев притяжение со стороны других молекул, выскакивают из воды и образуют пар над поверхностью воды. Этот процесс называется испарением воды. С другой стороны, молекулы водяного пара, сталкиваясь друг с другом и с другими молекулами воздуха, случайным образом могут оказаться у поверхности воды и перейти обратно в жидкость. Это конденсация пара. В конце концов, при данной температуре процессы испарения и конденсации взаимно компенсируются, то есть устанавливается состояние термодинамического равновесия. Водяной пар, находящийся в этом случае над поверхностью жидкости, называется насыщенным.

Если температуру повысить, то скорость испарения увеличивается, и. равновесие устанавливается при большей плотности водяного пара. Таким образом, плотность насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (см. рисунок).

Для возникновения тумана необходимо, чтобы пар стал не просто насыщенным, а пересыщенным. Водяной пар становится насыщенным (и пересыщенным) при достаточном охлаждении (процесс АВ) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс АС). Соответственно выпадающий туман называют туманом охлаждения и туманом испарения.

Второе условие, необходимое для образования тумана, — это наличие ядер (центров) конденсации. Роль ядер могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Чем больше загрязнённость воздуха, тем большей плотностью отличаются туманы.

Решение.

Это означает, что при 20 °С в 1 м³ масса насыщенных паров воды составляет 17,3 г.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

12. Задание 20 № 179. Внутренняя энергия раствора по сравнению с суммой внутренней энергии кристалла и растворителя при той же температуре в большинстве случаев

1) больше

2) меньше

3) такая же

4) пренебрежимо мала

Охлаждающие смеси

Возьмём в руки кусок сахара и коснёмся им поверхности кипятка. Кипяток втянется в сахар и дойдёт до наших пальцев. Однако мы не почувствуем ожога, как почувствовали бы, если бы вместо сахара был кусок ваты. Это наблюдение показывает, что растворение сахара сопровождается охлаждением раствора. Если бы мы хотели сохранить температуру раствора неизменной, то должны были бы подводить к раствору энергию. Отсюда следует, что при растворении сахара внутренняя энергия системы сахар-вода увеличивается.

То же самое происходит при растворении большинства других кристаллических веществ. Во всех подобных случаях внутренняя энергия раствора больше, чем внутренняя энергия кристалла и растворителя при той же температуре, взятых в отдельности.

В примере с сахаром необходимое для его растворения количество теплоты отдаёт кипяток, охлаждение которого заметно даже по непосредственному ощущению.

Если растворение происходит в воде при комнатной температуре, то температура получившейся смеси в некоторых случаях может оказаться даже ниже 0 °С, хотя смесь и остаётся жидкой, поскольку температура застывания раствора может быть значительно ниже нуля. Этот эффект используют для получения сильно охлажденных смесей из снега и различных солей.

Снег, начиная таять при 0 °С, превращается в воду, в которой растворяется соль; несмотря на понижение температуры, сопровождающее растворение, получившаяся смесь не затвердевает. Снег, смешанный с этим раствором, продолжает таять, забирая энергию от раствора и, соответственно, охлаждая его. Процесс может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута температура замерзания полученного раствора. Смесь снега и поваренной соли в отношении 2 : 1 позволяет, таким образом, получить охлаждение до −21 °С; смесь снега с хлористым кальцием (СаСl₂) в отношении 7 : 10 — до −50 °С.

Решение.

Внутренняя энергия раствора по сравнению с суммой внутренней энергии кристалла и растворителя при той же температуре в большинстве случаев больше (см. второй абзац).

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

13. Задание 20 № 1419. В стакан с водой погрузили концы двух вертикальных стеклянных трубок — с внутренними диаметрами 0,5 мм и 0,2 мм. Стекло перед этим было тщательно обезжирено. Можно утверждать, что

1) уровень воды окажется ниже в трубке диаметром 0,5 мм

2) уровень воды окажется ниже в трубке диаметром 0,2 мм

3) вода поднимется в обеих трубках на одинаковую высоту

4) уровень воды в обеих трубках будет ниже уровня воды в стакане

Поверхностное натяжение жидкостей

Если взять тонкую чистую стеклянную трубку (она называется капилляром), расположить её вертикально и погрузить её нижний конец в стакан с водой, то вода в трубке поднимется на некоторую высоту над уровнем воды в стакане. Повторяя этот опыт с трубками разных диаметров и с разными жидкостями, можно установить, что высота поднятия жидкости в капилляре получается различной. В узких трубках одна и та же жидкость поднимается выше, чем в широких. При этом в одной и той же трубке разные жидкости поднимаются на разные высоты. Результаты этих опытов, как и ещё целый ряд других эффектов и явлений, объясняются наличием поверхностного натяжения жидкостей.

Возникновение поверхностного натяжения связано с тем, что молекулы жидкости могут взаимодействовать как между собой, так и с молекулами других тел — твёрдых, жидких и газообразных, — с которыми находятся в соприкосновении. Молекулы жидкости, которые находятся на её поверхности, «существуют» в особых условиях — они контактируют и с другими молекулами жидкости, и с молекулами иных тел. Поэтому равновесие поверхности жидкости достигается тогда, когда обращается в ноль сумма всех сил взаимодействия молекул, находящихся на поверхности жидкости, с другими молекулами. Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, взаимодействуют преимущественно с молекулами самой жидкости, то жидкость принимает форму, имеющую минимальную площадь свободной поверхности. Это связано с тем, что для увеличения площади свободной поверхности жидкости нужно переместить молекулы жидкости из её глубины на поверхность, для чего необходимо «раздвинуть» молекулы, находящиеся на поверхности, то есть совершить работу против сил их взаимного притяжения. Таким образом, состояние жидкости с минимальной площадью свободной поверхности является наиболее выгодным с энергетической точки зрения. Поверхность жидкости ведёт себя подобно натянутой упругой плёнке — она стремится максимально сократиться. Именно с этим и связано появление термина «поверхностное натяжение».

Приведённое выше описание можно проиллюстрировать при помощи опыта Плато. Если поместить каплю анилина в раствор поваренной соли, подобрав концентрацию раствора так, чтобы капля плавала внутри раствора, находясь в состоянии безразличного равновесия, то капля под действием поверхностного натяжения примет шарообразную форму, поскольку среди

всех тел именно шар обладает минимальной площадью поверхности при заданном объёме.

Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, контактируют с молекулами твёрдого тела, то поведение жидкости будет зависеть от того, насколько сильно взаимодействуют друг с другом молекулы жидкости и твёрдого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела велики, то жидкость будет стремиться растечься по поверхности твёрдого тела. В этом случае говорят, что жидкость хорошо смачивает твёрдое тело (или полностью смачивает его). Примером хорошего смачивания может служить вода, приведённая в контакт с чистым стеклом. Капля воды, помещённая на стеклянную пластинку, сразу же растекается по ней тонким слоем. Именно из-за хорошего смачивания стекла водой и наблюдается поднятие уровня воды в тонких стеклянных трубках. Если же силы притяжения молекул жидкости друг к другу значительно превышают силы их притяжения к молекулам твёрдого тела, то жидкость будет стремиться принять такую форму, чтобы площадь её контакта с твёрдым телом была как можно меньше. В этом случае говорят, что жидкость плохо смачивает твёрдое тело (или полностью не смачивает его). Примером плохого смачивания могут служить капли ртути, помещённые на стеклянную пластинку. Они принимают форму почти сферических капель, немного деформированных из-за действия силы тяжести. Если опустить конец стеклянного капилляра не в воду, а в сосуд с ртутью, то её уровень окажется ниже уровня ртути в сосуде.

Решение.

"В узких трубках одна и та же жидкость поднимается выше, чем в широких." Вода смачивает стекло, поэтому можно утверждать, что уровень воды окажется ниже в трубке диаметром 0,5 мм.

Ответ: 1.

Ответ: 1

14. Задание 20 № 692. Пьезоэлектричество — это явление

1) возникновения электрических зарядов на поверхности кристаллов при их деформации

2) возникновения деформации растяжения и сжатия в кристаллах

3) прохождения электрического тока через кристаллы

4) прохождения искрового разряда при деформации кристаллов

Пьезоэлектричество

В 1880 году французские учёные — братья Пьер и Поль Кюри — исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что если кристалл кварца сжать с двух сторон, то на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани положительные, на другой — отрицательные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заряды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Причем если при сжатии на грани накапливался положительный заряд, то при растяжении на этой грани будет накапливаться отрицательный заряд, и наоборот. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого слова «пьезо» — давлю). Кристалл с таким свойством называют пъезоэлектриком.

В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноимённые электрические заряды, он либо сожмётся, либо растянется в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой — отрицательный заряд.

На явлении пьезоэлектричества основано действие широко распространённых пьезоэлектрических зажигалок. Основной частью такой зажигалки является пьезоэлемент — керамический пьезоэлектрический цилиндр с металлическими электродами на основаниях. При помощи механического устройства производится кратковременный удар по пьезоэлементу. При этом на двух его сторонах, расположенных перпендикулярно направлению действия деформирующей силы, появляются разноимённые электрические заряды. Напряжение между этими сторонами может достигать нескольких тысяч вольт. По изолированным проводам напряжение подводится к двум электродам, расположенным в наконечнике зажигалки на расстоянии 3-4 мм друг от друга. Возникающий между электродами искровой разряд поджигает смесь газа и воздуха.

Несмотря на очень большие напряжения (-10 кВ), опыты с пьезозажигалкой совершенно безопасны, так как даже при коротком замыкании сила тока оказывается такой же ничтожно малой и безопасной для здоровья человека, как при электростатических разрядах при снимании шерстяной или синтетической одежды в сухую погоду.

Решение.

В предложениях 2, 4, 5, 6 первого абзаца говорится, что пьезоэлектрчество — возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллов при их деформации.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

15. Задание 20 № 1550. Приливы образуются вследствие

А. притяжения Земли Луной

Б. притяжения Земли Солнцем

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Приливы и отливы

Уровень поверхности океанов и морей периодически, приблизительно два раза в течение суток, изменяется. Эти колебания называются приливами и отливами. Во время прилива уровень воды в океане постепенно повышается и становится наивысшим. При отливе уровень воды постепенно понижается и становится наинизшим. При приливе вода течёт к берегам, а при отливе — от берегов.

Приливы и отливы образуются вследствие влияния на Землю таких космических тел, как Луна и Солнце. В соответствии с законом всемирного тяготения Луна и Земля притягиваются друг к другу. Это притяжение настолько велико, что поверхность океана стремится приблизиться к Луне, происходит прилив. При движении Луны вокруг Земли приливная волна как бы движется за ней. При достаточном удалении Луны от того места, где был прилив, волна отойдет от берега, и будет наблюдаться отлив.

Притяжение Земли Солнцем также приводит к образованию приливов и отливов. Однако поскольку расстояние от Земли до Солнца значительно больше расстояния от Земли до Луны, то воздействие Солнца на водную поверхность Земли существенно меньше.

Приливы отличаются друг от друга продолжительностью и высотой (величиной прилива).

Величина приливов достаточно разнообразна. Теоретически один лунный прилив равен 0,53 м, солнечный — 0,24 м, поэтому самый большой прилив должен быть равен 0,77 м. В открытом океане, около островов, величина приливов близка к этому значению. У материков величина приливов колеблется от 1,5 м до 2 м. Во внутренних морях приливы очень незначительны: в Чёрном море — 13 см, в Балтийском — 4,8 см.

Значение приливов очень велико для морского судоходства, для устройства портов. Каждая приливная волна несёт большую энергию, которая может быть использована.

Решение.

Как следует из текста приливы образуются вследствие притяжения Земли Луной и Солнцем.

Ответ: 3.

Примечание.

Вообще говоря, приливы образуются вследствие притяжения воды в океанах Луной и Солнцем. Но составители считают верным ответ 3.

Ответ: 3

16. Задание 20 № 368. Магнитные бури на Земле представляют собой

1) вспышки радиоактивности

2) потоки заряженных частиц

3) быстрые и непрерывные изменения облачности

4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты

Решение.

Из первого абзаца ясно, что магнитные бури на Земле представляют собой быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

17. Задание 20 № 341. В каком агрегатном состоянии находится вода при температуре 110 °С?

1) только в твердом

2) только в жидком

3) только в газообразном

4) ответ зависит от внешнего давления

Гейзеры

Гейзеры располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.

Чтобы понять физику гейзеров, напомним, что температура кипения воды зависит от давления (см. рисунок).

Представим себе 20-метровую гейзерную трубку, наполненную горячей водой. По мере увеличения глубины температура воды растет. Одновременно возрастает и давление — оно складывается из атмосферного давления и давления столба воды в трубке. При этом везде по длине трубки температура воды оказывается несколько ниже температуры кипения, соответствующей давлению на той или иной глубине. Теперь предположим, что по одному из боковых протоков в трубку поступила порция пара. Пар вошел в трубку и поднял воду до некоторого нового уровня, а часть воды вылилась из трубки в бассейн. При этом температура поднятой воды может оказаться выше температуры кипения при новом давлении, и вода немедленно закипает.

При кипении образуется пар, который еще выше поднимает воду, заставляя ee выливаться в бассейн. Давление на нижние слои воды уменьшается, так что закипает вся оставшаяся в трубке вода. В этот момент образуется большое количество пара; расширяясь, он с огромной скоростью устремляется вверх, выбрасывая остатки воды из трубки — происходит извержение гейзера.

Но вот весь пар вышел, трубка постепенно вновь заполняется охладившейся водой. Время от времени внизу слышатся взрывы — это в трубку из боковых протоков попадают порции пара. Однако очередной выброс воды начнется только тогда, когда вода в трубке нагреется до температуры, близкой к температуре кипения.

Решение.

Из графика ясно, что ответ зависит от внешнего давления.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

18. Задание 20 № 1583. Полярным сиянием называют

А. миражи на небе.

Б. образование радуги.

В. свечение некоторых слоёв атмосферы.

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) только В

4) Б и В

Решение.

Полярные сияния — это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте.

Ответ: 3.

Ответ: 3

19. Задание 20 № 665. Наблюдатель, к которому источник света приближается, зафиксирует

1) увеличение скорости света и уменьшение длины световой волны

2) увеличение скорости света и увеличение длины световой волны

3) уменьшение длины световой волны

4) увеличение длины световой волны

Эффект Доплера для световых волн

На скорость света не влияет ни скорость источника света, ни скорость наблюдателя. Постоянство скорости света в вакууме имеет огромное значение для физики и астрономии. Однако частота и длина световой волны меняются с изменением скорости источника или наблюдателя. Этот факт известен как эффект Доплера.

Предположим, что источник, расположенный в точке О, испускает свет с длиной волны λ₀. Наблюдатели в точках A и B, для которых источник света находится в покое, зафиксируют излучение с длиной волны λ₀ (рис. 1). Если источник света начинает двигаться со скоростью v, то длина волны меняется. Для наблюдателя A, к которому источник света приближается, длина световой волны уменьшается. Для наблюдателя B, от которого источник света удаляется, длина световой волны увеличивается (рис. 2). Так как в видимой части электромагнитного излучения наименьшим длинам волн соответствует фиолетовый свет, а наибольшим — красный, то говорят, что для приближающегося источника света наблюдается смещение длины волны в фиолетовую сторону спектра, а для удаляющегося источника света — в красную сторону спектра.

Изменение длины световой волны зависит от скорости источника относительно наблюдателя (по лучу зрения) и определяется формулой Доплера:

.

Эффект Доплера нашёл широкое применение, в частности в астрономии, для определения скоростей источников излучения.

Решение.

Во втором абзаце текста сказано: «Для наблюдателя, к которому источник света приближается, длина световой волны уменьшается».

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

20. Задание 20 № 1496. Сила вихревого тока, возникающего в массивном проводнике, помещённом в переменное магнитное поле, зависит

1) от скорости изменения магнитного поля, от материала и формы проводника

2) только от материала и формы проводника

3) только от формы проводника

4) только от скорости изменения магнитного поля

Токи Фуко

Рассмотрим простейший опыт, демонстрирующий возникновение индукционного тока в замкнутом витке из провода, помещённом в изменяющееся магнитное поле. Судить о наличии в витке индукционного тока можно по нагреванию проводника. Если, сохраняя прежние внешние размеры витка, сделать его из более толстого провода, то сопротивление витка уменьшится, а индукционный ток возрастет. Мощность, выделяемая в витке в виде тепла, увеличится.

Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и в массивных образцах металла, а не только в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми токами, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.

Если поместить внутрь катушки массивный железный сердечник и пропустить по катушке переменный ток, то сердечник нагревается очень сильно. Чтобы уменьшить нагревание, сердечник набирают из тонких пластин, изолированных друг от друга слоем лака.

Токи Фуко используются в индукционных печах для сильного нагревания и даже плавления металлов. Для этого металл помещают в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500–2000 Гц.

Тормозящее действие токов Фуко используется для создания магнитных успокоителей — демпферов. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в гальванометрах и других приборах.

Решение.

«Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменяющегося магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец.»

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

Вариант № 326717

1. Задание 22 № 1267. Громкость звука, при которой человеческое ухо начинает испытывать болезненные ощущения, называется болевым порогом. Некоторая звуковая волна имеет интенсивность, соответствующую половине болевого порога. Будет ли превышен болевой порог, если интенсивность этой звуковой волны увеличится в 5 раз? Ответ поясните.

Звук

Механические колебания, распространяющиеся в упругой среде, — газе, жидкости или твёрдом — называются волнами или механическими волнами. Эти волны могут быть поперечными либо продольными.

Для того, чтобы в среде могла существовать поперечная волна, эта среда должна проявлять упругие свойства при деформациях сдвига. Примером такой среды являются твёрдые тела. Например, поперечные волны могут распространяться в горных породах при землетрясении или в натянутой стальной струне. Продольные волны могут распространяться в любых упругих средах, так как для их распространения в среде должны возникать только деформации растяжения и сжатия, которые присущи всем упругим средам. В газах и жидкостях могут распространяться только продольные волны, так как в этих средах отсутствуют жёсткие связи между частицами среды, и по этой причине при деформациях сдвига никакие упругие силы не возникают.

Человеческое ухо воспринимает как звук механические волны, имеющие частоты в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц (для каждого человека индивидуально). Звук имеет несколько основных характеристик. Амплитуда звуковой волны однозначно связана с интенсивностью звука. Частота же звуковой волны определяет высоту его тона. Поэтому звуки, имеющие одну, вполне определённую, частоту, называются тональными.

Если звук представляет собой сумму нескольких волн с разными частотами, то ухо может воспринимать такой звук как тональный, но при этом он будет обладать своеобразным «окрасом», который принято называть тембром. Тембр зависит от набора частот тех волн, которые присутствуют в звуке, а также от соотношения интенсивностей этих волн. Обычно ухо воспринимает в качестве основного тона звуковую волну, имеющую наибольшую интенсивность. Например, одна и та же нота, воспроизведённая при помощи разных музыкальных инструментов (например, рояля, тромбона и органа), будет восприниматься ухом как звуки одного и того же тона, но с разным тембром, что и позволяет отличать «на слух» один музыкальный инструмент от другого.

Ещё одна важная характеристика звука — громкость. Эта характеристика является субъективной, то есть определяется на основе слухового ощущения. Опыт показывает, что громкость зависит как от интенсивности звука, так и от его частоты, то есть при разных частотах звуки одинаковой интенсивности могут восприниматься ухом как звуки разной громкости (а могут и как звуки одинаковой громкости!). Установлено, что человеческое ухо при восприятии звука ведёт себя как нелинейный прибор — при увеличении интенсивности звука в 10 раз громкость возрастает всего в 2 раза. Поэтому ухо может воспринимать звуки, отличающиеся друг от друга по интенсивности более чем в 100 тысяч раз!

Решение.

1. Нет.

2. Громкость звука возрастает в 2 раза при увеличении его интенсивности в 10 раз. При возрастании же интенсивности в 5 раз громкость вырастет менее, чем в 2 раза. Поэтому болевой порог не будет превышен.

2. Задание 22 № 617. В таблице приведены некоторые характеристики для двух планет Солнечной системы — Венеры и Марса. Для какой из планет альбедо имеет большее значение? Ответ поясните.

Альбедо Земли

Температура у поверхности Земли зависит от отражательной способности планеты — альбедо. Альбедо поверхности — это отношение потока энергии отражённых солнечных лучей к потоку энергии падающих на поверхность солнечных лучей, выраженное в процентах или долях единицы. Альбедо Земли в видимой части спектра — около 40%%. В отсутствие облаков оно было бы около 15%%.

Альбедо зависит от многих факторов: наличия и состояния облачности, изменения ледников, времени года и соответственно от осадков. В 90-х годах XX века стала очевидна значительная роль аэрозолей — мельчайших твёрдых и жидких частиц в атмосфере. При сжигании топлива в воздух попадают газообразные оксиды серы и азота; соединяясь в атмосфере с капельками воды, они образуют серную, азотную кислоты и аммиак, которые превращаются потом в сульфатный и нитратный аэрозоли. Аэрозоли не только отражают солнечный свет, не пропуская его к поверхности Земли. Аэрозольные частицы служат ядрами конденсации атмосферной влаги при образовании облаков и тем самым способствуют увеличению облачности. А это, в свою очередь, уменьшает приток солнечного тепла к земной поверхности.

Прозрачность для солнечных лучей в нижних слоях земной атмосферы зависит также от пожаров. Из-за пожаров в атмосферу поднимается пыль и сажа, которые плотным экраном закрывают Землю и увеличивают альбедо поверхности.

Решение.

Ответ: альбедо Венеры имеет большое значение.

Объяснение: главным фактором, влияющим на альбедо планеты, является состояние её атмосферы. Так как Венера имеет очень плотную атмосферу, то доля отражённых солнечных лучей при прохождении через её атмосферу будет больше.

3. Задание 22 № 2214. Ракетный двигатель выбрасывает из сопла газы со скоростью 3 км/с относительно ракеты. Можно ли при помощи этого двигателя разогнать ракету до скорости 8 км/с относительно стартового стола? Ответ поясните.

Реактивное движение

Реактивным называется движение, которое происходит под действием силы реакции, действующей на движущееся тело со стороны струи вещества, выбрасываемого из двигателя. Пояснить принцип реактивного движения можно на примере движения ракеты.

Пусть в двигателе, установленном на ракете, происходит сгорание топлива и продукты горения (горячие газы) под высоким давлением выбрасываются из сопла двигателя. На каждую порцию газов, выброшенных из сопла, со стороны двигателя действует некоторая сила, которая приводит эту порцию газов в движение. В соответствии с третьим законом Ньютона, на двигатель со стороны выбрасываемых газов действует сила, такая же по модулю и противоположная по направлению. Эта сила называется реактивной. Под её действием ракета приобретает ускорение и разгоняется в направлении, противоположном направлению выбрасывания газов. Модуль F реактивной силы может быть вычислен при помощи простой формулы:

,

где u — модуль скорости истечения газов из сопла двигателя относительно ракеты, а μ — скорость расхода топлива (масса вещества, выбрасываемого двигателем в единицу времени, измеряется в кг/с). Направлена реактивная сила всегда в направлении, противоположном направлению истечения газовой струи. Реактивное движение также можно объяснить и при помощи закона сохранения импульса.

Принцип реактивного движения широко используется в технике. Помимо ракет реактивные двигатели приводят в движение самолёты и водные катера. На основании этого принципа конструируют различные приспособления — поливальные устройства с вертушками, называемыми «сегнеровым» колесом, игрушки и т. п. Реактивное движение встречается и в живой природе. Некоторые морские организмы (кальмары, каракатицы) двигаются, выбрасывая предварительно засосанные внутрь себя порции воды. В качестве любопытного примера из мира растений можно привести так называемый «бешеный огурец». После созревания семян из плода этого растения под большим давлением выбрасывается жидкость, в результате чего огурец отлетает на некоторое расстояние от места своего произрастания.

При реактивном движении ракеты её масса непрерывно уменьшается из-за сгорания топлива и выбрасывания наружу продуктов сгорания. По этой причине модуль ускорения ракеты всё время изменяется, а скорость ракеты нелинейно зависит от массы сгоревшего топлива. Впервые задача об отыскании модуля конечной скорости v ракеты, масса которой изменилась от значения m₀ до величины m, была решена русским учёным, пионером космонавтики К. Э. Циолковским. График зависимости, иллюстрирующей полученную им формулу, показан на рисунке.

Из графика видно, что полученная Циолковским закономерность может быть кратко сформулирована следующим образом: если скорость истечения газов из сопла двигателя постоянна, то при уменьшении массы ракеты в геометрической прогрессии модуль скорости ракеты возрастает в арифметической прогрессии. Иными словами, если при уменьшении массы ракеты в 2 раза  модуль скорости ракеты увеличивается на 1 км/с, то при уменьшении массы ракеты в 4 раза  модуль скорости ракеты возрастёт ещё на 1 км/с. Из-за такой закономерности разгон ракеты до высокой скорости требует очень большого расхода топлива.

Решение.

Ответ: да, можно.

Объяснение: конечная скорость ракеты при заданной скорости истечения газов из сопла двигателя зависит только от массы сожжённого топлива. Поэтому при любой скорости u истечения газов ракету можно разогнать до любой скорости, в том числе и превышающей u. Для этого лишь нужно сжечь достаточную массу топлива.

4. Задание 22 № 293. На глубине 200 м ниже уровня моря вода содержит примерно 1,5% растворенного в ней воздуха. Возможно ли извлечь воздух из воды? Ответ поясните.

Вулканы

Известно, что по мере спуска в недра Земли температура постепенно повышается. Это обстоятельство и сам факт извержения вулканами жидкой лавы невольно наталкивали на мысль, что на определенных глубинах вещество земного шара находится в расплавленном состоянии. Однако на самом деле все не так просто. Одновременно с повышением температуры растет давление в земных глубинах. А ведь чем больше давление, тем выше температура плавления (см. рисунок).

Согласно современным представлениям большая часть земных недр сохраняет твердое состояние. Однако вещество астеносферы (оболочка Земли от 100 км до 300 км в глубину) находится в почти расплавленном состоянии. Так называют твердое состояние, которое легко переходит в жидкое (расплавленное) при небольшом повышении температуры (процесс 1) или понижении давления (процесс 2).

Источником первичных расплавов магмы является астеносфера. Если в каком-то районе снижается давление (например, при смещении участков литосферы), то твердое вещество астеносферы тотчас превращается в жидкий расплав, то есть в магму.

Но какие физические причины приводят в действие механизм извержения вулкана?

В магме наряду с парами воды содержатся различные газы (углекислый газ, хлористый и фтористый водород, оксиды серы, метан и другие). Концентрация растворенных газов соответствует внешнему давлению. В физике известен закон Генри: концентрация газа, растворенного в жидкости, пропорциональна его давлению над жидкостью. Теперь представим, что давление на глубине уменьшилось. Газы, растворенные в магме, переходят в газообразное состояние. Магма увеличивается в объеме, вспенивается и начинает подниматься вверх. По мере подъема магмы давление падает еще больше, поэтому процесс выделения газов усиливается, что, в свою очередь, приводит к ускорению подъема.

Решение.

Ответ: возможно.

Объяснение: при уменьшении внешнего давления (например, при поднятии воды к поверхности) растворимость воздуха, согласно закону Генри, должна уменьшаться. Следовательно, частично воздух начнет выходить из воды.

5. Задание 22 № 698. В начале XX века французский ученый Поль Ланжевен изобрёл излучатель ультразвуковых волн. Заряжая грани кварцевого кристалла электричеством от генератора переменного тока высокой частоты, он установил, что кристалл совершает при этом колебания с частотой, равной частоте изменения напряжения. Какой (прямой или обратный) пьезоэлектрический эффект лежит в основе действия излучателя? Ответ поясните.

Пьезоэлектричество

В 1880 году французские учёные — братья Пьер и Поль Кюри — исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что если кристалл кварца сжать с двух сторон, то на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани положительные, на другой — отрицательные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заряды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Причем если при сжатии на грани накапливался положительный заряд, то при растяжении на этой грани будет накапливаться отрицательный заряд, и наоборот. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого слова «пьезо» — давлю). Кристалл с таким свойством называют пъезоэлектриком.

В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноимённые электрические заряды, он либо сожмётся, либо растянется в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой — отрицательный заряд.

На явлении пьезоэлектричества основано действие широко распространённых пьезоэлектрических зажигалок. Основной частью такой зажигалки является пьезоэлемент — керамический пьезоэлектрический цилиндр с металлическими электродами на основаниях. При помощи механического устройства производится кратковременный удар по пьезоэлементу. При этом на двух его сторонах, расположенных перпендикулярно направлению действия деформирующей силы, появляются разноимённые электрические заряды. Напряжение между этими сторонами может достигать нескольких тысяч вольт. По изолированным проводам напряжение подводится к двум электродам, расположенным в наконечнике зажигалки на расстоянии 3-4 мм друг от друга. Возникающий между электродами искровой разряд поджигает смесь газа и воздуха.

Несмотря на очень большие напряжения (-10 кВ), опыты с пьезозажигалкой совершенно безопасны, так как даже при коротком замыкании сила тока оказывается такой же ничтожно малой и безопасной для здоровья человека, как при электростатических разрядах при снимании шерстяной или синтетической одежды в сухую погоду.

Решение.

Ответ: обратный пьезоэлектрический эффект.

Объяснение: обратный пьезоэлектричесский эффект заключается в следующем: если на гранях кристалла создать разноимённые электричесские заряды, он либо сожмётся, либо растянется. В случае излучателя ультразвуковых волн грани кристалла заряжаются от генератора переменного тока.

Ответ: обратный

6. Задание 22 № 860. При модернизации системы водяного отопления печь, работающую на дровах, заменили на печь, работающую на природном газе. Удельная теплота сгорания дров 10⁷ Дж/кг, природного газа — 3,2 · 10⁷ Дж/кг. Как нужно изменить (увеличить или уменьшить) массу топлива, сжигаемого в печи в единицу времени, для того чтобы сохранить прежнюю скорость циркуляции воды в отопительной системе? Ответ поясните.

Водяное отопление

Необходимость в отоплении возникла в незапамятные времена, одновременно с тем, как люди научились строить для себя самые примитивные жилища. Первые жилища отапливались кострами, потом их сменили очаги, затем — печи. В ходе технического прогресса системы отопления постоянно совершенствовались и улучшались. Люди учились применять новые виды топлива, придумывали разные конструкции отопительных приборов, стремились уменьшить расход горючего и сделать работу отопительной системы автономной, не требующей постоянного контроля человека. В настоящее время наибольшее распространение получили системы водяного отопления, которое применяется для обогрева как многоквартирных домов в городах, так и небольших зданий в сельской местности. Принцип работы системы водяного отопления (см. рисунок) удобно пояснить на примере отопительной системы небольшого жилого дома.

Источником теплоты для отопительной системы служит печь 1, в которой могут сгорать различные виды органического топлива — дрова, торф, каменный уголь, природный газ, нефтепродукты и пр. Печь нагревает воду в котле 2. При нагревании вода расширяется и её плотность уменьшается, в результате чего она поднимается из котла вверх по вертикальному главному стояку 3. В верхней части главного стояка расположен имеющий выход в атмосферу расширительный бак 4, который необходим из-за того, что объём воды увеличивается при нагревании. От верхней части главного стояка отходит труба 5 («горячий трубопровод»), по которому вода подаётся к отопительным приборам — батареям 6, состоящим из нескольких секций каждая. После протекания через батареи остывшая вода по обратному трубопроводу 7 вновь попадает в котёл, опять нагревается и снова поднимается по главному стояку. При наиболее простой однотрубной схеме все батареи соединяются друг с другом таким образом, что все секции оказываются параллельно подсоединёнными к горячему и к обратному трубопроводу. Поскольку вода при протекании через батареи постепенно остывает, для поддержания одинаковой температуры в разных помещениях в них делают батареи с разным числом секций (то есть с разной площадью поверхности). В тех комнатах, в которые вода поступает раньше и поэтому имеет более высокую температуру, количество секций в батареях делают меньше, и наоборот. Вода в такой отопительной системе циркулирует автоматически, до тех пор пока в печи горит топливо. Для того чтобы циркуляция была возможна, все горячие трубопроводы и обратные трубопроводы в системе делают либо вертикальными, либо с небольшим уклоном в нужную сторону — так, чтобы вода по ним шла от главного стояка обратно к котлу под действием силы тяжести («самотёком»). Скорость циркуляции воды и степень обогрева можно регулировать, уменьшая или увеличивая количество топлива, сгорающего в печи в единицу времени. Вода циркулирует в отопительных системах такого типа тем лучше, чем больше расстояние по высоте между котлом и горячим трубопроводом. Поэтому печь с котлом стараются располагать как можно ниже -обычно их ставят в подвале либо, при его отсутствии, опускают до уровня земли, а горячий трубопровод проводят по чердаку.

Для нормальной работы отопительной системы очень важно, чтобы внутри неё не было воздуха. Для выпуска воздушных пробок, которые могут возникать в трубах и в батареях, служат специальные воздухоотводчики, которые открываются при заполнении системы водой (на рисунке не показаны). Также на трубах в нижней части системы устанавливаются краны 8, при помощи которых из отопительной системы при необходимости сливается вода.

Решение.

Ответ: уменьшить.

Объяснение: скорость циркуляции воды в отопительной системе при прочих равных условиях определяется скоростью нагревания воды в котле. При сгорании природного газа выделяется большее количество теплоты, чем при сгорании такой же массы дров, и вода в котле нагревается быстрее. Поэтому для сохранения прежней скорости циркуляции воды в системе необходимо уменьшить массу сжигаемого в печи топлива.

7. Задание 22 № 563. Можно ли с помощью классической физики объяснить устойчивость ядерной модели атома, полученной экспериментально Резерфордом? Ответ поясните.

Закон Мура

Компьютеры прошли впечатляющий путь — от первых шестерёнчатых машин к современным машинам, построенным на интегральных схемах. При этом чем стремительнее росла вычислительная мощность компьютеров, тем быстрее уменьшались в размерах составляющие их элементы.

В 1965 году Гордон Мур — один из основателей фирмы Intel — на основе наблюдений за индустриальным прогрессом в развитии микросхем заметил, что число транзисторов, входящих в одну микросхему, примерно удваивается каждые 2 года, хотя сама микросхема остается примерно одной и той же по своим физическим размерам. Мур предсказал удвоение числа транзисторов на одну микросхему того же размера каждые 18—24 месяца. Предсказание оказалось точным. Закон Мура успешно работает на протяжении более чем 40 лет, и существенных отклонений от него пока не наблюдается.

Современные микросхемы содержат уже сотни миллионов транзисторов. Размер одного транзистора, в том числе и элементарной ячейки микросхемы, несущей 1 бит информации, в современной микросхеме составляет 0,25 микрона, или 250 нанометров. Когда размер одного транзистора в микросхеме достигнет примерно 10 нанометров, то современные технологии производства микросхем придётся менять. Почему? Потому что на этих масштабах начнут проявляться квантовые эффекты. Ну а когда размер одного бита информации уменьшится до 0,1 нанометра — размера атома, то на таких малых расстояниях квантовая механика будет работать не только на уровне отдельных эффектов, но уже и в полной мере. И закон Мура предсказывает достижения этих масштабов в промышленной электронике через 18—20 лет. Таким образом, в погоне за всё большей производительностью компьютеров человечеству рано или поздно придётся иметь дело с квантовой механикой, описывающей физические процессы в микромире.

Решение.

Ответ: нельзя.

Объяснение: согласно классической физике, электрон, движущийся ускоренно вокруг ядра, должен излучать электромагнитные волны. При этом электрон будет терять энергию и вскоре должен «упасть» на ядро. Эти выводы классической физики противоречат факту устойчивости атомных систем.

8. Задание 22 № 1159. Прибор, изображённый на рисунке в тексте, освободили от воды и перевернули так, что трубочки оказались направленными вертикально вниз, и погрузили трубочки в сосуд с водой. При продувании через горизонтальную трубу воздуха оказалось, что в трубочки всосалось некоторое количество воды из сосуда. Длиннее или короче окажется столбик жидкости, оказавшийся в средней трубочке, по сравнению со столбиками, оказавшимися в крайних трубочках? Ответ поясните.

Закон Бернулли

Этот важный закон был открыт в 1738 году Даниилом Бернулли — швейцарским физиком, механиком и математиком, академиком и иностранным почётным членом Петербургской академии наук. Закон Бернулли позволяет понять некоторые явления, наблюдаемые при течении потока жидкости или газа.

В качестве примера рассмотрим поток жидкости плотностью ρ, текущей по наклонённой под углом к горизонту трубе. Если жидкость полностью заполняет трубу, то закон Бернулли выражается следующим простым

уравнением:

ρgh + ρv²/2 + p = const

В этом уравнении h – высота, на которой находится выделенный объём жидкости, v — скорость этого объёма, p — давление внутри потока жидкости на данной высоте. Записанное уравнение свидетельствует о том, что сумма трёх величин, первая из которых зависит от высоты, вторая — от квадрата скорости, а третья — от давления, есть величина постоянная.

В частности, если жидкость течёт вдоль горизонтали (то есть высота h не изменяется), то участкам потока, которые движутся с большей скоростью, соответствует меньшее давление, и наоборот. Это можно

продемонстрировать при помощи следующего простого прибора.

Возьмём горизонтальную стеклянную трубу, в центральной части которой сделано сужение (см. рисунок). Припаяем к отверстиям в этой трубе три тонких стеклянных трубочки – две около краёв трубы (там, где она толще) и одну – в центральной части трубы (там, где находится сужение). Расположим эту трубу горизонтально и будем пропускать через неё воду под давлением – так, как показано стрелкой на рисунке. Из направленных вверх трубочек начнут бить фонтанчики. Поскольку площадь поперечного сечения центральной части трубы меньше, то скорость протекания воды через эту часть будет больше, чем через левый и правый участки трубы. По этой причине в соответствии с законом Бернулли давление в жидкости в центральной части трубы будет меньше, чем в остальных частях трубы, и высота среднего фонтанчика будет меньше, чем крайних фонтанчиков.

Описанное явление легко объясняется и с помощью второго закона Ньютона. Действительно, частицы жидкости при переходе из начального участка трубы в центральный должны увеличить свою скорость, то есть ускориться. Для этого на них должна действовать сила, направленная в сторону центральной части трубы. Эта сила представляет собой разность сил давления. Следовательно, давление в центральной части трубы должно быть меньше, чем в её начальной части. Совершенно аналогично рассматривается и переход жидкости из центральной части трубы в её конечную часть, при котором частицы жидкости замедляются.

При помощи закона Бернулли могут быть объяснены разнообразные явления, возникающие при течении потоков жидкости или газа. Например, известно, что двум большим кораблям, движущимся попутными курсами, запрещается проходить близко друг от друга. При таком движении между близкими бортами кораблей возникает более быстрый поток движущейся воды, чем со стороны внешних бортов. Вследствие этого давление в потоке

воды между кораблями становится меньше, чем снаружи, и возникает сила, которая начинает подталкивать корабли друг к другу. Если расстояние между кораблями мало, то может произойти их столкновение.

Решение.

1. Длиннее.

2. В узкой средней части трубы скорость течения воздуха будет больше, а давление в соответствии с законом Бернулли — меньше. Поэтому высота столбика жидкости в средней трубочке окажется больше, чем в крайних.

9. Задание 22 № 374. На рисунке приведена сравнительная таблица данных для планет земной группы. На какой(-их) планете(-ах) можно наблюдать полярные сияния той же природы, что и на Земле? Ответ поясните.

Полярные сияния

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение — полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зеленым или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цветов.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Араке», был проведен в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

В качестве лабораторий были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие вдоль одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии поселок Согра в Архангельской области. С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определенной высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

Решение.

Ответ: только на Марсе.

Объяснение: для наблюдения полярных сияний на планете необходимо выполнение двух условий: наличие атмосферы и наличие магнитного поля у планеты. Эти условия из планет земной группы выполняются для Марса.

10. Задание 22 № 671. Как меняется воспринимаемая высота тона звукового сигнала поезда при его приближении к наблюдателю? Ответ поясните.

Эффект Доплера для световых волн

На скорость света не влияет ни скорость источника света, ни скорость наблюдателя. Постоянство скорости света в вакууме имеет огромное значение для физики и астрономии. Однако частота и длина световой волны меняются с изменением скорости источника или наблюдателя. Этот факт известен как эффект Доплера.

Предположим, что источник, расположенный в точке О, испускает свет с длиной волны λ₀. Наблюдатели в точках A и B, для которых источник света находится в покое, зафиксируют излучение с длиной волны λ₀ (рис. 1). Если источник света начинает двигаться со скоростью v, то длина волны меняется. Для наблюдателя A, к которому источник света приближается, длина световой волны уменьшается. Для наблюдателя B, от которого источник света удаляется, длина световой волны увеличивается (рис. 2). Так как в видимой части электромагнитного излучения наименьшим длинам волн соответствует фиолетовый свет, а наибольшим — красный, то говорят, что для приближающегося источника света наблюдается смещение длины волны в фиолетовую сторону спектра, а для удаляющегося источника света — в красную сторону спектра.

Изменение длины световой волны зависит от скорости источника относительно наблюдателя (по лучу зрения) и определяется формулой Доплера:

.

Эффект Доплера нашёл широкое применение, в частности в астрономии, для определения скоростей источников излучения.

Решение.

Ответ: высота тона звукового сигнала повышается.

Объяснение: высота звука связана с его частотой: чем больше частота, тем выше звук. При приближении источника звука к наблюдателю длина звуковой волны уменьшается, а частота увеличивается.

11. Задание 1 № 1662. Установите соответствие между физическими величинами и приборами, с помощью которых эти величины измеряются.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ПРИБОРЫ

А) сила тока

Б) электрическое напряжение

В) электрический заряд

1) вольтметр

2) амперметр

3) барометр

4) электрометр

5) секундомер

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: 

А

Б

В

Решение.

Сила тока измеряется амперметром, напряжение - вольтметром, а заряд электрометром.

Ответ: 214.

Ответ: 214

12. Задание 22 № 2321. Одним из возможных способов охлаждения зеркальца конденсационного гигрометра является испарение на обратной стороне зеркальца жидкости, в результате чего от зеркальца отнимается теплота испарения. Какую жидкость лучше для этого использовать — эфир или воду? Давления насыщенных паров эфира и воды при комнатной температуре равны 60 кПа и 2,3 кПа, соответственно. Ответ поясните.

Туман и роса

В воздухе всегда присутствуют водяные пары, концентрация которых может быть различной. Опыт показывает, что концентрация паров не может превышать некоторого максимально возможного значения nmax (для каждой температуры это значение своё). Пары с концентрацией, равной n_max, называются насыщенными. С ростом температуры максимально возможная концентрация водяных паров также растёт. Отношение концентрации n

водяных паров при данной температуре к максимально возможной концентрации при той же температуре называется относительной влажностью, которая обозначается буквой f. Относительную влажность

принято измерять в процентах. Из сказанного следует, что f = (n/n_max) · 100%%.

При этом относительная влажность не может превышать 100%%.

Пусть при некоторой температуре t концентрация водяных паров в воздухе равна n, а относительная влажность меньше, чем 100%%. Если температура будет понижаться, то вместе с ней будет уменьшаться и величина nmax, а значит, относительная влажность будет увеличиваться. При некоторой критической температуре относительная влажность достигнет значения 100%% (в этот момент концентрация водяных паров станет максимально возможной при данной температуре). Поэтому дальнейшее понижение температуры приведёт к переходу водяных паров в жидкое состояние — в воздухе образуются капли тумана, а на предметах выпадут капли росы. Поэтому упомянутая выше критическая температура называется точкой росы (обозначается tр).

На измерении точки росы основано действие прибора для определения относительной влажности воздуха — конденсационного гигрометра. Он состоит из зеркальца, которое может охлаждаться при помощи какого-либо

устройства, и точного термометра для измерения температуры зеркальца. При понижении температуры зеркальца до точки росы на нём выпадают капли жидкости. Величину относительной влажности воздуха определяют по измеренному значению точки росы при помощи специальных таблиц.

Существует ещё одна разновидность тумана — ледяной туман. Он наблюдается при температурах ниже −(10 ÷ 15) °C и состоит из мелких кристалликов льда, которые сверкают либо в лучах солнца, либо в свете луны или фонарей. Особенностью ледяного тумана является то, что он может наблюдаться и при относительной влажности, меньшей 100%% (даже менее 50%%). Условием возникновения ледяного тумана при низкой относительной влажности является очень низкая температура (ниже −30 °C) и наличие обильных источников водяного пара (например, труб и сточных водоёмов

промышленных предприятий, печных труб жилых помещений, выхлопных труб мощных двигателей внутреннего сгорания и т. п.). Поэтому ледяной туман при низкой влажности наблюдается в населённых пунктах, на крупных железнодорожных станциях, на активно действующих аэродромах и т. п.

Решение.

1. Эфир.

2. Эфир при комнатной температуре имеет большее давление насыщенных паров, чем вода. Поэтому он легче испаряется. Вследствие этого зеркальце более интенсивно охлаждается, и гигрометр работает лучше (точка росы достигается быстрее).

13. Задание 22 № 1075. Один конец железной проволоки прикрепили к неподвижному штативу, а ко второму концу прикрепили груз и перекинули проволоку через неподвижный блок, в результате чего она оказалась натянутой горизонтально, получив возможность изменять свою длину. Через проволоку начали пропускать электрический ток, медленно нагревая её до красного каления. При нагревании проволока светилась всё ярче и, вследствие теплового расширения, медленно удлинялась. При температуре +917 °C произошёл фазовый переход. Укажите, что произошло с яркостью свечения проволоки в момент фазового перехода — она начала светиться более ярко или более тускло по сравнению с моментом, предшествующим фазовому переходу?

Ответ поясните.

Фазовые переходы

Известно, что при изменении внешних условий — температуры или давления — вещество может изменять своё агрегатное состояние (переходить из газообразной формы в жидкую, из жидкой в твёрдую, либо из газообразной в твёрдую, и обратно). Однако, как показывает опыт, возможен и другой тип превращения вещества. Вещество при изменении внешних условий может изменять какие-либо свои свойства, оставаясь при этом в прежнем агрегатном состоянии. Такие изменения свойств вещества называют фазовыми переходами, и говорят, что вещество перешло из одной фазы в другую. Любое изменение агрегатного состояния, естественно, является фазовым переходом. Обратное утверждение неверно. Таким образом, фазовый переход — более широкое понятие, чем изменение агрегатного состояния.

Различают два основных типа фазовых переходов. Их так и называют — фазовый переход первого рода и фазовый переход второго рода. При фазовом переходе первого рода скачком изменяются плотность вещества и его внутренняя энергия (при этом другие характеристики также могут меняться). Последнее означает, что при фазовом переходе первого рода выделяется или поглощается теплота. Примерами фазового перехода первого рода как раз могут служить упомянутые выше изменения агрегатного состояния вещества. Например, при превращении воды в лёд плотность вещества уменьшается (вещество расширяется) и выделяется теплота замерзания (равная по модулю теплоте плавления, поглощающейся при обратном фазовом переходе). При этом уменьшается удельная теплоёмкость вещества.

При фазовом переходе второго рода плотность вещества и его внутренняя энергия остаются неизменными, поэтому такие переходы могут быть внешне незаметными. Зато скачкообразно изменяются удельная теплоёмкость вещества, его коэффициент теплового расширения и некоторые другие характеристики. Примерами фазовых переходов второго рода могут служить переход металлов и сплавов из обычного состояния в сверхпроводящее, а также переход твёрдых веществ из аморфного состояния в стеклообразное.

Интересные примеры фазовых переходов первого рода наблюдаются у некоторых металлов. Например, если нагревать железо, то при достижении температуры +917 °C происходит перестройка его кристаллической решетки, в результате чего наблюдается увеличение плотности вещества и поглощается теплота фазового перехода. Этот фазовый переход обратим — при понижении температуры обратно до +917 °C плотность железа, наоборот, уменьшается, и происходит выделение теплоты фазового перехода.

Фазовые переходы могут быть и необратимыми. Ярким примером такого перехода может служить превращение так называемого «белого олова» в так называемое «серое олово». При комнатной температуре белое олово является пластичным металлом. При понижении температуры до примерно +13 °C оно начинает медленно переходить в другое фазовое состояние — серое олово — в котором олово существует в виде порошка. Фазовый переход происходит с очень малой скоростью (то есть после понижения температуры ниже точки фазового перехода олово всё ещё остаётся белым, но это состояние нестабильно). Однако фазовый переход резко ускоряется при понижении температуры до –33 °C, а также при контакте серого олова с белым оловом. Поскольку при данном фазовом переходе происходит резкое уменьшение плотности (и увеличение объёма), то оловянные предметы рассыпаются в порошок, причём попадание этого порошка на «не пораженные» предметы приводит к их быстрой порче (предметы как бы «заражаются»). Вернуть серое олово в исходное состояние возможно только путём его переплавки.

Описанное явление получило название «оловянная чума». Оно явилось основной причиной гибели экспедиции Р.Ф. Скотта к Южному полюсу в 1912 г. (экспедиция осталась без топлива — оно вытекло из баков, запаянных оловом, которое поразила «оловянная чума»). Также существует легенда, согласно которой одной из причин неудачи армии Наполеона в России явились сильные зимние морозы, которые превратили в порошок оловянные пуговицы на мундирах солдат. «Оловянная чума» погубила многие ценнейшие коллекции оловянных солдатиков. Например, в запасниках петербургского музея Александра Суворова превратились в труху десятки фигурок — в подвале, где они хранились, во время суровой зимы лопнули батареи отопления.

Решение.

1. Яркость свечения уменьшилась.

2. Наблюдаемый переход является фазовым переходом первого рода. Он происходит с поглощением теплоты. Эта теплота в момент фазового перехода отбирается от проволоки, в результате чего её температура падает и яркость свечения уменьшается.

14. Задание 22 № 374. На рисунке приведена сравнительная таблица данных для планет земной группы. На какой(-их) планете(-ах) можно наблюдать полярные сияния той же природы, что и на Земле? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: только на Марсе.

Объяснение: для наблюдения полярных сияний на планете необходимо выполнение двух условий: наличие атмосферы и наличие магнитного поля у планеты. Эти условия из планет земной группы выполняются для Марса.

15. Задание 22 № 2060. Громкость звука, при которой человеческое ухо начинает испытывать болезненные ощущения, называется болевым порогом. Некоторая звуковая волна имеет интенсивность, соответствующую половине болевого порога. Будет ли превышен болевой порог, если интенсивность этой звуковой волны увеличится в 5 раз? Ответ поясните.

Решение.

1. Нет.

2. Громкость звука возрастает в 2 раза при увеличении его интенсивности в 10 раз. При возрастании же интенсивности в 5 раз громкость вырастет менее, чем в 2 раза. Поэтому болевой порог не будет превышен.

16. Задание 22 № 2399. Нужно ли металлическую пластину термометра, используемого в спектрографе, покрывать слоем сажи? Ответ поясните.

Изучение спектров

Все нагретые тела излучают электромагнитные волны. Чтобы экспериментально исследовать зависимость интенсивности излучения от длины волны, необходимо:

1) разложить излучение в спектр;

2) измерить распределение энергии в спектре.

Для получения и исследования спектров служат спектральные аппараты -спектрографы. Схема призменного спектрографа представлена на рисунке. Исследуемое излучение поступает сначала в трубу, на одном конце которой имеется ширма с узкой щелью, а на другом - собирающая линза L₁. Щель находится в фокусе линзы. Поэтому расходящийся световой пучок, попадающий на линзу из щели, выходит из неё параллельным пучком и падает на призму Р.

Так как разным частотам соответствуют различные показатели преломления, то из призмы выходят параллельные пучки разного цвета, не совпадающие по направлению. Они падают на линзу L₂. На фокусном расстоянии от этой линзы располагается экран, матовое стекло или фотопластинка. Линза L₂ фокусирует параллельные пучки лучей на экране, и вместо одного изображения щели получается целый ряд изображений. Каждой частоте (точнее, узкому спектральному интервалу) соответствует своё изображение в виде цветной полоски. Все эти изображения вместе и образуют спектр. Энергия излучения вызывает нагревание тела, поэтому достаточно измерить температуру тела и по ней судить о количестве поглощённой в единицу времени энергии. В качестве чувствительного элемента можно взять тонкую металлическую пластину, покрытую тонким слоем сажи, и по нагреванию пластины судить об энергии излучения в данной части спектра.

Решение.

Ответ: нужно.

Объяснение: слой сажи наносится для обеспечения полного поглощения пластиной падающего на неё электромагнитного излучения. Непрозрачные тела чёрного цвета поглощают всё падающее на них электромагнитное излучение.

17. Задание 22 № 1012. При испытаниях ионизационного дымового извещателя в первом опыте на извещатель направили струю сигаретного дыма, а во втором опыте — дым от тлеющей ветоши. Размер частиц дыма в обоих случаях был одинаковым. Извещатель сработал только во втором опыте. В каком опыте концентрация частиц дыма была больше?

Ионизационный дымовой извещатель

Пожары в жилых и производственных помещениях, как известно, представляют серьёзную опасность для жизни и здоровья людей и могут служить причиной больших материальных потерь. По этой причине важной задачей является обнаружение пожара в самом начале его возникновения и раннее оповещение людей о начале возгорания. Для решения этой задачи используются различные системы пожарной сигнализации, основным элементом которой является пожарный извещатель. Предназначение пожарного извещателя — среагировать на различные проявления пожара и привести в действие сигнальную часть пожарной сигнализации (например, сирену). Пожарные извещатели бывают двух основных типов: тепловые (реагируют на повышение температуры) и дымовые (реагируют на появление в воздухе частиц дыма). Извещатели обоих типов могут иметь различные принципы действия и конструктивные особенности.

Принцип действия ионизационного извещателя

Рассмотрим в качестве примера ионизационный дымовой извещатель. Его основным элементом является ионизационная камера (рис. а), в которой находится источник радиоактивного излучения - например, изотоп химического элемента америция . При радиоактивном распаде америций испускает альфа-частицы, которые ионизируют молекулы воздуха, при столкновениях «разбивая» их на положительно и отрицательно заряженные ионы. Также в ионизационной камере находятся два электрода. После подключения электродов к полюсам источника постоянного напряжения положительные ионы притягиваются к отрицательно

заряженному электроду, а отрицательные ионы — к положительно заряженному электроду, и через ионизационную камеру начинает протекать электрический ток (рис. б). Если в такую камеру попадают частицы дыма, то ионы притягиваются к ним и оседают на этих частицах (рис. в). В результате количество ионов в камере резко уменьшается, число носителей заряда падает, и сила тока, текущего через камеру, также уменьшается. Именно величина силы тока, текущего через ионизационную камеру, служит индикатором наличия дыма, а значит, и пожара.

Обычно при конструировании ионизационного дымового извещателя в него помещают сразу две ионизационные камеры: одну открытую (она является рабочей), а вторую — закрытую (она является эталонной). В закрытую камеру, в отличие от открытой, дым попасть не может, и поэтому сила текущего через неё тока всё время постоянна. Электрическая схема извещателя сравнивает силы токов, текущих через открытую и закрытую камеры. В случае если эти силы токов сильно отличаются друг от друга (что происходит как раз тогда, когда в открытую камеру попадает дым), сигнализация срабатывает — электрическая схема включает её сигнальную часть (например, сирену), и начинается оповещение о пожаре. Описанный ионизационный дымовой извещатель лучше реагирует на дым, состоящий из большого количества мелких частиц. В этом случае суммарная площадь поверхности частиц дыма больше, и ионы лучше осаждаются на частицах.

Решение.

1. Во втором опыте.

2. Осаждение ионов на частицы дыма (и срабатывание извещателя) происходит тем более эффективно, чем больше суммарная площадь поверхности частиц дыма. При одинаковом размере частиц дыма суммарная

площадь поверхности частиц больше в случае большей концентрации. Поскольку извещатель сработал во втором опыте, то во втором опыте концентрация частиц дыма была больше.

18. Задание 22 № 1525. При помощи счётчика Гейгера–Мюллера можно регистрировать ещё и гамма-кванты, которые, попадая в стенки счётчика, выбивают из них заряженные частицы. Какие это могут быть частицы? Опишите, какие процессы далее происходят в счётчике. Что происходит при попадании в счётчик быстрой заряженной частицы?

Регистрация заряженных частиц

Распространённым прибором для регистрации заряженных частиц является газоразрядный счётчик Гейгера–Мюллера. Газоразрядный счётчик представляет собой металлический цилиндр, по оси которого натянута тонкая проволока, изолированная от цилиндра. Цилиндр заполняется специальной смесью газов (например, аргон + пары спирта), давление которых1000–1500 мм рт. ст. Счётчик включается в цепь: цилиндр соединяется с отрицательным полюсом источника тока, а нить с положительным; на них подаётся напряжение порядка 1000 В.

Попадание в счётчик быстрой заряженной частицы вызывает ионизацию газа. При этом образуется свободный электрон. Он движется к положительно заряженной нити, и в области сильного поля вблизи нити ионизирует атомы газа. Продукты ионизации — электроны — ускоряются полем и в свою очередь ионизируют газ, образуя новые свободные электроны, которые участвуют в дальнейшей ионизации атомов газа.

Число ионизированных атомов лавинообразно возрастает — в газе счётчика вспыхивает электрический разряд. При этом по цепи счётчика проходит кратковременный импульс электрического тока. Отрицательно заряженные электроны собираются вблизи нити, а более массивные положительно заряженные ионы медленно движутся к стенкам цилиндра. Электроны уменьшают положительный заряд нити, а положительные ионы — отрицательный заряд цилиндра; соответственно, электрическое поле внутри цилиндра ослабевает. Через промежуток времени порядка микросекунды поле ослабляется настолько, что электроны не будут иметь скорости, необходимой для ионизации. Ионизация прекращается, и разряд обрывается.

За счёт притока зарядов из источника тока счётчик снова будет готов к работе через 100–2000 мкс после вспышки. Таким образом, в счётчике возникают кратковременные разряды, которые могут быть подсчитаны специальным устройством. По их числу можно оценить число частиц, попадающих в счётчик.

Решение.

1. Электроны.

2. Влетающие в счётчик электроны имеют большую скорость и, следовательно, большую кинетическую энергию. Этой энергии достаточно для того, чтобы, столкнувшись с молекулами газа, выбить свободные электроны, которые, ускоряясь электрическим полем, вызовут лавину — разряд в газе.

19. Задание 22 № 2267. Прибор, изображённый на рисунке в тексте, освободили от воды и перевернули так, что трубочки оказались направленными вертикально вниз, и погрузили трубочки в сосуд с водой. При продувании через горизонтальную трубу воздуха оказалось, что в трубочки всосалось некоторое количество воды из сосуда. Длиннее или короче окажется столбик жидкости, оказавшийся в средней трубочке, по сравнению со столбиками, оказавшимися в крайних трубочках? Ответ поясните.

Решение.

1. Длиннее.

2. В узкой средней части трубы скорость течения воздуха будет больше, а давление в соответствии с законом Бернулли — меньше. Поэтому высота столбика жидкости в средней трубочке окажется больше, чем в крайних.

20. Задание 22 № 104. В магнитное поле спектрографа влетели с одинаковой скоростью две заряженные частицы. Какая из частиц (1 или 2) имеет положительный заряд? Ответ поясните.

Масс-спектрограф

Масс-спектрограф — это прибор для разделения ионов по величине отношения их заряда к массе. В самой простой модификации схема прибора представлена на рисунке.

Исследуемый образец специальными методами (испарением, электронным ударом) переводится в газообразное состояние, затем образовавшийся газ ионизируется в источнике 1. Затем ионы ускоряются электрическим полем и формируются в узкий пучок в ускоряющем устройстве 2, после чего через узкую входную щель попадают в камеру 3, в которой создано однородное магнитное поле. Магнитное поле изменяет траекторию движения частиц. Под действием силы Лоренца ионы начинают двигаться по дуге окружности и попадают на экран 4, где регистрируется место их попадания. Методы регистрации могут быть различными: фотографические, электронные и т. д. Радиус траектории определяется по формуле:

,

где U — электрическое напряжение ускоряющего электрического поля; B — индукция магнитного поля; m и q — соответственно масса и заряд частицы.

Так как радиус траектории зависит от массы и заряда иона, то разные ионы попадают на экран на различном расстоянии от источника, что и позволяет их разделять и анализировать состав образца.

В настоящее время разработаны многочисленные типы масс-спектрометров, принципы работы которых отличаются от рассмотренного выше. Изготавливаются, например, динамические масс-спектрометры, в которых массы исследуемых ионов определяются по времени пролёта от источника до регистрирующего устройства.

Решение.

Ответ: частица 1 имеет положительный электрический заряд.

Объяснение: на заряженные частицы, влетевшие в магнитное поле масс-спектрографа, действует сила Лоренца, которая изменяет направление движения частицы. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. Изменение направления движения для частицы 1 соответствует случаю, когда частица имеет положительный заряд.

21. Задание 22 № 644. Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.

Флотация

Чистая руда почти никогда не встречается в природе. Почти всегда полезное ископаемое перемешано с «пустой», ненужной горной породой. Процесс отделения пустой породы от полезного ископаемого называют обогащением руды.

Одним из способов обогащения руды, основанным на явлении смачивания, является флотация. Сущность флотации состоит в следующем. Раздробленная в мелкий порошок руда взбалтывается в воде. Туда же добавляется небольшое количество вещества, обладающего способностью смачивать одну из подлежащих разделению частей, например крупицы полезного ископаемого, и не смачивать другую часть — крупицы пустой породы. Кроме того, добавляемое вещество не должно растворяться в воде. При этом вода не будет смачивать поверхность крупицы руды, покрытую слоем добавки. Обычно применяют какое-нибудь масло.

В результате перемешивания крупицы полезного ископаемого обволакиваются тонкой пленкой масла, а крупицы пустой породы остаются свободными. В получившуюся смесь очень мелкими порциями вдувают воздух. Пузырьки воздуха, пришедшие в соприкосновение с крупицей полезной породы, покрытой слоем масла и потому не смачиваемой водой, прилипают к ней. Это происходит потому, что тонкая пленка воды между пузырьками воздуха и не смачиваемой ею поверхностью крупицы стремится уменьшить свою площадь, подобно капле воды на промасленной бумаге, и обнажает поверхность крупицы.

Крупицы полезной руды с пузырьками воздуха поднимаются вверх, а крупицы пустой породы опускаются вниз. Таким образом происходит более или менее полное отделение пустой породы и получается так называемый концентрат, богатый полезной рудой.

Решение.

Ответ: можно.

Объяснение: надо подобрать и добавить в воду такое вещество, которое не растворяется в воде, смачивает пустую породу и не смачивает крупинки руды.

22. Задание 22 № 2321. Одним из возможных способов охлаждения зеркальца конденсационного гигрометра является испарение на обратной стороне зеркальца жидкости, в результате чего от зеркальца отнимается теплота испарения. Какую жидкость лучше для этого использовать — эфир или воду? Давления насыщенных паров эфира и воды при комнатной температуре равны 60 кПа и 2,3 кПа, соответственно. Ответ поясните.

Решение.

1. Эфир.

2. Эфир при комнатной температуре имеет большее давление насыщенных паров, чем вода. Поэтому он легче испаряется. Вследствие этого зеркальце более интенсивно охлаждается, и гигрометр работает лучше (точка росы достигается быстрее).

23. Задание 22 № 1925. В электродинамическом микрофоне, изображённом на рисунке, увеличили число витков провода в катушке. Как в результате этого изменится (увеличится или уменьшится) напряжение, подаваемое с выводов катушки на электрическую схему, к которой она подключена? Ответ поясните.

Микрофон

В современных технических устройствах, применяемых для записи и трансляции звука, невозможно обойтись без микрофона. Микрофон — это устройство, предназначенное для преобразования звуковой волны в электрический сигнал, который затем может использоваться для записи звука, для его усиления или воспроизведения. Микрофоны могут иметь различные конструкции, их работа основывается на различных физических принципах. Однако все микрофоны имеют общие элементы конструкции — это мембрана, которая воспринимает звуковые колебания, и электромеханическая часть, которая преобразует механические колебания в электромагнитные.

Рассмотрим в качестве наиболее простого примера электродинамический микрофон с подвижной катушкой. Он состоит из корпуса, внутри которого неподвижно закреплён полосовой постоянный магнит ПМ. Упругая мембрана М вынесена на один из торцов корпуса микрофона. К мембране прикреплена катушка К, на которую намотано много витков провода. Катушка расположена так, что она находится вблизи одного из полюсов магнита. При воздействии звуковых волн на мембрану она приходит в колебательное движение, и вместе с ней начинает колебаться катушка, двигаясь вдоль продольной оси магнита. В результате этого изменяется магнитный поток через катушку, и в ней, в соответствии с законом электромагнитной индукции, возникает переменное напряжение. Закон изменения этого напряжения соответствует закону колебаний мембраны под действием звуковых волн. Таким образом, механический сигнал (звуковая волна) преобразуется в электрический (колебания напряжения между выводами намотанного на катушку провода), который затем подаётся на специальную электрическую схему. Следовательно, в данном типе микрофона электромеханическая часть состоит из постоянного магнита, подвижной проволочной катушки и электрической цепи, к которой она подключена.

Существуют и другие типы микрофонов — конденсаторный микрофон (в нём мембрана прикреплена к одной из пластин включённого в электрическую цепь конденсатора, в результате чего при колебаниях мембраны изменяется его электрическая ёмкость), угольный микрофон (в нём мембрана при колебаниях давит на угольный порошок, включённый в электрическую цепь, в результате чего изменяется его сопротивление), пьезомикрофон (его работа основана на свойстве некоторых веществ — пьезоэлектриков — создавать электрическое поле при деформациях), а также ряд модификаций этих типов микрофонов.

Решение.

Ответ: увеличится.

Объяснение: напряжение, возникающее в катушке, зависит от быстроты изменения магнитного потока, пронизывающего витки катушки. Магнитный поток, в свою очередь, прямо пропорционален числу витков провода, намотанных на катушку. При увеличении числа витков провода скорость изменения магнитного потока увеличивается. Поэтому увеличится и напряжение, подаваемое с выводов катушки на электрическую схему.

24. Задание 22 № 2558. Может ли произойти разряд (молния) между двумя одинаковыми шарами, несущими равный одноимённый заряд? Ответ поясните.

Молния

Красивое и небезопасное явление природы — молния — представляет собой искровой разряд в атмосфере.

Уже в середине XVIII в. исследователи обратили внимание на внешнее сходство молнии с электрической искрой. Высказывалось предположение, что грозовые облака несут в себе большие электрические заряды и молния есть гигантская искра, ничем, кроме размеров, не отличающаяся от искры между шарами электрофорной машины. На это указывал М. В. Ломоносов, занимавшийся изучением атмосферного электричества.

Ломоносов построил «громовую машину» — конденсатор, находившийся в его лаборатории и заряжавшийся атмосферным электричеством посредством провода, конец которого был выведен из помещения и поднят на высоком шесте. Во время грозы из конденсатора можно было извлекать искры. Таким образом, было показано, что грозовые облака действительно несут на себе огромный электрический заряд.

Разные части грозового облака несут заряды разных знаков. Чаще всего нижняя часть облака (обращенная к Земле) бывает заряжена отрицательно, а верхняя — положительно. Поэтому если два облака сближаются разноимённо заряженными частями, то между ними проскакивает молния.

Однако грозовой разряд может произойти и иначе. Проходя над Землёй, грозовое облако создаёт на её поверхности большой индуцированный заряд, и поэтому облако и поверхность Земли образуют две обкладки большого конденсатора. Напряжение между облаком и Землёй достигает нескольких миллионов вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле. В результате может произойти пробой, т.е. молния, которая ударит в землю. При этом молния иногда поражает людей, дома, деревья.

Гром, возникающий после молнии, имеет такое же происхождение, что и треск при проскакивании искры. Он появляется из-за того, что воздух внутри канала молнии сильно разогревается и расширяется, отчего и возникают звуковые волны. Эти волны, отражаясь от облаков, гор и других объектов, создают длительное многократное эхо, поэтому и слышны громовые раскаты.

Решение.

Ответ: нет.

Объяснение: не может, поскольку заряд шаров одинаковый, как и их форма, необходимой для разряда разности потенциалов не возникнет.

25. Задание 22 № 1421. При проведении опыта Плато ученик наблюдал большую сферическую каплю анилина, которая плавала в сосуде с раствором соли с соответствующим образом подобранной концентрацией. Ученик досыпал на дно сосуда ещё чуть-чуть соли. При медленном растворении соли плотность раствора в разных частях сосуда стала разной — в нижней части немного бóльшей, чем в верхней. Как изменится форма капли? Ответ поясните.

Поверхностное натяжение жидкостей

Если взять тонкую чистую стеклянную трубку (она называется капилляром), расположить её вертикально и погрузить её нижний конец в стакан с водой, то вода в трубке поднимется на некоторую высоту над уровнем воды в стакане. Повторяя этот опыт с трубками разных диаметров и с разными жидкостями, можно установить, что высота поднятия жидкости в капилляре получается различной. В узких трубках одна и та же жидкость поднимается выше, чем в широких. При этом в одной и той же трубке разные жидкости поднимаются на разные высоты. Результаты этих опытов, как и ещё целый ряд других эффектов и явлений, объясняются наличием поверхностного натяжения жидкостей.

Возникновение поверхностного натяжения связано с тем, что молекулы жидкости могут взаимодействовать как между собой, так и с молекулами других тел — твёрдых, жидких и газообразных, — с которыми находятся в соприкосновении. Молекулы жидкости, которые находятся на её поверхности, «существуют» в особых условиях — они контактируют и с другими молекулами жидкости, и с молекулами иных тел. Поэтому равновесие поверхности жидкости достигается тогда, когда обращается в ноль сумма всех сил взаимодействия молекул, находящихся на поверхности жидкости, с другими молекулами. Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, взаимодействуют преимущественно с молекулами самой жидкости, то жидкость принимает форму, имеющую минимальную площадь свободной поверхности. Это связано с тем, что для увеличения площади свободной поверхности жидкости нужно переместить молекулы жидкости из её глубины на поверхность, для чего необходимо «раздвинуть» молекулы, находящиеся на поверхности, то есть совершить работу против сил их взаимного притяжения. Таким образом, состояние жидкости с минимальной площадью свободной поверхности является наиболее выгодным с энергетической точки зрения. Поверхность жидкости ведёт себя подобно натянутой упругой плёнке — она стремится максимально сократиться. Именно с этим и связано появление термина «поверхностное натяжение».

Приведённое выше описание можно проиллюстрировать при помощи опыта Плато. Если поместить каплю анилина в раствор поваренной соли, подобрав концентрацию раствора так, чтобы капля плавала внутри раствора, находясь в состоянии безразличного равновесия, то капля под действием поверхностного натяжения примет шарообразную форму, поскольку среди

всех тел именно шар обладает минимальной площадью поверхности при заданном объёме.

Если молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, контактируют с молекулами твёрдого тела, то поведение жидкости будет зависеть от того, насколько сильно взаимодействуют друг с другом молекулы жидкости и твёрдого тела. Если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела велики, то жидкость будет стремиться растечься по поверхности твёрдого тела. В этом случае говорят, что жидкость хорошо смачивает твёрдое тело (или полностью смачивает его). Примером хорошего смачивания может служить вода, приведённая в контакт с чистым стеклом. Капля воды, помещённая на стеклянную пластинку, сразу же растекается по ней тонким слоем. Именно из-за хорошего смачивания стекла водой и наблюдается поднятие уровня воды в тонких стеклянных трубках. Если же силы притяжения молекул жидкости друг к другу значительно превышают силы их притяжения к молекулам твёрдого тела, то жидкость будет стремиться принять такую форму, чтобы площадь её контакта с твёрдым телом была как можно меньше. В этом случае говорят, что жидкость плохо смачивает твёрдое тело (или полностью не смачивает его). Примером плохого смачивания могут служить капли ртути, помещённые на стеклянную пластинку. Они принимают форму почти сферических капель, немного деформированных из-за действия силы тяжести. Если опустить конец стеклянного капилляра не в воду, а в сосуд с ртутью, то её уровень окажется ниже уровня ртути в сосуде.

Решение.

1. Капля станет немного сплюснутой по вертикали.

2. В исходном состоянии действующая на каплю сила тяжести полностью уравновешивается выталкивающей силой, то есть можно считать, что капля находится в состоянии невесомости. Поэтому сферическая форма капли определяется только поверхностным натяжением. При изменении плотности раствора (если в нижней части сосуда плотность немного больше, чем в верхней) на нижнюю часть капли начинает действовать бóльшая выталкивающая сила, чем на верхнюю. Из-за этого капля сплющивается вдоль вертикали.

Вариант № 270237

1. Задание 24 № 987. На газовую плиту с одинаковыми горелками, включёнными на полную мощность, поставили две одинаковые кастрюли, заполненные водой, — одну открытую, а другую закрытую крышкой. Какая из них закипит быстрее? Ответ поясните.

Решение.

1. Та, которая закрыта крышкой.

2. В открытой кастрюле вода испаряется, и её пары покидают кастрюлю, унося с собой теплоту испарения. Вследствие испарения вода охлаждается. Часть энергии горения расходуется на компенсацию этого хлаждения, а остальная часть — на нагревание воды. В закрытой кастрюле вода испаряется и вследствие этого охлаждается, а пар конденсируется: в оставшуюся воду, на крышке и на стенках кастрюли. Энергия, ыделяющаяся при конденсации пара, препятствует охлаждению воды, поэтому горелка нагревает воду быстрее.

2. Задание 24 № 295. Какой автомобиль — грузовой или легковой — должен иметь более сильные тормоза? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: более сильные тормоза должен иметь грузовой автомобиль.

Обоснование: масса грузового автомобиля больше, чем масса легкового автомобиля, следовательно, при одинаковых значениях скорости грузовой автомобиль обладает большей кинетической энергией, чем легковой, и для его остановки должна быть совершена большая работа. Соответственно, при одинаковом тормозном пути сила, вызывающая торможение, для грузового автомобиля должна быть больше, чем для легкового.

3. Задание 24 № 592. Два одинаковых термометра выставлены на солнце. Шарик одного из них закопчен, а другого — нет. Одинаковую ли температуру покажут термометры? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: термометры будут показывать разную температуру.

Объяснение: термометр, у которого шарик закопчён, покажет более высокую температуру, так как закопчённый шарик поглощает всё падающее на него излучение Солнца, а незакопчённый отражает большую часть падающего излучения.

4. Задание 24 № 943. Две лампы, рассчитанные на одинаковое напряжение, но потребляющие различную мощность, включены в электрическую сеть последовательно. Какая лампа будет горeть ярче? Ответ поясните.

Решение.

Мощность лампы рассчитывается по формуле  Поскольку лампочки рассчитаны на одинаковое напряжение, чем больше мощность лампы, тем меньше её сопротивление. Через две лампы, включенные последовательно, будет протекать одинаковый ток, следовательно, мощность, которую также можно вычислить по формуле  будет больше на той лампе, у которой сопротивление больше. Таким образом, лампа меньшей мощности, включенная последовательно с лампой большей мощности будет гореть ярче.

5. Задание 24 № 160. По реке плывёт лодка с гребцом, а рядом с ней — плот. Одинаковое ли время потребуется гребцу для того, чтобы перегнать плот на 10 м, и для того, чтобы на столько же отстать от него?

Решение.

Ответ: одинаковое.

Объяснение: относительно плота скорость лодки одинакова по течению и против течения и равна собственной скорости лодки.

6. Задание 24 № 52. Камень лежит на дне сосуда, полностью погружённый в воду (см. рисунок). Изменится ли (и если изменится, то как) давление камня на дно, если в воду добавить поваренную соль? Ответ поясните.

Решение.

Давление камня на дно можно рассчитать по следующей формуле:

,

где F_тяж — сила тяжести, действующая на камень, F_А — сила Архимеда, действующая на камень, S— площадь поверхности камня, которой он опирается на дно.

При добавлении соли в воду, ее плотность увеличится, следовательно увеличится и действующая на камень сила Архимеда, которая определяется по формуле:

,

где ρ — плотность воды, V — объем камня, g — ускорение свободного падения. Так как, объем камня и ускорение свободного падения не изменятся, а плотность воды увеличится, то сила Архимеда, действующая на камень возрастет. Сила тяжести, действующая на камень также не изменится, так как не меняется масса камня. Таким образом, разность силы тяжести и силы Архимеда станет меньше, и давление камня на дно уменьшится.

Ответ: давление камня на дно уменьшится.

7. Задание 24 № 727. Прямая рейка освещается солнечными лучами. При этом на вертикальной стене видна её тень. Может ли линейный размер тени быть больше, чем линейный размер рейки? Ответ поясните и проиллюстрируйте рисунком.

Решение.

Ответ: может.

Обоснование: световые лучи распространяются прямолинейно. Поэтому рейка, тень на стене и идущие через концы рейки лучи образуют трапецию. Для того чтобы линейный размер тени был больше, чем линейный размер рейки, нужно, чтобы одна боковая сторона этой трапеции (тень) была больше другой стороны (рейки). Пример расположения рейки, световых лучей и стены, отвечающий этому требованию, показан на рисунке.

8. Задание 24 № 1704. Имеются деревянный и металлический шарики одинакового объёма. Какой из шариков в 40-градусную жару на ощупь кажется холоднее? Ответ поясните.

Решение.

1. Деревянный шарик в сорокоградусную жару на ощупь кажется холоднее.

2. Теплопроводность металлического шарика больше теплопроводности деревянного. Теплоотвод от металлического шарика к более холодному пальцу происходит интенсивнее, это создаёт ощущение более горячего тела.

9. Задание 24 № 1614. Под колоколом воздушного насоса находится колба, наполовину наполненная водой и плотно закрытая пробкой. Что произойдет с пробкой при откачивании воздуха из-под колокола? Ответ поясните.

Решение.

1. Пробка вылетит из колбы.

2. При откачивании воздуха из-под колокола насоса его давление уменьшается, а давление воздуха в колбе остаётся равным атмосферному давлению. Соответственно, давление воздуха на пробку внутри колбы будет больше давления со стороны воздуха, находящегося под колоколом насоса.

10. Задание 24 № 896. Дима рассматривает красные розы через зеленое стекло. Какого цвета будут казаться ему розы? Объясните наблюдаемое явление.

Решение.

Ответ: розы будут казаться черными.

Объяснение: их цвет зависит от света, который попадает к Диме в глаза. Красные розы поглощают все цвета, кроме красного, а красный цвет отражают. Зеленое стекло поглощает весь свет, кроме зеленого. Но зеленого цвета нет в свете, который отражают розы, – они его поглотили. К Диме в глаза через зеленое стекло не попадет никакого света от красных роз – они покажутся черными.

11. Задание 24 № 1396. Из вершины проволочного квадратного контура со стороной 0,6 м выползает маленький жук, равномерно перемещаясь по проволоке со скоростью 6 см/мин. Можно ли по истечении получаса считать траекторию движения жука прямолинейной? Ответ поясните.

Решение.

1. Нет.

2. Траекторией называется линия, которую описывает материальная точка при своём движении. В данном случае, при равномерном движении жука со скоростью 6 см/мин = 0,001 м/с, за полчаса (1800 с) жук проползет 1,8 м, то есть он преодолеет 3/4 длины квадратного контура. Значит, траектория движения жука будет представлять собой три прямолинейных участка, два из которых находятся под прямым углом к третьему. Такая траектория движения не является прямолинейной.

12. Задание 24 № 1161. Может ли вес тела, лежащего на горизонтальной плоскости, быть больше силы тяжести, действующей на это тело? Ответ поясните.

Решение.

1. Ответ. Да

2. Обоснование.

Если тело движется с ускорением, направленным вверх, то вес тела будет больше силы тяжести, действующей на это тело.

13. Задание 24 № 214. Изменится ли (и если изменится, то как) выталкивающая сила, действующая на плавающий в керосине деревянный брусок, если брусок переместить из керосина в воду? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: выталкивающая сила не изменится.

Объяснение: выталкивающая сила, действующая на плавающее в жидкости тело, уравновешивает силу тяжести. Деревянный брусок, плавающий в керосине, тем более не утонет в воде, так как плотность воды больше плотности керосина. В воде и керосине выталкивающие силы уравновешивают одну и ту же силу тяжести, но при этом изменяется объём погруженной части бруска.

14. Задание 24 № 511. Можно ли услышать грохот мощных процессов, происходящих на Солнце? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: нет, нельзя.

Обоснование: звуковые волны могут передаваться только в среде (газах, жидкостях, твёрдых телах) и не передаются через вакуум. Пространство между Землёй и Солнцем заполнено вакуумом.

15. Задание 24 № 1014. На стол поставили две одинаковые кастрюли, заполненные водой, доведённой на плите до кипения, — одну открытую, а другую закрытую крышкой. Какая из них остынет быстрее? Ответ поясните.

Решение.

1. Открытая.

2. В открытой кастрюле вода испаряется, и её пары покидают кастрюлю, унося с собой теплоту испарения. Вследствие испарения вода охлаждается. В кастрюле, закрытой крышкой, вода охлаждается при испарении, а пар конденсируется: в оставшуюся воду, на крышке и стенках кастрюли. Энергия, выделяющаяся при конденсации пара, препятствует охлаждению воды, поэтому в закрытой кастрюле вода остывает медленнее, чем

в открытой.

16. Задание 24 № 889. Два бруска одинаковых размеров имеют одинаковую температуру +300 °С. Удельные теплоёмкости брусков и их плотности также одинаковы. Брусок 1 имеет большую теплопроводность, чем брусок 2. Какой из этих брусков быстрее охладится на воздухе, температура которого равна +20 °С? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: брусок 1.

Обоснование: так как массы, удельные теплоёмкости и начальные температуры брусков одинаковы, в них запасено одинаковое количество теплоты. Теплопроводность бруска 1 больше, чем теплопроводность бруска 2. Значит, брусок 1 быстрее передаёт энергию изнутри к воздуху. Следовательно, он быстрее охладится.

17. Задание 24 № 376. Когда на открытой волейбольной площадке стало жарко, спортсмены перешли в прохладный спортивный зал. Придется ли им подкачивать мяч или, наоборот, выпускать из мяча часть воздуха? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: мяч придется подкачивать.

Объяснение: при охлаждении мяча в зале замедлится тепловое движение молекул воздуха, следовательно, уменьшится давление внутри мяча. Чтобы восстановить прежнее давление, мяч придется подкачать.

18. Задание 24 № 1668. Алюминиевый и стальной шары имеют одинаковую массу. Какой из них легче поднять в воде? Ответ поясните.

Решение.

1. Алюминиевый шар поднять легче.

2. Легче поднять тот шар, на который действует большая сила Архимеда. Плотность стали больше плотности алюминия, следовательно, при равной массе объём алюминиевого шара больше. Сила Архимеда прямо пропорциональна объёму погружённого тела, поэтому на алюминиевый шар будет действовать большая сила Архимеда.

19. Задание 24 № 1527. Каким пятном (более светлым или более тёмным по сравнению с сухим асфальтом) будет казаться водителю ночью лужа в свете фар его автомобиля? Ответ поясните.

Решение.

1. Лужа будет казаться более тёмным пятном.

2. И лужу, и дорогу освещают только фары автомобиля. От гладкой поверхности воды свет отражается зеркально, то есть вперёд, и не попадает в глаза водителю. От шероховатой поверхности сухого асфальта свет рассеивается по всем направлениям и частично попадает в глаза водителю. Поэтому лужа по сравнению с сухим асфальтом будет казаться тёмным пятном.

20. Задание 24 № 1554. Кольцо из медной проволоки быстро вращается между полюсами сильного магнита (см. рисунок). Будет ли происходить нагревание кольца? Ответ поясните.

Решение.

1. Кольцо будет нагреваться.

2. При вращении кольца в магнитном поле в кольце возникает индукционный ток, который будет его нагревать.

21. Задание 24 № 673. На вертикально расположенной доске закреплена электрическая схема (см. рисунок), состоящая из источника тока, лампы, упругой стальной пластины АВ. К одному концу пластины подвесили гирю, из-за чего пластина изогнулась и разомкнула цепь. Что будет наблюдаться в электрической цепи, когда доска начнет свободно падать? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: цепь замкнётся и лампа загорится.

Объяснение: когда доска начнёт свободно падать, то наступит состояние, близкое к состоянию невесомости. Гиря практически станет невесомой и перестанет действовать на пластину, пластина постепенно выпрямится и замкнёт цепь.

22. Задание 24 № 1500. Конец магнитной стрелки притянулся к одному из концов стального стержня. Можно ли сделать вывод о том, что изначально стержень был намагничен? Ответ поясните.

Решение.

1. Нельзя.

2. Магнитная стрелка притягивается к концу стального стержня и тогда, когда стержень намагничен и полюс этого конца стержня противоположен полюсу конца магнитной стрелки, и тогда, когда стержень не намагничен. В этом случае стержень намагничивается в магнитном поле стрелки и полюс ближайшего к стрелке конца стержня противоположен полюсу конца стрелки.

23. Задание 24 № 931. Камень лежит на дне сосуда, полностью погружённый в воду (см. рисунок). Изменится ли (и если изменится, то как) сила давления камня на дно, если в воду добавить поваренную соль? Ответ поясните.

Решение.

Давление камня на дно можно рассчитать по следующей формуле:

,

где F_тяж — сила тяжести, действующая на камень, F_А — сила Архимеда, действующая на камень, S— площадь поверхности камня, которой он опирается на дно.

При добавлении соли в воду, ее плотность увеличится, следовательно увеличится и действующая на камень сила Архимеда, которая определяется по формуле:

,

где ρ — плотность воды, V — объем камня, g — ускорение свободного падения. Так как, объем камня и ускорение свободного падения не изменятся, а плотность воды увеличится, то сила Архимеда, действующая на камень возрастет. Сила тяжести, действующая на камень также не изменится, так как не меняется масса камня. Таким образом, разность силы тяжести и силы Архимеда станет меньше, и давление камня на дно уменьшится.

Ответ: давление камня на дно уменьшится.

24. Задание 24 № 484. Из какого материала — стали или дерева — следует строить научно-исследовательские суда для изучения магнитного поля Земли? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: из дерева.

Обоснование: суда для изучения магнитного поля следует строить из немагнитных материалов. Стальные детали судна, намагничиваясь, могут своим магнитным полем помешать точным измерениям магнитного поля Земли.

25. Задание 24 № 754. Может ли при каких-либо условиях двояковыпуклая стеклянная линза рассеивать падающий на неё параллельный световой пучок? Ответ поясните.

Решение.

Ответ: может.

Обоснование: если показатель преломления среды, в которой находится двояковыпуклая линза, больше, чем показатель преломления материала линзы, то линза будет рассеивать падающий на неё параллельный световой пучок. Поэтому если двояковыпуклую стеклянную линзу погрузить в жидкость с показателем преломления большим, чем у стекла, то такая линза будет рассеивающей.

Вариант № 267163

1. Задание 18 № 917.

Цена деления и предел измерения динамометра (см. рисунок) равны соответственно

1) 1 Н, 4 Н

2) 4 Н, 1 Н

3) 0,5 Н, 4 Н

4) 0,5 Н, 5 Н

Решение.

Предел измерения прибора — это максимальное значение измеряемой величины, которое можно этим прибором измерить, т. е. последнее число на шкале. В данном случае предел измерения равен 4 Н.

Цена деления определяется как отношение предела измерения прибора к количеству делений на шкале. Таким образом, цена деления равна 4 Н : 8 = 0,5 Н.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

2. Задание 18 № 43. Необходимо экспериментально установить зависимость электрического сопротивления проводящего стержня от площади его поперечного сечения. Какую из указанных пар стержней можно использовать для этой цели?

1) А и Б

2) А и В

3) Б и В

4) Б и Г

Решение.

Электрическое сопротивление проводника зависит от удельного сопротивления проводника (определяется его материалом), от длины проводника и площади его поперечного сечения. Для установления зависимости от площади поперечного сечения необходимо выбрать проводники, отличающиеся только площадью поперечного сечения и имеющие одинаковые остальные параметры (длину и материал). Данному условию удовлетворяет пара проводников А и В.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

3. Задание 18 № 232. Какой(-ие) из опытов доказывает(-ют), что количество теплоты, необходимое для нагревания вещества, зависит от массы вещества?

А. Для нагревания на электрической плитке 100 г воды от комнатной температуры до температуры кипения потребовалось в 2 раза меньше времени, чем для нагревания 200 г воды от комнатной температуры до температуры кипения.

Б. В процессе нагревания в одинаковых условиях в течение 5 мин 100 г воды и 200 г воды, взятых при комнатной температуре, в первом случае вода нагрелась до большей температуры.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

В опыте А источник тепла был один и тот же, а масса воды разная. Поскольку время, необходимо для нагрева воды большей массы понадобилось больше, опыт доказывает, что количество теплоты, необходимое для нагревания вещества, зависит от массы вещества.

В опыте Б нагревание проводилось в одинаковых условиях и в течение одинакового времени, при этом большая масса воды нагрелась до более низкой температуры. Следовательно, опыт доказывает, что количество теплоты, необходимое для нагревания вещества, зависит от массы вещества.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

4. Задание 18 № 506. Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРИБОР

ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

A) жидкостный термометр

1) зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости

2) условие равновесия рычага

Б) рычажные весы   

3) зависимость силы упругости от степени деформации тела

4) объёмное расширение жидкостей при нагревании

B) пружинный динамометр

5) изменение атмосферного давления с высотой

A

Б

B

Решение.

Сопоставим приборам физические закономерности.

А) В основе принципа действия жидкостного термометра лежит объёмное расширение жидкостей при нагревании.

Б) В основе принципа действия рычажных весов лежит условие равновесия рычага.

В) В основе принципа действия пружинного динамометра лежит зависимость силы упругости от степени деформации тела.

Ответ: 423

5. Задание 18 № 1416. Два одинаковых маленьких шарика движутся по гладкой горизонтальной поверхности навстречу друг другу со скоростями  и 

Определите, как изменятся в результате лобового абсолютно неупругого соударения этих шариков следующие физические величины: кинетическая энергия второго шарика; модуль импульса первого шарика; суммарный импульс обоих шариков.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится;

2) уменьшится;

3) не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

А) кинетическая энергия второго шарика

Б) модуль импульса первого шарика

В) суммарный импульс обоих шариков

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Решение.

При абсолютно неупругом столкновении тела «слипаются» и движутся далее как одно целое, при это механическая энергия не сохраняется. По закону сохранения импульса:  где  — это скорость слипшихся шариков после столкновения. Откуда получаем:  Кинетическая энергия вычисляется по формуле  скорость второго шарика уменьшилась, следовательно, уменьшилась и его кинетическая энергия.

Модуль импульса первого шарика до столкновения равен  а после столкновения —  то есть импульс первого шарика уменьшился.

По закону сохранения импульса суммарный импульс обоих шариков остаётся неизменным.

Ответ: 223.

Ответ: 223

6. Задание 18 № 695. Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

УСТРОЙСТВА

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

А) двигатель постоянного тока

Б) компас

B) электрометр

1) тепловое действие тока

2) взаимодействие проводника с током и постоянного

   магнита

3) взаимодействие электрических зарядов

4) химическое действие тока

5) взаимодействие постоянных магнитов

A

Б

В

Решение.

A) В двигателе постоянного тока в магнитном поле находится рамка с током, которая взаимодействует с магнитным полем.

Б) Магнитная стрелка компаса указывает на магнитный полюс Земли, т. е. происходит взаимодействие постоянных магнитов.

B) В основе электрометра лежит взаимодействие электрических зарядов.

Ответ: 253

7. Задание 18 № 718. Какой(-ие) из опытов Вы предложили бы провести, чтобы доказать, что сопротивление цилиндрической проволоки зависит от площади её поперечного сечения?

А. Показать, что сопротивление проволоки изменится, если сложить её пополам, разрезать, зачистить и соединить концы.

Б. Показать, что сопротивление проволоки изменится, если взять ещё одну такую же проволоку, свить их по длине, зачистить и соединить концы.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Чтобы доказать, что сопротивление цилиндрической проволоки зависит от площади её поперечного сечения, нужно зафиксировать её длину, материал и изменять поперечное сечение. Этому условию соответствует эксперимент Б.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

8. Задание 18 № 74. Пружинный маятник совершает незатухающие гармонические колебания между точками А и В. Точка О соответствует положению равновесия маятника. Как меняется кинетическая, потенциальная и полная механическая энергия маятника при переходе из точки О в точку В?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

A) кинетическая энергия

1) увеличится

Б) потенциальная энергия

2) уменьшится

B) полная механическая энергия             

3) не изменится

A

Б

В

Решение.

Поскольку колебания гармонические и незатухающие, полная энергия системы остаётся постоянной и равна сумме потенциальной энергии растянутой пружины и кинетической энергии движущегося маятника.

Потенциальная энергия пружины даётся формулой

,

где k — жесткость пружины, Δx — величина растяжения. При перемещении из точки О в точку В происходит увеличение растяжения пружины, следовательно потенциальная энергия увеличивается.

Так как потенциальная энергия увеличивается, а полная энергия остаётся постоянной, кинетическая энергия уменьшается.

Ответ: 213

9. Задание 18 № 691. На уроке физики учитель продемонстрировал следующие опыты. При свободном падении с некоторой высоты камешек достигает поверхности пола быстрее по сравнению с перышком. В стеклянной трубке с откачанным воздухом и камешек, и перышко падают одновременно. Какую(-ие) гипотезу(-ы) могут выдвинуть ученики на основании этих наблюдений?

А. Ускорение, сообщаемое Землёй телу, зависит от массы тела.

Б. Наличие атмосферы влияет на свободное падение тел.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

В стеклянной трубке с откачанным воздухом и камешек, и перышко падают одновременно, хотя имеют разные массы, а в воздухе они падаютс с разной скоростью, следовательно, атмосфера влияет на свободное падение тел.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

10. Задание 18 № 1264. Электрическая цепь состоит из источника постоянного напряжения, четырёх резисторов, сопротивлением R каждый, ключа K , вольтметров V₁, V₂, V₃ и амперметров A₁, A₂, A₃ (см. рисунок).

Определите, как изменятся следующие физические величины: показание амперметра A₁, показание вольтметра V₂, показание амперметра A₃, если разомкнуть ключ K.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

А) показание амперметра A₁

Б) показание вольтметра V₂

В) показание амперметра A₃

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

A

Б

В

Решение.

Сопротивление нескольких резисторов, соединённых параллельно всегда меньше сопротивления самого малого из них. Поэтому при размыкании ключа сопротивление параллельного участка цепи возрастёт, то есть возрастёт сопротивление всей цепи, а следовательно ток в ней уменьшится, показание амперметра А₁ упадёт. Ток через амперметра А₁ цепи уменьшится, следовательно, упадёт напряжение на резисторе, к которому подключён вольтметр V₁. Общее напряжение в цепи осталось неизменным, следовательно, напряжение на параллельном участке возросло, то есть возрастёт показание вольтметра  Также, в силу того, что напряжение на параллельном участке возросло, а сопротивление R осталось неизменным, возрастёт и ток через амперметр А₃.

Ответ: 211.

Ответ: 211

11. Задание 18 № 1005. В мерный стакан налита вода. Укажите объём воды с учётом погрешности измерения.

1) 50,0 ± 0,5 мл

2) 50 ± 5 мл

3) 50 ± 10 мл

4) 50 ± 20 мл

Решение.

Погрешностью проведенного измерения мы считаем половину цены деления - 5 мл, в данном случае.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

12. Задание 18 № 1578. Ученик исследовал зависимость удлинения упругой пружины от приложенной к ней силы, используя для этого стограммовые гирьки, и получил следующие данные.

m, г

100

200

300

400

500

600

Δl, см

2

4

6

7

9

11

Проанализировав полученные значения, он высказал предположения:

А. Закон Гука для данной пружины справедлив для первых трёх измерений.

Б. Закон Гука для данной пружины справедлив для последних трёх измерений.

Какая(-ие) из высказанных учеником гипотез верна(-ы)?

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

По закону Гука удлинение пружины прямо пропорционально силе, которая к ней приложена:  В данном случае растягивающей силой является сила тяжести:  Заметим, что в первых трёх опытах удлинение, действительно, прямо пропорционально приложенной силе:

В последних трёх опытах это соотношение нарушается:   

Таким образом, первое предположение верно, а второе ложно.

Ответ: 1.

Ответ: 1

13. Задание 18 № 1414. Цена деления и предел измерения динамометра (см. рисунок) равны соответственно

1) 1 Н и 4 Н

2) 0,2 Н и 5 Н

3) 1 Н и 1 Н

4) 0,1 Н и 1 Н

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления динамометра равна 0,2 Н, а передел измерения — 5 Н.

Ответ: 2.

Ответ: 2

14. Задание 18 № 155. В инерциальной системе отсчёта брусок скользит с ускорением вниз по наклонной плоскости. Действующие на него силы изображены на рисунке. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями в процессе скольжения по наклонной плоскости. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

A) ускорение тела

1) увеличится

Б) потенциальная энергия тела

2) уменьшится

B) внутренняя энергия тела             

3) не изменится

A

Б

B

Решение.

А) По второму закону Ньютона ускорение зависит от массы тела и от модуля равнодействующей всех сил. Ни та ни другая величина в процессе скольжения не меняется, следовательно, ускорение тела не изменится.

Б) Потенциальная энергия тела зависит от высоты, на которой находится тело. В данном случае высота уменьшается, таким образом, потенциальная энергия тела будет уменьшаться.

В) Из рисунка видно, что на брусок действует сила трения. Сила трения — диссипативная сила. Следовательно, при скольжении тело будет нагреваться и внутренняя энергия тела будет увеличиваться.

Ответ: 321.

Ответ: 321

15. Задание 18 № 587. Стальной шарик нагревают на горелке. Как в процессе нагревания изменяются плотность шарика, его механическая и внутренняя энергии?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Плотность шарика

Механическая энергия

Внутренняя энергия

Решение.

Плотность есть отношение объёма тела к массе, при нагревании шарика, он расширяется, то есть объём растёт, масса остаётся неизменной, следовательно плотноость уменьшается. Механическая энергия есть сумма кинетической энергии и потенциальной, следовательно, при нагревании шарика, она не изменяется. Внутренняя энергия пропорциональна температуре тела и потенциальной энергии взаимодействия молекул тела между собой, при нагревании она будет увеличиваться.

Ответ: 231.

Ответ: 231

16. Задание 18 № 668. Установите соответствие между научными открытиями и именами учёных, которым эти открытия принадлежат. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОТКРЫТИЯ

ИМЕНА УЧЕНЫХ

А) экспериментальное открытие магнитного действия

   электрического тока

Б) экспериментальное открытие явления электромагнитной

   индукции

B) экспериментальное открытие электромагнитных волн

1) А. С. Попов

2) Х. К. Эрстед

3) Г. Герц

4) Дж. Максвелл

5) М. Фарадей

A

Б

В

Решение.

A) Экспериментальное открытие магнитного действия электрического тока в 1820 году осуществил Х. К. Эрстед.

Б) Экспериментальное открытие явления электромагнитной индукции сделал в 1831 году М. Фарадей.

B) Экспериментальное открытие электромагнитных волн осуществил Г. Герц.

Ответ: 253

17. Задание 18 № 1206. Цена деления и предел измерения миллиамперметра (см. рисунок) равны соответственно

1) 0,1 мА и 1 А

2) 0,2 мА и 2 мА

3) 0,2 А и 1 А

4) 0,1 мА и 2 А

Решение.

Чтобы определить цену деления нужно взять две точки на шкале, с отмеченными занчениями, вычесть из большего значения меньшее и разделить получившуюся величину на число делений между выбранными точками. Цена деления миллиамперметра равна (1 − 0)/5 = 0,2 мА. Предел измерения — наибольшее число, указанное на шкале. Предел измерения равен 2 мА.

Правильный ответ указан под номером: 2.

Ответ: 2

18. Задание 18 № 502. Цена деления для верхней и нижней шкал прибора (см. рисунок) равна соответственно

1) 10 см, 1 мм

2) 10 см, 1 см

3) 100 см, 10 мм

4) 100 мм, 10 мм

Решение.

Цена деления определяется как отношение предела измерения прибора к количеству делений на шкале. Таким образом, цена деления равна верхней шкалы 100 см : 10 = 10 см.

Нижней: 10 см : 10 = 1 мм.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

19. Задание 18 № 1580. Установите соответствие между научными открытиями и именами ученых, которым эти открытия принадлежат.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОТКРЫТИЯ

ИМЕНА УЧЕНЫХ

А) закон прямой пропорциональной зависимости между силой тока в проводнике и напряжением на концах проводника

Б) экспериментальное определение величины элементарного электрического заряда

В) правило для определения направления индукционного тока в проводнике

1) Г. Ом

2) Р. Милликен

3) М. Фарадей

4) А. Ампер

5) Э. Х. Ленц

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: 

А

Б

В

Решение.

Закон прямой пропорциональной зависимости между силой тока в проводнике и напряжением на концах проводника установил Георг Ом.

Экспериментальное определение величины элементарного электрического заряда произвёл Роберт Милликен.

Правило для определения направления индукционного тока в проводнике установил Эмилий Христианович Ленц.

Ответ: 125.

Ответ: 125

20. Задание 18 № 209. Реостат включён в сеть постоянного напряжения (см. рисунок). Ползунок реостата перемещают влево. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

A) электрическое сопротивление цепи

1) увеличится

Б) сила электрического тока в реостате

2) уменьшится

B) мощность электрического тока, потребляемая реостатом             

3) не изменится

A

Б

B

Решение.

При перемещении ползунка реостата влево, сопротивление цепи будет уменьшаться, следовательно, сила тока будет увеличиваться, а мощность — возрастать.

Ответ: 211

21. Задание 18 № 610. Длину бруска измеряют с помощью линейки. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна половине цены деления.

1) 7,5 см

2) (7,0 ± 0,5) см

3) (7,50 ± 0,25) см

4) (7,5 ± 0,5) см

Решение.

Как видно из рисунка, длина бруска равна 7, 5 см. Половина цены деления равна 0,25 см. Результат измерения записывается так, что последний разряд в записи числа соответствует точности измерения. Поэтому, например, запись «(7,5 ± 0,25) см» неверна: указана точность до десятых, а погрешность указана до сотых. Таким образом, корректная запись — «(7,50 ± 0,25) см».

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

22. Задание 18 № 475. Укажите цену деления и предел измерения мензурки (см. рисунок)

1) 10 мл, 70 мл

2) 10 мл, 100 мл

3) 20 мл, 70 мл

4) 20 мл, 100 мл

Решение.

Предел измерения прибора — это максимальное значение измеряемой величины, которое можно этим прибором измерить, т. е. последнее число на шкале. В данном случае предел измерения равен 100 мл.

Цена деления определяется как отношение предела измерения прибора к количеству делений на шкале. Таким образом, цена деления равна 100 мл : 10 = 10 мл.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

23. Задание 18 № 722. На рисунке изображена схема электрической цепи, включающей источник постоянного напряжения U, три резистора сопротивлениями R, 2R, 3R и ключ К.

Определите, как изменяются при замыкании ключа следующие физические величины: сила тока, протекающего через сопротивление 2R; напряжение между точками А и В; общее электрическое сопротивление цепи.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается;

2) уменьшается;

3) не изменяется.

Запишите в строку ответов выбранные цифры для каждой физической величины под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ИХ ИЗМЕНЕНИЕ

A) сила тока, протекающего через сопротивление 2R

1) увеличивается

Б) напряжение между точками А и В           

2) уменьшается

B) общее электрическое сопротивление цепи   

3) не изменяется

A

Б

B

Решение.

А) При замыкании ключа K ток через резистор R не потечёт, следовательно, общее сопротивление в цепи уменьшится. Поэтому сила тока в цепи и через участок AB в том числе по закону Ома увеличится. Значит, через резистор 2R сила тока также увеличится.

Б) После замыкания ключа K всё напряжение источника U стало падать только на участке AB. Следовательно, напряжение между этими точками увеличилось.

В) Из пункта А) заключаем, что общее электрическое сопротивление цепи уменьшилось.

Ответ: 112

24. Задание 18 № 313. Необходимо экспериментально проверить, зависит ли выталкивающая сила от плотности погружаемого в воду тела. Какие из указанных тел можно использовать для такой проверки?

1) А и Г

2) Б и В

3) А и Б

4) В и Г

Решение.

Запишем формулу силы Архимеда:

где ρ_ж — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, V — объем вытесненной жидкости. Таким образом, необходимо использовать тела одинакового объёма, но из разных материалов.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

25. Задание 18 № 1179. Какие пары проводников из числа представленных на рисунках следует выбрать для проведения эксперимента, который позволяет доказать, что сопротивление проводника зависит от площади его поперечного сечения?

1) только 1

2) 1 и 3

3) 2 и 4

4) только 4

Решение.

Для изучения зависимости сопротивления проводника от его поперечного сечения необходимо, чтобы они были изготовлены из одного материала, имели одинаковую длину и различную площадь поперечного сечения. Такая пара представлена на рисунке 4.

Правильный ответ указан под номером: 4.

Ответ: 4

Вариант № 326720

1. Задание 25 № 323. Тележка с песком общей массой 10 кг движется без трения по горизонтальной поверхности со скоростью 2 м/с. Вслед за тележкой летит шар массой 2 кг с горизонтальной скоростью 8 м/с. После попадания в песок шар застревает в нем. Какую скорость при этом приобретает тележка?

Решение.

Направим ось Ox по направлению движения тележки. Закон сохранения импульса для тележки и шара в проекциях на ось Ox запишется:

.

Ответ: 3 м/с.

2. Задание 25 № 1162. Маленький камушек свободно падает без начальной скорости с высоты 20 м на поверхность Земли. Определите, какой путь пройдёт камушек за последнюю секунду своего полёта. Ускорение свободного падения можно принять равным 10 м/с².

Решение.

Дано:

Решение:

 — время падения.

Координата камушка в момент времени  равна 

Путь, пройденный за последнюю секунду:

Ответ: 

3. Задание 25 № 944. Ударная часть молота массой 10 т свободно падает с высоты 2,5 м на стальную деталь. Какую массу имеет стальная деталь, если после 32 ударов она нагрелась на 20 °С? На нагревание расходуется 25% энергии молота.

Решение.

Молот падает только в поле силы тяжести, поэтому выполняется закон сохранения энергии. Непосредственно перед ударом молот имеет кинетическую энергию, равную потенциальной энергии поднятого тела  После  ударов на нагревание стальной детали пошла энергия

Стальная деталь нагрелась, поэтому полученное тепло равно  Запишем уравнение теплового баланса и выразим оттуда массу детали:

После подстановки получаем:

Ответ: m = 200 кг.

4. Задание 25 № 1270. Подъёмный кран равномерно поднимает груз массой 2,5 тонны со скоростью 0,2 м/с. Определите мощность двигателя крана, если известно, что его коэффициент полезного действия 40%.

Решение.

Дано:

Решение:

Закон изменения скорости камушка:  Полезная мощность по подъёму груза равна  , где  — сила натяжения троса. Поскольку груз

поднимается равномерно, то . Согласно определению КПД,  где  — мощность двигателя. Откуда:

Ответ: 

5. Задание 25 № 620. Подъёмный кран поднимает равномерно груз массой 0,5 т на высоту 28,5 м за 30 с. Чему равен КПД двигателя крана, если сила тока, потребляемая краном, равна 25 А, а напряжение на обмотке его двигателя — 380 В?

Решение.

КПД двигателя крана — есть отношение полезной работы A₁ к затраченной A₂:

.

Получаем:

.

Ответ: 50%.

6. Задание 25 № 674. Потенциальная энергия стрелы, выпущенной из лука со скоростью 30 м/с вертикально вверх, через 2 с после начала движения равна 40 Дж. Чему равна масса стрелы? Потенциальная энергия стрелы отсчитывается от уровня старта.

Решение.

Зная формулу потенциальной энергии, выразим массу m:

. (1)

Стрела под действием одной постоянной силы тяжести совершает равноускоренное движение, поэтому для вычисления высоты подъёма достаточно воспользоваться формулой

. (2)

Подставив формулу (2) в формулу (1), получим

.

Ответ: 0,1 кг.

7. Задание 25 № 1473. Какой путь пройдет машина на горизонтальном участке дороги после выключения двигателя, если коэффициент трения составляет 0,2, а скорость движения машины 72 км/ч?

Решение.

Дано:

Ответ: 

8. Задание 25 № 809. Груз массой 2 кг равномерно втаскивают по шероховатой наклонной плоскости, имеющей высоту 0,6 м и длину 1 м, действуя на него силой, равной по модулю 20 Н и направленной вдоль наклонной плоскости. Чему равен КПД наклонной плоскости?

Решение.

КПД наклонной плоскости — есть отношение полезной работы A₁ к затраченной A₂:

.

.

Получаем:

.

Ответ: 60%.

9. Задание 25 № 1297. Мощность двигателя подъёмного крана 12 кВт. С какой скоростью этот кран будет равномерно поднимать груз массой 2,16 тонны, если коэффициент полезного действия двигателя крана 45%?

Решение.

Дано:

Решение:

Полезная мощность по подъёму груза равна  , где  — сила натяжения троса  — скорость перемещения груза. Поскольку груз

поднимается равномерно, то . Согласно определению КПД,  Откуда:

Ответ: 

10. Задание 25 № 836. Груз массой 1 кг равномерно втаскивают по шероховатой наклонной плоскости, имеющей высоту 0,6 м и длину 1 м, действуя на него силой F, направленной вдоль наклонной плоскости. Коэффициент полезного действия наклонной плоскости равен η = 0,5. Определите модуль силы F, действующей на груз.

Решение.

КПД наклонной плоскости — есть отношение полезной работы A₁ к затраченной A₂:

.

.

Получаем:

.

Отсюда

.

Ответ: 12 Н.

11. Задание 25 № 1424. Однородный горизонтальный брус опирается левым концом A на подставку. Для того, чтобы брус находился в равновесии, к его правому концу B нужно приложить вертикально направленную силу F = 800 Н. Чему равна масса Mбруса?

Решение.

Дано:

Решение:

Брус находится в равновесии при условии равенства нулю суммы моментов всех действующих на него сил. Согласно правилу рычага, записанному относительно точки :  Отсюда

Ответ: 

12. Задание 25 № 1501. Определите плотность материала, из которого изготовлен шарик объемом 0,04 см³, равномерно падающий по вертикали в воде, если при его перемещении на 6 м выделилось 24,84 мДж энергии?

Решение.

Дано:

 — ?

Согласно второму закону Ньютона Работа силы сопротивления равна по модулю  Согласно закону сохранения энергии 

 где  а 

Ответ: 11350 кг/м³

13. Задание 25 № 161. Металлический шар массой m₁ = 2 кг упал на свинцовую пластину массойm₂ = 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2 °С. С какой высоты упал шар, если на нагревание пластины пошло 80% выделившегося при ударе количества теплоты?

Решение.

Причиной остановки шара является расход всей кинетической энергии на выделение теплоты. По закону сохранения механической энергии, кинетическая энергия перед ударом равна потенциальной перед падением, имеем:

Откуда 

Ответ: 26 м.

14. Задание 25 № 512. Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, если их начальная температура составляла 20 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Решение.

Чтобы закипела вода на плитке, необходимо нагреть и кастрюлю и воду до температуры кипения воды.

где Q₁ — количество теплоты на нагревание воды, Q₁ — количество воды на нагревание кастрюли.

Энергию на нагревание даёт электроплитка, и вычислить эту энергию можно по закону Джоуля-Ленца:

Имеем:

Ответ: 148 с.

15. Задание 25 № 1555. Два связанных нитью друг с другом бруска массой соответственно m₁ = 200 г и m₂ = 300 г движутся равноускоренно под действием силы F = 2 Н, направленной под углом 60° к горизонту (см. рисунок). Чему равна сила натяжения нити между брусками? Трение пренебрежимо мало.

Решение.

Дано:

Запишем второй закон Ньютона для первого и второго брусков:

Рассмотрим первое и второе уравнение в проекции на горизонтальную ось:

Сложим два этих уравнения и найдём  Тогда сила натяжения равна:

Ответ: 0,4 Н.

16. Задание 25 № 377. Транспортер равномерно поднимает груз массой 190 кг на высоту 9 м за 50 с. Сила тока в электродвигателе равна 1,5 А. КПД двигателя транспортера составляет 60%. Определите напряжение в электрической сети.

Решение.

КПД электродвигателя — есть отношение полезной работы A₁ к затраченной A₂:

Получаем:

Ответ: 380 В.

17. Задание 25 № 242. Шары массами 6 и 4 кг, движущиеся навстречу друг другу с одинаковыми по модулю скоростями, соударяются, после чего движутся вместе. В результате соударения выделилось 19,2 Дж энергии. Определите, с какой по модулю скоростью относительно Земли двигались шары до соударения?

Решение.

Согласно закону сохранения импульса

Отсюда скорость шаров после удара: 

Согласно закону сохранения энергии можно найти выделявшееся количество теплоты как изменение кинетической энергии системы тел до и после взаимодействия:

или после преобразования:

     

отсюда: .

Ответ: 2 м/с.

18. Задание 25 № 485. Прямолинейный проводник, имеющий длину 50 см и массу 5 г, подвешен горизонтально на двух проводниках в горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл (см. рисунок). При пропускании через проводник электрического тока натяжение вертикальных проводников уменьшилось в два раза. Чему равна сила тока?

Решение.

При пропускании тока через проводник на него начинает действовать сила Ампера, которая направлена вверх, тем самым уменьшая натяжение вертикальных проводников. В связи с этим уменьшается сила упругости для того, чтобы уравновесить силу тяжести и силу Ампера.

.

;

.

Получаем:

.

Ответ: 1 А.

19. Задание 25 № 215. Шары массами 6 и 4 кг, движущиеся навстречу друг другу со скоростью 2 м/с каждый относительно Земли, соударяются, после чего движутся вместе. Определите, какое количество теплоты выделится в результате соударения.

Решение.

Согласно закону сохранения импульса

Отсюда скорость шаров после удара: 

Согласно закону сохранения энергии можно найти выделявшееся количество теплоты как изменение кинетической энергии системы тел до и после взаимодействия:

Отсюда: .

Ответ: 19,2 Дж.

20. Задание 25 № 1216. Маленькому камушку, находящемуся на поверхности Земли, сообщили скорость, направленную вертикально вверх. Через 2 секунды камушек вернулся в исходную точку. Определите, на какую величину ΔV отличалась начальная скорость этого камушка от его средней скорости за время прохождения камушком всего пути. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Решение.

Дано:

Решение:

Закон изменения скорости камушка:  В верхней точке траектории камушек имеет скорость , то есть время его движения до верхней точки  и  Откуда начальная скорость камушка 

Максимальная высота подъёма камушка  а пройденный им путь  Средняя скорость камушка

Откуда

Ответ: 

21. Задание 25 № 431. Прямолинейный проводник, имеющий длину 50 см и массу 5 г, подвешен горизонтально на двух проводниках в горизонтальном однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл (см. рисунок). При пропускании через проводник электрического тока натяжение вертикальных проводников увеличилось в 2 раза. Чему равна сила тока?

Решение.

При пропускании тока через проводник на него начинает действовать сила Ампера, которая направлена вниз, тем самым увеличивая натяжение вертикальных проводников. В связи с этим увеличивается сила упругости для того, чтобы уравновесить силу тяжести и силу Ампера.

.

;

.

Получаем:

.

Ответ: 2 А.

22. Задание 25 № 1243. Маленькому камушку, находящемуся на поверхности Земли, сообщили скорость, направленную вертикально вверх. Через 2 секунды камушек вернулся в исходную точку. Определите, во сколько раз n отличалась начальная скорость этого камушка от его средней скорости за время прохождения камушком всего пути. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Решение.

Дано:

Решение:

Закон изменения скорости камушка:  В верхней точке траектории камушек имеет скорость , то есть время его движения до верхней точки  и  Откуда начальная скорость камушка 

Максимальная высота подъёма камушка  а пройденный им путь  Средняя скорость камушка

Откуда

Ответ: 

23. Задание 25 № 566. Найдите силу тяги, развиваемую при скорости 12 м/с электровозом, работающим при напряжении 3 кВ и потребляющим ток 1,6 кА. КПД двигателя электровоза равен 85%.

Решение.

КПД двигателя электровоза — есть отношение полезной мощности P₁ к затраченной P₂:

Получаем:

Ответ: 340 кН.

24. Задание 25 № 539. Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены параллельно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время закипит вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, если начальная температура составляла 20 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Решение.

Чтобы закипела вода на плитке, необходимо нагреть и кастрюлю и воду до температуры кипения воды:

где Q₁ — количество теплоты на нагревание воды, Q₂ — количество воды на нагревание кастрюли.

Энергию на нагревание даёт электроплитка, и вычислить эту энергию можно по закону Джоуля-Ленца:

Имеем:

Ответ: 37 с.

25. Задание 25 № 1078. 1 кг глицерина и 2 кг воды наливают в сосуд и аккуратно перемешивают. Считая, что объём смеси жидкостей равен сумме их начальных объёмов, определите плотность образовавшегося раствора.

Решение.

Дано:

Решение:

Объёмы глицерина и воды равны:

Масса смеси: 

Плотность образовавшейся смеси:

Ответ: 

Вариант № 270160

1. Задание 19 № 238. Ученик провёл измерения периода колебаний физического маятника для двух случаев. Результаты опытов представлены на рисунке

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Период колебаний маятника зависит от длины нити.

2) При увеличении длины нити в 4 раза период колебаний увеличивается в 2 раза.

3) Период колебаний маятника на Луне будет меньше, чем на Земле.

4) Период колебаний маятника зависит от географической широты местности.

5) Период колебаний маятника не зависит от массы груза.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Утверждение соответствует экспериментальным данным.

2) Утверждение соответствует экспериментальным данным.

3) Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку измерения на Луне не проводились.

4) Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку измерения в различных широтах не проводились.

5) Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку измерения с другими массами, помимо 100 г не проводились.

Ответ: 12

2. Задание 19 № 184. В два цилиндрических сосуда налили равное количество воды, находящейся при комнатной температуре (см. рисунок). В результате наблюдений было отмечено, что вода во втором сосуде испарилась быстрее.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Процесс испарения воды происходит при комнатной температуре.

2) Скорость испарения жидкости увеличивается с увеличением её температуры.

3) Скорость испарения жидкости зависит от площади её поверхности.

4) Скорость испарения жидкости зависит от рода жидкости.

5) При наличии ветра испарение воды происходит быстрее.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Утверждение верно.

2) Не соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений, поскольку испарение при других температурах не исследовалось.

3) Утверждение соответствует экспериментальным данным, поскольку площадь поверхности жидкости, налитой во второй сосуд, больше, чем в первый.

4) Не соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений, поскольку испарение других жидкостей не исследовалось.

5) Не соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений, поскольку зависимость испарения от наличия ветра не изучалась.

Ответ: 13

3. Задание 19 № 130. В кабинет физики принесли ватку, смоченную духами, и сосуд, в который налили раствор медного купороса (раствор голубого цвета), а поверх осторожно налили воду (рис. 1). Было замечено, что запах духов распространился по объёму всего кабинета за несколько минут, тогда как граница между двумя жидкостями в сосуде исчезла только через две недели (рис. 2).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Процесс диффузии можно наблюдать в газах и жидкостях.

2) Скорость диффузии зависит от температуры вещества.

3) Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества.

4) Скорость диффузии зависит от рода жидкостей.

5) В твёрдых телах скорость диффузии наименьшая.

Решение.

Проанализируем все утверждения.

1) Утверждение соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений.

2) Основываясь только на данном эксперименте, этого утверждать нельзя, поскольку не исследовались температурные зависимости.

3) Поскольку духи — газообразное состояние вещества, а раствор медного купороса — жидкое, утверждение соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений.

4) Основываясь только на данном эксперименте, этого утверждать нельзя, поскольку не исследовались жидкости других родов.

5) Основываясь только на данном эксперименте, этого утверждать нельзя, поскольку твёрдые тела не изучались.

Ответ: 13

4. Задание 19 № 923. На рисунке представлен график зависимости температуры t от времени τ, полученный при равномерном нагревании вещества нагревателем постоянной мощности. Первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии.

Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Точка 2 на графике соответствует жидкому состоянию вещества.

2) Внутренняя энергия вещества при переходе из состояния 3 в состояние 4 увеличивается.

3) Удельная теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии равна удельной теплоёмкости этого вещества в жидком состоянии.

4) Испарение вещества происходит только в состояниях, соответствующих горизонтальному участку графика.

5) Температура t₂ равна температуре плавления данного вещества.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Поскольку первоначально вещество находилось в твёрдом состоянии, точка 2 соответствует точке плавления, следовательно, в точке 1 тело находится в твёрдом состоянии. Утверждение неверно.

2) Утверждение верно, поскольку в процессе плавления увеличивается энергия молекул вещества.

3) Утверждение неверно, поскольку угол наклона на участках, соответствующих нахождению тела в жидком и твёрдом состоянии различаются.

4) Утверждение неверно, так как испарение в той или иной степени происходит во всех агрегатных состояниях вещества.

5) Утверждение верно.

Ответ: 25.

Ответ: 25

5. Задание 19 № 1700. Используя две катушки, одна из которых подсоединена к источнику тока, а другая замкнута на амперметр, ученик изучал явление электромагнитной индукции. На рисунке А представлена схема эксперимента, а на рисунке Б — показания амперметра для момента замыкания цепи с катушкой 1 (рис. 1), для установившегося постоянного тока, протекающего через катушку 1 (рис. 2), и для момента размыкания цепи с катушкой 1 (рис. 3).

Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих экспериментальным наблюдениям. Укажите их номера.

1) В катушке 1 электрический ток протекает только в момент замыкания и размыкания цепи.

2) Направление индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку 2.

3) При изменении магнитного поля, создаваемого катушкой 1, в катушке 2 возникает индукционный ток.

4) Направление индукционного тока в катушке 2 зависит от того, увеличивается или уменьшается электрический ток в катушке 1.

5) Величина индукционного тока зависит от магнитных свойств среды.

Решение.

1) Катушка 1 подсоединена к источнику тока и ток в ней течет только когда цепь замкнута.

2) Скорость изменения магнитного потока влияет на величину индукционного тока, а не на его направление.

3) Индукцио́нный ток — электрический ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции

4) В зависимости от того, увеличивается или уменьшается электрический ток, увеличивается или уменьшается магнитная индукция, а следовательно и меняется направление тока

5) Величина индукционного тока не зависит от магнитных свойств среды

Ответ: 34.

Ответ: 34

6. Задание 19 № 643. Учитель на уроке, используя две одинаковые палочки и кусок ткани, последовательно провёл опыты по электризации. Описание действий учителя представлено в таблице.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) И палочка, и ткань электризуются при трении.

2) При трении палочка и ткань приобретают равные по величине заряды.

3) При трении палочка и ткань приобретают разные по знаку заряды.

4) Палочка приобретает отрицательный заряд.

5) Электризация связана с перемещением электронов с одного тела на другое.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Возникновение притяжения между палочкой и тканью обусловлено появлением на них разноимённых зарядов, следовательно, они электризуются. Утверждение 1) верно.

2) В эксперименте нет никаких указаний на количество зарядов, утверждение 2) неверно.

3) Из пункта 1) следует, что утверждение 3) верно.

4) О знаке заряда нельзя судить в данном эксперименте, следовательно, утверждение 4) неверно.

5) Из опытов утверждение не следует, оно неверно.

Ответ: 13

7. Задание 19 № 1391. На горизонтальной шероховатой поверхности стола лежит брусок массой 500 г. К бруску прикрепляют динамометр и, прикладывая к нему некоторую силу, направленную вдоль поверхности стола, начинают перемещать брусок с постоянной скоростью 0,5 м/с.

Используя рисунок и приведённые данные, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Коэффициент трения между бруском и поверхностью стола равен 0,4.

2) Если, прикладывая к динамометру силу, перемещать этот брусок с ускорением 1 м/с², то показание динамометра будет равно 2,5 Н.

3) Если показание динамометра увеличится в 2 раза, то брусок будет равномерно двигаться со скоростью 1 м/с.

4) Если заменить брусок на другой, из того же материала, но вдвое большей массы, и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то скорость перемещения бруска по поверхности стола будет равна 0,25 м/с.

5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру, от значения 0 Н до значения 1 Н, модуль силы трения, возникающей между бруском и поверхностью стола, остаётся неизменным.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Из рисунка видно, что сила, приложенная к бруску равна 2 Н. Движение бруска равномерное, это означает, что эта сила уравновешивается силой трения:  откуда 

2) Пусть брусок перемещается с ускорением  тогда по второму закону Ньютона:  откуда  Вес тела не меняется, поэтому сила трения остаётся постоянной: 

3) Если показание динамометра увеличится в два раза, то брусок будет двигаться с ускорением, а не с постоянной скоростью.

4) Если заменить брусок на другой из того же материала, но вдвое большей массы и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то этой силы не хватит на преодоление силы трения покоя бруска, поскольку она возрастёт вдвое из-за того, что все бруска увеличился вдвое.

5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру от 0 Н до 1 Н модуль силы трения будет возрастать вместе с прикладываемой силой.

Ответ: 12.

Ответ: 12

8. Задание 19 № 373. Ученик провел эксперимент по изучению силы трения скольжения, перемещая брусок с грузами равномерно по горизонтальным поверхностям с помощью динамометра (см. рисунок).

Результаты экспериментальных измерений массы бруска с грузами m, площади соприкосновения бруска и поверхности S и приложенной силы F представлены в таблице.

Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Коэффициенты трения скольжения во втором и третьем опытах равны.

2) Коэффициент трения скольжения между бруском и деревянной рейкой больше коэффициента трения скольжения между бруском и пластиковой рейкой.

3) Сила трения скольжения зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности.

4) При увеличении массы бруска с грузами сила трения скольжения увеличивается.

5) Сила трения скольжения зависит от рода соприкасающейся поверхности.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры с коэффициентом трения. В данном случае сила реакции опоры равна силе тяжести. Таким образом, коэффициент трения скольжения равен

Коэффициент трения скольжения во втором опыте равен (0,4/ 2) = 0,2. В третьем — (0,4/ 1) = 0,4. Следовательно, утверждение неверно.

2) Следует из анализа экспериментальных данных 1 и 2.

3) Не следует из анализа экспериментальных данных.

4) Не следует из анализа экспериментальных данных.

5) Следует из анализа экспериментальных данных 1 и 2.

Ответ: 25.

Ответ: 25

9. Задание 19 № 1011. На рисунке показана схема цепочки радиоактивных превращений, в результате которой изотоп тория  превращается в изотоп тория

Какие утверждения соответствуют данной схеме?

Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Изотоп  испытывает распад с выделением  то есть X — это ядро .

2) Изотоп  испытывает распад с выделением  то есть X — это электрон.

3) Изотоп  испытывает распад с выделением  то есть Y — это ядро .

4) Изотоп  испытывает распад с выделением , то есть Y — это электрон.

5) Частица Х является протоном, а частица Y — позитроном.

Решение.

Чтобы понять, какую частицу испустил изотоп - нужно проследить как меняются(или не меняются) массовое число и заряд.

Когда изотоп испускает частицу X, в обоих случаях массовое число уменьшается на 4, а заряд на2. Значит это ядро гелия  − α-частица.

Когда изотоп испускает частицу Y, в обоих случаях массовое число не изменяется, а заряд увеличивается на 1. Значит это электрон  − β-частица.

Ответ: 14.

Ответ: 14

10. Задание 19 № 292. Ученик провел эксперимент по изучению выталкивающей силы, действующей на тело, полностью погруженное в жидкость, причем для эксперимента он использовал различные жидкости и сплошные цилиндры разного объема, изготовленные из разного материала.

Результаты экспериментальных измерений объема цилиндров  и выталкивающей силы  (с указанием погрешности измерения) для различных цилиндров и жидкостей он представил в таблице.

Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости.

2) Выталкивающая сила не зависит от плотности материала цилиндра.

3) Выталкивающая сила увеличивается при увеличении объема тела.

4) Выталкивающая сила, действующая на тело при погружении в масло, больше выталкивающей силы, действующей на тело при погружении в воду.

5) Выталкивающая сила не зависит от объема тела.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Не следует из экспериментальных данных ,поскольку не проводилось измерений с одинаковыми по объёму цилиндрами и различными по плотности жидкостями.

2) Следует из результатов измерений 1 и 3, 2 и 4.

3) Следует из результатов измерений 3 и 4.

4) Этому утверждению противоречит пара данных 2 и 4.

5) Это утверждение противоречит экспериментальным данным.

Ответ: 23.

Ответ: 23

11. Задание 19 № 1101. На рисунке изображены два термометра, входящие в состав психрометра, установленного в некотором помещении. Объём помещения 80 м³.

Используя психрометрическую таблицу, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Относительная влажность воздуха в этом помещении равна 65%.

2) Плотность водяного пара в воздухе в этом помещении равна ≈ 10,0 г/м3.

3) Если температура воздуха в этом помещении понизится на 1 градус, то показание влажного термометра тоже уменьшится на 1 градус.

4) Чтобы в этом помещении выпала роса, температура воздуха в помещении должна уменьшиться на 11 °С.

5) Масса водяного пара в этом помещении равна 2,23 кг.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение:

1) Показание влажного термометра — 14°C, сухого — 18°C. По психрометрической таблице находим, что это соответствует влажности 65%. Первое утверждение верно.

2) Плотность водяного пара в воздухе в этом помещении равна плотности насыщенных паров воды, умноженных на относительную влажность воздуха в помещении и делёных на 100%:

Второе утверждение верно.

3) Если температура воздуха в этом помещении понизится на 1 градус, то плотность насыщенных паров упадёт, изменится относительная влажность воздуха, он станет равной:

Влажность возросла, значит разность в показаниях влажного и сухого термометра может только уменьшится. Третье утверждение неверно.

4) Роса выпадает, когда плотность водяных паров становится равной плотности насыщенных паров при данной температуре. В нашем случае для выпадения росы достаточно уменьшения температуры на 7°C. Четвёртое утверждение неверно.

5) Масса водяного пара в этом помещении равна Пятое утверждение неверно.

Ответ: 12.

Ответ: 12

12. Задание 19 № 76. Учитель на уроке провёл опыт по изучению движения тела по наклонной плоскости: шарик скатывался по наклонной плоскости из состояния покоя, причём фиксировались начальное положение шарика и его положения через каждую секунду после начала движения (см. рисунок).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Характер движения шарика зависит от силы трения.

2) Путь, пройденный шариком за 3 с в первом опыте, больше пути, пройденном за 3 с во втором опыте.

3) При увеличении угла наклона плоскости средняя скорость движения шарика увеличивается.

4) Характер движения шарика не зависит от его массы.

5) Движение шарика в обоих опытах является неравномерным.

Решение.

Проанализируем все утверждения.

1. В опыте шарик двигается с ускорением. Ускорение определяется массой шарика и равнодействующей сил, приложенных к шарику. На шарик действуют следующие силы: сила тяжести, реакции опоры и трения. При изменении наклона плоскости меняется как сила реакции опоры, так и сила трения. Однако характер (равноускоренное) движения от силы трения зависеть не будет.

2. Не верно. Из рисунка видно, что за 3 с в первом опыте шарик пришёл примерно половину, в то время как во втором он прошёл почти всю наклонную плоскость.

3. Средняя скорость движения определяется как

где l — полный путь, пройденный телом, t — время прохождения пути. Из рисунка мы видим, что в первом опыте шарик прошёл всю наклонную плоскость за 4 секунды, в то время как во втором — за 3. Следовательно, при увеличении угла наклона плоскости средняя скорость движения шарика увеличивается.

4. Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку в обоих экспериментах шарики одинаковые.

5. Равномерным называется движение, при котором тело за любые равные отрезки времени проходит одинаковое расстояние. Из рисунка видно, что это не так. Следовательно, утверждение верно.

Ответ: 35

13. Задание 19 № 805. Ученик провёл серию экспериментов по изучению процессов теплообмена. Для этого он использовал калориметр с очень маленькой удельной теплоёмкостью, в который он наливал воду при температуре +20 °С. Ученик опускал в воду тела разных масс, изготовленные из различных материалов и предварительно нагретые до температуры +60 °С, дожидался установления теплового равновесия и с помощью термометра измерял (с точностью до 1 °С), на сколько градусов повысилась температура воды в калориметре. Результаты измерений представлены в таблице:

Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных измерений?

Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Если, не изменяя другие величины, изменить массу тела в 2 раза, то повышение температуры воды также изменится в 2 раза.

2) При увеличении удельной теплоёмкости тела повышение температуры воды обязательно увеличивается

3) Если, не изменяя другие величины, увеличить удельную теплоёмкость тела, то повышение температуры воды увеличится.

4) Удельная теплоёмкость воды намного меньше удельной теплоёмкости использовавшихся тел.

5) Если, не изменяя другие величины, уменьшить массу тела, то повышение температуры воды уменьшится.

Решение.

1) Если сравнить результаты опытов 1 и 2, то видно, что изменение массы тела в 2 раза не приводит к такому же изменению Δt. Утверждение неверно.

2) Сравнение опытов 4 и 2 показывает, что увеличение удельной теплоёмкости тела без изменения других величин ведёт к увеличению повышения температуры воды. Однако если при этом менять другие величины, как в опытах 4−3 то Δt необязательно будет увеличиваться. Утверждение неверно.

3) Из пункта 2) можно сделать вывод, что утверждение верно.

4) Из табличных данных находим удельную теплоёмкость воды: c = 4200 Дж/(кг · °С). Эта величина больше удельной теплоёмкости использовавшихся тел. Утверждение неверно.

5) Сравнение опытов 2 и 1 приводит к выводу, что Δt уменьшается, если, не изменяя другие величины, уменьшить массу тела. Утверждение верно.

Ответ: 35

14. Задание 19 № 157. В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой плёнкой, по очереди наливают разные объёмы воды (см. рисунок). В результате резиновое дно прогибается.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Жидкость оказывает давление на дно сосуда.

2) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, зависит от рода жидкости.

3) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, не зависит от формы сосуда.

4) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, зависит от высоты столба жидкости.

5) Давление внутри жидкости на одном и том же уровне одинаково по всем направлениям.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Поскольку плёнка растягивается, утверждение соответствует экспериментальным данным.

2) Эксперименты с жидкостями другого рода не проводились, следовательно утверждение не соответствует экспериментальным данным.

3) Эксперименты с сосудами другой формы не проводились, следовательно утверждение не соответствует экспериментальным данным.

4) Поскольку плёнка растягивается сильнее, когда столб жидкости над неё больше, утверждение соответствует экспериментальным данным.

5) Давление жидкости не измерялось на разных уровнях, только на одном. Следовательно утверждение не соответствует экспериментальным данным.

Ответ: 14

15. Задание 19 № 589. Учитель на уроке, используя катушку, замкнутую на гальванометр, и полосовой магнит (рис. 1), последовательно провёл опыты 1 и 2 по наблюдению явления электромагнитной индукции. Описание действий учителя и показания гальванометра представлены в таблице.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений?

Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки.

2) При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает электрический (индукционный) ток.

3) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.

4) Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток, пронизывающий катушку.

5) Направление индукционного тока зависит от направления магнитных линий изменяющегося магнитного потока, пронизывающего катушку.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку в обоих опытах катушка была одна и та же.

2) Утверждение соответствует экспериментальным данным.

3) Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку в обоих опытах скорость была одинакова.

4) Утверждение не соответствует экспериментальным данным, поскольку в обоих опытах магнит вносили в катушку, т. е. увеличивали поток.

5) Утверждение соответствует экспериментальным данным.

Ответ: 25

16. Задание 19 № 346. Результаты экспериментальных прямых измерений массы груза m, диаметра поперечного сечения шнура d, его первоначальной длины 10 и удлинения (l — l₀), а также косвенные измерения коэффициента жесткости k представлены в таблице:

Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) При увеличении толщины шнура его жесткость увеличивается.

2) При увеличении длины шнура его жесткость увеличивается.

3) Удлинение шнура зависит от его первоначальной длины.

4) Жесткость шнура зависит от силы упругости.

5) Удлинение шнура зависит от упругих свойств материала, из которого изготовлен исследуемый образец.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Утверждение соответствует экспериментальным данным 2 и 3.

2) Утверждение противоречит экспериментальным данным 3 и 4.

3) Утверждение соответствует экспериментальным данным 1 и 3.

4) Утверждение не следует из анализа экспериментальных данных.

5) Утверждение не следует из анализа экспериментальных данных, поскольку исселдовался шнур только из одного материала.

Ответ: 13.

Ответ: 13

17. Задание 19 № 1185. Электрическая цепь состоит из источника постоянного напряжения, двух резисторов, трёх вольтметров и амперметра (см. рисунок). Источник и приборы можно считать идеальными. Резисторы представляют собой скрученные изолированные проволоки, каждая длиной 2,50 м и площадью поперечного сечения 0,1 мм².

Металл

Удельное сопротивление,

Ом·мм²/м

Теплоёмкость,

кДж/(кг·°С)

Плотность,

кг/м

³

Алюминий

0,028

0,92

2700

Медь

0,017

0,40

8900

Олово

0,115

0,23

7300

Свинец

0,220

0,14

11300

Используя рисунок и таблицу, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Общее сопротивление цепи ≈ 9 Ом.

2) Резистор R₁ изготовлен из алюминия.

3) Резистор R₂ изготовлен из свинца.

4) Мощность, выделяющаяся в резисторе R₁ , больше мощности, выделяющейся в резисторе 2 R .

5) При включённом источнике за 10 мин. в резисторе R₂ выделится количество теплоты 220 Дж.

Решение.

1) Амперметр показывает силу тока через оба резистора, его показание равно 4 А, вольтметр показывает напряжение на резисторе , оно равно 2,8 В, вольтметр  показывает напряжение на резисторе , оно равно 22 В. Найдём сопротивления   и общее сопротивление цепи:

Сопротивление отрезка проволоки длиной  и поперечным сечением  вычисляется по формуле  откуда удельное сопротивление 

2) Удельное сопротивление резистора  Удельное сопротивление алюминия 0,028 Ом·мм²/м, значит, резистор  сделан из алюминия.

3) Удельное сопротивление резистора  Удельное сопротивление свинца 0,22 Ом·мм²/м, значит, резистор  сделан из свинца.

4) Мощность выделяющаяся в резисторе вычисляется по формуле  Мощность выделяющаяся в первом резисторе равна 2,8 · 4 = 11,2 Вт, мощность выделяющаяся во втором резисторе равна 22 · 4 = 48 Вт. Мощность выделяющаяся в резисторе  меньше мощности, выделяющейся в резисторе 

5) При включенном источнике на резисторе  за 10 минут выделится 

Ответ: 23.

Ответ: 23

18. Задание 19 № 562. Ученик провёл эксперимент по изучению количества теплоты, выделяющейся при остывании металлических цилиндров разной массы, предварительно нагретых до температуры t₁ °С.

Количество теплоты оценивалось по нагреванию 100 г воды, налитой в калориметр и имеющей первоначально температуру 20 °С, при опускании в неё нагретого цилиндра и установления состояния теплового равновесия.

В таблице указаны результаты экспериментальных измерений массы m цилиндра, первоначальной температуры цилиндра t₁ и изменение температуры Δt воды для четырёх опытов.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Количество теплоты, выделяемое нагретым цилиндром, прямо пропорционально начальной температуре.

2) Количество теплоты, выделяемое нагретым телом, не зависит от массы тела.

3) При остывании цилиндров в первом и втором опытах выделилось одинаковое количество теплоты.

4) В четвёртом опыте состоянию теплового равновесия соответствовала температура 33 °С.

5) При остывании алюминиевого цилиндра в третьем опыте выделилось наименьшее количество теплоты.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Утверждение не следует из анализа экспериментальных данных, поскольку цилиндры одинаковой массы и разных начальных температур.

2) Утверждение противоречит экспериментальным данным 1 и 4.

3) Утверждение верно, поскольку воды нагрелась на одинаковое количество градусов.

4) Утверждение верно, поскольку первоначальная температура воды была 20 °C.

5) Утверждение противоречит экспериментальным данным 1, 2 и 4.

Ответ: 34

19. Задание 19 № 1418. На горизонтальной шероховатой поверхности стола лежит брусок массой 500 г. К бруску прикрепляют динамометр и, прикладывая к нему некоторую силу, направленную вдоль поверхности стола, начинают перемещать брусок с постоянной скоростью 0,5 м/с.

Используя рисунок и приведённые данные, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Модуль силы трения, действующей между поверхностями бруска и стола, при скольжении бруска меньше, чем 2 Н.

2) Если, прикладывая к динамометру силу, перемещать этот брусок с ускорением 1 м/с², то показание динамометра будет равно 1,5 Н.

3) Если показание динамометра увеличится в 2 раза, то и сила трения между бруском и поверхностью стола увеличится в 2 раза.

4) Если заменить брусок на другой, из того же материала, но вдвое большей массы, и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то скорость перемещения бруска по поверхности стола будет равна нулю.

5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру, от значения 0 Н до значения 1 Н, модуль силы трения, возникающей между бруском и поверхностью стола, увеличивается.

Решение.

1) Модуль силы трения при скольжении бруска равен 2 Н.

2) Для того, чтобы брусок начал движение необходимо приложить силу, большую силы трения покоя. Сила трения покоя равна 2 Н, следовательно, если показание динамометра равно 1,5 Н, то брусок не начнёт движение.

3) Сила трения зависит только от коэффициента трения и силы реакции опоры. Поэтому показание динамометра, то есть приложенная к телу сила не влияют на величину силы трения.

4) Если заменить брусок на другой из того же материала, но вдвое большей массы и приложить к динамометру такую силу, что его показание останется прежним, то этой силы не хватит на преодоление силы трения покоя бруска, поскольку она возрастёт вдвое из-за того, что все бруска увеличился вдвое. Тело останется неподвижным, то есть скорость перемещения равна нулю.

5) При увеличении модуля силы, прикладываемой к динамометру от 0 Н до 1 Н модуль силы трения будет возрастать вместе с прикладываемой силой.

Ответ: 45.

Ответ: 45

20. Задание 19 № 103. В два одинаковых сосуда налили раствор медного купороса (раствор голубого цвета), а поверх налили воду (рис. 1). Один из сосудов оставили при комнатной температуре, а второй поставили в холодильник. Через несколько дней сравнили растворы и отметили, что граница двух жидкостей гораздо заметнее размыта в сосуде, который находился при комнатной температуре (рис. 2 и 3).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Процесс диффузии можно наблюдать в жидкостях.

2) Скорость диффузии зависит от температуры вещества.

3) Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества.

4) Скорость диффузии зависит от рода жидкостей.

5) В твёрдых телах скорость диффузии наименьшая.

Решение.

Проанализируем все утверждения.

1) Утверждение соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений.

2) Температура в холодильнике и комнате явно была различной. Степень диффузии, по прошествии одинакового количества дней, также разная. Следовательно, утверждение соответствует результатам проведённых экспериментальных наблюдений.

3) Основываясь только на данном эксперименте, этого утверждать нельзя, поскольку не исследовались вещества в различных агрегатных состояниях.

4) Основываясь только на данном эксперименте, этого утверждать нельзя, поскольку не исследовались жидкости других родов.

5) Основываясь только на данном эксперименте, этого утверждать нельзя, поскольку твёрдые тела не изучались.

Ответ: 12

21. Задание 19 № 670. Изучая магнитные свойства электромагнита, ученик собрал электрическую схему, содержащую катушку, намотанную на железный сердечник, и установил рядом с катушкой магнитную стрелку (см. рис. 1). При пропускании через катушку электрического тока магнитная стрелка поворачивается (рис. 2 и 3).

Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Катушка при прохождении через неё электрического тока приобретает свойства магнита.

2) Магнитные свойства катушки зависят от количества её витков.

3) При увеличении электрического тока, протекающего через катушку, магнитное действие катушки усиливается.

4) При изменении направления электрического тока, протекающего через катушку, намагниченность железного сердечника, расположенного внутри катушки, менялась на противоположную.

5) Левому торцу железного сердечника (торцу № 2) на рис. 2 соответствует южный полюс электромагнита.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Катушка при прохождении через неё электрического тока приобретает свойства магнита. Утверждениеверно.

2) Количество витков не менялось в ходе эксперимента, поэтому утверждение 2) не следует из эксперимента, оно неверно.

3) В ходе эксперимента не менялся источник тока, поэтому утверждение 3) не следует из эксперимнта, оно неверно.

4) При изменении направления электрического тока, протекающего через катушку, намагниченность железного сердечника, расположенного внутри катушки, менялась на противоположную, т. к. магнитная стрелка разворачивалась на 180°. Утверждение верно.

5) Т. к. северный полюс магнитной стрелки должен притягиваться к южному полюсу, левому торцу железного сердечника (торцу № 2) на рис. 2 соответствует северный полюс электромагнита. Утверждение неверно.

Ответ: 14.

Ответ: 14

22. Задание 19 № 1495. Ученик получил фотографии, на которых изображены картины линий магнитного поля, полученные от немаркированных полосовых магнитов с помощью железных опилок.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам анализа полученных фотографий и запишите в ответе цифры, под которыми они указаны.

1) Магнитное действие магнитов зависит от материала, из которого изготовлен магнит.

2) Магнитное взаимодействие магнитов зависит от свойств среды.

3) Магниты 1 и 2 на фотографии 1 приближены друг к другу одноимёнными полюсами.

4) Магнит 1 приближен к магниту 2 на фотографии 1 южным полюсом.

5) Магниты 3 и 2 на фотографии 2 приближены друг к другу одноимёнными полюсами.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Утверждение не следует из экспериментальных данных, поскольку материал магнитов неизвестен.

2) Утверждение не следует из экспериментальных данных, поскольку неизвестно в каких средах находились магниты.

3) Утверждение противоречит экспериментальным данным, поскольку линии магнитного поля выходят из одного магнита и входят в другой.

4) Поскольку магнитная стрелка повёрнута северным концом к магниту 1, полюс магнита 1 на фотографии южный. Утверждение верно.

5) Утверждение соответствует экспериментальным данным, поскольку линии магнитного поля, выходящие из манитов не замкнуты.

Ответ: 45.

Ответ: 45|54

23. Задание 19 № 319. Ученик провел эксперимент по изучению количества теплоты, выделяющейся при остывании металлических цилиндров разной массы, предварительно нагретых до температуры t₁ °С.

Количество теплоты оценивалось по нагреванию 100 г воды, налитой в калориметр и имеющей первоначально температуру 20 °С, при опускании в нее нагретого цилиндра и установления состояния теплового равновесия.

В таблице указаны результаты экспериментальных измерений массы m цилиндра, первоначальной температуры цилиндра t₁ и изменение температуры Δt воды для 4-х опытов.

Какие утверждения соответствуют результатам проведенных экспериментальных измерений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Количество теплоты, выделяемое нагретым цилиндром, прямо пропорционально начальной температуре.

2) Количество теплоты, выделяемое нагретым телом, не зависит от массы тела.

3) При остывании цилиндров в первом и втором опытах выделилось одинаковое количество теплоты.

4) Удельная теплоемкость алюминия больше удельной теплоемкости меди.

5) При остывании алюминиевого цилиндра в третьем опыте выделилось наименьшее количество теплоты.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) Не следует из анализа экспериментальных данных.

2) Зависит, об этом говорят данные 1 и 4.

3) Утверждение верно, поскольку масса нагреваемой воды не изменялась ,теплоёмкость тоже, а изменение температуры воды одинаково.

4) Утверждение верно, поскольку верно предыдущее утверждение.

5) Это утверждение противоречит сравнению экспериментальных данных 3 и 4.

Ответ: 34

24. Задание 19 № 616. Учитель провёл опыты с прибором, предложенным Паскалем. В сосуды, дно которых имеет одинаковую площадь и затянуто одинаковой резиновой плёнкой, наливается жидкость. Дно сосудов при этом прогибается, и его движение передаётся стрелке. Отклонение стрелки характеризует силу, с которой жидкость давит на дно сосуда. Описание действий учителя и наблюдаемые показания прибора представлены в таблице.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений?

Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.

1) Давление, создаваемое водой на дно сосуда, не зависит от формы сосуда.

2) Давление воды в первом и втором опытах одинаково.

3) Давление, создаваемое жидкостью на дно сосуда, не зависит от плотности жидкости.

4) Сила давления жидкости на дно сосуда зависит от площади дна сосуда.

5) При увеличении высоты столба жидкости её давление на дно сосуда увеличивается.

Решение.

Проанализируем утверждения.

1) Утверждение следует из экспериментальных данных.

2) Утверждение соответствует показаниям приборов.

3) Утверждение не следует из экспериментальных данных, поскольку во всех опытах использовалась вода.

4) Утверждение не следует из экспериментальных данных, поскольку площади дна во всех трёх опытах одинаковы.

5) Утверждение не следует из экспериментальных данных, поскольку высота столба жидкости во всех опытах была одинакова.

Ответ: 12

25. Задание 19 № 1329. Учитель на уроке, используя катушку, замкнутую на гальванометр, и полосовой магнит (см. рисунок), последовательно провёл опыты по наблюдению явления электромагнитной индукции. Условия проведения опытов и показания гальванометра представлены в таблице.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений и запишите в ответе цифры, под которыми они указаны.

1) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки.

2) При изменении магнитного потока, пронизывающего катушку, в катушке возникает электрический (индукционный) ток.

3) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.

4) Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается магнитный поток, пронизывающий катушку.

5) Направление индукционного тока зависит от направления магнитных линий, пронизывающих катушку.

Решение.

Проанализируем каждое утверждение.

1) На основе данного опыта нельзя сделать вывод о зависимости индукционного тока от размеров катушки, потому что для такого вывода необходимо изменять размер катушки.

2) При внесении магнита в катушку в ней возникает ток, следовательно, можно сделать вывод, что при изменении

3) Из рисунка видно, что при большей скорости внесения магнита в катушку сила тока через катушку увеличивается, то есть величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного поля.

4) На основании данного опыта нельзя сделать вывод о зависимости направления индукционного тока от характера изменения магнитного потока.

5) На основании данного опыта нельзя сделать вывод о зависимости направления индукционного тока от направления магнитных линий, пронизывающих катушку.

Ответ: 23.

Ответ: 23|32

Вариант № 270155

1. Задание 14 № 1149. На каком из приведённых ниже рисунков правильно построено изображение дерева в вертикально расположенном плоском зеркале?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

При отражении в зеркале каждая точка отражения находится на таком же расстоянии от плоскости зеркала, как и соответствующая ей точка предмета. Такое изображение приведено на рисунке 2.

Правильный ответ указан под номером: 2.

Ответ: 2

2. Задание 14 № 310. На рисунке дан график колебаний электрического тока. Период колебаний соответствует расстоянию между точками

1) АБ

2) АВ

3) АГ

4) АД

Решение.

Периодом колебаний называется время, за которое величина возвращается в состояние с той же фазой и отклонением от положения равновесия. Следовательно, период колебаний электрического тока соответствует расстоянию между точками АВ.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

3. Задание 14 № 1515. На рисунке изображены оптическая ось ОО₁ тонкой линзы, предмет А и его изображение А₁, а также ход двух лучей, участвующих в образовании изображения.

Согласно рисунку оптический центр линзы находится в точке

1) 1, причём линза является собирающей

2) 2, причём линза является собирающей

3) 1, причём линза является рассеивающей

4) 2, причём линза является рассеивающей

Решение.

Луч, падающий перпендикулярно линзе отклоняется к оптической оси линзы, проходя через её фокус, следовательно, линза — собирающая. Луч, который проходит через линзу не отклоняясь, проходит через оптический центр линзы, следовательно, точка 1 — оптический центр линзы.

Ответ: 1.

Ответ: 1

4. Задание 14 № 1629. Закон прямолинейного распространения света объясняет

А. образование тени

Б. солнечное затмение Правильный ответ:

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Закон прямолинейного распространения света объясняет и образование тени и солнечное затмение.

Ответ: 3.

Ответ: 3

5. Задание 14 № 1320. Луч света переходит из стекла в воздух, преломляясь на границе раздела двух сред (см. рисунок). Какое из направлений 1–4 соответствует преломленному лучу?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

При переходе из более оптически плотной среды в менее оптически плотную угол преломления больше угла падения, следовательно, преломлённому лучу соответствует луч под номером 4.

Правильный ответ указан под номером: 4.

Ответ: 4

6. Задание 14 № 1488. Линза, фокусное расстояние которой F, даёт действительное увеличенное изображение предмета. На каком расстоянии от линзы находится предмет?

1) между F и 2F

2) большем 2F

3) меньше F

4) равном 2F

Решение.

Действительное увеличенное изображение предмета получится только в том случае когда предмет находится на расстоянии между F и 2F. На расстоянии большем 2F изображение будет уменьшенным, на расстоянии меньше F — мнимым, а на расстоянии равном 2F — равным по размеру предмету.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

7. Задание 14 № 914. На рисунке изображены оптическая ось ОО₁ тонкой линзы, предмет А и его изображение А₁, а также ход двух лучей, участвующих в формировании изображения.

Согласно рисунку фокус линзы находится в точке

1) 1, причём линза является собирающей

2) 2, причём линза является собирающей

3) 1, причём линза является рассеивающей

4) 2, причём линза является рассеивающей

Решение.

Поскольку параллельный луч после преломления прошёл через точку 2 на оптической оси, фокус расположен в точке 2. Причём линза является собирающей, поскольку луч отклонился в сторону главной оптической оси.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

8. Задание 14 № 1542. Тонкая собирающая линза, фокусное расстояние которой F, даёт мнимое изображение предмета. На каком расстоянии от линзы находится предмет?

1) меньше F

2) больше F и меньше 2F

3) больше F и меньше 2F

4) больше 2F

Решение.

Собирающая линза даёт мнимое изображение предмета только в том случае, когда расстояние от предмета до линзы не превышает фокусное.

Ответ: 1.

Ответ: 1

9. Задание 14 № 499. К электромагнитным волнам относятся

A. звуковые волны

Б. радиоволны

B. инфракрасные лучи

Правильным ответом является

1) только А

2) только Б

3) только Б и В

4) А, Б и В

Решение.

К электромагнитным волнам относятся радиоволны и инфракрасные лучи. Звуковые волны относятся к механическим колебаниям.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

10. Задание 14 № 975. На каком из приведённых ниже рисунков правильно построено изображение предмета в плоском зеркале?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

Каждая точка отраженного и ей соответствующая точка полученного изображения должны быть равноудалены от плоскости зеркала. Это условие соблюдается только во втором случае.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

11. Задание 14 № 94. На рисунке показаны положения главной оптической оси линзы (прямая а), предмета S и его изображения S₁. Согласно рисунку

1) линза является собирающей

2) линза является рассеивающей

3) линза может быть как собирающей, так и рассеивающей

4) изображение не может быть получено с помощью линзы

Решение.

Изображение получилось прямым и уменьшенным. Прямое изображение при помощью собирающей линзы возможно получить только в том случае, если предмет расположен между фокусом и линзой. Однако в таком случае изображение получится увеличенным. Следовательно, данное изображение невозможно получить с помощью собирающей линзы. С помощью рассеивающей возможно получить такое изображение.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

12. Задание 14 № 1411. Котёнок бежит к плоскому зеркалу З со скоростью V = 0,3 м/с. Само зеркало движется в сторону от котёнка со скоростью u = 0,05 м/с (см. рисунок). С какой скоростью котёнок приближается к своему изображению в зеркале?

1) 0,2 м/с

2) 0,25 м/с

3) 0,5 м/с

4) 0,55 м/с

Решение.

Представим сначала более простой случай: пусть котёнок бежит к зеркалу, но зеркало неподвижно. Изображение котёнка будет приближаться к зеркалу с той же по модулю скоростью, что и котёнок. Значит, котёнок приближается к своему отражению со скоростью равной сумме его скорости и скорости его отражения.

Пусть теперь зеркало движется от котёнка со скоростью u = 0,05 м/с. Перейдём в систему отсчёта, где зеркало неподвижно, в этой системе отсчёта скорость котёнка направлена к зеркалу и равна 0,3 м/с − 0,05 м/с = 0,25 м/с. Значит, изображение котёнок приближается к своему отражению со скоростью 2 · 0,25 м/с = 0,5 м/с.

Ответ: 3.

Ответ: 3

13. Задание 14 № 202. Явление дисперсии света используется

А. Для разложения света в спектр при прохождении солнечного луча через призму.

Б. Для изменения хода светового луча в перископе.

Правильный ответ:

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Решение.

Дисперсия — это зависимость показателя преломления вещества в зависимости от частоты света. Явление дисперсии света используется для разложения света в спектр при прохождении солнечного луча через призму. Изменения хода светового луча в перископе основывается на явлении отражения.

Правильный ответ указан под номером 1.

Ответ: 1

14. Задание 14 № 1656. На рисунке изображены точечный источник света L, предмет K и экран, на котором получают тень от предмета. При мере удаления источника от предмета и экрана (см. рисунок)

1) размеры тени будут уменьшаться

2) размеры тени будут увеличиваться

3) границы тени будут размываться

4) границы тени будут становиться более чёткими

Решение.

Из геометрических соображений, при мере удаления источника от предмета и экрана размеры тени будут уменьшаться.

Ответ: 1.

Ответ: 1

15. Задание 14 № 40. На рисунке приведена шкала электромагнитных волн. Определите, к какому виду излучения относятся области 1, 2 и 3.

1) 1 — рентгеновское излучение; 2 — гамма-излучение; 3 — радиоизлучение

2) 1 — радиоизлучение; 2 — гамма-излучение; 3 — рентгеновское излучение

3) 1 — гамма-излучение; 2 — рентгеновское излучение; 3 — радиоизлучение

4) 1 — радиоизлучение; 2 — рентгеновское излучение; 3 — гамма-излучение

Решение.

Поскольку частоты излучения в области 1 меньше частот, соответствующих инфракрасному излучению, то область 1 относится к радиоизлучению. Частоты излучения области 2 соответствует рентгеновскому излучению, а частоты излучения области 3 больше, чем соответствующие рентгеновскому излучению, следовательно излучение области 3 относится к области гамма-излучения.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

16. Задание 14 № 1092.

На рисунке показано плоское зеркало З и точечный источник S.

Изображение этого источника

1) находится на расстоянии 2 м от S

2) находится на расстоянии 3 м от S

3) находится на расстоянии 4 м от S

4) отсутствует

Решение.

Изображение точки S будет выглядеть так, как изображено на рисунке справа, причём расстояние от зеркала до изображения равно расстоянию от предмета до зеркала. Таким образом, изображение этого источника находится на расстоянии 4 м от S.

Правильный ответ указан под номером: 3.

Ответ: 3

17. Задание 14 № 337. На рисунке приведена схема хода лучей внутри глаза. Какому дефекту зрения (дальнозоркости или близорукости) соответствует приведенный ход лучей и какие линзы нужны для очков в этом случае?

1) близорукости, для очков требуется собирающая линза

2) близорукости, для очков требуется рассеивающая линза

3) дальнозоркости, для очков требуется собирающая линза

4) дальнозоркости, для очков требуется рассеивающая линза

Решение.

Из рисунка видно, что изображение фокусируется не на сетчатке, а ближе к хрусталику, следовательно, близкие предметы человек будет видеть лучше чем далёкие. Для очков требуется рассеивающая линза.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

18. Задание 14 № 364. На рисунке приведена шкала электромагнитных волн. Определите, к какому виду излучения относятся электромагнитные волны с частотой 5·10³ ГГц.

1) только к радиоизлучению

2) только к рентгеновскому излучению

3) к радиоизлучению и инфракрасному излучению

4) к ультрафиолетовому и рентгеновскому излучению

Решение.

Из рисунка ясно, что электромагнитные волны с частотой 5·10³ ГГц относятся к радиоизлучению и инфракрасному излучению.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

19. Задание 14 № 1575. К электромагнитным волнам относятся:

А. волны на поверхности воды.

Б. радиоволны.

В. световые волны.

Правильный ответ:

1) только А

2) только Б

3) только В

4) Б и В

Решение.

Из перечисленных к электромагнитым волнам относятся радиоволны и световые волны.

Ответ: 4.

Ответ: 4

20. Задание 14 № 1176. На каком из приведённых ниже рисунков правильно построено изображение собачки в вертикальном плоском зеркале?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

При отражении в зеркале каждая точка отражения находится на таком же расстоянии от плоскости зеркала, как и соответствующая ей точка предмета. Такое изображение приведено на рисунке 1.

Правильный ответ указан под номером: 1.

Ответ: 1

21. Задание 14 № 1002. На каком из приведённых ниже рисунков правильно построено изображение предмета в плоском зеркале?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение.

Каждая точка отраженного, и, ей соответствующая, точка полученного изображения должны быть равноудалены от плоскости зеркала. Это условие соблюдается только в третьем случае.

Правильный ответ указан под номером 3.

Ответ: 3

22. Задание 14 № 526. Изображение предметов на сетчатке глаза является

1) мнимым прямым

2) мнимым перевёрнутым

3) действительным прямым

4) действительным перевёрнутым

Решение.

Хрусталик — это собирающая линза. Изображение предметов на сетчатке глаза является действительным перевёрнутым.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

23. Задание 14 № 472. Предмет находится на расстоянии 4F от собирающей линзы. Изображение предмета в линзе будет

1) мнимым увеличенным

2) мнимым уменьшенным

3) действительным увеличенным

4) действительным уменьшенным

Решение.

Построим изображение при этом один луч пустим параллельно главной оптической оси, а второй — через оптический центр.

Таким образом, изображение получается действительным и уменьшенным.

Правильный ответ указан под номером 4.

Ответ: 4

24. Задание 14 № 1602. На рисунке приведена шкала электромагнитных волн. Укажите, к какому виду излучения относятся области 1, 2 и 3.

1) 1 – ультрафиолетовое излучение; 2 – инфракрасное излучение; 3 – рентгеновское излучение

2) 1 – инфракрасное излучение; 2 – ультрафиолетовое излучение; 3 – рентгеновское излучение

3) 1 – рентгеновское излучение; 2 – инфракрасное излучение; 3 – ультрафиолетовое излучение

4) 1 – рентгеновское излучение; 2 – ультрафиолетовое излучение; 3 – инфракрасное излучение

Решение.

Область 1 находится между радиоизлучением и видимым светом, такое излучение является инфракрасным, область 2 — область ультрафиолетового света, область 3 — рентгеновское излучение.

Ответ: 2.

Ответ: 2

25. Задание 14 № 229. Изображение предметов на сетчатке глаза человека является

1) мнимым уменьшенным

2) действительным уменьшенным

3) мнимым перевёрнутым

4) действительным прямым

Решение.

Поскольку основная «линза» глаза — хрусталик, является собирающей линзой, изображение на сетчатке получается действительным. Кроме того, вследствие строения глаза изображение всегда получается перевёрнутым и уменьшенным, при обработке мозг переворачивает изображение.

Правильный ответ указан под номером 2.

Ответ: 2

Вариант № 270242

1. Задание 26 № 1079. Двум ученикам выдали по четыре одинаковых резистора сопротивлением 2 Ом каждый, соединительные провода, источник постоянного напряжения U = 5 В и очень хороший амперметр. Первый ученик собрал цепь, изображённую на рисунке 1, второй ученик собрал цепь, изображённую на рисунке 2.

Определите разность показаний амперметров второго и первого учеников.

Решение.

Дано:

R = 2 Ом

U = 5 В

ΔI - ?

Решение:

Для цепи первого ученика

Общее сопротивление участка цепи складывается из сопротивления двух параллельно соединенных резисторов  двух последовательно соединенных резисторов  то есть 

Согласно закону Ома, сила тока, протекающего через амперметр, равна

Для цепи второго ученика

Общее сопротивление участка цепи, включающего все четыре резистора, равно

Согласно закону Ома, сила тока, протекающего через амперметр, равна

Искомая величина  равна

Ответ: 

2. Задание 26 № 567. Свинцовая пуля, подлетев к преграде со скоростью v₁, пробивает её и вылетает со скоростью v₂ = 100 м/с. При этом пуля нагревается на 75 °С. С какой скоростью пуля подлетела к преграде, если на её нагревание пошло 65% выделившегося количества теплоты?

Решение.

В тот момент, когда пуля пробивает преграду, скорость пули падает, значит, изменяется кинетическая энергия. От этого изменения мы берём 65% — энергия, которая пошла на нагревание пули.

Получаем:

Откуда

Ответ: 200 м/с.

3. Задание 26 № 648. Металлический шар упал с высоты h = 26 м на свинцовую пластину массойm₂ = 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2 °С. Чему равна масса шара, если на нагревание пластины пошло 80% выделившегося при ударе количества теплоты?

Решение.

Причиной остановки шара является расход всей кинетической энергии на выделение теплоты. По закону сохранения механической энергии, кинетическая энергия перед ударом равна потенциальной перед падением.

Имеем:

;

;

.

Откуда  .

Ответ: 2 кг.

4. Задание 26 № 216. Чему равен КПД электроплитки мощностью 660 Вт, если на ней за 35 мин нагрели 2 кг воды от 20 до 100 °С?

Решение.

КПД электроплитки — есть отношение выделившегося количества теплоты Q к совершённой работе A:

,

где

.

Имеем:

.

Ответ: 48%.

5. Задание 26 № 1556. Электрочайник мощностью 2,4 кВт, рассчитанный на максимальное напряжение 240 В, включают в сеть напряжением 120 В. За какое время 600 г воды с начальной температурой 18 ºС можно довести до кипения, если КПД чайника в этом случае равен 82%?

Решение.

Дано:

По известной мощности чайника найдём его сопротивление: 

Запишем закон сохранения энергии при нагревании воды: 

КПД — это отношение полезной работы к затраченной:

Откуда 

Ответ: 420 с.

6. Задание 26 № 243. Чему равна масса воды, которую нагревают от 20 до 100 °С с помощью электронагревателя мощностью 500 Вт в течение 35 мин, если известно, что КПД нагревателя 64%?

Решение.

КПД нагревателя — есть отношение выделившегося количества теплоты Q к совершённой работеA:

,

где

.

Имеем:

.

Ответ: 2 кг.

7. Задание 26 № 189. В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущен электрический нагреватель мощностью 12,5 Вт. За какое время калориметр с водой нагреется на 24 ºC, если тепловые потери в окружающую среду составляют 20%?

Решение.

КПД нагревателя — есть отношение полезной работы A₁ к затраченной A₂:

,

где

.

Подставим A₁и A₂ в первую формулу:

.

Ответ: 1320 с.

8. Задание 26 № 1474. Подъемный кран поднимает равномерно груз массой 760 кг на некоторую высоту за 40 с. На какую высоту поднят груз, если напряжение на обмотке двигателя крана равно 380 В, сила тока 20 А, а КПД крана 50%?

Решение.

Дано:

Откуда: 

Ответ: 20 м.

9. Задание 26 № 1502. В горизонтальном однородном магнитном поле на горизонтальных проводящих рельсах перпендикулярно линиям магнитной индукции расположен горизонтальный проводник массой 4 г (см. рис.). Через проводник пропускают электрический ток, при силе тока в 10 А вес проводника становится равным нулю. Чему равно расстояние между рельсами? Модуль вектора магнитной индукции равен 0,02 Тл.

Решение.

Дано:

Ответ: l = 0,2 м.

10. Задание 26 № 1163. Имеются две порции воды одинаковой массы, находящиеся при температуре 0 °C. Первую порцию нагревают, затрачивая при этом количество теплоты Q₁. Если заморозить вторую порцию, чтобы она полностью превратилась в лёд, то она выделит в 2,7 раза большее количество теплоты. Определите, на сколько градусов Δt нагревается первая порция воды при сообщении ей количества теплоты Q₁.

Решение.

Дано:

Решение:

 , где  — удельная теплоёмкость воды.

 , где  – удельная теплота плавления льда.

Ответ: 

11. Задание 26 № 135. Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока в нагревателе 7 А, КПД нагревателя равен 45%. Чему равно напряжение в электрической сети?

Решение.

КПД нагревателя — есть отношение теплоты Q_1, поглощённой водой к теплотеQ_2, выделившейся на нагревателе за то же время:

где

Имеем:

Ответ: 220 В.

12. Задание 26 № 675. Поезд, масса которого 4000 т, движущийся со скоростью 36 км/ч, начал торможение. За 1 минуту поезд проехал 510 м. Чему равна сила трения, действующая на поезд?

Решение.

Сила трения вызвала торможение поезда, значит, задала ему отрицательное ускорение. По второму закону Ньютона

.

Выразим ускорение из формулы равноускоренного движения:

Получим:

Ответ:  2 · 10⁵ Н.

13. Задание 26 № 1643. С помощью электрического нагревателя сопротивлением 200 Ом нагревают 440 г молока. Электронагреватель включён в сеть с напряжением 220 В. За какое время молоко в сосуде нагреется на 55 °С? Удельную теплоёмкость молока принять равной 3900 Дж/(кг · °С). Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Решение.

Дано:

Решение:

Ответ: 390 с.

14. Задание 26 № 933. Электровоз, работающий при напряжении 3 кВ, развивает при скорости 12 м/с силу тяги 340 кН. КПД двигателя электровоза равен 85%. Чему равна сила тока в обмотке электродвигателя?

Решение.

1. Найдем полезную мощность двигателя электровоза:

,

где F — сила тяги, v — скорость.

2. Найдем полную мощность двигателя электровоза:

,

где η — КПД.

3. Найдем силу тока в обмотке двигателя:

.

После подстановки получим, что сила тока равна 1600 А.

Ответ: 1600 А.

Повтор задания 54.

15. Задание 26 № 937. Имеется два электрических нагревателя одинаковой мощности по 800 Вт каждый. Сколько времени потребуется для нагревания 1 л воды на 80 °С, если нагреватели будут включены параллельно? Потерями энергии пренебречь.

Решение.

Для нагревания массы воды m=ρV потребуется количество теплоты

 

Эта энергия выделится на нагревателях за время τ,

 

где общая мощность параллельно соединённых нагревателей 

Запишем уравнение теплового баланса: Q = E. Отсюда, подставив (1) и (2), выражаем искомое время:

Подставляя значения, получаем

Ответ: τ = 3,5 мин.

16. Задание 26 № 1190. Имеются две порции воды одинаковой массы, находящиеся при температуре 0 °C. Первую порцию нагревают на 17 °C, затрачивая при этом количество теплоты Q₁ . Во сколько раз n большее количество теплоты выделяется при полном превращении в лёд второй порции воды?

Решение.

Дано:

Решение:

 , где  — удельная теплоёмкость воды.

 , где  – удельная теплота плавления льда.

По условию задачи

Ответ: 

17. Задание 26 № 270. Свинцовая пуля, подлетев к преграде со скоростью v₁ = 200 м/с, пробивает ее и вылетает из нее с некоторой скоростью. При этом пуля нагревается на 75 °С. С какой скоростью пуля вылетела из преграды, если на ее нагревание пошло 65% выделившегося количества теплоты?

Решение.

В тот момент, когда пуля пробивает преграду, скорость пули падает, значит, изменяется кинетическая энергия. От этого изменения мы берём 65% — энергия, которая пошла на нагревание пули.

Получаем:

Откуда

Ответ: 100 м/с.

18. Задание 26 № 1529. Электродвигатель подъёмного крана поднимает груз на высоту 18 м за 50 с. КПД установки составляет 50%. Чему равна масса груза, если известно, что электродвигатель работает под напряжением 360 В и потребляет силу тока 20 А?

Решение.

Дано:

КПД вычисляется по формуле:  где  — полезная работа электродвигателя,  — полная работа тока. Найдём полезную работу:  Полная работа тока равна:  Откуда найдём массу груза:

Ответ: 1000 кг.

19. Задание 26 № 594. Воду массой 1,5 кг нагрели до температуры кипения за 5 мин. Мощность электрического чайника равна 2 кВт, КПД чайника — 84%. Какова была начальная температура воды?

Решение.

КПД чайника — есть отношение выделившегося количества теплоты Q к совершённой работе A:

где

Имеем:

Ответ: 20 °C.

20. Задание 26 № 864. Для того чтобы сдвинуть брусок вдоль шероховатой горизонтальной плоскости, требуется приложить горизонтально направленную силу F₁. Для того чтобы сдвинуть этот же брусок вверх вдоль шероховатой наклонной плоскости с углом при основании 45° и с тем же коэффициентом трения, требуется сила F₂, направленная параллельно наклонной плоскости.

Учитывая, что коэффициент трения между поверхностью бруска и поверхностью плоскости равен 0,5, определите отношение модулей этих сил . Ответ округлите до сотых долей.

Решение.

На рисунках а) и б) изображены силы, действующие на брусок в первом и во втором случаях.

Уравнения движения в проекциях на оси x и y имеют вид

для первого случая: 

для второго случая: 

Согласно закону Амонтона-Кулона 

Решая систему уравнений, получаем  и 

Отсюда

Ответ: 0,47.

21. Задание 26 № 756. Вещество в твёрдом состоянии массой 5 кг с удельной теплотой плавления 60 кДж/кг помещают в электрическую печь с КПД 80%. График зависимости температуры t этого вещества от времени τ изображён на рисунке. Определите мощность электрической печи.

Решение.

Теплота, необходимая для того, чтобы расплавить вещество:

.

Теплота, по ступающая веществу от печи:

.

КПД печи:

,

откуда

.

Из горизонтального участка графика находим, что на процесс плавления затрачено

Δτ = 27 − 2 = 25 минут = 1500 с.

Тогда

.

Ответ: 250 Вт.

22. Задание 26 № 432. Стальной осколок, падая без начальной скорости с высоты 500 м, имел у поверхности земли скорость 50 м/с. На сколько градусов повысилась температура осколка за время полета, если считать, что вся потеря механической энергии пошла на нагревание осколка?

Решение.

За время падения осколок нагрелся, значит, потенциальная энергия до начала полёта неравна кинетической у поверхности земли. Разность этих величин целиком идёт на нагревание осколка.

;

;

.

Имеем:

Ответ: 7,5 °C.

23. Задание 26 № 621. В электропечи полностью расплавили слиток стали массой 1 т за 2,3 ч. Какова мощность электропечи, если известно, что до начала плавления сталь необходимо было нагреть на 1500 °С? Потерями энергии пренебречь.

Решение.

Для того, чтобы полностью растопить слиток, необходимо сообщить ему энергию на нагревание до температуры плавления и энергию на сам процесс плавления:

Подставим Q и A в начальное уравнение и выразим P:

Ответ: 100 кВт.

24. Задание 26 № 989. Кусок олова массой m = 200 г с начальной температурой T₀ = 0 °C нагревают в тигле на электроплитке, включённой в сеть постоянного тока с напряжением U = 230 В. Амперметр, включённый последовательно с плиткой, показывает силу тока I = 0,1 А. На рисунке приведён полученный экспериментально график зависимости температуры T олова от времени t. Считая, что вся теплота, поступающая от электроплитки, идёт на нагрев олова, определите его удельную теплоёмкость в твёрдом состоянии.

Решение.

Дано:

m = 200 г

U = 230 В

I = 0,1 А

T₀ = 0 °C

(при t₀ = 0 c)

T₁ = 200 °C

при t₁ = 400 c

(из графика)

c — ?

Решение:

Мощность, идущая на нагревание олова, по закону Джоуля–Ленца и согласно условию равна

За время  олово нагрелось на , причём его температура росла по линейному закону до момента времени , а затем олово начало плавиться, и температура почти сразу перестала меняться (см. график).

Уравнение теплового баланса для олова в твёрдом состоянии имеет вид:

откуда удельная теплоёмкость олова  равна

Ответ: 

25. Задание 26 № 729. Электрическая цепь состоит из соединённых последовательно источника постоянного напряжения, идеального амперметра и длинной однородной проволоки постоянного сечения. При этом амперметр показывает ток силой I₁.

Эту же проволоку складывают в виде правильного пятиугольника и снова включают в ту же цепь так, как показано на рисунке. При таком подключении амперметр показывает ток силой I₂.

Найдите отношение показаний амперметра  в первом и во втором случаях.

Решение.

Обозначим сопротивление одной стороны пятиугольника через R. Тогда сила тока в первом случае:

,

а во втором случае:

.

Искомая величина  .

Ответ: 0,16.

Вариант № 267153

1. Задание 11 № 253. К середине массивного проводника, соединяющего два незаряженных электрометра, поднесли отрицательно заряженную палочку. Как распределится заряд на электрометрах?

1) на электрометре 1 будет избыточный положительный заряд, на электрометре 2 — избыточный отрицательный заряд

2) на электрометре 1 будет избыточный отрицательный заряд, на электрометре 2 — избыточный положительный заряд

3) оба электрометра будут заряжены положительно, а массивный проводник отрицательно

4) оба электрометра будут заряжены отрицательно, а массивный проводник положительно

Ответ: 4

2. Задание 11 № 820. Два незаряженных электроскопа соединены проволокой. К одному из них подносят заряженную палочку. Заряды, которые могут находиться на палочке и на листочках электроскопов.

1) правильно показаны только на рисунке 1

2) правильно показаны только на рисунке 2

3) правильно показаны и на рисунке 1, и на рисунке 2

4) не показаны правильно ни на рисунке 1, ни на рисунке 2

Ответ: 4

3. Задание 11 № 999. К положительно заряженному электроскопу (см. рисунок) подносят положительно заряженную палочку, не касаясь ею шара электроскопа. Что произойдет с листками электроскопа?

1) электроскоп полностью разрядится

2) угол отклонения листков электроскопа от вертикали увеличится

3) угол отклонения листков электроскопа от вертикали не изменится

4) угол отклонения листков электроскопа от вертикали уменьшится

Ответ: 2

4. Задание 11 № 118. Из какого материала может быть сделан стержень, соединяющий электроскопы, изображённые на рисунке?

А. Сталь

Б. Стекло

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Ответ: 2

5. Задание 11 № 1173. Отрицательно заряженную палочку поднесли сначала к лёгкой незаряженной металлической гильзе, а затем – к лёгкой незаряженной бумажной гильзе. В обоих случаях палочка не касалась гильзы. Притягиваться к палочке

1) будет только металлическая гильза

2) будет только бумажная гильза

3) будут обе гильзы

4) не будет ни одна гильза

Ответ: 3

6. Задание 11 № 1408. На штативе при помощи шёлковой нити подвешена сделанная из фольги незаряженная гильза. К ней медленно приближают отрицательно заряженный шар на изолирующей подставке. При достаточно близком положении шара гильза займёт положение, показанное на рисунке

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 3

7. Задание 11 № 361. Металлический шарик 1, укрепленный на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд , приводят поочередно в соприкосновение с двумя такими же шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках и имеющими, соответственно, заряды −q и +q.

Какой заряд в результате останется на шарике 3?

1) 

2) 

3) 

4) 

Ответ: 2

8. Задание 11 № 972. К положительно заряженному электроскопу (см. рисунок) подносят отрицательно заряженную палочку, не касаясь ею шара электроскопа. Что произойдет с листками электроскопа?

1) электроскоп полностью разрядится

2) угол отклонения листков электроскопа от вертикали увеличится

3) угол отклонения листков электроскопа от вертикали не изменится

4) угол отклонения листков электроскопа от вертикали уменьшится

Ответ: 4

9. Задание 11 № 793. Два незаряженных электроскопа соединены проволокой. К одному из них подносят заряженную палочку. Заряды, которые могут находиться на палочке и на листочках электроскопов.

1) правильно показаны только на рисунке 1

2) правильно показаны только на рисунке 2

3) правильно показаны и на рисунке 1, и на рисунке 2

4) не показаны правильно ни на рисунке 1, ни на рисунке 2

Ответ: 4

10. Задание 11 № 199. Ученик положил металлическую линейку на выключенную электрическую лампочку, поднес к её концу, не касаясь, положительно заряженную палочку и начал осторожно перемещать палочку по дуге окружности. Линейка при этом поворачивалась вслед за палочкой. Это происходит потому, что

1) между палочкой и линейкой действует сила тяготения

2) на ближайшем к палочке конце линейки образуется избыточный положительный заряд и она притягивается к линейке

3) на ближайшем к палочке конце линейки образуется избыточный отрицательный заряд и она притягивается к линейке

4) вся линейка приобретает избыточный отрицательный заряд и притягивается к палочке

Ответ: 3

11. Задание 11 № 1254. Заряженную положительным зарядом палочку подносят к незаряженному электрометру. Когда палочка находится вблизи шарика электрометра, но не касается его, наблюдают отклонение стрелки электрометра. Укажите номер рисунка, на котором правильно указано распределение заряда в электрометре.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 1

12. Задание 11 № 1512. К шару на конце стержня незаряженного электроскопа поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку. Листочки электроскопа разошлись на некоторый угол. Что при этом происходит с зарядом электроскопа?

1) Электроскоп останется в целом нейтральным, но заряды перераспределятся: на листочках будет недостаток электронов, на верхнем конце стержня — избыток электронов.

2) Электроскоп останется в целом нейтральным, но заряды перераспределятся: на листочках будет избыток электронов, на верхнем конце стержня — недостаток электронов.

3) И листочки, и стержень электроскопа приобретут отрицательный заряд.

4) И листочки, и стержень электроскопа приобретут положительный заряд.

Ответ: 1

13. Задание 11 № 739. Маленькая капелька масла, заряженная отрицательно, помещена в однородное электрическое поле (см. рисунок). Какая стрелка правильно указывает направление движения капельки? Силой тяжести, действующей на капельку, можно пренебречь, начальная скорость капельки равна нулю.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 3

14. Задание 11 № 226. Одному из двух одинаковых металлических шариков сообщили заряд , другому — заряд . Затем шарики соединили проводником. Какими станут заряды шариков после соединения?

1) одинаковыми и равными 

2) одинаковыми и равными 

3) одинаковыми и равными 

4) заряд первого шарика , второго 

Ответ: 1

15. Задание 11 № 1089.

Эбонитовую палочку потёрли мехом и поднесли к тонкой струйке воды, льющейся из крана. Струя воды изогнулась в сторону палочки. Это произошло, потому что

1) струя воды заряжена положительно

2) струя воды заряжена отрицательно

3) при поднесении палочки в струе перераспределились собственные заряды: на той стороне струи, которая находится ближе к палочке, образовался избыток положительного заряда

4) при поднесении палочки на струю воды извне перешли заряды, противоположные по знаку тем, которые были на палочке

Ответ: 3

16. Задание 11 № 658. На рисунке изображены одинаковые электроскопы, соединённые стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень?

А. Медь.

Б. Сталь.

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Ответ: 4

17. Задание 11 № 874. Опоздавший на урок ученик, войдя в класс, увидел результат уже проведённой физической демонстрации: на столе были установлены два штатива с подвешенными к ним на шёлковых нитях лёгкими бумажными гильзами, которые располагались так, как показано на рисунке. Какой вывод можно сделать об электрических зарядах этих гильз, судя по их расположению друг относительно друга?

1) гильзы не заряжены

2) гильзы заряжены либо обе отрицательно, либо обе положительно

3) одна гильза не заряжена, а другая заряжена

4) гильзы заряжены разноимёнными зарядами

Ответ: 2

18. Задание 11 № 1457. К двум заряженным шарикам, подвешенным на изолирующих нитях, подносят положительно заряженную стеклянную палочку. В результате положение шариков изменяется так, как показано на рисунке (пунктирными линиями указано первоначальное положение).

Это означает, что

1) оба шарика заряжены отрицательно

2) первый шарик заряжен отрицательно, а второй — положительно

3) первый шарик заряжен положительно, а второй — отрицательно

4) оба шарика заряжены положительно

Ответ: 3

19. Задание 11 № 847. Два маленьких шарика — А и В — удерживают так, как показано на рисунке. Оба шарика заряжены положительно. Какой из векторов, изображённых на рисунке, правильно указывает направление электрической силы, действующей на шарик В со стороны шарика A?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 3

20. Задание 11 № 469. В вершинах равностороннего треугольника расположены равные по модулю заряды q₁, q₂ и q₃ (см. рисунок). Суммарная сила, действующая на заряд q₁ со стороны зарядов q₂ и q₃, сонаправлена вектору

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 4

21. Задание 11 № 1281. Заряженную отрицательным зарядом палочку подносят к незаряженному электрометру. Когда палочка находится вблизи шарика электрометра, но не касается его, наблюдают отклонение стрелки электрометра. Укажите номер рисунка, на котором правильно указано распределение заряда в электрометре.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 1

22. Задание 11 № 1690. Положительно заряженную стеклянную палочку поднесли, не касаясь, к шару незаряженного электроскопа. В результате листочки электроскопа разошлись на некоторый угол (см. рисунок).

Распределение заряда в электроскопе при поднесении палочки правильно показано на рисунке

Ответ: 2

23. Задание 11 № 334. К отрицательно заряженному электроскопу поднесли, не касаясь его, палочку из диэлектрика. При этом листочки электроскопа разошлись на значительно больший угол. Палочка может быть

1) заряжена только отрицательно

2) заряжена только положительно

3) заряжена и положительно, и отрицательно

4) не заряжена

Ответ: 1

24. Задание 11 № 64. Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) +14е

2) +6е

3) −14е

4) −6е

Ответ: 1

25. Задание 11 № 685. Незаряженный электроскоп 1 соединили эбонитовым стержнем с таким же отрицательно заряженным электроскопом 2 (см. рисунок). При этом

1) оба электроскопа станут отрицательно заряженными

2) первый электроскоп приобретет положительный заряд

3) первый электроскоп останется незаряженным

4) второй электроскоп разрядится

Ответ: 3

1. Задание 12 № 605. Укажите правильную электрическую схему для измерения электрического напряжения на резисторе R₂ при последовательном соединении двух резисторов R₁ и R₂.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 2

2. Задание 12 № 146. Три резистора, сопротивления которых:  R₁ = 3 Ом;  R₂ = 6 Ом и R₃ = 9 Ом, соединены последовательно. Вольтметр, подключённый параллельно второму резистору, показывает напряжение 12 В. Чему равно напряжение на всем участке цепи? Вольтметр считать идеальным.

1) 9 В

2) 36 В

3) 144 В

4) 648 В

Ответ: 2

3. Задание 12 № 281. В таблице представлены результаты исследования зависимости силы тока от напряжения на концах резистора. Какое значение напряжения должно стоять в пустой клетке?

1) 12 В

2) 13 В

3) 15 В

4) 16 В

Ответ: 4

4. Задание 12 № 740. На рисунке показаны два графика зависимости напряжения U на концах двух проводников — «1» и «2» — от силы тока I в них. Эти проводники соединили последовательно. Чему равно общее сопротивление проводников?

1) 0,33 Ом

2) 0,67 Ом

3) 1,5 Ом

4) 3 Ом

Ответ: 4

5. Задание 12 № 1228. Две проволоки 1 и 2 одинаковой длины, сделанные из одинакового материала, соединены последовательно и расположены вдоль прямой линии. На рисунке приведён график зависимости показаний вольтметра U от расстояния l между точками подключения клемм вольтметра (одна из клемм подключена к началу проволоки 1, а вторую можно перемещать вдоль проволок). Каково соотношение количеств теплоты Q₁ и Q₂, выделяющихся в проволоках за одинаковые промежутки времени?

1) Q₁ = 2Q₂

2) Q₁ = 1,5Q₂

3) Q₁ = Q₂

4) Q₁ = 0,5Q₂

Ответ: 1

6. Задание 12 № 578. На диаграммах изображены силы тока и напряжения на концах двух проводников. Сравните сопротивления этих проводников.

1) 

2) 

3) 

4) 

Ответ: 3

7. Задание 12 № 821. На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей K₁ и K₂. К точкам А и Вприложено постоянное напряжение. Минимальная сила тока, текущего через участок цепи АВ, может быть получена

1) при замыкании только ключа K₁

2) при замыкании только ключа K₂

3) при замыкании обоих ключей одновременно

4) при обоих одновременно разомкнутых ключах

Ответ: 4

8. Задание 12 № 1318. Электрическая цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединённых последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) подсоединить к проволоке последовательно вторую такую же проволоку

2) железную проволоку заменить на нихромовую

3) поменять местами проволоку и лампочку

4) подсоединить к проволоке параллельно вторую такую же проволоку

Ответ: 4

9. Задание 12 № 1513. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если R₁ = 1 Ом, R₂ = 10 Ом, R₃ = 10 Ом, R₄ = 5 Ом?

1) 9 Ом

2) 11 Ом

3) 16 Ом

4) 26 Ом

Ответ: 2

10. Задание 12 № 1654. На диаграмме 1 показаны значения напряжения U между концами цилиндрических медных проводников 1 и 2 одинаковой длины, а на диаграмме 2 – площади S их поперечного сечения. Сравните силу тока I₁ и I₂ в этих двух проводниках.

1) I₁ = I₂/2

2) I₁ = I₂/4

3) I₁ = 2I₂

4) I₁ = 3I₂

Ответ: 2

11. Задание 12 № 1201. Две проволоки 1 и 2 одинаковой длины, сделанные из одинакового материала, соединены последовательно и расположены вдоль прямой линии. На рисунке приведён график зависимости показаний вольтметра U от расстояния l между точками подключения клемм вольтметра (одна из клемм подключена к началу проволоки 1, а вторую можно перемещать вдоль проволок). Каково соотношение количеств теплоты Q₁ и Q₂, выделяющихся в проволоках за одинаковые промежутки времени?

1) Q₁ = 2Q₂

2) Q₁ = Q₂

3) Q₁ = 0,5Q₂

4) Q₁ = 0,25Q₂

Ответ: 3

12. Задание 12 № 551. В электрической цепи, представленной на схеме, сопротивления резисторов равны соответственно R₁ = 2 Ом и R₂= 4 Ом. Вольтметр показывает напряжение 18 В. Напряжение на первом резисторе равно

1) 3 В

2) 4,5 В

3) 6 В

4) 12 В

Ответ: 3

13. Задание 12 № 875. На двух диаграммах показаны значения напряжения U между концами цилиндрических медных проводников 1 и 2 одинаковой длины, а также площади S их поперечного сечения. Сравните силу тока I₁ и I₂ в этих двух проводниках.

1) 

2) 

3) 

4) 

Ответ: 2

14. Задание 12 № 794. На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей K₁ и K₂. К точкам А иВ приложено постоянное напряжение. Максимальная сила тока, текущего через участок цепи АВ, может быть получена

1) при замыкании только ключа K₁

2) при замыкании только ключа K₂

3) при замыкании обоих ключей одновременно

4) при обоих одновременно разомкнутых ключах

Ответ: 3

15. Задание 12 № 1090.

На диаграмме (см. рисунок) представлены значения напряжения для двух проводников (1) и (2), соединённых последовательно. Сравните сопротивления R₁ и R₂ этих проводников.

1) R₂ = R₁/6

2) R₂ = 0,5R₁

3) R₂ = R₁

4) R₂ = 2R₁

Ответ: 4

16. Задание 12 № 497. К источнику постоянного тока подсоединили две лампы (см. рисунок), имеющие одинаковые электрические сопротивления. Чему равно сопротивление каждой лампы, если показания идеального амперметра и вольтметра равны соответственно 3 А и 6 В?

1) 0,5 Ом

2) 1 Ом

3) 2 Ом

4) 4 Ом

Ответ: 4

17. Задание 12 № 912.

На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы токаА₁ и А₂ в этих проводниках за одно и то же время.

1) А₁ = А₂

2) А₁ = 3А₂

3) 9А₁ = А₂

4) 3А₁ = А₂

Ответ: 3

18. Задание 12 № 1573. Чему равно сопротивление участка цепи, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов сопротивлением 4 Ом каждый?

1) 0,4 Ом

2) 2 Ом

3) 4 Ом

4) 8 Ом

Ответ: 2

19. Задание 12 № 1627. На первой диаграмме показаны значения напряжения U между концами цилиндрических алюминиевых проводников 1 и 2 одинакового поперечного сечения, а на второй диаграмме – их длина l. Сравните силу тока I₁ и I₂ в этих двух проводниках.

1) I₁ = I₂/2

2) I₁ = I₂

3) I₁ = 2I₂

4) I₁ = 4I₂

Ответ: 4

20. Задание 12 № 335. В таблице представлены результаты исследования зависимости силы тока от напряжения на концах резистора. Чему равно сопротивление резистора?

1) 0,5 Ом

2) 2 Ом

3) 8 Ом

4) 32 Ом

Ответ: 2

21. Задание 12 № 65. Имеется три резистора, изготовленных из различных материалов и имеющих различные размеры (см. рисунок). Наименьшее электрическое сопротивление имеет(-ют)

1) резистор 1

2) резистор 2

3) резистор 3

4) резисторы 1 и 3

Ответ: 1

22. Задание 12 № 686. По проводнику течет ток 8 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за 40 с?

1) 5 Кл

2) 5 кКл

3) 320 Кл

4) 3,2 кКл

Ответ: 3

23. Задание 12 № 119. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки соединённых последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную

2) уменьшить длину проволоки

3) поменять местами проволоку и лампочку

4) железную проволоку заменить на нихромовую

Ответ: 2

24. Задание 12 № 38. На рисунке приведён участок электрической цепи, по которому течёт ток. В каком из проводников сила тока наименьшая?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Ответ: 3

25. Задание 12 № 227. Алюминиевая, железная и нихромовая проволоки, имеющие одинаковые размеры, соединены последовательно и подключены к источнику тока. На какой из проволок при прохождении электрического тока будет выделяться наибольшее количество теплоты за одно и то же время?

1) на алюминиевой

2) на железной

3) на нихромовой

4) на всех трёх проволоках будет выделяться одинаковое количество теплоты

Ответ: 3

Краткое описание документа:

Как было сказано в материале « Методические рекомендации по подготовке к ОГЭ по физике 9 класс » , в архив включены задания и ответы по темам в соответствии с контрольно измерительными материалами. Данные задания составлены с помощью сайта - https://phys-oge.sdamgia.ru/., поэтому их можно не только использовать, но и корректировать для организации различных форм подготовки к ОГЭ