Презентация на тему Подготовке к ЕГЭ. Задача 28 (C1). Механика — квантовая физика, качественная задача

года по физике для задания 28

обоснования. При выполнении этого задания нужно помнить о необходимости

четкое действительное изображение предмета АВ на экране Э (см.

Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

тонкой линзе служит точка. В данной задаче это означает,

2. Пока картон не мешает, построим изображение в линзе предмета АВ, используя лучи, исходящие из точки В. Проведя первый луч через центр линзы, находим точку В′ ‒ изображение точки В. Проводим следующие два луча, находим фокусы линзы. Затем проводим еще один луч, пользуясь правилом, что изображением точки является точка.

3. Кусок картона К перекрывает первые лучи, но никак не влияет на ход остальных. Благодаря этим и аналогичным им лучам изображение предмета продолжает существовать на прежнем месте, не меняя формы, но становится темнее, т.к. часть лучей больше не участвуют в построении изображения.

графики изобарного расширения (нагревания) двух порций одного и того

описывается уравнением Менделеева-Клапейрона   pV = vRT, где v –

под поршнем длительное время находятся вода и ее пар.

3—4 см, согнутое из тонкой проволоки, окунуть в раствор

пленки обусловлена интерференцией света, отраженного от передней и задней

при температуре воздуха в комнате 29 С на стенке

пружина из нескольких крупных витков провода подвешена к потолку.

Большое время после замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Пружина сожмется, ее длина уменьшится.
В соседних витках

2) До замыкания ключа пружина находится в состоянии, в котором упругие силы, действующие на каждый виток пружины со стороны соседних витков, уравновешивают силу тяжести, действующую на виток.

3) При замыкании ключа К по цепи пойдет ток.

током удерживают неподвижно в поле полосового магнита. Полярность подключения

Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха.

Рамка повернется по часовой стрелке и встанет перпендикулярно оси

3) На левое звено рамки действует сила Ампера, направленная вверх, а на правое звено – вниз.

2) В исходном положении в левом звене рамки ток направлен к нам, а в правом – от нас.

4) Эти силы разворачивают рамку на неподвижной оси МО по часовой стрелке, возникают колебания рамки вокруг положения равновесия. Сопротивление воздуха способствует затуханию этих колебаний.

изолирующих подставках, подвесили на шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную

Под действием эл. поля пластин изменится распределение электронов в гильзе и произойдёт её электризация: левая сторона будет иметь отрицательный заряд, а правая сторона – положительный.
Сила взаимодействия заряженных тел уменьшается с ростом расстояния между ними. Поэтому притяжение к пластинам ближних к ним сторон гильзы будет больше отталкивания противоположных сторон гильзы, и гильза будет двигаться к ближайшей пластине, пока не коснётся её.
В момент касания пластины гильза приобретёт заряд того же знака, какой имеется у пластины, оттолкнётся от неё и будет двигаться к противоположной пластине. Коснувшись её, гильза поменяет знак заряда, вернётся к первой пластине, и такое движение будет периодически повторяться.

+

-

Задача 28 из раздела «Электродинамика»

показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с внутреннем сопротивлением),

результате замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

До замыкания ключа амперметр показывает нулевой ток, вольтметр –

1) Показания амперметра станут отличными от нуля, а показания вольтметра уменьшатся.

электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра

Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата вправо. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с ε.

первичной обмотке идет ток, он создает в ней магнитный

1

2

Обозначим катушку трансформатора, подключенную к источнику тока 1, а подключенную к вольтметру 2.

В трансформаторе первичная и вторичная обмотки связаны индуктивно.

ползунка реостата вправо, его сопротивление начнет увеличиваться, следовательно сила

1

2

как изменялись объем и температура некоторого постоянного количества разряженного

уменьшалось или же оставалось неизменным? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

газа на участке 1−2 увеличивалось, на участке 2−3 не

2) На участке 1−2 процесс изотермический. По закону Бойля-Мариотта (pV = const), при уменьшении объема давление увеличивается.

На участке 2−3 процесс изобарный; значит, давление остается неизменным. На участке 3-4 процесс изохорный. По закону Шарля (P/T=const) температура увеличивается, следовательно, давление увеличивается

полуметра, запаянную с одного конца, целиком заполни­ли водой и

вода занимает весь объем трубки и не выливается из

проведены два опыта с одним и тем же лазером.

металлического шара находится крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар

рисунок картины силовых линий: внутри полости — семейство прямых

Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с

металлические пластины большой площади.  Пластины
расположены параллельно друг другу, расстояние

проводника нет. Весь электростатический заряд металлической пластины сосредоточен на

заряды, указанные на рисунке. Какой заряд находится на правой

1

2

3

q

2q

-3q

Суммарное электрическое поле внутри пластины должно быть равно нулю, иначе в ней будет течь ток. Значит, поле зарядов, расположенных левее этого массива, должно компенсироваться полем зарядов, расположенных справа от него.

Поэтому, во-первых, суммарный заряд всех трех пластин должен быть распределён так, что суммарный «левый» заряд равен (по величине и по знаку) суммарному «правому» заряду.
Во-вторых, суммарный заряд всех трёх пластин равен нулю:
q+2q-3q=0.
Значит, слева от проводящего массива третьей пластины (как и справа от него) должен располагаться суммарный нулевой заряд. Это достигается в том случае, когда на правой поверхности третьей пластины находится 0.

Задача из раздела «Электростатика»

Решение задачи

между полюсами электромагнита создано сильное магнитное поле, линии индукции

начальный момент времени пластинка падает под действием силы тяжести

начальнoй скopoстью из пoлoжения, изoбpажённoгo на pис. 1. Пpoлетая

Задача из раздела
«Электромагнитная индукция»

в кoльцe вызвaн ЭДС индукции, вoзникaющeй пpи пepeсeчeнии пpoвoдникoм

воды для наблюдателя, находящегося в лодке. Объясните это явление.
Рассмотрим

при температуре воздуха в комнате 23оС на стенке стакана

Ответ: относительная влажность воздуха в комнате 50 %.
Решение.
Начало конденсации означает, что водяной пар стал насыщенным, и относительная влажность воздуха стала равной 100 %. При этом давление пара равно 14 гПа, а его плотность 10,7 г/см3 – это и есть абсолютная влажность воздуха. Поскольку при температуре 23оС давление насыщенного пара равно 28 гПа, то относительная влажность воздуха в комнате φ = 14/28 = 0,5 = 50 %.
Конденсация паров воды начинается тогда, когда парциальное давление водяного пара станет равным давлению насыщенного пара. Поскольку давление газа p = nkT определяется его концентрацией, а следовательно, плотностью, и температурой, а давление насыщенного пара зависит от температуры, то конденсация может начинаться при разных температурах в зависимости от абсолютной влажности (плотности) пара.

слоя снега на крыше дома капает вода, замерзающая на

Поэтому в оттепель температура крыши под снегом поднимается выше

приводится в движение двигателем, который соединяется с ведущими колесами

механике»
При износе диска сцепления и уменьшении его прижатия к

потолку на лёгкой нерастяжимой нити, совершает колебания в вертикальной

приложены сила тяжести mg, направленная вертикально вниз, и сила

тока, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент

реостата уменьшается, следовательно сила тока в цепи увеличивается т.к

2. Изменение силы тока вызывает изменение индукции магнитного поля, следовательно меняется и магнитный поток, пронизывающий витки вторичной обмотки.

3. В соответствии с законом Фарадея, возникает Э.Д.С
индукции

во вторичной обмотке, а, следовательно, и напряжение U на её концах. Это напряжение и будет фиксировать вольтметр.

Ответ: при движении ползунка реостата вниз, показания амперметра увеличиваются, а вольтметр будет показывать напряжение на концах вторичной обмотки.

стенками, в которой она может двигаться практически без трения.

Ответ: Сможет

Решение (вариант):
 Для того, чтобы выскользнуть из ямки через левый край, льдинка должна иметь механическую энергию не менее 5 Дж, а через правый край – менее 4 Дж. В указанный момент механическая энергия льдинки равна Ек + Ер = 4 Дж. Поскольку трение отсутствует, эта энергия сохраняется, значит, льдинка сможет выскользнуть из ямы через ее правый край.

Миска покоится на поверхности Земли. Что произойдет с глубиной погружения

Ответ: глубина погружения не изменится.

Решение (вариант 1)
По второму закону Ньютона, ma = FA – mg (1), где m – масса бруска, FA - Архимедова сила, равная весу вытесненной бруском воды: FA = mж(g + a) = ρVж(g + a) (2). Жидкости практически несжимаемы, поэтому плотность воды не зависит от ускорения и остается постоянной при любом движении описанной системы.
В покоящемся лифте ρgV = mg (3), а в движущемся, с учетом (1), ρV1(g + a ) = m(g + a) (4). Из выражения (4), получаем, что ρV1 = m, и, сравнивая его с (3), заключаем, что V1 = V, т.е. глубина погружения бруска не изменится.

Решение (вариант 2) (Д.Д.Гущин)
Сила Архимеда, которая поддерживает брусок на поверхности воды, равна по модулю весу вытесненной бруском воды.
Когда брусок, вода и миска покоятся относительно Земли, одна и та же сила Архимеда уравновешивает силу тяжести, как в случае плавающего бруска, так и в случае вытесненной им воды. Поэтому масса бруска и масса вытесненной им воды одинаковы.
Когда брусок, вода и миска покоятся относительно друг друга, но движутся с ускорением относительно Земли, одна и та же сила Архимеда вместе с силой тяжести сообщает одно и то же ускорение как плавающему бруску, так и воде в объеме, вытесненном бруском, что приводит к соотношению: , откуда следует, что и при движении относительно Земли с ускорением масса бруска и масса вытесненной им воды одинаковы. Поскольку масса бруска одна и та же, масса вытесненной им воды в обоих случаях одинакова. Вода практически несжимаема, поэтому плотность воды в обоих случаях одинакова. Значит, объем вытесненной воды не изменяется, глубина погружения бруска в лифте остается прежней.

порций одного и того же идеального газа при одном

Ответ: Количество вещества в первой порции меньше, чем во второй.

Решение (вариант):
Состояние газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона pV = υRT, где ν – количество вещества. По условию давление двух порций газа одинаково, поэтому различие температур при одном и том же объеме (см. рис.) объясняется различием количеств вещества. Поскольку при этом Т1 > T2, то из равенства для обоих порций газа произведения pV0 вытекает, что υ1 < υ2

порций одного и того же идеального газа при одном

Ответ: Количество вещества в первой порции меньше, чем во второй.

Решение (вариант):
Состояние газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона pV = υRT, где ν – количество вещества. По условию давление двух порций газа одинаково, поэтому различие температур при одном и том же объеме (см. рис.) объясняется различием количеств вещества. Поскольку при этом Т1 > T2, то из равенства для обоих порций газа произведения pV0 вытекает, что υ1 < υ2

постоянной массы. По невнимательности ученик, отметив на графике начальное

Ответ: по горизонтальной оси отложена температура, по вертикальной – давление.

Решение:
Если обозначить величины, отложенные по осям абсцисс и ординат, x и y соответственно, то, как видно по графику, x1 < x2, y1 < y2. Таким неравенствам удовлетворяют соотношения давлений и температур газа, но не удовлетворяет соотношение объемов. Следовательно, на графике представлены значения p, T.
Выясним теперь, на каких именно осях они отложены. Проведем изохоры через точки 1 и 2. Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона, pV = νRT, поэтому при постоянной массе газа p = νRT/V. Тогда при одной и той же температуре газ, занимающий меньший объем, производит большее давление.
Предположим, что по оси абсцисс отложена температура. При Т = Т1 р1 < p2, значит, V1 > V2, что соответствует условию. Если же предположить, что по оси абсцисс отложено давление, то, рассуждая аналогично, получим V1 < V2, что противоречит условию.
Таким образом, по оси абсцисс отложена температура, а по оси ординат – давление.

рабочим телом является идеальный одноатомный газ. На каком из

 
Ответ: 2-3.
Решение:
Построим график процесса в осях p, V. Имея в виду, что в этом случае работа газа численно равна площади фигуры по графиком процесса, заключаем, что максимальная работа совершается на участке 2-3.

На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии U

Ответ: в процессах 1-2 и 2-3 объем газа увеличивался
Решение:
Воспользуемся первым законом термодинамики: Q = ∆U + A, где А – работа системы над внешними телами. Именно по знаку А можно судить об изменении объема газа. Очевидно, A = Q - ∆U .
В процессе 1-2 Q >0, ∆U = 0, следовательно, A > 0, значит, объем газа увеличивался.
В процессе 2-3 Q = 0, ∆U < 0, следовательно, А > 0, и объем газа увеличивался.
Т.о, в процессах 1-2 и 2-3 объем газа увеличивался.

вода и ее пар. Поршень начинают выдвигать из сосуда.

Ответ: Масса жидкости в сосуде будет уменьшаться.
Решение:
Вода и водяной пар находятся в закрытом сосуде длительное время, поэтому водяной пар является насыщенным. При выдвигании поршня происходит изотермическое расширение пара, давление и плотность насыщенного пара в этом процессе не меняются. Следовательно, будет происходить испарение жидкости. Значит, масса жидкости в сосуде будет уменьшаться.

комнату и обнаружил, что его очки запотели. Какой должна

Ответ: температура на улице не выше 11°С.
Решение:
Когда человек входит в дом, температура стекол его очков практически равна температуре на улице. Очки запотевают, если в тонком слое холодного воздуха, прилегающего к стеклам, водяной пар становится насыщенным: в этом случае на них образуется роса.
Если относительная влажность воздуха в комнате 50%, то парциальное давление водяных паров составляет половину давления насыщенного пара при комнатной температуре, т.е. 1,32 кПа. По таблице находим, что такой пар становится насыщенным при температуре 11°С. Таким образом, температура на улице не выше 11°С.

комнате 23оС на стенке стакана с холодной водой начинается

Ответ: относительная влажность воздуха в комнате 50 %.
Решение.
Начало конденсации означает, что водяной пар стал насыщенным, и относительная влажность воздуха стала равной 100 %. При этом давление пара равно 14 гПа, а его плотность 10,7 г/см3 – это и есть абсолютная влажность воздуха. Поскольку при температуре 23оС давление насыщенного пара равно 28 гПа, то относительная влажность воздуха в комнате φ = 14/28 = 0,5 = 50 %.
Конденсация паров воды начинается тогда, когда парциальное давление водяного пара станет равным давлению насыщенного пара. Поскольку давление газа p = nkT определяется его концентрацией, а следовательно, плотностью, и температурой, а давление насыщенного пара зависит от температуры, то конденсация может начинаться при разных температурах в зависимости от абсолютной влажности (плотности) пара.

одного конца, целиком заполнили водой и установили вертикально открытым

Ответ: при кипении вода в трубке установится на уровне воды в тазике.

Решение (вариант 1) (Д.Д.Гущин)
1. При комнатной температуре вода занимает весь объем трубки и не выливается из нее, потому что давление насыщенного водяного пара при комнатной температуре очень невелико (менее 3% от нормального атмосферного давления), и «торричеллиева пустота», заполненная насыщенным водяным паром, над водой возникнет только если высота водяного столба будет примерно 10 метров.
2. С ростом температуры воды давление ее насыщенного пара растет, пока при температуре кипения не сравняется с внешним атмосферным давлением.
3. Поэтому, когда температура воды в трубке приблизится к температуре кипения, над водой в трубке появится торричеллиева пустота», заполненная насыщенным водяным паром. С дальнейшим повышением температуры уровень воды в трубке будет понижаться. При температуре кипения достигается равенство давления насыщенного водяного пара в трубке и атмосферного давления, поэтому уровень воды в трубке и в тазике одинаков.

Решение (вариант 2)
 
Нормальное атмосферное давление, равное 100 кПа, уравновешивает давление столба воды высотой 10 м (p = ρgh), а давление насыщенного водяного пара при комнатной температуре пренебрежимо мало по сравнению с атмосферным. Именно поэтому трубку длиной около полуметра вода заполняет полностью.
Кипение представляет собой интенсивное образование по всему объему жидкости и всплытие пузырьков насыщенного пара и начинается при той температуре, при которой давление насыщенного пара равно внешнему давлению. Т.о, при кипении воды над ней в трубке образуется насыщенный пар, выталкивающий ее из трубки. Поскольку при этом давление пара равно атмосферному давлению, вода будет вытеснена из трубки до уровня воды в тазике.
Т.о., при кипении уровни воды в трубке и тазике совпадут.

в двух одинаковых высоких мензурках от температуры t1 =

 Ответ: Быстрее справится с заданием Петя.

Решение:
Наиболее эффективная теплопередача в жидкости осуществляется путем конвекции. При охлаждении воды она возникает под действием силы тяжести и силы Архимеда, вследствие различий в плотности холодной и теплой воды. В соответствии с законом Архимеда, более плотная вода перемещается вниз, а менее плотная – вверх. В указанном интервале температур холодная вода имеет меньшую плотность и движется от кусочка льда вверх. Чтобы правильно использовать механизм конвекции, лёд нужно разместить в воде так, чтобы обеспечить условия для ее свободной циркуляции, т.е. снизу, как это сделал Петя.

выравниванию температур в комнате в зимнее время? Ответ поясните,

 
Решение.
Перемешивание воздуха и выравнивание его температуры в комнате при работающих батареях происходит за счет конвекции. В соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона, pV = mRT/M, из чего следует, что плотность воздуха ρ = pM/RT при одном и том же давлении у холодного воздуха выше, чем у теплого. Поэтому теплый воздух, нагретый батареей, в соответствии с законом Архимеда поднимается вверх, а воздух, остывший от соприкосновения с холодным стеклом окна, опускается вниз к батарее, где нагревается и поднимается вверх. Это перемешивание выравнивает температуру в комнате.

подвесили на длинной шелковой нити легкую металлическую незаряженную гильзу.

Ответ: Гильза притянется к пластине, коснётся её, а потом отскочит и зависнет в отклонённом состоянии.
 
Решение (вариант)

Под действием электрического поля пластины изменится распределение электронов в гильзе, и ее поверхность электризуется: сторона, ближайшая к пластине приобретет отрицательный заряд, а противоположная сторона — положительный (электростатическая индукция). Поскольку поле небольшой пластины неоднородно, и ближе к пластине напряженность поля больше, сила притяжения гильзы к пластине, действующая на ее левую сторону, больше силы отталкивания, действующей на правую сторону. Равнодействующая этих сил направлена к пластине, и гильза будет притягиваться к ней.
Если нить достаточно длинная, а гильза достаточно легкая, то гильза коснется пластины. В момент касания часть электронов перейдет с гильзы на положительно заряженную пластину, гильза приобретет положительный заряд, оттолкнется от пластины и остановится в положении, в котором равнодействующая сил электростатического отталкивания, тяжести и натяжения нити станет равной нулю.
Если длина нити недостаточна для того, чтобы гильза коснулась пластины, или гильза достаточно тяжелая, то она остановится в положении, в котором равнодействующая сил электростатического притяжения, тяжести и натяжения нити равна нулю.

Пластины расположены параллельно друг другу, расстояние между пластинами много

Ответ : 0.

Решение (вариант 1)
Электрическое поле внутри проводника равно нулю. Весь статический заряд проводника (металлической пластины) сосредоточен на его поверхности. Поле зарядов, расположенных левее третьей пластины, должно компенсироваться полем зарядов, расположенных справа от нее.
Суммарный заряд трех пластин должен быть распределен так, чтобы суммарный «левый заряд» был равен суммарному правому заряду. Суммарный заряд всех трех пластин равен нулю (3q - 4q + q = 0). Значит, справа и слева от третьей пластины должен находиться заряд, равный нулю. Это достигается в том случае, если на правой поверхности третьей пластины находится заряд, равный нулю.

 Решение (вариант 2)
Каждая пластина создает однородное электрическое поле, напряженность которого зависит от ее заряда (пропорциональна ему). Результирующее поле, напряженность которого находится по принципу суперпозиции, приводит к перераспределению зарядов на проводящих пластинах за счет электростатической индукции. При этом заряды сосредоточены на поверхности пластин, а макроскопический заряд и напряженность поля внутри пластин равны нулю. Поле внутри правой пластины создано пластинами с зарядами 3q и -4q, а также распределенным по ее поверхности зарядом q. Для того, чтобы компенсировать поле зарядов 3q и -4q, сумма которых равна –q, заряд q должен быть сосредоточен целиком на левой стороне пластины: в противном случае напряженность созданного им поля будет меньше необходимой. В таком случае, заряд правой поверхности пластины равен нулю.

реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра.

Ответ:  Показания амперметра увеличатся, а вольтметра — уменьшатся
Решение
Эквивалентная электрическая схема цепи, учитывающая внутреннее сопротивление батареи, изображена на рисунке, где I — сила тока в цепи. Ток через вольтметр практически не течет, а сопротивление амперметра пренебрежимо мало.
Сила тока в цепи определяется законом Ома для замкнутой цепи: . .

В соответствии с законом Ома для участка цепи напряжение, измеряемое вольтметром

При перемещении движка реостата вправо его сопротивление R1 уменьшается, что приводит к уменьшению полного сопротивления цепи. Сила тока в цепи при этом растет, а напряжение на батарее уменьшается.

Пластины расположены параллельно друг другу, расстояние между пластинами много

ток силой I, может вращаться вокруг вертикальной оси OO',

Решение (вариант)

На проводник с током магнитном поле действует сила Ампера, величина которой определяется законом Ампера F=IBlsin α, а направление - правилом левой руки. Тогда на левую и правую стороны рамки действуют силы F1 и F2 соответственно, направленные так, как показано на рисунке (вид сверху). Силы, действующие на верхнюю и нижнюю стороны рамки, параллельные вектору магнитной индукции, равны нулю.
 Силы F1 и F2 поворачивают рамку против часовой стрелки (создают вращающий момент) до тех пор, пока она не займет положение, при котором плоскость рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции (момент равен нулю). По инерции рамка «проскочит» это положение и будет двигаться дальше. Направления сил F1 и F2 при этом сохранятся, однако теперь они будут тормозить вращение рамки до полной остановки, а затем поворачивать ее в обратном направлении. Описанный процесс будет повторяться с амплитудой, уменьшающейся за счет работы сил вязкого трения (возникнут затухающие колебания), до тех пор, пока рамка не остановится в положении, когда ее плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции (момент равен нулю).

 

полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к

Решение

Рамка повернется против часовой стрелки и встанет перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» окажется внизу.
Рассмотрим сечение рамки плоскостью рисунка в условии задачи. В исходном положении в левом звене рамки ток направлен от нас, а в правом - к нам. На левое звено рамки действует сила Ампера FA1, направленная вниз, а на правое звено - сила Ампера FA2, направленная вверх. Эти силы разворачивают рамку на неподвижной оси МО против часовой стрелки (см. рисунок).
Рамка устанавливается перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» оказывается внизу. При этом силы Ампера FA1 и FA2 обеспечивают равновесие рамки на оси МО (см. рисунок).

ток силой I, может вращаться вокруг вертикальной оси OO',

Решение (вариант)

На проводник с током магнитном поле действует сила Ампера, величина которой определяется законом Ампера F=IBlsin α, а направление - правилом левой руки. Тогда на левую и правую стороны рамки действуют силы F1 и F2 соответственно, направленные так, как показано на рисунке (вид сверху). Силы, действующие на верхнюю и нижнюю стороны рамки, параллельные вектору магнитной индукции, равны нулю.
 Силы F1 и F2 поворачивают рамку против часовой стрелки (создают вращающий момент) до тех пор, пока она не займет положение, при котором плоскость рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции (момент равен нулю). По инерции рамка «проскочит» это положение и будет двигаться дальше. Направления сил F1 и F2 при этом сохранятся, однако теперь они будут тормозить вращение рамки до полной остановки, а затем поворачивать ее в обратном направлении. Описанный процесс будет повторяться с амплитудой, уменьшающейся за счет работы сил вязкого трения (возникнут затухающие колебания), до тех пор, пока рамка не остановится в положении, когда ее плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции (момент равен нулю).

 

полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к

Решение

Рамка повернется против часовой стрелки и встанет перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» окажется внизу.
Рассмотрим сечение рамки плоскостью рисунка в условии задачи. В исходном положении в левом звене рамки ток направлен от нас, а в правом - к нам. На левое звено рамки действует сила Ампера FA1, направленная вниз, а на правое звено - сила Ампера FA2, направленная вверх. Эти силы разворачивают рамку на неподвижной оси МО против часовой стрелки (см. рисунок).
Рамка устанавливается перпендикулярно оси магнита так, что контакт «+» оказывается внизу. При этом силы Ампера FA1 и FA2 обеспечивают равновесие рамки на оси МО (см. рисунок).

и сбоку к ней поднесли наэлектризованную стеклянную палочку (см.

Ответ: Стрелка повернется по часовой стрелке, конец стрелки А будет указывать на стеклянную палочку.
 Решение:
Электрическое поле палочки приведет к перераспределению свободных зарядов (электронов) внутри проводящей стрелки (электростатическая индукция): ближний к положительно заряженной палочке конец А стрелки зарядится отрицательно, а дальний В – положительно. Так как заряды противоположных знаков притягиваются, а одноименных знаков – отталкиваются, то конец А стрелки будет притягиваться к палочке, а В – отталкиваться. Это притяжение и отталкивание разных концов стрелки приведёт к повороту самой стрелки: конец А будет указывать на стеклянную палочку. Поворот произойдёт по часовой стрелке.

изолирующих подставках, положили металлический шарик. Когда пластины подсоединили к

Решение:
Под действием электрического поля пластин изменится распределение электронов в шарике и произойдет его электризация: шарик приобретёт тот же заряд, что и пластина, на которой он лежит, - отрицательный.
Отрицательно заряженный шарик будет отталкиваться от нижней и притягиваться к верхней пластине. Если масса шарика достаточно мала, он поднимется к положительно заряженной пластине и, коснувшись ее, поменяет знак заряда. В результате он начнёт отталкиваться от верхней пластины и притягиваться к нижней - шарик вернется к первой пластине и вновь поменяет знак своего заряда на отрицательный. Такое движение вверх-вниз будет повторяться.

электрические цепи. Первая содержит последовательно соединенные источник тока, реостат,

 Ответ: во время перемещения катушки индуктивности вверх и снятия ее с сердечника показания амперметра будут оставаться неизменными, а гальванометр будет регистрировать ток в цепи второй катушки.

Решение
Магнитное поле, создаваемое током в катушке и замыкающееся через сердечник и воздушный промежуток, неоднородно. При перемещении проволочного мотка вверх поток вектора магнитной индукции через него будет изменяться, поэтому в нем возникнет индукционная ЭДС и индукционный ток, который будет регистрироваться гальванометром. Амперметр показывает силу тока, текущего через катушку. При движении мотка она несколько изменяется за счет ЭДС, индуцируемой в катушке изменяющимся магнитным полем тока мотка, но при медленном движении изменение силы тока незначительно, поэтому показания амперметра практически постоянны.
 (Примечание: когда катушка будет полностью снята с сердечника, изменение магнитного потока в мотке проволоки прекратится, и сила тока, регистрируемого гальванометром, станет равной нулю. При этом амперметр будет регистрировать постоянную силу тока в цепи катушки индуктивности. Это утверждение для полного ответа не требуется).

вблизи катушки индуктивности, закрепленной на столе и подключенной к

 
Ответ: Кольцо оттолкнется от катушки и после затухающих колебаний установится в первоначальном положении.
Решение (вариант)
При замыкании цепи сила тока в катушке увеличивается, следовательно, увеличивается индукция магнитного поля катушки и магнитный поток, пронизывающий кольцо. При этом в кольце возникает ЭДС индукции и индукционный ток, который, по правилу Ленца, своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, т.е. его направление будет противоположным направлению тока в катушке. При этом возникает сила Ампера, отталкивающая кольцо от катушки. Она же препятствует возникновению колебаний кольца.
По мере установления тока в катушке ЭДС индукции в кольце будет уменьшаться, и когда ток перестанет изменяться, она станет равной нулю. Так же будет изменяться и сила Ампера. Кольцо вернется в исходное положение и останется неподвижным.
 
Решение (вариант)
При замыкании цепи катушки начинает изменяться поток вектора магнитной индукции через кольцо. По закону электромагнитной индукции в кольце возникает ЭДС индукции, появляется индукционный ток. В соответствии с правилом Ленца взаимодействие токов в кольце и в катушке приводит к тому, что кольцо отталкивается от катушки.
Затем кольцо возвращается в исходное положение, т.к. индукционный ток препятствует возможным колебаниям кольца на нитях.
Индукционный ток в неподвижном кольце вблизи катушки с постоянным током равен нулю, магнитные свойства меди выражены слабо, поэтому, вернувшись в исходное положение равновесия, кольцо остается неподвижным

кольцо, следовательно, в нем возникает индукционный ток. Направление тока

Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2. Почему в моменты времени t1 и t2 ток в кольце имеет различные направления? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь.

элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент

 Ответ: Во время перемещения движка реостата показания амперметра будут плавно увеличиваться, а вольтметр будет регистрировать напряжение на концах вторичной обмотки.

Решение:
При перемещении ползунка влево сопротивление цепи уменьшается, а сила тока увеличивается в соответствии с законом Ома для полной цепи I = ε/(R+r), где R – сопротивление внешней цепи.
Изменение тока, текущего по первичной обмотке трансформатора, вызывает изменение индукции магнитного поля, создаваемого этой обмоткой. Это приводит к изменению магнитного потока через вторичную обмотку трансформатора.
В соответствии с законом электромагнитной индукции возникает ЭДС индукции ε = - ΔΦ/ Δt во вторичной обмотке, а следовательно, напряжение U на ее концах, регистрируемое вольтметром.
 
Примечание: Для полного ответа не требуется объяснения показаний приборов в крайнем левом положении. (Когда движок придет в крайнее левое положение и движение его прекратится, амперметр будет показывать постоянную силу тока в цепи, а напряжение, измеряемое вольтметром, окажется равным нулю.)
 

как показано на рисунке. Первоначально ключ разомкнут. В какой

 
Ответ: Лампы 1 и 2 вспыхивают практически сразу. Лампа 3 разгорается постепенно.

Решение:
При замыкании ключа ток возрастает во всех элементах цепи. При этом возникает ЭДС самоиндукции, противодействующая, по правилу Ленца, увеличению силы тока и зависящая от индуктивности элемента. Индуктивность участков 1 и 2 мала, поэтому ток через лампы 1 и 2 достигает рабочего значения практически сразу. Индуктивность катушки с сердечником значительно больше индуктивности всех остальных элементов, поэтому ток через нее будет нарастать медленно, и лампа 3 загорится позже и будет разгораться до нормального накала постепенно

источнику тока, одна - последовательно с катушкой индуктивности L

проволоки, окунуть в раствор мыла, то, вынув его из

Решение:
Мыльный раствор, стекая вниз, образует клин, обращенный широкой гранью вниз. Световые волны, отраженные от передней и задней поверхностей клина, интерферируют. Результат интерференции зависит от разности хода волн, а она в свою очередь определяется толщиной клина в месте падения света.
Появление темного пятна в верхней части каркаса объясняется тем, что пленка в этой области настолько тонкая, что разность хода волн не превышает половины длины самых коротких волн в спектре падающего света .
По мере увеличения толщины пленки разность хода волн начинает удовлетворять условию максимума амплитуды сначала для самых малых, а затем все больших длин волн, поэтому ниже темного пятна цвета пленки сменяются от фиолетового, с минимальной длиной волны, к красному – с максимальной. Возрастающим значениям k соответствуют системы полос, в которых цвета чередуются указанным образом в направлении сверху вниз. При достаточно большой толщине пленки системы полос могут перекрываться, образуя смешанные цвета, поскольку при этом могут выполняться условия максимума амплитуды для волн разных длин.