Инвариантность скорости света. Принцип относительности Эйнштейна
Планетарная модель атома.
Планетарная модель атома
В центре атома находится крошечное положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся электроны (рис.1) Атом в целом электрически нейтрален. Заряд ядра по модулю равен суммарному заряду электронов, так что атом в целом электрически нейтрален. Однако электроны могут быть выбиты из своих орбит и покинуть атом — тогда атом превращается в положительно заряженный ион.
Рис.1 Планетарная модель атома
Нуклонная модель ядра Гейзенберга–Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра.
Почти вся масса атома сосредоточена в ядре — и это при том, что ядро в сто тысяч раз меньше самого атома. Ядро состоит из протонов . Модель атомного ядра показана на рис.2. Красным цветом условно изображены протоны, синим — нейтроны.
Рис.2 Строение ядра
Общее число нуклонов в ядре называется и обозначается A.
Z – Порядковый номер элемента в таблице Менделеева, заряд ядра, количество протонов и количество электронов.
N – количество нейтронов. N = A-Z
A – массовое число.
означает, что в ядре элемента X содержится A нуклонов, из которых Z являются протонами. Протоны и нейтроны, входящие в состав ядра называются Например, ядро алюминия состоит из 27 нуклонов, а именно из 13 протонов и 14 нейтронов. Ядро гелия — так называемая α-частица — состоит из двух протонов и двух нейтронов.
— это разновидности одного и того же химического элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре. Например, у водорода три изотопа: обычный
− атомные ядра, имеющие одинаковое число нейтронов (N = const) и разное число протонов. − атомные ядра, имеющие одинаковое массовое число A (A = Z + N) и разные числа нейтронов и протонов.
Первый постулат Бора. Атомная система может находиться в строго определенных дискретных состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия. Находясь в стационарных состояниях атом не излучает.
Второй постулат Бора. Энергия испускается или поглощается при переходе электрона из одного состояния в другое.
энергии атомом — атом переходит из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией
энергии атомом — атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.
Рис.3 Схемы поглощения и излучения света
– непрерывная радужная полоска, которую можно получить, если пропустить солнечный свет через стеклянную призму или дифракционную решётку (рис.4). Непрерывные спектры дают раскаленные твердые тела, жидкости или плотные газы.
Рис.4 Непрерывный спектр
Линейчатый спектр испускания — линейчатый спектр, образованный тонкими изолированными разноцветными линиями на черном фоне. На рис. 5 представлены линейчатые спектры различный атомов.
Линейчатый спектр испускания получают от разогретых веществ в газообразном атомарном состоянии.
Рис.5 Линейчатый спектр испускания
Атомы излучают свет, переходя из возбуждённого состояния в основное. Но вещество может не только излучать, но и поглощать свет. Атом, поглощая свет, совершает обратный процесс — переходит из основного состояния в возбуждённое.
Снова рассмотрим разреженный атомарный газ, но на сей раз в холодном состоянии (при достаточно низкой температуре). Свечения газа мы не увидим; не будучи нагретым, газ не излучает — атомов в возбуждённом состоянии оказывается для этого слишком мало.
Линейчатый спектр поглощения можно получить, если белый свет пропустить через вещество в газообразном атомарном состоянии. Если сквозь холодный газ пропустить свет с непрерывным спектром, то можно увидеть что-то вроде этого (рис. 6.):
Рис.6 Линейчатый спектр поглощения
На фоне непрерывного спектра падающего света появляются тёмные линии, которые образуют так называемый спектр поглощения.
Каждое вещество имеет свой набор характерных полос (рис. 7).
Рис.7 Спектры испускания и поглощения натрия, водорода и гелия.
Спектр вещества индивидуальным. С помощью — физического метода качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанного на исследовании его спектров, можно определить из каких химических элементов состоит вещество и в каком количестве содержится каждый элемент в данном веществе.
Радиоактивность. Альфа-распад. Бетта-распад. Гамма-излучение.
способность некоторый ядер к самопроизвольному превращению в другие ядра. Обычно это процесс сопровождается испусканием различных частиц (таблица 1)
Радиоактивность бывает естественная и искусственная.
– самопроизвольный распад атома. Ядра тяжелых элементов имеют сравнительно большие размеры, поэтому между отдельными участками может возникнуть электрическое отталкивание, и ядро разрушается.
– распад ядер вследствие взаимодействия с элементарными частицами.
ядра, в результате которого происходит испускание ядра гелия
. При этом массовое число ядра уменьшается на 4, а уменьшается на 2 (рис.8).
Формула Альфа распада:
Защита от излучения – лист бумаги, толщиной 0,1 мм.
Рис. 8 Альфа распад
Бета распад — ядра, в результате которого происходит испускание электрона. Обусловлен и изменяющий заряд ядра на единицу без изменения При этом массовое число не изменяется, а увеличивается на 1 (рис.9).
Защита от излучения – алюминиевая пластина, толщиной 3,5 см.
Электронный бетта распад:
Позитронный бетта распад: :
Рис. 9 Бета распад
– коротковолновое электромагнитное излучение, сопровождающее альфа и бета распады. При этом ядро из возбужденного состояния переходит в основное, а массовое число и не изменяется (рис.10).
Формула Гамма распада:
Рис. 10 Гамма распад, сопровождающий бета распад.
Защита от излучения – огромный слой свинца.
Согласно гипотезе М. Планкасвет состоит из отдельных порций энергии — . Излучение света, его распространение и поглощение происходит строго этими порциями.
E – энергия (Дж, Джоуль)
– длина волны (м, метр)
h = 6,6∙10Дж∙с (постоянная Планка)
e = — 1,6∙10Кл (Элементарный электрический заряд, заряд электрона)
Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц.
Корпускулярно-волновой дуализм — принцип, согласно которому любой объект может проявлять как , так и
Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами. Примером, доказывающим гипотезу де Бройля является дифракция электронов на кристаллах. — процесс рассеяния на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет
Гипотеза М. Планка о квантах
Гипотеза о квантах. Электромагнитная энергия излучается и поглощается не непрерывно, а отдельными неделимыми порциями — квантами. Энергия кванта пропорциональна частоте излучения:
Дж∙с – постоянная Планка,
– частота (Гц, Герц)
это выбивание электронов из вещества падающим светом.
Явление фотоэффекта было открыто Генрихом Герцем в 1887 году в ходе его знаменитых экспериментов по излучению электромагнитных волн. Год спустя фотоэффект был независимо открыт русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым. Тщательные экспериментальные исследования, проведённые Столетовым в течение двух лет, позволили сформулировать основные законы фотоэффекта.
В своих знаменитых экспериментах Столетов использовал фотоэлемент собственной конструкции
Рис. 13 Фотоэлемент Столетова
В стеклянную колбу, из которой выкачан воздух (чтобы не мешать лететь электронам), введены два электрода: цинковый катод K и анод A. На катод и анод подаётся напряжение, величину U которого можно менять с помощью потенциометра и измерять вольтметром V. Катод освещается ультрафиолетовыми лучами УФ через специальное кварцевое окошко, сделанное в колбе (стекло поглощает ультрафиолет, а кварц пропускает). Ультрафиолетовое излучение выбивает с катода электроны e, которые разгоняются напряжением U и летят на анод. Включённый в цепь миллиамперметр mA регистрирует электрический ток. Этот ток называется фототоком, а выбитые электроны, его создающие, называются фотоэлектронами.
В опытах Столетова можно независимо варьировать три величины: анодное напряжение, интенсивность света и его частоту. Начнём с напряжения.
Зависимость фототока от напряжения
Меняя величину и знак анодного напряжения, можно проследить, как меняется фототок. График этой зависимости, называемый характеристикой фотоэлемента.
Рис. 14 Характеристика фотоэлемента
Под действием фотоэффекта электроны выбиваются с катода и имеют некоторую кинетическую энергию
кг – масса электрона, Кл – заряд электрона.
Изменяя постепенно напряжение мы добьемся того, что электроны смогут достичь анода. Это произойдет при условии
величина задерживающего напряжения позволяет определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов
Когда напряжение выходит в область положительных значений, фототок продолжает возрастать. Оно и понятно: электрическое поле теперь разгоняет электроны, поэтому всё большее их число получают шанс оказаться на аноде. Однако достигают анода пока ещё не все фотоэлектроны. Например, электрон, вылетевший с максимальной скоростью перпендикулярно оси колбы (т. е. вдоль катода), хоть и развернётся полем в нужном направлении, но не настолько сильно, чтобы попасть на анод. Наконец, при достаточно больших положительных значениях напряжения ток достигает своей предельной величины I, называемой током насыщения, и дальше возрастать перестаёт. Дело в том, что напряжение, ускоряющее электроны, становится настолько велико, что анод захватывает вообще все электроны, выбитые из катода — в каком бы направлении и с какими бы скоростями они не начинали движение. Стало быть, дальнейших возможностей увеличиваться у фототока попросту нет — ресурс, так сказать, исчерпан.
тока насыщения — это, по существу, количество электронов, выбиваемых из катода за одну секунду.
Первый закон фотоэффекта. Число электронов, выбиваемых из катода за секунду, пропорционально интенсивности падающего на катод излучения (при его неизменной частоте).
Второй закон фотоэффекта. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
Третий закон фотоэффекта. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта — наименьшая частота света
, при которой фотоэффект ещё возможен. При
Зависимость энергии фотоэлектронов от частоты света
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
Вариант ЕГЭ по физике состоит из двух частей и включает в себя 32 задания.
В части 1 содержится 24 задания с кратким ответом, в которых ответ записывается в виде числа, двух чисел или слова, а также задания на установление соответствия и множественный выбор, в которых ответы необходимо записать в виде последовательности цифр.
Часть 2 содержит 8 заданий. Из них два задания с кратким ответом (25 и 26) и шесть заданий (27–32), для которых необходимо привести развернутый и обоснованный ответ.
В первой части – не только формулы и графики. Есть и необычные задания.
В задании 22 вы увидите фотографии или рисунки измерительных приборов. Чтобы сделать это задание, нужно уметь записывать показания приборов при измерении физических величин с учётом абсолютной погрешности измерений.
Задание 23 проверяет умение выбирать оборудование для проведения опыта по заданной гипотезе.
Завершает первую часть задание по астрономии на выбор нескольких утверждений из пяти предложенных.
Вторая часть работы посвящена решению задач: семи расчётных и одной качественной задачи.
Они распределяются по разделам следующим образом: 2 задачи по механике, 2 задачи по молекулярной физике и термодинамике, 3 задачи по электродинамике, 1 задача по квантовой физике.
Задания 25 и 26 – это расчётные задачи с кратким ответом. Задание 25 по молекулярной физике или электродинамике, а задача 26 – по квантовой физике.
Далее идут задания с развёрнутым ответом. Задание 27 – качественная задача, в которой решение представляет собой объяснение какого-либо факта или явления, основанное на физических законах и закономерностях. Качественная задача может быть по любому из разделов курса физики.
Следующие задачи строго распределены по определенным разделам физики.
Задание 28 – по механике или по молекулярной физике,
задание 29 – по механике,
задание 30 – по МКТ и термодинамике,
задание 31 – по электродинамике,
задание 32 – преимущественно по оптике.
Для расчётных задач высокого уровня сложности (29–32) требуется анализ всех этапов решения. Здесь необходимо пользоваться большим числом законов и формул, вводить дополнительные обоснования в процессе решения. Способ решения задачи надо выбрать самостоятельно.
На нашем сайте размещены статьи по каждой задаче ЕГЭ. В них приведены не только типовые задания ЕГЭ по физике, но и показан подробный ход рассуждений, приводящих к решению задач. Каждое задание сопровождается ссылкой на необходимую теорию.
Рассказано о секретах решения каждой задачи ЕГЭ по физике.
Задание 1 Кинематика. Равномерное прямолинейное движение, равноускоренное прямолинейное движение, движение по окружности.
Задание 2 Силы в природе, законы Ньютона. Закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения
Задание 3 Закон сохранения импульса, кинетическая и потенциальные энергии, работа и мощность силы, закон сохранения механической энергии
Задание 4 Механическое равновесие, механические колебания и волны. Условие равновесия твёрдого тела, закон Паскаля, сила Архимеда,
Задание 5 Механика. Объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков
Задание 6 Механика. Изменение физических величин в процессах.
Задание 7 Механика. Установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами.
Задание 8 Основы термодинамики. Тепловое равновесие. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Изопроцессы.
Задание 9 Термодинамика. Работа в термодинамике, первый закон термодинамики, КПД тепловой машины
Задание 10 Термодинамика, тепловое равновесие. Относительная влажность воздуха, количество теплоты
Задание 11 Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория. Объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков.
Задание 12 Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория. Изменение физических величин в процессах; установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами.
Задание 13 Электрическое поле, магнитное поле. Принцип суперпозиции электрических полей, магнитное поле проводника с током, сила Ампера, сила Лоренца, правило Ленца
Задание 14 Электричество. Закон сохранения электрического заряда, закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон Ома для участка цепи, последовательное и параллельное соединение проводников, работа и мощность тока, закон Джоуля – Ленца
Задание 15 Электричество, магнетизм и оптика. Поток вектора магнитной индукции, закон электромагнитной индукции Фарадея, индуктивность, энергия магнитного поля катушки с током, колебательный контур, законы отражения и преломления света, ход лучей в линзе
Задание 16 Электродинамика. Объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков
Задание 17 Электродинамика и оптика. Изменение физических величин в процессах
Задание 18 Электродинамика, оптика, специальная теория относительности. Установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами
Задание 19 Ядерная физика. Планетарная модель атома. Нуклонная модель ядра. Ядерные реакции.
Задание 20 Линейчатые спектры, фотоны, закон радиоактивного распада.
Задание 21 Квантовая физика. Изменение физических величин в процессах. Установление соответствия между графиками и физическими величинами, между физическими величинами и формулами
Задание 22 Механика — квантовая физика, методы научного познания
Задание 23 Механика — квантовая физика, методы научного познания
Задание 24 Элементы астрофизики. Солнечная система, звёзды, галактики
Задание 25 Молекулярная физика, термодинамика, электродинамика. Расчётная задача
Задание 26 Электродинамика, квантовая физика. Расчётная задача
Задание 27 Механика — квантовая физика. Качественная задача
Задание 28 Механика — квантовая физика. Расчётная задача
Задание 29 Механика. Расчетная задача
Задание 30 Молекулярная физика. Расчетная задача
Задание 31 Электродинамика. Расчетная задача
Задание 32 Электродинамика. Квантовая физика. Расчетная задача
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Секреты решения задач ЕГЭ по физике» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в высшее учебное заведение или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.
Публикация обновлена:
08.05.2023
Постоянный ток. Законы постоянного тока
1. Постоянный электрический ток.
2. Источник тока.
Напряжение между полюсами источника в разомкнутой цепи
3. Закон Ома для однородного проводника.
Если же проводник содержит источник тока, то
, где ρ – удельное сопротивление проводника – сопротивление проводника длиной в 1м и площадью поперечного сечения 1м Измеряется сопротивление в Омах (Ом), удельное сопротивление в Ом/м. Сопротивление зависит только от самого проводника: его длины, площади сечения, материала.
По типу проводимости вещества делятся на проводники, диэлектрики, полупроводники.
В полупроводниках (в термисторах) и в электролитах сопротивление уменьшается с увеличением температуры.
4. Соединения проводников.
5. Закон Ома для замкнутой цепи
б) при коротком замыкании.Короткое замыкание происходит при очень малом
для участка цепи, содержащего ЭДС / R = (φ ± ξ )/ R.
6. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.
Полезная мощность максимальна при R=r
сопротивление подводящих проводов и внутреннее сопротивление источника тока.
Мощность источника тока Максимальную мощность получает потребитель, если сопротивление нагрузки равно суммарному сопротивлению источника тока и подводящих проводов.
7. Ток в различных средах
а. б)
4. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов представляет собой направленное движение положительных и отрицательных ионов.
n — валентность. Это соотношение называют вторым законом Фарадея.
= F = 9,65·10 Кл/моль – постоянная Фарадея.
Области применения электролиза: гальваностегия, гальванопластика, электрометаллургия, рафинирование металлов.
Четыре лампы, рассчитанные на напряжение 3 В и силу тока 0,3 А, надо включить параллельно и питать от источника 5,4 В. Резистор какого сопротивления надо включить последовательно лампам? Как изменится накал ламп, если одну из них выключить? (2 Ом; увел.).
= 3В/0,3А = 10 Ом, R /4 = 10Ом/4 = 2,5 Ом,
= 1,2 A, RI = U,
= (U – RI)/ I = (5,4В – 3В)/1,2 А = 2 Ом.
При выключении одной лампы их общее сопротивление увеличится, их общее сопротивление увеличится, падение напряжения на лампах увеличится, следовательно и накал увеличится.
К цепи подведено напряжение 90 В. Сопротивление лампы R равно сопротивлению лампы R, а сопротивление R в 4 раза больше R. Сила тока, потребляемая от источника, равна 0,5 А. Найти сопротивление каждой лампы, напряжение на лампах U и силу тока в них.
) = 0,8 r, (0,8 r) I = U, = 100 Ом , r =400 Ом, r = 100 Ом, R = 80 Ом , U = 40 В, I = 0,4 А , I = 0,5 А – 0,4 А = 0,1А. (400 Ом, 100 Ом, 100 Ом; 40В; 0,1А, 0,4А).
В цепи сопротивления всех резисторов одинаковы и равны 2 Ом. Найти общее сопротивление цепи. Найти распределение токов и напряжений. U = 55В.
= 3r = 6 Ом, r=3rr/4r =0,75r, R = r + r + 0,75r =2,75r = 5,5 Ом,
= U/R = 10A, U = r I = 2 Ом·10 А = 20 В ,
= 55 В – 20 В – 20 В = 15 В, U = 15 В, U = 15 В /3 = 5 В, I = 15 В/6 Ом = 2,5 А , I= 10 А– 2,5 А = 7,5 А.
=10А, U=20В, U=7,5А, U
В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключённом к элементу с ЭДС 1,1В, сила тока равна 0,5А. Какова сила тока при коротком замыкании элемента? (5,5А).
I = ξ / (R+r), r = (ξ – IR)I = 0,2 Ом , I = ξ / r = 5,5 А.
Найти внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока, если при силе тока 30А мощность во внешней цепи равна 180 Вт, а при силе тока 10А эта мощность равна 100Вт. (0,2 Ом; 12В.)
= 180 Вт /900 А = 0,2 Ом, R = 100 Вт /100 А = 1 Ом , ξ = I+r), ξ = I
+r) = I+r), r = (I) = 0,2 Ом , ξ = I+r) = 12 В.
Генератор питает 50 параллельно соединённых ламп сопротивлением 300 Ом каждая. Напряжение на зажимах генератора 128 В, его внутреннее сопротивление 0,1 Ом, а сопротивление подводящей линии 0,4 Ом. Найти силу тока в линии, ЭДС генератора, напряжение на лампах, полезную мощность, потери мощности на внутреннем сопротивлении генератора и в подводящих проводах. (Ответ: 20 А, 130 В, 120 В, 2,4 кВт, 40 Вт, 160 Вт.)
R = R/50 = 6 Ом, U = I(R + R), I = U/(R + R) = 128 В /(6 + 0,4 ) Ом = 20 А ,
ξ = I(R + R + r) = 130 В , P = IR = 120 Вт , Pr = 40 Вт, P
Электрический ток пропускают через электролитическую ванну, наполненную раствором медного купороса. Угольные электроды погружены в раствор приблизительно на половину своей длины. Как изменится масса меди, выделяющейся на катоде за один и тот же небольшой промежуток времени, если:
а) заменить угольный анод таким же медным; б) заменить угольный катод таким же медным; в) увеличить напряжение на электродах;) долить электролита той же концентрации; д) увеличить концентрацию раствора; е) сблизить электроды;
ж) уменьшить погружённую часть электродов; з) нагреть раствор электролита.
Не изменится – а, б. Увеличиться – в, г, д, е, з. Уменьшится – ж.
. Имеется вольтметр, сопротивление которого 4 к Ом. Какое добавочное сопротивление необходимо подключить к вольтметру, чтобы предел его измерений увеличился в раз? Как изменится цена деления вольтметра?
(n –1)= 36 Ом. Цена деления увеличится
= 10 Ом, r= 5 Ом, r= 10 Ом, r= 2 Ом, подключены к источнику тока с ЭДС = 10 В и внутренним сопротивлением
Найти: 1. Общее сопротивление внешней цепи, силу тока в цепи.
2. Полезную мощность, потребляемую в данной цепи. 3. КПД цепи.
/2 = 5 Ом , r) = 2,5 Ом
R = 2,5 Ом + 2 Ом = 4,5 Ом, I = ξ / (R+r) = 10 В / 5 Ом = 2 А,
R =(2 А) · 4,5 Ом = 18 Вт , = IR/ξ = 9/10 = 0,9.
. При серебрении деталей из раствора
Найти электрический заряд, прошедший через раствор. Электрохимический эквивалент серебра 1,12мг/Кл. Как изменится масса серебра, если раствор нагреть?
m=kQ , Q = m/k = 2·10кг/Кл = 1,785·10
Если раствор нагреть, то сопротивление электролита уменьшится, сила тока увеличится и масса увеличится.
В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное напряжение равно16 кВ, а расстояние от анода до экрана составляет 30 см. За какое время электроны проходят это расстояние? q = 1,610Кл, m = 9,1·10
/2 =qU, v = 2qU/m, S = v t = vt , t = S/v. t = 4 нс.
Для получения примесной проводимости нужного типа в полупроводниковой технике часто применяют фосфор, галлий, мышьяк, индий, сурьму. Какие из этих элементов можно внести в германий, чтобы получить электронную проводимость? (Фосфор, мышьяк, сурьму, так как их валентность больше).
Фоторезистор, который в темноте имеет сопротивление 25 кОм, включили последовательно с резистором сопротивлением 5 кОм. Когда фоторезистор осветили, сила тока в цепи (при том же напряжении) увеличилась в 4 раза. Во сколько раз уменьшилось сопротивление фоторезистора?
= (R + r)/( R + r). 4 = 30/( 5 кОм + r = 2,5 кОм. Уменьшилось в 10 раз.
Плоский конденсатор подключён к источнику напряжения 6 кВ. При каком расстоянии между пластинами наступит пробой, если ударная ионизация воздуха начинается при напряжённости поля 3 МВ/м?
E = σ/ξ, σ = Q/SQ = CU, C= ξξS/d, E =ξU/d, d = ξU/E = 6 кВ/3000 кВ/м =0,002 м.
Для самостоятельной работы
. Пять резисторов сопротивлениями =4 Ом, r=4 Ом, r=6 Ом, r=2 Ом, r подключены к источнику тока с ЭДС = 20 В и внутренним сопротивлением Найти общее сопротивление внешней цепи, силу тока в цепи и силу тока короткого замыкания, полезную мощность, потребляемую в данной цепи, напряжение на участке , силу тока на r и КПД цепи. (Ответ: 9 Ом, 2 А, 20 А, 36 Вт, 10 В, 1 А, 0,9)
. В результате электролиза из раствора медного купороса на катоде выделилось
Найти электрический заряд, прошедший через раствор. Электрохимический эквивалент меди 0,33 мг/Кл. Как измениться масса вещества, если увеличить напряжение на электродах? Что выделяется на аноде? ( 30000 Кл. Увеличится. Газ.)
. Имеется амперметр, сопротивление которого 0,9 Ом.
Найти сопротивление шунта, при подключении которого предел измерений амперметра увеличится в 10 раз?
Как изменится цена деления амперметра ? (Ответ: 0,1 Ом. Увеличится)
Лампочки, сопротивления которых 3 и 12 Ом, поочерёдно подключённые к некоторому источнику тока, потребляют одинаковую мощность. Найти внутреннее сопротивление источника и КПД цепи в каждом случае. (6 Ом, 33%, 67%).
Формулы по теме «Постоянный электрический ток»
R = n r – проводников с одинаковым сопротивлением
для двух проводников
R = r / n проводников с одинаковым
Линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы
Линза (нем. linse произошло от лат. lens — чечевица) — это простейший оптический элемент, ограниченный с двух сторон сферическими поверхностями.
Обычно линзы изготавливаются из оптического стекла (стекло специального изготовления с минимальным количеством дефектов: пузырьков воздуха, включений посторонних микрочастиц).
Линзы бывают выпуклые и вогнутые. У выпуклых линз середина толще, чем края, у вогнутых — наоборот. В свою очередь, выпуклые линзы делятся на двояковыпуклые, плосковыпуклые ивогнуто-выпуклые. Вогнутые линзы делятся на двояковогнутые, плосковогнутые и выпукло-вогнутые. На рисунке рядом с изображениями линз (справа) даны их условные обозначения на оптических схемах.
Тонкая линза. Если толщина линзы пренебрежимо мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей и расстоянием от предмета до линзы, ее называют тонкой линзой. Вершины сферических сегментов тонкой линзы расположены так близко, что их принимают за одну точку, называемую центром линзы, и обозначают буквой $О$. Луч света, проходящий через оптический центр линзы, практически не преломляется.
Прямая $С_1С_2$, проходящая через центры сферических поверхностей $О$, ограничивающих линзу, называется главной оптической осью линзы. Любую другую прямую, проходящую через оптический центр, называют побочной оптической осью.
Фокусы линзы
Выпуклая (положительная, или собирающая) линза. Если на выпуклую линзу направить пучок света параллельно ее главной оптической оси, то после преломления в линзе он соберется в некоторой точке $F$ на оси линзы, которая называется главным фокусом линзы. Поэтому такие линзы называются положительными, или собирающими. Расстояние от центра линзы $О$ до точки $F$ называется фокусным расстоянием линзы. У линзы имеется два главных фокуса, с каждой стороны по одному.
Если на собирающую линзу направить пучок света, параллельный любой из ее побочных оптических осей, он соберется в точке, лежащей на плоскости, перпендикулярной главной оптической оси линзы и проходящей через ее главный фокус. Эта плоскость называется фокальной плоскостью линзы.
Вогнутая (отрицательная, или рассеивающая) линза. Пучок света, направленный параллельно оптической оси вогнутой линзы, после преломления в ней расходится. Если эти расходящиеся лучи продолжить в обратную сторону, они соберутся на оптической оси линзы со стороны падающего пучка в точку, которая называется мнимым фокусом линзы. Глазу, расположенному с правой стороны, будет казаться, что пучок лучей исходит из точки $F$. Такая линза называется отрицательной, или рассеивающей. Как и в случае собирающей линзы, фокусное расстояние измеряется от оптического центра до фокуса.
Фокусное расстояние линзы зависит от кривизны поверхностей, ограничивающих линзу. Чем больше кривизна поверхности линзы, тем меньше фокусное расстояние.
Оптической силой линзы называется физическая величина, обратная фокусному расстоянию:
Фокусное расстояние собирающей линзы (и соответственно, ее оптическую силу) условились считать положительной величиной, т. к. собирающая линза обладает действительным фокусом.
Фокусное расстояние рассеивающей линзы (и, соответственно, ее оптическая сила) — отрицательная величина, т. к. у рассевающей линзы мнимый фокус.
Построение изображений в линзах
Любой предмет можно разбить на маленькие области, которые условно могут быть приняты за точки. Поэтому для построения изображения любого предмета необходимо знать, как строится изображение произвольной точки.
Собирающая линза
Для образования оптического изображения точки в линзе достаточно двух лучей. В качестве таковых выбираются любые два из трех лучей, ход которых известен: 1) луч, идущий параллельно оптической оси линзы — луч $АС$, который после преломления пересекает оптическую ось в фокусе линзы $F$; 2) луч, проходящий через оптический центр линзы, который не меняет своего направления (луч $АА_1$); 3) луч, проходящий через фокус линзы, который после преломления пойдет параллельно главной оптической оси — луч $АD$. Точка $А_1$ пересечения этих трех лучей за линзой и будет изображением исходной точки $А$.
Для построения изображения точки $S$, находящейся на главной оптической оси, все три упомянутых выше луча не подходят, т. к. сливаются в один, идущий вдоль главной оптической оси, и потому в этом случае пользуются следующим приемом. Из точки $S$ проводят произвольный луч $SB$ до пересечения с линзой. Чтобы найти ход этого луча после преломления в линзе, проводят через центр линзы $О$ луч, параллельный $SB$ и являющийся побочной оптической осью линзы, до пересечения с фокальной плоскостью линзы в точке $Q$. Через эту точку пройдет преломленный луч $ВС$. Таким образом построен ход лучей, выходящих из точки $S$. После преломления эти лучи расходятся. Изображение $S_1$ будет мнимым, т. к. источник расположен между главным фокусом и линзой.
Рассеивающая линза
Построение изображения в рассеивающей линзе показано на рисунке. Поскольку лучи после преломления в рассеивающей линзе не пересекаются, то в фокусе ее собираются продолжения этих лучей. Получаемое изображение, следовательно, является мнимым и прямым. Изображение предмета расположено всегда между фокусом и оптическим центром линзы и поэтому оно всегда уменьшенное.
Формула тонкой линзы
Используя законы геометрии, в частности, подобие треугольников, можно вывести формулу, связывающую расстояние $d$ от предмета до линзы, расстояние $d_1$ от изображения до линзы и фокусное расстояние линзы $f$:
Уравнения называют формулой тонкой линзы. Величины, входящие в формулу, могут быть как положительными, так и отрицательными. Фокусное расстояние $f$ собирающей линзы считается положительным, а рассеивающей — отрицательным. Расстояние $d$ от линзы до предмета положительно, если это действительная светящаяся точка, и отрицательно, если мнимая (т. е. если на линзу падает сходящийся пучок лучей, продолжение которых сходится в одной точке). Расстояние $d_1$ от изображения до линзы положительно, если изображение действительное, и отрицательно, если оно мнимое. Учитывая сказанное, перед каждым членом в формулах ставят знак «+» или «-». Если знаки величин, входящих в формулы, неизвестны, ставят «+». Если в результате вычислений у какой-либо из величин получается знак «-», значит, эта величина — мнимая.
Увеличение линзы
Увеличение линзы равно отношению расстояния от изображения до линзы к расстоянию от линзы до предмета:
Линзы являются основной частью фотоаппарата, проекционного аппарата, микроскопа и телескопа. В глазу есть своя линза — хрусталик.
Механическое равновесие, механические колебания и волны. Условие равновесия твёрдого тела, закон Паскаля, сила Архимеда,
В. З. Шапиро
Четвертое задание ЕГЭ по физике проверяет ваши знания по нескольким разделам физики: «Механические колебания и волны», «Сила Архимеда», «Условие равновесия рычага». Это задание базового уровня, без возможности выбора ответа.
Необходимая теория: Статика жидкостей и газов
1. Деревянный кубик имеет ребро 3 см. Определите архимедову силу, действующую на кубик при его полном погружении в воду.
Ответ: __________________________ Н.
Применим формулу для силы Архимеда.
– плотность жидкости, в которую погружается тело. Проведем расчет:
Ответ: 0,27 Н.
Секрет решения: В этой достаточно простой задаче можно допустить ошибку, перепутав плотности жидкости (воды) и дерева. В законе Архимеда используется плотность жидкости, в которую погружается тело.
Необходимая теория: Механические колебания и Механические волны
2. Колеблющаяся струна издаёт звук с длиной волны 0,17 м. Какова частота её колебаний, если скорость звука в воздухе 340 м/с?
Ответ: ___________________________ Гц.
Формула, которая связывает длину волны, частоту и скорость ее распространения, имеет вид:
Отсюда можно выразить частоту колебаний
Ответ: 2000 Гц.
Обратите внимание на тему «Колебания и волны». Если у вас есть глубокое понимание процессов колебательного и волнового движения в механике – вы сможете провести полную аналогию, рассматривая колебательные процессы в электродинамике.
3. Груз, подвешенный на лёгкой пружине жёсткостью 400 Н/м, совершает свободные вертикальные гармонические колебания. Пружину какой жёсткости надо взять вместо первой пружины, чтобы период свободных колебаний этого груза стал в 2 раза меньше?
Ответ: ___________________________ Н/м.
Формула для периода колебаний пружинного маятника имеет вид:
Для двух случаев запишем уравнения:
Ответ: 1600 Н/м.
Формулы периодов колебаний математического и пружинного маятников являются базовыми и входят в Кодификатор ЕГЭ по физике. Только через многократное решение задач и вывод физических величин, входящих в эту формулу можно добиться безошибочного применения этих закономерностей.
Необходимая теория: Простые механизмы
4. С использованием нити ученик зафиксировал рычаг. Какова масса подвешенного к рычагу груза, если сила натяжения нити равна 3 Н?
Ответ: ______________________ кг.
Условие равновесия рычага можно выразить следующим образом:
Силу натяжения нити T можно приравнять к
а вес груза P к
Ответ: 0,5 кг.
Секрет решения: При рассмотрении условия равновесия рычага надо помнить, что плечо силы – это кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси вращения (точки опоры). Если дополнительно в задаче дается масса рычага, то необходимо принять во внимание силу тяжести, которая действует на сам рычаг.
Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Задание 4 ЕГЭ по физике» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в высшее учебное заведение или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из данного раздела.
Публикация обновлена:
07.05.2023
