СДАМ ГИА






Каталог заданий. Задания 21. Применение информации из текста
Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий
Версия для печати и копирования в MS Word
1

Ионизацию мо­ле­кул газа в про­стран­стве между элек­тро­да­ми вызывает

 

1) электрическое на­пря­же­ние между электродами

2) тепловое све­че­ние анода

3) удары мо­ле­кул газа электронами, ис­пус­ка­е­мы­ми катодом

4) электрический ток, про­хо­дя­щий через элек­тро­ды при их соединении

Задание 21 № 45

Элек­три­че­ская дуга

Элек­три­че­ская дуга — это один из видов га­зо­во­го раз­ря­да. По­лу­чить её можно сле­ду­ю­щим об­ра­зом. В шта­ти­ве за­креп­ля­ют два уголь­ных стерж­ня за­острёнными кон­ца­ми друг к другу и при­со­еди­ня­ют к ис­точ­ни­ку тока. Когда угли при­во­дят в со­при­кос­но­ве­ние, а затем слег­ка раз­дви­га­ют, между кон­ца­ми углей об­ра­зу­ет­ся яркое пламя, а сами угли рас­ка­ля­ют­ся до­бе­ла. Дуга горит устой­чи­во, если через неё про­хо­дит по­сто­ян­ный элек­три­че­ский ток. В этом слу­чае один элек­трод яв­ля­ет­ся всё время по­ло­жи­тель­ным (анод), а дру­гой — от­ри­ца­тель­ным (катод). Между элек­тро­да­ми на­хо­дит­ся столб рас­калённого газа, хо­ро­шо про­во­дя­ще­го элек­три­че­ство. По­ло­жи­тель­ный уголь, имея более вы­со­кую тем­пе­ра­ту­ру, сго­ра­ет быст­рее, и в нём об­ра­зу­ет­ся углуб­ле­ние — по­ло­жи­тель­ный кра­тер. Тем­пе­ра­ту­ра кра­те­ра в воз­ду­хе при ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии до­хо­дит до 4 000 °С.

Дуга может го­реть и между ме­тал­ли­че­ски­ми элек­тро­да­ми. При этом элек­тро­ды пла­вят­ся и быст­ро ис­па­ря­ют­ся, на что рас­хо­ду­ет­ся боль­шая энер­гия. По­это­му тем­пе­ра­ту­ра кра­те­ра ме­тал­ли­че­ско­го элек­тро­да обыч­но ниже, чем уголь­но­го (2 000—2 500 °С). При го­ре­нии дуги в газе при вы­со­ком дав­ле­нии (около 2 ·106 Па) тем­пе­ра­ту­ру кра­те­ра уда­лось до­ве­сти до 5 900 °С, т. е. до тем­пе­ра­ту­ры по­верх­но­сти Солн­ца. Столб газов или паров, через ко­то­рые идёт раз­ряд, имеет ещё более вы­со­кую тем­пе­ра­ту­ру — до 6 000—7 000 °С. По­это­му в стол­бе дуги пла­вят­ся и об­ра­ща­ют­ся в пар почти все из­вест­ные ве­ще­ства.

Для под­дер­жа­ния ду­го­во­го раз­ря­да нужно не­боль­шое на­пря­же­ние, дуга горит при на­пря­же­нии на её элек­тро­дах 40 В. Сила тока в дуге до­воль­но зна­чи­тель­на, а со­про­тив­ле­ние не­ве­ли­ко; сле­до­ва­тель­но, све­тя­щий­ся га­зо­вый столб хо­ро­шо про­во­дит элек­три­че­ский ток. Иони­за­цию мо­ле­кул газа в про­стран­стве между элек­тро­да­ми вы­зы­ва­ют сво­и­ми уда­ра­ми элек­тро­ны,ис­пус­ка­е­мые ка­то­дом дуги. Боль­шое ко­ли­че­ство ис­пус­ка­е­мых элек­тро­нов обес­пе­чи­ва­ет­ся тем, что катод на­грет до очень вы­со­кой тем­пе­ра­ту­ры. Когда для за­жи­га­ния дуги вна­ча­ле угли при­во­дят в со­при­кос­но­ве­ние, то в месте кон­так­та, об­ла­да­ю­щем очень боль­шим со­про­тив­ле­ни­ем, вы­де­ля­ет­ся огром­ное ко­ли­че­ство теп­ло­ты. По­это­му концы углей силь­но разо­гре­ва­ют­ся, и этого до­ста­точ­но для того, чтобы при их раз­дви­же­нии между ними вспых­ну­ла дуга. В даль­ней­шем катод дуги под­дер­жи­ва­ет­ся в накалённом со­сто­я­нии самим током, про­хо­дя­щим через дугу.



Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1313.
2

Какое физическое явление лежит в основе электроакустического метода анализа звука?

 

1) преобразование электрических колебаний в звуковые

2) разложение звуковых колебаний в спектр

3) резонанс

4) преобразование звуковых колебаний в электрические

Задание 21 № 72

Ана­лиз звука

При по­мо­щи на­бо­ров аку­сти­че­ских ре­зо­на­то­ров можно уста­но­вить, какие тоны вхо­дят в со­став дан­но­го звука и ка­ко­вы их ам­пли­ту­ды. Такое уста­нов­ле­ние спек­тра слож­но­го звука на­зы­ва­ет­ся его гар­мо­ни­че­ским ана­ли­зом.

Рань­ше ана­лиз звука вы­пол­нял­ся с по­мо­щью ре­зо­на­то­ров, пред­став­ля­ю­щих собой полые шары раз­но­го раз­ме­ра, име­ю­щих от­кры­тый от­ро­сток, встав­ля­е­мый в ухо, и от­вер­стие с про­ти­во­по­лож­ной сто­ро­ны. Для ана­ли­за звука су­ще­ствен­но, что вся­кий раз, когда в ана­ли­зи­ру­е­мом звуке со­дер­жит­ся тон, ча­сто­та ко­то­ро­го равна ча­сто­те ре­зо­на­то­ра, по­след­ний на­чи­на­ет гром­ко зву­чать в этом тоне.

Такие спо­со­бы ана­ли­за, од­на­ко, очень не­точ­ны и кро­пот­ли­вы. В на­сто­я­щее время они вы­тес­не­ны зна­чи­тель­но более со­вер­шен­ны­ми, точ­ны­ми и быст­ры­ми элек­тро­аку­сти­че­ски­ми ме­то­да­ми. Суть их сво­дит­ся к тому, что аку­сти­че­ское ко­ле­ба­ние сна­ча­ла пре­об­ра­зу­ет­ся в элек­три­че­ское ко­ле­ба­ние с со­хра­не­ни­ем той же формы, а сле­до­ва­тель­но, име­ю­щее тот же спектр, а затем это ко­ле­ба­ние ана­ли­зи­ру­ет­ся элек­три­че­ски­ми ме­то­да­ми.

Один из су­ще­ствен­ных ре­зуль­та­тов гар­мо­ни­че­ско­го ана­ли­за ка­са­ет­ся зву­ков нашей речи. По темб­ру мы можем узнать голос че­ло­ве­ка. Но чем раз­ли­ча­ют­ся зву­ко­вые ко­ле­ба­ния, когда один и тот же че­ло­век поёт на одной и той же ноте раз­лич­ные глас­ные? Дру­ги­ми сло­ва­ми, чем раз­ли­ча­ют­ся в этих слу­ча­ях пе­ри­о­ди­че­ские ко­ле­ба­ния воз­ду­ха, вы­зы­ва­е­мые го­ло­со­вым ап­па­ра­том при раз­ных по­ло­же­ни­ях губ и языка и из­ме­не­ни­ях формы по­ло­сти рта и глот­ки? Оче­вид­но, в спек­трах глас­ных долж­ны быть какие-то осо­бен­но­сти, ха­рак­тер­ные для каж­до­го глас­но­го звука, сверх тех осо­бен­но­стей, ко­то­рые со­зда­ют тембр го­ло­са дан­но­го че­ло­ве­ка. Гар­мо­ни­че­ский ана­лиз глас­ных под­твер­жда­ет это пред­по­ло­же­ние, а имен­но: глас­ные звуки ха­рак­те­ри­зу­ют­ся на­ли­чи­ем в их спек­трах об­ла­стей обер­то­нов с боль­шой ам­пли­ту­дой, причём эти об­ла­сти лежат для каж­дой глас­ной все­гда на одних и тех же ча­сто­тах не­за­ви­си­мо от вы­со­ты про­пе­то­го глас­но­го звука.



Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1326.
3

При увеличении магнитной индукции в 2 раза радиус окружности, по которой движется заданная заряженная частица,

 

1) увеличится в раза

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в раза

4) уменьшится в 2 раза

Задание 21 № 99

Масс-спек­тро­граф

Масс-спек­тро­граф — это при­бор для раз­де­ле­ния ионов по ве­ли­чи­не от­но­ше­ния их за­ря­да к массе. В самой про­стой мо­ди­фи­ка­ции схема при­бо­ра пред­став­ле­на на ри­сун­ке.

Ис­сле­ду­е­мый об­ра­зец спе­ци­аль­ны­ми ме­то­да­ми (ис­па­ре­ни­ем, элек­трон­ным уда­ром) пе­ре­во­дит­ся в га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние, затем об­ра­зо­вав­ший­ся газ иони­зи­ру­ет­ся в ис­точ­ни­ке 1. Затем ионы уско­ря­ют­ся элек­три­че­ским полем и фор­ми­ру­ют­ся в узкий пучок в уско­ря­ю­щем устрой­стве 2, после чего через узкую вход­ную щель по­па­да­ют в ка­ме­ру 3, в ко­то­рой со­зда­но од­но­род­ное маг­нит­ное поле. Маг­нит­ное поле из­ме­ня­ет тра­ек­то­рию дви­же­ния ча­стиц. Под дей­стви­ем силы Ло­рен­ца ионы на­чи­на­ют дви­гать­ся по дуге окруж­но­сти и по­па­да­ют на экран 4, где ре­ги­стри­ру­ет­ся место их по­па­да­ния. Ме­то­ды ре­ги­стра­ции могут быть раз­лич­ны­ми: фо­то­гра­фи­че­ские, элек­трон­ные и т. д. Ра­ди­ус тра­ек­то­рии опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

 

,

 

где U — элек­три­че­ское на­пря­же­ние уско­ря­ю­ще­го элек­три­че­ско­го поля; B — ин­дук­ция маг­нит­но­го поля; m и q — со­от­вет­ствен­но масса и заряд ча­сти­цы.

Так как ра­ди­ус тра­ек­то­рии за­ви­сит от массы и за­ря­да иона, то раз­ные ионы по­па­да­ют на экран на раз­лич­ном рас­сто­я­нии от ис­точ­ни­ка, что и поз­во­ля­ет их раз­де­лять и ана­ли­зи­ро­вать со­став об­раз­ца.

В на­сто­я­щее время раз­ра­бо­та­ны мно­го­чис­лен­ные типы масс-спек­тро­мет­ров, прин­ци­пы ра­бо­ты ко­то­рых от­ли­ча­ют­ся от рас­смот­рен­но­го выше. Из­го­тав­ли­ва­ют­ся, на­при­мер, ди­на­ми­че­ские масс-спек­тро­мет­ры, в ко­то­рых массы ис­сле­ду­е­мых ионов опре­де­ля­ют­ся по вре­ме­ни пролёта от ис­точ­ни­ка до ре­ги­стри­ру­ю­ще­го устрой­ства.



Источник: ГИА по фи­зи­ке. Ос­нов­ная волна. Даль­ний Восток. Ва­ри­ант 1327.
4

В устройстве призменного спектрографа линза L2 (см. рисунок) служит для

 

1) разложения света в спектр

2) фокусировки лучей определённой частоты в узкую полоску на экране

3) определения интенсивности излучения в различных частях спектра

4) преобразования расходящегося светового пучка в параллельные лучи

Задание 21 № 126

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 L2 фо­ку­си­ру­ет 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.



Источник: ГИА по фи­зи­ке. Ос­нов­ная волна. Даль­ний Восток. Ва­ри­ант 1328.
5

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

Задание 21 № 153

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.



Источник: ГИА по фи­зи­ке. Ос­нов­ная волна. Даль­ний Восток. Ва­ри­ант 1329.
6

Где ноги будут мерзнуть меньше: на заснеженном тротуаре или на таком же тротуаре, посыпанном солью при такой же температуре?

 

1) на заснеженном тротуаре

2) на тротуаре, посыпанном солью

3) одинаково на заснеженном тротуаре и на тротуаре, посыпанном солью

4) ответ зависит от атмосферного давления

Задание 21 № 180

Охла­жда­ю­щие смеси

Возьмём в руки кусок са­ха­ра и коснёмся им по­верх­но­сти ки­пят­ка. Ки­пя­ток втя­нет­ся в сахар и дойдёт до наших паль­цев. Од­на­ко мы не по­чув­ству­ем ожога, как по­чув­ство­ва­ли бы, если бы вме­сто са­ха­ра был кусок ваты. Это на­блю­де­ние по­ка­зы­ва­ет, что рас­тво­ре­ние са­ха­ра со­про­вож­да­ет­ся охла­жде­ни­ем рас­тво­ра. Если бы мы хо­те­ли со­хра­нить тем­пе­ра­ту­ру рас­тво­ра не­из­мен­ной, то долж­ны были бы под­во­дить к рас­тво­ру энер­гию. От­сю­да сле­ду­ет, что при рас­тво­ре­нии са­ха­ра внут­рен­няя энер­гия си­сте­мы сахар-вода уве­ли­чи­ва­ет­ся.

То же самое про­ис­хо­дит при рас­тво­ре­нии боль­шин­ства дру­гих кри­стал­ли­че­ских ве­ществ. Во всех по­доб­ных слу­ча­ях внут­рен­няя энер­гия рас­тво­ра боль­ше, чем внут­рен­няя энер­гия кри­стал­ла и рас­тво­ри­те­ля при той же тем­пе­ра­ту­ре, взя­тых в от­дель­но­сти.

В при­ме­ре с са­ха­ром не­об­хо­ди­мое для его рас­тво­ре­ния ко­ли­че­ство теп­ло­ты отдаёт ки­пя­ток, охла­жде­ние ко­то­ро­го за­мет­но даже по не­по­сред­ствен­но­му ощу­ще­нию.

Если рас­тво­ре­ние про­ис­хо­дит в воде при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре, то тем­пе­ра­ту­ра по­лу­чив­шей­ся смеси в не­ко­то­рых слу­ча­ях может ока­зать­ся даже ниже 0 °С, хотя смесь и остаётся жид­кой, по­сколь­ку тем­пе­ра­ту­ра за­сты­ва­ния рас­тво­ра может быть зна­чи­тель­но ниже нуля. Этот эф­фект ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния силь­но охла­жден­ных сме­сей из снега и раз­лич­ных солей.

Снег, на­чи­ная таять при 0 °С, пре­вра­ща­ет­ся в воду, в ко­то­рой рас­тво­ря­ет­ся соль; не­смот­ря на по­ни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры, со­про­вож­да­ю­щее рас­тво­ре­ние, по­лу­чив­ша­я­ся смесь не за­твер­де­ва­ет. Снег, сме­шан­ный с этим рас­тво­ром, про­дол­жа­ет таять, за­би­рая энер­гию от рас­тво­ра и, со­от­вет­ствен­но, охла­ждая его. Про­цесс может про­дол­жать­ся до тех пор, пока не будет до­стиг­ну­та тем­пе­ра­ту­ра за­мер­за­ния по­лу­чен­но­го рас­тво­ра. Смесь снега и по­ва­рен­ной соли в от­но­ше­нии 2 : 1 поз­во­ля­ет, таким об­ра­зом, по­лу­чить охла­жде­ние до −21 °С; смесь снега с хло­ри­стым каль­ци­ем (СаСl2) в от­но­ше­нии 7 : 10 — до −50 °С.



Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1331.
7

Неокрашенные гало возникают вследствие

 

1) отражения света

2) дисперсии света

3) дифракции света

4) преломления света

Задание 21 № 207

Гало и венцы

Гало — оп­ти­че­ское яв­ле­ние, за­клю­ча­ю­ще­е­ся в об­ра­зо­ва­нии све­тя­ще­го­ся коль­ца во­круг ис­точ­ни­ка света. Тер­мин про­изошёл от фр. halo и греч. halos -«све­то­вое коль­цо».

Гало обыч­но воз­ни­ка­ют во­круг Солн­ца или Луны, ино­гда — во­круг дру­гих мощ­ных ис­точ­ни­ков света, таких как улич­ные огни. Они вы­зва­ны пре­иму­ще­ствен­но от­ра­же­ни­ем и пре­лом­ле­ни­ем света ле­дя­ны­ми кри­стал­ла­ми в пе­ри­стых об­ла­ках и ту­ма­нах. Для воз­ник­но­ве­ния не­ко­то­рых гало не­об­хо­ди­мо, чтобы ле­дя­ные кри­стал­лы, име­ю­щие форму ше­сти­гран­ных призм, были ори­ен­ти­ро­ва­ны по от­но­ше­нию к вер­ти­ка­ли оди­на­ко­вым или хотя бы пре­иму­ще­ствен­ным об­ра­зом.

Отражённый и пре­ломлённый ле­дя­ны­ми кри­стал­ла­ми свет не­ред­ко раз­ла­га­ет­ся в спектр, что де­ла­ет гало по­хо­жим на ра­ду­гу, од­на­ко гало в усло­ви­ях низ­кой освещённо­сти имеет малую цвет­ность. Окра­шен­ные гало об­ра­зу­ют­ся при пре­лом­ле­нии света в ше­сти­гран­ных кри­стал­лах ле­дя­ных об­ла­ков; не­окра­шен­ные (бес­цвет­ные) формы — при его от­ра­же­нии от гра­ней кри­стал­лов. Ино­гда в мо­роз­ную по­го­ду гало об­ра­зу­ет­ся очень близ­ко к зем­ной по­верх­но­сти. В этом слу­чае кри­стал­лы на­по­ми­на­ют си­я­ю­щие дра­го­цен­ные камни.

Вид на­блю­да­е­мо­го гало за­ви­сит от формы и рас­по­ло­же­ния кри­стал­лов. Наи­бо­лее обыч­ные формы гало: ра­дуж­ные круги во­круг диска Солн­ца или Луны; пар­ге­лии, или «лож­ные Солн­ца», - слег­ка окра­шен­ные свет­лые пятна на одном уров­не с Солн­цем спра­ва и слева от него; пар­ге­ли­че­ский круг — белый го­ри­зон­таль­ный круг, про­хо­дя­щий через диск све­ти­ла; столб — часть бе­ло­го вер­ти­каль­но­го круга, про­хо­дя­ще­го через диск све­ти­ла; он в со­че­та­нии с пар­ге­ли­че­ским кру­гом об­ра­зу­ет белый крест.

Гало сле­ду­ет от­ли­чать от вен­цов, ко­то­рые внеш­не схожи с ним, но имеют дру­гое про­ис­хож­де­ние. Венцы воз­ни­ка­ют в тон­ких во­дя­ных об­ла­ках, со­сто­я­щих из мел­ких од­но­род­ных ка­пель (обыч­но это вы­со­ко­ку­че­вые об­ла­ка) и за­кры­ва­ю­щих диск све­ти­ла, за счёт ди­фрак­ции. Они могут по­явить­ся также в ту­ма­не около ис­кус­ствен­ных ис­точ­ни­ков света. Ос­нов­ная, а часто един­ствен­ная часть венца — свет­лый круг не­боль­шо­го ра­ди­у­са, окру­жа­ю­щий вплот­ную диск све­ти­ла (или ис­кус­ствен­ный ис­точ­ник света). Круг в ос­нов­ном имеет го­лу­бо­ва­тый цвет и лишь по внеш­не­му краю — крас­но­ва­тый. Его на­зы­ва­ют также орео­лом. Он может быть окружён одним или не­сколь­ки­ми до­пол­ни­тель­ны­ми коль­ца­ми такой же, но более свет­лой окрас­ки, не при­мы­ка­ю­щи­ми вплот­ную к кругу и друг к другу.



Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1332.
8

Над Землёй висит облако, по­верх­ность которого, обращённая к Земле, за­ря­же­на положительно. Ка­ко­го знака заряд будет иметь по­верх­ность Земли в этом месте?

 

1) положительный

2) отрицательный

3) заряд будет равен нулю

4) знак за­ря­да за­ви­сит от влаж­но­сти воздуха

Задание 21 № 234

Мол­ния

Кра­си­вое и не­без­опас­ное яв­ле­ние при­ро­ды — мол­ния — пред­став­ля­ет собой ис­кро­вой раз­ряд в ат­мо­сфе­ре.

Уже в се­ре­ди­не XVIII в. ис­сле­до­ва­те­ли об­ра­ти­ли вни­ма­ние на внеш­нее сход­ство мол­нии с элек­три­че­ской ис­крой. Вы­ска­зы­ва­лось пред­по­ло­же­ние, что гро­зо­вые об­ла­ка несут в себе боль­шие элек­три­че­ские за­ря­ды и мол­ния есть ги­гант­ская искра, ничем, кроме раз­ме­ров, не от­ли­ча­ю­ща­я­ся от искры между ша­ра­ми элек­тро­фор­ной ма­ши­ны. На это ука­зы­вал М. В. Ло­мо­но­сов, за­ни­мав­ший­ся изу­че­ни­ем ат­мо­сфер­но­го элек­три­че­ства.

Ло­мо­но­сов по­стро­ил «гро­мо­вую ма­ши­ну» — кон­ден­са­тор, на­хо­див­ший­ся в его ла­бо­ра­то­рии и за­ря­жав­ший­ся ат­мо­сфер­ным элек­три­че­ством по­сред­ством про­во­да, конец ко­то­ро­го был вы­ве­ден из по­ме­ще­ния и под­нят на вы­со­ком шесте. Во время грозы из кон­ден­са­то­ра можно было из­вле­кать искры. Таким об­ра­зом, было по­ка­за­но, что гро­зо­вые об­ла­ка дей­стви­тель­но несут на себе огром­ный элек­три­че­ский заряд.

Раз­ные части гро­зо­во­го об­ла­ка несут за­ря­ды раз­ных зна­ков. Чаще всего ниж­няя часть об­ла­ка (об­ра­щен­ная к Земле) бы­ва­ет за­ря­же­на от­ри­ца­тель­но, а верх­няя — по­ло­жи­тель­но. По­это­му если два об­ла­ка сбли­жа­ют­ся раз­но­имённо за­ря­жен­ны­ми ча­стя­ми, то между ними про­ска­ки­ва­ет мол­ния.

Од­на­ко гро­зо­вой раз­ряд может про­изой­ти и иначе. Про­хо­дя над Землёй, гро­зо­вое об­ла­ко создаёт на её по­верх­но­сти боль­шой ин­ду­ци­ро­ван­ный заряд, и по­это­му об­ла­ко и по­верх­ность Земли об­ра­зу­ют две об­клад­ки боль­шо­го кон­ден­са­то­ра. На­пря­же­ние между об­ла­ком и Землёй до­сти­га­ет не­сколь­ких мил­ли­о­нов вольт, и в воз­ду­хе воз­ни­ка­ет силь­ное элек­три­че­ское поле. В ре­зуль­та­те может про­изой­ти про­бой, т.е. мол­ния, ко­то­рая уда­рит в землю. При этом мол­ния ино­гда по­ра­жа­ет людей, дома, де­ре­вья.

Гром, воз­ни­ка­ю­щий после мол­нии, имеет такое же про­ис­хож­де­ние, что и треск при про­ска­ки­ва­нии искры. Он по­яв­ля­ет­ся из-за того, что воз­дух внут­ри ка­на­ла мол­нии силь­но разо­гре­ва­ет­ся и рас­ши­ря­ет­ся, от­че­го и воз­ни­ка­ют зву­ко­вые волны. Эти волны, от­ра­жа­ясь от об­ла­ков, гор и дру­гих объ­ек­тов, со­зда­ют дли­тель­ное мно­го­крат­ное эхо, по­это­му и слыш­ны гро­мо­вые рас­ка­ты.



Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1333.
9

Почему крупицы полезной руды с пузырьками воздуха поднимаются вверх из смеси воды и руды?

 

1) на них действует выталкивающая сила, меньшая, чем сила тяжести

2) на них действует выталкивающая сила, равная силе тяжести

3) на них действует выталкивающая сила, большая, чем сила тяжести

4) на них действует сила поверхностного натяжения слоя воды между масляной пленкой и пузырьком воздуха

Задание 21 № 261

Фло­та­ция

Чи­стая руда почти ни­ко­гда не встре­ча­ет­ся в при­ро­де. Почти все­гда по­лез­ное ис­ко­па­е­мое пе­ре­ме­ша­но с «пу­стой», не­нуж­ной гор­ной по­ро­дой. Про­цесс от­де­ле­ния пу­стой по­ро­ды от по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го на­зы­ва­ют обо­га­ще­ни­ем руды.

Одним из спо­со­бов обо­га­ще­ния руды, ос­но­ван­ным на яв­ле­нии сма­чи­ва­ния, яв­ля­ет­ся фло­та­ция. Сущ­ность фло­та­ции со­сто­ит в сле­ду­ю­щем. Раз­дроб­лен­ная в мел­кий по­ро­шок руда взбал­ты­ва­ет­ся в воде. Туда же до­бав­ля­ет­ся не­боль­шое ко­ли­че­ство ве­ще­ства, об­ла­да­ю­ще­го спо­соб­но­стью сма­чи­вать одну из под­ле­жа­щих раз­де­ле­нию ча­стей, на­при­мер кру­пи­цы по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го, и не сма­чи­вать дру­гую часть — кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды. Кроме того, до­бав­ля­е­мое ве­ще­ство не долж­но рас­тво­рять­ся в воде. При этом вода не будет сма­чи­вать по­верх­ность кру­пи­цы руды, по­кры­тую слоем до­бав­ки. Обыч­но при­ме­ня­ют какое-ни­будь масло.

В ре­зуль­та­те пе­ре­ме­ши­ва­ния кру­пи­цы по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го об­во­ла­ки­ва­ют­ся тон­кой плен­кой масла, а кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды оста­ют­ся сво­бод­ны­ми. В по­лу­чив­шу­ю­ся смесь очень мел­ки­ми пор­ци­я­ми вду­ва­ют воз­дух. Пу­зырь­ки воз­ду­ха, при­шед­шие в со­при­кос­но­ве­ние с кру­пи­цей по­лез­ной по­ро­ды, по­кры­той слоем масла и по­то­му не сма­чи­ва­е­мой водой, при­ли­па­ют к ней. Это про­ис­хо­дит по­то­му, что тон­кая плен­ка воды между пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха и не сма­чи­ва­е­мой ею по­верх­но­стью кру­пи­цы стре­мит­ся умень­шить свою пло­щадь, по­доб­но капле воды на про­мас­лен­ной бу­ма­ге, и об­на­жа­ет по­верх­ность кру­пи­цы.

Кру­пи­цы по­лез­ной руды с пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха под­ни­ма­ют­ся вверх, а кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды опус­ка­ют­ся вниз. Таким об­ра­зом про­ис­хо­дит более или менее пол­ное от­де­ле­ние пу­стой по­ро­ды и по­лу­ча­ет­ся так на­зы­ва­е­мый кон­цен­трат, бо­га­тый по­лез­ной рудой.



Источник: Тренировочные ва­ри­ан­ты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Де­ми­до­ва — 2013, ва­ри­ант 1.
10

Какая сила заставляет расплавленную вспенившуюся магму подниматься вверх?

 

1) сила тяжести

2) сила упругости

3) сила Архимеда

4) сила трения

Задание 21 № 288

Вул­ка­ны

Из­вест­но, что по мере спус­ка в недра Земли тем­пе­ра­ту­ра по­сте­пен­но по­вы­ша­ет­ся. Это об­сто­я­тель­ство и сам факт из­вер­же­ния вул­ка­на­ми жид­кой лавы не­воль­но на­тал­ки­ва­ли на мысль, что на опре­де­лен­ных глу­би­нах ве­ще­ство зем­но­го шара на­хо­дит­ся в рас­плав­лен­ном со­сто­я­нии. Од­на­ко на самом деле все не так про­сто. Од­но­вре­мен­но с по­вы­ше­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры рас­тет дав­ле­ние в зем­ных глу­би­нах. А ведь чем боль­ше дав­ле­ние, тем выше тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния (см. ри­су­нок).

Со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям боль­шая часть зем­ных недр со­хра­ня­ет твер­дое со­сто­я­ние. Од­на­ко ве­ще­ство асте­но­сфе­ры (обо­лоч­ка Земли от 100 км до 300 км в глу­би­ну) на­хо­дит­ся в почти рас­плав­лен­ном со­сто­я­нии. Так на­зы­ва­ют твер­дое со­сто­я­ние, ко­то­рое легко пе­ре­хо­дит в жид­кое (рас­плав­лен­ное) при не­боль­шом по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры (про­цесс 1) или по­ни­же­нии дав­ле­ния (про­цесс 2).

Ис­точ­ни­ком пер­вич­ных рас­пла­вов магмы яв­ля­ет­ся асте­но­сфе­ра. Если в каком-то рай­о­не сни­жа­ет­ся дав­ле­ние (на­при­мер, при сме­ще­нии участ­ков ли­то­сфе­ры), то твер­дое ве­ще­ство асте­но­сфе­ры тот­час пре­вра­ща­ет­ся в жид­кий рас­плав, то есть в магму.

Но какие фи­зи­че­ские при­чи­ны при­во­дят в дей­ствие ме­ха­низм из­вер­же­ния вул­ка­на?

В магме на­ря­ду с па­ра­ми воды со­дер­жат­ся раз­лич­ные газы (уг­ле­кис­лый газ, хло­ри­стый и фто­ри­стый во­до­род, ок­си­ды серы, метан и дру­гие). Кон­цен­тра­ция рас­тво­рен­ных газов со­от­вет­ству­ет внеш­не­му дав­ле­нию. В фи­зи­ке из­ве­стен закон Генри: кон­цен­тра­ция газа, рас­тво­рен­но­го в жид­ко­сти, про­пор­ци­о­наль­на его дав­ле­нию над жид­ко­стью. Те­перь пред­ста­вим, что дав­ле­ние на глу­би­не умень­ши­лось. Газы, рас­тво­рен­ные в магме, пе­ре­хо­дят в га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние. Магма уве­ли­чи­ва­ет­ся в объ­е­ме, вспе­ни­ва­ет­ся и на­чи­на­ет под­ни­мать­ся вверх. По мере подъ­ема магмы дав­ле­ние па­да­ет еще боль­ше, по­это­му про­цесс вы­де­ле­ния газов уси­ли­ва­ет­ся, что, в свою оче­редь, при­во­дит к уско­ре­нию подъ­ема.



Источник: Тренировочные ва­ри­ан­ты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Де­ми­до­ва — 2013, ва­ри­ант 2.
11

Период полураспада — это

 

1) интервал времени, прошедший с момента образования горной породы до проведения измерения числа ядер радиоактивного урана

2) интервал времени, в течение которого распадается половина от первоначального количества радиоактивного элемента

3) параметр, равный 4,5 млрд лет

4) параметр, определяющий возраст Земли

Задание 21 № 315

Опре­де­ле­ние воз­рас­та Земли

Один из ме­то­дов опре­де­ле­ния воз­рас­та Земли ос­но­ван на ра­дио­ак­тив­ном рас­па­де урана. Уран (атом­ная масса 238) рас­па­да­ет­ся са­мо­про­из­воль­но с по­сле­до­ва­тель­ным вы­де­ле­ни­ем вось­ми альфа-ча­стиц, а ко­неч­ным про­дук­том рас­па­да яв­ля­ет­ся сви­нец с атом­ной мас­сой 206 и газ гелий. На ри­сун­ке пред­став­ле­на це­поч­ка пре­вра­ще­ний урана-238 в сви­нец-206.

Каж­дая осво­бо­див­ша­я­ся при рас­па­де альфа-ча­сти­ца про­хо­дит опре­де­лен­ное рас­сто­я­ние, ко­то­рое за­ви­сит от ее энер­гии. Чем боль­ше энер­гия альфа-ча­сти­цы, тем боль­шее рас­сто­я­ние она про­хо­дит. По­это­му во­круг урана, со­дер­жа­ще­го­ся в по­ро­де, об­ра­зу­ет­ся во­семь кон­цен­три­че­ских колец. Такие коль­ца (плео­хро­и­че­ские гало) были най­де­ны во мно­гих гор­ных по­ро­дах всех гео­ло­ги­че­ских эпох. Были сде­ла­ны точ­ные из­ме­ре­ния, по­ка­зав­шие, что для раз­ных вкрап­ле­ний урана коль­ца все­гда от­сто­ят на оди­на­ко­вых рас­сто­я­ни­ях от на­хо­дя­ще­го­ся в цен­тре урана.

Когда пер­вич­ная ура­но­вая руда за­твер­де­ва­ла, в ней, ве­ро­ят­но, не было свин­ца. Весь сви­нец с атом­ной мас­сой 206 был на­коп­лен за время, про­шед­шее с мо­мен­та об­ра­зо­ва­ния этой гор­ной по­ро­ды. Раз так, то из­ме­ре­ние ко­ли­че­ства свин­ца-206 по от­но­ше­нию к ко­ли­че­ству урана-238 — вот всё, — что нужно знать, чтобы опре­де­лить воз­раст об­раз­ца, если пе­ри­од по­лу­рас­па­да из­ве­стен. Для урана-238 пе­ри­од по­лу­рас­па­да со­став­ля­ет при­бли­зи­тель­но 4,5 млрд лет. В те­че­ние этого вре­ме­ни по­ло­ви­на пер­во­на­чаль­но­го ко­ли­че­ства урана рас­па­да­ет­ся на сви­нец и гелий.

Таким же об­ра­зом можно из­ме­рить воз­раст дру­гих не­бес­ных тел, на­при­мер ме­тео­ри­тов. По дан­ным таких из­ме­ре­ний воз­раст верх­ней части ман­тии Земли и боль­шин­ства ме­тео­ри­тов со­став­ля­ет 4,5 млрд лет.



Источник: Тренировочные ва­ри­ан­ты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Де­ми­до­ва — 2013, ва­ри­ант 3.
12

Какие утверждения справедливы?

А. Жидкость можно заставить закипеть, увеличивая внешнее давление при неизменной температуре.

Б. Жидкость можно заставить закипеть, увеличивая ее температуру при неизменном давлении.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 342

Гей­зе­ры

Гей­зе­ры рас­по­ла­га­ют­ся вб­ли­зи дей­ству­ю­щих или не­дав­но уснув­ших вул­ка­нов. Для из­вер­же­ния гей­зе­ров не­об­хо­ди­ма теп­ло­та, по­сту­па­ю­щая от вул­ка­нов.

Чтобы по­нять фи­зи­ку гей­зе­ров, на­пом­ним, что тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды за­ви­сит от дав­ле­ния (см. ри­су­нок).

Пред­ста­вим себе 20-мет­ро­вую гей­зер­ную труб­ку, на­пол­нен­ную го­ря­чей водой. По мере уве­ли­че­ния глу­би­ны тем­пе­ра­ту­ра воды рас­тет. Од­но­вре­мен­но воз­рас­та­ет и дав­ле­ние — оно скла­ды­ва­ет­ся из ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и дав­ле­ния стол­ба воды в труб­ке. При этом везде по длине труб­ки тем­пе­ра­ту­ра воды ока­зы­ва­ет­ся не­сколь­ко ниже тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния, со­от­вет­ству­ю­щей дав­ле­нию на той или иной глу­би­не. Те­перь пред­по­ло­жим, что по од­но­му из бо­ко­вых про­то­ков в труб­ку по­сту­пи­ла пор­ция пара. Пар вошел в труб­ку и под­нял воду до не­ко­то­ро­го но­во­го уров­ня, а часть воды вы­ли­лась из труб­ки в бас­сейн. При этом тем­пе­ра­ту­ра под­ня­той воды может ока­зать­ся выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при новом дав­ле­нии, и вода не­мед­лен­но за­ки­па­ет.

При ки­пе­нии об­ра­зу­ет­ся пар, ко­то­рый еще выше под­ни­ма­ет воду, за­став­ляя ee вы­ли­вать­ся в бас­сейн. Дав­ле­ние на ниж­ние слои воды умень­ша­ет­ся, так что за­ки­па­ет вся остав­ша­я­ся в труб­ке вода. В этот мо­мент об­ра­зу­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство пара; рас­ши­ря­ясь, он с огром­ной ско­ро­стью устрем­ля­ет­ся вверх, вы­бра­сы­вая остат­ки воды из труб­ки — про­ис­хо­дит из­вер­же­ние гей­зе­ра.

Но вот весь пар вышел, труб­ка по­сте­пен­но вновь за­пол­ня­ет­ся охла­див­шей­ся водой. Время от вре­ме­ни внизу слы­шат­ся взры­вы — это в труб­ку из бо­ко­вых про­то­ков по­па­да­ют пор­ции пара. Од­на­ко оче­ред­ной вы­брос воды нач­нет­ся толь­ко тогда, когда вода в труб­ке на­гре­ет­ся до тем­пе­ра­ту­ры, близ­кой к тем­пе­ра­ту­ре ки­пе­ния.



Источник: Тренировочные ва­ри­ан­ты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Де­ми­до­ва — 2013, ва­ри­ант 4.
13

Цвет по­ляр­но­го сияния, воз­ни­ка­ю­ще­го на вы­со­те 100 км, опре­де­ля­ет­ся преимущественно излучением

 

1) азота

2) кислорода

3) водорода

4) гелия

Задание 21 № 369

По­ляр­ные си­я­ния

В пе­ри­од ак­тив­но­сти на Солн­це на­блю­да­ют­ся вспыш­ки. Вспыш­ка пред­став­ля­ет собой нечто по­доб­ное взры­ву, в ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся на­прав­лен­ный поток очень быст­рых за­ря­жен­ных ча­стиц (элек­тро­нов, про­то­нов и др.). По­то­ки за­ря­жен­ных ча­стиц, не­су­щих­ся с огром­ной ско­ро­стью, из­ме­ня­ют маг­нит­ное поле Земли, то есть при­во­дят к по­яв­ле­нию маг­нит­ных бурь на нашей пла­не­те.

За­хва­чен­ные маг­нит­ным полем Земли за­ря­жен­ные ча­сти­цы дви­жут­ся вдоль маг­нит­ных си­ло­вых линий и наи­бо­лее близ­ко к по­верх­но­сти Земли про­ни­ка­ют в об­ла­сти маг­нит­ных по­лю­сов Земли. В ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний за­ря­жен­ных ча­стиц с мо­ле­ку­ла­ми воз­ду­ха воз­ни­ка­ет элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние — по­ляр­ное си­я­ние.

Цвет по­ляр­но­го си­я­ния опре­де­ля­ет­ся хи­ми­че­ским со­ста­вом ат­мо­сфе­ры. На вы­со­тах от 300 до 500 км, где воз­дух раз­ре­жен, пре­об­ла­да­ет кис­ло­род. Цвет си­я­ния здесь может быть зе­ле­ным или крас­но­ва­тым. Ниже уже пре­об­ла­да­ет азот, да­ю­щий си­я­ния ярко-крас­но­го и фи­о­ле­то­во­го цве­тов.

Наи­бо­лее убе­ди­тель­ным до­во­дом в поль­зу того, что мы пра­виль­но по­ни­ма­ем при­ро­ду по­ляр­но­го си­я­ния, яв­ля­ет­ся его по­вто­ре­ние в ла­бо­ра­то­рии. Такой экс­пе­ри­мент, по­лу­чив­ший на­зва­ние «Араке», был про­ве­ден в 1985 году сов­мест­но рос­сий­ски­ми и фран­цуз­ски­ми ис­сле­до­ва­те­ля­ми.

В ка­че­стве ла­бо­ра­то­рий были вы­бра­ны две точки на по­верх­но­сти Земли, ле­жа­щие вдоль одной и той же си­ло­вой линии маг­нит­но­го поля. Этими точ­ка­ми слу­жи­ли в Южном по­лу­ша­рии фран­цуз­ский ост­ров Кер­ге­лен в Ин­дий­ском оке­а­не и в Се­вер­ном по­лу­ша­рии по­се­лок Согра в Ар­хан­гель­ской об­ла­сти. С ост­ро­ва Кер­ге­лен стар­то­ва­ла гео­фи­зи­че­ская ра­ке­та с не­боль­шим уско­ри­те­лем ча­стиц, ко­то­рый на опре­де­лен­ной вы­со­те со­здал поток элек­тро­нов. Дви­га­ясь вдоль маг­нит­ной си­ло­вой линии, эти элек­тро­ны про­ник­ли в Се­вер­ное по­лу­ша­рие и вы­зва­ли ис­кус­ствен­ное по­ляр­ное си­я­ние над Со­грой.



Источник: Тренировочные ва­ри­ан­ты экзаменационных работ по физике. Е. Е. Камзеева, М. Ю. Де­ми­до­ва — 2013, ва­ри­ант 5.
14

Какая сила заставляет расплавленную вспенившуюся магму подниматься вверх?

 

1) сила тяжести

2) сила упругости

3) сила Архимеда

4) сила трения

Задание 21 № 423

Вул­ка­ны

Из­вест­но, что по мере спус­ка в недра Земли тем­пе­ра­ту­ра по­сте­пен­но по­вы­ша­ет­ся. Это об­сто­я­тель­ство и сам факт из­вер­же­ния вул­ка­на­ми жид­кой лавы не­воль­но на­тал­ки­ва­ли на мысль, что на опре­де­лен­ных глу­би­нах ве­ще­ство зем­но­го шара на­хо­дит­ся в рас­плав­лен­ном со­сто­я­нии. Од­на­ко на самом деле все не так про­сто. Од­но­вре­мен­но с по­вы­ше­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры рас­тет дав­ле­ние в зем­ных глу­би­нах. А ведь чем боль­ше дав­ле­ние, тем выше тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния (см. ри­су­нок).

Со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям боль­шая часть зем­ных недр со­хра­ня­ет твер­дое со­сто­я­ние. Од­на­ко ве­ще­ство асте­но­сфе­ры (обо­лоч­ка Земли от 100 км до 300 км в глу­би­ну) на­хо­дит­ся в почти рас­плав­лен­ном со­сто­я­нии. Так на­зы­ва­ют твер­дое со­сто­я­ние, ко­то­рое легко пе­ре­хо­дит в жид­кое (рас­плав­лен­ное) при не­боль­шом по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры (про­цесс 1) или по­ни­же­нии дав­ле­ния (про­цесс 2).

Ис­точ­ни­ком пер­вич­ных рас­пла­вов магмы яв­ля­ет­ся асте­но­сфе­ра. Если в каком-то рай­о­не сни­жа­ет­ся дав­ле­ние (на­при­мер, при сме­ще­нии участ­ков ли­то­сфе­ры), то твер­дое ве­ще­ство асте­но­сфе­ры тот­час пре­вра­ща­ет­ся в жид­кий рас­плав, то есть в магму.

Но какие фи­зи­че­ские при­чи­ны при­во­дят в дей­ствие ме­ха­низм из­вер­же­ния вул­ка­на?

В магме на­ря­ду с па­ра­ми воды со­дер­жат­ся раз­лич­ные газы (уг­ле­кис­лый газ, хло­ри­стый и фто­ри­стый во­до­род, ок­си­ды серы, метан и дру­гие). Кон­цен­тра­ция рас­тво­рен­ных газов со­от­вет­ству­ет внеш­не­му дав­ле­нию. В фи­зи­ке из­ве­стен закон Генри: кон­цен­тра­ция газа, рас­тво­рен­но­го в жид­ко­сти, про­пор­ци­о­наль­на его дав­ле­нию над жид­ко­стью. Те­перь пред­ста­вим, что дав­ле­ние на глу­би­не умень­ши­лось. Газы, рас­тво­рен­ные в магме, пе­ре­хо­дят в га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние. Магма уве­ли­чи­ва­ет­ся в объ­е­ме, вспе­ни­ва­ет­ся и на­чи­на­ет под­ни­мать­ся вверх. По мере подъ­ема магмы дав­ле­ние па­да­ет еще боль­ше, по­это­му про­цесс вы­де­ле­ния газов уси­ли­ва­ет­ся, что, в свою оче­редь, при­во­дит к уско­ре­нию подъ­ема.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 1.
15

При каком процессе, указанном на графике, можно наблюдать туман испарения?

 

1) только АВ

2) только АС

3) АВ и АС

4) ни АВ, ни АС

Задание 21 № 477

Туман

При опре­делённых усло­ви­ях во­дя­ные пары, на­хо­дя­щи­е­ся в воз­ду­хе, ча­стич­но кон­ден­си­ру­ют­ся, в ре­зуль­та­те чего и воз­ни­ка­ют во­дя­ные ка­пель­ки ту­ма­на. Ка­пель­ки воды имеют диа­метр от 0,5 до 100 мкм.

Возьмём сосуд, на­по­ло­ви­ну за­пол­ним водой и за­кро­ем крыш­кой. Наи­бо­лее быст­рые мо­ле­ку­лы воды, пре­одо­лев при­тя­же­ние со сто­ро­ны дру­гих мо­ле­кул, вы­ска­ки­ва­ют из воды и об­ра­зу­ют пар над по­верх­но­стью воды. Этот про­цесс на­зы­ва­ет­ся ис­па­ре­ни­ем воды. С дру­гой сто­ро­ны, мо­ле­ку­лы во­дя­но­го пара, стал­ки­ва­ясь друг с дру­гом и с дру­ги­ми мо­ле­ку­ла­ми воз­ду­ха, слу­чай­ным об­ра­зом могут ока­зать­ся у по­верх­но­сти воды и пе­рей­ти об­рат­но в жид­кость. Это кон­ден­са­ция пара. В конце кон­цов, при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре про­цес­сы ис­па­ре­ния и кон­ден­са­ции вза­им­но ком­пен­си­ру­ют­ся, то есть уста­нав­ли­ва­ет­ся со­сто­я­ние тер­мо­ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия. Во­дя­ной пар, на­хо­дя­щий­ся в этом слу­чае над по­верх­но­стью жид­ко­сти, на­зы­ва­ет­ся на­сы­щен­ным.

Если тем­пе­ра­ту­ру по­вы­сить, то ско­рость ис­па­ре­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся, и. рав­но­ве­сие уста­нав­ли­ва­ет­ся при боль­шей плот­но­сти во­дя­но­го пара. Таким об­ра­зом, плот­ность на­сы­щен­но­го пара воз­рас­та­ет с уве­ли­че­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры (см. ри­су­нок).

Для воз­ник­но­ве­ния ту­ма­на не­об­хо­ди­мо, чтобы пар стал не про­сто на­сы­щен­ным, а пе­ре­сы­щен­ным. Во­дя­ной пар ста­но­вит­ся на­сы­щен­ным (и пе­ре­сы­щен­ным) при до­ста­точ­ном охла­жде­нии (про­цесс АВ) или в про­цес­се до­пол­ни­тель­но­го ис­па­ре­ния воды (про­цесс АС). Со­от­вет­ствен­но вы­па­да­ю­щий туман на­зы­ва­ют ту­ма­ном охла­жде­ния и ту­ма­ном ис­па­ре­ния.

Вто­рое усло­вие, не­об­хо­ди­мое для об­ра­зо­ва­ния ту­ма­на, — это на­ли­чие ядер (цен­тров) кон­ден­са­ции. Роль ядер могут иг­рать ионы, мель­чай­шие ка­пель­ки воды, пы­лин­ки, ча­стич­ки сажи и дру­гие мел­кие за­гряз­не­ния. Чем боль­ше за­грязнённость воз­ду­ха, тем боль­шей плот­но­стью от­ли­ча­ют­ся ту­ма­ны.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 2.
Решение

16

Что происходит при покрытии лаком картин, написанных масляными красками?

 

1) уменьшается коэффициент преломления света

2) увеличивается коэффициент поглощения света

3) отражение света становится направленным

4) свет еще больше рассеивается

Задание 21 № 504

На­сы­щен­ность цвета

Окрас­ка раз­лич­ных пред­ме­тов, освещённых одним и тем же ис­точ­ни­ком света (на­при­мер, Солн­цем), бы­ва­ет весь­ма раз­но­об­раз­на. Это объ­яс­ня­ет­ся тем, что свет, па­да­ю­щий на пред­мет, ча­стич­но от­ра­жа­ет­ся (рас­се­и­ва­ет­ся), ча­стич­но про­пус­ка­ет­ся и ча­стич­но по­гло­ща­ет­ся им. Доля све­то­во­го по­то­ка, участ­ву­ю­ще­го в каж­дом из этих про­цес­сов, опре­де­ля­ет­ся с по­мо­щью со­от­вет­ству­ю­щих ко­эф­фи­ци­ен­тов: от­ра­же­ния, про­пус­ка­ния, по­гло­ще­ния.

Эти ко­эф­фи­ци­ен­ты могут за­ви­сеть от длины све­то­вой волны, по­это­му при осве­ще­нии тел на­блю­да­ют­ся раз­лич­ные све­то­вые эф­фек­ты. Тела, у ко­то­рых ко­эф­фи­ци­ент по­гло­ще­ния бли­зок к еди­ни­це, будут чёрными не­про­зрач­ны­ми те­ла­ми, а те тела, у ко­то­рых ко­эф­фи­ци­ент от­ра­же­ния бли­зок к еди­ни­це, будут бе­лы­ми не­про­зрач­ны­ми те­ла­ми.

Кроме обо­зна­че­ния цвета — крас­ный, жёлтый, синий и т. д. — мы не­ред­ко раз­ли­ча­ем цвет по на­сы­щен­но­сти, то есть по чи­сто­те от­тен­ка, от­сут­ствию бе­ле­со­ва­то­сти. При­ме­ром глу­бо­ких или на­сы­щен­ных цве­тов яв­ля­ют­ся спек­траль­ные цвета. В них пред­став­ле­на узкая об­ласть длин волн без при­ме­си дру­гих цве­тов. Цвета же тка­ней и кра­сок, по­кры­ва­ю­щих пред­ме­ты, обыч­но бы­ва­ют менее на­сы­щен­ны­ми и в боль­шей или мень­шей сте­пе­ни бе­ле­со­ва­ты­ми.

При­чи­на в том, что ко­эф­фи­ци­ент от­ра­же­ния боль­шин­ства кра­ся­щих ве­ществ не равен нулю ни для одной длины волны. Таким об­ра­зом, при осве­ще­нии окра­шен­ной в крас­ный цвет ткани белым све­том мы на­блю­да­ем в рас­се­ян­ном свете пре­иму­ще­ствен­но одну об­ласть цвета (крас­ную), но к ней при­ме­ши­ва­ет­ся за­мет­ное ко­ли­че­ство и дру­гих длин волн, да­ю­щих в со­во­куп­но­сти белый свет. Но если такой рас­се­ян­ный тка­нью свет с пре­об­ла­да­ни­ем од­но­го цвета (на­при­мер, крас­но­го) на­пра­вить не прямо в глаз, а за­ста­вить вто­рич­но от­ра­зить­ся от той же ткани, то доля пре­об­ла­да­ю­ще­го цвета уси­лит­ся по срав­не­нию с осталь­ны­ми, и бе­ле­со­ва­тость умень­шит­ся. Мно­го­крат­ное по­вто­ре­ние та­ко­го про­цес­са может при­ве­сти к по­лу­че­нию до­ста­точ­но на­сы­щен­но­го цвета.

По­верх­ност­ный слой любой крас­ки все­гда рас­се­и­ва­ет белый свет в ко­ли­че­стве не­сколь­ких про­цен­тов. Это об­сто­я­тель­ство пор­тит на­сы­щен­ность цве­тов кар­тин. По­это­му кар­ти­ны, на­пи­сан­ные мас­ля­ны­ми крас­ка­ми, обыч­но по­кры­ва­ют слоем лака. За­ли­вая все не­ров­но­сти крас­ки, лак со­зда­ет глад­кую зер­каль­ную по­верх­ность кар­ти­ны. Белый свет от этой по­верх­но­сти не рас­се­и­ва­ет­ся во все сто­ро­ны, а от­ра­жа­ет­ся в опре­делённом на­прав­ле­нии. Ко­неч­но, если смот­реть на кар­ти­ну из не­удач­но вы­бран­но­го по­ло­же­ния, то такой свет будет очень ме­шать (от­све­чи­вать). Но если рас­смат­ри­вать кар­ти­ну с дру­гих по­ло­же­ний, то бла­го­да­ря ла­ко­во­му по­кры­тию белый свет от по­верх­но­сти в этих на­прав­ле­ни­ях не рас­про­стра­ня­ет­ся, и цвета кар­ти­ны вы­иг­ры­ва­ют в на­сы­щен­но­сти.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 3.
17

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 100 км, определяется преимущественно излучением

 

1) азота

2) кислорода

3) водорода

4) гелия

Задание 21 № 531

По­ляр­ные си­я­ния

В пе­ри­од ак­тив­но­сти на Солн­це на­блю­да­ют­ся вспыш­ки. Вспыш­ка пред­став­ля­ет собой нечто по­доб­ное взры­ву, в ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся на­прав­лен­ный поток очень быст­рых за­ря­жен­ных ча­стиц (элек­тро­нов, про­то­нов и др.). По­то­ки за­ря­жен­ных ча­стиц, не­су­щих­ся с огром­ной ско­ро­стью, из­ме­ня­ют маг­нит­ное поле Земли, то есть при­во­дят к по­яв­ле­нию маг­нит­ных бурь на нашей пла­не­те.

За­хва­чен­ные маг­нит­ным полем Земли за­ря­жен­ные ча­сти­цы дви­жут­ся вдоль маг­нит­ных си­ло­вых линий и наи­бо­лее близ­ко к по­верх­но­сти Земли про­ни­ка­ют в об­ла­сти маг­нит­ных по­лю­сов Земли. В ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний за­ря­жен­ных ча­стиц с мо­ле­ку­ла­ми воз­ду­ха воз­ни­ка­ет элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние — по­ляр­ное си­я­ние.

Цвет по­ляр­но­го си­я­ния опре­де­ля­ет­ся хи­ми­че­ским со­ста­вом ат­мо­сфе­ры. На вы­со­тах от 300 до 500 км, где воз­дух раз­ре­жен, пре­об­ла­да­ет кис­ло­род. Цвет си­я­ния здесь может быть зе­ле­ным или крас­но­ва­тым. Ниже уже пре­об­ла­да­ет азот, да­ю­щий си­я­ния ярко-крас­но­го и фи­о­ле­то­во­го цве­тов.

Наи­бо­лее убе­ди­тель­ным до­во­дом в поль­зу того, что мы пра­виль­но по­ни­ма­ем при­ро­ду по­ляр­но­го си­я­ния, яв­ля­ет­ся его по­вто­ре­ние в ла­бо­ра­то­рии. Такой экс­пе­ри­мент, по­лу­чив­ший на­зва­ние «Араке», был про­ве­ден в 1985 году сов­мест­но рос­сий­ски­ми и фран­цуз­ски­ми ис­сле­до­ва­те­ля­ми.

В ка­че­стве ла­бо­ра­то­рий были вы­бра­ны две точки на по­верх­но­сти Земли, ле­жа­щие вдоль одной и той же си­ло­вой линии маг­нит­но­го поля. Этими точ­ка­ми слу­жи­ли в Южном по­лу­ша­рии фран­цуз­ский ост­ров Кер­ге­лен в Ин­дий­ском оке­а­не и в Се­вер­ном по­лу­ша­рии по­се­лок Согра в Ар­хан­гель­ской об­ла­сти. С ост­ро­ва Кер­ге­лен стар­то­ва­ла гео­фи­зи­че­ская ра­ке­та с не­боль­шим уско­ри­те­лем ча­стиц, ко­то­рый на опре­де­лен­ной вы­со­те со­здал поток элек­тро­нов. Дви­га­ясь вдоль маг­нит­ной си­ло­вой линии, эти элек­тро­ны про­ник­ли в Се­вер­ное по­лу­ша­рие и вы­зва­ли ис­кус­ствен­ное по­ляр­ное си­я­ние над Со­грой.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 4.
18

Закон Мура является

 

1) законом развития природы

2) законом развития общества

3) эмпирическим наблюдением

4) математическим методом исследования

Задание 21 № 558

Закон Мура

Ком­пью­те­ры про­шли впе­чат­ля­ю­щий путь — от пер­вых ше­стерёнча­тых машин к со­вре­мен­ным ма­ши­нам, по­стро­ен­ным на ин­те­граль­ных схе­мах. При этом чем стре­ми­тель­нее росла вы­чис­ли­тель­ная мощ­ность ком­пью­те­ров, тем быст­рее умень­ша­лись в раз­ме­рах со­став­ля­ю­щие их эле­мен­ты.

В 1965 году Гор­дон Мур — один из ос­но­ва­те­лей фирмы Intel — на ос­но­ве на­блю­де­ний за ин­ду­стри­аль­ным про­грес­сом в раз­ви­тии мик­ро­схем за­ме­тил, что число тран­зи­сто­ров, вхо­дя­щих в одну мик­ро­схе­му, при­мер­но удва­и­ва­ет­ся каж­дые 2 года, хотя сама мик­ро­схе­ма оста­ет­ся при­мер­но одной и той же по своим фи­зи­че­ским раз­ме­рам. Мур пред­ска­зал удво­е­ние числа тран­зи­сто­ров на одну мик­ро­схе­му того же раз­ме­ра каж­дые 18—24 ме­ся­ца. Пред­ска­за­ние ока­за­лось точ­ным. Закон Мура успеш­но ра­бо­та­ет на про­тя­же­нии более чем 40 лет, и су­ще­ствен­ных от­кло­не­ний от него пока не на­блю­да­ет­ся.

Со­вре­мен­ные мик­ро­схе­мы со­дер­жат уже сотни мил­ли­о­нов тран­зи­сто­ров. Раз­мер од­но­го тран­зи­сто­ра, в том числе и эле­мен­тар­ной ячей­ки мик­ро­схе­мы, не­су­щей 1 бит ин­фор­ма­ции, в со­вре­мен­ной мик­ро­схе­ме со­став­ля­ет 0,25 мик­ро­на, или 250 на­но­мет­ров. Когда раз­мер од­но­го тран­зи­сто­ра в мик­ро­схе­ме до­стиг­нет при­мер­но 10 на­но­мет­ров, то со­вре­мен­ные тех­но­ло­гии про­из­вод­ства мик­ро­схем придётся ме­нять. По­че­му? По­то­му что на этих мас­шта­бах нач­нут про­яв­лять­ся кван­то­вые эф­фек­ты. Ну а когда раз­мер од­но­го бита ин­фор­ма­ции умень­шит­ся до 0,1 на­но­мет­ра — раз­ме­ра атома, то на таких малых рас­сто­я­ни­ях кван­то­вая ме­ха­ни­ка будет ра­бо­тать не толь­ко на уров­не от­дель­ных эф­фек­тов, но уже и в пол­ной мере. И закон Мура пред­ска­зы­ва­ет до­сти­же­ния этих мас­шта­бов в про­мыш­лен­ной элек­тро­ни­ке через 18—20 лет. Таким об­ра­зом, в по­го­не за всё боль­шей про­из­во­ди­тель­но­стью ком­пью­те­ров че­ло­ве­че­ству рано или позд­но придётся иметь дело с кван­то­вой ме­ха­ни­кой, опи­сы­ва­ю­щей фи­зи­че­ские про­цес­сы в мик­ро­ми­ре.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 5.
19

В каком агрегатном состоянии находится вода при температуре 110 °С?

 

1) только в твёрдом

2) только в жидком

3) только в газообразном

4) ответ зависит от внешнего давления

Задание 21 № 585

Гей­зе­ры

Гей­зе­ры рас­по­ла­га­ют­ся вб­ли­зи дей­ству­ю­щих или не­дав­но уснув­ших вул­ка­нов. Для из­вер­же­ния гей­зе­ров не­об­хо­ди­ма теп­ло­та, по­сту­па­ю­щая от вул­ка­нов.

Чтобы по­нять фи­зи­ку гей­зе­ров, на­пом­ним, что тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды за­ви­сит от дав­ле­ния (см. ри­су­нок).

Пред­ста­вим себе 20-мет­ро­вую гей­зер­ную труб­ку, на­пол­нен­ную го­ря­чей водой. По мере уве­ли­че­ния глу­би­ны тем­пе­ра­ту­ра воды рас­тет. Од­но­вре­мен­но воз­рас­та­ет и дав­ле­ние — оно скла­ды­ва­ет­ся из ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и дав­ле­ния стол­ба воды в труб­ке. При этом везде по длине труб­ки тем­пе­ра­ту­ра воды ока­зы­ва­ет­ся не­сколь­ко ниже тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния, со­от­вет­ству­ю­щей дав­ле­нию на той или иной глу­би­не. Те­перь пред­по­ло­жим, что по од­но­му из бо­ко­вых про­то­ков в труб­ку по­сту­пи­ла пор­ция пара. Пар вошел в труб­ку и под­нял воду до не­ко­то­ро­го но­во­го уров­ня, а часть воды вы­ли­лась из труб­ки в бас­сейн. При этом тем­пе­ра­ту­ра под­ня­той воды может ока­зать­ся выше тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния при новом дав­ле­нии, и вода не­мед­лен­но за­ки­па­ет.

При ки­пе­нии об­ра­зу­ет­ся пар, ко­то­рый еще выше под­ни­ма­ет воду, за­став­ляя ee вы­ли­вать­ся в бас­сейн. Дав­ле­ние на ниж­ние слои воды умень­ша­ет­ся, так что за­ки­па­ет вся остав­ша­я­ся в труб­ке вода. В этот мо­мент об­ра­зу­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство пара; рас­ши­ря­ясь, он с огром­ной ско­ро­стью устрем­ля­ет­ся вверх, вы­бра­сы­вая остат­ки воды из труб­ки — про­ис­хо­дит из­вер­же­ние гей­зе­ра.

Но вот весь пар вышел, труб­ка по­сте­пен­но вновь за­пол­ня­ет­ся охла­див­шей­ся водой. Время от вре­ме­ни внизу слы­шат­ся взры­вы — это в труб­ку из бо­ко­вых про­то­ков по­па­да­ют пор­ции пара. Од­на­ко оче­ред­ной вы­брос воды нач­нет­ся толь­ко тогда, когда вода в труб­ке на­гре­ет­ся до тем­пе­ра­ту­ры, близ­кой к тем­пе­ра­ту­ре ки­пе­ния.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 6.
20

Какие утверждения справедливы?

А. Аэрозоли отражают солнечный свет и тем самым способствуют уменьшению альбедо Земли.

Б. Извержения вулканов способствуют увеличению альбедо Земли.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 612

Аль­бе­до Земли

Тем­пе­ра­ту­ра у по­верх­но­сти Земли за­ви­сит от от­ра­жа­тель­ной спо­соб­но­сти пла­не­ты — аль­бе­до. Аль­бе­до по­верх­но­сти — это от­но­ше­ние по­то­ка энер­гии отражённых сол­неч­ных лучей к по­то­ку энер­гии па­да­ю­щих на по­верх­ность сол­неч­ных лучей, вы­ра­жен­ное в про­цен­тах или долях еди­ни­цы. Аль­бе­до Земли в ви­ди­мой части спек­тра — около 40%. В от­сут­ствие об­ла­ков оно было бы около 15%.

Аль­бе­до за­ви­сит от мно­гих фак­то­ров: на­ли­чия и со­сто­я­ния об­лач­но­сти, из­ме­не­ния лед­ни­ков, вре­ме­ни года и со­от­вет­ствен­но от осад­ков. В 90-х годах XX века стала оче­вид­на зна­чи­тель­ная роль аэро­зо­лей — мель­чай­ших твёрдых и жид­ких ча­стиц в ат­мо­сфе­ре. При сжи­га­нии топ­ли­ва в воз­дух по­па­да­ют га­зо­об­раз­ные ок­си­ды серы и азота; со­еди­ня­ясь в ат­мо­сфе­ре с ка­пель­ка­ми воды, они об­ра­зу­ют сер­ную, азот­ную кис­ло­ты и ам­ми­ак, ко­то­рые пре­вра­ща­ют­ся потом в суль­фат­ный и нит­рат­ный аэро­зо­ли. Аэро­зо­ли не толь­ко от­ра­жа­ют сол­неч­ный свет, не про­пус­кая его к по­верх­но­сти Земли. Аэро­золь­ные ча­сти­цы слу­жат яд­ра­ми кон­ден­са­ции ат­мо­сфер­ной влаги при об­ра­зо­ва­нии об­ла­ков и тем самым спо­соб­ству­ют уве­ли­че­нию об­лач­но­сти. А это, в свою оче­редь, умень­ша­ет при­ток сол­неч­но­го тепла к зем­ной по­верх­но­сти.

Про­зрач­ность для сол­неч­ных лучей в ниж­них слоях зем­ной ат­мо­сфе­ры за­ви­сит также от по­жа­ров. Из-за по­жа­ров в ат­мо­сфе­ру под­ни­ма­ет­ся пыль и сажа, ко­то­рые плот­ным экра­ном за­кры­ва­ют Землю и уве­ли­чи­ва­ют аль­бе­до по­верх­но­сти.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 7.
21

Почему крупицы полезной руды с пузырьками воздуха поднимаются вверх из смеси воды и руды?

 

1) на них действует выталкивающая сила, меньшая, чем сила тяжести

2) на них действует выталкивающая сила, большая, чем сила тяжести

3) на них действует выталкивающая сила, равная силе тяжести

4) на них действует сила поверхностного натяжения слоя воды между масляной плёнкой и пузырьком воздуха

Задание 21 № 639

Фло­та­ция

Чи­стая руда почти ни­ко­гда не встре­ча­ет­ся в при­ро­де. Почти все­гда по­лез­ное ис­ко­па­е­мое пе­ре­ме­ша­но с «пу­стой», не­нуж­ной гор­ной по­ро­дой. Про­цесс от­де­ле­ния пу­стой по­ро­ды от по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го на­зы­ва­ют обо­га­ще­ни­ем руды.

Одним из спо­со­бов обо­га­ще­ния руды, ос­но­ван­ным на яв­ле­нии сма­чи­ва­ния, яв­ля­ет­ся фло­та­ция. Сущ­ность фло­та­ции со­сто­ит в сле­ду­ю­щем. Раз­дроб­лен­ная в мел­кий по­ро­шок руда взбал­ты­ва­ет­ся в воде. Туда же до­бав­ля­ет­ся не­боль­шое ко­ли­че­ство ве­ще­ства, об­ла­да­ю­ще­го спо­соб­но­стью сма­чи­вать одну из под­ле­жа­щих раз­де­ле­нию ча­стей, на­при­мер кру­пи­цы по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го, и не сма­чи­вать дру­гую часть — кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды. Кроме того, до­бав­ля­е­мое ве­ще­ство не долж­но рас­тво­рять­ся в воде. При этом вода не будет сма­чи­вать по­верх­ность кру­пи­цы руды, по­кры­тую слоем до­бав­ки. Обыч­но при­ме­ня­ют какое-ни­будь масло.

В ре­зуль­та­те пе­ре­ме­ши­ва­ния кру­пи­цы по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го об­во­ла­ки­ва­ют­ся тон­кой плен­кой масла, а кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды оста­ют­ся сво­бод­ны­ми. В по­лу­чив­шу­ю­ся смесь очень мел­ки­ми пор­ци­я­ми вду­ва­ют воз­дух. Пу­зырь­ки воз­ду­ха, при­шед­шие в со­при­кос­но­ве­ние с кру­пи­цей по­лез­ной по­ро­ды, по­кры­той слоем масла и по­то­му не сма­чи­ва­е­мой водой, при­ли­па­ют к ней. Это про­ис­хо­дит по­то­му, что тон­кая плен­ка воды между пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха и не сма­чи­ва­е­мой ею по­верх­но­стью кру­пи­цы стре­мит­ся умень­шить свою пло­щадь, по­доб­но капле воды на про­мас­лен­ной бу­ма­ге, и об­на­жа­ет по­верх­ность кру­пи­цы.

Кру­пи­цы по­лез­ной руды с пу­зырь­ка­ми воз­ду­ха под­ни­ма­ют­ся вверх, а кру­пи­цы пу­стой по­ро­ды опус­ка­ют­ся вниз. Таким об­ра­зом про­ис­хо­дит более или менее пол­ное от­де­ле­ние пу­стой по­ро­ды и по­лу­ча­ет­ся так на­зы­ва­е­мый кон­цен­трат, бо­га­тый по­лез­ной рудой.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 8.
22

Примерно 100 лет назад американский астроном Весто Слайфер обнаружил, что длины волн в спектрах излучения большинства галактик смещены в красную сторону. Этот факт может быть связан с тем, что

 

1) галактики разбегаются (Вселенная расширяется)

2) галактики сближаются (Вселенная сжимается)

3) Вселенная бесконечна в пространстве

4) Вселенная неоднородна

Задание 21 № 666

Эф­фект До­пле­ра для све­то­вых волн

На ско­рость света не вли­я­ет ни ско­рость ис­точ­ни­ка света, ни ско­рость на­блю­да­те­ля. По­сто­ян­ство ско­ро­сти света в ва­ку­у­ме имеет огром­ное зна­че­ние для фи­зи­ки и аст­ро­но­мии. Од­на­ко ча­сто­та и длина све­то­вой волны ме­ня­ют­ся с из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти ис­точ­ни­ка или на­блю­да­те­ля. Этот факт из­ве­стен как эф­фект До­пле­ра.

Пред­по­ло­жим, что ис­точ­ник, рас­по­ло­жен­ный в точке О, ис­пус­ка­ет свет с дли­ной волны λ0. На­блю­да­те­ли в точ­ках A и B, для ко­то­рых ис­точ­ник света на­хо­дит­ся в покое, за­фик­си­ру­ют из­лу­че­ние с дли­ной волны λ0 (рис. 1). Если ис­точ­ник света на­чи­на­ет дви­гать­ся со ско­ро­стью v, то длина волны ме­ня­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля A, к ко­то­ро­му ис­точ­ник света при­бли­жа­ет­ся, длина све­то­вой волны умень­ша­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля B, от ко­то­ро­го ис­точ­ник света уда­ля­ет­ся, длина све­то­вой волны уве­ли­чи­ва­ет­ся (рис. 2). Так как в ви­ди­мой части элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния наи­мень­шим дли­нам волн со­от­вет­ству­ет фи­о­ле­то­вый свет, а наи­боль­шим — крас­ный, то го­во­рят, что для при­бли­жа­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света на­блю­да­ет­ся сме­ще­ние длины волны в фи­о­ле­то­вую сто­ро­ну спек­тра, а для уда­ля­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света — в крас­ную сто­ро­ну спек­тра.

Из­ме­не­ние длины све­то­вой волны за­ви­сит от ско­ро­сти ис­точ­ни­ка от­но­си­тель­но на­блю­да­те­ля (по лучу зре­ния) и опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой До­пле­ра:

 

.

Эф­фект До­пле­ра нашёл ши­ро­кое при­ме­не­ние, в част­но­сти в аст­ро­но­мии, для опре­де­ле­ния ско­ро­стей ис­точ­ни­ков из­лу­че­ния.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 9.
23

Пьезоэлектрический кристалл сжали в вертикальном направлении. При этом на левой грани образовался положительный заряд. Если теперь на правой грани того же недеформированного кристалла создать положительный заряд, а на левой — отрицательный, то кристалл

 

1) сожмётся в вертикальном направлении

2) приобретёт отрицательный заряд на верхней грани

3) растянется в вертикальном направлении

4) приобретёт отрицательный заряд на нижней грани

Задание 21 № 693

Пье­зо­элек­три­че­ство

В 1880 году фран­цуз­ские учёные — бра­тья Пьер и Поль Кюри — ис­сле­до­ва­ли свой­ства кри­стал­лов. Они за­ме­ти­ли, что если кри­сталл квар­ца сжать с двух сто­рон, то на его гра­нях, пер­пен­ди­ку­ляр­ных на­прав­ле­нию сжа­тия, воз­ни­ка­ют элек­три­че­ские за­ря­ды: на одной грани по­ло­жи­тель­ные, на дру­гой — от­ри­ца­тель­ные. Таким же свой­ством об­ла­да­ют кри­стал­лы тур­ма­ли­на, се­гне­то­вой соли, даже са­ха­ра. За­ря­ды на гра­нях кри­стал­ла воз­ни­ка­ют и при его рас­тя­же­нии. При­чем если при сжа­тии на грани на­кап­ли­вал­ся по­ло­жи­тель­ный заряд, то при рас­тя­же­нии на этой грани будет на­кап­ли­вать­ся от­ри­ца­тель­ный заряд, и на­о­бо­рот. Это яв­ле­ние было на­зва­но пье­зо­элек­три­че­ством (от гре­че­ско­го слова «пьезо» — давлю). Кри­сталл с таким свой­ством на­зы­ва­ют пъ­е­зо­элек­три­ком.

В даль­ней­шем бра­тья Кюри об­на­ру­жи­ли, что пье­зо­элек­три­че­ский эф­фект об­ра­тим: если на гра­нях кри­стал­ла со­здать раз­но­имённые элек­три­че­ские за­ря­ды, он либо сожмётся, либо рас­тя­нет­ся в за­ви­си­мо­сти от того, к какой грани при­ло­жен по­ло­жи­тель­ный и к какой — от­ри­ца­тель­ный заряд.

На яв­ле­нии пье­зо­элек­три­че­ства ос­но­ва­но дей­ствие ши­ро­ко рас­про­странённых пье­зо­элек­три­че­ских за­жи­га­лок. Ос­нов­ной ча­стью такой за­жи­гал­ки яв­ля­ет­ся пье­зо­эле­мент — ке­ра­ми­че­ский пье­зо­элек­три­че­ский ци­линдр с ме­тал­ли­че­ски­ми элек­тро­да­ми на ос­но­ва­ни­ях. При по­мо­щи ме­ха­ни­че­ско­го устрой­ства про­из­во­дит­ся крат­ко­вре­мен­ный удар по пье­зо­эле­мен­ту. При этом на двух его сто­ро­нах, рас­по­ло­жен­ных пер­пен­ди­ку­ляр­но на­прав­ле­нию дей­ствия де­фор­ми­ру­ю­щей силы, по­яв­ля­ют­ся раз­но­имённые элек­три­че­ские за­ря­ды. На­пря­же­ние между этими сто­ро­на­ми может до­сти­гать не­сколь­ких тысяч вольт. По изо­ли­ро­ван­ным про­во­дам на­пря­же­ние под­во­дит­ся к двум элек­тро­дам, рас­по­ло­жен­ным в на­ко­неч­ни­ке за­жи­гал­ки на рас­сто­я­нии 3-4 мм друг от друга. Воз­ни­ка­ю­щий между элек­тро­да­ми ис­кро­вой раз­ряд под­жи­га­ет смесь газа и воз­ду­ха.

Не­смот­ря на очень боль­шие на­пря­же­ния (-10 кВ), опыты с пье­зо­за­жи­гал­кой со­вер­шен­но без­опас­ны, так как даже при ко­рот­ком за­мы­ка­нии сила тока ока­зы­ва­ет­ся такой же ни­чтож­но малой и без­опас­ной для здо­ро­вья че­ло­ве­ка, как при элек­тро­ста­ти­че­ских раз­ря­дах при сни­ма­нии шер­стя­ной или син­те­ти­че­ской одеж­ды в сухую по­го­ду.



Источник: Типовые эк­за­ме­на­ци­он­ные варианты по физике. Е. Е. Кам­зее­ва — 2013, ва­ри­ант 10.
24

Ракета на­чаль­ной массой 800 т, стар­то­вав из не­по­движ­но­го положения, со­жгла половину топлива, в ре­зуль­та­те чего ею была до­стиг­ну­та скорость 2,5 км/с. Чему будет равна масса ра­ке­ты в момент, когда её ско­рость достигнет зна­че­ния 7,5 км/с?

 

1) 400 т

2) 300 т

3) 200 т

4) 100 т

Задание 21 № 720

Ре­ак­тив­ное дви­же­ние

Ре­ак­тив­ным на­зы­ва­ет­ся дви­же­ние, ко­то­рое про­ис­хо­дит под дей­стви­ем силы ре­ак­ции, дей­ству­ю­щей на дви­жу­ще­е­ся тело со сто­ро­ны струи ве­ще­ства, вы­бра­сы­ва­е­мо­го из дви­га­те­ля. По­яс­нить прин­цип ре­ак­тив­но­го дви­же­ния можно на при­ме­ре дви­же­ния ра­ке­ты.

Пусть в дви­га­те­ле, уста­нов­лен­ном на ра­ке­те, про­ис­хо­дит сго­ра­ние топ­ли­ва и про­дук­ты го­ре­ния (го­ря­чие газы) под вы­со­ким дав­ле­ни­ем вы­бра­сы­ва­ют­ся из сопла дви­га­те­ля. На каж­дую пор­цию газов, вы­бро­шен­ных из сопла, со сто­ро­ны дви­га­те­ля дей­ству­ет не­ко­то­рая сила, ко­то­рая при­во­дит эту пор­цию газов в дви­же­ние. В со­от­вет­ствии с тре­тьим за­ко­ном Нью­то­на, на дви­га­тель со сто­ро­ны вы­бра­сы­ва­е­мых газов дей­ству­ет сила, такая же по мо­ду­лю и про­ти­во­по­лож­ная по на­прав­ле­нию. Эта сила на­зы­ва­ет­ся ре­ак­тив­ной. Под её дей­стви­ем ра­ке­та при­об­ре­та­ет уско­ре­ние и раз­го­ня­ет­ся в на­прав­ле­нии, про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нию вы­бра­сы­ва­ния газов. Мо­дуль F ре­ак­тив­ной силы может быть вы­чис­лен при по­мо­щи про­стой фор­му­лы:

 

,

 

где u — мо­дуль ско­ро­сти ис­те­че­ния газов из сопла дви­га­те­ля от­но­си­тель­но ра­ке­ты, а μ — ско­рость рас­хо­да топ­ли­ва (масса ве­ще­ства, вы­бра­сы­ва­е­мо­го дви­га­те­лем в еди­ни­цу вре­ме­ни, из­ме­ря­ет­ся в кг/с). На­прав­ле­на ре­ак­тив­ная сила все­гда в на­прав­ле­нии, про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нию ис­те­че­ния га­зо­вой струи. Ре­ак­тив­ное дви­же­ние также можно объ­яс­нить и при по­мо­щи за­ко­на со­хра­не­ния им­пуль­са.

Прин­цип ре­ак­тив­но­го дви­же­ния ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в тех­ни­ке. По­ми­мо ракет ре­ак­тив­ные дви­га­те­ли при­во­дят в дви­же­ние самолёты и вод­ные ка­те­ра. На ос­но­ва­нии этого прин­ци­па кон­стру­и­ру­ют раз­лич­ные при­спо­соб­ле­ния — по­ли­валь­ные устрой­ства с вер­туш­ка­ми, на­зы­ва­е­мы­ми «се­гне­ро­вым» ко­ле­сом, иг­руш­ки и т. п. Ре­ак­тив­ное дви­же­ние встре­ча­ет­ся и в живой при­ро­де. Не­ко­то­рые мор­ские ор­га­низ­мы (каль­ма­ры, ка­ра­ка­ти­цы) дви­га­ют­ся, вы­бра­сы­вая пред­ва­ри­тель­но за­со­сан­ные внутрь себя пор­ции воды. В ка­че­стве лю­бо­пыт­но­го при­ме­ра из мира рас­те­ний можно при­ве­сти так на­зы­ва­е­мый «бе­ше­ный огу­рец». После со­зре­ва­ния семян из плода этого рас­те­ния под боль­шим дав­ле­ни­ем вы­бра­сы­ва­ет­ся жид­кость, в ре­зуль­та­те чего огу­рец от­ле­та­ет на не­ко­то­рое рас­сто­я­ние от места сво­е­го про­из­рас­та­ния.

При ре­ак­тив­ном дви­же­нии ра­ке­ты её масса не­пре­рыв­но умень­ша­ет­ся из-за сго­ра­ния топ­ли­ва и вы­бра­сы­ва­ния на­ру­жу про­дук­тов сго­ра­ния. По этой при­чи­не мо­дуль уско­ре­ния ра­ке­ты всё время из­ме­ня­ет­ся, а ско­рость ра­ке­ты не­ли­ней­но за­ви­сит от массы сго­рев­ше­го топ­ли­ва. Впер­вые за­да­ча об отыс­ка­нии мо­ду­ля ко­неч­ной ско­ро­сти v ра­ке­ты, масса ко­то­рой из­ме­ни­лась от зна­че­ния m0 до ве­ли­чи­ны m, была ре­ше­на рус­ским учёным, пи­о­не­ром кос­мо­нав­ти­ки К. Э. Циол­ков­ским. Гра­фик за­ви­си­мо­сти, ил­лю­стри­ру­ю­щей по­лу­чен­ную им фор­му­лу, по­ка­зан на ри­сун­ке.

Из гра­фи­ка видно, что по­лу­чен­ная Циол­ков­ским за­ко­но­мер­ность может быть крат­ко сфор­му­ли­ро­ва­на сле­ду­ю­щим об­ра­зом: если ско­рость ис­те­че­ния газов из сопла дви­га­те­ля по­сто­ян­на, то при умень­ше­нии массы ра­ке­ты в гео­мет­ри­че­ской про­грес­сии мо­дуль ско­ро­сти ра­ке­ты воз­рас­та­ет в ариф­ме­ти­че­ской про­грес­сии. Иными сло­ва­ми, если при умень­ше­нии массы ра­ке­ты в 2 раза мо­дуль ско­ро­сти ра­ке­ты уве­ли­чи­ва­ет­ся на 1 км/с, то при умень­ше­нии массы ра­ке­ты в 4 раза мо­дуль ско­ро­сти ра­ке­ты воз­растёт ещё на 1 км/с. Из-за такой за­ко­но­мер­но­сти раз­гон ра­ке­ты до вы­со­кой ско­ро­сти тре­бу­ет очень боль­шо­го рас­хо­да топ­ли­ва.



Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская работа по фи­зи­ке 08.10.2012 ва­ри­ант 1.
25

Можно ли использовать УЗО описанной конструкции в цепях постоянного тока?

 

1) Да, так как проводник с постоянным током так же, как и с переменным, создаёт вокруг себя магнитное поле.

2) Да, так как цепь постоянного тока также имеет два основных провода — «плюс» и «минус», по которым токи текут в противоположных направлениях.

3) Нет, так как невозможно изготовить следящее электронное устройство, которое будет регистрировать постоянный ток.

4) Нет, так как УЗО срабатывает при появлении пронизывающего катушку переменного магнитного поля, которое может быть создано только переменным током.

Задание 21 № 747

Устрой­ство за­щит­но­го от­клю­че­ния

Жизнь со­вре­мен­но­го че­ло­ве­ка не­воз­мож­но пред­ста­вить без раз­лич­ных элек­тро­при­бо­ров. Элек­три­че­ские лампы, элек­тро­пли­ты, элек­тро­чай­ни­ки, те­ле­ви­зо­ры, хо­ло­диль­ни­ки, аудио- и ви­део­си­сте­мы, фены и мно­гие дру­гие элек­тро­при­бо­ры проч­но вошли в нашу жизнь. Для обес­пе­че­ния ра­бо­ты этих при­бо­ров все по­ме­ще­ния, пред­на­зна­чен­ные для по­сто­ян­но­го или вре­мен­но­го про­жи­ва­ния че­ло­ве­ка, элек­три­фи­ци­ру­ют­ся. Стан­дар­ты, при­ня­тые в нашей стра­не, преду­смат­ри­ва­ют под­клю­че­ние элек­тро­при­бо­ров к пе­ре­мен­но­му на­пря­же­нию (220 В, 50 Гц). В по­ме­ще­ние обыч­но вво­дят­ся три про­во­да — ну­ле­вой, фаз­ный и за­зем­ля­ю­щий. При под­клю­че­нии вилки элек­тро­при­бо­ра между ну­ле­вым и фаз­ным про­во­дом (по­сред­ством ро­зет­ки) на при­бор подаётся нуж­ное пе­ре­мен­ное на­пря­же­ние, и в цепи при­бо­ра на­чи­на­ет про­те­кать пе­ре­мен­ный элек­три­че­ский ток. За­зем­ля­ю­щий про­вод при по­мо­щи спе­ци­аль­но­го кон­так­та, име­ю­ще­го­ся в ро­зет­ке, под­клю­ча­ет­ся к кор­пу­су при­бо­ра.

По­сколь­ку пе­ре­мен­ное на­пря­же­ние, о ко­то­ром идёт речь, опас­но для жизни, важ­ной за­да­чей яв­ля­ет­ся обес­пе­че­ние без­опас­но­сти под­клю­че­ния элек­тро­при­бо­ров. В част­но­сти, не­об­хо­ди­мы спе­ци­аль­ные при­спо­соб­ле­ния, ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют от­клю­че­ние по­ме­ще­ния от сети пе­ре­мен­но­го на­пря­же­ния в слу­чае воз­ник­но­ве­ния утеч­ки элек­три­че­ско­го тока из фаз­но­го про­во­да на за­зем­ля­ю­щий про­вод — через по­вре­ждённую изо­ля­цию или че­ло­ве­че­ское тело. Такое при­спо­соб­ле­ние на­зы­ва­ет­ся устрой­ством за­щит­но­го от­клю­че­ния (УЗО).

По­яс­ним прин­цип дей­ствия УЗО при по­мо­щи ри­сун­ка. Вхо­дя­щие в по­ме­ще­ние ну­ле­вой и фаз­ный про­во­да (0 и Ф) под­клю­ча­ют­ся к вход­ным кон­так­там (1) УЗО, а про­во­да, иду­щие к ро­зет­кам - к вы­ход­ным кон­так­там (2) УЗО. За­зем­ля­ю­щий про­вод (3) к УЗО не под­клю­ча­ет­ся, он под­со­еди­ня­ет­ся на­пря­мую к спе­ци­аль­ной клем­ме в ро­зет­ке. Для вклю­че­ния УЗО (и по­да­чи на­пря­же­ния в ро­зет­ки) нужно на­жать кноп­ку (3) - в ре­зуль­та­те этого пру­жин­ные кон­так­ты (4) за­мы­ка­ют­ся, и УЗО про­пус­ка­ет ток. При этом од­но­вре­мен­но вклю­ча­ет­ся пи­та­ние элек­тро­маг­ни­та (5), ко­то­рый удер­жи­ва­ет кон­так­ты (4) в за­мкну­том со­сто­я­нии. Ну­ле­вой и фаз­ный про­во­да рас­по­ло­же­ны па­рал­лель­но друг другу и про­хо­дят через от­вер­стие в кар­ка­се, на ко­то­ром на­мо­та­на ка­туш­ка (6), со­дер­жа­щая много вит­ков про­во­ло­ки (ну­ле­вой и фаз­ный про­во­да не имеют элек­три­че­ско­го кон­так­та с ка­туш­кой). При нор­маль­ной ра­бо­те элек­тро­при­бо­ров ток, те­ку­щий по фаз­но­му про­во­ду, в точ­но­сти равен току, те­ку­ще­му по ну­ле­во­му про­во­ду, причём в каж­дый мо­мент вре­ме­ни эти токи текут в про­ти­во­по­лож­ных на­прав­ле­ни­ях. По­это­му при нор­маль­ной ра­бо­те элек­тро­при­бо­ров маг­нит­ное поле, со­зда­ва­е­мое сов­мест­но то­ка­ми, те­ку­щи­ми в ну­ле­вом и в фаз­ном про­во­де, близ­ко к нулю. При воз­ник­но­ве­нии утеч­ки тока из фаз­но­го про­во­да в за­зем­ля­ю­щий про­вод (на­при­мер, в ре­зуль­та­те од­но­вре­мен­но­го при­кос­но­ве­ния че­ло­ве­ка к фаз­но­му и к за­зем­ля­ю­ще­му про­во­ду) ба­ланс на­ру­ша­ет­ся - ток, те­ку­щий по ну­ле­во­му про­во­ду, ста­но­вит­ся мень­ше тока, те­ку­ще­го по фаз­но­му про­во­ду (часть тока уте­ка­ет через за­зем­ля­ю­щий про­вод «мимо» ну­ле­во­го). Вслед­ствие этого во­круг ну­ле­во­го и фаз­но­го про­во­да воз­ни­ка­ет за­мет­ное пе­ре­мен­ное маг­нит­ное поле, ко­то­рое вы­зы­ва­ет по­яв­ле­ние ЭДС ин­дук­ции в на­мо­тан­ной на кар­кас ка­туш­ке (6). В ре­зуль­та­те в ка­туш­ке на­чи­на­ет про­те­кать пе­ре­мен­ный элек­три­че­ский ток, ко­то­рый ре­ги­стри­ру­ет­ся сле­дя­щим элек­трон­ным устрой­ством (7). Это устрой­ство сразу же раз­мы­ка­ет ключ (8) и тем самым от­клю­ча­ет пи­та­ние элек­тро­маг­ни­та (5), ко­то­рый, в свою оче­редь, пе­ре­стаёт удер­жи­вать в за­мкну­том со­сто­я­нии кон­так­ты (4), и они под дей­стви­ем пру­жи­ны также раз­мы­ка­ют­ся, от­клю­чая ро­зет­ки от ну­ле­во­го и фаз­но­го про­во­да.

Из при­ведённого опи­са­ния ясно, что УЗО будет сра­ба­ты­вать во всех слу­ча­ях, когда будет ста­но­вить­ся от­лич­ным от нуля сум­мар­ный ток, те­ку­щий через ну­ле­вой и фаз­ный про­во­да, про­пу­щен­ные через ка­туш­ку (6). УЗО кон­стру­и­ру­ют так, чтобы оно сра­ба­ты­ва­ло и раз­ры­ва­ло пи­та­ю­щую цепь за мак­си­маль­но ко­рот­кий про­ме­жу­ток вре­ме­ни, чтобы элек­три­че­ский ток не успел на­не­сти вред че­ло­ве­че­ско­му ор­га­низ­му.



Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская работа по фи­зи­ке 14.03.2013 ва­ри­ант 1.
26

На рисунке приведены фазовые диаграммы для трёх различных веществ. У какого из веществ выше температура тройной точки? Масштабы на всех графиках одинаковые.

 

1) у первого

2) у второго

3) у третьего

4) у всех трёх веществ одинаковая

Задание 21 № 801

Фа­зо­вые диа­грам­мы

Ве­ще­ства во­круг нас чаще всего на­хо­дят­ся в одном из трёх ос­нов­ных аг­ре­гат­ных со­сто­я­ний — твёрдом, жид­ком либо га­зо­об­раз­ном. При опре­делённых усло­ви­ях, своих для каж­до­го ве­ще­ства, воз­мож­ны пе­ре­хо­ды ве­ще­ства из од­но­го аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния в дру­гое. Аг­ре­гат­ные со­сто­я­ния ве­ще­ства часто на­зы­ва­ют фа­за­ми, а пе­ре­хо­ды между ними — фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми. На­при­мер, вода при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С и дав­ле­нии 1 атм. пе­ре­хо­дит из жид­кой фазы в твёрдую (при от­во­де теп­ло­ты) либо из твёрдой фазы в жид­кую (при под­во­де теп­ло­ты). При от­сут­ствии теп­ло­об­ме­на с окру­жа­ю­щи­ми те­ла­ми две фазы ве­ще­ства могут су­ще­ство­вать од­но­вре­мен­но (на­при­мер, при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С и дав­ле­нии 1 атм. лёд и вода могут на­хо­дить­ся в теп­ло­вом рав­но­ве­сии друг с дру­гом). Опыт по­ка­зы­ва­ет, что тем­пе­ра­ту­ра, при ко­то­рой про­ис­хо­дит тот или иной фа­зо­вый пе­ре­ход, за­ви­сит от дав­ле­ния. На­при­мер, при по­ни­же­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды по­ни­жа­ет­ся, и по­это­му вы­со­ко в горах вода кипит при тем­пе­ра­ту­ре, мень­шей 100 °С.

Для того чтобы опре­де­лять, в какой фазе будет на­хо­дить­ся ве­ще­ство при дан­ных усло­ви­ях, а также на­хо­дить, как будут про­ис­хо­дить вза­им­ные пре­вра­ще­ния между фа­за­ми, ис­поль­зу­ют­ся спе­ци­аль­ные гра­фи­ки, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся фа­зо­вы­ми диа­грам­ма­ми. В ка­че­стве при­ме­ра на ри­сун­ке по­ка­за­на фа­зо­вая диа­грам­ма для воды.

Фа­зо­вая диа­грам­ма пред­став­ля­ет собой гра­фик, по го­ри­зон­таль­ной оси ко­то­ро­го от­ло­же­на тем­пе­ра­ту­ра t (в °С), а по вер­ти­каль­ной оси — дав­ле­ние р (в атм.). Ли­ни­я­ми на диа­грам­ме по­ка­за­ны все воз­мож­ные на­бо­ры тем­пе­ра­ту­ры и дав­ле­ния, при ко­то­рых про­ис­хо­дит тот или иной фа­зо­вый пе­ре­ход. На нашем ри­сун­ке линия АО со­от­вет­ству­ет фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду лёд-пар (и об­рат­но), линия ВО — фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду пар-жид­кость (и об­рат­но), линия СО — фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду жид­кость-лёд (и об­рат­но). Со­от­вет­ствен­но, об­ла­сти I на диа­грам­ме со­от­вет­ству­ет твёрдое со­сто­я­ние воды, об­ла­сти II — га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние, а об­ла­сти III — жид­кое со­сто­я­ние. Для того чтобы опре­де­лить, в каком со­сто­я­нии на­хо­дит­ся вода при дан­ных усло­ви­ях, нужно вы­яс­нить, в какой из этих об­ла­стей на диа­грам­ме лежит со­от­вет­ству­ю­щая точка. На­при­мер, при тем­пе­ра­ту­ре +70 °С и дав­ле­нии 0,2 атм. со­от­вет­ству­ю­щая точка 1 лежит на диа­грам­ме в об­ла­сти II, что со­от­вет­ству­ет га­зо­об­раз­но­му со­сто­я­нию. Также при по­мо­щи фа­зо­вой диа­грам­мы можно опре­де­лять, какой фа­зо­вый пе­ре­ход будет со­вер­шать ве­ще­ство при из­ме­не­нии од­но­го из па­ра­мет­ров. На­при­мер, если при по­сто­ян­ном дав­ле­нии 1,3 атм. уве­ли­чи­вать тем­пе­ра­ту­ру от −50 °С до +40 °С, то вода будет пе­ре­хо­дить из твёрдого со­сто­я­ния 2 в жид­кое со­сто­я­ние 3. На­ко­нец, при по­мо­щи фа­зо­вой диа­грам­мы можно вы­яс­нить, как из­ме­ня­ет­ся тем­пе­ра­ту­ра фа­зо­во­го пе­ре­хо­да при из­ме­не­нии дав­ле­ния. На­при­мер, из диа­грам­мы видно, что при по­вы­ше­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся (кри­вая ОВ).

Из фа­зо­вой диа­грам­мы видно, что линии АО, ВО и СО схо­дят­ся в одной точке О. Это озна­ча­ет, что при тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии, со­от­вет­ству­ю­щих точке О, три фазы воды (твёрдая, жид­кая и га­зо­об­раз­ная) могут од­но­вре­мен­но су­ще­ство­вать в рав­но­ве­сии друг с дру­гом. Точка О на­зы­ва­ет­ся трой­ной точ­кой.



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 08.10.2012 ва­ри­ант 1.
27

На рисунке приведены фазовые диаграммы для трёх различных веществ. У какого из веществ ниже температура тройной точки? Масштабы на всех графиках одинаковые.

 

1) у первого

2) у второго

3) у третьего

4) у всех трёх веществ одинаковая

Задание 21 № 828

Фа­зо­вые диа­грам­мы

Ве­ще­ства во­круг нас чаще всего на­хо­дят­ся в одном из трёх ос­нов­ных аг­ре­гат­ных со­сто­я­ний — твёрдом, жид­ком либо га­зо­об­раз­ном. При опре­делённых усло­ви­ях, своих для каж­до­го ве­ще­ства, воз­мож­ны пе­ре­хо­ды ве­ще­ства из од­но­го аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния в дру­гое. Аг­ре­гат­ные со­сто­я­ния ве­ще­ства часто на­зы­ва­ют фа­за­ми, а пе­ре­хо­ды между ними — фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми. На­при­мер, вода при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С и дав­ле­нии 1 атм. пе­ре­хо­дит из жид­кой фазы в твёрдую (при от­во­де теп­ло­ты) либо из твёрдой фазы в жид­кую (при под­во­де теп­ло­ты). При от­сут­ствии теп­ло­об­ме­на с окру­жа­ю­щи­ми те­ла­ми две фазы ве­ще­ства могут су­ще­ство­вать од­но­вре­мен­но (на­при­мер, при тем­пе­ра­ту­ре 0 °С и дав­ле­нии 1 атм. лёд и вода могут на­хо­дить­ся в теп­ло­вом рав­но­ве­сии друг с дру­гом). Опыт по­ка­зы­ва­ет, что тем­пе­ра­ту­ра, при ко­то­рой про­ис­хо­дит тот или иной фа­зо­вый пе­ре­ход, за­ви­сит от дав­ле­ния. На­при­мер, при по­ни­же­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды по­ни­жа­ет­ся, и по­это­му вы­со­ко в горах вода кипит при тем­пе­ра­ту­ре, мень­шей 100 °С.

Для того чтобы опре­де­лять, в какой фазе будет на­хо­дить­ся ве­ще­ство при дан­ных усло­ви­ях, а также на­хо­дить, как будут про­ис­хо­дить вза­им­ные пре­вра­ще­ния между фа­за­ми, ис­поль­зу­ют­ся спе­ци­аль­ные гра­фи­ки, ко­то­рые на­зы­ва­ют­ся фа­зо­вы­ми диа­грам­ма­ми. В ка­че­стве при­ме­ра на ри­сун­ке по­ка­за­на фа­зо­вая диа­грам­ма для воды.

Фа­зо­вая диа­грам­ма пред­став­ля­ет собой гра­фик, по го­ри­зон­таль­ной оси ко­то­ро­го от­ло­же­на тем­пе­ра­ту­ра t (в °С), а по вер­ти­каль­ной оси — дав­ле­ние р (в атм.). Ли­ни­я­ми на диа­грам­ме по­ка­за­ны все воз­мож­ные на­бо­ры тем­пе­ра­ту­ры и дав­ле­ния, при ко­то­рых про­ис­хо­дит тот или иной фа­зо­вый пе­ре­ход. На нашем ри­сун­ке линия АО со­от­вет­ству­ет фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду лёд-пар (и об­рат­но), линия ВО — фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду пар-жид­кость (и об­рат­но), линия СО — фа­зо­во­му пе­ре­хо­ду жид­кость-лёд (и об­рат­но). Со­от­вет­ствен­но, об­ла­сти I на диа­грам­ме со­от­вет­ству­ет твёрдое со­сто­я­ние воды, об­ла­сти II — га­зо­об­раз­ное со­сто­я­ние, а об­ла­сти III — жид­кое со­сто­я­ние. Для того чтобы опре­де­лить, в каком со­сто­я­нии на­хо­дит­ся вода при дан­ных усло­ви­ях, нужно вы­яс­нить, в какой из этих об­ла­стей на диа­грам­ме лежит со­от­вет­ству­ю­щая точка. На­при­мер, при тем­пе­ра­ту­ре +70 °С и дав­ле­нии 0,2 атм. со­от­вет­ству­ю­щая точка 1 лежит на диа­грам­ме в об­ла­сти II, что со­от­вет­ству­ет га­зо­об­раз­но­му со­сто­я­нию. Также при по­мо­щи фа­зо­вой диа­грам­мы можно опре­де­лять, какой фа­зо­вый пе­ре­ход будет со­вер­шать ве­ще­ство при из­ме­не­нии од­но­го из па­ра­мет­ров. На­при­мер, если при по­сто­ян­ном дав­ле­нии 1,3 атм. уве­ли­чи­вать тем­пе­ра­ту­ру от −50 °С до +40 °С, то вода будет пе­ре­хо­дить из твёрдого со­сто­я­ния 2 в жид­кое со­сто­я­ние 3. На­ко­нец, при по­мо­щи фа­зо­вой диа­грам­мы можно вы­яс­нить, как из­ме­ня­ет­ся тем­пе­ра­ту­ра фа­зо­во­го пе­ре­хо­да при из­ме­не­нии дав­ле­ния. На­при­мер, из диа­грам­мы видно, что при по­вы­ше­нии дав­ле­ния тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся (кри­вая ОВ).

Из фа­зо­вой диа­грам­мы видно, что линии АО, ВО и СО схо­дят­ся в одной точке О. Это озна­ча­ет, что при тем­пе­ра­ту­ре и дав­ле­нии, со­от­вет­ству­ю­щих точке О, три фазы воды (твёрдая, жид­кая и га­зо­об­раз­ная) могут од­но­вре­мен­но су­ще­ство­вать в рав­но­ве­сии друг с дру­гом. Точка О на­зы­ва­ет­ся трой­ной точ­кой.



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 08.10.2012 ва­ри­ант 2.
28

При монтаже системы водяного отопления с использованием однотрубной схемы во всех комнатах поставили одинаковые батареи с равной площадью поверхности. Все комнаты теплоизолированы одинаково. При этом

 

1) в комнатах, наиболее близких к главному стояку, будет теплее

2) в комнатах, наиболее удалённых от главного стояка, будет теплее

3) во всех комнатах температура будет одинаковой

4) система водяного отопления не будет работать

Задание 21 № 855

Во­дя­ное отоп­ле­ние

Не­об­хо­ди­мость в отоп­ле­нии воз­ник­ла в не­за­па­мят­ные вре­ме­на, од­но­вре­мен­но с тем, как люди на­учи­лись стро­ить для себя самые при­ми­тив­ные жи­ли­ща. Пер­вые жи­ли­ща отап­ли­ва­лись ко­стра­ми, потом их сме­ни­ли очаги, затем — печи. В ходе тех­ни­че­ско­го про­грес­са си­сте­мы отоп­ле­ния по­сто­ян­но со­вер­шен­ство­ва­лись и улуч­ша­лись. Люди учи­лись при­ме­нять новые виды топ­ли­ва, при­ду­мы­ва­ли раз­ные кон­струк­ции ото­пи­тель­ных при­бо­ров, стре­ми­лись умень­шить рас­ход го­рю­че­го и сде­лать ра­бо­ту ото­пи­тель­ной си­сте­мы ав­то­ном­ной, не тре­бу­ю­щей по­сто­ян­но­го кон­тро­ля че­ло­ве­ка. В на­сто­я­щее время наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли си­сте­мы во­дя­но­го отоп­ле­ния, ко­то­рое при­ме­ня­ет­ся для обо­гре­ва как мно­го­квар­тир­ных домов в го­ро­дах, так и не­боль­ших зда­ний в сель­ской мест­но­сти. Прин­цип ра­бо­ты си­сте­мы во­дя­но­го отоп­ле­ния (см. ри­су­нок) удоб­но по­яс­нить на при­ме­ре ото­пи­тель­ной си­сте­мы не­боль­шо­го жи­ло­го дома.

Ис­точ­ни­ком теп­ло­ты для ото­пи­тель­ной си­сте­мы слу­жит печь 1, в ко­то­рой могут сго­рать раз­лич­ные виды ор­га­ни­че­ско­го топ­ли­ва — дрова, торф, ка­мен­ный уголь, при­род­ный газ, неф­те­про­дук­ты и пр. Печь на­гре­ва­ет воду в котле 2. При на­гре­ва­нии вода рас­ши­ря­ет­ся и её плот­ность умень­ша­ет­ся, в ре­зуль­та­те чего она под­ни­ма­ет­ся из котла вверх по вер­ти­каль­но­му глав­но­му сто­я­ку 3. В верх­ней части глав­но­го сто­я­ка рас­по­ло­жен име­ю­щий выход в ат­мо­сфе­ру рас­ши­ри­тель­ный бак 4, ко­то­рый не­об­хо­дим из-за того, что объём воды уве­ли­чи­ва­ет­ся при на­гре­ва­нии. От верх­ней части глав­но­го сто­я­ка от­хо­дит труба 5 («го­ря­чий тру­бо­про­вод»), по ко­то­ро­му вода подаётся к ото­пи­тель­ным при­бо­рам — ба­та­ре­ям 6, со­сто­я­щим из не­сколь­ких сек­ций каж­дая. После про­те­ка­ния через ба­та­реи остыв­шая вода по об­рат­но­му тру­бо­про­во­ду 7 вновь по­па­да­ет в котёл, опять на­гре­ва­ет­ся и снова под­ни­ма­ет­ся по глав­но­му сто­я­ку. При наи­бо­лее про­стой од­но­труб­ной схеме все ба­та­реи со­еди­ня­ют­ся друг с дру­гом таким об­ра­зом, что все сек­ции ока­зы­ва­ют­ся па­рал­лель­но под­со­единёнными к го­ря­че­му и к об­рат­но­му тру­бо­про­во­ду. По­сколь­ку вода при про­те­ка­нии через ба­та­реи по­сте­пен­но осты­ва­ет, для под­дер­жа­ния оди­на­ко­вой тем­пе­ра­ту­ры в раз­ных по­ме­ще­ни­ях в них де­ла­ют ба­та­реи с раз­ным чис­лом сек­ций (то есть с раз­ной пло­ща­дью по­верх­но­сти). В тех ком­на­тах, в ко­то­рые вода по­сту­па­ет рань­ше и по­это­му имеет более вы­со­кую тем­пе­ра­ту­ру, ко­ли­че­ство сек­ций в ба­та­ре­ях де­ла­ют мень­ше, и на­о­бо­рот. Вода в такой ото­пи­тель­ной си­сте­ме цир­ку­ли­ру­ет ав­то­ма­ти­че­ски, до тех пор пока в печи горит топ­ли­во. Для того чтобы цир­ку­ля­ция была воз­мож­на, все го­ря­чие тру­бо­про­во­ды и об­рат­ные тру­бо­про­во­ды в си­сте­ме де­ла­ют либо вер­ти­каль­ны­ми, либо с не­боль­шим укло­ном в нуж­ную сто­ро­ну — так, чтобы вода по ним шла от глав­но­го сто­я­ка об­рат­но к котлу под дей­стви­ем силы тя­же­сти («самотёком»). Ско­рость цир­ку­ля­ции воды и сте­пень обо­гре­ва можно ре­гу­ли­ро­вать, умень­шая или уве­ли­чи­вая ко­ли­че­ство топ­ли­ва, сго­ра­ю­ще­го в печи в еди­ни­цу вре­ме­ни. Вода цир­ку­ли­ру­ет в ото­пи­тель­ных си­сте­мах та­ко­го типа тем лучше, чем боль­ше рас­сто­я­ние по вы­со­те между кот­лом и го­ря­чим тру­бо­про­во­дом. По­это­му печь с кот­лом ста­ра­ют­ся рас­по­ла­гать как можно ниже -обыч­но их ста­вят в под­ва­ле либо, при его от­сут­ствии, опус­ка­ют до уров­ня земли, а го­ря­чий тру­бо­про­вод про­во­дят по чер­да­ку.

Для нор­маль­ной ра­бо­ты ото­пи­тель­ной си­сте­мы очень важно, чтобы внут­ри неё не было воз­ду­ха. Для вы­пус­ка воз­душ­ных про­бок, ко­то­рые могут воз­ни­кать в тру­бах и в ба­та­ре­ях, слу­жат спе­ци­аль­ные воз­ду­хо­от­вод­чи­ки, ко­то­рые от­кры­ва­ют­ся при за­пол­не­нии си­сте­мы водой (на ри­сун­ке не по­ка­за­ны). Также на тру­бах в ниж­ней части си­сте­мы уста­нав­ли­ва­ют­ся краны 8, при по­мо­щи ко­то­рых из ото­пи­тель­ной си­сте­мы при не­об­хо­ди­мо­сти сли­ва­ет­ся вода.



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 16.01.2013 ва­ри­ант 1.
29

В электродинамическом микрофоне, изображённом на рисунке, подвижную катушку располагают ближе к одному из полюсов постоянного магнита, потому что

 

1) катушку так удобнее прикреплять к мембране

2) при таком положении катушки изменение магнитного потока через неё при колебаниях мембраны максимально

3) при таком положении катушки изменение магнитного потока через неё при колебаниях мембраны минимально

4) такое положение катушки облегчает её подключение к электрической цепи

Задание 21 № 882

Мик­ро­фон

В со­вре­мен­ных тех­ни­че­ских устрой­ствах, при­ме­ня­е­мых для за­пи­си и транс­ля­ции звука, не­воз­мож­но обой­тись без мик­ро­фо­на. Мик­ро­фон — это устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для пре­об­ра­зо­ва­ния зву­ко­вой волны в элек­три­че­ский сиг­нал, ко­то­рый затем может ис­поль­зо­вать­ся для за­пи­си звука, для его уси­ле­ния или вос­про­из­ве­де­ния. Мик­ро­фо­ны могут иметь раз­лич­ные кон­струк­ции, их ра­бо­та ос­но­вы­ва­ет­ся на раз­лич­ных фи­зи­че­ских прин­ци­пах. Од­на­ко все мик­ро­фо­ны имеют общие эле­мен­ты кон­струк­ции — это мем­бра­на, ко­то­рая вос­при­ни­ма­ет зву­ко­вые ко­ле­ба­ния, и элек­тро­ме­ха­ни­че­ская часть, ко­то­рая пре­об­ра­зу­ет ме­ха­ни­че­ские ко­ле­ба­ния в элек­тро­маг­нит­ные.

Рас­смот­рим в ка­че­стве наи­бо­лее про­сто­го при­ме­ра элек­тро­ди­на­ми­че­ский мик­ро­фон с по­движ­ной ка­туш­кой. Он со­сто­ит из кор­пу­са, внут­ри ко­то­ро­го не­по­движ­но за­креплён по­ло­со­вой по­сто­ян­ный маг­нит ПМ. Упру­гая мем­бра­на М вы­не­се­на на один из тор­цов кор­пу­са мик­ро­фо­на. К мем­бра­не при­креп­ле­на ка­туш­ка К, на ко­то­рую на­мо­та­но много вит­ков про­во­да. Ка­туш­ка рас­по­ло­же­на так, что она на­хо­дит­ся вб­ли­зи од­но­го из по­лю­сов маг­ни­та. При воз­дей­ствии зву­ко­вых волн на мем­бра­ну она при­хо­дит в ко­ле­ба­тель­ное дви­же­ние, и вме­сте с ней на­чи­на­ет ко­ле­бать­ся ка­туш­ка, дви­га­ясь вдоль про­доль­ной оси маг­ни­та. В ре­зуль­та­те этого из­ме­ня­ет­ся маг­нит­ный поток через ка­туш­ку, и в ней, в со­от­вет­ствии с за­ко­ном элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции, воз­ни­ка­ет пе­ре­мен­ное на­пря­же­ние. Закон из­ме­не­ния этого на­пря­же­ния со­от­вет­ству­ет за­ко­ну ко­ле­ба­ний мем­бра­ны под дей­стви­ем зву­ко­вых волн. Таким об­ра­зом, ме­ха­ни­че­ский сиг­нал (зву­ко­вая волна) пре­об­ра­зу­ет­ся в элек­три­че­ский (ко­ле­ба­ния на­пря­же­ния между вы­во­да­ми на­мо­тан­но­го на ка­туш­ку про­во­да), ко­то­рый затем подаётся на спе­ци­аль­ную элек­три­че­скую схему. Сле­до­ва­тель­но, в дан­ном типе мик­ро­фо­на элек­тро­ме­ха­ни­че­ская часть со­сто­ит из по­сто­ян­но­го маг­ни­та, по­движ­ной про­во­лоч­ной ка­туш­ки и элек­три­че­ской цепи, к ко­то­рой она под­клю­че­на.

Су­ще­ству­ют и дру­гие типы мик­ро­фо­нов — кон­ден­са­тор­ный мик­ро­фон (в нём мем­бра­на при­креп­ле­на к одной из пла­стин включённого в элек­три­че­скую цепь кон­ден­са­то­ра, в ре­зуль­та­те чего при ко­ле­ба­ни­ях мем­бра­ны из­ме­ня­ет­ся его элек­три­че­ская ёмкость), уголь­ный мик­ро­фон (в нём мем­бра­на при ко­ле­ба­ни­ях давит на уголь­ный по­ро­шок, включённый в элек­три­че­скую цепь, в ре­зуль­та­те чего из­ме­ня­ет­ся его со­про­тив­ле­ние), пье­зо­мик­ро­фон (его ра­бо­та ос­но­ва­на на свой­стве не­ко­то­рых ве­ществ — пье­зо­элек­три­ков — со­зда­вать элек­три­че­ское поле при де­фор­ма­ци­ях), а также ряд мо­ди­фи­ка­ций этих типов мик­ро­фо­нов.



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 20.02.2013 ва­ри­ант ФИ9401.
30

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Гром­кость звука все­гда ослабевает в конце гро­мо­вых раскатов.

Б. Из­ме­ря­е­мый ин­тер­вал вре­ме­ни между мол­нией и со­про­вож­да­ю­щим её гро­мо­вым раскатом ни­ко­гда не бы­ва­ет более 1 мин.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 919

Мол­ния и гром

Ат­мо­сфер­ное элек­три­че­ство об­ра­зу­ет­ся и кон­цен­три­ру­ет­ся в об­ла­ках — об­ра­зо­ва­ни­ях из мел­ких ча­стиц воды, на­хо­дя­щей­ся в жид­ком или твёрдом со­сто­я­нии. При дроб­ле­нии во­дя­ных ка­пель и кри­стал­лов льда, при столк­но­ве­ни­ях их с иона­ми ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха круп­ные капли и кри­стал­лы при­об­ре­та­ют из­бы­точ­ный от­ри­ца­тель­ный заряд, а мел­кие — по­ло­жи­тель­ный. Вос­хо­дя­щие по­то­ки воз­ду­ха в гро­зо­вом об­ла­ке под­ни­ма­ют мел­кие капли и кри­стал­лы к вер­ши­не об­ла­ка, круп­ные капли и кри­стал­лы опус­ка­ют­ся к его ос­но­ва­нию.

За­ря­жен­ные об­ла­ка на­во­дят на зем­ной по­верх­но­сти под собой про­ти­во­по­лож­ный по знаку заряд. Внут­ри об­ла­ка и между об­ла­ком и Землёй создаётся силь­ное элек­три­че­ское поле, ко­то­рое спо­соб­ству­ет иони­за­ции воз­ду­ха и воз­ник­но­ве­нию ис­кро­вых раз­ря­дов (мол­ний) как внут­ри об­ла­ка, так и между об­ла­ком и по­верх­но­стью Земли.

Гром воз­ни­ка­ет вслед­ствие рез­ко­го рас­ши­ре­ния воз­ду­ха при быст­ром по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры в ка­на­ле раз­ря­да мол­нии. Вспыш­ку мол­нии мы видим прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но с раз­ря­дом, так как ско­рость рас­про­стра­не­ния света очень ве­ли­ка (3·108 м/с). Раз­ряд мол­нии длит­ся всего 0,1–0,2 с. Звук рас­про­стра­ня­ет­ся зна­чи­тель­но мед­лен­нее. В воз­ду­хе его ско­рость равна при­мер­но 330 м/с. Чем даль­ше от нас про­изошёл раз­ряд мол­нии, тем длин­нее пауза между вспыш­кой света и гро­мом. Гром от очень далёких мол­ний во­об­ще не до­хо­дит: зву­ко­вая энер­гия рас­се­и­ва­ет­ся и по­гло­ща­ет­ся по пути. Такие мол­нии на­зы­ва­ют зар­ни­ца­ми. Как пра­ви­ло, гром слы­шен на рас­сто­я­нии до 15–20 ки­ло­мет­ров; таким об­ра­зом, если на­блю­да­тель видит мол­нию, но не слы­шит грома, то гроза на­хо­дит­ся на рас­сто­я­нии более 20 ки­ло­мет­ров.

Гром, со­про­вож­да­ю­щий мол­нию, может длить­ся в те­че­ние не­сколь­ких се­кунд. Су­ще­ству­ет две при­чи­ны, объ­яс­ня­ю­щие, по­че­му вслед за ко­рот­кой мол­нией слы­шат­ся более или менее дол­гие рас­ка­ты грома. Во-пер­вых, мол­ния имеет очень боль­шую длину (она из­ме­ря­ет­ся ки­ло­мет­ра­ми), по­это­му звук от раз­ных её участ­ков до­хо­дит до на­блю­да­те­ля в раз­ные мо­мен­ты вре­ме­ни. Во-вто­рых, про­ис­хо­дит от­ра­же­ние звука от об­ла­ков и туч — воз­ни­ка­ет эхо. От­ра­же­ни­ем звука от об­ла­ков объ­яс­ня­ет­ся про­ис­хо­дя­щее ино­гда уси­ле­ние гром­ко­сти звука в конце гро­мо­вых рас­ка­тов.



Источник: Демонстрационная версия ГИА—2014 по физике.
31

В иони­за­ци­он­ной ка­ме­ре ды­мо­во­го из­ве­ща­те­ля про­во­ди­мость воз­ду­ха обеспечивается

 

1) только по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ны­ми ионами

2) только от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ны­ми ионами

3) положительно и от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ны­ми ионами

4) только альфа-частицами

Задание 21 № 980

Иони­за­ци­он­ный ды­мо­вой из­ве­ща­тель

 

По­жа­ры в жилых и про­из­вод­ствен­ных по­ме­ще­ни­ях, как из­вест­но, пред­став­ля­ют серьёзную опас­ность для жизни и здо­ро­вья людей и могут слу­жить при­чи­ной боль­ших ма­те­ри­аль­ных по­терь. По этой при­чи­не важ­ной за­да­чей яв­ля­ет­ся об­на­ру­же­ние по­жа­ра в самом на­ча­ле его воз­ник­но­ве­ния и ран­нее опо­ве­ще­ние людей о на­ча­ле воз­го­ра­ния. Для ре­ше­ния этой за­да­чи ис­поль­зу­ют­ся раз­лич­ные си­сте­мы по­жар­ной сиг­на­ли­за­ции, ос­нов­ным эле­мен­том ко­то­рой яв­ля­ет­ся по­жар­ный из­ве­ща­тель. Пред­на­зна­че­ние по­жар­но­го из­ве­ща­те­ля — сре­а­ги­ро­вать на раз­лич­ные про­яв­ле­ния по­жа­ра и при­ве­сти в дей­ствие сиг­наль­ную часть по­жар­ной сиг­на­ли­за­ции (на­при­мер, си­ре­ну). По­жар­ные из­ве­ща­те­ли бы­ва­ют двух ос­нов­ных типов: теп­ло­вые (ре­а­ги­ру­ют на по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры) и ды­мо­вые (ре­а­ги­ру­ют на по­яв­ле­ние в воз­ду­хе ча­стиц дыма). Из­ве­ща­те­ли обоих типов могут иметь раз­лич­ные прин­ци­пы дей­ствия и кон­струк­тив­ные осо­бен­но­сти.

 

 

Прин­цип дей­ствия иони­за­ци­он­но­го из­ве­ща­те­ля

 

Рас­смот­рим в ка­че­стве при­ме­ра иони­за­ци­он­ный ды­мо­вой из­ве­ща­тель. Его ос­нов­ным эле­мен­том яв­ля­ет­ся иони­за­ци­он­ная ка­ме­ра (рис. а), в ко­то­рой на­хо­дит­ся ис­точ­ник ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния - на­при­мер, изо­топ хи­ми­че­ско­го эле­мен­та аме­ри­ция . При ра­дио­ак­тив­ном рас­па­де аме­ри­ций ис­пус­ка­ет альфа-ча­сти­цы, ко­то­рые иони­зи­ру­ют мо­ле­ку­лы воз­ду­ха, при столк­но­ве­ни­ях «раз­би­вая» их на по­ло­жи­тель­но и от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные ионы. Также в иони­за­ци­он­ной ка­ме­ре на­хо­дят­ся два элек­тро­да. После под­клю­че­ния элек­тро­дов к по­лю­сам ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния по­ло­жи­тель­ные ионы при­тя­ги­ва­ют­ся к от­ри­ца­тель­но

за­ря­жен­но­му элек­тро­ду, а от­ри­ца­тель­ные ионы — к по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­му элек­тро­ду, и через иони­за­ци­он­ную ка­ме­ру на­чи­на­ет про­те­кать элек­три­че­ский ток (рис. б). Если в такую ка­ме­ру по­па­да­ют ча­сти­цы дыма, то ионы при­тя­ги­ва­ют­ся к ним и осе­да­ют на этих ча­сти­цах (рис. в). В ре­зуль­та­те ко­ли­че­ство ионов в ка­ме­ре резко умень­ша­ет­ся, число но­си­те­лей за­ря­да па­да­ет, и сила тока, те­ку­ще­го через ка­ме­ру, также умень­ша­ет­ся. Имен­но ве­ли­чи­на силы тока, те­ку­ще­го через иони­за­ци­он­ную ка­ме­ру, слу­жит ин­ди­ка­то­ром на­ли­чия дыма, а зна­чит, и по­жа­ра.

Обыч­но при кон­стру­и­ро­ва­нии иони­за­ци­он­но­го ды­мо­во­го из­ве­ща­те­ля в него по­ме­ща­ют сразу две иони­за­ци­он­ные ка­ме­ры: одну от­кры­тую (она яв­ля­ет­ся ра­бо­чей), а вто­рую — за­кры­тую (она яв­ля­ет­ся эта­лон­ной). В за­кры­тую ка­ме­ру, в от­ли­чие от от­кры­той, дым по­пасть не может, и по­это­му сила те­ку­ще­го через неё тока всё время по­сто­ян­на. Элек­три­че­ская схема из­ве­ща­те­ля срав­ни­ва­ет силы токов, те­ку­щих через от­кры­тую и за­кры­тую ка­ме­ры. В слу­чае если эти силы токов силь­но от­ли­ча­ют­ся друг от друга (что про­ис­хо­дит как раз тогда, когда в от­кры­тую ка­ме­ру по­па­да­ет дым), сиг­на­ли­за­ция сра­ба­ты­ва­ет — элек­три­че­ская схема вклю­ча­ет её сиг­наль­ную часть (на­при­мер, си­ре­ну), и на­чи­на­ет­ся опо­ве­ще­ние о по­жа­ре. Опи­сан­ный иони­за­ци­он­ный ды­мо­вой из­ве­ща­тель лучше ре­а­ги­ру­ет на дым, со­сто­я­щий из боль­шо­го ко­ли­че­ства мел­ких ча­стиц. В этом слу­чае сум­мар­ная пло­щадь по­верх­но­сти ча­стиц дыма боль­ше, и ионы лучше оса­жда­ют­ся на ча­сти­цах.

 



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 07.10.2013 ва­ри­ант ФИ90101.
32

В иони­за­ци­он­ной ка­ме­ре ды­мо­во­го из­ве­ща­те­ля альфа-частицы

 

1) являются ос­нов­ны­ми но­си­те­ля­ми заряда, обес­пе­чи­ва­ю­щи­ми про­во­ди­мость воздуха

2) служат для иони­за­ции мо­ле­кул воздуха

3) служат для уда­ле­ния из воз­ду­ха от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных ионов

4) служат для уве­ли­че­ния ско­ро­сти дви­же­ния по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ных ионов

Задание 21 № 1007

Иони­за­ци­он­ный ды­мо­вой из­ве­ща­тель

 

По­жа­ры в жилых и про­из­вод­ствен­ных по­ме­ще­ни­ях, как из­вест­но, пред­став­ля­ют серьёзную опас­ность для жизни и здо­ро­вья людей и могут слу­жить при­чи­ной боль­ших ма­те­ри­аль­ных по­терь. По этой при­чи­не важ­ной за­да­чей яв­ля­ет­ся об­на­ру­же­ние по­жа­ра в самом на­ча­ле его воз­ник­но­ве­ния и ран­нее опо­ве­ще­ние людей о на­ча­ле воз­го­ра­ния. Для ре­ше­ния этой за­да­чи ис­поль­зу­ют­ся раз­лич­ные си­сте­мы по­жар­ной сиг­на­ли­за­ции, ос­нов­ным эле­мен­том ко­то­рой яв­ля­ет­ся по­жар­ный из­ве­ща­тель. Пред­на­зна­че­ние по­жар­но­го из­ве­ща­те­ля — сре­а­ги­ро­вать на раз­лич­ные про­яв­ле­ния по­жа­ра и при­ве­сти в дей­ствие сиг­наль­ную часть по­жар­ной сиг­на­ли­за­ции (на­при­мер, си­ре­ну). По­жар­ные из­ве­ща­те­ли бы­ва­ют двух ос­нов­ных типов: теп­ло­вые (ре­а­ги­ру­ют на по­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры) и ды­мо­вые (ре­а­ги­ру­ют на по­яв­ле­ние в воз­ду­хе ча­стиц дыма). Из­ве­ща­те­ли обоих типов могут иметь раз­лич­ные прин­ци­пы дей­ствия и кон­струк­тив­ные осо­бен­но­сти.

 

 

Прин­цип дей­ствия иони­за­ци­он­но­го из­ве­ща­те­ля

 

Рас­смот­рим в ка­че­стве при­ме­ра иони­за­ци­он­ный ды­мо­вой из­ве­ща­тель. Его ос­нов­ным эле­мен­том яв­ля­ет­ся иони­за­ци­он­ная ка­ме­ра (рис. а), в ко­то­рой на­хо­дит­ся ис­точ­ник ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния - на­при­мер, изо­топ хи­ми­че­ско­го эле­мен­та аме­ри­ция . При ра­дио­ак­тив­ном рас­па­де аме­ри­ций ис­пус­ка­ет альфа-ча­сти­цы, ко­то­рые иони­зи­ру­ют мо­ле­ку­лы воз­ду­ха, при столк­но­ве­ни­ях «раз­би­вая» их на по­ло­жи­тель­но и от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные ионы. Также в иони­за­ци­он­ной ка­ме­ре на­хо­дят­ся два элек­тро­да. После под­клю­че­ния элек­тро­дов к по­лю­сам ис­точ­ни­ка по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния по­ло­жи­тель­ные ионы при­тя­ги­ва­ют­ся к от­ри­ца­тель­но

за­ря­жен­но­му элек­тро­ду, а от­ри­ца­тель­ные ионы — к по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­му элек­тро­ду, и через иони­за­ци­он­ную ка­ме­ру на­чи­на­ет про­те­кать элек­три­че­ский ток (рис. б). Если в такую ка­ме­ру по­па­да­ют ча­сти­цы дыма, то ионы при­тя­ги­ва­ют­ся к ним и осе­да­ют на этих ча­сти­цах (рис. в). В ре­зуль­та­те ко­ли­че­ство ионов в ка­ме­ре резко умень­ша­ет­ся, число но­си­те­лей за­ря­да па­да­ет, и сила тока, те­ку­ще­го через ка­ме­ру, также умень­ша­ет­ся. Имен­но ве­ли­чи­на силы тока, те­ку­ще­го через иони­за­ци­он­ную ка­ме­ру, слу­жит ин­ди­ка­то­ром на­ли­чия дыма, а зна­чит, и по­жа­ра.

Обыч­но при кон­стру­и­ро­ва­нии иони­за­ци­он­но­го ды­мо­во­го из­ве­ща­те­ля в него по­ме­ща­ют сразу две иони­за­ци­он­ные ка­ме­ры: одну от­кры­тую (она яв­ля­ет­ся ра­бо­чей), а вто­рую — за­кры­тую (она яв­ля­ет­ся эта­лон­ной). В за­кры­тую ка­ме­ру, в от­ли­чие от от­кры­той, дым по­пасть не может, и по­это­му сила те­ку­ще­го через неё тока всё время по­сто­ян­на. Элек­три­че­ская схема из­ве­ща­те­ля срав­ни­ва­ет силы токов, те­ку­щих через от­кры­тую и за­кры­тую ка­ме­ры. В слу­чае если эти силы токов силь­но от­ли­ча­ют­ся друг от друга (что про­ис­хо­дит как раз тогда, когда в от­кры­тую ка­ме­ру по­па­да­ет дым), сиг­на­ли­за­ция сра­ба­ты­ва­ет — элек­три­че­ская схема вклю­ча­ет её сиг­наль­ную часть (на­при­мер, си­ре­ну), и на­чи­на­ет­ся опо­ве­ще­ние о по­жа­ре. Опи­сан­ный иони­за­ци­он­ный ды­мо­вой из­ве­ща­тель лучше ре­а­ги­ру­ет на дым, со­сто­я­щий из боль­шо­го ко­ли­че­ства мел­ких ча­стиц. В этом слу­чае сум­мар­ная пло­щадь по­верх­но­сти ча­стиц дыма боль­ше, и ионы лучше оса­жда­ют­ся на ча­сти­цах.

 



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 07.10.2013 ва­ри­ант ФИ90102.
33

При фа­зо­вом пе­ре­хо­де скач­ком из­ме­ни­лась удель­ная теплоёмкость вещества.

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Дан­ный пе­ре­ход обя­за­тель­но яв­ля­ет­ся фа­зо­вым пе­ре­хо­дом вто­ро­го рода.

Б. Дан­ный пе­ре­ход не яв­ля­ет­ся фа­зо­вым пе­ре­хо­дом вто­ро­го рода.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1070

Фа­зо­вые пе­ре­хо­ды

Из­вест­но, что при из­ме­не­нии внеш­них усло­вий — тем­пе­ра­ту­ры или дав­ле­ния — ве­ще­ство может из­ме­нять своё аг­ре­гат­ное со­сто­я­ние (пе­ре­хо­дить из га­зо­об­раз­ной формы в жид­кую, из жид­кой в твёрдую, либо из га­зо­об­раз­ной в твёрдую, и об­рат­но). Од­на­ко, как по­ка­зы­ва­ет опыт, воз­мо­жен и дру­гой тип пре­вра­ще­ния ве­ще­ства. Ве­ще­ство при из­ме­не­нии внеш­них усло­вий может из­ме­нять какие-либо свои свой­ства, оста­ва­ясь при этом в преж­нем аг­ре­гат­ном со­сто­я­нии. Такие из­ме­не­ния свойств ве­ще­ства на­зы­ва­ют фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми, и го­во­рят, что ве­ще­ство пе­ре­шло из одной фазы в дру­гую. Любое из­ме­не­ние аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния, есте­ствен­но, яв­ля­ет­ся фа­зо­вым пе­ре­хо­дом. Об­рат­ное утвер­жде­ние не­вер­но. Таким об­ра­зом, фа­зо­вый пе­ре­ход — более ши­ро­кое по­ня­тие, чем из­ме­не­ние аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния.

Раз­ли­ча­ют два ос­нов­ных типа фа­зо­вых пе­ре­хо­дов. Их так и на­зы­ва­ют — фа­зо­вый пе­ре­ход пер­во­го рода и фа­зо­вый пе­ре­ход вто­ро­го рода. При фа­зо­вом пе­ре­хо­де пер­во­го рода скач­ком из­ме­ня­ют­ся плот­ность ве­ще­ства и его внут­рен­няя энер­гия (при этом дру­гие ха­рак­те­ри­сти­ки также могут ме­нять­ся). По­след­нее озна­ча­ет, что при фа­зо­вом пе­ре­хо­де пер­во­го рода вы­де­ля­ет­ся или по­гло­ща­ет­ся теп­ло­та. При­ме­ра­ми фа­зо­во­го пе­ре­хо­да пер­во­го рода как раз могут слу­жить упо­мя­ну­тые выше из­ме­не­ния аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния ве­ще­ства. На­при­мер, при пре­вра­ще­нии воды в лёд плот­ность ве­ще­ства умень­ша­ет­ся (ве­ще­ство рас­ши­ря­ет­ся) и вы­де­ля­ет­ся теп­ло­та за­мер­за­ния (рав­ная по мо­ду­лю теп­ло­те плав­ле­ния, по­гло­ща­ю­щей­ся при об­рат­ном фа­зо­вом пе­ре­хо­де). При этом умень­ша­ет­ся удель­ная теплоёмкость ве­ще­ства.

При фа­зо­вом пе­ре­хо­де вто­ро­го рода плот­ность ве­ще­ства и его внут­рен­няя энер­гия оста­ют­ся не­из­мен­ны­ми, по­это­му такие пе­ре­хо­ды могут быть внеш­не не­за­мет­ны­ми. Зато скач­ко­об­раз­но из­ме­ня­ют­ся удель­ная теплоёмкость ве­ще­ства, его ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния и не­ко­то­рые дру­гие ха­рак­те­ри­сти­ки. При­ме­ра­ми фа­зо­вых пе­ре­хо­дов вто­ро­го рода могут слу­жить пе­ре­ход ме­тал­лов и спла­вов из обыч­но­го со­сто­я­ния в сверх­про­во­дя­щее, а также пе­ре­ход твёрдых ве­ществ из аморф­но­го со­сто­я­ния в стек­ло­об­раз­ное.

Ин­те­рес­ные при­ме­ры фа­зо­вых пе­ре­хо­дов пер­во­го рода на­блю­да­ют­ся у не­ко­то­рых ме­тал­лов. На­при­мер, если на­гре­вать же­ле­зо, то при до­сти­же­нии тем­пе­ра­ту­ры +917 °C про­ис­хо­дит пе­ре­строй­ка его кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки, в ре­зуль­та­те чего на­блю­да­ет­ся уве­ли­че­ние плот­но­сти ве­ще­ства и по­гло­ща­ет­ся теп­ло­та фа­зо­во­го пе­ре­хо­да. Этот фа­зо­вый пе­ре­ход об­ра­тим — при по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры об­рат­но до +917 °C плот­ность же­ле­за, на­о­бо­рот, умень­ша­ет­ся, и про­ис­хо­дит вы­де­ле­ние теп­ло­ты фа­зо­во­го пе­ре­хо­да.

Фа­зо­вые пе­ре­хо­ды могут быть и не­об­ра­ти­мы­ми. Ярким при­ме­ром та­ко­го пе­ре­хо­да может слу­жить пре­вра­ще­ние так на­зы­ва­е­мо­го «бе­ло­го олова» в так на­зы­ва­е­мое «серое олово». При ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре белое олово яв­ля­ет­ся пла­стич­ным ме­тал­лом. При по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры до при­мер­но +13 °C оно на­чи­на­ет мед­лен­но пе­ре­хо­дить в дру­гое фа­зо­вое со­сто­я­ние — серое олово — в ко­то­ром олово су­ще­ству­ет в виде по­рош­ка. Фа­зо­вый пе­ре­ход про­ис­хо­дит с очень малой ско­ро­стью (то есть после по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры ниже точки фа­зо­во­го пе­ре­хо­да олово всё ещё остаётся белым, но это со­сто­я­ние не­ста­биль­но). Од­на­ко фа­зо­вый пе­ре­ход резко уско­ря­ет­ся при по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры до –33 °C, а также при кон­так­те се­ро­го олова с белым оло­вом. По­сколь­ку при дан­ном фа­зо­вом пе­ре­хо­де про­ис­хо­дит рез­кое умень­ше­ние плот­но­сти (и уве­ли­че­ние объёма), то оло­вян­ные пред­ме­ты рас­сы­па­ют­ся в по­ро­шок, причём по­па­да­ние этого по­рош­ка на «не по­ра­жен­ные» пред­ме­ты при­во­дит к их быст­рой порче (пред­ме­ты как бы «за­ра­жа­ют­ся»). Вер­нуть серое олово в ис­ход­ное со­сто­я­ние воз­мож­но толь­ко путём его пе­ре­плав­ки.

Опи­сан­ное яв­ле­ние по­лу­чи­ло на­зва­ние «оло­вян­ная чума». Оно яви­лось ос­нов­ной при­чи­ной ги­бе­ли экс­пе­ди­ции Р.Ф. Скот­та к Юж­но­му по­лю­су в 1912 г. (экс­пе­ди­ция оста­лась без топ­ли­ва — оно вы­тек­ло из баков, за­па­ян­ных оло­вом, ко­то­рое по­ра­зи­ла «оло­вян­ная чума»). Также су­ще­ству­ет ле­ген­да, со­глас­но ко­то­рой одной из при­чин не­уда­чи армии На­по­лео­на в Рос­сии яви­лись силь­ные зим­ние мо­ро­зы, ко­то­рые пре­вра­ти­ли в по­ро­шок оло­вян­ные пу­го­ви­цы на мун­ди­рах сол­дат. «Оло­вян­ная чума» по­гу­би­ла мно­гие цен­ней­шие кол­лек­ции оло­вян­ных сол­да­ти­ков. На­при­мер, в за­пас­ни­ках пе­тер­бург­ско­го музея Алек­сандра Су­во­ро­ва пре­вра­ти­лись в труху де­сят­ки фи­гу­рок — в под­ва­ле, где они хра­ни­лись, во время су­ро­вой зимы лоп­ну­ли ба­та­реи отоп­ле­ния.



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 11.03.2014 ва­ри­ант ФИ90501.
34

При фа­зо­вом пе­ре­хо­де скач­ком из­ме­нил­ся ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния вещества.

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. При дан­ном пе­ре­хо­де не вы­де­ля­лась и не по­гло­ща­лась теплота.

Б. Дан­ный пе­ре­ход яв­ля­ет­ся фа­зо­вым пе­ре­хо­дом вто­ро­го рода.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1097

Фа­зо­вые пе­ре­хо­ды

Из­вест­но, что при из­ме­не­нии внеш­них усло­вий — тем­пе­ра­ту­ры или дав­ле­ния — ве­ще­ство может из­ме­нять своё аг­ре­гат­ное со­сто­я­ние (пе­ре­хо­дить из га­зо­об­раз­ной формы в жид­кую, из жид­кой в твёрдую, либо из га­зо­об­раз­ной в твёрдую, и об­рат­но). Од­на­ко, как по­ка­зы­ва­ет опыт, воз­мо­жен и дру­гой тип пре­вра­ще­ния ве­ще­ства. Ве­ще­ство при из­ме­не­нии внеш­них усло­вий может из­ме­нять какие-либо свои свой­ства, оста­ва­ясь при этом в преж­нем аг­ре­гат­ном со­сто­я­нии. Такие из­ме­не­ния свойств ве­ще­ства на­зы­ва­ют фа­зо­вы­ми пе­ре­хо­да­ми, и го­во­рят, что ве­ще­ство пе­ре­шло из одной фазы в дру­гую. Любое из­ме­не­ние аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния, есте­ствен­но, яв­ля­ет­ся фа­зо­вым пе­ре­хо­дом. Об­рат­ное утвер­жде­ние не­вер­но. Таким об­ра­зом, фа­зо­вый пе­ре­ход — более ши­ро­кое по­ня­тие, чем из­ме­не­ние аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния.

Раз­ли­ча­ют два ос­нов­ных типа фа­зо­вых пе­ре­хо­дов. Их так и на­зы­ва­ют — фа­зо­вый пе­ре­ход пер­во­го рода и фа­зо­вый пе­ре­ход вто­ро­го рода. При фа­зо­вом пе­ре­хо­де пер­во­го рода скач­ком из­ме­ня­ют­ся плот­ность ве­ще­ства и его внут­рен­няя энер­гия (при этом дру­гие ха­рак­те­ри­сти­ки также могут ме­нять­ся). По­след­нее озна­ча­ет, что при фа­зо­вом пе­ре­хо­де пер­во­го рода вы­де­ля­ет­ся или по­гло­ща­ет­ся теп­ло­та. При­ме­ра­ми фа­зо­во­го пе­ре­хо­да пер­во­го рода как раз могут слу­жить упо­мя­ну­тые выше из­ме­не­ния аг­ре­гат­но­го со­сто­я­ния ве­ще­ства. На­при­мер, при пре­вра­ще­нии воды в лёд плот­ность ве­ще­ства умень­ша­ет­ся (ве­ще­ство рас­ши­ря­ет­ся) и вы­де­ля­ет­ся теп­ло­та за­мер­за­ния (рав­ная по мо­ду­лю теп­ло­те плав­ле­ния, по­гло­ща­ю­щей­ся при об­рат­ном фа­зо­вом пе­ре­хо­де). При этом умень­ша­ет­ся удель­ная теплоёмкость ве­ще­ства.

При фа­зо­вом пе­ре­хо­де вто­ро­го рода плот­ность ве­ще­ства и его внут­рен­няя энер­гия оста­ют­ся не­из­мен­ны­ми, по­это­му такие пе­ре­хо­ды могут быть внеш­не не­за­мет­ны­ми. Зато скач­ко­об­раз­но из­ме­ня­ют­ся удель­ная теплоёмкость ве­ще­ства, его ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния и не­ко­то­рые дру­гие ха­рак­те­ри­сти­ки. При­ме­ра­ми фа­зо­вых пе­ре­хо­дов вто­ро­го рода могут слу­жить пе­ре­ход ме­тал­лов и спла­вов из обыч­но­го со­сто­я­ния в сверх­про­во­дя­щее, а также пе­ре­ход твёрдых ве­ществ из аморф­но­го со­сто­я­ния в стек­ло­об­раз­ное.

Ин­те­рес­ные при­ме­ры фа­зо­вых пе­ре­хо­дов пер­во­го рода на­блю­да­ют­ся у не­ко­то­рых ме­тал­лов. На­при­мер, если на­гре­вать же­ле­зо, то при до­сти­же­нии тем­пе­ра­ту­ры +917 °C про­ис­хо­дит пе­ре­строй­ка его кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки, в ре­зуль­та­те чего на­блю­да­ет­ся уве­ли­че­ние плот­но­сти ве­ще­ства и по­гло­ща­ет­ся теп­ло­та фа­зо­во­го пе­ре­хо­да. Этот фа­зо­вый пе­ре­ход об­ра­тим — при по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры об­рат­но до +917 °C плот­ность же­ле­за, на­о­бо­рот, умень­ша­ет­ся, и про­ис­хо­дит вы­де­ле­ние теп­ло­ты фа­зо­во­го пе­ре­хо­да.

Фа­зо­вые пе­ре­хо­ды могут быть и не­об­ра­ти­мы­ми. Ярким при­ме­ром та­ко­го пе­ре­хо­да может слу­жить пре­вра­ще­ние так на­зы­ва­е­мо­го «бе­ло­го олова» в так на­зы­ва­е­мое «серое олово». При ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре белое олово яв­ля­ет­ся пла­стич­ным ме­тал­лом. При по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры до при­мер­но +13 °C оно на­чи­на­ет мед­лен­но пе­ре­хо­дить в дру­гое фа­зо­вое со­сто­я­ние — серое олово — в ко­то­ром олово су­ще­ству­ет в виде по­рош­ка. Фа­зо­вый пе­ре­ход про­ис­хо­дит с очень малой ско­ро­стью (то есть после по­ни­же­ния тем­пе­ра­ту­ры ниже точки фа­зо­во­го пе­ре­хо­да олово всё ещё остаётся белым, но это со­сто­я­ние не­ста­биль­но). Од­на­ко фа­зо­вый пе­ре­ход резко уско­ря­ет­ся при по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры до –33 °C, а также при кон­так­те се­ро­го олова с белым оло­вом. По­сколь­ку при дан­ном фа­зо­вом пе­ре­хо­де про­ис­хо­дит рез­кое умень­ше­ние плот­но­сти (и уве­ли­че­ние объёма), то оло­вян­ные пред­ме­ты рас­сы­па­ют­ся в по­ро­шок, причём по­па­да­ние этого по­рош­ка на «не по­ра­жен­ные» пред­ме­ты при­во­дит к их быст­рой порче (пред­ме­ты как бы «за­ра­жа­ют­ся»). Вер­нуть серое олово в ис­ход­ное со­сто­я­ние воз­мож­но толь­ко путём его пе­ре­плав­ки.

Опи­сан­ное яв­ле­ние по­лу­чи­ло на­зва­ние «оло­вян­ная чума». Оно яви­лось ос­нов­ной при­чи­ной ги­бе­ли экс­пе­ди­ции Р.Ф. Скот­та к Юж­но­му по­лю­су в 1912 г. (экс­пе­ди­ция оста­лась без топ­ли­ва — оно вы­тек­ло из баков, за­па­ян­ных оло­вом, ко­то­рое по­ра­зи­ла «оло­вян­ная чума»). Также су­ще­ству­ет ле­ген­да, со­глас­но ко­то­рой одной из при­чин не­уда­чи армии На­по­лео­на в Рос­сии яви­лись силь­ные зим­ние мо­ро­зы, ко­то­рые пре­вра­ти­ли в по­ро­шок оло­вян­ные пу­го­ви­цы на мун­ди­рах сол­дат. «Оло­вян­ная чума» по­гу­би­ла мно­гие цен­ней­шие кол­лек­ции оло­вян­ных сол­да­ти­ков. На­при­мер, в за­пас­ни­ках пе­тер­бург­ско­го музея Алек­сандра Су­во­ро­ва пре­вра­ти­лись в труху де­сят­ки фи­гу­рок — в под­ва­ле, где они хра­ни­лись, во время су­ро­вой зимы лоп­ну­ли ба­та­реи отоп­ле­ния.



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная работа по фи­зи­ке 11.03.2014 ва­ри­ант ФИ90502.
35

Между двумя па­рал­лель­ны­ми ли­ста­ми бумаги, сво­бод­но под­ве­шен­ны­ми вертикально, про­ду­ва­ют поток воздуха.

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Листы будут «притягиваться» друг к другу.

Б. Дав­ле­ние между ли­ста­ми будет больше, чем сна­ру­жи от них.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1154

Закон Бер­нул­ли

Этот важ­ный закон был от­крыт в 1738 году Да­ни­и­лом Бер­нул­ли — швей­цар­ским фи­зи­ком, ме­ха­ни­ком и ма­те­ма­ти­ком, ака­де­ми­ком и ино­стран­ным почётным чле­ном Пе­тер­бург­ской ака­де­мии наук. Закон Бер­нул­ли поз­во­ля­ет по­нять не­ко­то­рые яв­ле­ния, на­блю­да­е­мые при те­че­нии по­то­ка жид­ко­сти или газа.

В ка­че­стве при­ме­ра рас­смот­рим поток жид­ко­сти плот­но­стью ρ, те­ку­щей по на­клонённой под углом к го­ри­зон­ту трубе. Если жид­кость пол­но­стью за­пол­ня­ет трубу, то закон Бер­нул­ли вы­ра­жа­ет­ся сле­ду­ю­щим про­стым

урав­не­ни­ем:

 

ρgh + ρv2/2 + p = const

 

В этом урав­не­нии h – вы­со­та, на ко­то­рой на­хо­дит­ся вы­де­лен­ный объём жид­ко­сти, v — ско­рость этого объёма, p — дав­ле­ние внут­ри по­то­ка жид­ко­сти на дан­ной вы­со­те. За­пи­сан­ное урав­не­ние сви­де­тель­ству­ет о том, что сумма трёх ве­ли­чин, пер­вая из ко­то­рых за­ви­сит от вы­со­ты, вто­рая — от квад­ра­та ско­ро­сти, а тре­тья — от дав­ле­ния, есть ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная.

В част­но­сти, если жид­кость течёт вдоль го­ри­зон­та­ли (то есть вы­со­та h не из­ме­ня­ет­ся), то участ­кам по­то­ка, ко­то­рые дви­жут­ся с боль­шей ско­ро­стью, со­от­вет­ству­ет мень­шее дав­ле­ние, и на­о­бо­рот. Это можно

про­де­мон­стри­ро­вать при по­мо­щи сле­ду­ю­ще­го про­сто­го при­бо­ра.

 

 

Возьмём го­ри­зон­таль­ную стек­лян­ную трубу, в цен­траль­ной части ко­то­рой сде­ла­но суже­ние (см. ри­су­нок). При­па­я­ем к от­вер­сти­ям в этой трубе три тон­ких стек­лян­ных тру­боч­ки – две около краёв трубы (там, где она толще) и одну – в цен­траль­ной части трубы (там, где на­хо­дит­ся суже­ние). Рас­по­ло­жим эту трубу го­ри­зон­таль­но и будем про­пус­кать через неё воду под дав­ле­ни­ем – так, как по­ка­за­но стрел­кой на ри­сун­ке. Из на­прав­лен­ных вверх тру­бо­чек нач­нут бить фон­тан­чи­ки. По­сколь­ку пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния цен­траль­ной части трубы мень­ше, то ско­рость про­те­ка­ния воды через эту часть будет боль­ше, чем через левый и пра­вый участ­ки трубы. По этой при­чи­не в со­от­вет­ствии с за­ко­ном Бер­нул­ли дав­ле­ние в жид­ко­сти в цен­траль­ной части трубы будет мень­ше, чем в осталь­ных ча­стях трубы, и вы­со­та сред­не­го фон­тан­чи­ка будет мень­ше, чем край­них фон­тан­чи­ков.

Опи­сан­ное яв­ле­ние легко объ­яс­ня­ет­ся и с по­мо­щью вто­ро­го за­ко­на Нью­то­на. Дей­стви­тель­но, ча­сти­цы жид­ко­сти при пе­ре­хо­де из на­чаль­но­го участ­ка трубы в цен­траль­ный долж­ны уве­ли­чить свою ско­рость, то есть уско­рить­ся. Для этого на них долж­на дей­ство­вать сила, на­прав­лен­ная в сто­ро­ну цен­траль­ной части трубы. Эта сила пред­став­ля­ет собой раз­ность сил дав­ле­ния. Сле­до­ва­тель­но, дав­ле­ние в цен­траль­ной части трубы долж­но быть мень­ше, чем в её на­чаль­ной части. Со­вер­шен­но ана­ло­гич­но рас­смат­ри­ва­ет­ся и пе­ре­ход жид­ко­сти из цен­траль­ной части трубы в её ко­неч­ную часть, при ко­то­ром ча­сти­цы жид­ко­сти за­мед­ля­ют­ся.

При по­мо­щи за­ко­на Бер­нул­ли могут быть объ­яс­не­ны раз­но­об­раз­ные яв­ле­ния, воз­ни­ка­ю­щие при те­че­нии по­то­ков жид­ко­сти или газа. На­при­мер, из­вест­но, что двум боль­шим ко­раб­лям, дви­жу­щим­ся по­пут­ны­ми кур­са­ми, за­пре­ща­ет­ся про­хо­дить близ­ко друг от друга. При таком дви­же­нии между близ­ки­ми бор­та­ми ко­раб­лей воз­ни­ка­ет более быст­рый поток дви­жу­щей­ся воды, чем со сто­ро­ны внеш­них бор­тов. Вслед­ствие этого дав­ле­ние в по­то­ке

воды между ко­раб­ля­ми ста­но­вит­ся мень­ше, чем сна­ру­жи, и воз­ни­ка­ет сила, ко­то­рая на­чи­на­ет под­тал­ки­вать ко­раб­ли друг к другу. Если рас­сто­я­ние между ко­раб­ля­ми мало, то может про­изой­ти их столк­но­ве­ние.



Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 22.12.2013 ва­ри­ант ФИ90201.
36

Между двумя па­рал­лель­ны­ми ли­ста­ми бумаги, сво­бод­но под­ве­шен­ны­ми вертикально, про­ду­ва­ют поток воздуха.

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Листы будут «отталкиваться» друг от друга.

Б. Дав­ле­ние между ли­ста­ми будет меньше, чем сна­ру­жи от них.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1181

Закон Бер­нул­ли

Этот важ­ный закон был от­крыт в 1738 году Да­ни­и­лом Бер­нул­ли — швей­цар­ским фи­зи­ком, ме­ха­ни­ком и ма­те­ма­ти­ком, ака­де­ми­ком и ино­стран­ным почётным чле­ном Пе­тер­бург­ской ака­де­мии наук. Закон Бер­нул­ли поз­во­ля­ет по­нять не­ко­то­рые яв­ле­ния, на­блю­да­е­мые при те­че­нии по­то­ка жид­ко­сти или газа.

В ка­че­стве при­ме­ра рас­смот­рим поток жид­ко­сти плот­но­стью ρ, те­ку­щей по на­клонённой под углом к го­ри­зон­ту трубе. Если жид­кость пол­но­стью за­пол­ня­ет трубу, то закон Бер­нул­ли вы­ра­жа­ет­ся сле­ду­ю­щим про­стым

урав­не­ни­ем:

 

ρgh + ρv2/2 + p = const

 

В этом урав­не­нии h – вы­со­та, на ко­то­рой на­хо­дит­ся вы­де­лен­ный объём жид­ко­сти, v — ско­рость этого объёма, p — дав­ле­ние внут­ри по­то­ка жид­ко­сти на дан­ной вы­со­те. За­пи­сан­ное урав­не­ние сви­де­тель­ству­ет о том, что сумма трёх ве­ли­чин, пер­вая из ко­то­рых за­ви­сит от вы­со­ты, вто­рая — от квад­ра­та ско­ро­сти, а тре­тья — от дав­ле­ния, есть ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная.

В част­но­сти, если жид­кость течёт вдоль го­ри­зон­та­ли (то есть вы­со­та h не из­ме­ня­ет­ся), то участ­кам по­то­ка, ко­то­рые дви­жут­ся с боль­шей ско­ро­стью, со­от­вет­ству­ет мень­шее дав­ле­ние, и на­о­бо­рот. Это можно

про­де­мон­стри­ро­вать при по­мо­щи сле­ду­ю­ще­го про­сто­го при­бо­ра.

 

 

Возьмём го­ри­зон­таль­ную стек­лян­ную трубу, в цен­траль­ной части ко­то­рой сде­ла­но суже­ние (см. ри­су­нок). При­па­я­ем к от­вер­сти­ям в этой трубе три тон­ких стек­лян­ных тру­боч­ки – две около краёв трубы (там, где она толще) и одну – в цен­траль­ной части трубы (там, где на­хо­дит­ся суже­ние). Рас­по­ло­жим эту трубу го­ри­зон­таль­но и будем про­пус­кать через неё воду под дав­ле­ни­ем – так, как по­ка­за­но стрел­кой на ри­сун­ке. Из на­прав­лен­ных вверх тру­бо­чек нач­нут бить фон­тан­чи­ки. По­сколь­ку пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния цен­траль­ной части трубы мень­ше, то ско­рость про­те­ка­ния воды через эту часть будет боль­ше, чем через левый и пра­вый участ­ки трубы. По этой при­чи­не в со­от­вет­ствии с за­ко­ном Бер­нул­ли дав­ле­ние в жид­ко­сти в цен­траль­ной части трубы будет мень­ше, чем в осталь­ных ча­стях трубы, и вы­со­та сред­не­го фон­тан­чи­ка будет мень­ше, чем край­них фон­тан­чи­ков.

Опи­сан­ное яв­ле­ние легко объ­яс­ня­ет­ся и с по­мо­щью вто­ро­го за­ко­на Нью­то­на. Дей­стви­тель­но, ча­сти­цы жид­ко­сти при пе­ре­хо­де из на­чаль­но­го участ­ка трубы в цен­траль­ный долж­ны уве­ли­чить свою ско­рость, то есть уско­рить­ся. Для этого на них долж­на дей­ство­вать сила, на­прав­лен­ная в сто­ро­ну цен­траль­ной части трубы. Эта сила пред­став­ля­ет собой раз­ность сил дав­ле­ния. Сле­до­ва­тель­но, дав­ле­ние в цен­траль­ной части трубы долж­но быть мень­ше, чем в её на­чаль­ной части. Со­вер­шен­но ана­ло­гич­но рас­смат­ри­ва­ет­ся и пе­ре­ход жид­ко­сти из цен­траль­ной части трубы в её ко­неч­ную часть, при ко­то­ром ча­сти­цы жид­ко­сти за­мед­ля­ют­ся.

При по­мо­щи за­ко­на Бер­нул­ли могут быть объ­яс­не­ны раз­но­об­раз­ные яв­ле­ния, воз­ни­ка­ю­щие при те­че­нии по­то­ков жид­ко­сти или газа. На­при­мер, из­вест­но, что двум боль­шим ко­раб­лям, дви­жу­щим­ся по­пут­ны­ми кур­са­ми, за­пре­ща­ет­ся про­хо­дить близ­ко друг от друга. При таком дви­же­нии между близ­ки­ми бор­та­ми ко­раб­лей воз­ни­ка­ет более быст­рый поток дви­жу­щей­ся воды, чем со сто­ро­ны внеш­них бор­тов. Вслед­ствие этого дав­ле­ние в по­то­ке

воды между ко­раб­ля­ми ста­но­вит­ся мень­ше, чем сна­ру­жи, и воз­ни­ка­ет сила, ко­то­рая на­чи­на­ет под­тал­ки­вать ко­раб­ли друг к другу. Если рас­сто­я­ние между ко­раб­ля­ми мало, то может про­изой­ти их столк­но­ве­ние.



Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 22.12.2013 ва­ри­ант ФИ90202.
37

В таб­ли­це при­ве­де­на за­ви­си­мость кон­цен­тра­ции nmax на­сы­щен­ных паров воды в воз­ду­хе от тем­пе­ра­ту­ры t. Кон­цен­тра­ция паров в воз­ду­хе при вы­па­де­нии ту­ма­на равна 2,37·1023 1/м3. Чему равна точка росы при усло­ви­ях этого опыта?

 

t, °С101112131415161718
nmax·1023, м-31,952,082,222,372,512,662,823,013,20

 

1) 11 °C

2) 12 °C

3) 13 °C

4) 14 °C

Задание 21 № 1208

Туман и роса

В воз­ду­хе все­гда при­сут­ству­ют во­дя­ные пары, кон­цен­тра­ция ко­то­рых может быть раз­лич­ной. Опыт по­ка­зы­ва­ет, что кон­цен­тра­ция паров не может пре­вы­шать не­ко­то­ро­го мак­си­маль­но воз­мож­но­го зна­че­ния nmax (для каж­дой тем­пе­ра­ту­ры это зна­че­ние своё). Пары с кон­цен­тра­ци­ей, рав­ной nmax, на­зы­ва­ют­ся на­сы­щен­ны­ми. С ро­стом тем­пе­ра­ту­ры мак­си­маль­но воз­мож­ная кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров также растёт. От­но­ше­ние кон­цен­тра­ции n

во­дя­ных паров при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре к мак­си­маль­но воз­мож­ной кон­цен­тра­ции при той же тем­пе­ра­ту­ре на­зы­ва­ет­ся от­но­си­тель­ной влаж­но­стью, ко­то­рая обо­зна­ча­ет­ся бук­вой f. От­но­си­тель­ную влаж­ность

при­ня­то из­ме­рять в про­цен­тах. Из ска­зан­но­го сле­ду­ет, что f = (n/nmax) · 100%.

При этом от­но­си­тель­ная влаж­ность не может пре­вы­шать 100%.

Пусть при не­ко­то­рой тем­пе­ра­ту­ре t кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров в воз­ду­хе равна n, а от­но­си­тель­ная влаж­ность мень­ше, чем 100%. Если тем­пе­ра­ту­ра будет по­ни­жать­ся, то вме­сте с ней будет умень­шать­ся и ве­ли­чи­на nmax, а зна­чит, от­но­си­тель­ная влаж­ность будет уве­ли­чи­вать­ся. При не­ко­то­рой кри­ти­че­ской тем­пе­ра­ту­ре от­но­си­тель­ная влаж­ность до­стиг­нет зна­че­ния 100% (в этот мо­мент кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров ста­нет мак­си­маль­но воз­мож­ной при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре). По­это­му даль­ней­шее по­ни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры при­ведёт к пе­ре­хо­ду во­дя­ных паров в жид­кое со­сто­я­ние — в воз­ду­хе об­ра­зу­ют­ся капли ту­ма­на, а на пред­ме­тах вы­па­дут капли росы. По­это­му упо­мя­ну­тая выше кри­ти­че­ская тем­пе­ра­ту­ра на­зы­ва­ет­ся точ­кой росы (обо­зна­ча­ет­ся tр).

На из­ме­ре­нии точки росы ос­но­ва­но дей­ствие при­бо­ра для опре­де­ле­ния от­но­си­тель­ной влаж­но­сти воз­ду­ха — кон­ден­са­ци­он­но­го гиг­ро­мет­ра. Он со­сто­ит из зер­каль­ца, ко­то­рое может охла­ждать­ся при по­мо­щи ка­ко­го-либо

устрой­ства, и точ­но­го тер­мо­мет­ра для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры зер­каль­ца. При по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры зер­каль­ца до точки росы на нём вы­па­да­ют капли жид­ко­сти. Ве­ли­чи­ну от­но­си­тель­ной влаж­но­сти воз­ду­ха опре­де­ля­ют по из­ме­рен­но­му зна­че­нию точки росы при по­мо­щи спе­ци­аль­ных таб­лиц.

Су­ще­ству­ет ещё одна раз­но­вид­ность ту­ма­на — ле­дя­ной туман. Он на­блю­да­ет­ся при тем­пе­ра­ту­рах ниже −(10 ÷ 15) °C и со­сто­ит из мел­ких кри­стал­ли­ков льда, ко­то­рые свер­ка­ют либо в лучах солн­ца, либо в свете луны или фо­на­рей. Осо­бен­но­стью ле­дя­но­го ту­ма­на яв­ля­ет­ся то, что он может на­блю­дать­ся и при от­но­си­тель­ной влаж­но­сти, мень­шей 100% (даже менее 50%). Усло­ви­ем воз­ник­но­ве­ния ле­дя­но­го ту­ма­на при низ­кой от­но­си­тель­ной влаж­но­сти яв­ля­ет­ся очень низ­кая тем­пе­ра­ту­ра (ниже −30 °C) и на­ли­чие обиль­ных ис­точ­ни­ков во­дя­но­го пара (на­при­мер, труб и сточ­ных водоёмов

про­мыш­лен­ных пред­при­я­тий, печ­ных труб жилых по­ме­ще­ний, вы­хлоп­ных труб мощ­ных дви­га­те­лей внут­рен­не­го сго­ра­ния и т. п.). По­это­му ле­дя­ной туман при низ­кой влаж­но­сти на­блю­да­ет­ся в населённых пунк­тах, на круп­ных же­лез­но­до­рож­ных стан­ци­ях, на ак­тив­но дей­ству­ю­щих аэро­дро­мах и т. п.



Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 29.04.2014 ва­ри­ант ФИ90601.
38

В таб­ли­це при­ве­де­на за­ви­си­мость кон­цен­тра­ции nmax на­сы­щен­ных паров воды в воз­ду­хе от тем­пе­ра­ту­ры t. Из­ме­ре­ния показали, что точка росы равна 16 °C. Чему при этой тем­пе­ра­ту­ре равна кон­цен­тра­ция на­сы­щен­ных паров в воздухе?

 

t, °С101112131415161718
nmax·10-23, м-31,952,082,222,372,512,662,823,013,20

 

1) 2,37·1023 1/м3

2) 2,66·1023 1/м3

3) 2,82·1023 1/м3

4) 3,01·1023 1/м3

Задание 21 № 1235

Туман и роса

В воз­ду­хе все­гда при­сут­ству­ют во­дя­ные пары, кон­цен­тра­ция ко­то­рых может быть раз­лич­ной. Опыт по­ка­зы­ва­ет, что кон­цен­тра­ция паров не может пре­вы­шать не­ко­то­ро­го мак­си­маль­но воз­мож­но­го зна­че­ния nmax (для каж­дой тем­пе­ра­ту­ры это зна­че­ние своё). Пары с кон­цен­тра­ци­ей, рав­ной nmax, на­зы­ва­ют­ся на­сы­щен­ны­ми. С ро­стом тем­пе­ра­ту­ры мак­си­маль­но воз­мож­ная кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров также растёт. От­но­ше­ние кон­цен­тра­ции n

во­дя­ных паров при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре к мак­си­маль­но воз­мож­ной кон­цен­тра­ции при той же тем­пе­ра­ту­ре на­зы­ва­ет­ся от­но­си­тель­ной влаж­но­стью, ко­то­рая обо­зна­ча­ет­ся бук­вой f. От­но­си­тель­ную влаж­ность

при­ня­то из­ме­рять в про­цен­тах. Из ска­зан­но­го сле­ду­ет, что f = (n/nmax) · 100%.

При этом от­но­си­тель­ная влаж­ность не может пре­вы­шать 100%.

Пусть при не­ко­то­рой тем­пе­ра­ту­ре t кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров в воз­ду­хе равна n, а от­но­си­тель­ная влаж­ность мень­ше, чем 100%. Если тем­пе­ра­ту­ра будет по­ни­жать­ся, то вме­сте с ней будет умень­шать­ся и ве­ли­чи­на nmax, а зна­чит, от­но­си­тель­ная влаж­ность будет уве­ли­чи­вать­ся. При не­ко­то­рой кри­ти­че­ской тем­пе­ра­ту­ре от­но­си­тель­ная влаж­ность до­стиг­нет зна­че­ния 100% (в этот мо­мент кон­цен­тра­ция во­дя­ных паров ста­нет мак­си­маль­но воз­мож­ной при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре). По­это­му даль­ней­шее по­ни­же­ние тем­пе­ра­ту­ры при­ведёт к пе­ре­хо­ду во­дя­ных паров в жид­кое со­сто­я­ние — в воз­ду­хе об­ра­зу­ют­ся капли ту­ма­на, а на пред­ме­тах вы­па­дут капли росы. По­это­му упо­мя­ну­тая выше кри­ти­че­ская тем­пе­ра­ту­ра на­зы­ва­ет­ся точ­кой росы (обо­зна­ча­ет­ся tр).

На из­ме­ре­нии точки росы ос­но­ва­но дей­ствие при­бо­ра для опре­де­ле­ния от­но­си­тель­ной влаж­но­сти воз­ду­ха — кон­ден­са­ци­он­но­го гиг­ро­мет­ра. Он со­сто­ит из зер­каль­ца, ко­то­рое может охла­ждать­ся при по­мо­щи ка­ко­го-либо

устрой­ства, и точ­но­го тер­мо­мет­ра для из­ме­ре­ния тем­пе­ра­ту­ры зер­каль­ца. При по­ни­же­нии тем­пе­ра­ту­ры зер­каль­ца до точки росы на нём вы­па­да­ют капли жид­ко­сти. Ве­ли­чи­ну от­но­си­тель­ной влаж­но­сти воз­ду­ха опре­де­ля­ют по из­ме­рен­но­му зна­че­нию точки росы при по­мо­щи спе­ци­аль­ных таб­лиц.

Су­ще­ству­ет ещё одна раз­но­вид­ность ту­ма­на — ле­дя­ной туман. Он на­блю­да­ет­ся при тем­пе­ра­ту­рах ниже −(10 ÷ 15) °C и со­сто­ит из мел­ких кри­стал­ли­ков льда, ко­то­рые свер­ка­ют либо в лучах солн­ца, либо в свете луны или фо­на­рей. Осо­бен­но­стью ле­дя­но­го ту­ма­на яв­ля­ет­ся то, что он может на­блю­дать­ся и при от­но­си­тель­ной влаж­но­сти, мень­шей 100% (даже менее 50%). Усло­ви­ем воз­ник­но­ве­ния ле­дя­но­го ту­ма­на при низ­кой от­но­си­тель­ной влаж­но­сти яв­ля­ет­ся очень низ­кая тем­пе­ра­ту­ра (ниже −30 °C) и на­ли­чие обиль­ных ис­точ­ни­ков во­дя­но­го пара (на­при­мер, труб и сточ­ных водоёмов

про­мыш­лен­ных пред­при­я­тий, печ­ных труб жилых по­ме­ще­ний, вы­хлоп­ных труб мощ­ных дви­га­те­лей внут­рен­не­го сго­ра­ния и т. п.). По­это­му ле­дя­ной туман при низ­кой влаж­но­сти на­блю­да­ет­ся в населённых пунк­тах, на круп­ных же­лез­но­до­рож­ных стан­ци­ях, на ак­тив­но дей­ству­ю­щих аэро­дро­мах и т. п.



Источник: МИОО: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 29.04.2014 ва­ри­ант ФИ90602.
39

Два звука пред­став­ля­ют собой ме­ха­ни­че­ские волны, име­ю­щие оди­на­ко­вые амплитуды, но раз­ные частоты. Эти звуки обя­за­тель­но имеют одинаковую

 

1) интенсивность

2) громкость

3) высоту тона

4) интенсивность и вы­со­ту тона

Задание 21 № 1262

Звук

Ме­ха­ни­че­ские ко­ле­ба­ния, рас­про­стра­ня­ю­щи­е­ся в упру­гой среде, — газе, жид­ко­сти или твёрдом — на­зы­ва­ют­ся вол­на­ми или ме­ха­ни­че­ски­ми вол­на­ми. Эти волны могут быть по­пе­реч­ны­ми либо про­доль­ны­ми.

Для того, чтобы в среде могла су­ще­ство­вать по­пе­реч­ная волна, эта среда долж­на про­яв­лять упру­гие свой­ства при де­фор­ма­ци­ях сдви­га. При­ме­ром такой среды яв­ля­ют­ся твёрдые тела. На­при­мер, по­пе­реч­ные волны могут рас­про­стра­нять­ся в гор­ных по­ро­дах при зем­ле­тря­се­нии или в на­тя­ну­той сталь­ной стру­не. Про­доль­ные волны могут рас­про­стра­нять­ся в любых упру­гих сре­дах, так как для их рас­про­стра­не­ния в среде долж­ны воз­ни­кать толь­ко де­фор­ма­ции рас­тя­же­ния и сжа­тия, ко­то­рые при­су­щи всем упру­гим сре­дам. В газах и жид­ко­стях могут рас­про­стра­нять­ся толь­ко про­доль­ные волны, так как в этих сре­дах от­сут­ству­ют жёсткие связи между ча­сти­ца­ми среды, и по этой при­чи­не при де­фор­ма­ци­ях сдви­га ни­ка­кие упру­гие силы не воз­ни­ка­ют.

Че­ло­ве­че­ское ухо вос­при­ни­ма­ет как звук ме­ха­ни­че­ские волны, име­ю­щие ча­сто­ты в пре­де­лах при­бли­зи­тель­но от 20 Гц до 20 кГц (для каж­до­го че­ло­ве­ка ин­ди­ви­ду­аль­но). Звук имеет не­сколь­ко ос­нов­ных ха­рак­те­ри­стик. Ам­пли­ту­да зву­ко­вой волны од­но­знач­но свя­за­на с ин­тен­сив­но­стью звука. Ча­сто­та же зву­ко­вой волны опре­де­ля­ет вы­со­ту его тона. По­это­му звуки, име­ю­щие одну, впол­не опре­делённую, ча­сто­ту, на­зы­ва­ют­ся то­наль­ны­ми.

Если звук пред­став­ля­ет собой сумму не­сколь­ких волн с раз­ны­ми ча­сто­та­ми, то ухо может вос­при­ни­мать такой звук как то­наль­ный, но при этом он будет об­ла­дать свое­об­раз­ным «окра­сом», ко­то­рый при­ня­то на­зы­вать темб­ром. Тембр за­ви­сит от на­бо­ра ча­стот тех волн, ко­то­рые при­сут­ству­ют в звуке, а также от со­от­но­ше­ния ин­тен­сив­но­стей этих волн. Обыч­но ухо вос­при­ни­ма­ет в ка­че­стве ос­нов­но­го тона зву­ко­вую волну, име­ю­щую наи­боль­шую ин­тен­сив­ность. На­при­мер, одна и та же нота, вос­про­из­ведённая при по­мо­щи раз­ных му­зы­каль­ных ин­стру­мен­тов (на­при­мер, рояля, тром­бо­на и ор­га­на), будет вос­при­ни­мать­ся ухом как звуки од­но­го и того же тона, но с раз­ным темб­ром, что и поз­во­ля­ет от­ли­чать «на слух» один му­зы­каль­ный ин­стру­мент от дру­го­го.

Ещё одна важ­ная ха­рак­те­ри­сти­ка звука — гром­кость. Эта ха­рак­те­ри­сти­ка яв­ля­ет­ся субъ­ек­тив­ной, то есть опре­де­ля­ет­ся на ос­но­ве слу­хо­во­го ощу­ще­ния. Опыт по­ка­зы­ва­ет, что гром­кость за­ви­сит как от ин­тен­сив­но­сти звука, так и от его ча­сто­ты, то есть при раз­ных ча­сто­тах звуки оди­на­ко­вой ин­тен­сив­но­сти могут вос­при­ни­мать­ся ухом как звуки раз­ной гром­ко­сти (а могут и как звуки оди­на­ко­вой гром­ко­сти!). Уста­нов­ле­но, что че­ло­ве­че­ское ухо при вос­при­я­тии звука ведёт себя как не­ли­ней­ный при­бор — при уве­ли­че­нии ин­тен­сив­но­сти звука в 10 раз гром­кость воз­рас­та­ет всего в 2 раза. По­это­му ухо может вос­при­ни­мать звуки, от­ли­ча­ю­щи­е­ся друг от друга по ин­тен­сив­но­сти более чем в 100 тысяч раз!



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 16.05.2014 ва­ри­ант ФИ90701.
Решение

40

Два звука пред­став­ля­ют собой ме­ха­ни­че­ские волны, име­ю­щие оди­на­ко­вые частоты, но раз­ные амплитуды. Эти звуки обя­за­тель­но имеют одинаковую

 

1) интенсивность

2) громкость

3) высоту тона

4) интенсивность и вы­со­ту тона

Задание 21 № 1289

Звук

Ме­ха­ни­че­ские ко­ле­ба­ния, рас­про­стра­ня­ю­щи­е­ся в упру­гой среде, — газе, жид­ко­сти или твёрдом — на­зы­ва­ют­ся вол­на­ми или ме­ха­ни­че­ски­ми вол­на­ми. Эти волны могут быть по­пе­реч­ны­ми либо про­доль­ны­ми.

Для того, чтобы в среде могла су­ще­ство­вать по­пе­реч­ная волна, эта среда долж­на про­яв­лять упру­гие свой­ства при де­фор­ма­ци­ях сдви­га. При­ме­ром такой среды яв­ля­ют­ся твёрдые тела. На­при­мер, по­пе­реч­ные волны могут рас­про­стра­нять­ся в гор­ных по­ро­дах при зем­ле­тря­се­нии или в на­тя­ну­той сталь­ной стру­не. Про­доль­ные волны могут рас­про­стра­нять­ся в любых упру­гих сре­дах, так как для их рас­про­стра­не­ния в среде долж­ны воз­ни­кать толь­ко де­фор­ма­ции рас­тя­же­ния и сжа­тия, ко­то­рые при­су­щи всем упру­гим сре­дам. В газах и жид­ко­стях могут рас­про­стра­нять­ся толь­ко про­доль­ные волны, так как в этих сре­дах от­сут­ству­ют жёсткие связи между ча­сти­ца­ми среды, и по этой при­чи­не при де­фор­ма­ци­ях сдви­га ни­ка­кие упру­гие силы не воз­ни­ка­ют.

Че­ло­ве­че­ское ухо вос­при­ни­ма­ет как звук ме­ха­ни­че­ские волны, име­ю­щие ча­сто­ты в пре­де­лах при­бли­зи­тель­но от 20 Гц до 20 кГц (для каж­до­го че­ло­ве­ка ин­ди­ви­ду­аль­но). Звук имеет не­сколь­ко ос­нов­ных ха­рак­те­ри­стик. Ам­пли­ту­да зву­ко­вой волны од­но­знач­но свя­за­на с ин­тен­сив­но­стью звука. Ча­сто­та же зву­ко­вой волны опре­де­ля­ет вы­со­ту его тона. По­это­му звуки, име­ю­щие одну, впол­не опре­делённую, ча­сто­ту, на­зы­ва­ют­ся то­наль­ны­ми.

Если звук пред­став­ля­ет собой сумму не­сколь­ких волн с раз­ны­ми ча­сто­та­ми, то ухо может вос­при­ни­мать такой звук как то­наль­ный, но при этом он будет об­ла­дать свое­об­раз­ным «окра­сом», ко­то­рый при­ня­то на­зы­вать темб­ром. Тембр за­ви­сит от на­бо­ра ча­стот тех волн, ко­то­рые при­сут­ству­ют в звуке, а также от со­от­но­ше­ния ин­тен­сив­но­стей этих волн. Обыч­но ухо вос­при­ни­ма­ет в ка­че­стве ос­нов­но­го тона зву­ко­вую волну, име­ю­щую наи­боль­шую ин­тен­сив­ность. На­при­мер, одна и та же нота, вос­про­из­ведённая при по­мо­щи раз­ных му­зы­каль­ных ин­стру­мен­тов (на­при­мер, рояля, тром­бо­на и ор­га­на), будет вос­при­ни­мать­ся ухом как звуки од­но­го и того же тона, но с раз­ным темб­ром, что и поз­во­ля­ет от­ли­чать «на слух» один му­зы­каль­ный ин­стру­мент от дру­го­го.

Ещё одна важ­ная ха­рак­те­ри­сти­ка звука — гром­кость. Эта ха­рак­те­ри­сти­ка яв­ля­ет­ся субъ­ек­тив­ной, то есть опре­де­ля­ет­ся на ос­но­ве слу­хо­во­го ощу­ще­ния. Опыт по­ка­зы­ва­ет, что гром­кость за­ви­сит как от ин­тен­сив­но­сти звука, так и от его ча­сто­ты, то есть при раз­ных ча­сто­тах звуки оди­на­ко­вой ин­тен­сив­но­сти могут вос­при­ни­мать­ся ухом как звуки раз­ной гром­ко­сти (а могут и как звуки оди­на­ко­вой гром­ко­сти!). Уста­нов­ле­но, что че­ло­ве­че­ское ухо при вос­при­я­тии звука ведёт себя как не­ли­ней­ный при­бор — при уве­ли­че­нии ин­тен­сив­но­сти звука в 10 раз гром­кость воз­рас­та­ет всего в 2 раза. По­это­му ухо может вос­при­ни­мать звуки, от­ли­ча­ю­щи­е­ся друг от друга по ин­тен­сив­но­сти более чем в 100 тысяч раз!



Источник: МИОО: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 16.05.2014 ва­ри­ант ФИ90702.
41

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Ско­рость рас­про­стра­не­ния сей­сми­че­ской волны за­ви­сит от плот­но­сти и со­ста­ва среды.

Б. На гра­ни­це двух сред с раз­ной плот­но­стью сей­сми­че­ская волна ча­стич­но отражается, ча­стич­но преломляется.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1325

Сей­сми­че­ские ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния

Ме­ха­ни­че­ские волны, рас­про­стра­ня­ю­щи­е­ся в Земле от оча­гов зем­ле­тря­се­ний или каких-ни­будь мощ­ных взры­вов, на­зы­ва­ют­ся сей­сми­че­ски­ми вол­на­ми.

Для ис­сле­до­ва­ния зем­ле­тря­се­ний и внут­рен­не­го стро­е­ния Земли наи­боль­ший ин­те­рес вы­зы­ва­ют два вида сей­сми­че­ских волн: про­доль­ные (волны сжа­тия) и по­пе­реч­ные. В от­ли­чие от про­доль­ных волн, по­пе­реч­ные волны не рас­про­стра­ня­ют­ся внут­ри жид­ко­стей и газов. Ско­рость этих волн в одном и том же ве­ще­стве раз­ная: про­доль­ные рас­про­стра­ня­ют­ся быст­рее по­пе­реч­ных. На­при­мер, на глу­би­не 500 км ско­рость по­пе­реч­ных сей­сми­че­ских волн при­мер­но 5 км/с, а ско­рость про­доль­ных волн: 10 км/с

Рас­про­стра­ня­ясь из очага зем­ле­тря­се­ния, пер­вы­ми на сей­сми­че­скую стан­цию при­хо­дят про­доль­ные волны, а спу­стя не­ко­то­рое время — по­пе­реч­ные. Зная ско­рость рас­про­стра­не­ния сей­сми­че­ских волн в зем­ной коре и время за­паз­ды­ва­ния по­пе­реч­ной волны, можно опре­де­лить рас­сто­я­ние до цен­тра зем­ле­тря­се­ния. Для более точ­ных из­ме­ре­ний ис­поль­зу­ют дан­ные не­сколь­ких сей­сми­че­ских стан­ций. Еже­год­но на зем­ном шаре ре­ги­стри­ру­ют сотни тысяч зем­ле­тря­се­ний.

Сей­сми­че­ские волны ис­поль­зу­ют­ся для ис­сле­до­ва­ния глу­бо­ких слоёв Земли. Когда сей­сми­че­ские волны про­хо­дят через среду, плот­ность и со­став ко­то­рой из­ме­ня­ют­ся, то ско­ро­сти волн также ме­ня­ют­ся, что про­яв­ля­ет­ся в пре­лом­ле­нии волн. В более плот­ных слоях Земли ско­рость волн воз­рас­та­ет; со­от­вет­ствен­но, воз­рас­та­ет угол пре­лом­ле­ния. Ха­рак­тер пре­лом­ле­ния сей­сми­че­ских волн поз­во­ля­ет ис­сле­до­вать плот­ность и внут­рен­нее стро­е­ние Земли. От­сут­ствие по­пе­реч­ных волн, про­шед­ших через цен­траль­ную об­ласть Земли, поз­во­ли­ло ан­глий­ско­му сей­смо­ло­гу Ол­дге­му сде­лать вывод о су­ще­ство­ва­нии жид­ко­го ядра Земли.

Сей­сми­че­ский метод отражённых волн ис­поль­зу­ет­ся для по­ис­ка по­лез­ных ис­ко­па­е­мых (на­при­мер, ме­сто­рож­де­ний нефти и газа). Этот метод ос­но­ван на от­ра­же­нии ис­кус­ствен­но со­здан­ной сей­сми­че­ской волны на гра­ни­це пород с раз­ны­ми плот­но­стя­ми. В сква­жи­не, про­бу­рен­ной в ис­сле­ду­е­мом рай­о­не, взры­ва­ют не­боль­шой заряд. Воз­ни­ка­ю­щая сей­сми­че­ская волна рас­про­стра­ня­ет­ся по всем на­прав­ле­ни­ям. До­стиг­нув гра­ниц ис­сле­ду­е­мой по­ро­ды, волна от­ра­жа­ет­ся и воз­вра­ща­ет­ся об­рат­но к зем­ной по­верх­но­сти, где её «ловит» спе­ци­аль­ный при­бор (сей­смо­приёмник).



Источник: Демонстрационная вер­сия ГИА—2015 по физике.
42

При по­гру­же­нии конца тон­ко­го пла­сти­ко­во­го ка­пил­ля­ра в сосуд с жид­ко­стью её уро­вень в ка­пил­ля­ре ока­зы­ва­ет­ся выше, чем в сосуде. Из этого следует, что

 

1) дан­ная жид­кость хо­ро­шо сма­чи­ва­ет пластик, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

2) дан­ная жид­кость плохо сма­чи­ва­ет пластик, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

3) дан­ная жид­кость пол­но­стью не сма­чи­ва­ет пластик, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

4) плот­ность жид­ко­сти меньше, чем плот­ность пластика, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

Задание 21 № 1393

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.



Источник: СтатГрад: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 19.12.2014 ва­ри­ант ФИ90101.
43

При по­гру­же­нии конца тон­ко­го ме­тал­ли­че­ско­го ка­пил­ля­ра в сосуд с жид­ко­стью её уро­вень в ка­пил­ля­ре ока­зы­ва­ет­ся ниже, чем в сосуде. Из этого следует, что

 

1) дан­ная жид­кость хо­ро­шо сма­чи­ва­ет металл, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

2) дан­ная жид­кость пол­но­стью сма­чи­ва­ет металл, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

3) дан­ная жид­кость плохо сма­чи­ва­ет металл, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

4) плот­ность жид­ко­сти больше, чем плот­ность металла, из ко­то­ро­го из­го­тов­лен капилляр

Задание 21 № 1420

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.



Источник: СтатГрад: Тре­ни­ро­воч­ная ра­бо­та по фи­зи­ке 19.12.2014 ва­ри­ант ФИ90102.
44

Плотность во­дя­но­го пара в воз­ду­хе со­став­ля­ет Тем­пе­ра­ту­ра воз­ду­ха со­став­ля­ет 22 °С. Об­ра­зо­ва­ние ту­ма­на можно будет наблюдать, если при не­из­мен­ной плот­но­сти во­дя­но­го пара

 

1) тем­пе­ра­ту­ра по­вы­сит­ся до 23 °С

2) тем­пе­ра­ту­ра по­вы­сит­ся до 26 °С

3) тем­пе­ра­ту­ра по­ни­зит­ся до 21 °С

4) тем­пе­ра­ту­ра по­ни­зит­ся до 18 °С

Задание 21 № 1469

Пе­ре­сы­щен­ный пар

Что про­изойдёт, если сосуд с не­ко­то­рым ко­ли­че­ством жид­ко­сти за­крыть крыш­кой? Наи­бо­лее быст­рые мо­ле­ку­лы воды, пре­одо­лев при­тя­же­ние со сто­ро­ны дру­гих мо­ле­кул, вы­ска­ки­ва­ют из воды и об­ра­зу­ют пар над вод­ной по­верх­но­стью. Этот про­цесс на­зы­ва­ет­ся ис­па­ре­ни­ем воды. С дру­гой сто­ро­ны, мо­ле­ку­лы во­дя­но­го пара, стал­ки­ва­ясь друг с дру­гом и с дру­ги­ми мо­ле­ку­ла­ми воз­ду­ха, слу­чай­ным об­ра­зом могут ока­зать­ся у по­верх­но­сти воды и пе­рей­ти об­рат­но в жид­кость. Это есть кон­ден­са­ция пара. В конце кон­цов при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре про­цес­сы ис­па­ре­ния и кон­ден­са­ции вза­им­но ком­пен­си­ру­ют­ся, то есть уста­нав­ли­ва­ет­ся со­сто­я­ние тер­мо­ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия. Во­дя­ной пар, на­хо­дя­щий­ся в этом слу­чае над по­верх­но­стью жид­ко­сти, на­зы­ва­ет­ся на­сы­щен­ным.

Дав­ле­ние на­сы­щен­но­го пара — наи­боль­шее дав­ле­ние, ко­то­рое может иметь пар при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре. При уве­ли­че­нии тем­пе­ра­ту­ры дав­ле­ние и плот­ность на­сы­щен­но­го пара уве­ли­чи­ва­ют­ся (см. ри­су­нок).

 

 

Во­дя­ной пар ста­но­вит­ся на­сы­щен­ным при до­ста­точ­ном охла­жде­нии (про­цесс АВ) или в про­цес­се до­пол­ни­тель­но­го ис­па­ре­ния воды (про­цесс АС). При до­сти­же­нии со­сто­я­ния на­сы­ще­ния на­чи­на­ет­ся кон­ден­са­ция во­дя­но­го пара в воз­ду­хе и на телах, с ко­то­ры­ми он со­при­ка­са­ет­ся. Роль цен­тров кон­ден­са­ции могут иг­рать ионы, мель­чай­шие ка­пель­ки воды, пы­лин­ки, ча­стич­ки сажи и дру­гие мел­кие за­гряз­не­ния. Если убрать цен­тры кон­ден­са­ции, то можно по­лу­чить пе­ре­сы­щен­ный пар.

На свой­ствах пе­ре­сы­щен­но­го пара ос­но­ва­но дей­ствие ка­ме­ры Виль­со­на – при­бо­ра для ре­ги­стра­ции за­ря­жен­ных ча­стиц. След (трек) ча­сти­цы, вле­тев­шей в ка­ме­ру с пе­ре­сы­щен­ным паром, виден на фо­то­гра­фии как линия, вдоль ко­то­рой кон­ден­си­ру­ют­ся ка­пель­ки жид­ко­сти.

Длина трека ча­сти­цы за­ви­сит от за­ря­да, массы, на­чаль­ной энер­гии ча­сти­цы. Длина трека уве­ли­чи­ва­ет­ся с воз­рас­та­ни­ем на­чаль­ной энер­гии ча­сти­цы. Од­на­ко при оди­на­ко­вой на­чаль­ной энер­гии тяжёлые ча­сти­цы об­ла­да­ют мень­ши­ми ско­ро­стя­ми, чем лёгкие. Мед­лен­но дви­жу­щи­е­ся ча­сти­цы вза­и­мо­дей­ству­ют с ато­ма­ми среды более эф­фек­тив­но и будут иметь мень­шую длину про­бе­га.



Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 02.02.2015 ва­ри­ант ФИ90301.
45

Медная пластина, под­ве­шен­ная на длин­ной изо­ли­ру­ю­щей ручке, со­вер­ша­ет сво­бод­ные колебания. Если пла­сти­ну от­кло­нить от по­ло­же­ния рав­но­ве­сия и от­пу­стить так, чтобы она вошла со ско­ро­стью υ в про­стран­ство между по­лю­са­ми по­сто­ян­но­го маг­ни­та (см. рисунок), то

 

1) ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний пла­сти­ны увеличится

2) ко­ле­ба­ния пла­сти­ны резко затухнут

3) пла­сти­на будет со­вер­шать обыч­ные сво­бод­ные колебания

4) ча­сто­та ко­ле­ба­ний пла­сти­ны возрастёт

Задание 21 № 1497

Токи Фуко

Рас­смот­рим про­стей­ший опыт, де­мон­стри­ру­ю­щий воз­ник­но­ве­ние ин­дук­ци­он­но­го тока в за­мкну­том витке из про­во­да, помещённом в из­ме­ня­ю­ще­е­ся маг­нит­ное поле. Су­дить о на­ли­чии в витке ин­дук­ци­он­но­го тока можно по на­гре­ва­нию про­вод­ни­ка. Если, со­хра­няя преж­ние внеш­ние раз­ме­ры витка, сде­лать его из более тол­сто­го про­во­да, то со­про­тив­ле­ние витка умень­шит­ся, а ин­дук­ци­он­ный ток воз­рас­тет. Мощ­ность, вы­де­ля­е­мая в витке в виде тепла, уве­ли­чит­ся.

Ин­дук­ци­он­ные токи при из­ме­не­нии маг­нит­но­го поля воз­ни­ка­ют и в мас­сив­ных об­раз­цах ме­тал­ла, а не толь­ко в про­во­лоч­ных кон­ту­рах. Эти токи обыч­но на­зы­ва­ют вих­ре­вы­ми то­ка­ми, или то­ка­ми Фуко, по имени от­крыв­ше­го их фран­цуз­ско­го фи­зи­ка. На­прав­ле­ние и сила вих­ре­во­го тока за­ви­сят от формы об­раз­ца, от на­прав­ле­ния и ско­ро­сти из­ме­ня­ю­ще­го­ся маг­нит­но­го поля, от свойств ма­те­ри­а­ла, из ко­то­ро­го сде­лан об­ра­зец. В мас­сив­ных про­вод­ни­ках вслед­ствие ма­ло­сти элек­три­че­ско­го со­про­тив­ле­ния токи могут быть очень боль­ши­ми и вы­зы­вать зна­чи­тель­ное на­гре­ва­ние.

Если по­ме­стить внутрь ка­туш­ки мас­сив­ный же­лез­ный сер­деч­ник и про­пу­стить по ка­туш­ке пе­ре­мен­ный ток, то сер­деч­ник на­гре­ва­ет­ся очень силь­но. Чтобы умень­шить на­гре­ва­ние, сер­деч­ник на­би­ра­ют из тон­ких пла­стин, изо­ли­ро­ван­ных друг от друга слоем лака.

Токи Фуко ис­поль­зу­ют­ся в ин­дук­ци­он­ных печах для силь­но­го на­гре­ва­ния и даже плав­ле­ния ме­тал­лов. Для этого ме­талл по­ме­ща­ют в пе­ре­мен­ное маг­нит­ное поле, со­зда­ва­е­мое током ча­сто­той 500–2000 Гц.

Тор­мо­зя­щее дей­ствие токов Фуко ис­поль­зу­ет­ся для со­зда­ния маг­нит­ных успо­ко­и­те­лей — демп­фе­ров. Если под ка­ча­ю­щей­ся в го­ри­зон­таль­ной плос­ко­сти маг­нит­ной стрел­кой рас­по­ло­жить мас­сив­ную мед­ную пла­сти­ну, то воз­буж­да­е­мые в мед­ной пла­сти­не токи Фуко будут тор­мо­зить ко­ле­ба­ния стрел­ки. Маг­нит­ные успо­ко­и­те­ли та­ко­го рода ис­поль­зу­ют­ся в галь­ва­но­мет­рах и дру­гих при­бо­рах.



Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 02.02.2015 ва­ри­ант ФИ90302.
46

Какие ча­сти­цы вы­зы­ва­ют иони­за­цию газа?

 

А. электроны

Б. нейтроны

 

Правильным яв­ля­ет­ся ответ

 

1) толь­ко А2) толь­ко Б3) и А, и Б4) ни А, ни Б
Задание 21 № 1524

Ре­ги­стра­ция за­ря­жен­ных ча­стиц

 

Рас­про­странённым при­бо­ром для ре­ги­стра­ции за­ря­жен­ных ча­стиц яв­ля­ет­ся га­зо­раз­ряд­ный счётчик Гей­ге­ра–Мюл­ле­ра. Га­зо­раз­ряд­ный счётчик пред­став­ля­ет собой ме­тал­ли­че­ский ци­линдр, по оси ко­то­ро­го на­тя­ну­та тон­кая про­во­ло­ка, изо­ли­ро­ван­ная от ци­лин­дра. Ци­линдр за­пол­ня­ет­ся спе­ци­аль­ной сме­сью газов (на­при­мер, аргон + пары спир­та), дав­ле­ние ко­то­рых 1000–1500 мм рт. ст. Счётчик вклю­ча­ет­ся в цепь: ци­линдр со­еди­ня­ет­ся с от­ри­ца­тель­ным по­лю­сом ис­точ­ни­ка тока, а нить с по­ло­жи­тель­ным; на них подаётся на­пря­же­ние по­ряд­ка 1000 В.

По­па­да­ние в счётчик быст­рой за­ря­жен­ной ча­сти­цы вы­зы­ва­ет иони­за­цию газа. При этом об­ра­зу­ет­ся сво­бод­ный элек­трон. Он дви­жет­ся к по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ной нити, и в об­ла­сти силь­но­го поля вб­ли­зи нити иони­зи­ру­ет атомы газа. Про­дук­ты иони­за­ции — элек­тро­ны — уско­ря­ют­ся полем и в свою оче­редь иони­зи­ру­ют газ, об­ра­зуя новые сво­бод­ные элек­тро­ны, ко­то­рые участ­ву­ют в даль­ней­шей иони­за­ции ато­мов газа.

Число иони­зи­ро­ван­ных ато­мов ла­ви­но­об­раз­но воз­рас­та­ет — в газе счётчика вспы­хи­ва­ет элек­три­че­ский раз­ряд. При этом по цепи счётчика про­хо­дит крат­ко­вре­мен­ный им­пульс элек­три­че­ско­го тока. От­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные элек­тро­ны со­би­ра­ют­ся вб­ли­зи нити, а более мас­сив­ные по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ные ионы мед­лен­но дви­жут­ся к стен­кам ци­лин­дра. Элек­тро­ны умень­ша­ют по­ло­жи­тель­ный заряд нити, а по­ло­жи­тель­ные ионы — от­ри­ца­тель­ный заряд ци­лин­дра; со­от­вет­ствен­но, элек­три­че­ское поле внут­ри ци­лин­дра осла­бе­ва­ет. Через про­ме­жу­ток вре­ме­ни по­ряд­ка мик­ро­се­кун­ды поле ослаб­ля­ет­ся на­столь­ко, что элек­тро­ны не будут иметь ско­ро­сти, не­об­хо­ди­мой для иони­за­ции. Иони­за­ция пре­кра­ща­ет­ся, и раз­ряд об­ры­ва­ет­ся.

За счёт при­то­ка за­ря­дов из ис­точ­ни­ка тока счётчик снова будет готов к ра­бо­те через 100–2000 мкс после вспыш­ки. Таким об­ра­зом, в счётчике воз­ни­ка­ют крат­ко­вре­мен­ные раз­ря­ды, ко­то­рые могут быть под­счи­та­ны спе­ци­аль­ным устрой­ством. По их числу можно оце­нить число ча­стиц, по­па­да­ю­щих в счётчик.



Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 17.03.2015 ва­ри­ант ФИ90401.
47

Величина при­ли­вов во внут­рен­них морях

 

1) равна теоретической

2) боль­ше теоретической

3) мень­ше теоретической

4) может быть как мень­ше теоретической, так и больше

Задание 21 № 1551

При­ли­вы и от­ли­вы

 

Уро­вень по­верх­но­сти оке­а­нов и морей пе­ри­о­ди­че­ски, при­бли­зи­тель­но два раза в те­че­ние суток, из­ме­ня­ет­ся. Эти ко­ле­ба­ния на­зы­ва­ют­ся при­ли­ва­ми и от­ли­ва­ми. Во время при­ли­ва уро­вень воды в оке­а­не по­сте­пен­но по­вы­ша­ет­ся и ста­но­вит­ся наи­выс­шим. При от­ли­ве уро­вень воды по­сте­пен­но по­ни­жа­ет­ся и ста­но­вит­ся наи­низ­шим. При при­ли­ве вода течёт к бе­ре­гам, а при от­ли­ве — от бе­ре­гов.

При­ли­вы и от­ли­вы об­ра­зу­ют­ся вслед­ствие вли­я­ния на Землю таких кос­ми­че­ских тел, как Луна и Солн­це. В со­от­вет­ствии с за­ко­ном все­мир­но­го тя­го­те­ния Луна и Земля при­тя­ги­ва­ют­ся друг к другу. Это при­тя­же­ние на­столь­ко ве­ли­ко, что по­верх­ность оке­а­на стре­мит­ся при­бли­зить­ся к Луне, про­ис­хо­дит при­лив. При дви­же­нии Луны во­круг Земли при­лив­ная волна как бы дви­жет­ся за ней. При до­ста­точ­ном уда­ле­нии Луны от того места, где был при­лив, волна отой­дет от бе­ре­га, и будет на­блю­дать­ся отлив.

При­тя­же­ние Земли Солн­цем также при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию при­ли­вов и от­ли­вов. Од­на­ко по­сколь­ку рас­сто­я­ние от Земли до Солн­ца зна­чи­тель­но боль­ше рас­сто­я­ния от Земли до Луны, то воз­дей­ствие Солн­ца на вод­ную по­верх­ность Земли су­ще­ствен­но мень­ше.

При­ли­вы от­ли­ча­ют­ся друг от друга про­дол­жи­тель­но­стью и вы­со­той (ве­ли­чи­ной при­ли­ва).

Ве­ли­чи­на при­ли­вов до­ста­точ­но раз­но­об­раз­на. Тео­ре­ти­че­ски один лун­ный при­лив равен 0,53 м, сол­неч­ный — 0,24 м, по­это­му самый боль­шой при­лив дол­жен быть равен 0,77 м. В от­кры­том оке­а­не, около ост­ро­вов, ве­ли­чи­на при­ли­вов близ­ка к этому зна­че­нию. У ма­те­ри­ков ве­ли­чи­на при­ли­вов ко­леб­лет­ся от 1,5 м до 2 м. Во внут­рен­них морях при­ли­вы очень не­зна­чи­тель­ны: в Чёрном море — 13 см, в Бал­тий­ском — 4,8 см.

Зна­че­ние при­ли­вов очень ве­ли­ко для мор­ско­го су­до­ход­ства, для устрой­ства пор­тов. Каж­дая при­лив­ная волна несёт боль­шую энер­гию, ко­то­рая может быть ис­поль­зо­ва­на.



Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 17.03.2015 ва­ри­ант ФИ90402.
48

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

Задание 21 № 1584

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.



Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 06.05.2015 ва­ри­ант ФИ90801.
49

На ри­сун­ке 1 в тек­сте пред­став­ле­на тра­ек­то­рия дви­же­ния (раскручивающаяся спираль) для по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­но­го иона. Маг­нит­ное поле цик­ло­тро­на направлено

 

1) пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти чер­те­жа к нам ·

2) спра­ва на­ле­во ←

3) слева на­пра­во →

4) пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти чер­те­жа от нас

Задание 21 № 1611

Цик­ло­трон

 

Для по­лу­че­ния за­ря­жен­ных ча­стиц (элек­тро­нов, про­то­нов, атом­ных ядер, ионов) боль­ших энер­гий при­ме­ня­ют­ся спе­ци­аль­ные устрой­ства — уско­ри­те­ли за­ря­жен­ных ча­стиц. В ос­но­ве ра­бо­ты уско­ри­те­ля лежит вза­и­мо­дей­ствие за­ря­жен­ных ча­стиц с элек­три­че­ским и маг­нит­ным по­ля­ми. Элек­три­че­ское поле спо­соб­но на­пря­мую со­вер­шать ра­бо­ту над ча­сти­цей, то есть уве­ли­чи­вать её энер­гию. Маг­нит­ное же поле, со­зда­вая силу Ло­рен­ца, лишь от­кло­ня­ет ча­сти­цу, не из­ме­няя её энер­гии, и задаёт тра­ек­то­рию, по ко­то­рой дви­жут­ся ча­сти­цы.

Уско­ри­те­ли за­ря­жен­ных ча­стиц можно клас­си­фи­ци­ро­вать по раз­ным при­зна­кам. По типу уско­ря­е­мых ча­стиц раз­ли­ча­ют элек­трон­ные уско­ри­те­ли, про­тон­ные уско­ри­те­ли и уско­ри­те­ли ионов. По ха­рак­те­ру тра­ек­то­рий ча­стиц раз­ли­ча­ют ли­ней­ные уско­ри­те­ли, в ко­то­рых пучок ча­стиц од­но­крат­но про­хо­дит уско­ря­ю­щие про­ме­жут­ки и тра­ек­то­рии ча­стиц близ­ки к пря­мой линии, и цик­ли­че­ские уско­ри­те­ли, в ко­то­рых пучки дви­жут­ся по за­мкну­тым кри­вым (на­при­мер, окруж­но­стям или спи­ра­лям), про­хо­дя уско­ря­ю­щие про­ме­жут­ки по многу раз.

На ри­сун­ке 1 пред­став­ле­на схема ра­бо­ты цик­ло­тро­на — цик­ли­че­ско­го уско­ри­те­ля про­то­нов (или ионов). Ча­сти­цы из ион­но­го ис­точ­ни­ка 1 не­пре­рыв­но по­сту­па­ют в ва­ку­ум­ную ка­ме­ру и уско­ря­ют­ся элек­три­че­ским полем, со­зда­ва­е­мым элек­тро­да­ми 3. Маг­нит­ное поле, на­прав­лен­ное пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка, за­став­ля­ет за­ря­жен­ную ча­сти­цу от­кло­нять­ся от пря­мо­ли­ней­но­го дви­же­ния.

Каж­дый раз, про­хо­дя зазор между элек­тро­да­ми, за­ря­жен­ная ча­сти­ца по­лу­ча­ет новую пор­цию энер­гии и до­пол­ни­тель­но уско­ря­ет­ся. Тра­ек­то­ри­ей дви­же­ния уско­ря­ю­щей­ся ча­сти­цы в по­сто­ян­ном маг­нит­ном поле по­лу­ча­ет­ся рас­кру­чи­ва­ю­ща­я­ся спи­раль.

 

 

Цик­ло­трон — пер­вый из цик­ли­че­ских уско­ри­те­лей. Впер­вые был раз­ра­бо­тан и по­стро­ен в 1931 году. До сих пор цик­ло­тро­ны ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся для уско­ре­ния тяжёлых ча­стиц до от­но­си­тель­но не­боль­ших энер­гий.



Источник: СтатГрад: Ди­а­гно­сти­че­ская ра­бо­та по фи­зи­ке 06.05.2015 ва­ри­ант ФИ90802.
50

При дви­же­нии по­ез­да на маг­нит­ной подвеске

 

1) силы тре­ния между по­ез­дом и до­ро­гой отсутствуют

2) силы со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха пре­не­бре­жи­мо малы

3) ис­поль­зу­ют­ся силы элек­тро­ста­ти­че­ско­го отталкивания

4) ис­поль­зу­ют­ся силы при­тя­же­ния од­но­имен­ных маг­нит­ных полюсов

Задание 21 № 1634

Маг­нит­ная под­вес­ка

Сред­няя ско­рость по­ез­дов на же­лез­ных до­ро­гах не пре­вы­ша­ет 150 км/ч. Скон­стру­и­ро­вать поезд, спо­соб­ный со­стя­зать­ся по ско­ро­сти с самолётом, не­про­сто. При боль­ших ско­ро­стях колёса по­ез­дов не вы­дер­жи­ва­ют на­груз­ку. Выход один: от­ка­зать­ся от колёс, за­ста­вив поезд ле­теть. Один из спо­со­бов «под­ве­сить» поезд над рель­са­ми — ис­поль­зо­вать от­тал­ки­ва­ние маг­ни­тов.

В 1910 году бель­ги­ец Э. Башле по­стро­ил первую в мире мо­дель ле­та­ю­ще­го по­ез­да и ис­пы­тал её. 50-ки­ло­грам­мо­вый си­га­ро­об­раз­ный ва­гон­чик ле­та­ю­ще­го по­ез­да раз­го­нял­ся до ско­ро­сти свыше 500 км/ч! Маг­нит­ная до­ро­га Башле пред­став­ля­ла собой це­поч­ку ме­тал­ли­че­ских стол­би­ков с укреплёнными на их вер­ши­нах ка­туш­ка­ми. После вклю­че­ния тока ва­гон­чик со встро­ен­ны­ми маг­ни­та­ми при­под­ни­мал­ся над ка­туш­ка­ми и раз­го­нял­ся тем же маг­нит­ным полем, над ко­то­рым был под­ве­шен.

Прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но с Башле в 1911 году про­фес­сор Том­ско­го тех­но­ло­ги­че­ско­го ин­сти­ту­та Б. Вейн­берг раз­ра­бо­тал го­раз­до более эко­но­мич­ную под­вес­ку ле­та­ю­ще­го по­ез­да. Вейн­берг пред­ла­гал не от­тал­ки­вать до­ро­гу и ва­го­ны друг от друга, что чре­ва­то огром­ны­ми за­тра­та­ми энер­гии, а при­тя­ги­вать их обыч­ны­ми элек­тро­маг­ни­та­ми. Элек­тро­маг­ни­ты до­ро­ги были рас­по­ло­же­ны над по­ез­дом, чтобы своим при­тя­же­ни­ем ком­пен­си­ро­вать силу тя­же­сти по­ез­да. Же­лез­ный вагон рас­по­ла­гал­ся пер­во­на­чаль­но не точно под элек­тро­маг­ни­том, а по­за­ди него. При этом элек­тро­маг­ни­ты мон­ти­ро­ва­лись по всей длине до­ро­ги. При вклю­че­нии тока в пер­вом элек­тро­маг­ни­те ва­гон­чик под­ни­мал­ся и про­дви­гал­ся вперёд, по на­прав­ле­нию к маг­ни­ту. Но за мгно­ве­ние до того, как ва­гон­чик дол­жен был при­лип­нуть к элек­тро­маг­ни­ту, ток вы­клю­чал­ся. Поезд про­дол­жал ле­теть по инер­ции, сни­жая вы­со­ту. Вклю­чал­ся сле­ду­ю­щий элек­тро­маг­нит, поезд опять при­под­ни­мал­ся и уско­рял­ся. По­ме­стив свой вагон в мед­ную трубу, из ко­то­рой был от­ка­чан воз­дух, Вейн­берг разо­гнал вагон до ско­ро­сти 800 км/ч!



Источник: СтатГрад: Тренировочная работа по физике 16.04.2015 ва­ри­ант ФИ90701.
51

При дви­же­нии по­ез­да на маг­нит­ной подвеске

 

1) силы тре­ния между по­ез­дом и до­ро­гой отсутствуют

2) силы со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха пре­не­бре­жи­мо малы

3) ис­поль­зу­ют­ся силы элек­тро­ста­ти­че­ско­го отталкивания

4) ис­поль­зу­ют­ся силы при­тя­же­ния од­но­имен­ных маг­нит­ных полюсов

Задание 21 № 1661

Маг­нит­ная под­вес­ка

Сред­няя ско­рость по­ез­дов на же­лез­ных до­ро­гах не пре­вы­ша­ет 150 км/ч. Скон­стру­и­ро­вать поезд, спо­соб­ный со­стя­зать­ся по ско­ро­сти с самолётом, не­про­сто. При боль­ших ско­ро­стях колёса по­ез­дов не вы­дер­жи­ва­ют на­груз­ку. Выход один: от­ка­зать­ся от колёс, за­ста­вив поезд ле­теть. Один из спо­со­бов «под­ве­сить» поезд над рель­са­ми — ис­поль­зо­вать от­тал­ки­ва­ние маг­ни­тов.

В 1910 году бель­ги­ец Э. Башле по­стро­ил первую в мире мо­дель ле­та­ю­ще­го по­ез­да и ис­пы­тал её. 50-ки­ло­грам­мо­вый си­га­ро­об­раз­ный ва­гон­чик ле­та­ю­ще­го по­ез­да раз­го­нял­ся до ско­ро­сти свыше 500 км/ч! Маг­нит­ная до­ро­га Башле пред­став­ля­ла собой це­поч­ку ме­тал­ли­че­ских стол­би­ков с укреплёнными на их вер­ши­нах ка­туш­ка­ми. После вклю­че­ния тока ва­гон­чик со встро­ен­ны­ми маг­ни­та­ми при­под­ни­мал­ся над ка­туш­ка­ми и раз­го­нял­ся тем же маг­нит­ным полем, над ко­то­рым был под­ве­шен.

Прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но с Башле в 1911 году про­фес­сор Том­ско­го тех­но­ло­ги­че­ско­го ин­сти­ту­та Б. Вейн­берг раз­ра­бо­тал го­раз­до более эко­но­мич­ную под­вес­ку ле­та­ю­ще­го по­ез­да. Вейн­берг пред­ла­гал не от­тал­ки­вать до­ро­гу и ва­го­ны друг от друга, что чре­ва­то огром­ны­ми за­тра­та­ми энер­гии, а при­тя­ги­вать их обыч­ны­ми элек­тро­маг­ни­та­ми. Элек­тро­маг­ни­ты до­ро­ги были рас­по­ло­же­ны над по­ез­дом, чтобы своим при­тя­же­ни­ем ком­пен­си­ро­вать силу тя­же­сти по­ез­да. Же­лез­ный вагон рас­по­ла­гал­ся пер­во­на­чаль­но не точно под элек­тро­маг­ни­том, а по­за­ди него. При этом элек­тро­маг­ни­ты мон­ти­ро­ва­лись по всей длине до­ро­ги. При вклю­че­нии тока в пер­вом элек­тро­маг­ни­те ва­гон­чик под­ни­мал­ся и про­дви­гал­ся вперёд, по на­прав­ле­нию к маг­ни­ту. Но за мгно­ве­ние до того, как ва­гон­чик дол­жен был при­лип­нуть к элек­тро­маг­ни­ту, ток вы­клю­чал­ся. Поезд про­дол­жал ле­теть по инер­ции, сни­жая вы­со­ту. Вклю­чал­ся сле­ду­ю­щий элек­тро­маг­нит, поезд опять при­под­ни­мал­ся и уско­рял­ся. По­ме­стив свой вагон в мед­ную трубу, из ко­то­рой был от­ка­чан воз­дух, Вейн­берг разо­гнал вагон до ско­ро­сти 800 км/ч!



Источник: СтатГрад: Тре­ни­ро­воч­ная по фи­зи­ке 16.04.2015 ва­ри­ант ФИ90702.
52

Молния и гром

Атмосферное элек­три­че­ство об­ра­зу­ет­ся и кон­цен­три­ру­ет­ся в об­ла­ках — об­ра­зо­ва­ни­ях из мел­ких ча­стиц воды, на­хо­дя­щей­ся в жид­ком или твёрдом состоянии. При дроб­ле­нии во­дя­ных ка­пель и кри­стал­лов льда, при столк­но­ве­ни­ях их с иона­ми ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха круп­ные капли и кри­стал­лы при­об­ре­та­ют из­бы­точ­ный от­ри­ца­тель­ный заряд, а мел­кие — положительный. Вос­хо­дя­щие по­то­ки воз­ду­ха в гро­зо­вом об­ла­ке под­ни­ма­ют мел­кие капли и кри­стал­лы к вер­ши­не облака, круп­ные капли и кри­стал­лы опус­ка­ют­ся к его основанию.

Заряженные об­ла­ка на­во­дят на зем­ной по­верх­но­сти под собой про­ти­во­по­лож­ный по знаку заряд. Внут­ри об­ла­ка и между об­ла­ком и Землёй создаётся силь­ное элек­три­че­ское поле, ко­то­рое спо­соб­ству­ет иони­за­ции воз­ду­ха и воз­ник­но­ве­нию ис­кро­вых раз­ря­дов (молний) как внут­ри облака, так и между об­ла­ком и по­верх­но­стью Земли.

Гром воз­ни­ка­ет вслед­ствие рез­ко­го рас­ши­ре­ния воз­ду­ха при быст­ром по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры в ка­на­ле раз­ря­да молнии. Вспыш­ку мол­нии мы видим прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но с разрядом, так как ско­рость рас­про­стра­не­ния света очень ве­ли­ка (3·108 м/с). Раз­ряд мол­нии длит­ся всего 0,1–0,2 с. Звук рас­про­стра­ня­ет­ся зна­чи­тель­но медленнее. В воз­ду­хе его ско­рость равна при­мер­но 330 м/с. Чем даль­ше от нас произошёл раз­ряд молнии, тем длин­нее пауза между вспыш­кой света и громом. Гром от очень далёких мол­ний во­об­ще не доходит: зву­ко­вая энер­гия рас­се­и­ва­ет­ся и по­гло­ща­ет­ся по пути. Такие мол­нии на­зы­ва­ют зарницами. Как правило, гром слы­шен на рас­сто­я­нии до 15–20 километров; таким образом, если на­блю­да­тель видит молнию, но не слы­шит грома, то гроза на­хо­дит­ся на рас­сто­я­нии более 20 километров.

Гром, со­про­вож­да­ю­щий молнию, может длить­ся в те­че­ние не­сколь­ких секунд. Су­ще­ству­ет две причины, объясняющие, по­че­му вслед за ко­рот­кой мол­нией слы­шат­ся более или менее дол­гие рас­ка­ты грома. Во-первых, мол­ния имеет очень боль­шую длину (она из­ме­ря­ет­ся километрами), по­это­му звук от раз­ных её участ­ков до­хо­дит до на­блю­да­те­ля в раз­ные мо­мен­ты времени. Во-вторых, про­ис­хо­дит от­ра­же­ние звука от об­ла­ков и туч — воз­ни­ка­ет эхо. От­ра­же­ни­ем звука от об­ла­ков объ­яс­ня­ет­ся про­ис­хо­дя­щее ино­гда уси­ле­ние гром­ко­сти звука в конце гро­мо­вых раскатов.

 

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Гром­кость звука все­гда осла­бе­ва­ет в конце гро­мо­вых раскатов.

Б. Из­ме­ря­е­мый ин­тер­вал вре­ме­ни между мол­нией и со­про­вож­да­ю­щим её гро­мо­вым рас­ка­том ни­ко­гда не бы­ва­ет более 1 мин.

 

1) толь­ко А

2) толь­ко Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1696

Мол­ния и гром

Ат­мо­сфер­ное элек­три­че­ство об­ра­зу­ет­ся и кон­цен­три­ру­ет­ся в об­ла­ках — об­ра­зо­ва­ни­ях из мел­ких ча­стиц воды, на­хо­дя­щей­ся в жид­ком или твёрдом со­сто­я­нии. При дроб­ле­нии во­дя­ных ка­пель и кри­стал­лов льда, при столк­но­ве­ни­ях их с иона­ми ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха круп­ные капли и кри­стал­лы при­об­ре­та­ют из­бы­точ­ный от­ри­ца­тель­ный заряд, а мел­кие — по­ло­жи­тель­ный. Вос­хо­дя­щие по­то­ки воз­ду­ха в гро­зо­вом об­ла­ке под­ни­ма­ют мел­кие капли и кри­стал­лы к вер­ши­не об­ла­ка, круп­ные капли и кри­стал­лы опус­ка­ют­ся к его ос­но­ва­нию.

За­ря­жен­ные об­ла­ка на­во­дят на зем­ной по­верх­но­сти под собой про­ти­во­по­лож­ный по знаку заряд. Внут­ри об­ла­ка и между об­ла­ком и Землёй создаётся силь­ное элек­три­че­ское поле, ко­то­рое спо­соб­ству­ет иони­за­ции воз­ду­ха и воз­ник­но­ве­нию ис­кро­вых раз­ря­дов (мол­ний) как внут­ри об­ла­ка, так и между об­ла­ком и по­верх­но­стью Земли.

Гром воз­ни­ка­ет вслед­ствие рез­ко­го рас­ши­ре­ния воз­ду­ха при быст­ром по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры в ка­на­ле раз­ря­да мол­нии. Вспыш­ку мол­нии мы видим прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но с раз­ря­дом, так как ско­рость рас­про­стра­не­ния света очень ве­ли­ка (3·108 м/с). Раз­ряд мол­нии длит­ся всего 0,1–0,2 с. Звук рас­про­стра­ня­ет­ся зна­чи­тель­но мед­лен­нее. В воз­ду­хе его ско­рость равна при­мер­но 330 м/с. Чем даль­ше от нас про­изошёл раз­ряд мол­нии, тем длин­нее пауза между вспыш­кой света и гро­мом. Гром от очень далёких мол­ний во­об­ще не до­хо­дит: зву­ко­вая энер­гия рас­се­и­ва­ет­ся и по­гло­ща­ет­ся по пути. Такие мол­нии на­зы­ва­ют зар­ни­ца­ми. Как пра­ви­ло, гром слы­шен на рас­сто­я­нии до 15–20 ки­ло­мет­ров; таким об­ра­зом, если на­блю­да­тель видит мол­нию, но не слы­шит грома, то гроза на­хо­дит­ся на рас­сто­я­нии более 20 ки­ло­мет­ров.

Гром, со­про­вож­да­ю­щий мол­нию, может длить­ся в те­че­ние не­сколь­ких се­кунд. Су­ще­ству­ет две при­чи­ны, объ­яс­ня­ю­щие, по­че­му вслед за ко­рот­кой мол­нией слы­шат­ся более или менее дол­гие рас­ка­ты грома. Во-пер­вых, мол­ния имеет очень боль­шую длину (она из­ме­ря­ет­ся ки­ло­мет­ра­ми), по­это­му звук от раз­ных её участ­ков до­хо­дит до на­блю­да­те­ля в раз­ные мо­мен­ты вре­ме­ни. Во-вто­рых, про­ис­хо­дит от­ра­же­ние звука от об­ла­ков и туч — воз­ни­ка­ет эхо. От­ра­же­ни­ем звука от об­ла­ков объ­яс­ня­ет­ся про­ис­хо­дя­щее ино­гда уси­ле­ние гром­ко­сти звука в конце гро­мо­вых рас­ка­тов.



Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ГИА—2016 по физике.
53

Какое(-ие) утверждение(-я) справедливо(-ы)?

А. Ско­рость рас­про­стра­не­ния сей­сми­че­ской волны за­ви­сит от плот­но­сти и со­ста­ва среды.

Б. На гра­ни­це двух сред с раз­ной плот­но­стью сей­сми­че­ская волна ча­стич­но отражается, ча­стич­но преломляется.

 

1) толь­ко А

2) толь­ко Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

Задание 21 № 1697

Сей­сми­че­ские ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния

Ме­ха­ни­че­ские волны, рас­про­стра­ня­ю­щи­е­ся в Земле от оча­гов зем­ле­тря­се­ний или каких-ни­будь мощ­ных взры­вов, на­зы­ва­ют­ся сей­сми­че­ски­ми вол­на­ми.

Для ис­сле­до­ва­ния зем­ле­тря­се­ний и внут­рен­не­го стро­е­ния Земли наи­боль­ший ин­те­рес вы­зы­ва­ют два вида сей­сми­че­ских волн: про­доль­ные (волны сжа­тия) и по­пе­реч­ные. В от­ли­чие от про­доль­ных волн, по­пе­реч­ные волны не рас­про­стра­ня­ют­ся внут­ри жид­ко­стей и газов. Ско­рость этих волн в одном и том же ве­ще­стве раз­ная: про­доль­ные рас­про­стра­ня­ют­ся быст­рее по­пе­реч­ных. На­при­мер, на глу­би­не 500 км ско­рость по­пе­реч­ных сей­сми­че­ских волн при­мер­но 5 км/с, а ско­рость про­доль­ных волн: 10 км/с

Рас­про­стра­ня­ясь из очага зем­ле­тря­се­ния, пер­вы­ми на сей­сми­че­скую стан­цию при­хо­дят про­доль­ные волны, а спу­стя не­ко­то­рое время — по­пе­реч­ные. Зная ско­рость рас­про­стра­не­ния сей­сми­че­ских волн в зем­ной коре и время за­паз­ды­ва­ния по­пе­реч­ной волны, можно опре­де­лить рас­сто­я­ние до цен­тра зем­ле­тря­се­ния. Для более точ­ных из­ме­ре­ний ис­поль­зу­ют дан­ные не­сколь­ких сей­сми­че­ских стан­ций. Еже­год­но на зем­ном шаре ре­ги­стри­ру­ют сотни тысяч зем­ле­тря­се­ний.

Сей­сми­че­ские волны ис­поль­зу­ют­ся для ис­сле­до­ва­ния глу­бо­ких слоёв Земли. Когда сей­сми­че­ские волны про­хо­дят через среду, плот­ность и со­став ко­то­рой из­ме­ня­ют­ся, то ско­ро­сти волн также ме­ня­ют­ся, что про­яв­ля­ет­ся в пре­лом­ле­нии волн. В более плот­ных слоях Земли ско­рость волн воз­рас­та­ет; со­от­вет­ствен­но, воз­рас­та­ет угол пре­лом­ле­ния. Ха­рак­тер пре­лом­ле­ния сей­сми­че­ских волн поз­во­ля­ет ис­сле­до­вать плот­ность и внут­рен­нее стро­е­ние Земли. От­сут­ствие по­пе­реч­ных волн, про­шед­ших через цен­траль­ную об­ласть Земли, поз­во­ли­ло ан­глий­ско­му сей­смо­ло­гу Ол­дге­му сде­лать вывод о су­ще­ство­ва­нии жид­ко­го ядра Земли.

Сей­сми­че­ский метод отражённых волн ис­поль­зу­ет­ся для по­ис­ка по­лез­ных ис­ко­па­е­мых (на­при­мер, ме­сто­рож­де­ний нефти и газа). Этот метод ос­но­ван на от­ра­же­нии ис­кус­ствен­но со­здан­ной сей­сми­че­ской волны на гра­ни­це пород с раз­ны­ми плот­но­стя­ми. В сква­жи­не, про­бу­рен­ной в ис­сле­ду­е­мом рай­о­не, взры­ва­ют не­боль­шой заряд. Воз­ни­ка­ю­щая сей­сми­че­ская волна рас­про­стра­ня­ет­ся по всем на­прав­ле­ни­ям. До­стиг­нув гра­ниц ис­сле­ду­е­мой по­ро­ды, волна от­ра­жа­ет­ся и воз­вра­ща­ет­ся об­рат­но к зем­ной по­верх­но­сти, где её «ловит» спе­ци­аль­ный при­бор (сей­смо­приёмник).



Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ГИА—2016 по физике.

Пройти тестирование по этим заданиям



     О проекте

© Гущин Д. Д., 2011—2017


СПб ГУТ! С! Ф! У!