Мой прогресс

0

из 6

Решил заданий

0

из 6

Не решил заданий

6

из 6

Осталось заданий

28. Механика – Квантовая физика, 3 балла

Формат ответа: цифра или несколько цифр, слово или несколько слов. Вопросы на соответствие "буква" - "цифра" должны записываться как несколько цифр. Между словами и цифрами не должно быть пробелов или других знаков.


Примеры ответов: 7 или здесьисейчас или 3514

Раскрыть Скрыть

Механика – Квантовая физика

6 заданий
№1

Две одинаковые лампы Л1 и Л2 подключены к источнику тока, одна - последовательно с катушкой индуктивности L с железным сердечником, а другая - последовательно с резистором R (см. рисунок). Первоначально ключ К разомкнут. Опишите разницу в работе лампочек при замыкании ключа К. Каким явлением вызвана эта разница?

ответ

После замыкания ключа и появления в цепи электрического тока, в катушке возникнет ЭДС самоиндукции $\xi _{ind}=-\frac {L\triangle l}{\triangle t}$, которая по правилу Ленца будет направлена так, чтобы сдерживать изменение тока через катушку, то есть катушка будет мешать увеличению силы тока через себя и лампу Л1, поэтому лампа Л1 будет разгораться плавно в течении некоторого времени (так как катушка имеет железный сердечник, что в десятки раз увеличивает ее индуктивность, это время будет заметно глазу) . Лампе Л2 ничего не мешает, поэтому она вспыхнет сразу на максимальную яркость.

Но спустя некоторый промежуток времени, когда ЭДС самоиндукции исчезнет, сопротивление ветви с катушкой и лампой Л1 будет много меньше сопротивления ветви с резистором и лампой Л2. Тогда по закону Ома $I=\frac{U}{R}$ и учитывая особенности параллельного соединения, ток через верхнюю ветвь будет больше тока через нижнюю, поэтому лампа Л1 будет горечь ярче.

Сообщить об ошибке

Опишите ошибку в задании подробнее...

№2

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

ответ

При движении магнита изменяется магнитный поток через кольцо, следовательно, в нем возникает индукционный ток. Направление тока определяется правилом Ленца: индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. Направление поля магнита во время его движения не меняется – оно все время направлено сверху вниз, следовательно, знак магнитного потока не меняется, но при приближении магнита поток увеличивается, а при удалении уменьшается, поэтому ток в кольце в разные моменты времени должен иметь разное направление. Исходя из этого, разумно предположить, что в моменты времени t1 и t2 магнит соответственно приближался к кольцу и удалялся от него, а различные направления тока вызваны различным характером изменения магнитного потока (его увеличением и уменьшением) и объясняются правилом Ленца. Форма графика позволяет утверждать, что моменты времени t1 и t2 действительно соответствуют приближению и удалению магнита.

Сообщить об ошибке

Опишите ошибку в задании подробнее...

№3

На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с ε.

ответ

Начальные показания приборов: Амперметр – некоторое постоянное ненулевое значение тока. Вольтметр – нулевое значение напряжения, т.к. во вторичной обмотке тока нет и магнитный поток через нее постоянен.

При перемещении ползунка влево сопротивление цепи уменьшается, а сила тока увеличивается в соответствии с законом Ома для полной цепи I = ε/(R+r), где R – сопротивление внешней цепи.

Изменение тока, текущего по первичной обмотке трансформатора, вызывает изменение индукции магнитного поля, создаваемого этой обмоткой. Это приводит к изменению магнитного потока через вторичную обмотку трансформатора.

В соответствии с законом электромагнитной индукции возникает ЭДС индукции ε = - ΔΦ/ Δt во вторичной обмотке, а следовательно, напряжение U на ее концах, регистрируемое вольтметром.

Сообщить об ошибке

Опишите ошибку в задании подробнее...

№4

В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии U газа и передаваемое ему количество теплоты Q. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

ответ

Воспользуемся первым законом термодинамики: Q = ∆U + A, где А – работа системы над внешними телами. Именно по знаку А можно судить об изменении объема газа. Выразим работу газа: A = Q - ∆U .

• В процессе 1-2 Q >0 (газ получает тепло), ∆U = 0 (внутренняя энергия не меняется = газ не нагревается), следовательно, A > 0, значит, объем газа увеличивался.

• В процессе 2-3 Q = 0 (газ не получает тепло = адиабатический процесс), ∆U < 0 (внутренняя энергия уменьшается = газ остывает), следовательно, А > 0, и объем газа увеличивался.

Получается, что в процессах 1-2 и 2-3 объем газа увеличивался.

Сообщить об ошибке

Опишите ошибку в задании подробнее...

№5

В кабинете физики проводились опыты с разреженным газом постоянной массы. По невнимательности ученик, отметив на графике начальное и конечное состояния газа (см. рисунок), не указал, какие две величины из трех (давление р, объем V, температура Т) отложены по осям. В журнале осталась запись, согласно которой названные величины изменялись следующим образом: р1 < p2, V1 > V2, T1 < T2.Пользуясь этими данными, определите, какие величины были отложены на горизонтальной и вертикальной осях. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали.

ответ

Если обозначить величины, отложенные по осям абсцисс и ординат, x и y соответственно, то, как видно по графику, x1 < x2, y1 < y2. Таким неравенствам удовлетворяют соотношения давлений и температур газа, но не удовлетворяет соотношение объемов. Следовательно, на графике представлены значения p, T.

Выясним теперь, на каких именно осях они отложены. Проведем изохоры через точки 1 и 2. Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона, pV = νRT, поэтому при постоянной массе газа p = νRT/V. Тогда при одной и той же температуре газ, занимающий меньший объем, производит большее давление.

Предположим, что по оси абсцисс отложена температура. Для второй точки р2 = 3p1, а t2=1,5t1 значит должно выполняться условие V2= 0,5 V1, что соответствует условию V1 > V2. Если же предположить, что по оси абсцисс отложено давление, то, рассуждая аналогично, получим V1 < V2, что противоречит условию. Таким образом, по оси абсцисс отложена температура, а по оси ординат – давление.

Сообщить об ошибке

Опишите ошибку в задании подробнее...

№6

В трубке постоянного сечения, запаянной с одного конца, находится воздух, закрытый подвижным поршнем. Воздуху в трубке сообщают некоторое количество теплоты, так, что его внутренняя энергия при этом остается неизменной. Затем внутреннюю энергию воздуха увеличивают без сообщения ему количества теплоты. Как меняется объем воздуха в трубке в этом процессе? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали.

ответ

На первом этапе процесса воздух получает некоторое количество теплоты, но его внутренняя энергия не изменяется. Следовательно, по первому закону термодинамики Q=A+dU, полученное воздухом количество теплоты целиком тратится на работу воздуха A=PdV. Объем воздуха увеличивается.

На втором этапе процесса происходит адиабатный процесс (Q=0), по первому закону термодинамики внутренняя энергия воздуха увеличивается за счет совершения над ним работы dU= - A. Объем воздуха уменьшается.

Сообщить об ошибке

Опишите ошибку в задании подробнее...

Ништяк!

Решено верно

Браво!

Решено верно

Крутяк!

Решено верно

Зачёт!

Решено верно

Чётко!

Решено верно

Бомбезно!

Решено верно

Огонь!

Решено верно

Юхууу!

Решено верно

Отпад!

Решено верно

Шикарно!

Решено верно

Блестяще!

Решено верно

Волшебно!

Решено верно