În studiul fizicii, studenții se întâlnesc diverse fenomene natura, cu calitatea lor şi descrieri cantitative. Datorită diversităţii fenomenelor studiate, multe dintre ele au dificultăţi în rezolvarea problemelor. Totuși, aceleași legi, metode de rezolvare a problemelor pot fi folosite în diferite capitole ale fizicii.Înțelegerea acestui lucru permite elevilor să rezolve problemele cu mai mult succes și, prin urmare, să își îmbunătățească calitatea cunoștințelor.
Obiectiv: arată aplicarea metodei analogiei în rezolvare sarcini fizice.
Sarcina acestei lucrări: integrare cunoștințe fizice, implementarea comunicațiilor intrasubiect ale diferitelor secțiuni ale fizicii.
Considera aplicarea teoreme ale energiei cineticeîn diferite capitole ale cursului de fizică:
- În mecanică.
1. Trenul electric avea o viteză de 8 m/s la momentul întreruperii curentului. determinați distanța de frânare la un coeficient de rezistență de 0,005.
Distanța de oprire poate fi găsită prin aplicarea teoremei energiei cinetice. Lucrarea rezultantei tuturor forțelor duce la o schimbare a energiei cinetice a corpului(în această problemă la zero). Puterea funcționează
reacțiile gravitaționale și suport sunt egale cu zero, deoarece forțele și deplasarea date sunt direcționate perpendicular între ele. Lucrul este realizat numai de forța de frecare Ftr = μ N.
A tr \u003d F tr S cos α \u003d m v 2 / 2 - m v 0 2 / 2 (1)
sau - μ N S = - m v 0 2 / 2, unde N este forța de reacție a suportului, determinată pe baza legii a doua a lui Newton, este egală în aceste condiții cu forța gravitațională N = m g. De aceea
μ m g S = m v 0 2 / 2, de unde μ g S = v 0 2 / 2.
S \u003d v 0 2 / 2 μ g.
- În electrostatică
2. Un proton zboară dintr-un punct al cărui potențial este de 475 V cu o viteză de 190 m/s. Ce viteză va avea într-un punct cu un potenţial de 450 V?
Munca de a muta un proton dintr-un punct cu mai mult potențial ridicat până la un punct cu un potenţial mai mic pe care îl fac forţele câmp electric poate fi găsit folosind teorema energiei cinetice.
A e.p. \u003d mυ 2 2 / 2 - m υ 1 2 / 2,
q (φ 1 - φ 2) \u003d m υ 2 2 / 2 - m υ 1 2 / 2,
Unde 
- În magnetism
3. Un proton care a trecut printr-o diferență de potențial de accelerare de 600 V a zburat într-un câmp magnetic uniform cu o inducție de 0,3 T și a început să se miște într-un cerc. Calculați-i raza.
m p = 1,6. 10 - 27 kg,
q = 1,6. 10 -19 C.
4. Doi electroni inițial în repaus sunt accelerați într-un câmp electric: primul într-un câmp cu diferență de potențial U, al doilea - 2 U. Electronii accelerați cad într-un câmp electric uniform, al cărui vector de inducție este perpendicular pe viteza a electronilor. Raportul razelor de curbură ale traiectoriilor primului și celui de-al doilea electron într-un câmp magnetic este
1) 2
2) 1 / 2
3)
4)
În această problemă, răspunsul corect este 3.
5. Un electron accelerat de o diferență de potențial de 300 V se deplasează paralel cu un conductor drept la o distanță de 4 mm de acesta.
Ce forță va acționa asupra electronului dacă trece un curent de 5 A prin conductor?
Când trece un curent, forța Lorentz acționează asupra electronului F = e B v (1)
Deoarece electronul a fost accelerat anterior în câmpul electric, îi găsim viteza înainte de a intra în câmpul magnetic prin aplicarea teoremei energiei cinetice (2)
Inducţie camp magnetic format prin direct conductor lung cu curent este egal cu (3), unde H / m este constanta magnetică.
Înlocuind expresiile (2) și (3) în (1), obținem 
- efect fotoelectric extern.
6. Aflați valoarea potențialului de întârziere pentru fotoelectronii emiși atunci când potasiul este iluminat cu lumină a cărei lungime de undă este egală cu, 
J
Aplicam ecuatia lui Einstein pentru efectul fotoelectric extern: h ν = A out + m v 2 / 2;
pentru a întârzia electronii emiși este necesar să se aplice un câmp electric de întârziere . Aplicam teorema energiei cinetice.
- în fizica nucleară.
7. Ce viteză va avea nucleul de litiu la accelerarea într-un câmp electric cu o diferență de potențial de 3V? Se presupune că viteza inițială a particulei este 0 m/s. (Puteți rezolva singur această problemă).
Decide pentru tine.
Astfel, a fost luată în considerare domeniul de aplicare a teoremei privind energia cinetică în diferite capitole ale fizicii. O astfel de generalizare și structurare a sarcinilor este de mare ajutor în pregătirea studenților pentru examenul de stat unificat.
Literatură
- Babaev, V.S. Electrostatică. Curent electric constant. Fizica moleculară. Magnetism, Culegere de probleme cu mai multe niveluri în fizică. - Sankt Petersburg: SAGA, ABC Classics, 2005. - 80 p.
- Labkovsky, V.B. 220 de probleme de fizică cu soluții: carte. pentru elevii din clasele 10-11 educatie generala instituții / V.B. Labkovsky. - M. : Iluminismul, 2006. -256 p. :bolnav. - (Problemă).
- Myasnikov, S.P., Osanova, T.N. Manual de fizică: manual. indemnizatie pentru departamente pregătitoare universități. – Ed. a IV-a, revizuită. si suplimentare - M .: Mai sus. şcoală, 1981. - 391 p., ill.
- Veretelnik, V.I., Sivov, Yu.A., Khoruzhy, V.D. Banca de probleme de fizică pentru solicitanții la TPU. Tomsk: ed. TPU, 2002 - 207 p.
- Gomonova, A.I., Pletyushkin, V.A., Pogozhev V.A. Probleme de fizică. Un ghid pentru elevii din clasele 9-11. - M .: Examen (Seria „Examen”), 1998. - 192 p.
- Panov, N.A., Shabunin, S.A., Tikhonin, F.F. Singur Examen de stat. Fizică. Tipic sarcini de testare: Ghid educațional și practic/ PE. Panov, S.A. Shabunin, F.F. Tihonin. - M .: Editura „Examen”, 2003. - 56 p.
- Orlov, V.A., Nikiforov, G.G., Khannanov, N.K. Materiale educaționale și de instruire pentru pregătirea examenului unificat de stat. Fizica / Orlov V.A., Nikiforov G.G., Khannanov N.K. - M.: Intellect-Centre, 2005 -248 p.
Examenul de stat unificat în fizică, 2008
versiunea demo
Partea A
A1. Figura arată programul autobuzului de la punctul A la punctul B și înapoi. Punctul A este în punct X= 0, iar punctul B - la punctul X= 30 km. Ce este egal cu viteza maxima autobuzul dus-întors?
| 1) | 40 km/h |
| 2) | 50 km/h |
| 3) | 60 km/h |
| 4) | 75 km/h |
Soluţie. Graficul arată că autobuzul a călătorit de la punctul A la punctul B cu o viteză constantă, iar de la punctul B la punctul A - cu o viteză constantă. Viteza maximă a autobuzului este de 60 km/h.
Răspuns corect: 3.
A2. Un slip de gheață plutind într-un pahar de apa dulce transferat într-un pahar cu apă sărată. În acest caz, forța arhimediană acționează asupra gheții
Soluţie. Pentru corpurile plutitoare, forța arhimediană care acționează asupra lor este egală cu forța gravitației. Deoarece gravitația slotului de gheață nu s-a schimbat, nici forța arhimediană nu s-a schimbat.
Răspuns corect: 4.
A3. Figura prezintă imagini condiționate ale Pământului și Lunii, precum și vectorul forței de atracție a Lunii de către Pământ. Se știe că masa Pământului este de aproximativ 81 de ori mai multa masa Luna. Care săgeată (1 sau 2) este îndreptată de-a lungul și care este modulul forței care acționează asupra Pământului din partea Lunii?
Soluţie. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, forța de acțiune este egală și opusă forței de reacție. Forța care acționează asupra Pământului din partea Lunii este îndreptată de-a lungul lui 2 și este egală cu .
Răspuns corect: 2.
A4. Corpul se mișcă uniform de-a lungul planului. Forța de presiune a corpului pe plan este de 20 N, forța de frecare este de 5 N. Coeficientul de frecare de alunecare este
| 1) | 0,8 |
| 2) | 0,25 |
| 3) | 0,75 |
| 4) | 0,2 |
Soluţie. Coeficientul de frecare raportează forța de presiune a corpului pe plan și forța de frecare:
Răspuns corect: 2.
A5.În timp ce face munca de laborator Elevul a stabilit planul înclinat la un unghi de 60° față de suprafața mesei. Lungimea planului este de 0,6 m. Care este momentul de greutate al unei bare cu masa de 0,1 kg raportat la punct? O când trece prin mijlocul unui plan înclinat?
| 1) | 0,15 Nm |
| 2) | 0,30 Nm |
| 3) | 0,45 Nm |
| 4) | 0,60 Nm |
Soluţie. Unghiul dintre direcția gravitației plan înclinat este egal cu 30°. Momentul de gravitație este
Răspuns corect: 1.
A6. Bilele de aceeași masă se mișcă așa cum se arată în figură și se ciocnesc absolut inelastic. Care va fi impulsul bilelor după ciocnire?
Soluţie. Perioada de oscilație a unui pendul matematic este
Mărirea lungimii pendulului de 4 ori mărește perioada de 2 ori. Greutatea încărcăturii nu afectează perioada.
Răspuns corect: 1.
A8. După împingere, blocul alunecă în sus pe planul înclinat. În sistemul de referință asociat cu planul, direcția axei este 0 X prezentat în figura din stânga. Care dintre figuri arată corect direcțiile vectorilor vitezei barei, accelerația acesteia și forța rezultantă?
| 1) |
 | 2) |
 |
| 3) |
 | 4) |
 |
Soluţie. Pe măsură ce blocul alunecă în sus, viteza sa este aliniată cu axa 0 X. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, accelerația unui corp este direcționată către forța rezultantă. Doar poza 1 este potrivită.
Răspuns corect: 1.
A9. O minge de plastilină cu o masă de 0,1 kg are o viteză de 1 m/s. Se lovește de un cărucior staționar cu o masă de 0,1 kg, atașat de un arc și se lipește de cărucior (vezi figura). Care este plinul energie mecanică sistem în timpul fluctuațiilor sale ulterioare? Ignora frecarea.
| 1) | 0,1 J |
| 2) | 0,5 J |
| 3) | 0,05 J |
| 4) | 0,025 J |
Soluţie. Conform legii conservării impulsului, viteza unui cărucior cu o minge de plastilină lipicioasă este
Răspuns corect: 4.
A10. Masa constantă a unui gaz ideal este implicată în procesul prezentat în figură. Se atinge cea mai mare presiune a gazului din proces
| 1) | la punctul 1 |
| 2) | la punctul 3 |
| 3) | pe tot segmentul 1-2 |
| 4) | pe tot segmentul 2-3 |
Soluţie. Să desenăm linii izobare pe grafic care trec prin punctele 1, 2 și 3 (vezi Fig.). În coordonate T–V Cum mai mult unghi panta dreptei izobare, the mai multa presiune. Astfel, cea mai mare presiune a gazului este în starea 1.
Răspuns corect: 1.
A11. Fotografia prezintă două termometre folosite pentru a determina umiditatea relativă a aerului. Mai jos este un tabel psicrometric în care umiditatea este indicată ca procent.
| t uscat termen. | Diferența dintre citirile termometrului uscat și umed | ||||||||
| °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 |
Umiditatea relativă a aerului din camera în care s-a efectuat filmarea este egală cu
Soluţie. Conform legii lui Boyle - Mariotte la proces izotermic presiunea este invers proporțională cu volumul. Când volumul crește de 4 ori, presiunea scade de 4 ori.
Răspuns corect: 4.
A13. Figura prezintă un grafic de dependență temperatura absolută T masa de apa m din timp tîn implementarea eliminării căldurii cu o putere constantă P.
La un moment dat t= 0 apă era înăuntru stare gazoasă. Care dintre următoarele expresii definește capacitatea termică specifică gheață conform rezultatelor acestui experiment?
| 1) | |
| 2) | |
| 3) | |
| 4) |
Soluţie. Pe grafic, secțiunile liniei întrerupte corespund următoarelor procese (de la stânga la dreapta): răcirea vaporilor de apă, condensarea aburului în apă, răcirea apei, cristalizarea apei în gheață, răcirea gheții. Capacitatea termică a gheții poate fi determinată din ultima secțiune a graficului ca raportul dintre căldura luată și masa și modificarea temperaturii gheții. Căldura absorbită este egală cu produsul dintre putere și timp. Ca rezultat, obținem:
Răspuns corect: 4.
A14. Un gaz ideal monoatomic în cantitate de 4 moli absoarbe o cantitate de căldură de 2 kJ. În acest caz, temperatura gazului crește cu 20 K. Munca efectuată de gaz în acest proces este egală cu
| 1) | 0,5 kJ |
| 2) | 1,0 kJ |
| 3) | 1,5 kJ |
| 4) | 2,0 kJ |
Soluţie. Conform primei legi a termodinamicii
Răspuns corect: 2.
A15. motor termic are un randament de 25%. Puterea medie de transfer de căldură către frigider în timpul funcționării acestuia este de 3 kW. Câtă căldură face corp de lucru mașină de la încălzire în 10 s?
| 1) | 0,4 J |
| 2) | 40 J |
| 3) | 400 J |
| 4) | 40 kJ |
Soluţie. Timp de 10 s, motorul termic eliberează căldură către frigider. Căldura primită de la încălzitor și căldura transmisă frigiderului sunt legate prin relația:
Răspuns corect: 4.
A16. Cum va puterea interacțiunii electrostatice a doi sarcini electrice când sunt transferate dintr-un vid într-un mediu cu permisivitatea 81 dacă distanța dintre ele rămâne aceeași?
Soluţie. Puterea interacțiunii electrostatice a două sarcini electrice punctuale este invers proporțională cu constanta dielectrică a mediului. Permitivitatea vidului este egală cu 1. Când sarcinile sunt transferate într-un mediu cu o permitivitate de 81, forța interacțiunii lor va scădea de 81 de ori.
Răspuns corect: 2.
A17. Figura arată locația a două sarcini electrice cu punct fix +2 qși - q. Modulul vectorului intensității câmpului electric al acestor sarcini are
Soluţie. Indicați distanța dintre sarcini 2 A. Să calculăm modulele vectorilor intensității câmpului electric ai acestor sarcini în puncte A, Bși C:
,
,
.
Se poate observa că valoarea maximă a fost obținută la punct B.
Răspuns corect: 2.
A18.În secțiunea circuitului prezentată în figură, rezistența fiecăruia dintre rezistențe este de 2 ohmi. Rezistența totală a secțiunii este
| 1) | 8 ohmi |
| 2) | 6 ohmi |
| 3) | 5 ohmi |
| 4) | 4 ohmi |
Soluţie. Rezistența a două rezistențe conectate în paralel este
.
Rezistența totală este de .
Răspuns corect: 3.
A19. Figura prezintă un grafic al dependenței curentului dintr-o lampă cu incandescență de tensiunea la bornele acesteia. La o tensiune de 30 V, puterea curentă în lampă este
| 1) | 135 W |
| 2) | 67,5 W |
| 3) | 45 W |
| 4) | 20 W |
Soluţie. Graficul arată că la o tensiune de 30 V, puterea curentului este de 1,5 A. Puterea curentului este .
Răspuns corect: 3.
A20. Comparați inductanțele și două bobine dacă, la aceeași putere a curentului, energia câmpului magnetic creat de curentul din prima bobină este de 9 ori mai mare decât energia câmpului magnetic creat de curentul din a doua bobină.
| 1) | de 9 ori mai mult decât |
| 2) | de 9 ori mai putin decat |
| 3) | de 3 ori mai mult decat |
| 4) | de 3 ori mai putin decat |
Soluţie. Pentru aceeași putere a curentului, energia câmpului magnetic din bobină este direct proporțională cu inductanța acesteia. Deoarece energia câmpului magnetic al primei bobine este de 9 ori mai mare, atunci inductanța sa este de 9 ori mai mare decât a doua.
Răspuns corect: 1.
A21. Dintre exemplele date de unde electromagnetice, lungimea de undă maximă are
Soluţie. Lungimea de undă maximă dintre exemplele date este radiația antenei emițătorului radio.
Răspuns corect: 4.
A22. Care dintre imaginile 1-4 servește ca imagine a obiectului ABîntr-o lentilă subțire cu distanță focală F?
| 1) | 1 |
| 2) | 2 |
| 3) | 3 |
| 4) | 4 |
Soluţie. O lentilă convergentă oferă o imagine reală inversată a obiectelor care se află la o distanță mai mare decât distanța focală.
Răspuns corect: 2.
A23. Doi electroni inițial în repaus sunt accelerați într-un câmp electric: primul într-un câmp cu diferență de potențial U, al doilea - 2 U. Electronii accelerați cad într-un câmp magnetic uniform, ale cărui linii de inducție sunt perpendiculare pe viteza electronilor. Raportul razelor de curbură ale traiectoriilor primului și celui de-al doilea electron într-un câmp magnetic este
| 1) | |
| 2) | |
| 3) | |
| 4) |
Soluţie. Raza de curbură a traiectoriilor este direct proporțională cu impulsul particulei. Momentul dobândit, la rândul său, este direct proporțional cu rădăcina pătrată a diferenței de potențial. Deoarece diferența de potențial pentru primul electron este 1/2 din diferența de potențial pentru al doilea electron, raportul dintre razele de curbură ale traiectoriilor primului și celui de-al doilea electron este .
Răspuns corect: 3.
A24. Sinusul unghiului limită al totalului reflexie internă la marginea sticlei - aerul este 8/13. Care este viteza luminii în sticlă?
| 1) |
 |
| 2) |
 |
| 3) |
 |
| 4) |
 |
Soluţie. Denota unghi limită reflexia internă totală α. Conform legii refracției
Răspuns corect: 3.
A25. Un om de știință verifică modelele de oscilație a pendulului cu arc într-un laborator de pe Pământ, iar un alt om de știință într-un laborator de pe Pământ. nava spatiala zburând departe de stele și planete cu motorul oprit. Dacă pendulele sunt aceleași, atunci în ambele laboratoare aceste modele vor fi
Soluţie. Conform postulatului teoriei speciale a relativității, totul fenomene fizice procedează în același mod în toate cadrele de referință inerțiale. Laboratorul de pe Pământ și nava spațială pot fi luate în considerare sisteme inerțiale referinţă. Modelele vor fi aceleași la orice viteză a navei.
Răspuns corect: 1.
A26. Figura prezintă diagramele a patru atomi. Punctele negre reprezintă electronii. Care este diagrama pentru un atom?
| 1) |
 | 2) |
 | 3) |
 | 4) |
 |
Soluţie. Numărul de electroni dintr-un atom neutru coincide cu numărul de protoni, care este scris în partea de jos înaintea numelui elementului. Într-un atom sunt 5 electroni.
Răspuns corect: 3.
A27. Ce cotă de un numar mare atomii radioactivi rămân nedezintegrați după un interval de timp egal cu două timpi de înjumătățire?
| 1) | 25 % |
| 2) | 50 % |
| 3) | 75 % |
| 4) | 0 % |
Soluţie. Conform legii dezintegrarii radioactive
Răspuns corect: 1.
A28. Ca urmare a seriei dezintegrari radioactive uraniul este transformat în plumb. Câte dezintegrari α și β experimentează în acest caz?
| 1) | 8α și 6β |
| 2) | 6α și 8β |
| 3) | 10α și 5β |
| 4) | 5α și 10p |
Soluţie.În timpul dezintegrarii α, masa nucleului scade cu 4 amu. e. m., iar în timpul dezintegrarii β, masa nu se modifică. Într-o serie de dezintegrari, masa nucleului a scăzut cu 238 – 206 = 32 UA. e. m. Pentru o astfel de scădere a masei sunt necesare 8 dezintegrari α.
Răspuns corect: 1.
A29.În experimentele asupra efectului fotoelectric, au luat o placă de metal cu funcție de lucru 
și a început să-l lumineze cu lumina frecvenței. Apoi frecvența a fost redusă cu un factor de 2, în timp ce crește simultan cu un factor de 1,5 numărul de fotoni incidenti pe placă în 1 s. Ca urmare, numărul de fotoelectroni care părăsesc placa în 1 s
Soluţie. Cu o scădere a frecvenței luminii incidente cu un factor de 2, energia fotonului, egală cu , devine mai puțină muncă Ieșire. Efectul fotoelectric va înceta să fie observat, numărul de fotoelectroni care părăsesc placa va deveni egal cu zero.
Răspuns corect: 2.
A30. Graficul arată rezultatele măsurării lungimii arcului la valori diferite mase de greutăți zacate în cupa cântarului de primăvară.
Luând în considerare erorile de măsurare (, 
) rigiditatea arcului k aproximativ egal cu
| 1) | 7 N/m |
| 2) | 10 N/m |
| 3) | 20 N/m |
| 4) | 30 N/m |
Soluţie. Să trasăm o linie dreaptă prin punctele graficului (vezi Fig.).
Se poate observa că în absența unei sarcini ( m= 0 d) lungimea arcului este . Rigiditatea arcului este egală cu raportul dintre forța care acționează asupra arcului și cantitatea de deformare:
Răspuns corect: 3.
Partea B
ÎN 1. Un condensator de aer plat a fost deconectat de la sursa de curent, iar apoi distanța dintre plăcile sale a fost mărită. Ce se va întâmpla în acest caz cu sarcina de pe plăcile condensatorului, capacitatea electrică a condensatorului și tensiunea de pe plăcile sale?
Pentru fiecare poziție a primei coloane, selectați poziția corespunzătoare a celei de-a doua și notați numerele selectate în tabel sub literele corespunzătoare.
| DAR | B | LA |
Transferați succesiunea de numere rezultată în foaia de răspuns (fără spații).
Soluţie. Conform legii conservării, sarcina de pe plăcile condensatorului nu se va modifica. Capacitatea unui condensator este invers proporțională cu distanța dintre plăci. Pe măsură ce distanța dintre ele crește, capacitatea electrică scade. Voltaj, egal cu raportul sarcina la capacitate electrică, dimpotrivă, va crește.
Raspuns: 321.
ÎN 2. O sarcină de 2 kg, fixată pe un arc cu o rigiditate de 200 N/m, realizează oscilații armonice. Accelerație maximă sarcina este egala cu . Care este viteza maximă de încărcare?
Soluţie. Accelerația maximă a sarcinii la maxim forța de acționare, care apare in pozitiile extreme de tensiune sau compresie ale arcului. În acest moment, viteza sarcinii este zero, iar energia totală este egală cu energia potențială a arcului deformat:
.
Viteza maximă a sarcinii în momentul trecerii pe poziţia de echilibru. În acest moment, energia totală este egală cu energia cinetică a sarcinii:
LA 3. Cilindrul conține 20 kg de azot la o temperatură de 300 K și o presiune de . Care este volumul balonului? Rotunjiți răspunsul la cel mai apropiat număr întreg.
Soluţie. Folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron, obținem:
LA 4. conductor drept lung l\u003d 0,2 m, prin care curge curentul eu= 2 A, situat într-un câmp magnetic uniform cu inducție LA= 0,6 T și este situat perpendicular pe vector. Care este modulul forței care acționează asupra conductorului din câmpul magnetic?
Soluţie. Puterea amperului este .
Răspuns: 0,24.
Partea C
C1. O bucată de plastilină se ciocnește de o bară care alunecă spre suprafața orizontală a mesei și se lipește de ea. Vitezele plastilinei și ale barei înainte de impact sunt opuse și egale cu și . Masa barei este de 4 ori mai mare decât masa plastilinei. Coeficientul de frecare de alunecare dintre bară și masă este μ = 0,17. Cât de departe se vor deplasa blocurile lipicioase cu plastilină în momentul în care viteza lor scade cu 30%?
Soluţie. Indicați masa plastilinei m, atunci masa barei este 4 m. Folosind legea conservării impulsului, determinăm viteza blocului cu plastilină după ciocnire:
Greutatea blocului cu plastilină pe o suprafață orizontală este de , iar forța de frecare care acționează asupra blocului este de . Folosind legea conservării energiei, determinăm distanța necesară:
Raspuns: 0,15 m.
C2. 10 moli de gaz ideal monoatomic au fost mai întâi răciți prin reducerea presiunii cu un factor de 3 și apoi încălziți la o temperatură inițială de 300 K (vezi Fig.). Câtă căldură a primit gazul din secțiunea 2−3?
Soluţie. Deoarece presiunea a scăzut cu un factor de 3 în timpul răcirii izocorice, temperatura a scăzut, de asemenea, cu un factor de 3 și sa ridicat la . În secțiunea 2-3, presiunea gazului rămâne constantă. Capacitatea termică a unui ideal gaz monoatomicîn proces izobaric este egal cu . Cantitatea de căldură transferată gazului din secțiunea 2–3 este egală cu
Răspuns: 41550 J.
C3. La o sursă de curent cu EMF ε = 9 V și rezistență internă r= 1 ohm conectat în paralel rezistență conectată cu rezistență R\u003d 8 Ohm și un condensator plat, a cărui distanță dintre plăci d\u003d 0,002 m. Care este intensitatea câmpului electric dintre plăcile condensatorului?
Soluţie. Putere curent electricîn lanț este 
. Diferența de potențial dintre bornele rezistorului este . Aceeași diferență de potențial va fi între plăcile condensatorului. Intensitatea câmpului electric dintre plăcile condensatorului este
Raspuns: 4 kV/m.
C4. La suprafața apei plutește o plută gonflabilă de 4 m lățime și 6 m lungime. lumina soarelui. Determinați adâncimea umbrei de sub plută. Ignorați adâncimea plutei și împrăștierea luminii de către apă. Indicele de refracție al apei față de aer este considerat egal cu 4/3.
Soluţie. Notăm lățimea diagramei, unghiul limitator al reflexiei interne totale α (vezi Fig.). Adâncimea umbrei este de . Conform legii refracției luminii:
.
Primim
.
Raspuns: 1,76 m.
C5. Să presupunem schema niveluri de energie atomii unei substanțe are forma prezentată în figură, iar atomii sunt într-o stare cu energie. Un electron care s-a ciocnit cu unul dintre acești atomi a sărit, dobândind o parte energie suplimentară. Momentul unui electron după o coliziune cu un atom în repaus sa dovedit a fi egal cu . A determina energie kinetică electron înainte de coliziune. Se neglijează posibilitatea emiterii luminii de către un atom la o coliziune cu un electron.
Soluţie. Să notăm energia electronului înainte de ciocnire W. Energia electronului a crescut, ceea ce înseamnă că energia atomului a scăzut. Un atom nu poate trece decât dintr-o stare cu energie la o stare cu energie. Folosind legea conservării energiei, obținem:
Răspuns: 
.
Sarcini pe subiectele Câmp magnetic și inducție electromagnetică pentru pregătirea pentru examen
Un câmp magnetic
A1. Figura prezintă un conductor prin care trece un curent electric. Direcția curentului este indicată de o săgeată. Cum este îndreptat vectorul de inducție magnetică în punctul C?
În planul de desen
De la noi perpendicular pe planul desenului ⨂
Pentru noi perpendicular pe planul desenului
Vectorul de inducție magnetică în punctul C este zero
A2. Un electromagnet este un fir de cupru înfășurat în jur miez de otel. Cu un curent I în miez, electromagnetul susține o greutate de masă m. Pentru a crește masa sarcinii reținute, fără a modifica forma miezului:
Reduceți numărul de ture
Măriți curentul
Înlocuiți miezul de oțel cu cupru
Schimbați direcția de înfășurare a firului de pe miez
A3. Într-un câmp magnetic uniform în planul liniilor sale de forță există un cadru prin care curge curentul (Fig.). Forța care acționează pe partea inferioară a cadrului este direcționată
Mult mai jos; 2) Sus
3) Din planul foii la noi 4) Până la planul foii de la noi ⨂
A4. O forță F acționează asupra unui conductor situat într-un câmp magnetic uniform la un unghi de 30 de grade față de direcția liniilor de inducție magnetică.Dacă acest unghi este mărit de 3 ori, atunci o forță egală cu
0 2) CITATUL 3) 2F 4) 3F
A5. O secțiune a unui conductor de 20 cm lungime se află într-un câmp magnetic cu o inducție de 50 mT. Puterea curentului electric care circulă prin conductor este de 5 A. Ce mișcare va face conductorul în direcția forței Amperi dacă lucrul acestei forțe este de 0,005 J? Conductorul este situat perpendicular pe liniile de inducție magnetică.
0,0001 m 2) 0,1 m 3) 0,01 m 4) 10 m
A6. Doi electroni inițial în repaus sunt accelerați într-un câmp electric: primul într-un câmp cu diferență de potențial U, al doilea - 4U. Electronii accelerați cad într-un câmp magnetic uniform, liniile ale căror inducții sunt perpendiculare pe viteza electronilor. Raportul razelor de curbură ale traiectoriilor primului și celui de-al doilea electron într-un câmp magnetic este:
CITAT 2) CITAT 3) CITAT 4) CITAT
ÎN 1. Un electron se mișcă în vid cu o viteză de m/s într-un câmp magnetic uniform cu o inducție de 0,1 T. Care este forța care acționează asupra unui electron dacă unghiul dintre viteza electronului și liniile de inducție magnetică este de 30 de grade?
Înmulțiți răspunsul cu CITAT și rotunjiți rezultatul la cel mai apropiat număr întreg.
ÎN 2. Un electron se deplasează într-un câmp magnetic uniform cu inducție B de-a lungul unei orbite circulare cu raza R = 6 CITAT m. Valoarea impulsului electronului este p = 4,8 CITAT kgm/s. Care este inducția B a câmpului magnetic?
C1. Cu ce viteză zboară o particulă 𝒶 dintr-un nucleu radioactiv dacă aceasta cade într-un câmp magnetic uniform cu o inducție de B \u003d 2 T, perpendicular pe acesta linii de forță, se deplasează de-a lungul unui arc de cerc cu raza r = 1 m (particula 𝒶 este nucleul unui atom de heliu, Masă molară heliu M = 0,004 kg/mol)?
C2. În cinescopul televizorului, diferența de potențial dintre catod și anod este U = 64 kB. Deviația fasciculului de electroni în timpul scanării orizontale este realizată de un câmp magnetic creat de două bobine. Lățimea regiunii în care electronii zboară prin câmpul magnetic este egală cu d=5 cm. Sarcina electronilor e, masa m.
Inductie electromagnetica
A.1. Comparați inductanțele Lı și L2 a două bobine dacă, la aceeași putere a curentului, energia câmpului magnetic creat de curentul din prima bobină este de 9 ori mai mare decât energia câmpului magnetic creat de curentul din a doua bobină. .
1) Lı este de 9 ori mai mare decât L2
2) Lı este de 9 ori mai mic decât L2
3) Lı este de 3 ori mai mare decât L2
4) Lı este de 3 ori mai mic decât L2
A.2. Figura arată momentul experimentului demonstrativ pentru a testa regula lui Lenz, când toate obiectele sunt staționare. polul Sud magnetul se află în interiorul unui inel metalic solid, dar nu îl atinge. Rockerul cu inele metalice se poate roti liber în jurul suportului vertical. Când magnetul este scos din inel, va fi
1) stați nemișcat 2) mișcați în sens invers acelor de ceasornic 3) oscilați 4) urmăriți magnetul
A.3. Figura prezintă o demonstrație a experienței de verificare a regulii Lenz. Experimentul se desfășoară cu un inel solid, și nu unul tăiat, deoarece
Inelul solid este realizat din oțel,
și tăiat - din aluminiu.
într-un inel solid, un câmp electric vortex nu apare, dar într-unul tăiat, se întâmplă.
un curent de inducție are loc într-un inel solid,
dar în tăietură - nu.
într-un inel continuu apare inducția EMF,
dar în tăietură - nu.
A.4. Figura prezintă două moduri de a roti cadrul într-un câmp magnetic uniform. Curent de buclă
1) apare în ambele cazuri
2) nu apare în niciunul dintre cazuri
3) apare numai în primul caz
4) apare numai în al doilea caz
A.5. Într-un experiment pentru a studia EMF de inducție electromagnetică, un cadru pătrat format dintr-un fir subțire cu o latură pătrată b se află într-un câmp magnetic uniform, perpendicular pe plan cadru. Inducția câmpului crește în timpul t conform unei legi liniare de la 0 la valoare maximă Bmax Cum se va schimba FEM de inducție care apare în cadru dacă b este redus de 2 ori?
1) va scădea de 2 ori
2) nu se va schimba
3) va crește de 4 ori
4) scade de 4 ori
A.6. O bobină de sârmă se află într-un câmp magnetic și capetele sale sunt închise la un ampermetru. Valoarea inducției magnetice a câmpului se modifică în timp conform graficului din figură. În ce interval de timp va indica ampermetrul prezența curentului electric în bobină?
1) 0 la 1 s.
2) De la 1 la 3 s.
3) De la 3 la 4 s.
4) În orice moment
timp de la 0 la 4 s.
A.7. Un magnet atârnă de fir și un inel de aluminiu cade de-a lungul axei sale (vezi Fig.). Cum se va schimba accelerația a inelului pe măsură ce acesta scade de la nivelul A la nivelul B?
1) La căderea la mijlocul magnetului, accelerația a este mai mică decât accelerația cădere liberă g și apoi mai mult g.
2) La căderea la mijlocul magnetului, accelerația a este mai mare decât accelerația gravitațională g și apoi mai mică decât g.
3) În tot timpul căderii, accelerația a este mai mică decât accelerația de cădere liberă g.
4) În tot timpul căderii, accelerația a este mai mare decât accelerația căderii libere g.
ÎN 1. O buclă dreptunghiulară formată din două șine și două jumperi se află într-un câmp magnetic uniform perpendicular pe planul buclei. Jumperul drept alunecă de-a lungul șinelor, menținând un contact sigur cu acestea. Sunt cunoscute următoarele valori: inducția câmpului magnetic B = 0,1 Tl, distanța dintre șine L = 10 cm, viteza jumperului U = 2 m/s, rezistența buclei R = 2 Ohm. Care este puterea curentului inductiv în circuit? Exprimați răspunsul în miliamperi (mA).
ÎN 2. Un grafic al creșterii puterii curentului într-o bobină cu o inductanță de 12 H este dat când circuitul este închis. Defini Auto-inducție EMF generate în bobină.
C.1. Un conductor orizontal se deplasează cu accelerație uniformă într-un câmp magnetic vertical uniform. Modulul de inducție a câmpului magnetic este de 0,5 T. Viteza conductorului este direcționată orizontal, perpendicular pe conductor (vezi figura). La viteza initiala conductor, zero, iar cu o accelerație de 8 m/s² conductorul s-a deplasat cu 1 m. FEM de inducție la capetele conductorului la sfârșitul mișcării este de 2V. Care este lungimea conductorului?
C.2 Într-un câmp magnetic uniform cu inducție B \u003d 0,01 T, este situată o bobină de sârmă plată, aria de 10000 cm², iar rezistența este de 2 ohmi, astfel încât planul său să fie perpendicular la liniile de forță. Bobina este închisă la galvanometru. Sarcina totală care curge prin galvanometru atunci când bobina este rotită este de 7,5 10ˉ ³ C. În ce unghi s-a întors bobina?
C.3. Un conductor cu curent creează un câmp magnetic la o distanță de 15 cm, a cărui inducție este egală cu
0,5 T Un alt conductor cu același curent a fost adus perpendicular pe acest conductor la o distanță de 30 cm (vezi Fig.). Determinați inducția câmpului magnetic în punctul A, care se află la mijloc între conductori.
C.4. Un cadru pătrat cu latura de cm este realizat din sârmă de cupru cu o rezistență ohm. Cadrul este deplasat de-a lungul unei suprafețe orizontale netede cu o viteză constantă V de-a lungul axei Ox. Poziția de pornire cadrul este prezentat în figură. În timpul mișcării, cadrul trece între polii magnetului și se găsește din nou într-o zonă în care nu există câmp magnetic. Curenți de inducție, care apar în cadru, au un efect inhibitor, prin urmare, de menținut viteza constanta mișcare, i se aplică o forță externă F, îndreptată de-a lungul axei Ox. Cu ce viteză se mișcă cadrul dacă lucrează total forta externaîn timpul mișcării este J? Lățimea polilor magnetului este de cm, câmpul magnetic are o limită ascuțită, este uniform între poli, iar inducția sa este Tl.
