Тема 2.2. Электромагнитные волны
Задача
Катушка приёмного контура радиоприёмника имеет индуктивность 1 мкГн. Какова ёмкость конденсатора, если идёт приём станции, работающей на длине волны 1000 м?
Раздел 3. Оптика
Задача
Найти угол падения луча на поверхность воды, если известно, что он больше угла преломления на 10º.
Таблица выбора варианта.
По номеру в списке журнала выберите свой вариант.
Требования к оформлению:
- записать номер варианта;
- записать номер задачи (например А-7);
- записать текст задачи;
- записать «Дано», «Решение» задачи.
Решению задачи должен предшествовать детальный анализ содержания задачи. Необходимо вникнуть в условие задачи; установить, каким закономерностям подчиняются рассматриваемые явления и процессы.
Решать задачу следует в общем виде – в буквенных обозначениях, так чтобы каждая искомая величина была выражена через заданные величины.
| № варианта | Уровень А | Уровень А | Уровень А | Уровень В | Уровень В | Уровень С |
Задачи для решения.
Уровень А:
- Выберите верный вариант ответа и обоснуйте его.
Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним?
а) увеличится в 81 раз б) уменьшится в 81 раз
в) увеличится в 9 раз г) уменьшится в 9 раз
2. Определить величину заряда, если известно, что в электрическом поле напряжённостью 5 кВ/м на заряд действует сила 30 Н.
3. Найдите электроемкость плоского конденсатора, изготовленного из алюминиевой фольги длиной 1,5м и шириной 0,9м. Толщина парафинированной бумаги 0,1мм. Диэлектрическая проницаемость парафина равна 2.
4. Чему равно общее сопротивление электрической цепи, изображенной на схеме, если сопротивления лампочек равны R1 = 8 Ом, R2 = 8 Ом, Rз = 3 Ом, R4 = 3 Ом?
| 5. В участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 2 Ом. Чему равно полное сопротивление участка? |  |
| 6. На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на ее клеммах. Чему равна мощность тока в лампе при напряжении 30 В ? |  |
7. Электрический утюг в течении 5 минут нагревается от сети с напряжением 220 В при силе тока 2 А. Какой электрический заряд прошёл через нагревательный элемент утюга и какая при этом выделилась энергия? Вычислить сопротивление нагревательного элемента утюга в рабочем состоянии?
8. На проводник длиной 50 см с током 2 А, однородное магнитное поле с магнитной индукцией 0,1 Тл действует с силой 0, 05 Н. Вычислите угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.
9. Выберите верный вариант ответа и обоснуйте его.
Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону ab рамки со стороны магнитного поля?
а) перпендикулярно плоскости чертежа, от нас
б)перпендикулярно плоскости чертежа, к нам
в)вертикально вверх в плоскости чертежа
г)вертикально вниз в плоскости чертежа
10. Определить магнитный поток проходящий сквозь поверхность со сторонами 25 и 60 см, если индукция равна 1,5 Тл, угол между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к плоскости 45˚.
11. Трансформатор повышает напряжение с 220 В до 660 В и содержит в первичной обмотке 850 витков. Определите коэффициент трансформации, число витков во вторичной обмотке.
12. Первичная обмотка трансформатора имеет 12000 витков и включена в сеть переменного тока с напряжением 120 В. Какое число витков должна иметь вторичная обмотка, если напряжение на ней 35 В?
13. Катушка идуктивностью 0,2 Гн включена в сеть переменного тока с частотой 50 Гц. Чему равно индуктивное сопротивление катушки?
| 14. Выберитеверный вариантответа и обоснуйте его. Какой из образов 1 – 4 служит изображением предмета АВ в тонкой линзе с фокусным расстоянием F? а) 1 б) 2 в) 3 г) 4 |  |
15. Скорость распространения света в первой прозрачной среде составляет 225000 км/с, а во втрой – 200 000 км/с. Луч света падает на поверхность раздела этих сред под углом 30º и переходит во вторую среду. Определить угол преломления луча.
16. Луч света переходит из глицерина в воздух. Каков будет угол преломления луча, если он падает на границу раздела двух сред под углом 22º ?
17. Пластина из никеля освещается светом, энергия фотонов которого равна 7 эВ. При этом, в результате фотоэффекта, из пластины вылетают электроны с энергией 2,5 эВ. Какова работа выхода электронов из никеля?
18. Фотоны с частотой 1,5 · 1015 Гц вырывают электроны из металлической пластины. Если максимальная кинетическая энергия вылетевшего электрона равна 2 эВ, то чему равна работа выхода?
19. Свет с длиной волны 660 нм полностью поглощается при нормальном падении на поверхность. Чему равен импульс, переданный одним фотоном поверхности ?
20. Во что превращается изотоп 210Тl после трёх последовательных β – распадов и одного α – распада? 81
21. В свинцовой капсуле находится 4,5∙1018 атомов радия. Определить активность радия, если его период полураспада равен 1620 лет.
22. Активность препарата составляет 25 МБк. Сколько ядер распадается при этом в единицу времени?
23. Изменяется ли химическая природа элемента при испускании γ-излучения его ядрами? Обоснуйте ответ.
24. Тонкая двояковыпуклая линза имеет фокусное расстояние 75 см. Чему равна её оптическая сила?
25. Почему на автобусах, троллейбусах и трамваях с наружной стороны устанавливают выпуклые зеркала?
26. Рассчитайте количество теплоты, которое выделит за 5 мин проволочная спираль сопротивлением 50 Ом, если сила тока равна 1,5 А.
27. Чему равен электрохимический эквивалент вещества, если известно, что масса вещества, выделившегося на электроде, равна 5 г, а заряд, прошедший через электролит, равен заряду электрона, т.е. 1,6∙ 10-19 Кл?
28. При электролизе раствора серной кислоты выделилось 0,3 г водорода за 50 минут при напряжении 220 В. Определить силу тока, протекавшего через электролит и сопротивление раствора. Электрохимический эквивалент водорода 10-8 кг/Кл.
29. Сколько времени длилось хромирование, если на изделие осел слой хрома массой 0, 864 г? Сила тока равна 4А, электрохимический эквивалент хрома 0,18∙10-6 кг/Кл.
30. При никелировании деталей из раствора соответствующей соли с сопротивлением 2 Ом за 1 час выделилось 20 г никеля. Электрохимический эквивалент никеля 3,04∙10-7 кг/Кл. Определить силу тока в ванне и напряжение на её зажимах.
31. При электролизе сернокислого цинка в течение 5 ч выделилось 30,6 г цинка при напряжении 10 В. Определить сопротивление электролита. Электрохимический эквивалент цинка 34· 10-8 кг/Кл.
32. При электролизе воды через ванну протекло 5000 Кл электричества. Электрохимический эквивалент кислорода 8,29∙10-8 кг/Кл. Сколько граммов кислорода выделилось на аноде?
33. За 15 минут на электроде выделилось 1485 мг чистой меди. Сопротивление раствора 0,8 Ом. Определите потребляемую мощность. Электрохимический эквивалент меди
3,3∙10-7 кг/Кл.
34. Определите массу алюминия, выделившегося за 10 ч на электроде, если сила тока в электролитической ванне равна 1А (электрохимический эквивалент алюминия равен 0,093 ·10-6 кг/Кл).
35. Как изменяются частота и длина волны при переходе света из воздуха в воду? Обоснуйте ответ.
36. Магнит вводится в алюминиевое кольцо так, как показано на рисунке. Направление тока в кольце указано стрелкой. Каким полюсом магнит вводится в кольцо? Обоснуйте ответ.
А) Положительным.
Б) Отрицательным.
В) Северным.
Г) Южным.
37. Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе стекло – воздух равен 
. Какова скорость света в стекле?
38. Ядро стронция 
претерпело бета-распад. Ядро какого химического элемента в результате образовалось?
39. Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?
40. Изменение магнитного потока Ф через замкнутый контур со временем проходит так, как показано на рисунке. На каком участке было получено максимальное значение модуля ЭДС ? Обоснуйте ответ.
Часть В.
1. Между точечными зарядами 6,4 ·10-6 Кл и -6,4 ∙10-6 Кл расстояние равно 12 см. Найдите напряженность в точке, удаленной на 8 см от обоих зарядов.
2. Два одинаковых металлических шарика, имеющие заряды по 10-6 Кл каждый, находятся на расстоянии 4 м друг от друга. Найдите напряженность электрического поля в точке, находящейся посередине между зарядами.
3. Одинаковые по модулю, но разные по знаку заряды 2нКл расположены в двух вершинах равностороннего треугольника. Сторона треугольника 5 см. Определите напряжённость в третьей вершине треугольника.
А) 40,5 В/м Б) 7,2 кВ/м В) 7,2 В/м Г) 40,5 кВ/м.
4. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов +2q и –q.
В какой точке А, В, или С модуль вектора напряженности электрического поля этих зарядов имеет максимальное значение? Обоснуйте ответ.
5. Плоский воздушный конденсатор отключили от источника тока, а затем увеличили расстояние между его пластинами. Что произойдет при этом с зарядом на обкладках конденсатора, электроемкостью конденсатора и напряжением на его обкладках? Обоснуйте ответ.
6. Кипятильник включен в Сеть с напряжением 220 В. Чему равна сила тока в спирали электрокипятильника, если она сделана из нихромовой проволоки длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,1 мм2?
7. Какова сила тока в проводнике с сопротивлением R4, если ЭДС источника 3 В, внутреннее сопротивление 1 Ом, внешние сопротивления R1=R4=1,75 Ом, R2=2 Ом, R3=6 Ом?
8. Нихромовый провод, сопротивление которого равно 24 Ом, имеет длину 4,8 м. Определить диаметр провода.
9. Сколько по весу меди потребуется для изготовления проволоки, площадь поперечного сечения которой равна 0,5 мм2 , чтобы сопротивление этой проволоки было равно 1,72 Ом?
10. Батарея аккумуляторов с внутренним сопротивлением 0,2 Ом питает 10 параллельно соединённых ламп с сопротивлением 250 Ом каждая. Соединительные провода сделаны из медной проволоки, длина которой равна 2,2 м и площадь поперечного сечения равна 0,4 мм2 . Сила тока в каждой лампе составляет 0,5 А. Определить ЭДС батареи.
11. К генератору тока с ЭДС 120 В и внутренним сопротивлением 3 Ом присоединён нагревательный прибор, сопротивление которого 21 Ом. Определить силу тока в цепи и падение напряжения внутри генератора.
12. При электролизе раствора серной кислоты расходуется мощность 37Вт. Определите сопротивление электролита, если за время 50 мин выделяется 0,3 г водорода.
13. При электролизе подкисленной воды через ванну прошёл заряд 7500 Кл. Выделившийся кислород находится в объёме 0,5 л под давлением 101 кПа. Какова его абсолютная температура?
14. Никелирование с помощью электролиза металлической пластинки, имеющей площадь 48 см2, продолжалось 4 ч при силе тока 0,15 А. Найдите толщину слоя никеля. Валентность никеля равна 2.
15. Заряженная частица, обладающая кинетической энергией 1эВ, движется в однородном магнитном поле. Рассчитайте радиус окружности, по которой движется частица, если магнитное поле действует на нее с силой 3,2∙10–16Н. Ответ выразите в миллиметрах (мм).
16. В горизонтально расположенном проводнике длиной 50 см и массой 10 г сила тока равна 20 А. Найдите индукцию магнитного поля, в которое нужно поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.
17. Два параллельных проводника с протекающими по ним одинаковыми токами находятся на расстоянии 8,7 см друг от друга и притягиваются с силой 25 мН. Определить силу тока в проводниках, если их длина 320 см.
18. Электрон движется в однородном магнитном поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции по окружности радиусом 10 см. Определить скорость движения электронов, если напряжённость поля равна 1,6∙102 А/м. Движение происходит в вакууме.
19. В каких пределах должна изменяться индуктивность катушки колебательного контура, чтобы в контуре происходили колебания с частотой от 400 до 500 Гц? Ёмкость конденсатора 10 мкФ.
20. Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора с емкостью 10 мкФ. Конденсатор зарядили до 2 В, и он начал разряжаться. Чему будет ток в момент, когда энергия контура окажется поровну разделенной между электрическими и магнитными полями?
21. Угловая высота Солнца над горизонтом α = 20º. Как надо расположить плоское зеркало, чтобы отражённые лучи направить: а) вертикально вверх; б) вертикально вниз?
22. Рассматривая предмет в собирающую линзу, его располагают на расстоянии 4 см от неё. При этом получают мнимое изображение, в 5 раз больше самого предмета. Какова оптическая сила линзы?
23. Какую скорость получают вырванные из калия электроны при облучении его фиолетовым светом с длиной волны 0,42 мкм, если работа выхода электронов из калия равна 2эВ.
24. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Какая схема соответствует атому 
? Обоснуйте ответ.
1) 
2) 
3) 
4) 
25. В результате серии радиоактивных распадов уран 
превращается в свинец 
. Какое количество α- и β-распадов он испытывает при этом? Привести решение задачи.
Уровень С
| 1. Конденсатору C1 сообщили заряд равный 10–5 Кл, емкости конденсаторов С1=10 мкФ, С2=20 мкФ, Э.Д.С. источников равны Е1=1В, Е2=2В. Чему равен заряд на конденсаторе С2 (в мкКл)? |  |
2. В вершинах при основании прямоугольного равнобедренного треугольника расположены одинаковые точечные заряды: q1 =q2 = 2∙10-8 Кл. Расстояние между зарядами равно 0,6 м. Определить напряжённость электрического поля и потенциал в вершине прямого угла и на пересечении высоты с основанием треугольника, если заряды разноимённые.
3. В вершинах при основании прямоугольного равнобедренного треугольника расположены одинаковые точечные заряды: q1 =q2 = 2∙10-8 Кл. Расстояние между зарядами равно 0,6 м. Определить напряжённость электрического поля и потенциал в вершине прямого угла и на пересечении высоты с основанием треугольника, если заряды одноимённые.
4. ЭДС источника постоянного тока ε=2В, а его внутреннее сопротивление r=1 Ом. Мощность тока в резисторе, подключенном к источнику, Р0=0,75 Вт. Чему равна сила тока в цепи.
| 5. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,002 м. Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора? |  |
| 6. Электрическая схема, изображенная на рисунке, составлена из одинаковых резисторов сопротивлением 12 Ом и подключена к источнику постоянного напряжения U=30 В. Сила тока, текущего через резистор R3, равна: 1) 0,5 А 2) 1,0 А 3) 1,5 А 4) 2,0А |  |
7. Определить сопротивление и длину никелинового провода, присоединённого к полюсам батареи, состоящей из трёх последовательно соединённых аккумуляторов с ЭДС по 2 В и с внутренним сопротивлением 0,4 Ом каждый, если сила тока в цепи 1,5 А, а площадь поперечного сечения проводника 0,2 мм2 .
8. Определить мощность кипятильника, который за 5 минут нагреет 210 г воды от 14º до температуры кипения. Каково сопротивление кипятильника, если он работает от сети с напряжением 120 В? Потерями энергии пренебречь.
9. Заряженная частица, обладающая кинетической энергией 1эВ, движется в однородном магнитном поле. Рассчитайте радиус окружности, по которой движется частица, если магнитное поле действует на нее с силой 3,2∙10–16Н. Ответ выразите в миллиметрах (мм).
| 10. Предмет, помещенный в точку А, увеличивается линзой вдвое, а предмет помещенный в точку В – втрое. Во сколько раз увеличивает эта линза длину отрезка АВ? |  |
11. Электрон, влетающий в однородное магнитное поле под углом 60º к направлению поля, движется по винтовой линии радиусом 5 см с периодом обращения 60 мкс. Какова скорость электрона, индукция магнитного поля и шаг винтовой линии?
12. Протон и α-частица ( заряд α-частицы в 2 раза больше заряда протона, а масса α-частицы в 4 раза больше массы протона) влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Сравнить радиусы окружностей, которые описывают частицы, если у них одинаковы: а) скорости; б) энергии.
13. Проволочное кольцо радиусом R= 50 см расположено в плоскости перпендикулярной магнитному полю с индукцией В=2 Тл. Чему равно изменение магнитного потока через кольцо, если кольцо повернуть на 180о вокруг оси, направленной вдоль его диаметра? Ответ округлите до целых.
| 14.Электрон влетает в однородное магнитное поле. В точке А он имеет скорость v=1,12∙108м/с, которая составляет с направлением поля угол a=60о Расстояние АС=2мм. При какой минимальной величине индукции B магнитного поля электрон окажется в точке С? |  |
15. При изменении силы тока от 2,5 до 14,5 А в соленоиде без сердечника, содержащем 800 витков, его магнитный поток увеличивается на 2,4 мВб. Чему равна средняя ЭДС самоиндукции, возникающая при этом в соленоиде, если изменение силы тока происходит за 0,15с? Определить энергию магнитного поля в соленоиде при силе тока 5А.
16. Определить длину электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, если максимальный заряд конденсатора составляет 2∙10-8 Кл, а максимальная сила тока в контуре равна 1 А. Какова ёмкость конденсатора, если индуктивность контура равна 2∙10-7 Гн? Какова энергия электрического поля конденсатора в тот момент когда энергия магнитного поля составляет ¾ от её максимального значения? Определить напряжение на конденсаторе в этот момент. Активным сопротивлением контура пренебречь.
17. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4∙10–19 Дж и стали освещать ее светом частоты 6∙1014 Гц. Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. Как изменилось в результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с:
а) увеличилось в 1,5 раза б) стало равным нулю
в) уменьшилось в 2 раза г) уменьшилось более чем в 2 раза
Обоснуйте ответ.
18. На поверхность цезия перпендикулярно к ней падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 75 нм. Определить длину волны, соответствующей электронам, вылетающим из цезия с максимальной скоростью, если работа выхода электронов из цезия равна 1,97 эВ.
19. Образец, содержащий радий, за 1 с испускает 3,7 1010 α-частиц. За 1ч выделяется энергия Е = 100 Дж. Каков импульс α- частицы. Энергией отдачи ядер, γ-излучением и релятивистскими эффектами пренебречь.
| 20. Предположим, что схема энергетических уровней атомов некоего вещества имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией Е(1). Электрон, столкнувшись с одним из таких атомов отскочил, приобретя некоторую дополнительную энергию. Импульс электрона после столкновения с покоящимся атомом оказался равным 1,2∙10–24 кг∙м/с. Определите кинетическую энергию электрона до столкновения. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь. |  |
Справочные материалы.
Десятичные приставки
| Наименование | Обозначение | Множитель | Наименование | Обозначение | Множитель |
| Гига | Г | 109 | санти | с | 10–2 |
| Мега | М | 106 | милли | м | 10–3 |
| Кило | к | 103 | микро | мк | 10–6 |
| Гекто | г | 102 | нано | н | 10–9 |
| Деци | д | 10–1 | пико | п | 10–12 |
| Константы | |
| число π | π = 3,14 |
| ускорение свободного падения на Земле | g = 10 м/с2 |
| гравитационная постоянная | G = 6,7∙10–11 Н∙м2/кг2 |
| газовая постоянная | R = 8,31 Дж/(моль∙К) |
| постоянная Больцмана | k = 1,38∙10–23 Дж/К |
| постоянная Авогадро | NA = 6∙1023 моль–1 |
| скорость света в вакууме | с = 3∙108 м/с |
| коэффициент пропорциональности в законе Кулона |  =9∙109 Н∙м2/Кл2 |
| заряд электрона | е = – 1,6∙10–19 Кл |
| постоянная Планка | h = 6,6∙10–34 Дж∙с |
| Соотношение между различными единицами | |
| Температура | 0 К = – 273°С |
| атомная единица массы | 1 а.е.м. = 1,66⋅10–27 кг |
| 1 атомная единица массы эквивалентна | 931,5 МэВ |
| 1 электронвольт | 1 эВ = 1,6⋅10–19 Дж |
| Масса частиц | |
| Электрона | 9,1⋅10–31 кг ≈ 5,5⋅10–4 а.е.м. |
| Протона | 1,673⋅10–27 кг ≈ 1,007 а.е.м. |
| Нейтрона | 1,675⋅10–27 кг ≈ 1,008 а.е.м. |
| Плотность | парафина | 900 кг/м3 | |
| воды | 1000 кг/м3 | алюминия | 2700 кг/м3 |
| древесины (сосна) | 400 кг/м3 | железа | 7800 кг/м3 |
| Керосина | 800 кг/м3 | ртути | 13600 кг/м3 |
| Удельная теплоемкость | ||||
| Воды | 4,2⋅103 Дж/(кг⋅К) | алюминия | 900 Дж/(кг⋅К) | |
| Железа | 640 Дж/(кг⋅К) | меди | 380 Дж/(кг⋅К) | |
| Свинца | 130 Дж/(кг⋅К) | чугуна | 500 Дж/(кг⋅К) | |
| Удельная теплота | ||||
| парообразования воды | 2,3⋅106 Дж/кг | |||
| плавления свинца | 2,5⋅104 Дж/кг | |||
| плавления льда | 3,3⋅105 Дж/кг | |||
| Нормальные условия давление 105 Па, температура 0°С |
| Молярная маcса | |||
| Азота | 28⋅10–3 кг/моль | кислорода | 32⋅10–3 кг/моль |
| Аргона | 40⋅10–3 кг/моль | лития | 6⋅10–3 кг/моль |
| Водорода | 2⋅10–3 кг/моль | молибдена | 96⋅10–3 кг/моль |
| Воздуха | 29⋅10–3 кг/моль | неона | 20⋅10–3 кг/моль |
| Гелия | 4⋅10–3 кг/моль | углекислого газа | 44⋅10–3 кг/моль |
Список использованной литературы
1. Г. Я. Мякишев. Физика: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н.Сотский. – М. : Просвещение, 2012.
2. Г. Я. Мякишев. Физика: Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н.Сотский. – М. : Просвещение, 2012.
3. Кирик Л. А. Физика – 10. Разноуровненые самостоятельные и контрольные работы. – М.: Илекса, 2012.
4. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 классы. 10-е издание. – Москва: Дрофа, 2012.
5. Громовцева О.И. «Сборник задач по физике. 10-11 классы. К учебникам Г.Я. Мякишева. ФГОС.
6. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования (утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 17 мая 2012 г. N 413) для специальностей среднего профессионального образования.
7. Рабочая программа учебной дисциплины ОУД. 08 : «ФИЗИКА», утверждённая: протокол № 11 от «27» мая 2015г.
8. http://bio.решуегэ.рф4
9. http://4ege.ru/fizika/51877-algoritm-resheniya-zadach-po-fizike.html