Im Physikstudium begegnen sich die Studierenden verschiedene Phänomene Natur, mit ihrer Qualität und quantitative Beschreibungen. Aufgrund der Vielfalt der untersuchten Phänomene haben viele von ihnen Schwierigkeiten, Probleme zu lösen. In verschiedenen Kapiteln der Physik können jedoch dieselben Gesetzmäßigkeiten und Problemlösungsmethoden verwendet werden, deren Verständnis den Schülern ermöglicht, Probleme erfolgreicher zu lösen und somit die Qualität ihres Wissens zu verbessern.
Zielsetzung: Zeigen Sie die Anwendung der Analogiemethode beim Lösen körperliche Aufgaben.
Die Aufgabe dieser Arbeit: Integration physikalisches Wissen, Implementierung der intrasubjektiven Kommunikation verschiedener Bereiche der Physik.
In Betracht ziehen Anwendung Kinetische Energiesätze in verschiedenen Kapiteln des Physikstudiums:
- In der Mechanik.
1. Die elektrische Bahn hatte zum Zeitpunkt der Stromabschaltung eine Geschwindigkeit von 8 m/s. Bestimmen Sie den Bremsweg bei einem Luftwiderstandsbeiwert von 0,005.
Der Anhalteweg kann durch Anwendung des Satzes über die kinetische Energie ermittelt werden. Die Arbeit der Resultierenden aller Kräfte führt zu einer Änderung der kinetischen Energie des Körpers(in diesem Problem auf Null). Macht funktioniert
Gravitations- und Stützreaktionen sind gleich Null, weil gegebene Kräfte und Verschiebung sind senkrecht zueinander gerichtet. Die Arbeit wird allein durch die Reibungskraft Ffr = μ N verrichtet.
A tr \u003d F tr S cos α \u003d m v 2 / 2 - m v 0 2 / 2 (1)
oder - μ N S = - m v 0 2 / 2, wobei N die Reaktionskraft des Trägers ist, die auf der Grundlage des zweiten Newtonschen Gesetzes bestimmt wird und unter diesen Bedingungen gleich der Schwerkraft N = m g ist. Deshalb
μ m g S = m v 0 2 / 2, woher μ g S = v 0 2 / 2.
S \u003d v 0 2 / 2 μ g.
- In der Elektrostatik
2. Ein Proton fliegt mit einer Geschwindigkeit von 190 m/s aus einem Punkt heraus, dessen Potential 475 V beträgt. Welche Geschwindigkeit wird es an einem Punkt mit einem Potential von 450 V haben?
Die Arbeit, ein Proton von einem Punkt mit mehr zu bewegen hohes Potenzial zu einem Punkt mit einem niedrigeren Potential, das Kräfte machen elektrisches Feld finden Sie unter Verwendung kinetischer Energiesatz.
Ein e.p. \u003d mυ 2 2 / 2 - mυ 1 2 / 2,
q (φ 1 - φ 2) \u003d m υ 2 2 / 2 - m υ 1 2 / 2,
wo 
- Im Magnetismus
3. Ein Proton, das eine Bvon 600 V durchflog, flog in ein homogenes Magnetfeld mit einer Induktion von 0,3 T und begann sich im Kreis zu bewegen. Berechne seinen Radius.
mp = 1,6. 10 - 27 kg,
q = 1,6. 10 -19 C.
4. Zwei zunächst ruhende Elektronen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt: das erste in einem Feld mit einer Potentialdifferenz U, das zweite - 2 U. Die beschleunigten Elektronen fallen in ein einheitliches elektrisches Feld, dessen Induktionsvektor senkrecht zur Geschwindigkeit steht der Elektronen. Das Verhältnis der Krümmungsradien der Bahnen der ersten und zweiten Elektronen in einem Magnetfeld ist
1) 2
2) 1 / 2
3)
4)
Bei dieser Aufgabe ist die richtige Antwort 3.
5. Ein durch eine Potentialdifferenz von 300 V beschleunigtes Elektron bewegt sich parallel zu einem geraden Leiter in einem Abstand von 4 mm von ihm.
Welche Kraft wirkt auf das Elektron, wenn durch den Leiter ein Strom von 5 A fließt?
Bei Stromdurchgang wirkt die Lorentzkraft auf das Elektron F = e B v (1)
Da das Elektron zuvor im elektrischen Feld beschleunigt wurde, finden wir seine Geschwindigkeit vor dem Eintritt in das magnetische Feld durch Anwendung des Satzes über die kinetische Energie (2)
Induktion Magnetfeld gebildet durch direkte langer Dirigent mit Strom ist gleich (3), wobei H / m die magnetische Konstante ist.
Durch Einsetzen der Ausdrücke (2) und (3) in (1) erhalten wir 
- externer photoelektrischer Effekt.
6. Ermitteln Sie den Wert des Verzögerungspotentials für Photoelektronen, die emittiert werden, wenn Kalium mit Licht beleuchtet wird, dessen Wellenlänge gleich ist: 
J
Wir wenden die Einstein-Gleichung für den äußeren photoelektrischen Effekt an: h ν = A out + m v 2 / 2;
Um die emittierten Elektronen zu verzögern, muss ein verzögerndes elektrisches Feld angelegt werden . Wir wenden den Satz über die kinetische Energie an.
- in der Kernphysik.
7. Welche Geschwindigkeit hat der Lithiumkern beim Beschleunigen in einem elektrischen Feld mit einer Potentialdifferenz von 3 V? Die Anfangsgeschwindigkeit des Teilchens wird mit 0 m/s angenommen. (Sie können dieses Problem selbst lösen).
Entscheide dich selbst.
Somit wurde das Anwendungsgebiet des Satzes über die kinetische Energie in verschiedenen Kapiteln der Physik berücksichtigt. Eine solche Verallgemeinerung und Strukturierung von Aufgaben ist eine große Hilfe bei der Vorbereitung auf das Einheitliche Staatsexamen.
Literatur
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- Myasnikov, S.P., Osanova, T.N. Handbuch der Physik: Lehrbuch. Erlaubnis für vorbereitende Abteilungen Universitäten. – 4. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: Höher. Schule, 1981. - 391 S., mit Abb.
- Veretelnik, V.I., Sivov, Yu.A., Khoruzhy, V.D. Bank von Problemen in der Physik für Bewerber um TPU. Tomsk: Hrsg. TPU, 2002 - 207 S.
- Gomonova, A. I., Pletyushkin, V. A., Pogozhev V. A. Probleme in der Physik. Ein Leitfaden für Schüler der Klassen 9-11. - M .: Prüfung (Reihe "Prüfung"), 1998. - 192 p.
- Panov, N.A., Shabunin, S.A., Tikhonin, F.F. Single Staatsexamen. Physik. Typisch Testaufgaben: Pädagogischer und praktischer Leitfaden/ AUF DER. Panov, SA Shabunin, F.F. Tichonin. - M .: Verlag "Exam", 2003. - 56 p.
- Orlov, V.A., Nikiforov, G.G., Khannanov, N.K. Lehr- und Trainingsmaterialien zur Vorbereitung auf das Einheitliche Staatsexamen. Physik / Orlov V.A., Nikiforov G.G., Khannanov N.K. - M.: Intellekt-Zentrum, 2005 -248 p.
Einheitliches Staatsexamen in Physik, 2008
Demoversion
Teil A
A1. Die Abbildung zeigt den Fahrplan des Busses von Punkt A nach Punkt B und zurück. Punkt A ist am Punkt x= 0 und Punkt B - an dem Punkt x= 30km. Was ist gleich maximale Geschwindigkeit Bus hin und zurück?
| 1) | 40 km/h |
| 2) | 50 km/h |
| 3) | 60 km/h |
| 4) | 75 km/h |
Lösung. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass der Bus mit konstanter Geschwindigkeit von Punkt A nach Punkt B und von Punkt B nach Punkt A mit konstanter Geschwindigkeit gefahren ist. Die Höchstgeschwindigkeit des Busses beträgt 60 km/h.
Richtige Antwort: 3.
A2. Eine Eisscholle, die in einem Glas schwimmt frisches Wasser in ein Glas Salzwasser überführt. In diesem Fall wirkt die archimedische Kraft auf das Eis
Lösung. Bei schwimmenden Körpern ist die auf sie wirkende archimedische Kraft gleich der Schwerkraft. Da sich die Schwerkraft der Eisscholle nicht geändert hat, hat sich auch die archimedische Kraft nicht geändert.
Richtige Antwort: 4.
A3. Die Abbildung zeigt bedingte Bilder der Erde und des Mondes sowie den Vektor der Anziehungskraft des Mondes durch die Erde. Es ist bekannt, dass die Masse der Erde etwa das 81-fache beträgt mehr Masse Mond. Welcher Pfeil (1 oder 2) ist entlang gerichtet und wie groß ist der Modul der Kraft, die von der Seite des Mondes auf die Erde wirkt?
Lösung. Nach dem dritten Newtonschen Gesetz ist die Aktionskraft gleich und entgegengesetzt zur Reaktionskraft. Die Kraft, die von der Seite des Mondes auf die Erde wirkt, ist entlang 2 gerichtet und gleich .
Richtige Antwort: 2.
A4. Der Körper bewegt sich gleichmäßig entlang der Ebene. Die Druckkraft des Körpers auf die Ebene beträgt 20 N, die Reibungskraft 5 N. Der Gleitreibungskoeffizient beträgt
| 1) | 0,8 |
| 2) | 0,25 |
| 3) | 0,75 |
| 4) | 0,2 |
Lösung. Der Reibungskoeffizient bezieht sich auf die Körperdruckkraft auf die Ebene und die Reibungskraft:
Richtige Antwort: 2.
A5. Währenddessen Labor arbeit Der Schüler stellt die schiefe Ebene in einem Winkel von 60° zur Tischoberfläche auf. Die Länge des Flugzeugs beträgt 0,6 m. Was ist das Schwerkraftmoment eines Stabes mit einer Masse von 0,1 kg relativ zum Punkt Ö wenn es durch die Mitte einer schiefen Ebene geht?
| 1) | 0,15Nm |
| 2) | 0,30Nm |
| 3) | 0,45Nm |
| 4) | 0,60Nm |
Lösung. Winkel zwischen Schwerkraftrichtung schiefe Ebene gleich 30°. Das Moment der Schwerkraft ist
Richtige Antwort: 1.
A6. Kugeln gleicher Masse bewegen sich wie in der Abbildung dargestellt und prallen absolut unelastisch aufeinander. Welchen Impuls haben die Kugeln nach dem Aufprall?
Lösung. Die Schwingungsdauer eines mathematischen Pendels ist gleich
Wenn Sie die Länge des Pendels um das 4-fache erhöhen, verlängert sich die Periode um das 2-fache. Das Gewicht der Ladung hat keinen Einfluss auf den Zeitraum.
Richtige Antwort: 1.
A8. Nach dem Stoß gleitet der Block die schiefe Ebene hinauf. In dem der Ebene zugeordneten Bezugssystem ist die Richtung der Achse 0 x in der linken Abbildung dargestellt. Welche der Abbildungen zeigt richtig die Richtungen der Vektoren der Stabgeschwindigkeit, seiner Beschleunigung und der resultierenden Kraft?
| 1) |
 | 2) |
 |
| 3) |
 | 4) |
 |
Lösung. Wenn der Block nach oben gleitet, wird seine Geschwindigkeit mit der 0-Achse ausgerichtet x. Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz ist die Beschleunigung eines Körpers auf die resultierende Kraft gerichtet. Nur Bild 1 ist geeignet.
Richtige Antwort: 1.
A9. Eine Plastilinkugel mit einer Masse von 0,1 kg hat eine Geschwindigkeit von 1 m/s. Es trifft auf eine stehende, an einer Feder befestigte Laufkatze mit einer Masse von 0,1 kg und bleibt an der Laufkatze haften (siehe Abbildung). Was ist das Volle mechanische Energie System während seiner weiteren Schwankungen? Reibung ignorieren.
| 1) | 0,1 J |
| 2) | 0,5 J |
| 3) | 0,05 J |
| 4) | 0,025 J |
Lösung. Nach dem Impulserhaltungssatz ist die Geschwindigkeit eines Wagens mit einer klebrigen Plastilinkugel
Richtige Antwort: 4.
A10. An dem in der Abbildung dargestellten Vorgang ist die konstante Masse eines idealen Gases beteiligt. Der höchste Gasdruck im Prozess wird erreicht
| 1) | bei punkt 1 |
| 2) | bei Punkt 3 |
| 3) | auf dem gesamten Segment 1–2 |
| 4) | auf dem gesamten Segment 2–3 |
Lösung. Lassen Sie uns Isobarenlinien in den Graphen zeichnen, die durch die Punkte 1, 2 und 3 verlaufen (siehe Abb.). In Koordinaten T–v wie mehr Winkel die Steigung der Isobarenlinie, die mehr Druck. Somit ist der höchste Gasdruck im Zustand 1.
Richtige Antwort: 1.
A11. Das Foto zeigt zwei Thermometer zur Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit. Nachfolgend finden Sie eine psychrometrische Tabelle, in der die Feuchtigkeit in Prozent angegeben ist.
| t trocken Begriff. | Unterschied zwischen trockenen und nassen Thermometerwerten | ||||||||
| °C | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 15 | 100 | 90 | 80 | 71 | 61 | 52 | 44 | 36 | 27 |
| 16 | 100 | 90 | 81 | 71 | 62 | 54 | 45 | 37 | 30 |
| 17 | 100 | 90 | 81 | 72 | 64 | 55 | 47 | 39 | 32 |
| 18 | 100 | 91 | 82 | 73 | 64 | 56 | 48 | 41 | 34 |
| 19 | 100 | 91 | 82 | 74 | 65 | 58 | 50 | 43 | 35 |
| 20 | 100 | 91 | 83 | 74 | 66 | 59 | 51 | 44 | 37 |
| 21 | 100 | 91 | 83 | 75 | 67 | 60 | 52 | 46 | 39 |
| 22 | 100 | 92 | 83 | 76 | 68 | 61 | 54 | 47 | 40 |
| 23 | 100 | 92 | 84 | 76 | 69 | 61 | 55 | 48 | 42 |
| 24 | 100 | 92 | 84 | 77 | 69 | 62 | 56 | 49 | 43 |
| 25 | 100 | 92 | 84 | 77 | 70 | 63 | 57 | 50 | 44 |
Die relative Luftfeuchtigkeit in dem Raum, in dem die Dreharbeiten durchgeführt wurden, ist gleich
Lösung. Nach dem Gesetz von Boyle - Mariotte at isothermer Prozess Druck ist umgekehrt proportional zum Volumen. Wenn das Volumen um das 4-fache erhöht wird, verringert sich der Druck um das 4-fache.
Richtige Antwort: 4.
A13. Die Abbildung zeigt ein Abhängigkeitsdiagramm Absolute Temperatur T Masse Wasser m von Zeit t bei der Durchführung der Wärmeabfuhr mit konstanter Leistung P.
Zum Zeitpunkt t= 0 Wasser war drin Gaszustand. Welcher der folgenden Ausdrücke definiert spezifische Wärmekapazität Eis nach den Ergebnissen dieses Experiments?
| 1) | |
| 2) | |
| 3) | |
| 4) |
Lösung. In der Grafik entsprechen die Abschnitte der gestrichelten Linie den folgenden Prozessen (von links nach rechts): Abkühlung von Wasserdampf, Kondensation von Dampf zu Wasser, Abkühlung von Wasser, Kristallisation von Wasser zu Eis, Abkühlung von Eis. Die Wärmekapazität von Eis lässt sich aus dem letzten Abschnitt der Grafik als Verhältnis der aufgenommenen Wärme zur Masse und Temperaturänderung des Eises bestimmen. Die aufgenommene Wärme ist gleich dem Produkt aus Leistung und Zeit. Als Ergebnis erhalten wir:
Richtige Antwort: 4.
A14. Ein einatomiges ideales Gas in einer Menge von 4 Mol nimmt eine Wärmemenge von 2 kJ auf. In diesem Fall steigt die Gastemperatur um 20 K. Die Arbeit, die das Gas bei diesem Vorgang verrichtet, ist gleich
| 1) | 0,5 kJ |
| 2) | 1,0 kJ |
| 3) | 1,5 kJ |
| 4) | 2,0 kJ |
Lösung. Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik
Richtige Antwort: 2.
A15. Wärmekraftmaschine hat einen Wirkungsgrad von 25%. Die durchschnittliche Wärmeübertragungsleistung an den Kühlschrank während des Betriebs beträgt 3 kW. Wie viel Wärme tut Arbeitskörper Maschine von der Heizung in 10 s?
| 1) | 0,4 J |
| 2) | 40J |
| 3) | 400J |
| 4) | 40kJ |
Lösung. Für 10 s gibt die Wärmekraftmaschine Wärme an den Kühlschrank ab. Die von der Heizung empfangene Wärme und die an den Kühlschrank abgegebene Wärme stehen in Beziehung zu:
Richtige Antwort: 4.
A16. Wie wird die Stärke der elektrostatischen Wechselwirkung von zwei elektrische Aufladungen wenn sie aus einem Vakuum in eine Umgebung mit übertragen werden Permittivität 81 wenn der Abstand zwischen ihnen gleich bleibt?
Lösung. Die Stärke der elektrostatischen Wechselwirkung zweier elektrischer Punktladungen ist umgekehrt proportional zur Dielektrizitätskonstante des Mediums. Die Permittivität des Vakuums ist gleich 1. Wenn Ladungen auf ein Medium mit einer Permittivität von 81 übertragen werden, nimmt die Kraft ihrer Wechselwirkung um das 81-fache ab.
Richtige Antwort: 2.
A17. Die Abbildung zeigt die Position von zwei elektrischen Festpunktladungen +2 q und - q. Der Modul der elektrischen Feldstärke hat einen Vektor dieser Ladungen
Lösung. Geben Sie den Abstand zwischen Ladungen an 2 a. Berechnen wir die Module der elektrischen Feldstärkevektoren dieser Ladungen an den Punkten EIN, B und C:
,
,
.
Es ist ersichtlich, dass an diesem Punkt der Maximalwert erhalten wurde B.
Richtige Antwort: 2.
A18. In dem in der Figur gezeigten Abschnitt der Schaltung beträgt der Widerstandswert jedes der Widerstände 2 Ohm. Der Gesamtwiderstand des Abschnitts ist
| 1) | 8 Ohm |
| 2) | 6 Ohm |
| 3) | 5 Ohm |
| 4) | 4 Ohm |
Lösung. Der Widerstand von zwei parallel geschalteten Widerständen ist
.
Der Gesamtwiderstand beträgt .
Richtige Antwort: 3.
A19. Die Abbildung zeigt ein Diagramm der Abhängigkeit des Stroms in einer Glühlampe von der Spannung an ihren Anschlüssen. Bei einer Spannung von 30 V ist die Stromstärke in der Lampe
| 1) | 135 W |
| 2) | 67,5 W |
| 3) | 45 W |
| 4) | 20 W |
Lösung. Die Grafik zeigt, dass bei einer Spannung von 30 V die Stromstärke 1,5 A beträgt. Die Stromstärke beträgt .
Richtige Antwort: 3.
A20. Vergleichen Sie die Induktivitäten und zwei Spulen, wenn bei gleicher Stromstärke die Energie des durch den Strom in der ersten Spule erzeugten Magnetfelds 9-mal größer ist als die Energie des durch den Strom in der zweiten Spule erzeugten Magnetfelds.
| 1) | 9 mal mehr als |
| 2) | 9 mal weniger als |
| 3) | 3 mal mehr als |
| 4) | 3 mal weniger als |
Lösung. Bei gleicher Stromstärke ist die Energie des Magnetfeldes in der Spule direkt proportional zu ihrer Induktivität. Da die Energie des Magnetfelds der ersten Spule 9-mal größer ist, ist ihre Induktivität 9-mal größer als die zweite.
Richtige Antwort: 1.
A21. Unter den angegebenen Beispielen für elektromagnetische Wellen hat die maximale Wellenlänge
Lösung. Die maximale Wellenlänge unter den angegebenen Beispielen ist die Strahlung der Antenne des Funksenders.
Richtige Antwort: 4.
A22. Welches der Bilder 1-4 dient als Bild des Objekts AB in einem dünnen Objektiv mit einer Brennweite F?
| 1) | 1 |
| 2) | 2 |
| 3) | 3 |
| 4) | 4 |
Lösung. Eine Sammellinse liefert ein echtes umgekehrtes Bild von Objekten, die sich in einer Entfernung befinden, die größer als die Brennweite ist.
Richtige Antwort: 2.
A23. Zwei zunächst ruhende Elektronen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt: das erste in einem Feld mit Potentialdifferenz U, zweite - 2 U. Die beschleunigten Elektronen fallen in ein homogenes Magnetfeld, dessen Induktionslinien senkrecht zur Geschwindigkeit der Elektronen stehen. Das Verhältnis der Krümmungsradien der Bahnen der ersten und zweiten Elektronen in einem Magnetfeld ist
| 1) | |
| 2) | |
| 3) | |
| 4) |
Lösung. Der Krümmungsradius der Trajektorien ist direkt proportional zum Impuls des Teilchens. Der gewonnene Impuls wiederum ist direkt proportional zur Quadratwurzel der Potentialdifferenz. Da die Potentialdifferenz für das erste Elektron 1/2 der Potentialdifferenz für das zweite Elektron ist, ist das Verhältnis der Krümmungsradien der Bahnen der ersten und zweiten Elektronen .
Richtige Antwort: 3.
A24. Der Sinus des Grenzwinkels der Summe innere Reflexion an der Grenze von Glas - Luft ist 8/13. Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit in Glas?
| 1) |
 |
| 2) |
 |
| 3) |
 |
| 4) |
 |
Lösung. Bezeichnen Grenzwinkel Totalreflexion α. Nach dem Brechungsgesetz
Richtige Antwort: 3.
A25. Ein Wissenschaftler überprüft die Schwingungsmuster eines Federpendels in einem Labor auf der Erde, ein anderer Wissenschaftler in einem Labor auf der Erde. Raumschiff mit ausgeschaltetem Motor von Sternen und Planeten wegfliegen. Wenn die Pendel gleich sind, werden diese Muster in beiden Labors gleich sein
Lösung. Nach dem Postulat der speziellen Relativitätstheorie alles physikalische Phänomene in allen Inertialbezugssystemen gleich vorgehen. Das Labor auf der Erde und das Raumfahrzeug können berücksichtigt werden Trägheitssysteme Hinweis. Die Muster sind bei jeder Schiffsgeschwindigkeit gleich.
Richtige Antwort: 1.
A26. Die Abbildung zeigt die Diagramme von vier Atomen. Schwarze Punkte stellen Elektronen dar. Was ist das Diagramm für ein Atom?
| 1) |
 | 2) |
 | 3) |
 | 4) |
 |
Lösung. Die Anzahl der Elektronen in einem neutralen Atom stimmt mit der Anzahl der Protonen überein, die unten vor dem Namen des Elements steht. Es gibt 5 Elektronen in einem Atom.
Richtige Antwort: 3.
A27. Welchen Anteil eine große Anzahl radioaktive Atome nach einem Zeitintervall von zwei Halbwertszeiten unzersetzt bleibt?
| 1) | 25 % |
| 2) | 50 % |
| 3) | 75 % |
| 4) | 0 % |
Lösung. Nach dem Gesetz des radioaktiven Zerfalls
Richtige Antwort: 1.
A28. Als Ergebnis der Serie radioaktive zerfälle Uran wird in Blei umgewandelt. Wie viele α- und β-Zerfälle erlebt er in diesem Fall?
| 1) | 8α und 6β |
| 2) | 6α und 8β |
| 3) | 10α und 5β |
| 4) | 5α und 10β |
Lösung. Während des α-Zerfalls nimmt die Kernmasse um 4 amu ab. h., und während des β-Zerfalls ändert sich die Masse nicht. In einer Reihe von Zerfällen nahm die Masse des Kerns um 238 – 206 = 32 AE ab. e. m. Für eine solche Massenabnahme sind 8 α-Zerfälle erforderlich.
Richtige Antwort: 1.
A29. Bei Experimenten zum photoelektrischen Effekt nahmen sie eine Metallplatte mit einer Austrittsarbeit 
und begann es mit dem Licht der Frequenz zu erleuchten. Dann wurde die Frequenz um den Faktor 2 verringert, während gleichzeitig die Anzahl der in 1 s auf die Platte einfallenden Photonen um den Faktor 1,5 erhöht wurde. Als Ergebnis die Anzahl der Photoelektronen, die die Platte in 1 s verlassen
Lösung. Bei einer Verringerung der Frequenz des einfallenden Lichts um den Faktor 2 wird die Photonenenergie gleich weniger Arbeit Ausfahrt. Der photoelektrische Effekt wird nicht mehr beobachtet, die Anzahl der Photoelektronen, die die Platte verlassen, wird gleich Null.
Richtige Antwort: 2.
A30. Das Diagramm zeigt die Ergebnisse der Messung der Federlänge bei verschiedene Werte Massen von Gewichten, die im Becher einer Federwaage liegen.
Unter Berücksichtigung von Messfehlern (, 
) Federsteifigkeit k ungefähr gleich
| 1) | 7 Nm |
| 2) | 10 Nm |
| 3) | 20 Nm |
| 4) | 30 Nm |
Lösung. Lassen Sie uns eine gerade Linie durch die Punkte des Diagramms ziehen (siehe Abb.).
Es ist ersichtlich, dass in Abwesenheit einer Last ( m= 0 d) die Länge der Feder ist . Die Steifigkeit einer Feder ist gleich dem Verhältnis der auf die Feder wirkenden Kraft zum Betrag der Verformung:
Richtige Antwort: 3.
Teil B
IN 1. Ein flacher Luftkondensator wurde von der Stromquelle getrennt und dann der Abstand zwischen seinen Platten vergrößert. Was passiert in diesem Fall mit der Ladung auf den Kondensatorplatten, der elektrischen Kapazität des Kondensators und der Spannung an seinen Platten?
Wählen Sie für jede Position der ersten Spalte die entsprechende Position der zweiten aus und notieren Sie die ausgewählten Zahlen in der Tabelle unter den entsprechenden Buchstaben.
| ABER | B | BEI |
Übertrage die entstandene Zahlenfolge (ohne Leerzeichen) auf den Antwortbogen.
Lösung. Nach dem Erhaltungssatz ändert sich die Ladung auf den Platten des Kondensators nicht. Die Kapazität eines Kondensators ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Platten. Mit zunehmendem Abstand zwischen ihnen nimmt die elektrische Kapazität ab. Stromspannung, gleich dem Verhältnis Aufladung zur elektrischen Kapazität wird im Gegenteil zunehmen.
Antwort: 321.
IN 2. Eine 2 kg schwere Last, die an einer Feder mit einer Steifigkeit von 200 N/m befestigt ist, führt harmonische Schwingungen aus. Maximale Beschleunigung die Belastung ist gleich . Was ist die maximale Ladegeschwindigkeit?
Lösung. Maximale Beschleunigung bei maximaler Belastung Betriebskraft, die in den extremen Positionen der Spannung oder Kompression der Feder auftritt. In diesem Moment ist die Geschwindigkeit der Last Null und die Gesamtenergie gleich der potentiellen Energie der verformten Feder:
.
Die maximale Geschwindigkeit der Last im Moment des Passierens der Gleichgewichtsposition. In diesem Moment ist die Gesamtenergie gleich der kinetischen Energie der Last:
UM 3. Der Zylinder enthält 20 kg Stickstoff bei einer Temperatur von 300 K und einem Druck von . Welches Volumen hat der Ballon? Runden Sie Ihre Antwort auf die nächste ganze Zahl.
Lösung. Unter Verwendung der Mendeleev-Clapeyron-Gleichung erhalten wir:
UM 4. gerader Leiter lang l\u003d 0,2 m, durch die Strom fließt ich= 2 A, befindet sich in einem homogenen Magnetfeld mit Induktion BEI= 0,6 T und steht senkrecht zum Vektor. Wie groß ist der Modul der Kraft, die vom Magnetfeld auf den Leiter wirkt?
Lösung. Die Leistung des Ampere ist .
Antwort: 0,24.
Teil C
C1. Ein Stück Plastilin kollidiert mit einer Stange, die auf die horizontale Oberfläche des Tisches zugleitet, und bleibt daran haften. Die Geschwindigkeiten von Plastilin und Stab vor dem Aufprall sind entgegengesetzt und gleich und . Die Masse des Riegels beträgt das 4-fache der Masse von Plastilin. Der Gleitreibungskoeffizient zwischen Stange und Tisch beträgt μ = 0,17. Wie weit bewegen sich die Klebeblöcke mit Plastilin in dem Moment, in dem ihre Geschwindigkeit um 30 % abnimmt?
Lösung. Bezeichnen Sie die Masse von Plastilin m, dann ist die Masse des Balkens 4 m. Unter Verwendung des Impulserhaltungssatzes bestimmen wir die Geschwindigkeit des Blocks mit Plastilin nach dem Stoß:
Das Gewicht des Blocks mit Plastilin auf einer horizontalen Oberfläche ist und die auf den Block wirkende Reibungskraft ist . Mit dem Energieerhaltungssatz bestimmen wir den gewünschten Abstand:
Antwort: 0,15 m.
C2. 10 mol eines einatomigen idealen Gases wurden zunächst durch 3-fache Druckabsenkung abgekühlt und dann auf eine Anfangstemperatur von 300 K aufgeheizt (siehe Abb.). Wie viel Wärme wurde vom Gas in Abschnitt 2−3 aufgenommen?
Lösung. Da der Druck während der isochoren Abkühlung um das 3-fache abnahm, nahm auch die Temperatur um das 3-fache ab und betrug . In Abschnitt 2–3 bleibt der Gasdruck konstant. Wärmekapazität eines Ideals einatomiges Gas in isobaren Prozess ist gleich . Die auf das Gas in Abschnitt 2–3 übertragene Wärmemenge ist gleich
Antwort: 41550 J.
C3. An eine Stromquelle mit EMK ε = 9 V und Innenwiderstand r= 1 Ohm parallel geschalteter Widerstand mit Widerstand R\u003d 8 Ohm und ein flacher Kondensator, dessen Abstand zwischen den Platten liegt d\u003d 0,002 m. Wie groß ist die elektrische Feldstärke zwischen den Kondensatorplatten?
Lösung. Stärke elektrischer Strom in der Kette ist 
. Die Potentialdifferenz zwischen den Widerstandsanschlüssen beträgt . Zwischen den Kondensatorplatten besteht dieselbe Potentialdifferenz. Die elektrische Feldstärke zwischen den Kondensatorplatten ist
Antwort: 4 kV/m.
C4. Auf der Wasseroberfläche schwimmt ein 4 m breites und 6 m langes Schlauchboot. Sonnenlicht. Bestimmen Sie die Tiefe des Schattens unter dem Floß. Ignorieren Sie die Tiefe des Floßes und die Lichtstreuung durch Wasser. Der Brechungsindex von Wasser gegenüber Luft wird mit 4/3 angenommen.
Lösung. Wir bezeichnen die Breite des Plots , den Grenzwinkel der Totalreflexion α (siehe Abb.). Die Tiefe des Schattens beträgt . Nach dem Gesetz der Lichtbrechung:
.
Wir bekommen
.
Antwort: 1,76 m.
C5. Nehmen wir das Schema an Energieniveaus Atome einer Substanz haben die in der Abbildung gezeigte Form, und die Atome befinden sich in einem Zustand mit Energie . Ein Elektron, das mit einem dieser Atome kollidierte, prallte ab und nahm einige auf zusätzliche Energie. Der Impuls eines Elektrons nach einem Stoß mit einem ruhenden Atom war gleich . Bestimmen kinetische Energie Elektron vor dem Stoß. Die Möglichkeit der Lichtemission eines Atoms bei einer Kollision mit einem Elektron wird vernachlässigt.
Lösung. Bezeichnen wir die Energie des Elektrons vor dem Stoß W. Die Energie des Elektrons hat zugenommen, was bedeutet, dass die Energie des Atoms abgenommen hat. Ein Atom kann nur von einem Zustand mit Energie in einen Zustand mit Energie übergehen. Mit dem Energieerhaltungssatz erhalten wir:
Antworten: 
.
Aufgaben zu den Themen Magnetfeld und Elektromagnetische Induktion zur Vorbereitung auf die Klausur
Ein Magnetfeld
A1. Die Abbildung zeigt einen Leiter, durch den ein elektrischer Strom fließt. Die Stromrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet. Wie ist der magnetische Induktionsvektor am Punkt C ausgerichtet?
In der Zeichenebene
Von uns senkrecht zur Zeichenebene ⨂
Für uns senkrecht zur Zeichenebene
Der magnetische Induktionsvektor am Punkt C ist Null
A2. Ein Elektromagnet ist ein umgewickelter Kupferdraht Stahlkern. Bei einem Strom I im Kern hält der Elektromagnet ein Gewicht der Masse m. Um die Masse der gehaltenen Last zu erhöhen, ohne die Form des Kerns zu ändern:
Reduzieren Sie die Anzahl der Umdrehungen
Strom erhöhen
Stahlkern durch Kupfer ersetzen
Ändern Sie die Wickelrichtung des Drahtes auf dem Kern
A3. In einem homogenen Magnetfeld in der Ebene seiner Kraftlinien gibt es einen Rahmen, durch den der Strom fließt (Abb.). Die auf die Unterseite des Rahmens wirkende Kraft wird gerichtet
Abstieg; 2)Auf
3) Von der Blechebene zu uns 4) Zur Blechebene von uns ⨂
A4. Auf einen Leiter, der sich in einem homogenen Magnetfeld in einem Winkel von 30 Grad zur Richtung der magnetischen Induktionslinien befindet, wirkt eine Kraft F. Wenn dieser Winkel um das Dreifache erhöht wird, dann eine Kraft gleich
0 2) ZITAT 3) 2F 4) 3F
A5. Ein 20 cm langer Leiterabschnitt befindet sich in einem Magnetfeld mit einer Induktion von 50 mT. Die Stärke des durch den Leiter fließenden elektrischen Stroms beträgt 5 A. Welche Bewegung macht der Leiter in Richtung der Amperekraft, wenn die Arbeit dieser Kraft 0,005 J beträgt? Der Leiter befindet sich senkrecht zu den magnetischen Induktionslinien.
0,0001 m 2) 0,1 m 3) 0,01 m 4) 10 m
A6. Zwei zunächst ruhende Elektronen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt: das erste in einem Feld mit einer Potentialdifferenz U, das zweite - 4U. Die beschleunigten Elektronen fallen in ein homogenes Magnetfeld, die Linien, deren Induktionen senkrecht zur Geschwindigkeit der Elektronen stehen. Das Verhältnis der Krümmungsradien der Bahnen der ersten und zweiten Elektronen in einem Magnetfeld ist:
ZITAT 2) ZITAT 3) ZITAT 4) ZITAT
IN 1. Ein Elektron bewegt sich im Vakuum mit einer Geschwindigkeit von QUOTE m/s in einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 0,1 T. Welche Kraft wirkt auf ein Elektron, wenn der Winkel zwischen der Geschwindigkeit des Elektrons und den magnetischen Induktionslinien 30 Grad beträgt?
Multiplizieren Sie Ihre Antwort mit QUOTE und runden Sie das Ergebnis auf die nächste ganze Zahl.
IN 2. Ein Elektron bewegt sich in einem homogenen Magnetfeld mit der Induktion B auf einer Kreisbahn mit dem Radius R = 6 ZITAT m. Der Impuls des Elektrons beträgt p = 4,8 ZITAT kgm/s. Wie groß ist die Induktion B des Magnetfelds?
C1. Mit welcher Geschwindigkeit fliegt ein 𝒶-Teilchen aus einem radioaktiven Kern, wenn es senkrecht dazu in ein gleichmäßiges Magnetfeld mit einer Induktion B \u003d 2 T fällt Kraftlinien, bewegt sich auf einem Kreisbogen mit Radius r = 1 m (𝒶-Teilchen ist der Kern eines Heliumatoms, Molmasse Helium M = 0,004 kg/mol)?
C2. In der Bildröhre des Fernsehers beträgt die Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anode U = 64 kB. Die Ablenkung des Elektronenstrahls beim horizontalen Scannen erfolgt durch ein Magnetfeld, das von zwei Spulen erzeugt wird. Die Breite des Bereichs, in dem die Elektronen durch das Magnetfeld fliegen, beträgt d = 5 cm. Elektronenladung e, Masse m.
Elektromagnetische Induktion
A.1. Vergleichen Sie die Induktivitäten Lı und L2 zweier Spulen, wenn bei gleicher Stromstärke die Energie des durch den Strom in der ersten Spule erzeugten Magnetfeldes 9-mal größer ist als die Energie des durch den Strom in der zweiten Spule erzeugten Magnetfeldes .
1) Lı ist 9 mal größer als L2
2) Lı ist 9 mal kleiner als L2
3) Lı ist dreimal größer als L2
4) Lı ist dreimal kleiner als L2
A.2. Die Abbildung zeigt den Moment des Demonstrationsexperiments zum Test der Lenzschen Regel, wenn alle Objekte stationär sind. Südpol Der Magnet befindet sich in einem massiven Metallring, berührt ihn aber nicht. Wippe mit Metallringen kann sich frei um die vertikale Stütze drehen. Wenn der Magnet aus dem Ring gezogen wird, wird es
1) still bleiben 2) gegen den Uhrzeigersinn bewegen 3) oszillieren 4) dem Magneten folgen
A.3. Die Abbildung zeigt eine Demonstration der Erfahrung bei der Überprüfung der Lenz-Regel. Das Experiment wird mit einem massiven Ring durchgeführt und nicht mit einem geschnittenen, weil
Der Massivring ist aus Stahl,
und geschnitten - aus Aluminium.
In einem massiven Ring entsteht kein elektrisches Wirbelfeld, in einem geschnittenen jedoch schon.
in einem massiven Ring tritt ein Induktionsstrom auf,
aber im Schnitt - nein.
in einem durchgehenden Ring auftritt EMF-Induktion,
aber im Schnitt - nein.
A.4. Die Abbildung zeigt zwei Möglichkeiten, den Rahmen in einem einheitlichen Magnetfeld zu drehen. Schleifenstrom
1) tritt in beiden Fällen auf
2) tritt in keinem der Fälle auf
3) tritt nur im ersten Fall auf
4) tritt nur im zweiten Fall auf
A.5. In einem Experiment zur Untersuchung der EMF der elektromagnetischen Induktion befindet sich ein quadratischer Rahmen aus einem dünnen Draht mit einer quadratischen Seite b in einem gleichmäßigen Magnetfeld, senkrecht zur Ebene Rahmen. Die Feldinduktion steigt in der Zeit t nach einem linearen Gesetz von 0 auf an Maximalwert Bmax Wie ändert sich die im Rahmen auftretende Induktions-EMK, wenn b um das Zweifache reduziert wird?
1) wird um das 2-fache verringert
2) ändert sich nicht
3) wird um das 4-fache erhöht
4) um das 4-fache verringern
A.6. Eine Drahtspule befindet sich in einem Magnetfeld und ihre Enden sind mit einem Amperemeter verbunden. Der Wert der magnetischen Induktion des Feldes ändert sich mit der Zeit gemäß dem Diagramm in der Abbildung. In welchem Zeitintervall zeigt das Amperemeter das Vorhandensein von elektrischem Strom in der Spule an?
1) 0 bis 1 s.
2) Von 1 bis 3 s.
3) Von 3 bis 4 s.
4) Immer
Zeit von 0 bis 4 s.
A.7. An dem Faden hängt ein Magnet, und entlang seiner Achse fällt ein Aluminiumring (siehe Abb.). Wie ändert sich die Beschleunigung a des Rings, wenn er von Ebene A auf Ebene B fällt?
1) Beim Fallen auf die Mitte des Magneten ist die Beschleunigung a kleiner als die Beschleunigung freier Fall g und dann mehr g.
2) Beim Fallen auf die Mitte des Magneten ist die Beschleunigung a größer als die Erdbeschleunigung g und dann kleiner als g.
3) Während des gesamten Sturzes ist die Beschleunigung a kleiner als die Freifallbeschleunigung g.
4) Die Beschleunigung a ist während der gesamten Fallzeit größer als die Beschleunigung des freien Falls g.
IN 1. Eine aus zwei Schienen und zwei Brücken gebildete rechteckige Schleife befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld senkrecht zur Ebene der Schleife. Der rechte Jumper gleitet entlang der Schienen und hält zuverlässigen Kontakt mit ihnen. Folgende Werte sind bekannt: Magnetfeldinduktion B = 0,1 Tl, Schienenabstand L = 10 cm, Springergeschwindigkeit U = 2 m/s, Schleifenwiderstand R = 2 Ohm. Wie groß ist der induktive Strom im Stromkreis? Geben Sie Ihre Antwort in Milliampere (mA) an.
IN 2. Ein Diagramm der Zunahme der Stromstärke in einer Spule mit einer Induktivität von 12 H ist angegeben, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Definieren EMF-Selbstinduktion in der Spule erzeugt.
C.1. Ein horizontaler Leiter bewegt sich mit gleichmäßiger Beschleunigung in einem vertikalen gleichmäßigen Magnetfeld. Das Magnetfeldinduktionsmodul beträgt 0,5 T. Die Geschwindigkeit des Leiters ist horizontal gerichtet, senkrecht zum Leiter (siehe Abbildung). Bei Anfangsgeschwindigkeit Dirigent, Null, und bei einer Beschleunigung von 8 m/s² hat sich der Leiter um 1 m bewegt. Die Induktions-EMK an den Enden des Leiters am Ende der Bewegung beträgt 2 V. Welche Länge hat der Leiter?
C.2 In einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion B \u003d 0,01 T befindet sich eine Flachdrahtspule mit einer Fläche von 10000 cm² und einem Widerstand von 2 Ohm, sodass ihre Ebene senkrecht steht zu den Kraftlinien. Die Spule ist zum Galvanometer geschlossen. Die Gesamtladung, die bei Drehung der Spule durch das Galvanometer fließt, beträgt 7,5 10ˉ ³ C. In welchem Winkel hat sich die Spule gedreht?
C.3. Ein Leiter mit Strom erzeugt in einem Abstand von 15 cm ein Magnetfeld, dessen Induktion gleich ist
0,5 T Senkrecht zu diesem Leiter wurde ein weiterer Leiter mit gleichem Strom im Abstand von 30 cm gebracht (siehe Abb.). Bestimmen Sie die Induktion des Magnetfeldes am Punkt A, der in der Mitte zwischen den Leitern liegt.
C.4. Ein quadratischer Rahmen mit einer Seitenlänge von cm besteht aus Kupferdraht mit einem ohmschen Widerstand. Der Rahmen wird entlang einer glatten horizontalen Oberfläche mit einer konstanten Geschwindigkeit V entlang der Ox-Achse bewegt. Startposition Der Rahmen ist auf dem Bild zu sehen. Während der Bewegung geht der Rahmen zwischen den Polen des Magneten hindurch und befindet sich wieder in einem Bereich, in dem kein Magnetfeld vorhanden ist. Induktionsströme, die im Rahmen entstehen, haben daher eine hemmende Wirkung, um sie aufrechtzuerhalten konstante Geschwindigkeit Bewegung wird eine äußere Kraft F darauf ausgeübt, die entlang der Ox-Achse gerichtet ist. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt sich der Rahmen, wenn die Gesamtarbeit äußere Kraft während der Bewegung ist J? Die Breite der Magnetpole beträgt cm, das Magnetfeld hat eine scharfe Grenze, ist zwischen den Polen gleichmäßig und seine Induktion ist Tl.
