In der vierten Aufgabe des Einheitlichen Staatsexamens in Physik prüfen wir das Wissen über kommunizierende Gefäße, die archimedische Kraft, das Pascalsche Gesetz und Kraftmomente.

Theorie für Aufgabe Nr. 4 der Prüfung in Physik

Moment der Kraft

Ein Moment der Kraft heißt eine Größe, die die Rotationswirkung einer Kraft auf einen Festkörper charakterisiert. Das Kraftmoment ist gleich dem Produkt der Kraft F auf Distanz h von der Achse (oder Mitte) zum Angriffspunkt dieser Kraft und ist eines der Hauptkonzepte der Dynamik: m 0 = Fh.

Distanzh es wird normalerweise die Schulter der Stärke genannt.

Bei vielen Problemen dieses Abschnitts der Mechanik wird die Regel der Kraftmomente angewendet, die auf einen Körper ausgeübt werden, der konventionell als Hebel betrachtet wird. Gleichgewichtszustand des Hebels F 1 / F 2 = l 2 / l 1 kann auch verwendet werden, wenn mehr als zwei Kräfte auf den Hebel wirken. In diesem Fall wird die Summe aller Kraftmomente bestimmt.

Das Gesetz der kommunizierenden Gefäße

Nach dem Gesetz der kommunizierenden Gefäße in offenen kommunizierenden Gefäßen jeglicher Art ist der Flüssigkeitsdruck auf jeder Ebene gleich.

Gleichzeitig wird der Druck der Säulen über dem Flüssigkeitsspiegel in jedem Gefäß verglichen. Der Druck wird durch die Formel bestimmt: p = gh. Wenn wir die Drücke der Flüssigkeitssäulen gleichsetzen, erhalten wir die Gleichheit: ρ 1 gh 1 = ρ 2 gh 2... Dies impliziert die Beziehung: ρ 1 Stunde 1 = ρ 2 Stunden 2, oder 1 / ρ 2 = h 2 / h 1. Das bedeutet, dass die Höhen der Flüssigkeitssäulen umgekehrt proportional zur Dichte der Stoffe sind.

Die Stärke von Archimedes

Die archimedische Kraft oder Schubkraft tritt auf, wenn ein fester Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht wird. Die Flüssigkeit oder das Gas strebt danach, den ihnen "entzogenen" Platz einzunehmen, also drängen sie ihn heraus. Die Kraft des Archimedes wirkt nur in den Fällen, in denen die Schwerkraft auf den Körper einwirkt mg

Die Macht von Archimedes wird traditionell als F A.

Analyse typischer Optionen für die Aufgaben Nr. 4 der Prüfung in Physik

Demoversion 2018

An der rechten Schulter eines schwerelosen Armes hängt ein 0,2 kg schwerer Körper (siehe Abbildung). Welche Masse muss an der zweiten Teilung des linken Hebelarms aufgehängt werden, um das Gleichgewicht zu erreichen?

Lösungsalgorithmus:

1. Erinnere dich an die Regel der Momente.
2. Ermitteln Sie das durch die Last erzeugte Kraftmoment 1.
3. Finden Sie die Kraftschulter, die Last 2 erzeugt, wenn sie aufgehängt ist. Wir finden seinen Moment der Macht.
4. Wir setzen die Kraftmomente gleich und bestimmen den gewünschten Wert der Masse.
5. Wir schreiben die Antwort auf.

Lösung:

Die erste Variante der Zuordnung (Demidova, Nr. 1)

Das Kraftmoment auf den linken Hebel beträgt 75 N m. Welche Kraft muss auf den rechten Hebel ausgeübt werden, damit er bei einer Schulterhöhe von 0,5 m im Gleichgewicht ist?

Lösungsalgorithmus:

1. Wir führen die Bezeichnungen für die in der Bedingung angegebenen Mengen ein.
2. Wir schreiben die Regel der Kraftmomente auf.
3. Wir drücken Stärke durch den Moment und die Schulter aus. Wir berechnen.
4. Wir schreiben die Antwort auf.

Lösung:

1. Um den Hebel ins Gleichgewicht zu bringen, werden auf ihn die Kraftmomente M 1 und M 2 aufgebracht, links und rechts aufgebracht. Das Kraftmoment links ist bedingt gleich M 1 = 75 N ∙ m. Die Kraftschulter rechts ist l = 0,5m.
2. Da der Hebel im Gleichgewicht sein muss, gilt nach der Momentenregel M1 = M2... Soweit m 1 =F· l, dann haben wir: M 2 =F∙ l.
3. Aus der erhaltenen Gleichheit drücken wir die Stärke aus: F= M 2 /l= 75 / 0,5 = 150 N.

Die zweite Variante der Aufgabe (Demidova, Nr. 4)

Ein 0,5 kg schwerer Holzwürfel wird mit einem Faden am Boden eines Behälters mit Kerosin befestigt (siehe Abbildung). Auf den Würfel wirkt eine Fadenspannungskraft von 7 N. Bestimmen Sie die auf den Würfel wirkende archimedische Kraft.

Die archimedische Kraft oder Schubkraft tritt auf, wenn ein fester Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht wird. Die Flüssigkeit oder das Gas strebt danach, den ihnen "entzogenen" Platz einzunehmen, also drängen sie ihn heraus. Die Kraft des Archimedes wirkt nur, wenn die Schwerkraft auf den Körper einwirkt mg... In der Schwerelosigkeit tritt diese Kraft nicht auf.

Fadenspannung T tritt auf, wenn der Faden gedehnt wird. Es kommt nicht darauf an, ob Schwerkraft vorhanden ist.

Wirken mehrere Kräfte auf einen Körper, so wird bei der Untersuchung seiner Bewegung oder seines Gleichgewichtszustandes die Resultierende dieser Kräfte berücksichtigt.

Lösungsalgorithmus:

1. Wir übersetzen die Daten aus der Bedingung in SI. Wir geben den für die Lösung notwendigen Tabellenwert der Wasserdichte ein.
2. Wir analysieren den Zustand des Problems, wir bestimmen den Druck der Flüssigkeiten in jedem Behälter.
3. Wir schreiben die Gleichung des Gesetzes der kommunizierenden Gefäße auf.
4. Ersetzen Sie die Zahlenwerte der Mengen und berechnen Sie die gewünschte Dichte.
5. Wir schreiben die Antwort auf.

Lösung:

USE 2017 Physik Typische Testaufgaben von Lukashev

Moskau: 2017 - 120 S.

Typische Prüfungsaufgaben in der Physik enthalten 10 Optionen für Aufgabenstellungen, zusammengestellt unter Berücksichtigung aller Merkmale und Anforderungen des Einheitlichen Staatsexamens 2017. Das Handbuch soll dem Leser Informationen über Aufbau und Inhalt von 2017 Kontrollmessmaterialien in der Physik sowie den Schwierigkeitsgrad der Aufgaben geben. Die Sammlung bietet Antworten auf alle Testoptionen sowie Lösungen für die schwierigsten Probleme in allen 10 Optionen. Darüber hinaus gibt es Muster von Formularen, die bei der Prüfung verwendet werden. Das Autorenteam besteht aus Spezialisten der Eidgenössischen Fachkommission der Einheitlichen Staatsprüfung Physik. Das Handbuch richtet sich an Lehrer zur Vorbereitung auf die Physikprüfung und an Gymnasiasten zum Selbststudium und zur Selbstkontrolle.

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INHALT
Arbeitsanweisungen 4
OPTION 1 9
Teil 1 9
Teil 2 15
OPTION 2 17
Teil 1 17
Teil 2 23
OPTION 3 25
Teil 1 25
Teil 2 31
OPTION 4 34
Teil 1 34
Teil 2 40
OPTION 5 43
Teil 1 43
Teil 2 49
OPTION 6 51
Teil 1 51
Teil 2 57
OPTION 7 59
Teil 1 59
Teil 2 65
OPTION 8 68
Teil 1 68
Teil 2 73
OPTION 9 76
Teil 1 76
Teil 2 82
OPTION 10 85
Teil 1 85
Teil 2 91
ANTWORTEN. AUSWERTUNGSSYSTEM FÜR UNTERSUCHUNG
ARBEITEN IN DER PHYSIK 94

Für die Probenarbeit in Physik sind 3 Stunden 55 Minuten (235 Minuten) vorgesehen. Die Arbeit besteht aus 2 Teilen mit 31 Aufgaben.
In den Aufgaben 1-4, 8-10, 14, 15, 20, 24-26 ist die Antwort eine ganze Zahl oder ein letzter Dezimalbruch. Schreiben Sie die Zahl in das Antwortfeld im Text der Arbeit und übertragen Sie sie dann gemäß dem unten stehenden Beispiel in das Antwortformular Nr. 1. Sie müssen die Maßeinheiten physikalischer Größen nicht eingeben.
Die Antwort auf die Aufgaben 27-31 enthält eine detaillierte Beschreibung des gesamten Fortschritts der Aufgabe. Geben Sie im Antwortformular Nr. 2 die Nummer der Aufgabe an und notieren Sie ihre vollständige Lösung.
Es ist erlaubt, einen nicht programmierbaren Taschenrechner für Berechnungen zu verwenden.
Alle USE-Formulare sind mit hellschwarzer Tinte ausgefüllt. Die Verwendung von Gel-, Kapillar- oder Füllfederhaltern ist erlaubt.
Beim Abschließen von Aufgaben können Sie den Entwurf verwenden. Entwurfsarbeiten zählen nicht zur Benotung von Arbeiten.
Die Punkte, die Sie für erledigte Aufgaben erhalten, werden aufsummiert. Versuchen Sie, so viele Aufgaben wie möglich zu erledigen und die meisten Punkte zu erzielen.

Änderungen der Aufgaben der Prüfung in Physik für 2019 Jahr nicht.

Die Struktur der Aufgaben für die Prüfung in Physik-2019

Die Prüfungsarbeit besteht aus zwei Teilen, die Folgendes beinhalten: 32 Aufgaben.

Teil 1 enthält 27 Aufgaben.

• In den Aufgaben 1–4, 8–10, 14, 15, 20, 25–27 ist die Antwort eine ganze Zahl oder ein abschließender Dezimalbruch.
• Die Antwort auf die Aufgaben 5-7, 11, 12, 16-18, 21, 23 und 24 ist eine Folge von zwei Zahlen.
• Die Antwort auf die Aufgaben 19 und 22 sind zwei Zahlen.

Teil 2 enthält 5 Aufgaben. Die Antwort auf die Aufgaben 28–32 enthält eine detaillierte Beschreibung des gesamten Fortschritts der Aufgabe. Der zweite Teil der Aufgaben (mit ausführlicher Beantwortung) wird von einer Expertenkommission anhand von evaluiert.

Themen der Prüfung in Physik, die in der Prüfungsarbeit enthalten sein werden

1. Mechanik(Kinematik, Dynamik, Statik, Erhaltungssätze der Mechanik, mechanische Schwingungen und Wellen).
2. Molekularphysik(Molekularkinetische Theorie, Thermodynamik).
3. Elektrodynamik und Grundlagen der SRT(elektrisches Feld, Gleichstrom, magnetisches Feld, elektromagnetische Induktion, elektromagnetische Schwingungen und Wellen, Optik, Grundlagen der SRT).
4. Quantenphysik und die Elemente der Astrophysik(Teilchen-Wellen-Dualismus, Atomphysik, Atomkernphysik, Elemente der Astrophysik).

Dauer der Prüfung in Physik

Alle Prüfungsleistungen werden vergeben 235 Minuten.

Die ungefähre Zeit für das Erledigen von Aufgaben für verschiedene Teile der Arbeit beträgt:

1. für jede Aufgabe mit einer kurzen Antwort - 3-5 Minuten;
2. für jede Aufgabe mit einer detaillierten Antwort - 15–20 Minuten.

Was kann für die Prüfung mitgenommen werden:

• Es wird ein nicht programmierbarer Taschenrechner (für jeden Schüler) mit der Fähigkeit zur Berechnung trigonometrischer Funktionen (cos, sin, tg) und ein Lineal verwendet.
• Die Liste der zusätzlichen Geräte und deren Verwendung in der Prüfung erlaubt ist, wird von Rosobrnadzor genehmigt.

Wichtig!!! Verlassen Sie sich während der Prüfung nicht auf Spickzettel, Tipps und den Einsatz technischer Mittel (Telefone, Tablets). Die Videoüberwachung bei der Prüfung 2019 wird mit zusätzlichen Kameras erweitert.

VERWENDE Ergebnisse in Physik

• 1 Punkt - für 1-4, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 19, 20, 22, 23, 25, 26, 27 Aufgaben.
• 2 Punkte - 5, 6, 7, 11, 12, 16, 17, 18, 21, 24.
• 3 Punkte - 28, 29, 30, 31, 32.

Gesamt: 52 Punkte(maximale Primärpunktzahl).

Was Sie bei der Prüfungsvorbereitung wissen müssen:

• Die Bedeutung von physikalischen Begriffen, Größen, Gesetzen, Prinzipien, Postulaten kennen / verstehen.
• Physikalische Phänomene und Eigenschaften von Körpern (einschließlich Raumobjekten) beschreiben und erklären zu können, die Ergebnisse von Experimenten ... Beispiele für die praktische Anwendung physikalischer Kenntnisse geben
• Unterscheiden Sie Hypothesen von wissenschaftlicher Theorie, ziehen Sie Schlussfolgerungen auf der Grundlage von Experimenten usw.
• Die erworbenen Kenntnisse bei der Lösung physikalischer Probleme anwenden können.
• Nutzen Sie die erworbenen Kenntnisse und Fähigkeiten in der Praxis und im Alltag.

Wo beginnen Sie mit der Vorbereitung auf die Prüfung in Physik:

1. Lernen Sie die für jede Aufgabe erforderliche Theorie.
2. Trainieren Sie die Prüfungsaufgaben in Physik, die auf der Grundlage der Prüfung entwickelt wurden. Auf unserer Seite werden Aufgaben und Möglichkeiten in Physik aufgefüllt.
3. Planen Sie Ihre Zeit richtig ein.

Wir wünschen Ihnen viel Erfolg!

Prüfungsvorbereitung und Prüfung

Sekundarschulbildung

UMK-Linie A. V. Grachev. Physik (10-11) (Grundkenntnisse, Fortgeschrittene)

UMK-Linie A. V. Grachev. Physik (7-9)

UMK-Linie A. V. Peryshkin. Physik (7-9)

Prüfungsvorbereitung in Physik: Beispiele, Lösungen, Erklärungen

Wir analysieren die Aufgaben der Prüfung in Physik (Option C) mit einem Lehrer.

Lebedeva Alevtina Sergeevna, Physiklehrerin, Arbeitserfahrung 27 Jahre. Ehrenurkunde des Bildungsministeriums der Region Moskau (2013), Dankesschreiben des Leiters des Stadtbezirks Auferstehung (2015), Ehrenurkunde des Präsidenten des Verbandes der Mathematik- und Physiklehrer der Region Moskau (2015).

Die Arbeit präsentiert Aufgaben unterschiedlichen Schwierigkeitsgrades: einfach, fortgeschritten und hoch. Aufgaben der Grundstufe sind einfache Aufgaben, die die Beherrschung der wichtigsten physikalischen Konzepte, Modelle, Phänomene und Gesetze testen. Aufgaben der Oberstufe zielen darauf ab, die Fähigkeit zu testen, die Konzepte und Gesetze der Physik zur Analyse verschiedener Prozesse und Phänomene anzuwenden, sowie die Fähigkeit, Probleme bei der Anwendung von ein oder zwei Gesetzen (Formeln) für jedes der Themen zu lösen des Schulphysikkurses. In der Arbeit 4 sind die Aufgaben des Teils 2 Aufgaben von hoher Komplexität und testen die Fähigkeit, die Gesetze und Theorien der Physik in einer veränderten oder neuen Situation anzuwenden. Die Erfüllung solcher Aufgaben erfordert die gleichzeitige Anwendung von Wissen aus zwei drei Bereichen der Physik, d.h. hohes Ausbildungsniveau. Diese Option entspricht vollständig der Demoversion der USE im Jahr 2017, die Aufgaben stammen aus der offenen Bank der USE-Aufgaben.

Die Abbildung zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Drehzahlmoduls von der Zeit T... Bestimmen Sie den Weg, den das Auto im Zeitintervall von 0 bis 30 s zurücklegt.

Lösung. Der von einem Auto im Zeitintervall von 0 bis 30 s zurückgelegte Weg lässt sich am einfachsten als die Fläche eines Trapezes definieren, dessen Basen die Zeitintervalle (30 - 0) = 30 s und (30 - 10) sind. = 20 s, und die Höhe ist die Geschwindigkeit v= 10 m / s, d.h.

S =	(30 + 20) Mit	10m/s = 250m.
	2

Antworten. 250m.

Eine 100 kg schwere Last wird mit einem Seil senkrecht nach oben gehoben. Die Abbildung zeigt die Abhängigkeit der Geschwindigkeitsprojektion V Belastung der Aufwärtsachse ab der Zeit T... Bestimmen Sie den Modul der Seilspannung während des Aufstiegs.

Lösung. Nach dem Diagramm der Abhängigkeit der Geschwindigkeitsprojektion v Belastung einer senkrecht nach oben gerichteten Achse, ab der Zeit T, können Sie die Projektion der Beschleunigung der Last bestimmen

ein =	∆v	=	(8 - 2) m / s	= 2 m / s 2.
	∆T		3 Sek.

Die Belastung wird beeinflusst durch: die senkrecht nach unten gerichtete Schwerkraft und die senkrecht nach oben gerichtete Zugkraft des Seils entlang des Seils, siehe Abb. 2. Schreiben wir die Grundgleichung der Dynamik auf. Verwenden wir das zweite Newtonsche Gesetz. Die geometrische Summe der auf einen Körper wirkenden Kräfte ist gleich dem Produkt aus der Masse des Körpers und der auf ihn ausgeübten Beschleunigung.

+ = (1)

Schreiben wir die Gleichung für die Projektion der Vektoren in das mit der Erde verbundene Bezugssystem, die OY-Achse ist nach oben gerichtet. Die Projektion der Zugkraft ist positiv, da die Kraftrichtung mit der Richtung der OY-Achse zusammenfällt, die Projektion der Schwerkraft ist negativ, da der Kraftvektor der OY-Achse entgegengesetzt gerichtet ist, die Projektion des Beschleunigungsvektors ist auch positiv, so bewegt sich der Körper mit Beschleunigung nach oben. Wir haben

T – mg = ma (2);

aus Formel (2) Zugkraftmodul

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

Antworten... 1200 N.

Der Körper wird mit konstanter Geschwindigkeit über eine raue horizontale Oberfläche gezogen, deren Modul 1,5 m / s beträgt, und übt eine Kraft aus, wie in Abbildung (1) gezeigt. In diesem Fall beträgt der Modul der auf den Körper wirkenden Gleitreibungskraft 16 N. Welche Leistung entwickelt die Kraft? F?

Lösung. Stellen Sie sich einen physikalischen Vorgang vor, der in der Aufgabenstellung angegeben ist, und erstellen Sie eine schematische Zeichnung mit allen auf den Körper wirkenden Kräften (Abb. 2). Schreiben wir die Grundgleichung der Dynamik auf.

Tr + + = (1)

Nachdem wir einen Bezugssystem ausgewählt haben, das einer festen Oberfläche zugeordnet ist, schreiben wir die Gleichungen für die Projektion von Vektoren auf die ausgewählten Koordinatenachsen auf. Je nach Zustand des Problems bewegt sich der Körper gleichmäßig, da seine Geschwindigkeit konstant ist und 1,5 m / s beträgt. Dies bedeutet, dass die Beschleunigung des Körpers Null ist. Auf den Körper wirken horizontal zwei Kräfte: Gleitreibungskraft tr. und die Kraft, mit der der Körper gezogen wird. Die Projektion der Reibungskraft ist negativ, da der Kraftvektor nicht mit der Achsrichtung übereinstimmt x... Kraftprojektion F positiv. Wir erinnern Sie daran, dass wir zum Auffinden der Projektion die Senkrechte vom Anfang und Ende des Vektors auf die ausgewählte Achse fallen lassen. In diesem Sinne haben wir: F cosα - F tr = 0; (1) drücken Sie die Projektion der Kraft aus F, Das F cosα = F tr = 16 N; (2) dann ist die von der Kraft entwickelte Leistung gleich n = F cosα V(3) Nehmen wir eine Substitution unter Berücksichtigung von Gleichung (2) vor und setzen die entsprechenden Daten in Gleichung (3) ein:

n= 16 N 1,5 m / s = 24 W.

Antworten. 24 Watt

Die Last, die an einer leichten Feder mit einer Steifigkeit von 200 N / m befestigt ist, erzeugt vertikale Schwingungen. Die Abbildung zeigt eine Auftragung der Abhängigkeit der Verschiebung x Fracht von Zeit zu Zeit T... Bestimmen Sie das Gewicht der Ladung. Runden Sie Ihre Antwort auf die nächste ganze Zahl.

Lösung. Ein federbelastetes Gewicht vibriert vertikal. Nach dem Diagramm der Abhängigkeit der Verschiebung der Last x von Zeit T, definieren wir den Zeitraum der Lastschwankungen. Die Schwingungsdauer beträgt T= 4 s; aus der formel T= 2π drückt die Masse aus m Ladung.

=	T	;	m	=	T 2	; m = k	T 2	; m= 200 H / m	(4 s) 2	= 81,14 kg ≈ 81 kg.
	2π		k		4π 2		4π 2		39,438

Antworten: 81kg.

Die Abbildung zeigt ein System aus zwei leichten Blöcken und einem gewichtslosen Seil, mit dem Sie eine 10 kg schwere Last balancieren oder heben können. Reibung ist vernachlässigbar. Wählen Sie basierend auf der Analyse der obigen Abbildung zwei richtige Aussagen und geben Sie deren Zahlen in der Antwort an.

1. Um die Last im Gleichgewicht zu halten, müssen Sie mit einer Kraft von 100 N auf das Seilende einwirken.
2. Das in der Figur gezeigte Blocksystem ergibt keine Leistungsverstärkung.
3. h, müssen Sie ein Stück Seil mit einer Länge von 3 . spannen h.
4. Um die Last langsam auf eine Höhe anzuheben hh.

Lösung. Bei dieser Aufgabe ist es notwendig, sich an einfache Mechanismen zu erinnern, nämlich an Blöcke: einen beweglichen und festen Block. Der bewegliche Block ist doppelt so stark, das Seil dehnt sich doppelt so lang und der stationäre Block dient zur Kraftumleitung. Im Betrieb geben einfache Gewinnmechanismen nicht nach. Nach der Analyse des Problems wählen wir sofort die notwendigen Aussagen aus:

1. Um die Last langsam auf eine Höhe anzuheben h, müssen Sie einen Seilabschnitt mit einer Länge von 2 . herausziehen h.
2. Um die Last im Gleichgewicht zu halten, müssen Sie mit einer Kraft von 50 N auf das Seilende einwirken.

Antworten. 45.

Ein Aluminiumgewicht, das an einem schwerelosen und nicht dehnbaren Faden befestigt ist, wird vollständig in ein Gefäß mit Wasser eingetaucht. Das Gewicht berührt nicht die Wände und den Boden des Gefäßes. Dann wird ein Eisengewicht mit Wasser in dasselbe Gefäß getaucht, dessen Masse gleich der Masse des Aluminiumgewichts ist. Wie ändern sich dadurch der Modul der Fadenzugkraft und der Modul der auf die Last wirkenden Schwerkraft?

1. Steigt;
2. Sinkt;
3. Ändert sich nicht.

Lösung. Wir analysieren den Zustand des Problems und wählen diejenigen Parameter aus, die sich während der Studie nicht ändern: Dies sind die Körpermasse und die Flüssigkeit, in die der Körper auf Fäden eingetaucht ist. Danach ist es besser, eine schematische Zeichnung anzufertigen und die auf die Last wirkenden Kräfte anzugeben: die Zugkraft des Fadens F Steuerung entlang des Fadens nach oben gerichtet; die senkrecht nach unten gerichtete Schwerkraft; Archimedische Kraft ein von der Seite der Flüssigkeit auf den eingetauchten Körper einwirkend und nach oben gerichtet. Je nach Problemstellung ist die Masse der Lasten gleich, daher ändert sich der auf die Last wirkende Schwerkraftmodul nicht. Da die Dichte der Ladung unterschiedlich ist, wird auch das Volumen unterschiedlich sein.

V =	m	.
	P

Die Dichte von Eisen beträgt 7800 kg / m 3 und die Dichte von Aluminium beträgt 2700 kg / m 3. Somit, V F< V a... Der Körper befindet sich im Gleichgewicht, die Resultierende aller auf den Körper einwirkenden Kräfte ist Null. Richten wir die Koordinatenachse OY nach oben. Die Grundgleichung der Dynamik unter Berücksichtigung der Kraftprojektion wird in der Form F Kontrolle + F a – mg= 0; (1) Drücken Sie die Zugkraft aus F Kontrolle = mg – F a(2); Die archimedische Kraft hängt von der Dichte der Flüssigkeit und dem Volumen des eingetauchten Körperteils ab F a = ρ gV p.h.t. (3); Die Dichte der Flüssigkeit ändert sich nicht und das Volumen des Eisenkörpers ist geringer V F< V a, daher ist die auf die Eisenlast wirkende archimedische Kraft geringer. Wir ziehen eine Schlussfolgerung über den Modul der Fadenspannungskraft, indem wir mit Gleichung (2) arbeiten, sie wird ansteigen.

Antworten. 13.

Blockgewicht m gleitet von einer festen groben schiefen Ebene mit einem Winkel α an der Basis ab. Der Blockbeschleunigungsmodul ist ein, erhöht sich der Geschwindigkeitsmodul des Balkens. Der Luftwiderstand ist vernachlässigbar.

Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und Formeln her, mit denen sie berechnet werden können. Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter den entsprechenden Buchstaben.

B) Reibungskoeffizient des Stabes auf einer schiefen Ebene

3) mg cosα

4) sinα -	ein
	g cosα

Lösung. Diese Aufgabe erfordert die Anwendung der Newtonschen Gesetze. Wir empfehlen, eine schematische Zeichnung anzufertigen; geben alle kinematischen Eigenschaften des Uhrwerks an. Stellen Sie, wenn möglich, den Beschleunigungsvektor und die Vektoren aller auf den bewegten Körper einwirkenden Kräfte dar; Denken Sie daran, dass die auf den Körper wirkenden Kräfte das Ergebnis der Wechselwirkung mit anderen Körpern sind. Schreiben Sie dann die Grundgleichung der Dynamik auf. Wählen Sie ein Bezugssystem aus und schreiben Sie die resultierende Gleichung für die Projektion der Kraft- und Beschleunigungsvektoren auf;

Nach dem vorgeschlagenen Algorithmus erstellen wir eine schematische Zeichnung (Abb. 1). Die Abbildung zeigt die Kräfte, die auf den Schwerpunkt der Stange wirken, und die Koordinatenachsen des Bezugssystems, die mit der Oberfläche der schiefen Ebene verbunden sind. Da alle Kräfte konstant sind, ist die Bewegung der Stange mit zunehmender Geschwindigkeit gleich variabel, d.h. der Beschleunigungsvektor ist auf die Bewegung gerichtet. Wählen wir die Richtung der Achsen wie in der Abbildung gezeigt. Schreiben wir die Projektionen der Kräfte auf die ausgewählten Achsen auf.

Schreiben wir die Grundgleichung der Dynamik auf:

Tr + = (1)

Schreiben wir diese Gleichung (1) für die Projektion von Kräften und Beschleunigungen.

Auf der OY-Achse: Die Projektion der Auflagerreaktionskraft ist positiv, da der Vektor mit der Richtung der OY-Achse übereinstimmt N ja = n; die Projektion der Reibungskraft ist null, da der Vektor senkrecht zur Achse steht; die Projektion der Schwerkraft ist negativ und gleich mg ja= – mg cosα; Beschleunigungsvektorprojektion ein ja= 0, da der Beschleunigungsvektor senkrecht zur Achse steht. Wir haben n – mg cosα = 0 (2) Aus der Gleichung drücken wir die Reaktionskraft aus, die auf den Stab von der Seite der schiefen Ebene aus wirkt. n = mg cosα (3). Schreiben wir Projektionen auf die OX-Achse.

Auf der OX-Achse: Kraftprojektion n gleich Null, da der Vektor senkrecht zur OX-Achse steht; Die Projektion der Reibungskraft ist negativ (der Vektor ist relativ zur ausgewählten Achse in die entgegengesetzte Richtung gerichtet); die Projektion der Schwerkraft ist positiv und gleich mg x = mg sinα (4) aus einem rechtwinkligen Dreieck. Beschleunigungsprojektion positiv ein x = ein; Dann schreiben wir Gleichung (1) unter Berücksichtigung der Projektion mg sinα - F tr = ma (5); F tr = m(g sinα - ein) (6); Denken Sie daran, dass die Reibungskraft proportional zur normalen Druckkraft ist n.

Per Definition F tr = μ n(7) drücken wir den Reibungskoeffizienten des Stabes auf der schiefen Ebene aus.

μ =	F tr	=	m(g sinα - ein)	= tgα -	ein	(8).
	n		mg cosα		g cosα

Wir wählen für jeden Buchstaben die passenden Positionen aus.

Antworten. A - 3; B - 2.

Aufgabe 8. Sauerstoffgas befindet sich in einem Gefäß mit einem Volumen von 33,2 Litern. Gasdruck 150 kPa, seine Temperatur 127 ° C. Bestimmen Sie die Gasmasse in diesem Gefäß. Geben Sie Ihre Antwort in Gramm aus und runden Sie auf die nächste ganze Zahl.

Lösung. Es ist wichtig, auf die Umrechnung der Einheiten in das SI-System zu achten. Wir konvertieren die Temperatur in Kelvin T = T° С + 273, Lautstärke V= 33,2 l = 33,2 · 10 –3 m 3; Wir übersetzen den Druck P= 150 kPa = 150.000 Pa. Unter Verwendung der idealen Gaszustandsgleichung

drückt die Masse des Gases aus.

Achten Sie unbedingt auf die Einheit, in der Sie aufgefordert werden, die Antwort aufzuschreiben. Es ist sehr wichtig.

Antworten. 48 g

Aufgabe 9. Ein ideales einatomiges Gas in einer Menge von 0,025 mol adiabatisch expandiert. Gleichzeitig sank seine Temperatur von + 103 ° C auf + 23 ° C. Welche Arbeit hat das Gas gemacht? Geben Sie Ihre Antwort in Joule aus und runden Sie auf die nächste ganze Zahl.

Lösung. Erstens ist das Gas eine monoatomare Zahl von Freiheitsgraden ich= 3, zweitens dehnt sich das Gas adiabatisch aus - also ohne Wärmeaustausch Q= 0. Gas arbeitet, indem es die innere Energie verringert. Unter Berücksichtigung dessen schreiben wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik in der Form 0 = ∆ U + EIN G; (1) die Arbeit des Gases ausdrücken EIN r = –∆ U(2); Die Änderung der inneren Energie eines einatomigen Gases kann geschrieben werden als

Antworten. 25 J.

Die relative Luftfeuchtigkeit eines Luftanteils bei einer bestimmten Temperatur beträgt 10 %. Wie oft muss der Druck dieser Luftmenge geändert werden, damit die relative Luftfeuchtigkeit bei konstanter Temperatur um 25 % ansteigt?

Lösung. Fragen zu Sattdampf und Luftfeuchtigkeit sind für Schulkinder meist schwierig. Berechnen wir mit der Formel die relative Luftfeuchtigkeit

Je nach Problemstellung ändert sich die Temperatur nicht, so dass der Sättigungsdampfdruck gleich bleibt. Schreiben wir Formel (1) für zwei Luftzustände auf.

1 = 10 %; φ 2 = 35 %

Lassen Sie uns den Luftdruck aus den Formeln (2), (3) ausdrücken und das Druckverhältnis ermitteln.

P 2	=	2	=	35	= 3,5
P 1		1		10

Antworten. Der Druck sollte um das 3,5-fache erhöht werden.

Die heiße Substanz in flüssigem Zustand wurde in einem Schmelzofen bei konstanter Leistung langsam abgekühlt. Die Tabelle zeigt die Ergebnisse von Messungen der Temperatur eines Stoffes über die Zeit.

Wählen Sie aus der bereitgestellten Liste zwei Aussagen, die den Ergebnissen der durchgeführten Messungen entsprechen und deren Nummern angeben.

1. Der Schmelzpunkt der Substanz beträgt unter diesen Bedingungen 232 °C.
2. In 20 Minuten. nach Messbeginn befand sich die Substanz nur noch in festem Zustand.
3. Die Wärmekapazität eines Stoffes in flüssigem und festem Zustand ist gleich.
4. Nach 30 Minuten. nach Messbeginn befand sich die Substanz nur noch in festem Zustand.
5. Der Kristallisationsprozess der Substanz dauerte mehr als 25 Minuten.

Lösung. Als die Substanz abkühlte, nahm ihre innere Energie ab. Mit den Ergebnissen der Temperaturmessung können Sie die Temperatur bestimmen, bei der die Substanz zu kristallisieren beginnt. Solange ein Stoff vom flüssigen in den festen Zustand übergeht, ändert sich die Temperatur nicht. Da wir wissen, dass Schmelzpunkt und Kristallisationstemperatur gleich sind, wählen wir die Aussage:

1. Der Schmelzpunkt der Substanz beträgt unter diesen Bedingungen 232 ° C.

Die zweite wahre Aussage lautet:

4. Nach 30 Minuten. nach Messbeginn befand sich die Substanz nur noch in festem Zustand. Da die Temperatur zu diesem Zeitpunkt bereits unterhalb der Kristallisationstemperatur liegt.

Antworten. 14.

In einem isolierten System hat Körper A eine Temperatur von + 40 ° C und Körper B eine Temperatur von + 65 ° C. Diese Körper werden miteinander in thermischen Kontakt gebracht. Nach einiger Zeit hat sich das thermische Gleichgewicht eingestellt. Wie haben sich dadurch die Körpertemperatur B und die gesamte innere Energie der Körper A und B verändert?

Bestimmen Sie für jeden Wert das entsprechende Änderungsmuster:

1. Erhöht;
2. Verringert;
3. Hat sich nicht geändert.

Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede physikalische Größe in der Tabelle. Die Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.

Lösung. Wenn in einem isolierten Körpersystem außer dem Wärmeaustausch keine Energieumwandlungen stattfinden, dann ist die von Körpern abgegebene Wärmemenge, deren innere Energie abnimmt, gleich der Wärmemenge, die von Körpern aufgenommen wird, deren innere Energie steigt. (Nach dem Energieerhaltungssatz.) In diesem Fall ändert sich die gesamte innere Energie des Systems nicht. Probleme dieser Art werden anhand der Wärmebilanzgleichung gelöst.

∆U =	n	∆U ich = 0 (1);
	ich = 1

wo U- Änderung der inneren Energie.

In unserem Fall nimmt durch den Wärmeaustausch die innere Energie von Körper B ab, was bedeutet, dass die Temperatur dieses Körpers abnimmt. Die innere Energie von Körper A steigt, da der Körper die Wärmemenge von Körper B erhalten hat, dann steigt seine Temperatur. Die gesamte innere Energie der Körper A und B ändert sich nicht.

Antworten. 23.

Proton P, in den Spalt zwischen den Polen des Elektromagneten geflogen, hat eine Geschwindigkeit senkrecht zum magnetischen Induktionsvektor, wie in der Abbildung gezeigt. Wo ist die auf das Proton wirkende Lorentzkraft relativ zur Figur gerichtet (oben, zum Beobachter, vom Beobachter, unten, links, rechts)

Lösung. Das Magnetfeld wirkt mit der Lorentzkraft auf ein geladenes Teilchen. Um die Richtung dieser Kraft zu bestimmen, ist es wichtig, sich an die mnemonische Regel der linken Hand zu erinnern und die Teilchenladung nicht zu vergessen. Wir richten vier Finger der linken Hand entlang des Geschwindigkeitsvektors, für ein positiv geladenes Teilchen sollte der Vektor senkrecht in die Handfläche eintreten, der auf 90° eingestellte Daumen zeigt die Richtung der auf das Teilchen wirkenden Lorentzkraft an. Als Ergebnis haben wir, dass der Lorentzkraftvektor relativ zur Figur vom Beobachter weg gerichtet ist.

Antworten. vom Beobachter.

Der Modul der elektrischen Feldstärke in einem 50 µF flachen Luftkondensator beträgt 200 V/m. Der Abstand zwischen den Kondensatorplatten beträgt 2 mm. Welche Ladung hat ein Kondensator? Schreiben Sie die Antwort in μC auf.

Lösung. Lassen Sie uns alle Maßeinheiten in das SI-System umrechnen. Kapazität C = 50 μF = 50 · 10 -6 F, Plattenabstand D= 2 · 10 –3 m Das Problem spricht von einem flachen Luftkondensator - einem Gerät zum Akkumulieren von elektrischer Ladung und elektrischer Feldenergie. Aus der Formel für die elektrische Kapazität

wo D Ist der Abstand zwischen den Platten.

Drücken Sie die Spannung aus U= E D(4); Ersetzen Sie (4) in (2) und berechnen Sie die Kondensatorladung.

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

Wir weisen Sie auf die Einheiten hin, in denen Sie die Antwort schreiben müssen. Wir haben es in Anhängern, aber wir repräsentieren es in μC.

Antworten. 20 μC.

Der Student führte ein Experiment zur Lichtbrechung durch, das auf dem Foto dargestellt ist. Wie ändert sich der Brechungswinkel des sich in Glas ausbreitenden Lichts und der Brechungsindex von Glas mit zunehmendem Einfallswinkel?

1. Nimmt zu
2. Sinkt
3. Ändert sich nicht
4. Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede Antwort in der Tabelle. Die Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.

Lösung. Bei Aufgaben dieser Art erinnern wir uns daran, was Brechung ist. Dies ist eine Änderung der Ausbreitungsrichtung einer Welle beim Übergang von einem Medium in ein anderes. Dies wird dadurch verursacht, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Wellen in diesen Medien unterschiedlich sind. Nachdem wir herausgefunden haben, von welchem ​​Medium sich welches Licht ausbreitet, schreiben wir das Brechungsgesetz in der Form

sinα	=	n 2	,
sinβ		n 1

wo n 2 - der absolute Brechungsindex des Glases, das Medium, in das das Licht geht; n 1 ist der absolute Brechungsindex des ersten Mediums, aus dem das Licht kommt. Für Luft n 1 = 1. α ist der Einfallswinkel des Strahls auf die Oberfläche des Glashalbzylinders, β ist der Brechungswinkel des Strahls im Glas. Außerdem ist der Brechungswinkel kleiner als der Einfallswinkel, da Glas ein optisch dichteres Medium ist - ein Medium mit einem hohen Brechungsindex. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in Glas ist langsamer. Bitte beachten Sie, dass wir die Winkel von der Senkrechten messen, die am Einfallspunkt des Strahls wiederhergestellt sind. Wenn Sie den Einfallswinkel vergrößern, wird auch der Brechungswinkel größer. Der Brechungsindex des Glases ändert sich dadurch nicht.

Antworten.

Kupferbrücke zu einem bestimmten Zeitpunkt T 0 = 0 beginnt sich mit einer Geschwindigkeit von 2 m / s entlang paralleler horizontaler Leiterbahnen zu bewegen, an deren Enden ein 10-Ohm-Widerstand angeschlossen ist. Das gesamte System befindet sich in einem vertikalen gleichmäßigen Magnetfeld. Der Widerstand von Sturz und Schiene ist vernachlässigbar, der Sturz steht immer senkrecht auf den Schienen. Der Fluss Ф des magnetischen Induktionsvektors durch den aus einer Brücke, Schienen und einem Widerstand gebildeten Stromkreis ändert sich mit der Zeit T wie in der Grafik gezeigt.

Wählen Sie anhand des Diagramms zwei richtige Aussagen aus und fügen Sie deren Zahlen in die Antwort ein.

1. Zu der Zeit T= 0,1 s, die Änderung des magnetischen Flusses durch den Stromkreis beträgt 1 mVb.
2. Induktionsstrom im Jumper im Bereich von T= 0,1 s T= 0,3 s max.
3. Der EMF-Modul der in der Schaltung entstehenden Induktion beträgt 10 mV.
4. Die Stärke des im Jumper fließenden Induktionsstroms beträgt 64 mA.
5. Um die Bewegung der Schottwand aufrechtzuerhalten, wird eine Kraft darauf ausgeübt, deren Projektion in Richtung der Schienen 0,2 N beträgt.

Lösung. Gemäß dem Diagramm der Abhängigkeit des Flusses des magnetischen Induktionsvektors durch den Kreis von der Zeit bestimmen wir die Abschnitte, in denen sich der Fluss Ф ändert und in denen die Flussänderung Null ist. Dadurch können wir die Zeitintervalle bestimmen, in denen der Induktionsstrom im Stromkreis auftritt. Richtige Aussage:

1) Bis zur Zeit T= 0,1 s die Änderung des magnetischen Flusses durch den Stromkreis ist gleich 1 mWb ∆F = (1 - 0) · 10 –3 Wb; Der in der Schaltung entstehende EMF-Induktionsmodul wird mit dem EMR-Gesetz bestimmt

Antworten. 13.

Bestimmen Sie gemäß dem Diagramm der Abhängigkeit der Stromstärke von der Zeit in einem Stromkreis, dessen Induktivität 1 mH beträgt, den EMF-Modul der Selbstinduktion im Zeitintervall von 5 bis 10 s. Schreiben Sie die Antwort in μV auf.

Lösung.Übersetzen wir alle Größen in das SI-System, d.h. die Induktivität von 1 mH wird in H umgewandelt, wir erhalten 10 –3 H. Der in der Abbildung dargestellte Strom in mA wird ebenfalls durch Multiplikation mit 10 –3 in A umgerechnet.

Die EMF-Formel der Selbstinduktion hat die Form

in diesem Fall wird das Zeitintervall entsprechend der Bedingung des Problems angegeben

∆T= 10 s - 5 s = 5 s

Sekunden und gemäß der Grafik bestimmen wir das Intervall der Stromänderung während dieser Zeit:

∆ich= 30 · 10 –3 - 20 · 10 –3 = 10 · 10 –3 = 10 –2 A.

Wenn wir numerische Werte in Formel (2) einsetzen, erhalten wir

| Ɛ | = 2 · 10 –6 V oder 2 µV.

Antworten. 2.

Zwei transparente planparallele Platten werden fest aneinander gepresst. Ein Lichtstrahl fällt aus der Luft auf die Oberfläche der ersten Platte (siehe Abbildung). Es ist bekannt, dass der Brechungsindex der oberen Platte n 2 = 1,77. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen physikalischen Größen und ihren Werten her. Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position aus der zweiten Spalte aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter den entsprechenden Buchstaben.

Lösung. Zur Lösung von Problemen der Lichtbrechung an der Grenzfläche zweier Medien, insbesondere von Problemen der Lichtdurchlässigkeit durch planparallele Platten, kann folgende Lösungsreihenfolge empfohlen werden: Zeichnen Sie eine Zeichnung an, die den von einem ausgehenden Strahlengang angibt Medium zu einem anderen; am Einfallspunkt des Strahls an der Grenzfläche zwischen den beiden Medien eine Normale auf die Oberfläche zeichnen, Einfalls- und Brechungswinkel markieren. Achten Sie besonders auf die optische Dichte des betrachteten Mediums und denken Sie daran, dass beim Übergang eines Lichtstrahls von einem optisch weniger dichten Medium in ein optisch dichteres Medium der Brechungswinkel kleiner als der Einfallswinkel ist. Die Abbildung zeigt den Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der Oberfläche, aber wir brauchen den Einfallswinkel. Denken Sie daran, dass die Winkel aus der am Einfallspunkt wiederhergestellten Senkrechten bestimmt werden. Wir bestimmen, dass der Einfallswinkel des Strahls auf die Oberfläche 90 ° - 40 ° = 50 ° beträgt, der Brechungsindex n 2 = 1,77; n 1 = 1 (Luft).

Schreiben wir das Brechungsgesetz auf

sinβ =	Sünde50	= 0,4327 ≈ 0,433
	1,77

Lassen Sie uns einen ungefähren Weg des Strahls durch die Platten konstruieren. Wir verwenden Formel (1) für die Grenzen 2–3 und 3–1. In der Antwort bekommen wir

A) Der Sinus des Einfallswinkels des Strahls an der Grenze 2-3 zwischen den Platten beträgt 2) ≈ 0,433;

B) Der Brechungswinkel des Strahls beim Überqueren der Grenze 3–1 (im Bogenmaß) beträgt 4) ≈ 0,873.

Antworten. 24.

Bestimmen Sie, wie viele α - Teilchen und wie viele Protonen bei einer thermonuklearen Fusionsreaktion entstehen

+ → x+ ja;

Lösung. Bei allen Kernreaktionen werden die Gesetze der Erhaltung der elektrischen Ladung und der Anzahl der Nukleonen beachtet. Bezeichnen wir mit x - der Zahl der Alphateilchen, y - der Zahl der Protonen. Machen wir die Gleichungen

+ → x + y;

das System lösen, das haben wir x = 1; ja = 2

Antworten. 1 – α-Teilchen; 2 - Proton.

Der Impulsmodul des ersten Photons beträgt 1,32 · 10 -28 kg · m / s, was 9,48 · 10 -28 kg · m / s geringer ist als der Impulsmodul des zweiten Photons. Finden Sie das Energieverhältnis E 2 / E 1 des zweiten und ersten Photons. Runden Sie Ihre Antwort auf Zehntel.

Lösung. Der Impuls des zweiten Photons ist durch die Bedingung größer als der Impuls des ersten Photons, das bedeutet, dass wir darstellen können P 2 = P 1 + P(eins). Die Energie eines Photons kann durch den Impuls eines Photons unter Verwendung der folgenden Gleichungen ausgedrückt werden. Das E = mc 2 (1) und P = mc(2) dann

E = pc (3),

wo E- Photonenenergie, P- Photonenimpuls, m - Photonenmasse, C= 3 · 10 8 m / s - die Lichtgeschwindigkeit. Unter Berücksichtigung von Formel (3) haben wir:

E 2	=	P 2	= 8,18;
E 1		P 1

Runden Sie die Antwort auf Zehntel und erhalten Sie 8,2.

Antworten. 8,2.

Der Atomkern hat einen radioaktiven Positronen-β-Zerfall erfahren. Wie hat sich dadurch die elektrische Ladung des Kerns und die Anzahl der Neutronen in ihm verändert?

Bestimmen Sie für jeden Wert das entsprechende Änderungsmuster:

1. Erhöht;
2. Verringert;
3. Hat sich nicht geändert.

Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede physikalische Größe in der Tabelle. Die Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.

Lösung. Positron β - Zerfall in einem Atomkern erfolgt bei der Umwandlung eines Protons in ein Neutron unter Emission eines Positrons. Dadurch erhöht sich die Neutronenzahl im Kern um eins, die elektrische Ladung nimmt um eins ab und die Massenzahl des Kerns bleibt unverändert. Die Umwandlungsreaktion des Elements ist also wie folgt:

Antworten. 21.

Im Labor wurden fünf Experimente durchgeführt, um die Beugung mit verschiedenen Beugungsgittern zu beobachten. Jedes der Gitter wurde mit parallelen Strahlen monochromatischen Lichts mit einer bestimmten Wellenlänge beleuchtet. In allen Fällen fiel das Licht senkrecht auf das Gitter. In zwei dieser Experimente wurde die gleiche Anzahl von Hauptbeugungsmaxima beobachtet. Geben Sie zuerst die Nummer des Experiments an, bei dem ein Beugungsgitter mit einer kürzeren Periode verwendet wurde, und dann die Nummer des Experiments, bei dem ein Beugungsgitter mit einer längeren Periode verwendet wurde.

Lösung. Lichtbeugung ist das Phänomen eines Lichtstrahls im Bereich eines geometrischen Schattens. Beugung kann beobachtet werden, wenn auf dem Weg der Lichtwelle undurchsichtige Bereiche oder Löcher in großen und lichtundurchlässigen Hindernissen vorhanden sind und die Größe dieser Bereiche oder Löcher der Wellenlänge entspricht. Eine der wichtigsten Beugungsvorrichtungen ist ein Beugungsgitter. Die Winkelrichtungen zu den Maxima des Beugungsmusters werden durch die Gleichung bestimmt

D sinφ = k(1),

wo D ist die Periode des Beugungsgitters, φ ist der Winkel zwischen der Gitternormalen und der Richtung zu einem der Maxima des Beugungsmusters, λ ist die Lichtwellenlänge, k- eine ganze Zahl, die als Ordnung des Beugungsmaximums bezeichnet wird. Lassen Sie uns aus Gleichung (1) ausdrücken

Bei der Auswahl von Paaren gemäß den experimentellen Bedingungen wählen wir zuerst 4 aus, bei denen ein Beugungsgitter mit einer kürzeren Periode verwendet wurde, und dann ist die Nummer des Experiments, in dem ein Beugungsgitter mit einer langen Periode verwendet wurde, 2.

Antworten. 42.

Strom fließt durch den drahtgewickelten Widerstand. Der Widerstand wurde durch einen anderen ersetzt, mit einem Draht des gleichen Metalls und der gleichen Länge, aber mit halber Querschnittsfläche, durch den die Hälfte des Stroms geleitet wurde. Wie ändern sich die Spannung am Widerstand und sein Widerstand?

Bestimmen Sie für jeden Wert das entsprechende Änderungsmuster:

1. Wird steigen;
2. Wird abnehmen;
3. Wird sich nicht ändern.

Notieren Sie die ausgewählten Zahlen für jede physikalische Größe in der Tabelle. Die Zahlen in der Antwort können wiederholt werden.

Lösung. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, von welchen Werten der Widerstand des Leiters abhängt. Die Formel zur Berechnung des Widerstands lautet

Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt der Schaltung, aus Formel (2) drücken wir die Spannung aus

U = Ich R (3).

Je nach Problemstellung besteht der zweite Widerstand aus Draht gleichen Materials, gleicher Länge, aber unterschiedlicher Querschnittsfläche. Die Fläche ist halb so groß. Durch Einsetzen in (1) erhalten wir, dass der Widerstand um das 2-fache zunimmt und der Strom um das 2-fache abnimmt, daher ändert sich die Spannung nicht.

Antworten. 13.

Die Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels auf der Erdoberfläche ist 1,2-mal länger als die Schwingungsdauer auf einem bestimmten Planeten. Wie hoch ist der Schwerkraftmodul auf diesem Planeten? Der Einfluss der Atmosphäre ist in beiden Fällen vernachlässigbar.

Lösung. Ein mathematisches Pendel ist ein System, das aus einem Faden besteht, dessen Abmessungen viel größer sind als die Abmessungen der Kugel und der Kugel selbst. Schwierigkeiten können auftreten, wenn die Thomson-Formel für die Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels vergessen wird.

T= 2π (1);

l- die Länge des mathematischen Pendels; g- Erdbeschleunigung.

Bedingung

Lassen Sie uns ausdrücken von (3) g n = 14,4 m / s 2. Es ist zu beachten, dass die Erdbeschleunigung von der Masse des Planeten und dem Radius abhängt

Antworten. 14,4 m/s 2.

Ein gerader Leiter von 1 m Länge, durch den ein Strom von 3 A fließt, befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld mit Induktion V= 0,4 T in einem Winkel von 30° zum Vektor. Wie groß ist der Modul der Kraft, die von der Seite des Magnetfelds auf den Leiter einwirkt?

Lösung. Wenn Sie einen stromführenden Leiter in ein Magnetfeld legen, wirkt das Feld auf dem stromführenden Leiter mit der Ampere-Kraft. Wir schreiben die Formel für den Modul der Amperekraft

F A = ich LB sinα;

F A = 0,6 N

Antworten. F A = 0,6 N.

Die Energie des in der Spule gespeicherten Magnetfelds beträgt beim Durchfließen von Gleichstrom 120 J. Wie oft muss der durch die Spulenwicklung fließende Strom erhöht werden, damit die gespeicherte Magnetfeldenergie um 5760 J . ansteigt .

Lösung. Die magnetische Feldenergie der Spule berechnet sich nach der Formel

W m =	LI 2	(1);
	2

Bedingung W 1 = 120 J, dann W 2 = 120 + 5760 = 5880 J.

ich 1 2 =	2W 1	; ich 2 2 =	2W 2	;
	L		L

Dann ist das Verhältnis der Ströme

ich 2 2	= 49;	ich 2	= 7
ich 1 2		ich 1

Antworten. Die Stromstärke muss um das 7-fache erhöht werden. Im Antwortformular geben Sie nur die Zahl 7 ein.

Der Stromkreis besteht aus zwei Glühbirnen, zwei Dioden und einer Drahtspule, die wie abgebildet angeschlossen sind. (Die Diode lässt nur Strom in eine Richtung durch, wie oben in der Abbildung gezeigt). Welche der Glühbirnen leuchtet auf, wenn der Nordpol des Magneten näher an die Schleife herangeführt wird? Erklären Sie die Antwort, indem Sie angeben, welche Phänomene und Muster Sie in der Erklärung verwendet haben.

Lösung. Die magnetischen Induktionslinien verlassen den Nordpol des Magneten und divergieren. Wenn sich der Magnet nähert, nimmt der Magnetfluss durch die Drahtspule zu. Nach der Lenz-Regel muss das durch den Induktionsstrom der Schleife erzeugte Magnetfeld nach rechts gerichtet sein. Nach der Regel des Gimbal sollte der Strom im Uhrzeigersinn fließen (von links gesehen). Eine Diode im Stromkreis der zweiten Lampe geht in diese Richtung. Dies bedeutet, dass die zweite Lampe aufleuchtet.

Antworten. Die zweite Lampe geht an.

Länge der Aluminiumspeichen L= 25 cm und Querschnittsfläche S= 0,1 cm 2 am oberen Ende an einem Faden aufgehängt. Das untere Ende ruht auf dem waagerechten Boden eines Gefäßes, in das Wasser gegossen wird. Länge der eingetauchten Speiche l= 10 cm Bestimmen Sie die Kraft F, mit dem die Nadel auf den Gefäßboden drückt, wenn bekannt ist, dass der Faden senkrecht steht. Die Dichte von Aluminium a = 2,7 g / cm 3, die Dichte von Wasser ρ b = 1,0 g / cm 3. Erdbeschleunigung g= 10 m / s 2

Lösung. Machen wir eine erklärende Zeichnung.

- Fadenspannung;

- Reaktionskraft des Gefäßbodens;

a - Archimedische Kraft, die nur auf den eingetauchten Teil des Körpers wirkt und auf die Mitte des eingetauchten Teils der Speiche ausgeübt wird;

- die von der Erde auf die Speiche wirkende Schwerkraft, die auf den Mittelpunkt der gesamten Speiche ausgeübt wird.

Per Definition das Gewicht der Speiche m und der Modul der archimedischen Kraft werden wie folgt ausgedrückt: m = SLρ a (1);

F a = Slρ in g (2)

Berücksichtigen Sie die Kräftemomente relativ zum Aufhängepunkt der Speiche.

m(T) = 0 - das Moment der Zugkraft; (3)

m(N) = NL cosα ist das Moment der Reaktionskraft des Trägers; (4)

Unter Berücksichtigung der Vorzeichen der Momente schreiben wir die Gleichung

NL cosα + Slρ in g (L –	l	) cosα = SLρ ein g	L	cosa (7)
	2		2

wenn man bedenkt, dass nach dem dritten Newtonschen Gesetz die Reaktionskraft des Gefäßbodens gleich der Kraft F d mit dem die Speiche auf den Boden des Gefäßes drückt, schreiben wir n = F e und aus Gleichung (7) drücken wir diese Kraft aus:

Fd = [	1	Lρ ein– (1 –	l	)lρ in] Sg (8).
	2		2L

Ersetzen Sie die numerischen Daten und erhalten Sie das

F d = 0,025 N.

Antworten. F d = 0,025 N.

Ein Behälter mit m 1 = 1 kg Stickstoff, explodiert im Festigkeitstest bei Temperatur T 1 = 327°C. Was ist die Masse von Wasserstoff? m 2 könnte in einem solchen Behälter bei einer Temperatur aufbewahrt werden T 2 = 27 °C, mit fünffachem Sicherheitsfaktor? Molmasse von Stickstoff m 1 = 28 g / mol, Wasserstoff m 2 = 2 g / mol.

Lösung. Schreiben wir die Zustandsgleichung des idealen Gases von Mendeleev - Clapeyron für Stickstoff

wo V- das Volumen des Zylinders, T 1 = T 1 + 273°C. Unter Bedingung kann Wasserstoff unter Druck gespeichert werden P 2 = p1/5; (3) Berücksichtigen, dass

wir können die Masse von Wasserstoff ausdrücken, indem wir direkt mit den Gleichungen (2), (3), (4) arbeiten. Die endgültige Formel lautet:

m 2 =	m 1		m 2		T 1	(5).
	5		m 1		T 2

Nach dem Ersetzen numerischer Daten m 2 = 28g.

Antworten. m 2 = 28g.

In einem idealen Schwingkreis ist die Amplitude der Stromschwankungen in der Induktivität Ich bin= 5 mA, und die Amplitude der Spannung am Kondensator Ähm= 2,0 V. Damals T die Spannung am Kondensator beträgt 1,2 V. Finden Sie den Strom in der Spule in diesem Moment.

Lösung. In einem idealen Schwingkreis wird die Schwingungsenergie gespeichert. Für den Zeitpunkt t hat der Energieerhaltungssatz die Form

C	U 2	+ L	ich 2	= L	Ich bin 2	(1)
	2		2		2

Für die Amplituden-(Maximal-)Werte schreiben wir

und aus Gleichung (2) drücken wir aus

C	=	Ich bin 2	(4).
L		Ähm 2

Ersetzen Sie (4) in (3). Als Ergebnis erhalten wir:

ich = Ich bin (5)

Somit ist der Strom in der Spule zum Zeitpunkt T ist gleich

ich= 4,0mA.

Antworten. ich= 4,0mA.

Am Boden des Stausees befindet sich ein Spiegel von 2 m Tiefe. Ein Lichtstrahl, der durch das Wasser geht, wird vom Spiegel reflektiert und kommt aus dem Wasser. Der Brechungsindex von Wasser beträgt 1,33. Bestimmen Sie den Abstand zwischen dem Eintrittspunkt des Strahls in das Wasser und dem Austrittspunkt des Strahls aus dem Wasser, wenn der Einfallswinkel des Strahls 30 ° beträgt

Lösung. Lass uns eine erklärende Zeichnung machen

α ist der Einfallswinkel des Strahls;

β ist der Brechungswinkel des Strahls in Wasser;

AC ist der Abstand zwischen dem Eintrittspunkt des Strahls in das Wasser und dem Austrittspunkt des Strahls aus dem Wasser.

Nach dem Gesetz der Lichtbrechung

sinβ =	sinα	(3)
	n 2

Betrachten Sie ein rechteckiges ΔADB. Darin AD = h, dann DВ = АD

tgβ = h tgβ = h	sinα	= h	sinβ	= h	sinα	(4)
	cosβ

Wir erhalten folgenden Ausdruck:

AC = 2 DB = 2 h	sinα	(5)

Ersetzen Sie die Zahlenwerte in die resultierende Formel (5)

Antworten. 1,63 m.

Zur Vorbereitung auf die Prüfung empfehlen wir Ihnen, sich mit ein Arbeitsprogramm in Physik für die Klassen 7–9 für die Linie der UMK Peryshkina A.V. und Arbeitsprogramm einer Vertiefungsstufe für die Klassen 10-11 für die Unterrichtsmaterialien Myakisheva G.Ya. Die Programme stehen allen registrierten Benutzern zur Ansicht und zum kostenlosen Download zur Verfügung.