Оглавление

Глава 1. Законы взаимодействия и движения тел

• § 1. Материальная точка. Система отсчёта

1. Можно ли считать автомобиль материальной точкой при определении пути, который он прошёл за 2 ч, двигаясь со средней скоростью, равной 80 км/ч; при обгоне им другого автомобиля?

Возможные ответы:


2. Самолёт совершает перелёт из Москвы во Владивосток. Может ли рассматривать самолёт как материальную точку диспетчер, наблюдающий за его движением; пассажир этого самолёта?

3. Когда говорят о скорости машины, поезда и других транспортных средств, тело отсчёта обычно не указывают. Что подразумевают в этом случае под телом отсчёта?

4. Мальчик стоял на земле и наблюдал, как его младшая сестра каталась на карусели. После катания девочка сказала брату, что и он сам, и дома, и деревья быстро проносились мимо неё. Мальчик же стал утверждать, что он вместе с домами и деревьями был неподвижен, а двигалась сестра. Относительно каких тел отсчёта рассматривали движение девочка и мальчик? Объясните, кто прав в споре.

5. Относительно какого тела отсчёта рассматривают движение, когда говорят: а) скорость ветра равна 5 м/с; б) бревно плывёт по течению реки, поэтому его скорость равна нулю; в) скорость плывущего по реке дерева равна скорости течения воды в реке; г) любая точка колеса движущегося велосипеда описывает окружность; д) солнце утром восходит на востоке, в течение дня движется по небу, а вечером заходит на западе?




• § 2. Перемещение


Возможные ответы:


1. Какую физическую величину определяет водитель автомобиля по спидометру — пройденный путь или перемещение?



2. Как должен двигаться автомобиль в течение некоторого промежутка времени, чтобы по спидометру можно было определить модуль перемещения, совершённого автомобилем за этот промежуток времени?






• § 3. Определение координаты движущегося тела


Возможные ответы:


1. Мотоциклист, переехав через мост, движется по прямолинейному участку дороги. У светофора, находящегося на расстоянии 10 км от моста, мотоциклист встречает велосипедиста. За 0,1 ч с момента встречи мотоциклист перемещается на 6 км, а велосипедист — на 2 км от светофора (при этом оба они продолжают двигаться прямолинейно в противоположных направлениях).
Определите координаты мотоциклиста и велосипедиста и расстояние между ними спустя 0,1 ч после их встречи.



2. Мальчик держит в руках мяч на высоте 1 м от поверхности земли. Затем он подбрасывает мяч вертикально вверх. За некоторый промежуток времени t мяч успевает подняться на 2,4 м от своего первоначального положения, достигнув при этом точки наибольшего подъёма, и опуститься от этой точки на 1,25 м (рис. 5).
Пользуясь этим рисунком, определите: а) координату начального положения мяча; б) проекцию stx вектора перемещения st, совершённого мячом за время t; в) координату xt, которую имел мяч через промежуток времени t после броска.






• § 4. Перемещение при прямолинейном равномерном движении


Возможные ответы:


1. Может ли график зависимости модуля вектора скорости от времени располагаться под осью Ot (т. е. в области отрицательных значений оси скорости)?



2. Постройте графики зависимости проекций векторов скорости от времени для трёх автомобилей, движущихся прямолинейно и равномерно, если два из них едут в одном направлении, а третий — навстречу им. Скорость первого автомобиля равна 60 км/ч, второго — 80 км/ч, а третьего — 90 км/ч.







§ 5. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение


Возможные ответы:


1. За один и тот же промежуток времени t модуль вектора скорости первого автомобиля изменился от до v', а второго — от v2 до v' (векторы скорости изображены в одинаковом масштабе на рисунке 9). Какой из автомобилей двигался в указанный промежуток с большим ускорением? Скорость какого из них возрастала быстрее?



2.Самолёт, разгоняясь перед взлётом, в течение некоторого промежутка времени двигался равноускоренно. Каково было при этом ускорение самолёта, если за 30 с его скорость возросла от 10 до 55 м/с?



3. С каким ускорением двигался поезд на некотором участке пути, если за 12 с его скорость возросла на 6 м/с?







• § 6. Скорость прямолинейного равноускоренного движения. График скорости


Возможные ответы:


1. Хоккеист слегка ударил клюшкой по шайбе, придав ей скорость 2 м/с. Чему будет равна скорость шайбы через 4 с после удара, если в результате трения о лёд она движется с ускорением 0,25 м/с2?



2. Лыжник съезжает с горы из состояния покоя с ускорением, равным 0,2 м/с2. Через какой промежуток времени его скорость возрастёт до 2 м/с?



3. В одних и тех же координатных осях постройте графики проекции вектора скорости (на ось X, сонаправленную с вектором начальной скорости) при прямолинейном равноускоренном движении для случаев: a) v0x = 1 м/с, ах = 0,5 м/с2; б) v0x = 1 м/с, ах = 1 м/с2; в) v0х = 2 м/с, ах = 1 м/с2.
Масштаб: 1 см — 1 м/с; 1 см — 1с.



4. В одних и тех же координатных осях постройте графики проекции вектора скорости (на ось X, сонаправленную с вектором начальной скорости) при прямолинейном равноускоренном движении для случаев: a) v0x = 4,5 м/с, ах = -1,5 м/с2; б) v0x = 3 м/с, ах = -1 м/с2.



5. На рисунке 13 представлены графики зависимости модуля вектора скорости от времени при прямолинейном движении двух тел. С каким по модулю ускорением движется тело I; тело II?







• § 7. Перемещение тела при прямолинейном равноускоренном движении


Возможные ответы:


1. Велосипедист съехал с горки за 5 с, двигаясь с постоянным ускорением 0,5 м/с2. Определите длину горки, если известно, что в начале спуска скорость велосипедиста была равна 18 км/ч.



2. Поезд, идущий со скоростью 15 м/с, остановился через 20 с после начала торможения. Считая, что торможение происходило с постоянным ускорением, определите перемещение поезда за 20 с.



3. Приведите формулу S = (v0x+ vx)• t/2 к виду sx = (vx2-v0x2)/2ax. При необходимости воспользуйтесь указаниями в ответах.







• § 8. Перемещение тела при прямолинейном равноускоренном движении без начальной скорости


Возможные ответы:


1. Отходящий от станции поезд в течение первых 20 с движется прямолинейно и равноускоренно. Известно, что за третью секунду от начала движения поезд прошёл 2 м. Определите модуль вектора перемещения, совершённого поездом за первую секунду, и модуль вектора ускорения, с которым он двигался.


2. Автомобиль, двигаясь равноускоренно из состояния покоя, за пятую секунду разгона проходит 6,3 м. Какую скорость развил автомобиль к концу пятой секунды от начала движения?


3. Некоторое тело за первые 0,03 с движения без начальной скорости переместилось на 2 мм, за первые 0,06 с — на 8 мм, за первые 0,09 с — на 18 мм. На основании закономерности (1) докажите, что в течение всех 0,09 с тело двигалось равноускоренно.






• § 9. Относительность движения


Возможные ответы:


1. Вода в реке движется со скоростью 2 м/с относительно берега. По реке плывёт плот. Какова скорость плота относительно берега; относительно воды в реке?



2. В некоторых случаях скорость тела может быть одинаковой в разных системах отсчёта. Например, поезд движется с одной и той же скоростью в системе отсчёта, связанной со зданием вокзала, и в системе отсчёта, связанной с растущим у дороги деревом. Не противоречит ли это утверждению о том, что скорость относительна? Ответ поясните.



3. При каком условии скорость движущегося тела будет одинакова относительно двух систем отсчёта?



4. Благодаря суточному вращению Земли человек, сидящий на стуле в своём доме в Москве, движется относительно земной оси со скоростью примерно 900 км/ч. Сравните эту скорость с начальной скоростью пули относительно пистолета, которая равна 250 м/с.



5. Торпедный катер идёт вдоль шестидесятой параллели южной широты со скоростью 90 км/ч по отношению к суше. Скорость суточного вращения Земли на этой широте равна 223 м/с. Чему равна (в СИ) и куда направлена скорость катера относительно земной оси, если он движется на восток; на запад?







• § 10. Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона


Возможные ответы:


На столе в равномерно и прямолинейно движущемся поезде стоит легкоподвижный игрушечный автомобиль. При торможении поезда автомобиль без внешнего воздействия покатился вперёд, сохраняя свою скорость относительно земли.
Выполняется ли закон инерции: а) в системе отсчёта, связанной с землёй; б) в системе отсчёта, связанной с поездом, во время его прямолинейного и равномерного движения; во время торможения?
Можно ли в описанном случае считать инерциальной систему отсчёта, связанную с землёй; с поездом?







• § 11. Второй закон Ньютона


Возможные ответы:


1. Определите силу, под действием которой велосипедист скатывается с горки с ускорением, равным 0,8 м/с2, если масса велосипедиста вместе с велосипедом равна 50 кг.



2. Через 20 с после начала движения электровоз развил скорость 4 м/с. Найдите силу, сообщающую ускорение, если масса электровоза равна 184 т.



3. Два тела равной массы движутся с ускорениями 0,08 и 0,64 м/с2 соответственно. Равны ли модули действующих на тела сил? Чему равна сила, действующая на второе тело, если на первое действует сила 1,2 Н?



4. С каким ускорением будет всплывать находящийся под водой мяч массой 0,5 кг, если действующая на него сила тяжести равна 5 Н, архимедова сила — 10 Н, а средняя сила сопротивления движению — 2 Н?



5. Баскетбольный мяч, пройдя сквозь кольцо и сетку, под действием силы тяжести сначала движется вниз с возрастающей скоростью, а после удара о пол — вверх с уменьшающейся скоростью. Как направлены векторы ускорения, скорости и перемещения мяча по отношению к силе тяжести при его движении вниз; вверх?



6. Тело движется прямолинейно с постоянным ускорением. Какая величина, характеризующая движение этого тела, всегда сонаправлена с равнодействующей приложенных к телу сил, а какие величины могут быть направлены противоположно равнодействующей?







• § 12. Третий закон Ньютона


Возможные ответы:


1. На рисунке 25 изображён лежащий на доске камень. Сделайте в тетради такой же рисунок и изобразите стрелочками две силы, которые по третьему закону Ньютона равны друг другу. Что это за силы? Обозначьте их.



2. Будет ли превышен предел измерений динамометра Д, изображённого на рисунке 26, если он рассчитан на измерение сил до 100 Н включительно?



3. На рисунке 27, а изображены две тележки, соединённые между собой нитью. Под действием некоторой силы F тележки пришли в движение с ускорением а = 0,2 м/с2.
а) Определите проекции на ось X сил F2 и F1,c которыми нить действует соответственно на вторую и первую тележки. (Трение не учитывайте.)
б) Чему будут равны проекции сил Fl и F2, если тележки поменять местами, как показано на рисунке 27, б?
в) В каком из двух случаев, показанных на рисунке 27, нить между тележками натянута сильнее?
г) Определите проекцию силы F, под действием которой тележки пришли в движение.







• § 13. Свободное падение тел


Возможные ответы:


1. С какой высоты свободно падала сосулька, если расстояние до земли она преодолела за 4 с?



2. Определите время падения монетки, если её выронили из рук на высоте 80 см над землёй. (Принять g = 10 м/с2.)



3. Маленький стальной шарик упал с высоты 45 м. Сколько времени длилось его падение? Какое перемещение совершил шарик за первую и последнюю секунды своего движения? (Принять g = 10 м/с2.)







• § 14. Движение тела, брошенного вертикально вверх. Невесомость


Возможные ответы:


Теннисный мяч бросили вертикально вверх с начальной скоростью 9,8 м/с. Через какой промежуток времени скорость поднимающегося мяча уменьшится до нуля? Какое перемещение от места броска совершит при этом мяч?





• § 15. Закон всемирного тяготения


Возможные ответы:


1. Приведите примеры проявления силы тяготения.



2. Космическая станция летит от Земли к Луне. Как меняется при этом модуль вектора силы её притяжения к Земле; к Луне? С одинаковыми или различными по модулю силами притягивается станция к Земле и Луне, когда она находится посередине между ними? Если силы различны, то какая больше и во сколько раз? Все ответы обоснуйте. (Известно, что масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны.)



3. Известно, что масса Солнца в 330000 раз больше массы Земли. Верно ли, что Солнце притягивает Землю в 330000 раз сильней, чем Земля притягивает Солнце? Ответ поясните.



4. Мяч, подброшенный мальчиком, в течение некоторого времени двигался вверх. При этом его скорость всё время уменьшалась, пока не стала равной нулю. Затем мяч стал падать вниз с возрастающей скоростью. Объясните: а) действовала ли на мяч сила притяжения к Земле во время его движения вверх; вниз; б) что послужило причиной уменьшения скорости мяча при его движении вверх; увеличения его скорости при движении вниз; в) почему при движении мяча вверх его скорость уменьшалась, а при движении вниз — увеличивалась.



5. Притягивается ли к Луне человек, стоящий на Земле? Если да, то к чему он притягивается сильнее — к Луне или к Земле? Притягивается ли Луна к этому человеку? Ответы обоснуйте.





• § 16. Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах


Возможные ответы:


1. Чему равна сила тяжести, действующая на тело массой 2,5 кг; 600 г; 1,2 т; 50 т? (Принять g = 10 м/с2.)



2. Определите приблизительно силу тяжести, действующую на человека массой 64 кг. (Принять g = 10 м/с2.) Притягивается ли земной шар к этому человеку? Если да, то чему приблизительно равна эта сила?



3. Первый советский искусственный спутник Земли был запущен 4 октября 1957 г. Определите массу этого спутника, если известно, что на Земле на него действовала сила тяжести, равная 819,3 Н.



4. Ракета пролетает на расстоянии, равном 5000 км от поверхности Земли. Можно ли рассчитывать действующую на космическую ракету силу тяжести, принимая g = 9,8 м/с2? (Известно, что радиус Земли приблизительно равен 6400 км.) Ответ поясните.



5. Ястреб в течение некоторого времени может парить на одной и той же высоте над Землёй. Значит ли это, что на него не действует сила тяжести? Что произойдёт с ястребом, если он сложит крылья?



6. С Земли стартует космическая ракета. На каком расстоянии от поверхности Земли сила тяжести ракеты будет в 4 раза меньше, чем перед стартом; в 9 раз меньше, чем перед стартом?





• Это любопытно. Открытие планет Нептун и Плутон


Возможные ответы:



• § 17. Прямолинейное и криволинейное движение


Возможные ответы:


1. Шарик катился по горизонтальной поверхности стола от точки А к точке В (рис. 36). В точке В на шарик подействовали силой F. В результате он стал двигаться к точке С. В каком из направлений, обозначенных стрелками 1,2, 3 и 4, могла действовать сила F?


 


2. На рисунке 37 изображена траектория движения шарика. На ней отмечены положения шарика через каждую секунду после начала движения. Действовала ли на шарик сила на участке 0—3; 4—6; 7—9; 10—12; 13—15; 16—19? Если сила действовала, то как она была направлена по отношению к вектору скорости? Почему на участке 7—9 шарик повернул налево, а на участке 10—12 — направо по отношению к направлению движения перед поворотом? Сопротивление движению не учитывайте.







3. На рисунке 38 линией ABCDE изображена траектория движения некоторого тела. На каких участках на тело наверняка действовала сила? Могла ли на тело действовать какая-нибудь сила при его движении на других участках этой траектории? Все ответы обоснуйте.







• § 18. Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью


Возможные ответы:


1. При работе стиральной машины в режиме сушки поверхность её барабана, находящаяся на расстоянии 21 см от оси вращения, движется вокруг этой оси со скоростью 20 м/с. Определите ускорение, с которым движутся точки поверхности барабана.




2. Определите ускорение конца секундной стрелки часов, если он находится на расстоянии R = 2 см от центра вращения. (Длина I окружности радиусом R определяется по формуле: I = 6,28R.)




3. Докажите, что ускорение движения крайней точки стрелки часов в два раза больше ускорения средней точки этой стрелки (т. е. точки, находящейся посередине между центром вращения стрелки и её концом).




4. Минутная и секундная стрелки часов вращаются вокруг общего центра. Расстояния от центра вращения до концов стрелок одинаковы. Чему равно отношение ускорений, с которыми движутся концы стрелок? Какая стрелка движется с большим ускорением?




5. Масса Земли равна 6 • 10 24 кг, а масса Луны — 7 • 10 22 кг. Считая, что Луна движется вокруг Земли по окружности радиусом 384000 км, определите: а) силу притяжения между Землёй и Луной; б) центростремительное ускорение, с которым Луна движется вокруг Земли; в) модуль скорости движения Луны относительно Земли.





• § 19. Искусственные спутники Земли


Возможные ответы:


1. Определите скорость искусственного спутника Земли, если он движется по круговой орбите на высоте 2600 км над поверхностью Земли. (М3= 6 • 10 24 кг; R3 = 6,4 • 10 6 м.)




2. Если бы на круговую орбиту вблизи поверхности Луны был выведен искусственный спутник, то он двигался бы со скоростью 1,67 км/с. Определите радиус Луны, если известно, что ускорение свободного падения на её поверхности равно 1,6 м/с2.





• § 20. Импульс тела. Закон сохранения импульса


Возможные ответы:


1. Две игрушечные заводные машины, массой по 0,2 кг каждая, движутся прямолинейно навстречу друг другу. Скорость каждой машины относительно земли равна 0,1 м/с. Равны ли векторы импульсов машин; модули векторов импульсов? Определите проекцию импульса каждой из машин на ось X, параллельную их траектории.




2. На сколько изменится (по модулю) импульс автомобиля массой 1 т при изменении его скорости от 54 до 72 км/ч?




3. Человек сидит в лодке, покоящейся на поверхности озера. В какой-то момент он встаёт и идёт с кормы на нос. Что произойдёт при этом с лодкой? Объясните явление на основе закона сохранения импульса.




4. Железнодорожный вагон массой 35 т подъезжает к стоящему на том же пути неподвижному вагону массой 28 т и автоматически сцепляется с ним. После сцепки вагоны движутся прямолинейно со скоростью 0,5 м/с. Какова была скорость вагона массой 35 т перед сцепкой?





• § 21. Реактивное движение. Ракеты


Возможные ответы:


1. С лодки, движущейся со скоростью 2 м/с, человек бросает весло массой 5 кг с горизонтальной скоростью 8 м/с противоположно движению лодки. С какой скоростью стала двигаться лодка после броска, если её масса вместе с человеком равна 200 кг?



2. Какую скорость получит модель ракеты, если масса её оболочки равна 300 г, масса пороха в ней 100 г, а газы вырываются из сопла со скоростью 100 м/с? (Считайте истечение газа из сопла мгновенным.)



3. На каком оборудовании и как проводится опыт, изображённый на рисунке 50? Какое физическое явление в данном случае демонстрируется, в чём оно заключается и какой физический закон лежит в основе этого явления?
Примечание: резиновая трубка была расположена вертикально до тех пор, пока через неё не начали пропускать воду.



4. Проделайте опыт, изображённый на рисунке 50. Когда резиновая трубка максимально отклонится от вертикали, перестаньте лить воду в воронку. Пока оставшаяся в трубке вода вытекает, понаблюдайте, как будет меняться: а) дальность полёта воды в струе (относительно отверстия в стеклянной трубке); б) положение резиновой трубки. Объясните оба изменения.





• § 22. Вывод закона сохранения механической энергии


Возможные ответы:


1. Решите рассмотренную в параграфе задачу из примера 2 без использования закона сохранения механической энергии.



2. Оторвавшаяся от крыши сосулька падает с высоты h = 36 м от земли. Какую скорость v она будет иметь на высоте h — 31 м? (Принять g= 10 м/с2.)



3. Шарик вылетает из детского пружинного пистолета вертикально вверх с начальной скоростью v0 = 5 м/с. На какую высоту от места вылета он поднимется? (Принять g = 10 м/с2.)





• Итоги главы. Законы взаимодействия и движения тел

Глава 2. Механические колебания и волны. Звук

• § 23. Колебательное движение. Свободные колебания


Возможные ответы:


1. Рассмотрите рисунок 56 и укажите, какие системы являются колебательными, а какие — нет.



2. На рисунке 57 изображён металлический диск, подвешенный на трёх резиновых шнурах. Если диск немного повернуть вокруг вертикальной оси и отпустить, то он будет в течение некоторого времени поворачиваться вокруг этой оси то по ходу часовой стрелки, то против. Объясните: а) под действием какой силы происходят колебания диска; б) возникла бы эта сила или нет, если бы диск не действовал на шнуры своим весом; в) какие тела входят в эту колебательную систему; г) является ли эта система маятником.



3. Что общего в колебательном движении подвешенного к нити груза (см. рис. 52, a) и движении по окружности шара легкоатлетического молота (см. рис. 41)? Чем отличаются эти движения?





• § 24. Величины, характеризующие колебательное движение


Возможные ответы:


1. На рисунке 62 изображены пары колеблющихся маятников. В каких случаях два маятника колеблются: в одинаковых фазах по отношению друг к другу; в противоположных фазах?


2. Частота колебаний стометрового железнодорожного моста равна 2 Гц. Определите период этих колебаний.


3. Период вертикальных колебаний железнодорожного вагона равен 0,5 с. Определите частоту колебаний вагона.


4. Игла швейной машины делает 600 полных колебаний в минуту. Какова частота колебаний иглы?


5. Амплитуда колебаний груза на пружине равна 3 см. Какой путь от положения равновесия пройдёт груз за время, равное 1/4 Т; 1/2 Т; 3/4 Т; Т?


6. Амплитуда колебаний груза на пружине равна 10 см, частота 0,5 Гц. Какой путь пройдёт груз за 2 с?





• § 25. Гармонические колебания


Возможные ответы:



• § 26. Затухающие колебания. Вынужденные колебания


Возможные ответы:


1. Горизонтальный пружинный маятник, изображённый на рисунке 53, отвели в сторону и отпустили. Как меняются перечисленные в таблице 1 величины при движении маятника на указанных участках его пути? Перечертите таблицу в тетрадь и заполните её.



2. На рисунке 67 изображён шарик на нити, колеблющийся без трения между точками А и В. Находясь в точке В, этот маятник обладает потенциальной энергией, равной 0,01 Дж относительно горизонтали 1, принятой за нулевой уровень отсчёта потенциальной энергии. Чему равна: а) потенциальная энергия шарика в точках А и О; б) кинетическая энергия шарика в точках В, О и А; в) полная механическая энергия шарика в точках В, D, О, С и А?



3. Рассмотрите рисунок 56 и скажите, какие из тел способны совершать: свободные колебания; вынужденные колебания. Ответ обоснуйте.



4. Могут ли происходить: а) вынужденные колебания в колебательной системе; б) свободные колебания в системе, не являющейся колебательной? Приведите примеры.





• § 27. Резонанс


Возможные ответы:


1. Маятник 3 (см. рис. 68, б) совершает свободные колебания.
а) Какие колебания – свободные или вынужденные – будут совершать при этом маятники 1, 2 и 4?
б) Каковы собственные частоты маятников 1, 2 и 4 по сравнению с частотой колебаний маятника 3?





2. Вода, которую мальчик несёт в ведре, начинает сильно расплёскиваться. Мальчик меняет темп хотьбы (или просто «сбивает ногу»), и расплёскивание прекращается. Почему так происходит?





3. Собственная частота качелей равна 0,5 Гц. Через какие промежутки времени нужно подталкивать их, чтобы раскачать как можно сильнее, действуя относительно небольшой силой?






• § 28. Распространение колебаний в среде. Волны


Возможные ответы:



• § 29. Длина волны. Скорость распространения волн


Возможные ответы:


1. С какой скоростью распространяется волна в океане, если длина волны равна 270 м, а период колебаний равен 13,5 с?





2. Определите длину волны при частоте 200 Гц, если скорость распространения волны равна 340 м/с?





3. Лодка качается на волнах, распространяющихся со скоростью 1,5 м/с. Расстояние между двумя ближайшими гребнями волн равно 6 м. Определите период колебаний лодки.






• § 30. Источники звука. Звуковые колебания


Возможные ответы:


Звук от взмахов крыльев летящего комара мы слышим, а летящей птицы – нет. Почему?






• § 31. Высота, тембр и громкость звука


Возможные ответы:


1. Какое насекомое чаще машет крыльями в полёте – шмель, комар или муха? Почему вы так думаете?





2. Зубья вращающейся циркулярной пилы создают в воздухе звуковую волну. Как изменится высота звука, издаваемого пилой при её холостом ходе, если на ней начать распиливать толстую доску из плотной древесины? Почему?





3. Известно, что чем туже натянута струна на гитаре, тем более высокий звук она издаёт. Как изменится высота звучания гитарных струн при значительном повышении температуры окружающего воздуха? Ответ поясните.






• § 32. Распространение звука. Звуковые волны


Возможные ответы:


1. Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле? Ответ обоснуйте.





2. Если к каждому из концов нити привязать по одной половинке мыльницы, то с помощью такого телефона можно переговариваться даже шёпотом, находясь в разных комнатах. Объясните явление.





3. Определите скорость звука в воде, если источник, колеблющийся с периодом 0,002 с, возбуждает в воде волны длиной 2,9 м.





4. Определите длину звуковой волны частотой 725 Гц в воздухе, в воде и в стекле.





5. По одному концу длинной металлической трубы один раз ударили молотком. Будет ли звук от удара распространяться ко второму концу трубы по металлу; по воздуху внутри трубы? Сколько ударов услышит человек, стоящий у другого конца трубы?





6. Наблюдатель, стоящий около прямолинейного участка железной дороги, увидел пар над свистком идущего вдали паровоза. Через 2 с после появления пара он услышал звук свистка, а через 34 с паровоз прошёл мимо наблюдателя. Определите скорость движения паровоза.


>



• § 33. Отражение звука. Звуковой резонанс


Возможные ответы:



• Итоги главы. Механические колебания и волны. Звук

Глава 3. Электромагнитное поле

• § 34. Магнитное поле


Возможные ответы:


1. На рисунке 92 изображён участок ВС проводника с током. Вокруг него в одной из плоскостей показаны линии магнитного поля, созданного этим током. Существует ли магнитное поле в точке А?





2. В какой из точек — А, М или N (см. рис. 92) — магнитное поле тока, протекающего по участку ВС проводника, будет действовать на магнитную стрелку с наибольшей силой; с наименьшей силой?





3. На рисунке 93 изображён проволочный виток с током и линии магнитного поля, создаваемого этим током.
а) Есть ли среди указанных на рисунке точек А, В, С и D такие, в которых поле действовало бы на магнитную стрелку с одинаковой по модулю силой? (АС = AD, АЕ = BE.) Если такие точки есть, укажите их.
б) В какой из точек — А, В, С или D — поле действует на магнитную стрелку с наибольшей силой?
в) Можно ли найти такие точки, в которых сила действия поля на магнитную стрелку была бы одинакова как по модулю, так и по направлению? Если да, то сделайте в тетради рисунок и укажите на нём хотя бы две пары таких точек.






• § 35. Направление тока и направление линий его магнитного поля


Возможные ответы:


1. На рисунке 98 изображён проволочный прямоугольник, направление тока в нём показано стрелками. Перечертите рисунок в тетрадь и, пользуясь правилом буравчика, начертите вокруг каждой из его четырёх сторон по одной магнитной линии, указав стрелкой её направление.





2. Определите направление тока в катушке и полюсы источника тока (рис. 99), если при прохождении тока в катушке возникают указанные на рисунке магнитные полюсы.





3. Направление тока в витках обмотки подковообразного электромагнита показано стрелками (рис. 100). Определите полюсы электромагнита.





4. Параллельные провода, по которым текут токи одного направления, притягиваются, а параллельные пучки электронов, движущихся в одном направлении, отталкиваются. В каком из этих случаев взаимодействие обусловлено электрическими силами, а в каком — магнитными? Почему вы так считаете?






• § 36. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки


Возможные ответы:


1. В какую сторону покатится лёгкая алюминиевая трубочка при замыкании цепи (рис. 106)?





2. На рисунке 107 изображены два оголённых проводника, соединённых с источником тока, и лёгкая алюминиевая трубочка АВ.
Вся установка находится в магнитном поле. Определите направление тока в трубочке АВ, если в результате взаимодействия этого тока с магнитным полем трубочка катится по проводникам в направлении, указанном на рисунке. Какой полюс источника тока является положительным, а какой — отрицательным?





3. Между полюсами магнитов (рис. 108) расположены четыре проводника с током. Определите, в какую сторону движется каждый из них.





4. Отрицательно заряженная частица движется со скоростью v в магнитном поле (рис. 109). Укажите направление силы, с которой поле действует на частицу.





5. Магнитное поле действует с силой F на частицу, движущуюся со скоростью v (рис. 110). Определите знак заряда частицы.






• § 37. Индукция магнитного поля


Возможные ответы:


1. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции поместили прямолинейный проводник, по которому протекает ток. Сила тока в проводнике 4 А. Определите индукцию этого поля, если оно действует с силой 0,2 Н на каждые 10 см длины проводника.





2. Проводник с током поместили в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции В. Через некоторое время силу тока в проводнике уменьшили в 2 раза. Изменилась ли при этом индукция В магнитного поля, в которое был помещён проводник? Сопровождалось ли уменьшение силы тока изменением какой-либо другой физической величины? Если да, то что это за величина и как






• § 38. Магнитный поток


Возможные ответы:


Проволочная катушка К1 со стальным сердечником включена в цепь источника постоянного тока последовательно с реостатом R и ключом К (рис. 118). Электрический ток, протекающий по виткам катушки K1 создаёт в пространстве вокруг неё магнитное поле. В поле катушки K1 находится такая же катушка К2.
Каким образом можно менять магнитный поток, пронизывающий катушку К2? Рассмотрите все возможные варианты.






• § 39. Явление электромагнитной индукции


Возможные ответы:


1. Как создать кратковременный индукционный ток в катушке К2, изображённой на рисунке 118?





2. Проволочное кольцо помещено в однородное магнитное поле (рис. 122). Стрелочки, изображённые рядом с кольцом, показывают, что в случаях а и б кольцо движется прямолинейно вдоль линий индукции магнитного поля, а в случаях в, г и д — вращается вокруг оси ОО'. В каких из этих случаев в кольце может возникнуть индукционный ток?






• § 40. Направление индукционного тока. Правило Ленца


Возможные ответы:


1. Как вы думаете, почему прибор, изображённый на рисунке 123, изготовлен из алюминия? Как проходил бы опыт, если бы прибор был железным; медным?





2. В данном ниже перечне логических операций, которые мы выполняли для определения направления индукционного тока, нарушена последовательность их проведения. Запишите в тетради буквы, обозначающие эти операции, расположив их в правильной последовательности.
а) Определили направление индукционного тока в кольце (пользуясь правилом правой руки).
б) Определили направление вектора индукции Вк магнитного поля тока в кольце по отношению к направлению вектора магнитной индукции Вм поля магнита, исходя из того, что кольцо отталкивается от магнита при его приближении (значит, они обращены друг к другу одноимёнными полюсами, и Вк ↑↓ Вм) и притягивается при удалении (значит, кольцо и магнит обращены друг к другу разноимёнными полюсами, и Вк ↑↑ Вм).
в) Определили направление вектора магнитной индукции Вм поля магнита (по расположению его полюсов).






• § 41. Явление самоиндукции


Возможные ответы:


В электрической цепи (рис. 130) напряжение, получаемое от источника тока, меньше напряжения зажигания неоновой лампы.
Как будет себя вести неоновая лампа при замыкании и размыкании ключа?
Что будет происходить с каждым элементом цепи (исключая источник тока и ключ) при замкнутом ключе; при замыкании ключа; при размыкании ключа?





• § 42. Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор


Возможные ответы:


1. Электростанции России вырабатывают переменный ток частотой 50 Гц. Определите период этого тока.




2. По графику (см. рис. 133) определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока i.





• § 43. Электромагнитное поле


Возможные ответы:


В опыте, изображённом на рисунке 120, при замыкании ключа сила тока, протекающего через катушку А, в течение некоторого промежутка времени увеличивалась. При этом в цепи катушки С возникал кратковременный ток. Отличаются ли чем-нибудь электрические поля, под действием которых возникали токи в катушках А и С? Существовали бы эти поля в момент замыкания ключа, если бы не было катушки С с гальванометром?





• § 44. Электромагнитные волны


Возможные ответы:


1. На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина радиоволны должна быть 600 м?




2. Радиосигнал, посланный с Земли на Луну, может отразиться от поверхности Луны и вернуться на Землю. Предложите способ измерения расстояния между Землёй и Луной с помощью радиосигнала.
Указание: задача решается таким же методом, каким измеряется глубина моря с помощью эхолокации (см. § 30).




3. Можно ли измерить расстояние между Землёй и Луной с помощью звуковой или ультразвуковой волны? Ответ обоснуйте.





• § 45. Колебательный контур. Получение электромагнитных колебаний


Возможные ответы:


Колебательный контур состоит из конденсатора переменной ёмкости и катушки. Как получить в этом контуре электромагнитные колебания, периоды которых отличались бы в 2 раза?





• § 46. Принципы радиосвязи и телевидения


Возможные ответы:


Период колебаний зарядов в антенне, излучающей радиоволны, равен 10 -7 с. Определите частоту этих радиоволн.





• § 47. Электромагнитная природа света


Возможные ответы:



• § 48. Преломление света. Физический смысл показателя преломления


Возможные ответы:


1. Какие из трёх величин — длина волны, частота и скорость распространения волны — изменятся при переходе волны из вакуума в алмаз?




2. Используя рисунок 143, докажите, что относительный показатель преломления n21 для данных двух сред не зависит от угла падения луча света.




3. Какая из двух сред (рис. 144) обладает большей оптической плотностью? В какой из них луч света распространяется с большей скоростью? Ответ обоснуйте.
Среда 1 оптически более плотная. В ней скорость распространения луча меньше.

4. Используя уравнения (4) и (5), докажите, что n21 = n2/n1 , где n1, — абсолютный показатель преломления первой среды, а n2 — второй.





• § 49. Дисперсия света. Цвета тел


Возможные ответы:


1. На столе в тёмной комнате лежат два листа бумаги — белый и чёрный. В центре каждого листа наклеен оранжевый круг. Что вы увидите, осветив эти листы белым светом; оранжевым светом такого же оттенка, как и круг?




2. Напишите на белом листе бумаги первые буквы названий всех цветов спектра фломастерами соответствующих цветов: К — красным, О — оранжевым, Ж — жёлтым и т. д. Рассмотрите буквы через трёх-сантиметровый слой ярко окрашенной прозрачной жидкости, налитой в тонкостенный стакан. Запишите результаты наблюдений и объясните их.
Указание: в качестве указанной жидкости можно использовать, например, малиновый или лимонный сироп, различные соки и т. п.




3. Рассмотрите рисунок 152, в и объясните, почему при входе в призму ADB лучи отклоняются в сторону более широкой её части (угол преломления меньше угла падения), а при входе в призму DBE — в сторону более узкой её части (угол преломления больше угла падения).
При входе в призму лучи переходят из менее плотной оптической среды в более плотную, а при выходе - наоборот.



• § 50. Типы оптических спектров


Возможные ответы:



• § 51. Поглощение и испускание света атомами. Происхождение линейчатых спектров


Возможные ответы:



• Итоги главы. Электромагнитное поле