Ре­ше­ние. Так как тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха не из­ме­ни­лась, то по­ка­за­ния су­хо­го тер­мо­мет­ра оста­нут­ся по­сто­ян­ны­ми. Так как про­шел дождь, то уве­ли­чи­лась аб­со­лют­ная влаж­ность воз­ду­ха и, сле­до­ва­тель­но, по­ка­за­ния влаж­но­го тер­мо­мет­ра. Таким об­ра­зом, раз­ность между по­ка­за­ни­я­ми умень­ша­ет­ся.

Ре­ше­ние. Экс­пе­ри­мен­таль­но из­вест­но, что стек­лян­ная па­лоч­ка, по­тер­тая о шелк, за­ря­жа­ет­ся по­ло­жи­тель­но. Это озна­ча­ет, что на па­лоч­ке воз­ни­ка­ет не­до­ста­ток элек­тро­нов: за счет ра­бо­ты, со­вер­ша­е­мой при тре­нии па­лоч­ки о ткань, они пе­ре­хо­дят на ткань. Сле­до­ва­тель­но, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на шелке уве­ли­чит­ся, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на стек­лян­ной па­лоч­ке умень­шит­ся. Про­то­ны в этом про­цес­се не участ­ву­ют, таким об­ра­зом, ко­ли­че­ство про­то­нов на шелке не из­ме­нит­ся.

Ответ: 123

Ре­ше­ние. Экс­пе­ри­мен­таль­но из­вест­но, что эбо­ни­то­вая па­лоч­ка, по­тер­тая о шерсть, за­ря­жа­ет­ся от­ри­ца­тель­но. Это озна­ча­ет, что на па­лоч­ке воз­ни­ка­ет из­бы­ток элек­тро­нов: за счет ра­бо­ты, со­вер­ша­е­мой при тре­нии па­лоч­ки о ткань, они пе­ре­хо­дят на ткань. Сле­до­ва­тель­но, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на шер­сти умень­шит­ся, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на эбо­ни­то­вой па­лоч­ке уве­ли­чит­ся. Про­то­ны в этом про­цес­се не участ­ву­ют, таким об­ра­зом, ко­ли­че­ство про­то­нов на шер­сти и па­лоч­ке не из­ме­нит­ся.

Ответ: 323.

Ре­ше­ние. А)  По вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на уско­ре­ние за­ви­сит от массы тела и от мо­ду­ля рав­но­дей­ству­ю­щей всех сил. Ни та ни дру­гая ве­ли­чи­на в про­цес­се сколь­же­ния не ме­ня­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, уско­ре­ние тела не из­ме­нит­ся.

Б)  По­тен­ци­аль­ная энер­гия тела за­ви­сит от вы­со­ты, на ко­то­рой на­хо­дит­ся тело. В дан­ном слу­чае вы­со­та умень­ша­ет­ся, таким об­ра­зом, по­тен­ци­аль­ная энер­гия тела будет умень­шать­ся.

В)  Из ри­сун­ка видно, что на бру­сок дей­ству­ет сила тре­ния. Сила тре­ния  — дис­си­па­тив­ная сила. Сле­до­ва­тель­но, при сколь­же­нии тело будет на­гре­вать­ся и внут­рен­няя энер­гия тела будет уве­ли­чи­вать­ся.

Ответ: 321.

Ре­ше­ние. При пе­ре­ме­ще­нии пол­зун­ка рео­ста­та впра­во, со­про­тив­ле­ние цепи будет уве­ли­чи­вать­ся, сле­до­ва­тель­но, сила тока будет умень­шать­ся, и мощ­ность будет умень­шать­ся.

Ре­ше­ние. При пе­ре­ме­ще­нии пол­зун­ка рео­ста­та влево, со­про­тив­ле­ние цепи будет умень­шать­ся, сле­до­ва­тель­но, сила тока будет уве­ли­чи­вать­ся, а мощ­ность  — воз­рас­тать.

Ре­ше­ние. Тер­мо­ди­на­ми­че­ские про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие в от­сут­ствие теп­ло­пе­ре­да­чи на­зы­ва­ют­ся адиа­ба­ти­че­ски­ми. По­сколь­ку газ на­хо­дил­ся в со­су­де и ни­ку­да его не по­ки­дал, ко­ли­че­ство мо­ле­кул газа не из­ме­ни­лось. Сле­до­ва­тель­но, масса газа не из­ме­ни­лась. Так как газ уве­ли­чил свой объем при не­из­мен­ной массе его плот­ность умень­ши­лась. Газ рас­ши­рил­ся, сле­до­ва­тель­но, про­изо­шло пе­ре­ме­ще­ние порш­ня, т. е. газ со­вер­шил ра­бо­ту по пе­ре­ме­ще­нию порш­ня. По­сколь­ку про­цесс адиа­ба­ти­че­ский, тепло на со­вер­ше­ние этой ра­бо­ты ни от­ку­да не со­об­ща­лось. Таким об­ра­зом, внут­рен­няя энер­гия газа умень­ши­лась.

При­ме­ча­ние.

Адиа­ба­ти­че­ские про­цес­сы на­хо­дят ши­ро­кое при­ме­не­ние. На­при­мер, про­цесс Джо­у­ля-Томп­со­на  — адиа­ба­ти­че­ское про­пус­ка­ние газа через по­ри­стое ве­ще­ство дол­гое время ис­поль­зо­ва­лось при про­из­вод­стве жид­ких газов. По­дроб­нее о фи­зи­ке дан­но­го про­цес­са Вы мо­же­те про­честь в ли­те­ра­ту­ре.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим фи­зи­че­ским от­кры­ти­ям имена уче­ных.

А.  Закон о пе­ре­да­че дав­ле­ния жид­ко­стя­ми и га­за­ми от­крыл Блез Пас­каль.

Б.  Закон все­мир­но­го тя­го­те­ния сфор­му­ли­ро­вал Исаак Нью­тон.

В.  Закон упру­гой де­фор­ма­ции сфор­му­ли­ро­вал Ро­берт Гук.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим при­бо­рам фи­зи­че­ские ве­ли­чи­ны.

А.  Спи­до­метр поз­во­ля­ет из­ме­рять ско­рость.

Б.  Мен­зур­ка поз­во­ля­ет из­ме­рять объем жид­ко­стей и твер­дых тел.

В.  Тер­мо­метр поз­во­ля­ет из­ме­рять тем­пе­ра­ту­ру.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим фи­зи­че­ским ве­ли­чи­нам фор­му­лы.

А)  Сила элек­три­че­ско­го тока вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле 2.

Б)  Элек­три­че­ское на­пря­же­ние вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле 5.

В)  Мощ­ность элек­три­че­ско­го тока вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле 4.

Ре­ше­ние. Ка­мень дви­гал­ся толь­ко под дей­стви­ем силы тя­же­сти, ко­то­рая яв­ля­ет­ся кон­сер­ва­тив­ной. Сле­до­ва­тель­но, пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия камня не из­ме­ня­лась. В про­цес­се дви­же­ния камня вверх его ско­рость умень­ша­лась, а по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­ва­лась.

Ре­ше­ние. Вода яв­ля­ет­ся более оп­ти­че­ски плот­ной сре­дой чем воз­дух, сле­до­ва­тель­но, при пе­ре­хо­де в воду ско­рость рас­про­стра­не­ния света умень­ши­лась. По­сколь­ку за­мед­ле­ние рас­про­стра­не­ния света может быть объ­яс­не­но из­лу­че­ни­ем мо­ле­кул, из ко­то­рых это ве­ще­ство со­сто­ит, ча­сто­та света не из­ме­нит­ся. Ско­рость рас­про­стра­не­ния света есть про­из­ве­де­ние длины волны и ча­сто­ты света, сле­до­ва­тель­но, длина волны умень­шить­ся.

Ответ: 322.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим при­бо­рам фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти.

А)  В ос­но­ве прин­ци­па дей­ствия жид­кост­но­го тер­мо­мет­ра лежит объ­ем­ное рас­ши­ре­ние жид­ко­стей при на­гре­ва­нии.

Б)  В ос­но­ве прин­ци­па дей­ствия ры­чаж­ных весов лежит усло­вие рав­но­ве­сия ры­ча­га.

В)  В ос­но­ве прин­ци­па дей­ствия пру­жин­но­го ди­на­мо­мет­ра лежит за­ви­си­мость силы упру­го­сти от сте­пе­ни де­фор­ма­ции тела.

Ре­ше­ние. За счет сил тре­ния про­ис­хо­дит раз­де­ле­ние за­ря­дов. По­сколь­ку эбо­ни­то­вая па­лоч­ка при­об­ре­ла от­ри­ца­тель­ный заряд, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на эбо­ни­то­вой па­лоч­ке уве­ли­чи­лась. Ко­ли­че­ство про­то­нов на эбо­ни­то­вой па­лоч­ке не из­ме­ни­лось, по­сколь­ку пе­ре­нос мо­ле­кул не осу­ществ­лял­ся. Ко­ли­че­ство элек­тро­нов на шер­сти умень­ши­лось.

Ре­ше­ние. Плот­ность газа равна от­но­ше­нию массы газа к его объ­е­му. Ни то ни дру­гое не ме­ня­лось, сле­до­ва­тель­но, плот­ность газа не из­ме­нить­ся. По­сколь­ку газ на­гре­ва­ют, его тем­пе­ра­ту­ра уве­ли­чит­ся. Так как газ на­хо­дит­ся в за­кры­том объ­е­ме, а тем­пе­ра­ту­ра уве­ли­чи­ва­ет­ся, дав­ле­ние газа тоже уве­ли­чит­ся.

Ответ: 311.

Ре­ше­ние. Плот­ность есть от­но­ше­ние объ­е­ма тела к массе, при на­гре­ва­нии ша­ри­ка, он рас­ши­ря­ет­ся, то есть объем рас­тет, масса оста­ет­ся не­из­мен­ной, сле­до­ва­тель­но, плот­ность умень­ша­ет­ся. Ме­ха­ни­че­ская энер­гия есть сумма ки­не­ти­че­ской энер­гии и по­тен­ци­аль­ной, сле­до­ва­тель­но, при на­гре­ва­нии ша­ри­ка, она не из­ме­ня­ет­ся. Внут­рен­няя энер­гия про­пор­ци­о­наль­на тем­пе­ра­ту­ре тела и по­тен­ци­аль­ной энер­гии вза­и­мо­дей­ствия мо­ле­кул тела между собой, при на­гре­ва­нии она будет уве­ли­чи­вать­ся.

Ответ: 231.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим фи­зи­че­ским от­кры­ти­ям имена уче­ных.

А)  От­кры­тие яв­ле­ния не­пре­рыв­но­го бес­по­ря­доч­но­го дви­же­ния ча­стиц, взве­шен­ных в жид­ко­сти или газе при­над­ле­жит Р. Бро­уну.

Б)  От­кры­тие ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния при­над­ле­жит Э. Тор­ри­чел­ли.

В)  От­кры­тие за­ко­на о пе­ре­да­че дав­ле­ния жид­ко­стя­ми и га­за­ми при­над­ле­жит Б. Пас­ка­лю.

Ре­ше­ние. Элек­трон был от­крыт Дж. Дж. Том­со­ном, атом­ное ядро  — Э. Ре­зер­фор­дом, есте­ствен­ная ра­дио­ак­тив­ность урана  — А. Бек­ке­ре­лем.

Ре­ше­ние. A)  Экс­пе­ри­мен­таль­ное от­кры­тие маг­нит­но­го дей­ствия элек­три­че­ско­го тока в 1820 году осу­ще­ствил Х. К. Эр­стед.

Б)  Экс­пе­ри­мен­таль­ное от­кры­тие яв­ле­ния элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции сде­лал в 1831 году М. Фа­ра­дей.

B)  Экс­пе­ри­мен­таль­ное от­кры­тие элек­тро­маг­нит­ных волн осу­ще­ствил Г. Герц.

Ре­ше­ние. А)  При за­мы­ка­нии ключа K ток через ре­зи­стор R не по­те­чет, сле­до­ва­тель­но, общее со­про­тив­ле­ние в цепи умень­шит­ся. По­это­му сила тока в цепи и через уча­сток AB в том числе по за­ко­ну Ома уве­ли­чит­ся. Зна­чит, через ре­зи­стор 2R сила тока также уве­ли­чит­ся.

Б)  После за­мы­ка­ния ключа K все на­пря­же­ние ис­точ­ни­ка U стало па­дать толь­ко на участ­ке AB. Сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние между этими точ­ка­ми уве­ли­чи­лось.

В)  Из пунк­та А) за­клю­ча­ем, что общее элек­три­че­ское со­про­тив­ле­ние цепи умень­ши­лось.

Ре­ше­ние. А)  Вес брус­ка по мо­ду­лю равен силе ре­ак­ции опоры. Когда при­ло­жен­ная сила го­ри­зон­таль­на, то сила ре­ак­ции ско­пен­си­ро­ва­на силой тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на бру­сок. Когда при­ло­жен­ная сила на­прав­ле­на под углом вверх, то по­яв­ля­ет­ся вер­ти­каль­ная со­став­ля­ю­щая этой силы F_y = Fsinα, ко­то­рая умень­ша­ет силу ре­ак­ции. Сле­до­ва­тель­но, вес брус­ка умень­ша­ет­ся.

Б)  Мо­дуль дей­ству­ю­щей на бру­сок силы тре­ния ли­ней­но за­ви­сит от силы ре­ак­ции опоры. Из пунк­та А) из­вест­но, что сила ре­ак­ции умень­ша­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, мо­дуль дей­ству­ю­щей на бру­сок силы тре­ния также умень­ша­ет­ся.

В)  Ра­бо­та силы равна про­из­ве­де­нию мо­ду­ля этой силы на мо­дуль пе­ре­ме­ще­ния тела и на ко­си­нус угла между на­прав­ле­ни­я­ми силы и пе­ре­ме­ще­ния. Мо­ду­ли силы и пе­ре­ме­ще­ния не из­ме­ни­лись, по­это­му срав­ним ко­си­ну­сы:

в пер­вом слу­чае cosα = 1, во вто­ром  — cosα < 1, по­это­му ра­бо­та силы умень­ши­лась.

Ре­ше­ние. A)  По­тен­ци­аль­ная энер­гия ша­ри­ка от­но­си­тель­но ос­но­ва­ния горы за­ви­сит от вы­со­ты, на ко­то­рой на­хо­дит­ся шарик. По­это­му по мере подъ­ема на гору ве­ли­чи­на А) уве­ли­чи­ва­ет­ся.

Б)  Дав­ле­ние воз­ду­ха сна­ру­жи ша­ри­ка за­ви­сит от вы­со­ты стол­ба воз­ду­ха, по­это­му чем он мень­ше, тем ниже дав­ле­ние. Сле­до­ва­тель­но, по мере подъ­ема на гору ве­ли­чи­на Б) умень­ша­ет­ся.

В)  Плот­ность воз­ду­ха внут­ри ша­ри­ка прямо про­пор­ци­о­наль­но за­ви­сит от массы воз­ду­ха и об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но от объ­е­ма ша­ри­ка. Для того, чтобы шарик со­хра­нял свою форму, дав­ле­ние сна­ру­жи ша­ри­ка долж­но быть равно дав­ле­нию внут­ри ша­ри­ка. Из пунк­та Б) из­вест­но, что по мере подъ­ема на гору дав­ле­ние сна­ру­жи умень­ша­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, дав­ле­ние внут­ри ша­ри­ка также умень­ша­ет­ся. По­сколь­ку тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха по­сто­ян­на, из урав­не­ния со­сто­я­ния Мен­де­ле­е­ва-Кла­пей­ро­на

сле­ду­ет, что объем ша­ри­ка уве­ли­чи­ва­ет­ся, а ве­ли­чи­на В) умень­ша­ет­ся.

При­ме­ча­ние.

В рас­суж­де­нии в пунк­те В) ис­поль­зо­ва­ние урав­не­ния Мен­де­ле­е­ва-Кла­пей­ро­на пред­по­ла­га­ет, что воз­дух яв­ля­ет­ся иде­аль­ным газом. На самом деле это не так: мо­ле­ку­лы воз­ду­ха вза­и­мо­дей­ству­ет друг с дру­гом, и в дей­стви­тель­но­сти объем будет из­ме­нять­ся не об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но дав­ле­нию, а иначе. Но в целом он все равно уве­ли­чит­ся.

Ре­ше­ние. A)  По­тен­ци­аль­ная энер­гия ша­ри­ка от­но­си­тель­но ос­но­ва­ния горы за­ви­сит от вы­со­ты, на ко­то­рой на­хо­дит­ся шарик. По­это­му по мере спус­ка с горы по­тен­ци­аль­ная энер­гия ша­ри­ка от­но­си­тель­но ос­но­ва­ния горы умень­ша­ет­ся. (А  — 2)

Б)  Дав­ле­ние воз­ду­ха сна­ру­жи ша­ри­ка за­ви­сит от вы­со­ты стол­ба воз­ду­ха, по­это­му чем он боль­ше, тем выше дав­ле­ние. Сле­до­ва­тель­но, по мере спус­ка дав­ле­ние воз­ду­ха сна­ру­жи ша­ри­ка уве­ли­чи­ва­ет­ся. (Б  — 1)

В)  Плот­ность воз­ду­ха внут­ри ша­ри­ка прямо про­пор­ци­о­наль­но за­ви­сит от массы воз­ду­ха и об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но от объ­е­ма ша­ри­ка. Для того чтобы шарик со­хра­нял свою форму, дав­ле­ние сна­ру­жи ша­ри­ка долж­но быть равно дав­ле­нию внут­ри ша­ри­ка. Из пунк­та Б) из­вест­но, что по мере спус­ка с горы дав­ле­ние сна­ру­жи уве­ли­чи­ва­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, дав­ле­ние внут­ри ша­ри­ка также уве­ли­чи­ва­ет­ся. По­сколь­ку тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха по­сто­ян­на, то объем ша­ри­ка умень­ша­ет­ся, а плот­ность воз­ду­ха внут­ри ша­ри­ка уве­ли­чи­ва­ет­ся. (В  — 1)

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

Чтобы найти из­ме­не­ния энер­гий и мо­ду­ля им­пуль­са, най­дем 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 ско­ро­сти квад­ра­тич­но, мо­дуль им­пуль­са тела  — ли­ней­но. За вто­рую се­кун­ду ско­рость умень­ша­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, ки­не­ти­че­ская энер­гия и мо­дуль им­пуль­са тела умень­ша­ют­ся.

Ре­ше­ние. Мо­дуль силы тре­ния про­пор­ци­о­наль­но за­ви­сит от ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния, сле­до­ва­тель­но, при уве­ли­че­нии ко­эф­фи­ци­ен­та тре­ния воз­рас­та­ет мо­дуль силы тре­ния.

Вдоль вер­ти­каль­ной оси ни­ка­ких сил не до­ба­ви­лось, бру­сок в этом на­прав­ле­нии не дви­жет­ся, по­это­му сила ре­ак­ции опоры по-преж­не­му будет ском­пен­си­ро­ва­на силой тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на бру­сок, и не из­ме­нит­ся.

Для того, чтобы дви­же­ние было рав­но­мер­ным, по пер­во­му за­ко­ну Нью­то­на дей­ствие сил вдоль оси дви­же­ния долж­но быть ском­пен­си­ро­ван­ным. Это озна­ча­ет, что мо­дуль го­ри­зон­таль­но на­прав­лен­ной силы F равен мо­ду­лю силы тре­ния. Но эта ве­ли­чи­на уве­ли­чи­лась, сле­до­ва­тель­но, мо­дуль силы F уве­ли­чит­ся.

Ре­ше­ние. По­сколь­ку ско­рость пули умень­ши­лась, ее ки­не­ти­че­ская энер­гия также умень­ши­лась. По­сколь­ку пуля про­шла ми­шень по го­ри­зон­та­ли, ее по­тен­ци­аль­ная энер­гия не из­ме­ни­лась. Внут­рен­няя энер­гия про­пор­ци­о­наль­на тем­пе­ра­ту­ре тела и по­тен­ци­аль­ной энер­гии вза­и­мо­дей­ствия мо­ле­кул тела между собой. При про­хож­де­нии сквозь ми­шень, пуля ис­пы­ты­ва­ла дей­ствие сил тре­ния, сле­до­ва­тель­но, ее тем­пе­ра­ту­ра воз­рос­ла и внут­рен­няя энер­гия уве­ли­чи­лась.

Ответ: 231.

Ре­ше­ние. По­ка­за­ния ам­пер­мет­ра уве­ли­чат­ся.

Закон Ома для участ­ка цепи гла­сит где R(со­про­тив­ле­ние) умень­ша­ет­ся, зна­чит, ток I рас­тет.

На­пря­же­ние ис­точ­ни­ка не из­ме­нит­ся, т. к. оно не за­ви­сит от кон­фи­гу­ра­ции цепи.

Теп­ло­вая мощ­ность, вы­де­ля­ю­ща­я­ся в рео­ста­те уве­ли­чит­ся, т. к. из­вест­но, что , где а со­про­тив­ле­ние R умень­ша­ет­ся.

Ответ: 131.

Ре­ше­ние. По­ка­за­ния ам­пер­мет­ра умень­шат­ся.

Закон Ома для участ­ка цепи гла­сит где R (со­про­тив­ле­ние) уве­ли­чит­ся, зна­чит, ток I па­да­ет.

На­пря­же­ние ис­точ­ни­ка не из­ме­нит­ся, т. к. оно не за­ви­сит от кон­фи­гу­ра­ции цепи.

Теп­ло­вая мощ­ность, вы­де­ля­ю­ща­я­ся в рео­ста­те, умень­шит­ся, т. к. из­вест­но, что

Ответ: 232.

Ре­ше­ние. Со­про­тив­ле­ние прямо про­пор­ци­о­наль­но длине про­вод­ни­ка, сле­до­ва­тель­но, при пе­ре­клю­че­нии ключа в по­ло­же­ние 2 со­про­тив­ле­ние цепи умень­шит­ся.

Вольт­метр по­ка­зы­ва­ет на­пря­же­ние на со­про­тив­ле­нии, оно равно на­пря­же­нию между клем­ма­ми ис­точ­ни­ка на­пря­же­ния. На­пря­же­ние не из­ме­ни­лось, сле­до­ва­тель­но, не из­ме­ни­лось по­ка­за­ние вольт­мет­ра.

Ам­пер­метр по­ка­зы­ва­ет ток в цепи. Со­про­тив­ле­ние цепи умень­ши­лось, а на­пря­же­ние оста­лось не­из­мен­ным, сле­до­ва­тель­но, ток в воз­рос, а зна­чит, воз­рос­ло по­ка­за­ние ам­пер­мет­ра.

Ответ: 231.

Ре­ше­ние. Со­про­тив­ле­ние прямо про­пор­ци­о­наль­но длине про­вод­ни­ка, сле­до­ва­тель­но, при пе­ре­клю­че­нии ключа в по­ло­же­ние 2 со­про­тив­ле­ние цепи уве­ли­чит­ся.

Вольт­метр по­ка­зы­ва­ет на­пря­же­ние на со­про­тив­ле­нии, оно равно на­пря­же­нию между клем­ма­ми ис­точ­ни­ка на­пря­же­ния. На­пря­же­ние не из­ме­ни­лось, сле­до­ва­тель­но, не из­ме­ни­лось по­ка­за­ние вольт­мет­ра.

Ам­пер­метр по­ка­зы­ва­ет ток в цепи. Со­про­тив­ле­ние цепи уве­ли­чи­лось, а на­пря­же­ние оста­лось не­из­мен­ным, сле­до­ва­тель­но, ток упа­дет, а зна­чит, умень­шит­ся по­ка­за­ние ам­пер­мет­ра.

Ответ: 132.

Ре­ше­ние. Для того, чтобы си­сте­ма на­хо­ди­лась в рав­но­ве­сии не­об­хо­ди­мо, чтобы сумма всех сил, дей­ству­ю­щих на си­сте­му рав­ня­лась нулю и сумма мо­мен­тов всех сил, дей­ству­ю­щих на си­сте­му рав­ня­лась нулю. Блок не пе­ре­ме­ща­ет­ся

При пе­ре­ме­ще­нии точки креп­ле­ния ди­на­мо­мет­ра влево, мо­мент сил, со­зда­ва­е­мых ди­на­мо­мет­ром от­но­си­тель­но ле­во­го конца рейки дол­жен со­хра­нять­ся. Плечо силы упру­го­сти умень­ши­лось, сле­до­ва­тель­но, для со­хра­не­ния мо­мен­та силы не­из­мен­ным сила упру­го­сти долж­на воз­рас­ти, то есть воз­рас­тет по­ка­за­ние ди­на­мо­мет­ра.

Ответ: 123.

Ре­ше­ние. Для того, чтобы си­сте­ма на­хо­ди­лась в рав­но­ве­сии не­об­хо­ди­мо, чтобы сумма всех сил, дей­ству­ю­щих на си­сте­му рав­ня­лась нулю и сумма мо­мен­тов всех сил, дей­ству­ю­щих на си­сте­му рав­ня­лась нулю. При пе­ре­ме­ще­нии точки креп­ле­ния блока впра­во, мо­мент сил, со­зда­ва­е­мых бло­ком от­но­си­тель­но пра­во­го конца рейки умень­ша­ет­ся. Сле­до­ва­тель­но, дол­жен умень­шать­ся мо­мент сил, на­прав­лен­ный в про­ти­во­по­лож­ную сто­ро­ну и обу­слов­лен­ный силой упру­го­сти пру­жи­ны ди­на­мо­мет­ра. По­сколь­ку ди­на­мо­метр не пе­ре­ме­ща­ет­ся, то есть не пе­ре­ме­ща­ет­ся точка при­ло­же­ния силы упру­го­сти, плечо этой силы не из­ме­ня­ет­ся, зна­чит, долж­на умень­шать­ся сила, при­ло­жен­ная со сто­ро­ны ди­на­мо­мет­ра, то есть по­ка­за­ния ди­на­мо­мет­ра умень­ша­ют­ся. Во вто­ром слу­чае рейка также на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, зна­чит, сумма всех сил, дей­ству­ю­щих на нее равна нулю.

Ответ: 233.

Ре­ше­ние. Рас­смот­рим, какой мо­мент сил дей­ству­ет на левую по­ло­ви­ну рейки в пер­вом и во вто­ром слу­ча­ях. Пусть рас­сто­я­ние от точки опоры до точки креп­ле­ния груза мас­сой 3m равно 2l. По­движ­ный блок дей­ству­ет как рычаг, у ко­то­ро­го одно плечо вдвое боль­ше дру­го­го, то есть на точку, ко­то­рая на­хо­дит­ся на рас­сто­я­нии 4l от точки опоры дей­ству­ет сила вдвое мень­шая силы тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на блок. Мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на левую по­ло­ви­ну рейки равен в пер­вом и во вто­ром слу­чае равны:

Сум­мар­ный мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на левую по­ло­ви­ну рейки умень­шил­ся. Рейка на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, когда сумма мо­мен­тов всех сил, дей­ству­ю­щих на рейку равна нулю. В пер­вом и во вто­ром слу­чае рейка на­хо­дит­ся в по­ло­же­нии рав­но­ве­сия, зна­чит, сум­мар­ный мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на нее не из­ме­нит­ся. Мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на левую по­ло­ви­ну рейки дол­жен быть равен мо­мен­ту сил, дей­ству­ю­щих на пра­вую по­ло­ви­ну рейки, сле­до­ва­тель­но, мо­мент силы F также умень­шил­ся.

Ответ: 223.

Ре­ше­ние. Рас­смот­рим, какой мо­мент сил дей­ству­ет на левую по­ло­ви­ну рейки в пер­вом и во вто­ром слу­ча­ях. Пусть рас­сто­я­ние от точки опоры до точки креп­ле­ния груза мас­сой 4m равно 2l. По­движ­ный блок дей­ству­ет как рычаг у ко­то­ро­го одно плечо вдвое боль­ше дру­го­го, то есть на точку, ко­то­рая на­хо­дит­ся на рас­сто­я­нии 4l от точки опоры дей­ству­ет сила, вдвое мень­шая силы тя­же­сти, дей­ству­ю­щей на блок. Мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на левую по­ло­ви­ну рейки равен в пер­вом и во вто­ром слу­чае равны:

Сум­мар­ный мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на левую по­ло­ви­ну рейки уве­ли­чил­ся. Рейка на­хо­дит­ся в рав­но­ве­сии, когда сумма мо­мен­тов всех сил, дей­ству­ю­щих на рейку равна нулю. В пер­вом и во вто­ром слу­чае рейка на­хо­дит­ся в по­ло­же­нии рав­но­ве­сия, зна­чит, сум­мар­ный мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на нее не из­ме­нит­ся. Мо­мент сил, дей­ству­ю­щих на левую по­ло­ви­ну рейки дол­жен быть равен мо­мен­ту сил, дей­ству­ю­щих на пра­вую по­ло­ви­ну рейки, сле­до­ва­тель­но, мо­мент силы F также уве­ли­чил­ся.

Ответ: 113.

Ре­ше­ние. Со­про­тив­ле­ние не­сколь­ких ре­зи­сто­ров, со­еди­нен­ных па­рал­лель­но все­гда мень­ше со­про­тив­ле­ния са­мо­го ма­ло­го из них. По­это­му при раз­мы­ка­нии ключа со­про­тив­ле­ние па­рал­лель­но­го участ­ка цепи воз­рас­тет, то есть воз­рас­тет со­про­тив­ле­ние всей цепи, а сле­до­ва­тель­но, ток в ней умень­шит­ся, по­ка­за­ние ам­пер­мет­ра А₁ упа­дет. Ток через ам­пер­мет­ра А₁ цепи умень­шит­ся, сле­до­ва­тель­но, упа­дет на­пря­же­ние на ре­зи­сто­ре, к ко­то­ро­му под­клю­чен вольт­метр V₁. Общее на­пря­же­ние в цепи оста­лось не­из­мен­ным, сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние на па­рал­лель­ном участ­ке воз­рос­ло, то есть воз­рас­тет по­ка­за­ние вольт­мет­ра Также, в силу того, что на­пря­же­ние на па­рал­лель­ном участ­ке воз­рос­ло, а со­про­тив­ле­ние R оста­лось не­из­мен­ным, воз­рас­тет и ток через ам­пер­метр А₃.

Ответ: 211.

Ре­ше­ние. Со­про­тив­ле­ние не­сколь­ких ре­зи­сто­ров, со­еди­нен­ных па­рал­лель­но все­гда мень­ше со­про­тив­ле­ния са­мо­го ма­ло­го из них. По­это­му при раз­мы­ка­нии ключа со­про­тив­ле­ние па­рал­лель­но­го участ­ка цепи воз­рас­тет, то есть воз­рас­тет со­про­тив­ле­ние всей цепи, а сле­до­ва­тель­но, ток в ней умень­шит­ся, по­ка­за­ние ам­пер­мет­ра А₁ упа­дет. Ток через ам­пер­мет­ра А₁ цепи умень­шит­ся, сле­до­ва­тель­но, упа­дет на­пря­же­ние на ре­зи­сто­ре, к ко­то­ро­му под­клю­чен вольт­метр V₁. Общее на­пря­же­ние в цепи оста­лось не­из­мен­ным, сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние на па­рал­лель­ном участ­ке воз­рос­ло, то есть воз­рас­тут по­ка­за­ния вольт­мет­ров V₂ и V₃. Также, в силу того, что воз­рос­ло на­пря­же­ние V₂, воз­рас­тет и по­ка­за­ние ам­пер­мет­ра А₂.

Ответ: 112.

Ре­ше­ние. Стек­лян­ная па­лоч­ка при­об­ре­ла по­ло­жи­тель­ный заряд в про­цес­се тре­ния о шелк, сле­до­ва­тель­но, на па­лоч­ке не­до­ста­ток элек­тро­нов, а на шелке  — из­бы­ток. Зна­чит, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на па­лоч­ке умень­ши­лось, а на шелке  — уве­ли­чи­лось. По­сколь­ку об­ме­на ато­ма­ми не про­ис­хо­ди­ло, ко­ли­че­ство про­то­нов на шелке и стек­лян­ной па­лоч­ке оста­лось не­из­мен­ным.

Ответ: 123.

Ре­ше­ние. При аб­со­лют­но не­упру­гом столк­но­ве­нии тела «сли­па­ют­ся» и дви­жут­ся далее как одно целое, при это ме­ха­ни­че­ская энер­гия не со­хра­ня­ет­ся. По за­ко­ну со­хра­не­ния им­пуль­са: где   — это ско­рость слип­ших­ся ша­ри­ков после столк­но­ве­ния. От­ку­да по­лу­ча­ем: Ки­не­ти­че­ская энер­гия вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле ско­рость пер­во­го ша­ри­ка умень­ши­лась, сле­до­ва­тель­но, умень­ши­лась и его ки­не­ти­че­ская энер­гия.

Часть энер­гии ша­ри­ков при не­упру­гом со­уда­ре­нии пе­ре­хо­дит в тепло или рас­хо­ду­ет­ся на ра­бо­ту по де­фор­ми­ро­ва­нию ша­ри­ков, по­это­му ме­ха­ни­че­ская энер­гия си­сте­мы умень­ша­ет­ся.

По за­ко­ну со­хра­не­ния им­пуль­са сум­мар­ный им­пульс обоих ша­ри­ков оста­ет­ся не­из­мен­ным.

Ответ: 223.

Ре­ше­ние. При аб­со­лют­но не­упру­гом столк­но­ве­нии тела «сли­па­ют­ся» и дви­жут­ся далее как одно целое, при это ме­ха­ни­че­ская энер­гия не со­хра­ня­ет­ся. По за­ко­ну со­хра­не­ния им­пуль­са: где   — это ско­рость слип­ших­ся ша­ри­ков после столк­но­ве­ния. От­ку­да по­лу­ча­ем: Ки­не­ти­че­ская энер­гия вы­чис­ля­ет­ся по фор­му­ле ско­рость вто­ро­го ша­ри­ка умень­ши­лась, сле­до­ва­тель­но, умень­ши­лась и его ки­не­ти­че­ская энер­гия.

Мо­дуль им­пуль­са пер­во­го ша­ри­ка до столк­но­ве­ния равен а после столк­но­ве­ния  — то есть им­пульс пер­во­го ша­ри­ка умень­шил­ся.

По за­ко­ну со­хра­не­ния им­пуль­са сум­мар­ный им­пульс обоих ша­ри­ков оста­ет­ся не­из­мен­ным.

Ответ: 223.

Ре­ше­ние. Эбо­ни­то­вая па­лоч­ка при­об­ре­ла от­ри­ца­тель­ный заряд, сле­до­ва­тель­но, на ней по­явил­ся из­бы­ток элек­тро­нов. Эти элек­тро­ны пе­ре­ме­сти­лись с шер­сти, сле­до­ва­тель­но, на шер­сти число элек­тро­нов умень­ши­лось. Об­ме­на ато­ма­ми не про­ис­хо­ди­ло, сле­до­ва­тель­но, число про­то­нов на шер­сти и па­лоч­ке не из­ме­ни­лось.

Ответ: 323.

Ре­ше­ние. При брос­ке камня вверх его ско­рость па­да­ет, сле­до­ва­тель­но, умень­ша­ет­ся ки­не­ти­че­ская энер­гия. Вы­со­та, на ко­то­рой на­хо­дит­ся ка­мень уве­ли­чи­ва­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, по­тен­ци­аль­ная энер­гия воз­рас­та­ет. Пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия камня не из­ме­ня­ет­ся.

Ответ: 132.

Ре­ше­ние. Закон пря­мой про­пор­ци­о­наль­ной за­ви­си­мо­сти между силой тока в про­вод­ни­ке и на­пря­же­ни­ем на кон­цах про­вод­ни­ка уста­но­вил Георг Ом.

Экс­пе­ри­мен­таль­ное опре­де­ле­ние ве­ли­чи­ны эле­мен­тар­но­го элек­три­че­ско­го за­ря­да про­из­вел Ро­берт Мил­ли­кен.

Пра­ви­ло для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния ин­дук­ци­он­но­го тока в про­вод­ни­ке уста­но­вил Эми­лий Хри­сти­а­но­вич Ленц.

Ответ: 125.

Ре­ше­ние. По­сколь­ку фут­боль­ный мяч ка­тит­ся по го­ри­зон­таль­но­му участ­ку земли его по­тен­ци­аль­ная энер­гия не из­ме­ня­ет­ся. Мяч оста­но­вил­ся, сле­до­ва­тель­но, его ки­не­ти­че­ская энер­гия в конце дви­же­ния равна нулю. При этом часть ки­не­ти­че­ской энер­гии пе­ре­хо­дит во внут­рен­нюю.

Ответ: 231.

Ре­ше­ние. Ко­эф­фи­ци­ент тре­ния сколь­же­ния не за­ви­сит от ско­ро­сти, по­это­му в про­цес­се экс­трен­но­го тор­мо­же­ния с бло­ки­ров­кой колес мо­дуль силы тре­ния колес о до­ро­гу оста­ет­ся по­сто­ян­ным. По вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на мо­дуль уско­ре­ния ав­то­мо­би­ля также будет по­сто­ян­ным. Ки­не­ти­че­ская энер­гия ав­то­мо­би­ля прямо про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту его ско­ро­сти, при тор­мо­же­нии ско­рость умень­ша­ет­ся, по­это­му ки­не­ти­че­ская энер­гия умень­шит­ся.

Ответ: 332.

Ре­ше­ние. По­сколь­ку ко­ле­ба­ния гар­мо­ни­че­ские и не­за­ту­ха­ю­щие, пол­ная энер­гия си­сте­мы оста­ет­ся по­сто­ян­ной и равна сумме по­тен­ци­аль­ной энер­гии рас­тя­ну­той пру­жи­ны и ки­не­ти­че­ской энер­гии дви­жу­ще­го­ся ма­ят­ни­ка.

По­тен­ци­аль­ная энер­гия пру­жи­ны да­ет­ся фор­му­лой

где k  — жест­кость пру­жи­ны, Δx  — ве­ли­чи­на рас­тя­же­ния. При пе­ре­ме­ще­нии из точки О в точку В про­ис­хо­дит уве­ли­че­ние рас­тя­же­ния пру­жи­ны, сле­до­ва­тель­но, по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­ва­ет­ся.

Так как по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­ва­ет­ся, а пол­ная энер­гия оста­ет­ся по­сто­ян­ной, ки­не­ти­че­ская энер­гия умень­ша­ет­ся.

Ре­ше­ние. A)  В дви­га­те­ле по­сто­ян­но­го тока в маг­нит­ном поле на­хо­дит­ся рамка с током, ко­то­рая вза­и­мо­дей­ству­ет с маг­нит­ным полем.

Б)  Маг­нит­ная стрел­ка ком­па­са ука­зы­ва­ет на маг­нит­ный полюс Земли, т. е. про­ис­хо­дит вза­и­мо­дей­ствие по­сто­ян­ных маг­ни­тов.

B)  В ос­но­ве элек­тро­мет­ра лежит вза­и­мо­дей­ствие элек­три­че­ских за­ря­дов.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим фи­зи­че­ским ве­ли­чи­нам при­бо­ры.

А)  Сила элек­три­че­ско­го тока из­ме­ря­ет­ся при по­мо­щи ам­пер­мет­ра.

Б)  Элек­три­че­ское на­пря­же­ние из­ме­ря­ет­ся при по­мо­щи вольт­мет­ра.

В)  Элек­три­че­ский заряд из­ме­ря­ет­ся при по­мо­щи элек­тро­мет­ра.

Ре­ше­ние. Вода яв­ля­ет­ся более плот­ной сре­дой чем воз­дух, сле­до­ва­тель­но, при пе­ре­хо­де в воду ско­рость рас­про­стра­не­ния света умень­ши­лась. По­сколь­ку за­мед­ле­ние ра­про­стра­не­ния света может быть объ­яс­не­но пе­ре­из­лу­че­ни­ем мо­ле­кул, из ко­то­рых это ве­ще­ство со­сто­ит, ча­сто­та света не из­ме­нит­ся.

Ответ: 32.

Ре­ше­ние. Вода яв­ля­ет­ся более плот­ной сре­дой чем воз­дух, сле­до­ва­тель­но, при пе­ре­хо­де в воду ско­рость рас­про­стра­не­ния света умень­ши­лась. По­сколь­ку за­мед­ле­ние ра­про­стра­не­ния света может быть объ­яс­не­но пе­ре­из­лу­че­ни­ем мо­ле­кул, из ко­то­рых это ве­ще­ство со­сто­ит, ча­сто­та света не из­ме­нит­ся. Ско­рость рас­про­стра­не­ния света есть про­из­ве­де­ние длины волны и ча­сто­ты света, сле­до­ва­тель­но, длина волны умень­шить­ся.

Ответ: 22.

Ре­ше­ние. Со­по­ста­вим фи­зи­че­ским ве­ли­чи­нам еди­ни­цы из­ме­ре­ния.

А.  Длина волны из­ме­ря­ет­ся в мет­рах.

Б.  Ча­сто­та ко­ле­ба­ний из­ме­ря­ет­ся в Герц.

В.  Пе­ри­од ко­ле­ба­ний из­ме­ря­ет­ся в се­кун­дах.

Ре­ше­ние. Спи­до­мет­ром из­ме­ря­ют ско­рость, мен­зур­кой  — объем жид­ко­стей и твер­дых тел, тер­мо­мет­ром  — тем­пе­ра­ту­ру.

Ответ: 543.

Ре­ше­ние. 1.  Раз­мер изоб­ра­же­ния. Если за­крыть верх­нюю по­ло­ви­ну линзы чер­ной бу­ма­гой, то на ход лучей через линзу этот факт никак не по­вли­я­ет. По­это­му раз­мер изоб­ра­же­ния не из­ме­нит­ся.

2.  Яр­кость изоб­ра­же­ния. Но через верх­нюю по­ло­ви­ну линзы, за­кры­тую чер­ной бу­ма­гой, не прой­дет часть па­да­ю­щих лучей. По­это­му яр­кость изоб­ра­же­ния умень­шит­ся.

Ответ: 32.

Ре­ше­ние. За­ме­тим, что со­еди­ни­тель­ные про­во­да от от­ри­ца­тель­но­го по­лю­са ба­та­реи под­клю­че­ны к вы­хо­ду ам­пер­мет­ра, на ко­то­ром ука­зан знак «+», то есть ам­пер­метр вклю­чен с на­ру­ше­ни­ем по­ляр­но­сти вклю­че­ния.

Ответ: 4.

Ре­ше­ние. 1.  Не­вер­но. Ам­пер­метр под­клю­чен по­сле­до­ва­тель­но с со­про­тив­ле­ни­ем R₁, по­это­му по­ка­зы­ва­ет силу тока на нем.

2. Верно. См. пункт 1.

3.  Не­вер­но. См. пункт 1.

4.  Не­вер­но. Плюс ам­пер­мет­ра дол­жен под­клю­чать­ся к плюсу ис­точ­ни­ка тока.

Ответ: 2.

Ре­ше­ние. Пе­ри­од ко­ле­ба­ний ма­те­ма­ти­че­ско­го ма­ят­ни­ка опре­де­ля­ет­ся по сле­ду­ю­щей фор­му­ле:

При умень­ше­нии длины ма­ят­ни­ка, пе­ри­од ко­ле­ба­ний умень­ша­ет­ся. Ча­сто­та, как об­рат­ная ве­ли­чи­на к пе­ри­о­ду, уве­ли­чит­ся. Так как масса и вы­со­та подъ­ема не из­ме­ни­лась, то, ис­хо­дя из за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии, мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия ма­ят­ни­ка не из­ме­ня­ет­ся.

Ответ: 213.

Ре­ше­ние. Пе­ри­од ко­ле­ба­ний ма­те­ма­ти­че­ско­го ма­ят­ни­ка опре­де­ля­ет­ся по сле­ду­ю­щей фор­му­ле:

При уве­ли­че­нии длины ма­ят­ни­ка, пе­ри­од ко­ле­ба­ний уве­ли­чит­ся. Ча­сто­та, как об­рат­ная ве­ли­чи­на к пе­ри­о­ду, умень­шит­ся. Так как масса и вы­со­та подъ­ема не из­ме­ни­лась, то, ис­хо­дя из за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии, мак­си­маль­ная ки­не­ти­че­ская энер­гия ма­ят­ни­ка не из­ме­ня­ет­ся.

Ответ: 123.

Ре­ше­ние. Так как тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха не из­ме­ни­лась, то по­ка­за­ния су­хо­го тер­мо­мет­ра оста­нут­ся по­сто­ян­ны­ми. Так как про­шел дождь, то уве­ли­чи­лись аб­со­лют­ная влаж­ность воз­ду­ха и, сле­до­ва­тель­но, по­ка­за­ния влаж­но­го тер­мо­мет­ра.

Ответ: 31.

Ре­ше­ние. Экс­пе­ри­мен­таль­но из­вест­но, что стек­лян­ная па­лоч­ка, по­тер­тая о шелк, за­ря­жа­ет­ся по­ло­жи­тель­но. Это озна­ча­ет, что на па­лоч­ке воз­ни­ка­ет не­до­ста­ток элек­тро­нов: за счет ра­бо­ты, со­вер­ша­е­мой при тре­нии па­лоч­ки о ткань, они пе­ре­хо­дят на ткань. Сле­до­ва­тель­но, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на шелке уве­ли­чит­ся, ко­ли­че­ство элек­тро­нов на стек­лян­ной па­лоч­ке умень­шит­ся.

Ответ: 12.

Ре­ше­ние. Ка­мень дви­гал­ся толь­ко под дей­стви­ем силы тя­же­сти, ко­то­рая яв­ля­ет­ся кон­сер­ва­тив­ной. Сле­до­ва­тель­но, пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия камня не из­ме­ня­лась. В про­цес­се дви­же­ния камня вверх его ско­рость умень­ша­лась, а по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­ва­лась.

Ответ: 32.

Ре­ше­ние. Ка­мень дви­гал­ся толь­ко под дей­стви­ем силы тя­же­сти, ко­то­рая яв­ля­ет­ся кон­сер­ва­тив­ной. Сле­до­ва­тель­но, пол­ная ме­ха­ни­че­ская энер­гия камня не из­ме­ня­лась. В про­цес­се дви­же­ния камня вверх его ско­рость умень­ша­лась, а по­тен­ци­аль­ная энер­гия уве­ли­чи­ва­лась.

Ответ: 21.

Ре­ше­ние. Пер­вый вольт­метр по­ка­зы­ва­ет на­пря­же­ние на участ­ке с двумя по­сле­до­ва­тель­но со­еди­нен­ны­ми ре­зи­сто­ра­ми. Сила тока при по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии по­сто­ян­на. Най­дем ее из за­ко­на Ома для участ­ка цепи со вто­рым ре­зи­сто­ром:

На­пи­шем закон Ома для всего участ­ка и най­дем на­пря­же­ние на пер­вом вольт­мет­ре:

Ответ: 12.

Ре­ше­ние. Теп­ло­вая мощ­ность в ре­зи­сто­ре R₁ за­ви­сит от квад­ра­та силы тока в нем I₁ и со­про­тив­ле­ния как

Сила тока при по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии по­сто­ян­на, по­это­му най­дем I₁ на па­рал­лель­ном участ­ке. За­пи­шем закон Ома для па­рал­лель­но­го участ­ка цепи и вы­ра­зим от­сю­да силу тока через сум­мар­ное со­про­тив­ле­ние па­рал­лель­но­го участ­ка и на­пря­же­ние на па­рал­лель­ном участ­ке цепи:

Рас­смот­рим па­рал­лель­ный уча­сток цепи: верх­няя и ниж­няя части имеют оди­на­ко­вое со­про­тив­ле­ние R = 30 Ом. Чтобы найти со­про­тив­ле­ние па­рал­лель­но­го участ­ка, со­сто­я­ще­го из n оди­на­ко­вых ре­зи­сто­ров, нужно раз­де­лить со­про­тив­ле­ние од­но­го та­ко­го ре­зи­сто­ра на их число. В дан­ном слу­чае R_сум = 30 Ом : 2 = 15 Ом.

Ам­пер­метр иде­аль­ный, по­это­му не имеет соб­ствен­но­го со­про­тив­ле­ния. При па­рал­лель­ном со­еди­не­нии на­пря­же­ние по­сто­ян­но, сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние па­рал­лель­но­го участ­ка цепи по за­ко­ну Ома U  =  0,4 А · 30 Ом  =  12 В.

Тогда по­лу­ча­ем силу тока I₁ = 12 В : 15 Ом = 0,8 А и, сле­до­ва­тель­но, мощ­ность в ре­зи­сто­ре:

Ответ: 3,2.

Ре­ше­ние. Лампы со­еди­не­ны па­рал­лель­но. Вы­чис­лим общее со­про­тив­ле­ние участ­ка цепи, на ко­то­ром рас­по­ло­же­ны обе лампы:

где R  — общее со­про­тив­ле­ние участ­ка цепи, на ко­то­ром рас­по­ло­же­ны обе лампы, вклю­чен­ные в цепь, изоб­ра­жен­ную на ри­сун­ке, r  — со­про­тив­ле­ние лампы.

Из за­ко­на Ома на­хо­дим, что R  =  6 В/3 А  =  2 Ом. Сле­до­ва­тель­но, со­про­тив­ле­ние лампы равно 4 Ом. Мощ­ность лампы:

Ответ: 9.