PDF-версии: горизонтальная · вертикальная · крупный шрифт · с большим полем
Прочитайте перечень понятий, с которыми Вы встречались в курсе физики:
барометр-анероид, электрометр, километр, килоньютон, фарад, дозиметр.
Разделите эти понятия на две группы по выбранному Вами признаку. Запишите в таблицу название каждой группы и понятия, входящие в эту группу.
| Название группы понятий | Перечень понятий |
Выберите два верных утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях.
Запишите в ответ их номера.
1) Температура плавления кристаллических тел зависит от их массы.
2) Одноимённые точечные электрические заряды притягиваются друг к другу.
3) Силой Ампера называют силу, с которой электрическое поле действует на заряженные частицы.
4) В инерциальной системе отсчёта изменение импульса тела равно импульсу равнодействующей силы, действующей на тело.
5) Массовое число ядра равно общему числу нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре.
Массивный груз подвешен на тонкой нити 1 (см. рис.). Снизу к грузу прикреплена такая же нить 2. Какая нить оборвётся, если медленно тянуть за нить 2? В ответе укажите номер нити.
Поставим абсолютно сухой стакан на полчаса в морозильную камеру. Если затем достать стакан и оставить в тёплом помещении, то через несколько минут стакан «запотевает»: на стенках стакана образуются мелкие капельки воды. Какое явление наблюдается в этом случае?
Прочитайте текст и вставьте на место пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.
Для изучения электрических свойств стержня проведём следующий опыт. Возьмём два электрометра. Один из них зарядим, а другой, наоборот, разрядим (см. рис.).
Надев прорезиненную перчатку, возьмём стержень и соединим с помощью него шары электрометров. Резина является диэлектриком и выполняет роль изолятора между стержнем и кожей человека, являющейся ________________________.
Если материал стрежня относится к ________________________, то после соединения стержнем шаров электрометров совершенно ничего не происходит. То есть второй электрометр остаётся незаряженным. Это объясняется тем, что ____________________________________.
Список слов и словосочетаний
1) проводник
2) диэлектрик
3) материал
4) вещество
5) проводники проводят электрический заряд
6) диэлектрики не проводят электрический заряд
7) стержень электризуется при соприкосновении
Связанная система элементарных частиц содержит 24 электрона, 30 нейтронов и 26 протонов. Используя фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, определите ионом или нейтральным атомом какого элемента является эта система. В ответе укажите порядковый номер элемента.
В цилиндре под подвижным поршнем находится воздух. Поршень начинают очень быстро двигать, так что объём под поршнем резко возрастает (см. рис.). Как изменятся концентрация и средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул воздуха, а также температура воздуха в цилиндре в результате расширения?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличится;
2) уменьшится;
3) не изменится.
| Концентрация молекул | Средняя кинетическая энергия | Температура воздуха |
По результатам нагревания тела массой 5 кг построен график зависимости температуры этого тела от подводимого количества теплоты. Перед началом нагревания тело находилось в твёрдом состоянии.
Выберите два верных утверждения, соответствующих данным графика. Запишите в ответе их номера.
1) Температура плавления вещества, из которого изготовлено тело, составляет 80 ºС.
2) Для плавления тела понадобилось количество теплоты, равное 1050 кДж.
3) Вещество, из которого изготовлено тело, в твёрдом состоянии является аморфным.
4) Удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлено тело, в твёрдом состоянии меньше, чем в жидком.
5) Удельная теплота плавления вещества, из которого изготовлено тело, составляет 250 кДж/кг.
Стальной брусок массой 500 г равномерно скользит по горизонтальной поверхности. Сила трения скольжения равна (1,2 ± 0,1) Н. Из каких материалов, представленных в таблице, может быть изготовлена горизонтальная поверхность?
| Материалы | Коэффициент трения скольжения |
|---|---|
| Сталь – сталь | 0,40–0,70 |
| Сталь – медь | 0,23–0,29 |
| Сталь – чугун | 0,17–0,24 |
| Сталь – кожа | 0,20–0,25 |
| Сталь – дерево | 0,30–0,60 |
Запишите решение и ответ.
С помощью мензурки измеряли объём тела. Погрешность измерений объёма тела равна цене деления шкалы мензурки (см. рис.).
Запишите в ответе объём тела с учётом погрешности измерений. Ответ дайте в см3.
Ответ:
± .
Установите соответствие между устройствами и видами электрического разряда, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующее название электрического разряда из второго столбца.
А) светящиеся трубки рекламы, заполненные неоном, аргоном
Б) двигатель внутреннего сгорания (зажигание горючей смеси), бытовые «зажигалки»
1) искровой
2) тлеющий
3) коронный
4) дуговой
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| A | Б |
Рентгеновское излучение
Рентгеновские лучи (первоначально названные Х-лучами) были открыты в 1895 г. немецким физиком Рентгеном. Открыв Х-лучи, Рентген тщательными опытами выяснил условия их образования. Он установил, что эти лучи возникают при торможении на веществе быстро летящих электронов. Исходя из этого обстоятельства, Рентген сконструировал и построил специальную трубку, удобную для получения рентгеновских лучей (см. рис. 1).
Рентгеновские трубки представляют собой стеклянные вакуумные баллоны с расположенными внутри электродами. Разность потенциалов на электродах нужна очень высокая — до сотен киловольт. На вольфрамовом катоде, подогреваемом током, происходит термоэлектронная эмиссия, то есть с него испускаются электроны, которые, ускоряясь электрическим полем, «бомбардируют» анод. В результате взаимодействия быстрых электронов с атомами анода рождаются фотоны рентгеновского диапазона.
Было установлено, что чем меньше длина волны рентгеновского излучения, тем больше проникающая способность лучей. Рентген назвал лучи с высокой проникающей способностью (слабо поглощающиеся веществом) жёсткими.
Различают тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Электроны могут, встречаясь с анодом, тормозиться, то есть терять энергию в электрических полях его атомов. Эта энергия излучается в виде рентгеновских фотонов. Такое излучение называется тормозным. Тормозное излучение содержит фотоны разных частот и, соответственно, длин волн. Поэтому спектр его является сплошным (непрерывным). Энергия излучаемого фотона не может превышать кинетическую энергию порождающего его электрона. Кинетическая же энергия электронов зависит от приложенной к электродам разности потенциалов.
Механизм получения характеристического излучения следующий. Быстрый электрон может проникнуть внутрь атома и выбить какой-либо электрон с одной из нижних орбиталей, то есть передать ему энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера. Образовавшаяся в результате выбивания вакансия заполняется электроном с одного из вышележащих уровней. Занимая более низкий уровень, электрон излучает излишек энергии в форме кванта характеристического рентгеновского излучения. Наиболее быстрые электроны могут выбить электрон с K-оболочки, менее быстрые — с L-оболочки и т. д. (рис. 2а).
Электронная структура атома — это дискретный набор возможных энергетических состояний электронов. Поэтому рентгеновские фотоны, излучаемые в процессе замещения электронных вакансий, также могут иметь только строго определённые значения энергии, соответствующие разности уровней. Вследствие этого характеристическое рентгеновское излучение обладает спектром не сплошного, а линейчатого вида. Такой спектр позволяет характеризовать вещество анода — отсюда и название этих лучей. На рис. 2б показан характеристический спектр на фоне тормозного спектра.
На рис. 2б представлен спектр рентгеновского излучения. Изменятся ли и если изменятся, то как значения длин волны λ1 и λ2 при увеличении напряжения на рентгеновской трубке? Ответ поясните.
Сосуд с водой, соединённый с одинаково изогнутыми трубками (см. рис.), образует устройство, называемое сегнеровым колесом. На уроке учитель показал, что при вытекании воды из трубок колесо приводится во вращение в направлении, противоположном тому, в котором вытекает вода.
Какой вывод можно сделать на основании проведенного опыта?
Вам необходимо исследовать, зависит ли электрическое сопротивление проводника от его длины. Имеется следующее оборудование (см. рис.):
− источник тока;
− вольтметр;
− амперметр;
− реостат;
− ключ;
− соединительные провода;
− набор из шести проводников, изготовленных из разных проволок, характеристики которых приведены в таблице.
| Номер проводника | Длина проводника, см | Площадь поперечного сечения проводника, мм2 | Материал, из которого изготовлен проводник |
|---|---|---|---|
| 1 | 120 | 0,5 | медь |
| 2 | 100 | 1,0 | нихром |
| 3 | 100 | 0,5 | медь |
| 4 | 50 | 0,5 | медь |
| 5 | 100 | 1,5 | нихром |
| 6 | 50 | 0,5 | алюминий |
В ответе:
1. Зарисуйте схему электрической цепи. Укажите номера используемых проводников (см. таблицу).
2. Опишите порядок действий при проведении исследования.
Прочитайте текст и выполните задания 14 и 15.
Фоторезисторы
Фоторезисторами называются полупроводниковые приборы, проводимость (и, соответственно, электрическое сопротивление) которых меняется под действием света. Причина фотопроводимости — внутренний фотоэффект — увеличение концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Под воздействием светового потока электрическое сопротивление слоя уменьшается в несколько раз. Фотосопротивления обладают высокой чувствительностью, стабильностью, экономичны и надёжны в эксплуатации.
Светочувствительный слой полупроводникового материала в таких сопротивлениях помещён между двумя токопроводящими электродами. Если к неосвещённому фоторезистору подключить источник питания Ea (см. рисунок), то в электрической цепи появится небольшой ток, обусловленный наличием в неосвещённом полупроводнике некоторого количества свободных носителей заряда.
При освещении фоторезистора ток в цепи сильно возрастает. Разность токов при наличии и отсутствии освещения называется световой ток или фототок, величина которого зависит от интенсивности освещения, величины приложенного напряжения, а также от вида и размеров полупроводника, используемого в фоторезисторе.
Недостатком фоторезисторов, как и любых полупроводниковых приборов, является существенная зависимость параметров от температуры. Сегодня фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Датчики задымлённости различных объектов, автоматические выключатели уличного освещения и турникеты в метрополитене — примеры применения фоторезисторов.
На каком явлении основан принцип действия полупроводниковых фоторезисторов? Ответ поясните.
Прочитайте текст и выполните задания 14 и 15.
Фоторезисторы
Фоторезисторами называются полупроводниковые приборы, проводимость (и, соответственно, электрическое сопротивление) которых меняется под действием света. Причина фотопроводимости — внутренний фотоэффект — увеличение концентрации электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Под воздействием светового потока электрическое сопротивление слоя уменьшается в несколько раз. Фотосопротивления обладают высокой чувствительностью, стабильностью, экономичны и надёжны в эксплуатации.
Светочувствительный слой полупроводникового материала в таких сопротивлениях помещён между двумя токопроводящими электродами. Если к неосвещённому фоторезистору подключить источник питания Ea (см. рисунок), то в электрической цепи появится небольшой ток, обусловленный наличием в неосвещённом полупроводнике некоторого количества свободных носителей заряда.
При освещении фоторезистора ток в цепи сильно возрастает. Разность токов при наличии и отсутствии освещения называется световой ток или фототок, величина которого зависит от интенсивности освещения, величины приложенного напряжения, а также от вида и размеров полупроводника, используемого в фоторезисторе.
Недостатком фоторезисторов, как и любых полупроводниковых приборов, является существенная зависимость параметров от температуры. Сегодня фоторезисторы широко применяются во многих отраслях науки и техники. Датчики задымлённости различных объектов, автоматические выключатели уличного освещения и турникеты в метрополитене — примеры применения фоторезисторов.
Целесообразно ли применять фоторезисторы для автоматических датчиков в доменных печах?
Человеческий глаз способен остро реагировать на электромагнитные волны видимой части спектра. На рисунке показаны результаты измерений коэффициента поглощения льдом электромагнитных излучений различных диапазонов.
В видимой области спектра коэффициент поглощения льда практически равен нулю, поэтому лёд прозрачен. Однако в инфракрасной и ультрафиолетовой областях коэффициент поглощения принимает очень большие значения.
Если бы лёд не был прозрачным, то и снег не выглядел бы белым. Рассматривая снег под микроскопом, можно убедиться, что он состоит из частиц прозрачного льда. Тем не менее комки снега имеют белый цвет.
Белизна снега объясняется тем, что свет, в котором представлены все длины волн, испытав многократное отражение и преломление на поверхностях снежинок, несмотря на сложный путь, почти не поглощается и вновь выходит на поверхность. Если бы частицы, из которых состоит снег, хоть немного поглощали свет, снег не выглядел бы белым.
Вспомним, что эталоном абсолютно чёрного тела служит платиновая чернь, которая представляет собой порошок платины. Дело в том, что платиновая чернь обладает чрезвычайно высоким коэффициентом поглощения света на всех длинах волн. В результате из-за сильного поглощения падающий свет больше не возвращается на поверхность.
Почему платиновая чернь служит эталоном абсолютно чёрного тела?
С поверхности Земли человек издавна наблюдает космические объекты в видимой части спектра электромагнитного излучения (диапазон видимого света включает волны с длиной примерно от 380 нм до 760 нм).
При этом большой объём информации о небесных телах не доходит до поверхности Земли, т. к. большая часть инфракрасного и ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские и гамма-лучи космического происхождения недоступны для наблюдений с поверхности нашей планеты. Для изучения космических объектов в этих лучах необходимо вывести телескопы за пределы атмосферы. Результаты, полученные в космических обсерваториях, перевернули представление человека о Вселенной. Общее количество космических обсерваторий превышает уже несколько десятков.
Так, с помощью наблюдений в инфракрасном (ИК) диапазоне были открыты тысячи галактик с мощным инфракрасным излучением, в том числе такие, которые излучают в ИК-диапазоне больше энергии, чем во всех остальных частях спектра. Активно изучаются инфракрасные источники в газопылевых облаках. Интерес к газопылевым облакам связан с тем, что, согласно современным представлениям, в них рождаются и вспыхивают звёзды.
Ультрафиолетовый спектр разделяют на ультрафиолет-А (УФ-A) с длиной волны 315–400 нм, ультрафиолет-В (УФ-B) – 280–315 нм и ультрафиолет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Практически весь УФ-C и приблизительно 90% УФ-B поглощаются озоновым слоем при прохождении лучей через земную атмосферу. УФ-A не задерживается озоновым слоем.
С помощью ультрафиолетовых обсерваторий изучались самые разные объекты: от комет и планет до удалённых галактик. В УФ-диапазоне исследуются звёзды, в том числе, с необычным химическим составом.
Гамма-лучи доносят до нас информацию о мощных космических процессах, связанных с экстремальными физическими условиями, в том числе и ядерных реакциях внутри звёзд. Детекторы рентгеновского излучения относительно легки в изготовлении и имеют небольшую массу. Рентгеновские телескопы устанавливались на многих орбитальных станциях и межпланетных космических кораблях. Оказалось, что рентгеновское излучение во Вселенной явление такое же обычное, как и излучение оптического диапазона. Большое внимание уделяется изучению рентгеновского излучения нейтронных звёзд и чёрных дыр, активных ядер галактик, горячего газа в скоплении галактик.
В спектре излучения (поглощения) атомарного водорода выделяют несколько серий спектральных линий: серия Лаймана, Бальмера, Пашена, Брэкетта, Пфунда и др. (см. рис.)
К какой части спектра электромагнитного излучения принадлежит серия Лаймана (Л)?
Ответ приведите в именительном падеже. Например, «инфракрасная».
Аналогично находим теплоёмкость тела в жидком состоянии: 
Удельная теплоёмкость в твёрдом состоянии меньше, чем в жидком. Такой же вывод можно сделать без расчётов. При постоянной массе вещества теплоёмкость тела тем больше, чем меньше угол наклона графика зависимости температуры от подводимой теплоты. Утверждение 4 — верно. 
см3.