Тип 21 ← →

Известно, что на диэлектрическую пластину, частично введенную в зазор воздушного плоского конденсатора, действует сила, втягивающая пластину внутрь.

1. Объясните это явление, основываясь на известных физических явлениях и законах.

2. Как изменится энергия заряженного конденсатора при втягивании в него пластины, если он отключен от ис­точ­ника?

В термокружку налили горячий чай.

1. Как правило, если в горячий чай поместить ложку комнатной температуры, он остынет быстрее. Объясните этот факт.

2. Может ли чай остыть быстрее, если в него поместить ложку температуры чая?

Ответ в каждом случае поясните, основываясь на известных физических явлениях и законах.

Какое свойство нити обеспечивает равенство сил натяжения, приложенных к растягивающим нить телам? Объясните, как из указанного свойства следует равенство этих сил.

Если к верхней точке колеса, стоящего на шероховатой горизонтальной поверхности, приложить горизонтальную силу, то в нижней точке колеса возникнет сила трения.

1. Куда эта сила трения будет направлена?

2. В каком случае ускорение центра масс колеса будет больше при фиксированной внешней силе — в случае гладкой или шероховатой поверхности?

Ответ объясните на основании известных Вам физических законов и явлений.

Велосипедист стартует из состояния покоя и движется прямолинейно. Приобретя некоторую постоянную скорость, велосипедист перестает крутить педали.

1. Какое направление во время разгона имеет сила трения, приложенная к ведущему колесу?

2. Какое направление во время разгона имеет сила трения, приложенная к ведомому колесу?

3. Какое направление имеет сила трения, действующая на колеса со стороны поверхности после того, как велосипедист перестал крутить педали?

Считать, что колесо и поверхность не деформируются. Трением в осях колес и сопротивлением воздуха пренебречь.

Морозным зимним днем (температура воздуха была около ) школьник Миша пришел домой после школы, и ему показалось, что дома очень сухой воздух. Домашний гигрометр показал относительную влажность На улице, откуда он только что пришел, такого ощущения не было. Миша проверил прогноз погоды — оказалось, что относительная влажность в этот день составляла Поэтому Миша решил открыть окна, чтобы запустить в квартиру более влажный уличный воздух. Закрыв окна и дождавшись, пока воздух нагрелся до прежней комнатной температуры, Миша с удивлением обнаружил, что относительная влажность в квартире стала меньше Объясните этот эффект, основываясь на известных Вам физических законах.

Саркис натер пластмассовую ручку об остатки волос на своей голове, в результате чего ручка приобрела положительный электрический заряд. Затем, держась рукой за шар незаряженного электрометра, Саркис поднес близко к шару (не касаясь его) положительно заряженную ручку. После этого Саркис убрал руку от шара, а затем убрал и ручку. В результате электрометр оказался заряжен. Объясните этот эффект, основываясь на известных Вам физических законах, и определите знак заряда электрометра.

Аккумуляторы смартфонов характеризуют «емкостью», измеряемой в мАч. Например, «емкость» аккумулятора в iPhone 13 Pro равна 3095 мАч.

1. Что это означает?
2. Переведите 3095 мАч в систему СИ.
3. Поскольку полученное число довольно велико и имеет размерность заряда, то при подстановке в закон Кулона получается огромная сила, с которой должны были бы взаимодействовать два находящихся рядом аккумулятора. Почему этого не происходит?

Виталик к верхнему концу вертикальной медной трубки прикрепил динамометр, а затем бросил в трубку постоянный магнит, удерживая при этом динамометр и не касаясь трубки. Оказалось, что в течение почти всего времени падения магнита в трубке показания динамометра оказываются больше на величину, равную силе тяжести, действующей на магнит.

1. Объясните, почему меняются показания динамометра, основываясь на известных Вам физических законах.

2. Докажите, что магнит большую часть времени движется с постоянной скоростью.

Учитель Сергей Л. решил наглядно проиллюстрировать ученикам некоторую мысль при изучении гармонических колебаний. Он попросил учеников одного класса (22 человека) взять в одну руку гирю массой 4 кг и совершать ей колебательные движения амплитудой около 30 см, стараясь прикладывать для этого как можно меньше усилий. Для каждого ученика по результатам двадцати колебаний был измерен период. Усредненный период колебаний по классу составил 2,1 секунды. Поскольку класс был математического профиля, то к концу эксперимента гирю сломали.

На следующем уроке с инженерным классом пришлось воспользоваться гирей таких же размеров и формы, но массой 8 кг. Усредненный период по инженерному классу составил 2,2 секунды. Однако период математического маятника не зависит от массы согласно формуле, которую изучают в школе. Основываясь на известных физических законах, предложите объяснение, почему в данном эксперименте период колебаний увеличивается с массой. Считать, что систематические и случайные погрешности измерений учтены учителем.

При возвращении с дачи Сергею Л. необходимо проехать небольшой участок дороги в горку. В ненастный декабрьский день этот участок обледенел; колеса проскальзывали, и машина не могла заехать в горку. Развернув автомобиль, Сергей попробовал подняться по горке задним ходом, и автомобиль успешно преодолел наклонный скользкий участок.

Какие колеса являются ведущими у автомобиля Сергея — передние или задние? Ответ поясните, опираясь на известные Вам физические законы. Сделайте чертеж. Считайте, что центр масс автомобиля равноудален от передней и задней оси.

На рисунке изображена схема, состоящая из конденсатора катушки индуктивности и двух ключей. Первоначально конденсатор заряжен до некоторого напряжения а ключи разомкнуты. Омическое сопротивление проводов и катушки индуктивности не учитывайте.

1. Как будет меняться напряжение на конденсаторе и сила тока в катушке, если сначала замыкают ключ а затем

2. Как будет меняться напряжение на конденсаторе и сила тока в катушке, если сначала замыкают ключ а затем, когда напряжение на конденсаторе уменьшается в два раза, замыкают ключ

Ответ обоснуйте, опираясь на физические законы.

Две одинаковые однородные шайбы запустили по однородной шероховатой поверхности, придав их центрам одинаковую скорость. Первая шайба движется поступательно. Второй шайбе придали вращательное движение.

1. Докажите, что центр масс второй шайбы движется прямо­ли­нейно.

2. Центр какой из шайб пройдет больший путь до остановки?

На графике схематично изображена зависимость веса тела, находящегося в лифте, от времени. Момент соответствует началу движения лифта, а — остановке. Опираясь на физические законы, объясните, почему вес от до увеличивается, затем от до возвращается к исходному значению, а затем уменьшается от до Как двигался лифт — поднимался или опускался?

Если не учитывать сопротивление воздуха, то брошенное с начальной скоростью с высоты тело всегда приземлится с одной и той же скоростью в независимости от направления вектора начальной скорости.

1. Найдите эту конечную скорость без учета сопротивления воздуха.
2. Тело бросили вертикально вниз с той же высоты и с той же начальной скоростью Конечная скорость с учетом сопротивления воздуха оказалась равна Сравните эту скорость со скоростью
3. Тело бросили вертикально вверх с той же высоты и с той же начальной скоростью Конечная скорость с учетом сопротивления воздуха оказалась равна Сравните эту скорость со скоростями и

Довольно упругий футбольный мяч бросают горизонтально, сообщая ему поступательное движение в направлении шероховатой стены в спортивном зале. Все броски совершают из одной точки, меняя только модуль начальной скорости После остановки мяча каждый раз измеряют расстояние от него до стены. На графике изображены результаты измерений (каждая точка соответствует одному измерению) для небольшого диапазона скоростей. Объясните, основываясь на физических законах, почему при незначительном увеличении начальной скорости многократно увеличивается расстояние между мячом и стеной. Пол в спортивном зале горизонтальный, до противоположной стены мяч не до­ка­ты­ва­ется.

Небольшой шарик, подвешенный на длинной нити, совершает колебания в вертикальной плоскости (нить не доходит до горизонтального положения). Опираясь на физические законы,

1. укажите, в какие моменты ускорение шарика направлено вдоль нити, если силой сопротивления воздуха можно пренебречь.

2. укажите, в какие моменты ускорение шарика направлено перпендикулярно нити, если силой сопротивления воздуха можно пренебречь.

3. укажите, в какие моменты ускорение шарика направлено вдоль нити, если силой сопротивления воздуха пренебречь нельзя.

4. укажите, в какие моменты ускорение шарика направлено перпендикулярно нити, если силой сопротивления воздуха пренебречь нельзя.

Сделайте рисунки с указанием сил для каждого случая.

Арбуз выпадает из дирижабля, неподвижно парящего на большой высоте над пустынной местностью. Через некоторое время скорость арбуза достигает максимального значения после чего не меняется. Считайте, что сила сопротивления воздуха пропорциональна ско­рос­ти.

Нарисуйте схематически графики зависимости координаты, скорости и ускорения арбуза от времени. Объясните характер изображенных зависимостей на основании физических законов.

В бассейне плавает лодка, на борту которой находится Костя и огромная глыба льда с вмороженным в нее валуном. Уровень воды в бассейне равен

Костя аккуратно помещает глыбу за борт, причем она сразу же тонет и целиком уходит под воду. Уровень воды становится а после таяния льда Сравните и опираясь на физические законы.

К центру крышки напольных весов приторочена вертикальная пружина. Весы показывают Затем Дмитрий Т. становится на весы рядом с пружиной, и показания становятся равны

1. Как изменятся показания весов относительно если стоящий на весах Дмитрий начнет растягивать пружину, прикладывая к ней вертикальную силу ?

2. Как изменятся показания весов относительно если Дмитрий целиком взгромоздится на пружину?

3. Что покажут весы (не стесняйтесь вводить переменные), если Дмитрий встанет рядом с весами и, взявшись за пружину, аккуратно оторвет весы от пола?

Весы устроены следующим образом: две одинаковые массивные горизонтальные пластины соединены пружинками, сжатие которых весы переводят в вес по закону Гука.

Идеальный газ, имеющий давление и занимающий объем в некотором линейном процессе в координатах совершает положительную работу и выделяет положительное количество теплоты, уменьшая свою температуру с до

На графике зависимости давления газа от объема изобразите изотермы, соответствующие температурам и Заштрихуйте область, лежащие в которой процессы удовлетворяют указанным условиям. Поясните выбор границ области, опираясь на физические законы.

Известно, что из вертикальной трубки, верхний конец которой закрыт, может не выливаться вода. Также известно, что имеется некое предельное значение высоты водяного столба, при превышении которого вода все же выливается. Объясните, почему при большой высоте водяного столба вода не может удержаться, а при маленьком — может, опираясь на физические законы.

Тонкая линза Л даёт чёткое действительное изображение предмета AB на экране Э (см. рисунок 1). Что произойдёт с изображением предмета на экране, если верхнюю половину линзы закрыть куском чёрного картона К (см. рис. 2)? Постройте изображение предмета в обоих случаях. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках а и б. Конденсаторы имеют одинаковую площадь пластин, но различаются расстоянием между пластинами. В некоторый момент времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведенных опытов при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

Катушка, обладающая индуктивностью соединена с источником постоянного тока с ЭДС и одинаковыми резисторами и как показано на рисунке. Ключ в цепи разомкнут. Основываясь на известных физических законах, опишите, как изменятся сила тока в цепи и напряжение на резисторе при замыкании ключа. Внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением катушки пре­не­бречь.

В герметичном сосуде фиксированного объема в начальный момент времени находится вода и влажный воздух. Сосуд начинают нагревать. При температуре пар становится насыщенным, а при температуре вся вода испаряется. Изобразите схематично график зависимости давления водяного пара в сосуде от температуры Прокомментируйте вид графика на основании физических законов.

На одну из двух близко расположенных горизонтальных металлических пластин положили легкий шарик из алюминиевой фольги. Одна из пластин лежит на земле, а вторая укреплена на изолирующей ручке (см. рисунок). Когда верхнюю пластину подсоединили к отрицательной клемме высоковольтного источника постоянного тока, шарик пришел в движение. Опираясь на законы электростатики и механики, опишите и объясните движение шарика.

Учащимся в классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и в дальнейшем не меняла его. Когда на шар направили свет аргоновой лампы, стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Объясните разрядку электрометра, учитывая приведённые спектры (зависимость интенсивности света от длины волны лампы накаливания и аргоновой лампы. Красная граница фотоэффекта для цинка

В электрической цепи, состоящей из ключа, источника, резистора и катушки индуктивности, в момент ключ замыкают.

1. Решением какого уравнения является зависимость силы тока в цепи от времени? Примечание: решать уравнение не нужно, достаточно только записать его.

2. Изобразите схематически график зависимости силы тока от времени. Объясните вид зависимости на основании физических законов.

Установка, иллюстрирующая опыт Лебедева по измерению светового давления, состоит из вакуумной колбы и двух плоских «крылышек» одного размера, одна поверхность которых имеет белый цвет, а другая — черный. Крылышки могут вращаться вокруг вертикальной оси AB (см. рисунок).

1. В какую сторону начнет вращаться установка, если свет от мощной лампы падает от наблюдателя перпендикулярно плоскости чертежа?

2. Как изменится скорость вращения (увеличится, уменьшится, не изменится), если оставить прежним число фотонов, взаимодействующих с крылышками в единицу времени, но вместо желтого света использовать синий?

3. Герметичность вакуумной колбы нарушилась. Как это повлияет на вращение установки?

Саркис нашел ведро ртути и решил повторить опыт Торричелли. При погружении заполненной ртутью трубки в корыто со ртутью Саркис случайно уронил трубку, в результате чего внутри трубки около точки B (см. рисунок) оказался воздух, а около точки A первоначально была пустота, заполнившаяся спустя некоторое время насыщенным паром ртути.

1. Как измерить атмосферное давление таким барометром, если отмеченные на рисунке параметры Чему равно атмосферное давление по результатам этого экс­пе­ри­мента?

2. Что произойдет, если проделать в трубке отверстие в точке A?

3. Что произойдет, если проделать в трубке отверстие в точке B?

Ответы на 2 и 3 вопрос снабдите рисунками. Не забудьте опереться на физические законы при записи ответов. Погруженная в ртуть часть трубки имеет длину больше, чем

Ученик Федя на самостоятельной работе решал задачу со следующим условием:

«Шарику, подвешенному на нити, придали горизонтальную скорость Считая шарик материальной точкой, найдите максимальную высоту подъема шарика».

Федя записал закон сохранения энергии в виде откуда получил За работу была выставлена отличная отметка. Однако Федя задумался, зачем в задаче сказано считать шарик материальной точкой. «Что изменилось бы, если бы шарик имел радиус которым пренебречь нельзя?», — задал он вопрос учителю. Учитель не знал ничего кроме школьной программы, поэтому ответил: «а ты сам подумай, Федя!».

И Федя задумался: как изменится максимальная высота подъема шарика, если его радиусом пренебречь нельзя? Ответьте на вопрос Федора, опираясь на физические законы.

Два деревянных кольца детских пирамидок № 1 и № 2, способных без трения скользить по оси, соединили с основаниями этих пирамидок двумя одинаковыми лёгкими пружинками (см. рисунок). Пирамидку № 2 поместили в прочный сосуд с глицерином, прикрепив основание к его дну. Обе пирамидки покоятся относительно Земли. Как изменится по сравнению с этим случаем (увеличится, уменьшится или останется прежней) длина пружин пирамидок № 1 и № 2 во время свободного падения с балкона высокого дома? Сопротивлением воздуха пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. Плотность глицерина превышает плотность дерева.

Сергей задумал в квартире удобную схему в гостиной из двух выключателей и двух лампочек: первый выключатель меняет состояние первой лампочки, а второй выключатель меняет состояние обеих лампочек. Дима сказал, что реализовать такую схему без транзисторов невозможно. Саркис сказал, что нужно минимум три ключа. А Миша догадался, как обойтись двумя ключами.

Изобразите электрическую схему из 2 ключей и 2 лампочек, работающую по предложенному Сергеем сценарию.

На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата и измерительных приборов — идеального амперметра и идеального вольтметра. Как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата вправо? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС и внутренним сопротивлением и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением При изменении сопротивления нагрузки изменяется напряжение на резисторе и сила тока в цепи. На рисунке представлен график изменения силы тока в цепи в зависимости от напряжения на резисторе нагрузки. Используя известные Вам физические законы, объясните, почему этот график представляет собой линейную зависимость. Чему равна ЭДС батареи?

Проводник АБ подвешен на тонких проволочках и подключён к источнику постоянного напряжения так, как показано на рисунке. Снизу к проводнику подносят северным полюсом постоянный магнит. В какую сторону начнёт двигаться проводник сразу после замыкания ключа К? Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, почему это произойдёт.

На полу лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Изначально поршень находится в равновесии. Лифт начинает равноускоренно подниматься вверх. Опираясь на законы механики и молекулярной физики, объясните, как при движении лифта изменится температура газа в сосуде. Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь.

Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках и Сопротивление диодов в прямом направлении равно нулю, сила тока для диодов в обратном направлении равна нулю. Показания амперметра равны 4,5 А. Определите силу тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

Катушка, обладающая индуктивностью соединена с источником питания с ЭДС и двумя одинаковыми резисторами Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. В момент времени ключ замыкают, что приводит к изменению силы тока, регистрируемого амперметром, как показано на рис. 2. Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения Определите значение силы тока Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.