Вариант 1 ГИА


 

Пробный вариант ГИА по физике.

Версия для печати: вариант 1 без решений

Решение заданий варианта 1:

 

 

 

1. Задание: Используя график зависимости скорости движения тела от времени, определите его ускорение.

11) 6 м/с^2

2) −6 м/с^2

3) 1,5 м/с^2

4) −1,5 м/с^2


 

1r

2. Задание. В инерциальной системе отсчета брусок начинает скользить с ускорением вниз по наклонной плоскости. Модуль равнодействующей сил, действующих на брусок, равен

2

1) mg
2) ma
3) Fтр
4) N


 

2r

Задание 3. Для эффективного ускорения космического корабля струя выхлопных газов, вырывающаяся из сопла его реактивного двигателя, должна быть на правлена

1) по направлению движения корабля
2) про ти во по лож но на прав ле нию дви же ния ко раб ля
3) пер пен ди ку ляр но на прав ле нию дви же ния ко раб ля
4) под про из воль ным углом к на прав ле нию дви же ния ко раб ля


 

3r

Задание 4. Примером продольной волны является

1) звуковая волна в воздухе
2) волна на поверхности моря
3) радио вол на в воздухе
4) световая волна в воздухе


4r

5


5r

Задание 6. На коротком плече рычага укреплён груз массой 50 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 4 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 100 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 25 см. Определите КПД рычага.

1) 12,5%
2) 32%
3) 80%
4) 125%


6r

7 Задание. Внутренняя энергия тела зависит

1) только от температуры этого тела
2) только от массы этого тела
3) только от агрегатного состояния вещества
4) от температуры, массы тела и агрегатного состояния вещества


7r

8


8


9r

10

11. За­да­ние . В элек­три­че­ской цепи (см. ри­су­нок) ам­пер­метр А1 по­ка­зы­ва­ет силу тока 1,5 А, ам­пер­метр А2 — силу тока 0,5 А. Ток, про­те­ка­ю­щий через лампу, равен

 

1) 2 А

2) 1,5 А

3) 1 А

4) 0,5 А


Ре­ше­ние.

Лампа и ам­пер­метр А1 со­еди­не­ны по­сле­до­ва­тель­но. При по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии, сила тока одна и та же. Таким об­ра­зом, ответ 1,5 А.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 2.

12. За­да­ние 12. На ри­сун­ке пред­став­ле­на кар­ти­на линий маг­нит­но­го поля, по­лу­чен­ная с по­мо­щью же­лез­ных опи­лок от двух по­ло­со­вых маг­ни­тов. Каким по­лю­сам по­ло­со­вых маг­ни­тов со­от­вет­ству­ют об­ла­сти 1 и 2?

 

1) 1 — се­вер­но­му по­лю­су, 2 — юж­но­му

2) 2 — се­вер­но­му по­лю­су, 1 — юж­но­му

3) и 1, и 2 — се­вер­но­му по­лю­су

4) и 1, и 2 — юж­но­му по­лю­су


Ре­ше­ние.

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

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

13. За­да­ние 13 № 742. На тон­кую со­би­ра­ю­щую линзу па­да­ет луч света. В каком на­прав­ле­нии луч пойдёт после вы­хо­да из линзы?

 

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


 

Ре­ше­ние.

Луч, пу­щен­ный под углом к глав­ной оп­ти­че­ской оси после про­хож­де­ния через со­би­ра­ю­щую линзу, пойдёт в точку пе­ре­се­че­ния па­рал­лель­но­го луча, про­хо­дя­ще­го через центр линзы и фо­каль­ной плос­ко­сти. Эта точка на­хо­дит­ся выше точки пе­ре­се­че­ния па­да­ю­ще­го луча и линзы, по­это­му после пре­лом­ле­ния он пойдёт вверх под углом к глав­ной оп­ти­че­ской оси.

 

14. За­да­ние. Ре­зи­сто­ры R1 = 1 Ом и R2 = 2 Ом со­еди­не­ны по­сле­до­ва­тель­но и под­клю­че­ны к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния U = 6 В так, как по­ка­за­но на схеме. Какая мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в ре­зи­сто­ре R2?

 

1) 2 Вт

2) 8 Вт

3) 12 Вт

4) 18 Вт


 

Ре­ше­ние.

Со­про­тив­ле­ние цепи Сле­до­ва­тель­но, ток в цепи рас­счи­та­ем мощ­ность, вы­де­ля­ю­щу­ю­ся в ре­зи­сто­ре  

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром: 2.

 

15. За­да­ние 15 № 717. При про­те­ка­нии элек­три­че­ско­го тока в ме­тал­лах упо­ря­до­чен­но дви­жут­ся

 

1) про­то­ны и элек­тро­ны

2) элек­тро­ны

3) про­то­ны

4) ионы


 

Ре­ше­ние.

Ме­тал­лы яв­ля­ют­ся но­си­те­ля­ми сво­бод­ных элек­тро­нов, по­это­му при про­те­ка­нии тока упо­ря­до­чен­но дви­жут­ся элек­тро­ны.

16. За­да­ние. В таб­ли­це при­ве­де­ны ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний силы тре­ния и силы нор­маль­но­го дав­ле­ния при ис­сле­до­ва­нии за­ви­си­мо­сти между этими ве­ли­чи­на­ми.

За­ко­но­мер­ность    вы­пол­ня­ет­ся для зна­че­ний силы нор­маль­но­го дав­ле­ния

 

1) от 0,5 Н до 4,5 Н

2) толь­ко от 2,7 Н до 4,5 Н

3) толь­ко от 0,5 Н до 3 Н

4) толь­ко от 0,5 Н до 2,5 Н


 

Ре­ше­ние.

Из таб­ли­цы видно, что за­ко­но­мер­ность    вы­пол­ня­ет­ся для зна­че­ний силы нор­маль­но­го дав­ле­ния толь­ко от 0,5 Н до 3 Н.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

17. За­да­ние. Не­ве­со­мая пру­жи­на жёстко­стью 100 Н/м при­креп­ле­на одним кон­цом к вер­ти­каль­ной стене. К дру­го­му концу пру­жи­ны при­креплён бру­сок, по­ко­я­щий­ся на глад­кой го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти. Ось пру­жи­ны го­ри­зон­таль­на. Если вы­ве­сти бру­сок из по­ло­же­ния рав­но­ве­сия, сме­стив его вдоль оси пру­жи­ны на 10 см, и затем от­пу­стить, то он будет со­вер­шать гар­мо­ни­че­ские ко­ле­ба­ния с ча­сто­той ν = 0,8 Гц. Опре­де­ли­те (быть может, при­бли­жен­но) зна­че­ния со­от­вет­ству­ю­щих ве­ли­чин в СИ, ха­рак­те­ри­зу­ю­щих эти ко­ле­ба­ния.

К каж­до­му эле­мен­ту пер­во­го столб­ца под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щий эле­мент из вто­ро­го и вне­си­те в стро­ку от­ве­тов вы­бран­ные цифры под со­от­вет­ству­ю­щи­ми бук­ва­ми.

 

ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКАЯ ВЕ­ЛИ­ЧИ­НА   ЗНА­ЧЕ­НИЕ ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКОЙ

ВЕ­ЛИ­ЧИ­НЫ В СИ

А) пе­ри­од ко­ле­ба­ний брус­ка

Б) мак­си­маль­ная сила упру­го­сти пру­жи­ны

В) мак­си­маль­ная ско­рость брус­ка

 

1) 0

2) 0,5

3) 1

4) 1,25

5) 10

 

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

А Б В
     

 

Ре­ше­ние.

А) Пе­ри­од ко­ле­ба­ний пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка

Б) Мак­си­маль­ная сила упру­го­сти пру­жи­ны будет до­сти­гать­ся при мак­си­маль­ном от­кло­не­нии брус­ка от по­ло­е­ния рав­но­ве­сия, в силу того, что при на­чаль­ном от­кло­не­нии бру­сок не имел ско­ро­сти, мак­си­маль­ное от­кло­не­ние равно на­чаль­но­му и

В) При ко­ле­ба­ни­ях ма­ят­ни­ка энер­гия пе­ри­о­ди­че­ски пе­ре­хо­дит из ки­не­ти­че­ской в по­тен­ци­аль­ную и об­рат­но. Мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия до­сти­га­ет­ся тогда, когда по­тен­ци­аль­ная энер­гия равна нулю. В силу за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии:

 

Пе­ри­од ко­ле­ба­ний пру­жин­но­го ма­ят­ни­ка от­ку­да Найдём мак­си­маль­ную ско­рость груза:

 

 

 

Ответ: 452.

18. За­да­ние. То­чеч­ное тело бро­ше­но вер­ти­каль­но вверх с на­чаль­ной ско­ро­стью 20 м/с. Опре­де­ли­те, как из­ме­ня­ют­ся сле­ду­ю­щие фи­зи­че­ские ве­ли­чи­ны за вто­рую се­кун­ду полёта тела: по­тен­ци­аль­ная энер­гия тела от­но­си­тель­но по­верх­но­сти Земли; ки­не­ти­че­ская энер­гия тела; мо­дуль им­пуль­са тела.

 

Для каж­дой ве­ли­чи­ны опре­де­ли­те со­от­вет­ству­ю­щий ха­рак­тер из­ме­не­ния:

1) уве­ли­чи­ва­ет­ся;

2) умень­ша­ет­ся;

3) не из­ме­ня­ет­ся.

 

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

 


ФИ­ЗИ­ЧЕ­СКИЕ ВЕ­ЛИ­ЧИ­НЫ

ИХ ИЗ­МЕ­НЕ­НИЕ

A) по­тен­ци­аль­ная энер­гия тела от­но­си­тель­но по­верх­но­сти Земли   1) уве­ли­чи­ва­ет­ся
Б) ки­не­ти­че­ская энер­гия тела            2) умень­ша­ет­ся
B) мо­дуль им­пуль­са тела    3) не из­ме­ня­ет­ся
   
   

 

A Б B
     

 

Ре­ше­ние.

Счи­та­ем, что на тело дей­ству­ет толь­ко сила тя­же­сти, а, зна­чит, уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния g = 10 м/с2. За­пи­шем зав­си­си­мость ко­ор­ди­на­ты и про­ек­ции ско­ро­сти тела на вер­ти­каль­ную ось от вре­ме­ни:

 

 

 

Чтобы найти из­ме­не­ния энер­гий и мо­ду­ля им­пуь­са, найдём зна­че­ния этих ве­ли­чин через 1 се­кун­ду и через 2 се­кун­ды дви­же­ния:

 

 

 

 

По­тен­ци­аль­ная энер­гия за­ви­сит от вы­со­ты, а по­сколь­ку ко­ор­ди­на­та уве­ли­чи­ва­ет­ся, то и по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­ва­ет­ся.

Ки­не­ти­че­ская энер­гия за­ви­сит от квад­ра­та ско­ро­сти, мо­дуль им­пуль­са тела за­ви­сит от ско­ро­сти ли­ней­но. За вто­рую се­кун­ду ско­рость умень­ша­ет­ся, сле­до­ва­тель­но ки­не­ти­че­ская энер­гия и мо­дуль им­пуль­са тела умень­ша­ют­ся.

19. За­да­ние 19 № 588. Под дей­стви­ем силы тяги, при­ло­жен­ной через ди­на­мо­метр, бру­сок рав­но­мер­но пе­ре­дви­га­ют по го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти стола (см. ри­су­нок).

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

1) В вер­ти­каль­ном на­прав­ле­нии сила тя­же­сти ком­пен­си­ру­ет­ся силой упру­го­сти, дей­ству­ю­щей на бру­сок со сто­ро­ны стола.

2) Сила тре­ния сколь­же­ния равна 1,75 Н.

3) В вер­ти­каль­ном на­прав­ле­нии на бру­сок не дей­ству­ют ни­ка­кие силы.

4) Сила тяги F равна 1,5 Н.

5) Сила тре­ния сколь­же­ния пре­не­бре­жи­мо мала.


 

Ре­ше­ние.

Про­ана­ли­зи­ру­ем утвер­жде­ния.

1) По­сколь­ку бру­сок не дви­га­ет­ся в вер­ти­каль­ном на­прав­ле­нии, сила тя­же­сти ком­пен­си­ру­ет­ся силой упру­го­сти, дей­ству­ю­щей на бру­сок со сто­ро­ны стола.

2) Утвер­жде­ние верно в со­от­вет­ствии с по­ка­за­ни­я­ми ди­на­мо­мет­ра.

3) Утвер­жде­ние про­ти­во­ре­чит ана­ли­зу утвер­жде­ния 1.

4) Сила тяги равна силе тре­ния, по­сколь­ку бру­сок пе­ре­ме­ща­ет­ся рав­но­мер­но.

5) Утвер­жде­ние про­ти­во­ре­чит утвер­жде­нию 4.

 

Ответ: 1, 2.

20. За­да­ние. Изу­чая маг­нит­ные свой­ства элек­тро­маг­ни­та, уче­ник со­брал элек­три­че­скую схему, со­дер­жа­щую ка­туш­ку, на­мо­тан­ную на же­лез­ный сер­деч­ник, и уста­но­вил рядом с ка­туш­кой маг­нит­ную стрел­ку (см. рис. 1). При про­пус­ка­нии через ка­туш­ку элек­три­че­ско­го тока маг­нит­ная стрел­ка по­во­ра­чи­ва­ет­ся (рис. 2 и 3).

Какие утвер­жде­ния со­от­вет­ству­ют ре­зуль­та­там про­ведённых экс­пе­ри­мен­таль­ных на­блю­де­ний? Из пред­ло­жен­но­го пе­реч­ня утвер­жде­ний вы­бе­ри­те два пра­виль­ных. Ука­жи­те их но­ме­ра.

1) Ка­туш­ка при про­хож­де­нии через неё элек­три­че­ско­го тока при­об­ре­та­ет свой­ства маг­ни­та.

2) Маг­нит­ные свой­ства ка­туш­ки за­ви­сят от ко­ли­че­ства её вит­ков.

3) При уве­ли­че­нии элек­три­че­ско­го тока, про­те­ка­ю­ще­го через ка­туш­ку, маг­нит­ное дей­ствие ка­туш­ки уси­ли­ва­ет­ся.

4) При из­ме­не­нии на­прав­ле­ния элек­три­че­ско­го тока, про­те­ка­ю­ще­го через ка­туш­ку, на­маг­ни­чен­ность же­лез­но­го сер­деч­ни­ка, рас­по­ло­жен­но­го внут­ри ка­туш­ки, ме­ня­лась на про­ти­во­по­лож­ную.

5) Ле­во­му торцу же­лез­но­го сер­деч­ни­ка (торцу № 2) на рис. 2 со­от­вет­ству­ет южный полюс элек­тро­маг­ни­та.


 

Ре­ше­ние.

Про­ана­ли­зи­ру­ем утвер­жде­ния.

1) Ка­туш­ка при про­хож­де­нии через неё элек­три­че­ско­го тока при­об­ре­та­ет свой­ства маг­ни­та. Утвер­жде­ние­вер­но.

2) Ко­ли­че­ство вит­ков не ме­ня­лось в ходе экс­пе­ри­мен­та, по­это­му утвер­жде­ние 2) не сле­ду­ет из экс­пе­ри­мен­та, оно не­вер­но.

3) В ходе экс­пе­ри­мен­та не ме­нял­ся ис­точ­ник тока, по­это­му утвер­жде­ние 3) не сле­ду­ет из экс­пе­ри­мн­та, оно не­вер­но.

4) При из­ме­не­нии на­прав­ле­ния элек­три­че­ско­го тока, про­те­ка­ю­ще­го через ка­туш­ку, на­маг­ни­чен­ность же­лез­но­го сер­деч­ни­ка, рас­по­ло­жен­но­го внут­ри ка­туш­ки, ме­ня­лась на про­ти­во­по­лож­ную, т. к. маг­нит­ная стрел­ка раз­во­ра­чи­ва­лась на 180°. Утвер­жде­ние верно.

5) Т. к. север­ный полюс маг­нит­ной стрел­ки дол­жен при­тя­ги­вать­ся к юж­но­му по­лю­су, ле­во­му торцу же­лез­но­го сер­деч­ни­ка (торцу № 2) на рис. 2 со­от­вет­ству­ет се­вер­ный полюс элек­тро­маг­ни­та. Утвер­жде­ние не­вер­но.

 

Ответ: 14.

21. За­да­ние. Раз­ло­же­ние света в спектр в ап­па­ра­те, изоб­ражённом на ри­сун­ке, ос­но­ва­но на

 

1) яв­ле­нии дис­пер­сии света

2) яв­ле­нии от­ра­же­ния света

3) яв­ле­нии по­гло­ще­ния света

4) свой­ствах тон­кой линзы

 

Изу­че­ние спек­тров

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

1) раз­ло­жить из­лу­че­ние в спектр;

2) из­ме­рить рас­пре­де­ле­ние энер­гии в спек­тре.

 

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

Так как раз­ным ча­сто­там со­от­вет­ству­ют раз­лич­ные по­ка­за­те­ли пре­лом­ле­ния, то из приз­мы вы­хо­дят па­рал­лель­ные пучки раз­но­го цвета, не сов­па­да­ю­щие по на­прав­ле­нию. Они па­да­ют на линзу L2. На фо­кус­ном рас­сто­я­нии от этой линзы рас­по­ла­га­ет­ся экран, ма­то­вое стек­ло или фо­то­пла­стин­ка. Линза L2фо­ку­си­ру­ет па­рал­лель­ные пучки лучей на экра­не, и вме­сто од­но­го изоб­ра­же­ния щели по­лу­ча­ет­ся целый ряд изоб­ра­же­ний. Каж­дой ча­сто­те (точ­нее, уз­ко­му спек­траль­но­му ин­тер­ва­лу) со­от­вет­ству­ет своё изоб­ра­же­ние в виде цвет­ной по­лос­ки. Все эти изоб­ра­же­ния вме­сте и об­ра­зу­ют спектр. Энер­гия из­лу­че­ния вы­зы­ва­ет на­гре­ва­ние тела, по­это­му до­ста­точ­но из­ме­рить тем­пе­ра­ту­ру тела и по ней су­дить о ко­ли­че­стве по­глощённой в еди­ни­цу вре­ме­ни энер­гии. В ка­че­стве чув­стви­тель­но­го эле­мен­та можно взять тон­кую ме­тал­ли­че­скую пла­сти­ну, по­кры­тую тон­ким слоем сажи, и по на­гре­ва­нию пла­сти­ны су­дить об энер­гии из­лу­че­ния в дан­ной части спек­тра.


 

Ре­ше­ние.

Из вто­ро­го аб­за­ца ясно, что раз­ло­же­ние света в спектр ос­но­ва­но на яв­ле­нии дис­пер­сии света — за­ви­си­мо­сти по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния от длины волны света.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 1.

22. За­да­ние. В каких ча­стях зем­ной ат­мо­сфе­ры на­блю­да­ет­ся наи­боль­шая ак­тив­ность по­ляр­ных си­я­ний?

 

1) толь­ко около Се­вер­но­го по­лю­са

2) толь­ко в эк­ва­то­ри­аль­ных ши­ро­тах

3) около маг­нит­ных по­лю­сов Земли

4) в любых ме­стах зем­ной ат­мо­сфе­ры

 

По­ляр­ные си­я­ния

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

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

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

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

Опыты под­твер­ди­ли на­уч­ное пред­по­ло­же­ние учёного.

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

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

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


 

Ре­ше­ние.

Наи­боль­шая ак­тив­ность по­ляр­ных си­я­ний на­блю­да­ет­ся около маг­нит­ных по­лю­сов Земли.

 

Пра­виль­ный ответ ука­зан под но­ме­ром 3.

 

При­ме­ча­ние.

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

23. За­да­ние 23 № 1421. При про­ве­де­нии опыта Плато уче­ник на­блю­дал боль­шую сфе­ри­че­скую каплю ани­ли­на, ко­то­рая пла­ва­ла в со­су­де с рас­тво­ром соли с со­от­вет­ству­ю­щим об­ра­зом по­до­бран­ной кон­цен­тра­ци­ей. Уче­ник до­сы­пал на дно со­су­да ещё чуть-чуть соли. При мед­лен­ном рас­тво­ре­нии соли плот­ность рас­тво­ра в раз­ных ча­стях со­су­да стала раз­ной — в ниж­ней части не­мно­го бóльшей, чем в верх­ней. Как из­ме­нит­ся форма капли? Ответ по­яс­ни­те.

По­верх­ност­ное на­тя­же­ние жид­ко­стей

 

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

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

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

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

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

Ре­ше­ние.

1. Капля ста­нет не­мно­го сплюс­ну­той по вер­ти­ка­ли.

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

 
 
 
 
 

24. За­да­ние. (по ма­те­ри­а­лам Кам­зее­вой Е.Е.)

Ис­поль­зуя ди­на­мо­метр, ста­кан с водой, ци­линдр, со­бе­ри­те экс­пе­ри­мен­таль­ную уста­нов­ку для опре­де­ле­ния мо­ду­ля вы­тал­ки­ва­ю­щей силы (силы Ар­хи­ме­да), дей­ству­ю­щей на ци­линдр. В от­ве­те:

1) сде­лай­те ри­су­нок экс­пе­ри­мен­таль­ной уста­нов­ки;

2) за­пи­ши­те фор­му­лу для расчёта вы­тал­ки­ва­ю­щей силы;

3) ука­жи­те ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний веса ци­лин­дра в воз­ду­хе и веса ци­лин­дра в воде;

4) за­пи­ши­те чис­лен­ное зна­че­ние вы­тал­ки­ва­ю­щей силы.

 

Ха­рак­те­ри­сти­ка обо­ру­до­ва­ния

При вы­пол­не­нии за­да­ния ис­поль­зу­ет­ся ком­плект обо­ру­до­ва­ния в со­ста­ве:

· ла­тун­ный ци­линдр мас­сой 170 г;

· сосуд с водой;

· ди­на­мо­метр школь­ный с пре­де­лом из­ме­ре­ния 4 Н (цена де­ле­ния 0,1 Н).


 

Ре­ше­ние.

1) ри­су­нок экс­пе­ри­мен­таль­ной уста­нов­ки:

 

 

2) Р1 = mg; Р2 = mgFвыт; Fвыт= Р1Р2;

3) Р1 = 1,7 Н; Р2= 1,5 Н;

4) Fвыт= 0,2 Н.

25. За­да­ние. Же­лез­ный кубик, ле­жа­щий на глад­кой го­ри­зон­таль­ной по­верх­но­сти, при­тя­ги­ва­ет­ся к се­вер­но­му по­лю­су по­сто­ян­но­го по­ло­со­во­го маг­ни­та, сколь­зя по этой по­верх­но­сти. Как дви­жет­ся кубик: рав­но­мер­но, рав­но­уско­рен­но или с по­сто­ян­но воз­рас­та­ю­щим по мо­ду­лю уско­ре­ни­ем? Ответ по­яс­ни­те.


 

Ре­ше­ние. 

Ответ: кубик дви­жет­ся с по­сто­ян­но воз­рас­та­ю­щим по мо­ду­лю уско­ре­ни­ем.Обос­но­ва­ние: так как сила при­тя­же­ния со сто­ро­ны по­лю­са по­сто­ян­но­го маг­ни­та воз­рас­та­ет по мере при­бли­же­ния же­лез­но­го ку­би­ка к по­лю­су, то со­глас­но вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на уско­ре­ние ку­би­ка будет воз­рас­тать по мере его при­бли­же­ния к этому по­лю­су.

 

 

 

 
 

26. За­да­ние. Сталь­ной оско­лок, падая с вы­со­ты 470 м, на­грел­ся на 0,5 °С в ре­зуль­та­те со­вер­ше­ния ра­бо­ты сил со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха. Чему равна ско­рость оскол­ка у по­верх­но­сти земли?


 

Ре­ше­ние.

Так как дей­ству­ют силы со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха, по­тен­ци­аль­ная энер­гия оскол­ка не пе­ре­хо­дит це­ли­ком в ки­не­ти­че­скую: часть энер­гии тра­тит­ся на на­гре­ва­ние. Зна­чит,

 

;

 

от­ку­да  .

 

Ответ: 94,3 м/с.

27. За­да­ние 27 № 891. Элек­три­че­ская цепь со­сто­ит из ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния и двух ре­зи­сто­ров 1 и 2, включённых па­рал­лель­но (см. ри­су­нок). Ре­зи­стор 1 пред­став­ля­ет собой две по­сле­до­ва­тель­но со­единённые про­во­ло­ки A и Б оди­на­ко­вой длины lA = lБ = l и раз­лич­ных по­пе­реч­ных се­че­ний: . Ре­зи­стор 2 пред­став­ля­ет собой две по­сле­до­ва­тель­но со­единённые про­во­ло­ки В и Г оди­на­ко­во­го по­пе­реч­но­го се­че­нияSВ = SГ = S, но раз­лич­ной длины: . Про­во­ло­ки A и Г сде­ла­ны из од­но­го ма­те­ри­а­ла с удель­ным со­про­тив­ле­ни­ем ρ; про­во­ло­ки Б и В также сде­ла­ны из од­но­го ма­те­ри­а­ла с удель­ным со­про­тив­ле­ни­ем 2ρ. Най­ди­те от­но­ше­ние сил токов, те­ку­щих через со­про­тив­ле­ния 1 и 2.


Ре­ше­ние.

Со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка x опре­де­ля­ет­ся сле­ду­ю­щей фор­му­лой:

 

.

 

Для про­вод­ни­ка A имеем:

 

;

 

для про­вод­ни­ка Б имеем:

 

;

 

для про­вод­ни­ка В имеем:

 

;

 

для про­вод­ни­ка Г имеем:

.

 

 

.

 

От­сю­да

 

.

 

По за­ко­ну Ома для участ­ка цепи

.

 

 

Ответ: 2.

Добавить комментарий