ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
1.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
1.1. Приведите примеры тепловых явлений.
1.2. Какую роль играют тепловые явления в природе? Приведите примеры.
1.3. К а к человек использует тепловые явления в быту и те хник е? Приведите примеры.
1.4. По каким признакам можно узнать, что внутренняя энергия тела изменилась?
1.5. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и
положения относительно других тел? Приведите примеры.
1.6. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела
вследствие выполнения над ним работы.
1.7. Приведите примеры увеличения и уменьшения внутренней энергии тела в результате теплопередачи.
1.8. К аким способом изменяется внутренняя энергия детали в
следующих случаях:
а) при обработке детали на токарном станке;
б) при нагревании детали в п е чи перед закалкой;
в) при сверлении в детали отверстий;
Г) при быстром охлаждении горячей детали в воде?
Первый уровень
1.9. К а к изменяется внутренняя и механическая энергия хоккейной шайбы:
а) когда ее выносят из теплой комнаты на мороз;
б) когда самолет, на котором перевозят шайбу (вместе с хоккейной командой), разгоняется на взлетной полосе;
в) когда самолет набирает высоту;
Г) к о гд а п о шайбе б ь ю т к л Ю ш к о Й ?
1.10. В о д и н с т а к а н н а л и т а х о л о д н а я вода , в д р у г о й — с т о л ь к о
ж е г о р я ч е й воды. Одинакова л и в н у т р е н н я я э н е р г и я в о д ы в э т и х
стаканах?
1.11. В сосуде находятся лед и вода одинаковой массы при температуре О °С. Обладает ли лед внутренней энергией? Одинакова
ли внутренняя энергия воды и льда?
1.12. Изменилась ли внутренняя энергия ча шки, когда ее переставили со стола на полку серванта?
1.13. Молоток нагревается:
а) когда им забивают гвозди;
б) под действием солнечных лучей.
Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в
обоих случаях.
1.14. Какое происходило превращение энергии, когда наши далекие предки добывали огонь трением? Добывают ли огонь трением в наше время?
1.15. Можно ли зажечь спичк у, не совершив над ней механической работы?
Второйуровень
ач, 1.16. При забивании гвоздя его шляпка нагревается слабо, но,
когда гвоздь у ж е забит, достаточно неско л ьких ударов, чт о бы
сильно разогреть ее. Объясните этот эффект.
1.17. Кусок свинца можно нагреть разными способами: ударив
по нему несколько раз молотком; помещая в пламя горелки; сгибая и разгибая несколько раз; помещая в го рячую воду. М о ж н о
ли утверждать, чт о во всех случаях кусок свинца получал некоторое количество теплоты? ч т о во всех случаях его внутренняя
энергия изменилась?
1.18. Какие превращения энергии происходят в опыте по нагреванию пробирки с водой, изображенном на рис. 1?
Рис. 1
1.19. В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой,
с помощью велосипедного насоса накачи ва ют воздух (рис. 2, а).
Через некоторое вр емя пробка с ш у м о м выл е та ет и з сосуда
(рис. 2, б). П оч ем у в м о м е н т вылета п р о б к и в сосуде появляется т у м а н ? К а к изменяется в нут р е н н я я эн ерги я воздуха п р и
э т и х процессах? Вследствие чего?
Рис 2
1.20. Что является причиной сильного нагревания и сгорания
искусственных с п ут н ик о в Земли п р и входе в плотные слои атмосферы?
1.21. Если ударить молотком по стальной плите, то молоток
отскочит, а если тем ж е молотком ударить по к у с к у свинца, то
молоток не отскочит. Какому металлу при ударе передается больше энергии? Кинетическую энергию молотка перед ударом считайте в обоих случаях одинаковой.
1.22 Почему наружные ча сти сверхзвуковых самолетов приходится охлаждать с помощью специальных приспособлений?
Третий уровень
1.23. М о ж е т ли тело обладать в н у т р е н н е й энергией, но н е
иметь при этом механической энергии?
1.24. Внимательно посмотрите на рис. 3. Как изменялась внут"
ренняя энергия содержимого сосуда? По к аки м признакам можно судить о ее изменении?
Рис. 3
1.25. Сф орм ули руй т е о б щи й вывод об и з м е н е н и и в н у т р е н н е й
э н е р г и и тела во время т епл о в ы х процессов. Ч е м у равно это и з менение, если:
а) отсутствует теплопередача;
б) происходит только теплопередача?
1.26. Верно ли утверждение: п р и теплопередаче э нерги я всегда п е р е х о д и т от т ел с бОльшей в н у т р е н н е й э н е р ги ей к т елам с
м еньшей в н у т р е н н е й энергией?
% 1.27. К а к и е п р е в р а щ е н и я э н е р г и и п р о и с х о д я т во в р ем я выстрела и з ви нт овки ?
1.28. По д о р о г е д в и ж у т с я два а вт ом о би л я. У о д н о г о и з н и х
ш и н ы слабо н а к а ч а н ы , а у другог о сильно. У к ак ог о автомобиля
ш и н ы сильнее нагреются п р и д в и ж е н и и ?
1.29. Ш арик, д в и ж у щ и й ся со скоростью 5 м / С , сталкивается с
п р у ж и н о й и с жи м а е т ее. Затем п р у ж и н а распрямляется и ш а р и к
двигается назад, н о у ж е со скоростью 4 м / С . К а к и е пре вращ ени я
эне ргии произошли п ри ЭтОм?
Крепкий орешек
% 1.30. Теплый воздух, к ак известно, поднимается вверх. Почему
же на высоте 10 км постоянно держится температура —50 °С?
2. ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
2.1. Что характеризует температура?
2.2. Можно ли определить температуру на ощупь?
2.3. На каком физическом явлении основано действие
жидкостного термометра?
2.4. К а к связана температура тела со скоростью движения его
молекул?
2.5. Приведите примеры материалов, обладающих хорошей и
плохой теплопроводностью.
2.6. Почему ж и д к о с т и и газы нагревают снизу?
2.7. Какого цвета одежду рекомендуют носить летом?
2.8. Почему батареи отопления не располагают у потолка?
2.9. Почему в холодную погоду больше всего мерзнут ноги ,
руки, уши и НОС?
2.10. В к а к о м баке (светлом и л и темном) быстрее нагреется
вода на солнце?
Первый у ро в ен ь
2.11. На рис. 4 показан стальной стержень, к которому воском прикреплены с п и чки . После поднесения к одному из концов
стержня зажженной горелки с п и ч к и начинают отпадать, причем
раньше падают с п и ч к и , расположенные ближе к горелке. Объясните, почему это происходит.
Рис. 4
2.12. В одном штативе закрепили конец медного стержня, а в
другом — конец стального стержня того ж е размера. К каждому
стержню прикрепили снизу воском несколько монеток и начали
нагревать свободные концы стержней (рис. 5). Вскоре воск начал
плавиться, а монетки — отпадать от стержней. Объясните, почему это происходит. С какой стороны укреплен медный стержень,
а с какой — стальной?
Рис 5
2.13. Почему сравнительно т о н к и й слой снега предохраняет
озимые посевы от вымерзания? Почему путешественники на Крайнем Севере иногда строили временные жилища из снега (рис. б)?
Рис. 6
2.14. Во время с и л ь н ы х морозов п т и ц ы си дят н а х о хл и в ш и с ь
(рис. 7). Почему о н и п р и этом легче переносят холод?
Рис. 7
2.15. Почему слой снега защищает растения от холода нам ного
лучше, ч е м к о р к а льда?
2.16. Почему для м н о г и х раст ени й ( наприм ер, для о зи мы х посевов п ш е н и ц ы ) опасна холодная бесснежная зима?
2.17. Хорошо и л и плохо должны проводить тепло стены вашего дома? Обоснуйте свой ответ.
2.18. Зачем ж и т е л и Средней Азии во время сильной ж а р ы носят ватные халаты и папа хи ?
2.19. Над горящей свечой п у ш и н к а быстро поднимается вверх.
Почему?
2.20. Почем у кофе, чай, с у п быстрее о хл а ж д а ю т с я , к о г д а и х
мешают лОжкОЙ?
2.21. Какая фотография спящего кот а (рис. 8, а, б) была сделана в т е п л у ю погоду, а какая в холодную? Обоснуйте свой ответ.
Рис. 8
2.22. Чтобы ускорить весеннее таяние льда на реке, лед иногда посыпают сажей. Объясните, на чем основан этот способ.
Второйуровень
2.23. При к а к о й температ уре и металл, и дерево будут казаться на ощуп ь одинаково н а г р е т ы м и ?
2.24. Н е о б х о д и м о бы с т р о о х л а д и т ь б у т ы л к у с квасом. К у д а
для этого следует п ом ес тит ь бут ы лк у : в снег и л и и зм е л ь ч е нный
лед? Температура снега и льда одинакова.
2.25. Объясните ф и з и ч е с к и й см ысл м онгол ьс к о й пословицы:
вода в ч а й н и к е к и п и т , а р у ч к а у него холодная.
2.26. Почем у в ст аром ч а й н и к е , к о т о р ы й с н я л и с огня , вода
обычно остывает медленнее, ч е м в т ак ом ж е нОвом?
2.27. Для чего потребуется больше э н е р г и и — для нагревания
1 к г льда от —10 до О °С и л и для нагревани я 1 к г воды от О до
10 °С?
2.28. З н а м е н и т ы е о р е н б ур г с ки е пуховые п л а т к и в я ж у т и з
п р я ж и , и з г о т о в л е н н о й и з т о н ч а й ш и х волокон козьего п ух а .
Такой платок кажется очень т о н к и м , п о ч т и прозрачным. Однако он значительно теплее, чем более плотный шерстяной платок.
Почему?
е 2.29. Что обеспечивает хорошие теплоизоляционные свойства
т а к и х неп о хожи х друг на друга материалов, к а к к и р п и ч и мех?
2.30. В к о м н а т у с улицы внесли в кульке лед. Ускорится ли
таяние льда, если кулек обернуть « теплым » пуховым платком?
2.31. Желая охладить по лную кастрюлю с компотом до комнатной температуры к а к м о ж н о быстрее, хозяйка поставила ее
на лед. Правильно ли она поступила?
е 2.32. Хозяйке надо в с к и п я т и т ь к а с т р ю л ю воды. Желая сэкономить электроэнергию, она уменьшила мощность
электроплиты. Действительно ли при этом расход
электроэнергии уменьшился?
2.33. В с т и х о т в о р е н и и А. С. П у ш к и н а «Кавказ» есть т а к и е
строки:
Орел, с о т д а л е н н о й п о д н я в ш и с ь
вершины, Парит неподвижно с о мной
наравне.
Объясни т е, бл аго да ря к а к о м у ф и з и ч е с к о м у я в л е н и ю о р л ы ,
ястребы, к о р ш у н ы и д р у г и е к р у п н ы е п т и ц ы , п а р я щ и е высоко
в небе, м о г у т долго держаться н а одной высоте, н е взмахивая
п р и эт ом к р ы л ь я м и (рис. 9).
Рис. 9
е 2.34. Х о р о ш и е т е п л о и з о л я ц и о н н ы е свойства м е х о в о й о д е ж "
ды обеспечивает воздух м е ж д у в о рси нк ам и меха. Зачем ж е тогда
вообще н у ж н а одежда — ведь если просто раздеться, наше тело
будет «согрето» о к р у ж а ю щ и м воздухом?
«ч, 2.35. М о ж н о л и в с к и п я т и т ь в о д у во всей к а с т р ю л е с п о м о щ ь ю м ален ьког о м о щ н о г о электронагревателя, распол о же нн ого
в в е р х н и х слоях воды?
е 2.36. В к а к у ю ст ор о н у д у е т н о ч н о й б р и з — с моря н а с у ш у
или с суши на море? Обоснуйте свой ответ.
2.37. Три стены — кирпична я, деревянная и наполненная пенопластом — имеют одинаковую толщину. Какая из н и х
обеспе-чивает лучшую теплоизоляцию? Почему?
2.38. Над костром висит котелок с водой. К ак ой вид теплопередачи играет главную роль в передаче тепла от костра к котелку? Благодаря какому виду теплопередачи нагревается вода?
2.39. Человек греется у костра (рис. 10). Какой из трех видов
теплопередачи играет главную роль в передаче тепла от костра к
человеку?
Рис. 10
2.40. В каком случае исправный наружный термометр может
в ясный морозный день показывать температуру выше О °С?
2.41. Почему при одной и той же температуре средние скорости атомов и молекул различных веществ разные?
2.42. Почему человек для измерения температуры собственного тела должен держать термометр несколько минут?
.£т Т р е т и й уровень
2.43. Почему тетерева, г л у ха р и и р я б ч и к и (рис. 11) зарываются в снежные сугробы и иногда находятся там сутками?
Рис. 11
2.44. В комнате при температуре 20 °С нам теплее, чем в воде
при такой ж е температуре. Какой вывод можно сделать?
е 2.45. Почему газы и м е ю т малую теплопроводность?
с \ , 2.46. Известно, ч т о струя воздуха от вентилятора п р и н о с и т
летом п р и я т н у ю прохладу. М о ж н о ли с помощью вентилятора
предотвратить таяние мороженого?
2.47. Чтобы дрова в п е ч и хорошо горели, н у ж н о обеспечить
тягу (приток свежего воздуха внутрь печи). Почему для этого необходима достаточно высокая печная труба?
2.48. К а ки е трубы обеспечивают луч шую т я г у — металлические или кирпичные?
2.49. Будет ли гореть свеча на борту космической с т а нц и и в
условиях невесомости? Изменится ли ответ, если рядом со свечой будет работать вентилятор?
2.50. В жаркий день сухой термометр показывает температуру 30 °С. Изменятся ли показания термометра, если рядом с ним
включить вентилятор? Рассмотрите два случая:
а) термометр находится в т ени ;
б) термометр освещен солнцем.
2.51. Следует ли ожидать н о ч ь ю заморозков, если день был
ясным, а вечером небо затянуло облаками?
2.52. Известно, чт о гуси, кур о цатки и другие п т и ц ы (рис. 12)
зимой ходят по снегу и не мерзнут. Почему ж е мы с вами не можем долго ходить босиком по снегу?
Рис. 12
2.53. Ветряные
двигатели
(рис. 13) являются экологичес к и чистым ис то чнико м энергии. Каковы физические причины возникновения ветра?
е2.54.стакан н а п о л о в и н у з а полнен к и п я т к ом . В к а к ом и з
двух случаев п олучитс я менее
Рис. 13
горячаявода:
а) если подождать 5 мин, а затем долить в стакан холодную
воду;
б) е с л и с р а з у д о л и т ь х о л о д н у ю в о д у , а з а т е м п о д о ж д а т ь
5 мин?
е 2.55. Г о р я щ у ю свечу п о д н е с л и к щ е л и п о д в х о д н о й д в е р ь ю в
дом, и пламя отклонилось н а р у ж у . Когда проводили о п ы т — летом и ли ЗимОЙ?
2.56. Во время оттепели лед из водосточных т ру б вываливается часто к у с к а м и , и м е ю щ и м и форму т р у б ы ( и н о г д а падени е т а к и х к у с к о в п р и в о д и т к р а з р у ш е н и ю т ру б) . Объ ясни т е, п о ч е м у
лед не тает в нут ри водосточной трубы т ак, чтобы из трубы выливалась только вода. Что изм енится, если вдоль оси т р у б ы п ом естит ь п р о ч н ы й ри фл еный м ет аллический стержень?
2.57. П р е д л о ж и т е с о б с т в е н н у ю к о н с т р у к ц и ю т е р м о м е т р а и
т е м п е р а т у р н о й ш к а л ы , основываясь н а и з в е с т н ы х вам ф и з и ч е с к и х я в л ени я х.
2.58. Почему т онк ая полиэтиленовая п л енк а защ ищает раст ения от н о ч н ы х заморозков?
2.59. Почему т е р м о м е т р д о л ж е н быт ь от н о си т ел ьн о
не б о л ь- ши м по сравнению с телом, т ем п е р ат у ру которого
изм еряют ?
Крепкие орешки
СIу 2.60. П очем у и з м е р е н и е т е м п е р а т у р ы с п о м о щ ью м е д и ц и н с к о г о т е р м о м е т р а д о л ж н о п р о д о л ж а т ь с я н е менее 5—7 м и н , а
«сбить» пок аз ани я т ак ого т ерм ом ет ра м о ж н о п о ч т и сразу после
измерения?
2.61. Известно, ч т о т е м пе р а т у р а в ы х л о п н ы х газов на выходе
и з г л у ш и т е л я м о т о ц и к л а н ам н о г о н и ж е т ем п е ра т у р ы, достигаем ой в ц и ли н др е двигателя. Почему?
2.62. З а ж ж е н н у ю свечу боковой п о вер хн о с т ью п р и к р е п л я ю т
к к и р п и ч н о й стене. Куда будет стекат ь ст е ари н — к стене и л и в
пр от и в оп о л о жну ю сторону?
3. ДОМАШНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Первый уровень
3.1. Положите на наковальню большой гвоздь (или кусок провОлОКи) и ударами молотка расплющите его. Прикоснитесь пальцем. Что вы почувствовали? Объясните явление.
3.2. Возьмите в руки кусок железной проволоки и быстро
с о-гните ее несколько раз. Затем коснитесь пальцем места
сгиба. Что вы обнаружили? Объясните явление.
3.3. Зажгите с п и ч к у двумя способами:
а) поместив ее в пламя горящей свечи;
б) чиркая спичк ой о спичечный коробок.
Каковы п р и ч и н ы увеличения внутренней эне р ги и головки
с п и ч к и в к аж д о м из случаев?
3.4. П р и ж м и т е м о н е т у к к а р т о н у и л и к а к о й - л и б о д о щ е ч к е .
Сделайте сначала 10, з ат ем 20 и т . д. д в и ж е н и й т о в одну, т о в
д р у г у ю ст о р о н у и заметьте, к а к и з м е н я е т с я т е м п е р а т у р а т ел в
процессе т р ени я. К а к з ави сит и з м е н е н и е в н у т р е н н е й э н е р г и и от
совершенной работы?
3.5. Возьмите в одну р у к у н о ж н и ц ы , а в д р у г у ю — карандаш.
Почему на о щуп ь н о ж н и ц ы к а ж у т с я холоднее?
3.6. Сра вни т е по собст в енным о щ у щ е н и я м т е м п е р а т у р у д е "
ре в ян н ой и м е т а л ли ч е ск о й л о ж е к до п о г р у ж е н и я и х в г о р я ч у ю
воду, а з ат ем через 4—5 м и н после п о г р у ж е н и я . Объясните, п оч е м у в к а ж д о м из э т и х случаев т ем пер ат ур а л о жек каж ет ся различной.
3.7. З а й д и т е н а к у х н ю и п о с м о т р и т е , к а к п о с т у п а е т в аш а
мама, ч т о б ы н е обжечься о г о р я ч у ю посуду. К а к и е ф и з и ч е с к и е
свойства р а з л и ч н ы х материалов она использует?
3.8. Достаньте и з морозильной к а м е р ы холодильника ку с оч е к
льда. Попробуйте его со хранит ь в т еч е ни е часа вне холодильника. Что вам для этого потребуется?
3.9. Греет ли шуба? Для выяснения этого возьмите т ерм ом ет р
и, з ам ети в его пок аз ан и я , з ак ут айт е в шубу . С п у с т я полч аса
выньт е его. Измени лись ли п ок аз ани я терм ом етра? Почему?
3.10. И з м е р ьт е т е р м о м е т р о м т е м п е р а т у р у воз д у ха у ц о к о л я
и над баллоном настольной э л е кт ри ч е ск о й л а м п ы накали вани я.
Объясните, куда перемещается т е п л ый воздух.
Второй уровень
3.11. Поплотнее оберните металлический стержень бумагой в
один слой и подержите его над пламенем свечи. Бумага в огне не
горит! Почему? К а к изменится результат опыта, если заменить
металлический стержень деревянным?
3.12. Возьмите из морозильной камеры несколько кусочков
льда. В каком случае горячая вода в банке остынет быстрее: когда вы банку поставите на лед в тарелке и ли когда кусочки льда
бросите в банку? Объясните результаты опыта.
3.13. К а к у ю часть н ак л о не нн ой п р о б и р к и с водой надо нагревать в пламени спиртовки, чтобы вся вода быстрее
закипела: среднюю или нижнюю? Ответ проверьте на опыте.
3.14. Рассмотрите устройство медицинского термометра. Объясните п р и н ц и п его действия. Определите в е р хни й и н и ж н и й
пределы измерения температуры, цену деления. Измерьте температуру собственного тела, вначале зажав термометр между пальцами руки на 2—3 мин, а затем под мышкой на такое же время.
Сравните показания термометра в первом и втором случае.
3.15. Подержите термометр в жаркий солнечный день вначале
на солнце, а затем в тени. Использовать медицинский термометр
нельзя! Сделайте вывод из опыта. В каком случае термометр показывал температуру воздуха?
Третийуровень
3.16. Изготовьте из пло тной бу м а ги коробку, налейте в нее
воду и осторожно подвесьте коробку над пламенем горелки. Удалось ли довести до кип е ния воду в бумажной посуде? Объясните
результат опыта. (Будьте ост орожны! Если вода закипела, погасите г о р е л к у! )
3.17. Используя термометр, определите скорость выравнивания температуры воды в двух случаях:
а) когда горячую воду наливают в холодную;
б) когда холодную воду наливают в горячую.
(Объем холодной и горячей воды должен быть одинаковым.)
В чем п ричин а разной скорости выравнивания температур?
3.18. Наполните к и п ятк о м два стакана до половины и х вместимости. В первый стакан сразу долейте холодную воду. Через
5 мин налейте такое же количество холодной воды во второй ста16
к а н и размешайте. Измерьте т е м п е р а т у р у воды в к а ж д о м стакане. В к а к о м и з н и х вода холоднее? Объясните результат опыта.
3.19. В дв а о д и н а к о в ы х с т а к а н а н а л е й т е п о р о в н у г о р я ч е й
воды. В о д и н и з ст аканов добавьте 4—5 к а п е л ь п о д с о л н е ч н о г о
масла. Через 5 м и н измерьте температуру воды в обоих стаканах.
Объясните, п о ч е м у т ем пер ат ур а воды в ст аканах неодинакова.
3.20. З а ж г и т е свечу, н а кр ой т е ее ст еклянной ц и л и н д ри ч е с к о й
трубкой (рис. 14, а). При этом пламя уменьшается и м о ж е т погаснуть. Если т р у б к у п р и п о д н ят ь , т о свеча г о р и т ярче (рис. 14, б).
Если т рубку не поднимать и опустить на нее бума жную перегородку, не доходящую до пл ам ени , т о оно увеличивается (рис. 14, в).
Объясните наблюдаемые явления.
Рис. 14
4. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ.
УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
УСТНАЯ РАЗМИНКА
4.1. К а к зависит количество теплоты, сообщаемое телу, от
массы тела? от изменения температуры тела?
4.2. Для чего потребуется бОльшее количество теплоты — для
нагревания на 1 °С стакана воды или чайника вОды?
4.3. Для чего потребуется бОльшее количество теплоты — для
нагревания на 1 °С воды массой 200 г и л и а л ю ми ни я такой ж е
массы?
4.4. Какое количество теплоты необходимо для нагревания
на 1 °С меди массой 1 к г ? воды той ж е массы? свинца т ой ж е
массы?
4.5. Стальной и медной гирькам одинаковой массы сообщили
равные количества теплоты. У какой г и р ь к и температура
изме-нится больше?
4.6. Какое количество теплоты необходимо для нагревания
1 к г стали на 1 °С? на 10 °С?
4.7. Какое количество теплоты необходимо для нагревания на
1 °С меди массой 2 КГ? 10 Кг?
4.8. Какова удельная теплоемкость вещества, если для нагревания 1 к г этого вещества на 2 °С необходимо количество теплоты 1 кДЖ?
4.9. Стальная деталь п р и обработке напильник о м нагрелась.
Означает ли это, что детали передано некоторое количество теПЛОТЫ?
4.10. Какое количество теплоты потребуется для нагревания
на 1 °С медного бруска массой 2 КГ?
Первый у р о в е н ь
4.11. Какова удельная теплоемкость вещества, если для нагревания 2 к г этого вещества на 10 °С необходимо количество
т епло- т ы 7,6 к Д Ж ?
4.12. Какова у д е л ь н а я т е п л о е м к о с т ь вещества, если д л я нагрева ни я 1 к г этого вещества н а 5 °С потребовалось колич ест во
т епл от ы 650 ДЖ?
4.13. На ч т о расходуется больше э н е рги и : на нагревани е воды
и л и алюмини ев ого ч а й н и к а , если и х массы одинаковы?
4.14. П очем у р е к и и озера нагре вают ся с о л н е ч н ы м и л у ч а м и
медленнее, ч е м суша?
4.15. Какое к оли ч ест во т е п л о т ы нео бходим о для нагревани я
воды массой 200 г от 20 до 50 °С?
4.16. К а к у ю массу воды м о ж н о н а г р е т ь н а 10 °С, передав ей
количество теплоты 1 КДЖ ?
4.17. Чтобы нагрет ь 100 г металла на 90 °С, потребовалось коли ч ес т во т е п л о т ы 8,1 к Д ж . В ы ч и с л и т е у д е л ь н у ю т е п л ое м к о ст ь
металла.
4.18. П р и о х л а ж д е н и и м е д н о г о п а я л ь н и к а м ассой 200 г д о
т е м п е р а т у р ы 20 °С выд е ли ла сь э н е р г и я 30,4 к Д Ж . Оп р е д е л и т е
н ач а л ьну ю т ем пе р а т у р у паяльника.
4.19. До к а к о й т е м п е р а т ур ы м о ж н о нагрет ь воду массой 500 г,
сообщив ей количество теп л от ы 84 к Д ж ? Начальная т ем пер ат ур а
воды 20 °С.
4.20. На сколько градусов д о л ж е н о хл ади т ься стальной брусок массой 20 к г , чт о бы передать о к р у ж а ю щ е й среде количество
т е п л о т ы 690 к Д ж ?
19
Второйуровень
4.21. В каком случае горячая вода в стакане охладится больше: если в стакан опустить серебряную и ли алюминиевую ложку? Масса ложек одинакова.
4.22. Железные п е ч и быстрее нагревают к о м нат у , ч е м кирпичные, но не т а к долго остаются теплыми. Почему?
4.23. Почему почва быстрее прогревается до дождя, чем после
него?
4.24. Почему вода в озере остывает за ночь гораздо меньше,
чем песок на пляже?
4.25. Почему климат, для которого характерны резкие перепады температуры между днем и ночью, между летом и зимой,
называют резко континентальным?
4.26. Кольский полуостров омывается теплым течением Гольф"
стрим, ч т о смягчает заполярный к л и м а т и создает уникальные
к л и м а т и ч е с к и е з о н ы (рис. 15). К а к и м свойством воды м о ж н о
объяснить влияние Гольфстрима на температуру воздуха? Каким
способом это течение передает материку тепло?
Рис. 15
4.27. Чем объяснить, что в пустынях очень большие суточные
перепады температур?
4.28. Какое количество теплоты необходимо для нагревания
воздуха в комнате размером 5 х 4 х 3 м от 4 до 20 °С?
4.29. Какое количество теплоты потребуется, чтобы довести
до температуры к ип ен ия 2 л воды в алюминиевом чайнике массой 700 г? Начальная температура воды 20 °С.
ач 4.30. В воду массой т, = 1 к г , температура которой !, = 10 °С,
вливают к и п я т о к массой т г = 800 г. Какова конечна я температура ! ВОДЫ?
4.31. В алюминиевой кастрюле массой 1,5 к г находится 800 г
в о д ы п р и к о м н а т н о й т е м п е р а т ур е (20 °С). С к о л ь к о к и п я т к а
н у ж н о долить в кастрюлю, чтобы п о лучит ь воду температурой
45 °С?
4.32. На какую высоту человек поднялся бы за сутки, если бы
мог использовать для этого энергию, передаваемую им окружающей среде? Считайте, что человек массой 70 к г ежесекундно
передает окружающей среде количество теплоты 40 Дж.
4.33. В калориметр налили 0,5 л воды при температуре 20 °С.
Сколько к и п я т к а надо долить, чтобы установилась температура
80 °С?
4.34. Определите температуру воды после смешивания 100 г
к и п я т к а и 100 г воды, взятой п ри температуре 20 °С.
4.35. На нагревание к и р п и ч а массой 4 к г на 105 °С затрачено
такое ж е количество теплоты, к а к и на нагревание воды той ж е
массы на 22 °С. Определите удельную теплоемкость кирпича.
4.36. В медном калорим етре массой 100 г находилась вода
массой 740 г при температуре 15 °С. В этот калориметр опустили
брусок массой 200 г, нагретый в кипящей воде. После установления теплового равновесия температура в калориметре поднялась
до 17 °С. Какова удельная теплоемкость бруска?
4.37. В воду массой 300 г, температура которой 10 °С, опускают нагретые в кипящей воде металлические г и р и общей массой
1 к г . Температура воды повышается на 21 °С. Из какого материала могут быть изготовлены гири?
4.38. В калориметре находилась жи дкос ть массой 100 г п р и
температуре 25 °С. В нее опустили шар массой 100 г, температура которого 75 °С. После этого в калориметре установилась температура 30 °С. Во сколько раз удельная теплоемкость
ж и дк о с т и больше удельной теплоемкости материала шара?
4.39. В стальном ча йнике массой 1,2 к г находилась вода массой 1,9 к г п р и температуре 20 °С. В ч а й н и к опустили нагретый
в к и п я т к е брусок массой 650 г. Из какого материала может быть
изготовлен брусок, если температура воды в чайнике повышается до 25 °С?
ач 4.40. На сколько градусов можно нагреть ртуть, затратив так у ю ж е энергию, какая необходима для подъема этой р т ут и на
высоту 70 м? Считайте, ч т о 9 = 10 Н / к г .
4.41. Свинцовый шар падает с высоты 30 м на стальную плиту. На сколько градусов температура шара после удара превышает начальную, если 50 % механической энергии переходит во
внутреннюю энергию шара?
4.42. С какой высоты должна падать капля воды, чтобы после
удара о землю вода оказалась кипяченой? Начальная температура воды О °С. Передачу энергии окружающей среде не учитывайте. Считайте, ч т о 9 = 10 Н / к г .
4.43. Двигатель мощностью 50 Вт в т ечение 10 м и н вращает
лопасти вентилятора в н ут р и калориметра с водой. На сколько
повысится за это время температура воды, если ее масса 2 Кг?
4.44. На к а к у ю высоту м о ж н о поднять слона массой 4 т, затратив т а к у ю ж е энергию, которая необходима, чтобы довести
воду в чайнике вместимостью 3 л от 20 °С до кипения? Считайте,
ч т о 9 = 10 Н / к г .
4.45. В сосуд с холодной водой опусти ли т р и бруска (чугунный, медный и свинцовыЙ), имеющие одинаковую массу и нагретые до одной и той ж е температуры. Одинакова ли температура
брусков после охлаждения? Одинаковое ли количество теплоты
бруски отдали воде?
Третий уровень
4.46. В алюминиевый калориметр, в котором была вода массой 200 г при температуре 10 °С, положили медный брусок массой 150 г, температура которого 100 °С. Определите температуру
воды после установления теплового равновесия. Масса калориметра 100 г.
4.47. Температура холодной и горячей воды соответственно
12 и 70 °С. Сколько холодной и горячей воды потребуется, чтобы нап олнить ва нну водой п р и температуре 37 °С? Масса
воды в ванне 150 к г .
4.48. Сколько н у ж н о смешать горячей воды, и м е ю щ е й температуру 90 °С, и холодной, имеющей температуру 10 °С, чтобы
получить воду массой 100 к г и температурой 30 °С?
4.49. В воду массой 200 г п р и температур е 20 °С п о м е щ а ю т
стальную деталь массой 300 г, и м е ю щ у ю температуру 10 °С, и
медную пластинку массой 400 г при температуре 25 °С. Найдите
установившуюся температуру.
4.50. Через некоторое время после опускания в воду, и м е ю щ ую температуру 10 °С, тела, нагретого до температуры 100 °С,
установилась общая температура 40 °С. Какой станет температура воды, если, не вынимая первого тела, в нее опустить еще одно
такое ж е тело, нагретое до температуры 100 °С?
4.51. Для обогрева пала тки туристы кладут в нее 2 к и р п и ч а
размером 25 х 12 х 8 см, нагретых в костре до температуры 80 °С.
Когда к и р п и ч и остыли до 40 °С, температура воздуха в палатке
повысилась на 10 °С. Какая часть отданной к и р п ич а м и энергии
пошла на нагревание воздуха в палатке, если его объем 3 м3?
4.52. П р и в к л ю ч е н и и о топл ени я ч у г у н н а я батарея массой
20 к г нагрелась от 10 до 50 °С, а воздух в комнате объемом бО м3 —
от 10 до 20 °С. Для чего потребовалось больше энергии: для нагревания воздуха или батареи? Во сколько раз больше?
4.53. К и п я т о к в полном трехлитровом ч а й н и к е остывает до
20 °С. На сколько нагрелся бы воздух в к у хн е , если бы все ко личество теплоты, выделившееся при остывании воды, пошло на
нагревание этого воздуха? Площадь к у хн и 6 М2, высота 3 м.
4.54. На сколько градусов поднялась бы за с у т к и температура человеческого тела, если бы все выделяемое человеком тепло расходовалось на увеличение внутренней э не ргии его тела?
Для расчета примите удельную теплоемкость тканей человеческого тела равной удельной теплоемкости воды. Считайте, ч т о
вследствие теплопередачи человек массой 70 к г ежесекундно передает окружающей среде количество теплоты 40 Дж.
4.55. Р а диу с ы стального и свинцового шаров один ак о вы .
Для нагревания на 1 °С какого из э т и х шаров необходимо большее количество теплоты?
4.56. В кипящей воде нагрели два бруска одинакового размера: алюминиевый и свинцовый. Какой из н и х следует перенести
в холодную воду для того, чтобы вода нагрелась больше?
Крепкие орешки
4.57. В калориметре поочередно нагревают различные ж и д к о "
сти с помощью одного и того ж е электронагревателя. На рис. 16
приведены г р а ф и к и зависимости т е м п е р а т уры ! ж и д к о ст е й от
времени т. Известно, чт о в первом опыте калориметр содержал
воду массой 1 к г , во втором — другое количество воды, в третьем — н е к о т о р у ю ж и д к о с т ь массой 3 к г . Какова была масса
воды во втором опыте? С какой жидкостью могли проводить тре"
т и И ОПЫТ?
Рис. 16
4.58 Термометр подержали над огнем. После того к а к горелку в ы к л ю ч и л и , показ ания термометра за 2 с у меньшились от
23
100 до 99 °С. За сколько времени показания термометра уменьшатся от бО до 59 °С? Считайте, ч т о количество теплоты, ежесекундно передаваемое телом о к р у ж а ю щ е й среде, прямо пропорционально
разности
температур
между
телом
и
окружающей средой. Температура в комнате 20 °С.
4.59. Нагреватель мощностью 50 к В т повышает температуру
воды, протекающей со скоростью 1 м/С по трубе диаметром 2 см,
с 15 до 35 °С. Какая часть количества теплоты, выделяемого нагревателем, передается окружающей среде?
е 4.60. Эл е к т р и ч е с ки й к и п я т и л ь н и к мощн ос ть ю 350 Вт н е мож е т нагреть воду массой 600 г до кипени я. Убедившись в этом,
его в ы к л ю ч а ю т . Оц ените, н а сколько п о ни з и т с я т е м п е р а т ур а
воды через 15 с после выключения кип ятильника.
% 4.61. В калориметр с водой перенесли из киця тка металлический шарик, в результате чего температура в калориметре под"
нялась с 20 до 40 °С. Ка кой станет температура в калориметре
после переноса из к и п я т к а второго такого ж е шарика? третьего?
Сколько т а к и х шариков надо перенести, чтобы температура в калориметре стала равной 90 °С?
е 4.62. В о д н о м сосуде н а ходи т с я 1 л хол одно го молока п р и
температуре 20 °С, а во втором сосуде — такое ж е количество
горячей воды при температуре 80 °С. Как, используя теплопередачу между молоком и водой, сделать так, чтобы молоко стало
теплее воды? Разрешается применять дополнительные сосуды и
приводить и х в соприкосновение, но смешивать воду с молоком
нельзя. Считайте плотность и удельную теплоемкость молока так и м и же, к а к у воды.
5. ЭНЕРГИЯ ТОПЛИВА.
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
5.1. Определите по
таблице на
форзаце, какое
из
перечислен-ных в н ей веществ имеет самую ма ленькую
удельную теплоту сгорания, а какое — самую большую.
5.2. Ч т о означает выра же ни е : удельная т епл о т а сг орания
топлива равна 26 М Д ж / к г ? Что это может быть за топливо?
5.3. Удельная теплота сгорания к а м е н н о г о угля п р и м е р н о
в 2 раза больше удельной теплоты сгорания торфа. Сравните количества теплоты, полученные при с ж и г а н и и каменного угля и
торфа одинаковой массы.
5.4. В каком случае можно получить большее количество теплоты: п р и с ж и г а н и и пороха массой 1 к г и л и бензина т акой
ж е массы?
5.5. Сколько энергии выделяется при полном сгорании керосина массой 1 Кг?
5.6. Почему, стараясь быстрее нагреть воду в чайнике, увеличивают пламя, открывая кран горелки?
Первый уровень
5.7. Как вы думаете, почему бережливый хозяин предпочитает
покупать березовые дрова, а не сосновые? Цена дров одинакова.
5.8. Сравните энергию, которая выделяется п ри сгорании керосина массой 1 к г и спирта такой ж е массы.
5.9. Какое количество теплоты выделится при полном
сгора-нии спирта массой 300 г?
5.10. При сгорании природного газа выделилось количество
теплоты 17,6 МД ж. Сколько газа было сожжено?
5.11. При полном сгорании некоторого топлива массой 600 г
выделяется количество т е п л о т ы 16,2 М Д Ж . Какова удельная
теплота сгорания топлива? Какое это может быть топливо?
5.12. Какое количество теплоты выделится при полном
сгора-нии смеси 2,5 к г бензина и 0,5 к г спирта?
5.13. Сколько энергии выделится при полном сгорании 2,5 л
керосина?
5.14. Сколько сухих дров нуж н о сжечь, чтобы получить такое
же количество энергии, к а к при сгорании порохового заряда массой 600 г?
5.15. Какое количество теплоты выделится при полном
сгора-нии каменного угля массой 1 т? Найдите массу
дизельного топ-лива, которым можно заменить этот уголь.
Второй уровень
5.16. Почему д ом удобнее отапливать, используя уголь, п р и р о д н ый газ и л и дизельное топливо, ч е м дрова и солому?
5.17. Почему в качестве т опли ва выгоднее использовать бензи н, а не порох, н о порох нельзя з ам ени т ь б е н з и н ом в а р т и л л е р и й с к и х снарядах?
5.18. Почему удельная теплота сгорания с ы р ы х дров меньше,
ч е м удельная теплота сгорания т е х ж е дров после п р о с у ш к и ?
5.19. Сосновые дрова и м е ю т бОльшую удельную т еплот у сгорания, ч ем березовые. К а к вы думаете, почем у ж е 1 М 3 березовых
дров стоит дороже, чем 1 м3 СОСНОВых?
5.20. К а к о в а м ас с а п р и р о д н о г о газа, к о т о р ы й н а д о с ж е ч ь ,
чтобы нагреть воду объемом V — 100 л от температуры !, — 20 °С
д о !, = 40 °С?
5.21. К ак ой объем воды м о ж н о нагрет ь от 20 °С до т ем п е р ат уры к и п е н и я за счет тепла, получ енного п р и с ж и г а н и и 0,5 л керосина? Счи т ай т е, ч т о все количество теплоты, выделившееся п р и
сг ор а ни и керосина, и дет на нагревани е воды.
5.22. Для нагревания воды объемом V = 10 л сожгли керосин
массой т = 50 г. На сколько изменилась температура воды, если
она получила 50 % теплоты сгорания керосина?
5.23. Какова масса керосина, который надо сжечь, чтобы нагреть 2 л воды от температуры 20 °С до кипения? Вода получает
50 % теплоты сгорания керосина.
5.24. ДО какой температуры можно нагреть 20 л воды, температура которой 20 °С, сжигая бензин массой 20 г? Считайте, что
все количество теплоты, выделившееся при сгорании бензина,
идет на нагревание воды.
5.25. Определите КПД спиртовки, если при нагревании на ней
150 г воды от 20 до 80 °С израсходован спирт массой 4 г.
е 5.26. Удельная теплота сгорания бензина в 1,8 раза превышает удельную теплоту сгорания спирта. Означает ли это, что при
сгорании 1 л бензина выделяется в 1,8 раза большее количество
теплоты, чем при сгорании 1 л спирта?
5.27. Какую массу воды можно нагреть от температуры 30 °С
до кипения за счет тепла, полученного при сжигании каменного
угля массой 5 Кг?
5.28. Легковой автомобиль массой 1 т расходует 7 л бензина
на 100 км пути. На какую высоту можно было бы поднять этот
автомобиль, используя всю энергию, выделившуюся при сгорании этого бензина?
5.29. Какой груз можно поднять на высоту 15 м за счет энергии, выделившейся при сгорании 100 мл бензина?
5.30. На какую высоту можно поднять груз массой 3 т, используя энергию, полученную при сжигании 0,2 л керосина?
Третий уровень
5.31. Когда автомобиль расходует больше горючего: при движении без остановок ил и с остановками? Объясните.
5.32. Игрушка << курильщик » устроена следующим образом: в
несквозное отверстие у рта сплошной фигурки вставляют «сигарету», состоящую из пластмассового прутика, обернутого слоем
бумаги. Если эту «сигарету» поджечь, то дым от нее идет порциями. Почему?
5.33. Медный сосуд массой 500 г содержит 2 л воды при температуре 10 °С. До какой температуры можно нагреть воду, сжигая спирт массой 50 г? КПД горелки равен 50 %.
5.34. При помощи нагревателя с КПД 40 % необходимо довести до температуры к и п е н и я 4 л воды в алюминиевой кастрюле
27
массой 2 к г . Опре дели т е расход кер оси на на нагревани е воды и
к а с т р ю л и , если и х начальная т е м п ер ат ур а 20 °С.
5.35. В алюм и ни евом ч а й н и к е массой 900 г нагре ли 10 л воды
до к и п е н и я , израсходовав п р и р о д н ы й газ массой 200 г. Оп р ед ели т е н а ч а л ь н у ю т е м п е р а т у р у воды. К П Д г о р е л к и с ч и т а й т е равным 40 % .
5.36. В м е д н о й к а с т р ю л е н а г р е л и 5 л в о д ы о т т е м п е р а т у р ы
14 °С до к и п е н и я , израсходовав к е р о си н массой 100 г. Определите массу к а с т р ю л и , если КПД нагревателя 40 % .
5.37. На газовой п л и т е за 15 м и н довели до т е м п е р а т у р ы к и п е н и я 3 л воды. Какова масса газа, сгоравшего к а ж д у ю
сек унд у, если начальная тем перат ура воды 20 °С? Потери тепла
не учи т ы- вай т е.
5.38. Каково от ношени е масс спирта и бензина в смеси, удельная т еплот а сгорания ко т орой 40 М Д ж / к г ?
5.39. Г у с е н и ч н ы й т р а к т о р развивает м ощност ь 60 кВт , и п р и
этой мощности средняя масса расходуемого за 1 ч дизельного т опли ва равна 18 к г . Н ай дит е К П Д дви гат еля.
Крепкие орешки
5.40. М о щ н о с т ь автомобильного д в и г а т е л я 44 к В т . К аков
КПД этого двигателя, если п ри скорости 100 к м / ч он на 100 км
пути расходует бензин объемом 14 Л?
5.41. Междугородный автобус проехал 160 к м за 2 ч, развивая при этом мощность 70 кВт. Сколько литров бензина израсходовал автобус, если КПД его двигателя 25 % ?
6. ПЛАВЛЕНИЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
6.1. Определите по таблице на форзаце, какое и з п е р е ч и с л е н н ы х в н е й веществ самое л е г к о пл а в к о е , а к а к о е — самое т у г о плавкое.
6.2. М о ж н о л и в а л ю м и н и е в о м сосуде р ас пл а в и т ь серебро?
свинец? Обоснуйте свой ответ.
6.3. Можно ли в стальном сосуде расплавить ЗОЛОТО? Обоснуйте свой ответ.
6.4. Т е м п е р а т у р а п л а м е н и г а з о в о й г о р е л к и о к о л о 500 °С.
Из к а к и х металлов нел ь з я и з г от о в лят ь п о с у д у д л я п ри г о т о в л е н и я п и щ и на этой горелке?
6.5. В к а к о м а г р е г а т н о м с о ст о яни и п р и т е м п е ра т у р е 1000 °С
находятся следующие вещества: серебро, свинец, золото, а л ю м и н и й , железо, вольфрам?
6.6. К а к и е вещества м о ж н о расплавить в к и п я щ е й воде?
6.7. М о ж н о ли расплавленным металлом заморозить воду?
6.8. Почему лед не сразу начи н а е т таять, если его внести с мороза в т е п л у ю ком н ат у ?
6.9. Т а ю щ и й лед п ри н е с ли в пом ещени е, т ем п ер ат ура в к от ором О °С. Будет ли лед продолжать таять?
6.10. На ч т о расходуется эн е рги я п р и п л а в л е н и и к ри ст а лли ч е с к о г о тела, нагрет ого до т е м п е р а т у р ы плавления?
Первый уровень
6.11. В истории человечества бронзовый век предшествовал
железному. Какие физические характеристики бронзы и железа
сыграли в этом важную роль?
6.12. Почему на Крайнем Севере для измерения температуры
используют спиртовые термометры, а не ртутные?
6.13. Почему зимой п р и длительных остановках автомобиля
из радиатора выливают воду?
6.14. Один из героев к н и г и Г. М а н н а поучал другого: «Если
снег ид ти перестанет, может наступить сильный мороз... » Верно
ли Это? Объясните.
6.15. Почему весной во время ледохода (рис. 17) вблизи реки
бывает холоднее, чем вдали от нее?
Рис. 17
6.16. Правильно ли утверждение: « если передать телу некоторое количество теплоты, его температура обязательно повысится » ? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.
6.17. У как ог о из тел в нутр е ння я энергия больше: медного
бруска массой 1 к г при температуре плавления или 1 к г расплавленной меди при той ж е температуре? Обоснуйте свой ответ.
6.18. Когда не было холодильной т е х н и к и , продукты летом
хранили в ледниках. Л едник готовили зимой: вырезали на водоеме большие куски льда, складывали в яму и сверху засыпали
слоем земли. Почему температура в леднике в течение всего лета
оставалась близкой к О °С?
6.19. Какое количество теплоты необходимо для плавления
стали массой 500 г при температуре плавления?
6.20. Какова масса серебряного слитка, который м о ж н о расплавить п р и т емпер ат уре плавления, передав ему количество
теплоты 29 к Д ж ?
Второйуровень
6.21. Какое количество теплоты О надо передать свинцовому
бруску массой т = 2 кг, взятому при температуре !, = 27 °С, чтобы расплавить его?
6.22. Какое количество теплоты потребуется для плавления
свинца массой 200 г, взятого при температуре 17 °С?
6.23. Сколько меди, имеющей температуру 23 °С, можно расплавить, сообщив ей количество теплоты 970 КДЖ?
6.24. Энергии, полученной при остывании кипятка до температуры 20 °С, хватило для плавления льда массой 600 г при температуре О °С. Какова масса кипятка?
6.25. Кусок льда массой 2 к г имеет температуру -5 °С. Какое
количество теплоты необходимо ему передать, чтобы превратить
лед в воду, имеющую температуру 20 °С?
6.26. Имеются 1 к г воды при температуре О °С и 1 к г льда при
той же температуре. Одинаковая ли внутренняя энергия
«спря- тана» в э т и х те лах? В к а к о м больше ? На С К О Л ь ко ?
6.27. Р а н н я я в ес н а — з а м е ч а т е л ь н о е в р е м я ! П р и п е к а е т
с о л - н ы ш к о — загорать м о ж н о ! А температура воздуха о к о л о
О °С. И т а к буде т, пока... Д о к а к и х п о р ?
6.28. Почему сильный мороз называют трескучим?
6.29. К а к вы думаете, какого условия не хватает, чтобы дать
ответ на вопрос: сколько н у жн о энергии, чтобы расплавить полностью свинец массой 1 Кг?
6.30. В о д н о м и з с т и х о т в о р е н и й А. С. П у ш к и н а есть т а к и е
строки:
Опрят н ей модного п арк е т а
Блистает речка, льдом одета.
М а л ь ч и ш е к радостный народ
К о н ь к а м и звучно р е ж е т лед.
Почему к о н ь к и хорошо скользят по льду? Почему в си льные
морозы скольжени е зам етно ухудшается?
6.31. Одну из бутылок с водой положи ли на лед п р и т ем пер ат уре О °С, д р у г у ю о п у с т и л и в воду п р и т ой ж е тем пе рат уре. Замерзнет ли вода в как ой- нибудь бутылке?
6.32. И з ч а й н и к а н а л и л и ч а й в ст а ка н с сахаром и в с т ак а н
без сахара. В к а к о м стакане ч а й будет холоднее? Почему?
!, °С 400 "
6.33. Н а р и с . 18 п р и в е д е н
гр а ф и к н а г р е в а н и я и п л а в л е -
300 -
н и я некот орого вещества. Какое
это вещество? К а к и м п р оцессам
с о от в е т ст в у ют у ч а с т к и графи"
200 100 О
А
'
1
'
2
'
3
Рис. 18
'
4
' '
5 т, ми н
к а АВ, ВС и СО? К а к и з м е н я е т ея внут р ення я энерги я вещества
на э т и х участ к а х?
6.34. П о ч е м у м е д н ы е пр о вода л егч е спаять, ч е м с о еди ни т ь
с п ом о щ ь ю сварки?
6.35. На рис. 19 приведе н г р а ф и к и зм ен ени я т е м п е р а т у р ы некот орого вещества. Какое это вещество? К а к и м процессам соответ ст вуют у ч а с т к и г р а фи к а АВ и ВС? К а к а я и з т о ч е к ( К и л и М )
соответствует сост оянию с бОльшей к и н е т и ч е с к о й эн е рги ей беспорядочного д ви жени я част и ц ?
Рис. 19
6.36. Какое количество теплоты необходимо отобрать у воды
массой 5 к г , имеющей температуру 10 °С, чтобы превратить ее в
лед, имеющий температуру -30 °С?
6.37. Вн утр е нн яя э н ерг ия воды массой 5 к г , находившейся
при температуре 20 °С, в результате теплопередачи уменьшилась
на 1 МДж. Сколько образовалось льда?
6.38. Сколько льда, температура которого —5 °С, м о ж е т
рас-плавить стальной шар массой 5 к г , охлаждаясь от 400 до О
°С? Считайте, что вся энергия передается льду.
6.39. К а к у ю массу меди, имеющей температуру 83 °С, можно
расплавить, передав ей количество теплоты 1,17 МДж?
6.40. В с неж н ый сугроб, и м е ю щ и й температуру О °С, бросили раскаленный до температуры 300 °С медный шар массой 2 к г .
Какова масса растаявшего снега?
6.41. Энергии, полученной п р и остывании некоторой массы
к и п я т к а до температуры 70 °С, хватило для плавления льда массой 500 г при температуре О °С. Какова масса кипя тка?
6.42. Чугунная и алюминиевая детали одинаковой массы находятся при температуре 20 °С. Для плавления какой из эти х деталей необходимо большее количество теплоты? Во сколько раз?
6.43. Полярники п о луча ют необходимую им воду, растапливая лед. Сколько керосина необходимо сжечь для получения 15 л
к и п я ч е н о й воды, если т е м п е р а т ур а о к р у ж а ю щ е й ср еды равна -40 °С? Считайте, ч т о на получение воды расходуется 50 %
теплоты сгорания керосина.
6.44. Свинец расплавили в железной чашке и довели его температуру до 350 °С. Затем чашку вынули из печ и и поставили на
лабораторный стол. Спустя некоторое время температура свинца
понизилась до 300 °С. Нарисуйте примерный график зависимости температуры свинца от времени.
Третийуровень
6.45. В к а к у ю погоду образуются сосульки (рис. 20)? Если в
мороз, то откуда берется вода? Если в оттепель, то почему вода
замерзает?
Рис. 20
6.46. Како е з н а ч е н и е в п р и р о д е и м е е т большая уд ельная
теплота плавления льда? Что происходило бы весной, если бы
значение этой величины было намного меньше?
6.47. Чтобы предо хранить овощи от замерзания, в погребе,
где о ни хранятся, ставят большой таз с водой. Какова роль воды
в этом случае?
6.48. Если заполнить ч у г у н н ы й ш а р водой, плотно закуп орить и вынести на мороз, то замерзающая вода разорвет ч у г ун .
Откуда берется энергия, необходимая для разрушения ч уг ун а ?
Ведь вода на морозе не получает, а отдает энергию!
6.49. Почем у к а п е л ь к и т у м а н а м о г у т оставаться ж и д к и м и и
п р и т ем перат ур е -30 °С?
6.50. П о ч е м у п р и с и л ь н ы х м о р о з а х д л я в о с с т а н о в л е н и я
гладкости льда к а т о к поли вают горячей водоЙ?
6.51. З и м о й на ба лкон е л е ж а т м е д н а я п л а с т и н к а и л ь д и н к а
т а к о й ж е массы. Уд ел ьн ая т е пл от а п л а в л е н и я м е д и з н а ч и т е л ьн о меньше, ч е м льда. З н а ч и т ли это, ч т о для плавления м едной
п л а с т и н ки в данном случае потребуется меньше энергии, ч е м для
плавления Л ь д и н ки ?
% 6.52. К о н с т р у к т о р ы п р е д л о ж и л и п о к р ы т ь с п у с к а е м ы й о т с е к
космич еского корабля слоем легкоплавкого материала. Для чего?
К а к вы думаете, на Зем лю и л и на Л у н у предполагается посадка
этого корабля?
6.53. Объясните, используя закон сохранения э н е рги и , п оч е м у
удельная т епл о т а п л а в л е ни я вещества равна у д ельн о й т еп л от е
его кри ст ал ли з ац ии .
6.54. Т р и бруска оди наков ой массы — ледяной, с ви нц о вый и
м е дный — находятся п р и тем перат уре —10 °С. Для плавления к аког о и з н и х потребуется наим ен ьшая энергия? наибольшая?
е 6.55. В к а л о р и м е т р е н а х о д и т с я л е д м а с с о й 3 к г п р и т е м п е рат у р е -20 °С. К а к о й ст анет т ем п е р а т у р а в кал о ри м ет р е , если в
него п ом ест и т ь нагреватель, к о т о р ы й передаст сод ержим ом у к алориметра количество теплоты:
а) 63 к Д Ж ;
б) 200 к Д Ж ;
в) 900 к Д Ж ;
г ) 1,24 М Д Ж ?
6.56. А л ю м и н и е в о м у б р у с к у м ассой 500 г п р и т е м п е р а т у р е
20 °С пер ед а ли коли ч ест в о т е п л о т ы О = 900 К Д ж . К а к о й ст анет
т ем пер ат ур а а л юм и ни я ?
% 6.57. В к а л о р и м е т р е н а хо д и т с я вода массой т — 2 к г , т е м п е В
рат ура кот орой 30 °С. В ка ло ри м ет р п о м е щ а ю т лед п р и т емпературе О °С. Какова могла быть масса т, льда, если он весь растаял?
6.58. Н а г р е т ы й а л ю м и н и е в ы й к у б п о л о ж и л и н а лед, и к у б
полност ью п огр уз и лс я в лед. До к а к о й т е м п е р а т у р ы был н а г р е т
куб? Температура льда О °С, п от е р я м и тепла м о ж н о пренебречь.
% 6.59. В воду массой т, = 1 к г , и м е ю щ у ю т ем пе ра т у р у !, = 30 °С,
п о л о ж и л и лед массой т — 500 г, т е м п е р ат у р а которого !Л = О °С.
Л
Какая т ем пе р ат ур а уст ановится в сосуде?
6.60. В к а л о р и м е т р е н а х о д и т с я вода массой 5 к г п р и т е м п ер а т у р е 20 °С. В нее п о м е щ а ю т к у с о к льда массой 2,5 к г . Какова
была начальная температура льда, если конечная масса льда оказалась равной 1,7 к г ?
6.61. В лабор ат орную печь п о м е щ а ю т к р и с т а л л и ч е с к и й образец. Образец получает к а ж д у ю с екун ду одно и то ж е количество
т епл от ы. На рис. 21 при веде н г р а ф и к зависим ости т е м п е р а т у р ы
образца от врем ени. К а к о в ы тепловы е х а р а к т е р и с т и к и д а н н о г о
вещества, если удельная теплоемкость вещества в твердом
сост о- яни и 400 Д ж / ( К г · °С)?
Рис. 21
6.62. В воду массой 2 к г при температуре 30 °С положили лед
массой 1 к г , температура которого О °С. Какая температура установится в сосуде? Какой станет масса льда?
6.63. В воду массой 2 к г при температуре 30 °С положили лед,
температура которого О °С. Какая температура установится в сосуде, если масса льда:
а) 200 г;
б) 1 Кг?
6.64. В калориметре находятся лед и вода при температуре О °С.
Масса льда и воды одинакова и равна 500 г. В калориметр наливают воду массой 1 к г при температуре 50 °С Какая температура
установится в калориметре?
6.65. Кусок льда массой 700 г поместили в калориметр с водой. Масса воды 2,5 к г , начальная температура 5 °С. Когда
установилось тепловое равновесие, оказалось, чт о масса льда увеличилась на 64 г. Определите начальную температуру льда.
Крепкие орешки
6.66. В калориметре при температуре О °С находятся вода массой 500 г и лед массой 300 г. Какая температура установится в
калориметре, если долить в него 100 г к ип я т к а ? 500 г к ип я т ка ?
6.67. В калориметр, содержащий воду массой 2 к г п р и т е м п е р а т ур е 20 °С, б р о с и л и л е д я н о й ш а р массой 1 к г , в ц е н т р
которого вмороже н стальной ш а р и к массой 50 г. Температура
льда О °С. Где окажется стальной ш а р и к после установления
теплового равновесия?
6.68. В переохлажденной до температуры -10 °С воде происходит быстрый процесс кристаллизации. Какая часть воды п р и
этом превращается в лед?
7. ИСПАРЕНИЕ, КОНДЕНСАЦИЯ, КИПЕНИЕ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
7.1. Почему испарение жидк о сти происходит при любой температуре?
7.2. Почему п р и испарении температура ж и д к о с т и понижается?
7.3. Почему испарение проис хо д и т т е м быстрее, ч е м выше
температура Жидкости?
7.4. Зависит ли скорость испарения жи дк о с ти от площади ее
поверхности?
7.5. П оч ему п р и н а л и ч и и ветра ж и д к о с т ь испаряется быстрее?
7.6. Приходилось ли вам «ускорять» испарение? Приведите
примеры. К а к и для чего вы это делали?
7.7. Что обладает бОльшей внутренней энергией: вода массой
1 к г п р и температуре 100 °С и л и водяной пар такой ж е массы
при той ж е температуре? Обоснуйте свой ответ.
7.8. Почему температура воды, долго находившейся в открытом стакане, всегда несколько н и ж е температуры воздуха в комнате?
7.9. К акие явления природы объясняются конденсацией пара?
Приведите примеры.
Первый уровень
7.10. В ы с т у п а ю щ и й в ж а р у н а теле человека п о т охл ажд а ет
тело. Почему?
7.11. Почему ч ай остывает быстрее, когда вы на него дуете?
7.12. Почему в ж а р к у ю су хую погоду мы чувствуем себя лучше,
ч е м п р и т акой ж е температуре и высокой влажности воздуха?
7.13. Почему мокрое белье на ветру сохнет быстрее?
7.14. М о ж н о ли утверждать, ч т о вода всегда к и п и т п ри т ем перат уре 100 °С?
7.15. К а к и е явления н а б людают ся в ж и д к о с т и перед тем, к а к
она н а ч и н а е т ки пет ь?
7.16. На рис. 22 представлен г р а ф и к з ави с и м ости т е м п е р а т у р ы от врем ени для некоторой ж и д к о с т и . Какова т ем пер ат ур а к и п е н и я Ж и дко Ст и ? Какая это м о ж е т быть ЖидкоСть? Сколько
вре-мени кипела эта Жидкость?
Рис. 22
7.17. Почему горячий чай остынет намного быстрее, если его перелить в блюдце или несколько раз перелить из стакана в стакан?
7.18. Какое количество теплоты необходимо для обращения в
пар спирта массой 40 г, взятого при температуре кипения?
7.19. Какое количество теплоты выделится при конденсации
водяного пара массой 50 г?
7.20. Сколько сконденсировалось водяного пара, имеющего температуру 100 °С, если при этом выделилась энергия 11,5 МДЖ?
7.21. Сколько льда, взятого при температуре О °С, расплавится, если ему сообщить количество теплоты, которое выделяется
п р и кон д е н с ации водяного пара массой 2 к г п р и темпер ат ур е
100 °С и нормальном атмосферном давлении?
7.22. Вода, кипящая при нормальном атмосферном давлении,
получила от нагревателя количество теплоты 690 к Д ж . Какова
масса образовавшегося пара?
7.23. К и п я щ а я ж и д к о с ть получила от нагревателя количество теплоты 180 КДЖ. Какова масса образовавшегося пара,
если удельная теплота парообразования этой жи дк о сти 450
КДЖ/КГ?
7.24. Жидкость при к и п е н и и получила от нагревателя количество теплоты бО КДЖ, а масса жидкости в сосуде уменьшилась
на 250 г. Определите удельную теплоту парообразования этой
жидкости.
7.25. Кипящая жидкость получила за некоторое время от нагревателя количество теплоты 80 к Д ж . За это время 200 г ж и д к о с т и превратилось в пар. Определите удельную теплоту парообразования этой жидкости.
Второй уровень
7.26. Почем у наблюдат ь к о н д е н с а ц и ю пара з н ачи т е л ьн о легче, ч е м испарени е ж и д к о с т и ?
7.27. К а к и сп а р е ни е з а щ и щ а е т н а ш о р г а н и з м о т перегрева?
Приведите п р и м е р ы .
7.28. Почему запотевают очки, когда человек с мороза входит
в теплую комнату?
7.29. Один стакан доверху заполнен горячим чаем, а другой —
таки м ж е горячим бульоном. Какая из жидкостей остывает быстрее? Почему?
7.30. Л я г у ш к а (рис. 23) — зам ечательный с и н о п т и к . А фрикански е племена заметили, ч т о перед началом сезона дождей
древесные л я г у ш к и выходят из воды и взбираются на деревья
для метани я икры. Если «прогноз» л яг ушек окажется ошибочным, то икра высохнет и потомство погибнет. Почему? К а к с физической т о ч к и зрения объяснить поведение лягушки?
Рис. 23
7.31. В ж а р к у ю погоду в т е н и один термометр кладут в ми ску с
водой, а другой — на скамейку и поливают водой из той ж е миски.
Какой из термометров показывает более высокую температуру?
7.32. Л е т о м в ж а р к и е д н и р а бо ч и е п ч е л ы п р и н о с я т в у л е й
воду. Пчелы, находящиеся в улье, собирают эт у воду и распыляют ее, п р и этом о н и непрерывно м а ш у т крыльями. Через некоторое время о н и перест ают забирать воду у рабочих пчел, тогда те
вновь н а ч и н а ю т п р и н о с и т ь н е к т а р (рис. 24). Объясните с фи з и ч е ск ой т о ч к и зрения п р и ч и н у и н с т и н к т и в н о г о поведения пчел и
сущност ь наблюд аемых явлений.
Рис. 24
7.33. Какая фотография собаки (рис. 25, а, б) была сделана в
теплую погоду, а какая в холодную? Обоснуйте ответ.
Рис. 25
7.34. Действительно ли м ы ви д и м пар, вырыв ающий ся и з н ос и ка к и п я щ е г о ч а й н и к а (рис. 26)?
Рис. 26
7.35. Почему даже в ж а р к и й день м ы ощущ а ем прохладу, выходя после к у п а н и я из воды?
7.36. П о ч е м у з и м о й п р и д ы х а н и и о б р а з у ет с я т у м а н , а л ет ом — нет?
7.37. П очем у з и м о й о к о н н ы е ст екла запотевают, если в к ом нат е м ного людей?
7.38. К а к образуются облака в ж а р к и е л е т н и е Д н и ?
7.39. К а к о е ф и з и ч е с к о е я вл ени е о т р а ж е н о в с т и х о т в о р е н и и
Сергея Есенина «Вот у ж вечер. Роса... »?
Вот у ж вечер. Роса
Блестит на крапиве.
Я стою у дороги,
Прислонившись к иве.
7.40. Объясните, п о ч е м у роса бывает обильнее после ж а р к о г о
дня.
7.41. Раз или два прокипяченная вода закипает не т ак бурно,
к а к сырая. Почему?
7.42. Желая ускорить приготовление борща, хозяйка увеличивает огонь под кастрюлей с у ж е кипящей водой. Добьется ли
она желаемого результата? Обоснуйте свой ответ.
7.43. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы нагреть воду массой 5 к г от температуры О °С до к и п е н и я
и полностью выпарить ее?
7.44. Какое количество теплоты потребуется, чтобы
превра-тить лед массой 3 к г , взятый при температуре —20 °С, в
пар при температуре 100 °С?
7.45. Какое количество теплоты выделится при конденсации
водяного пара массой 50 г, и м е ю щ е г о т е м п е р а т у р у 100 °С, и
охл аждении образовавшейся воды до температуры бО °С?
7.46. Какое количество теплоты выделится при конденсации
водяного пара массой 200 г, и м е ю щ е г о т е м п е р а т ур у 100 °С, и
охлаждении образовавшейся воды до температуры 40 °С?
ач 7.47. В калорим етре находится вода массой т — 1,2 к г п р и
т е м п е р а т у р е !, = 20 °С. С к о л ь к о пара, и м е ю щ е г оВ т е м п е р а т у р у
! П = 100 °С, н у ж н о в п у с т и т ь в к а л о р и м е т р , ч т о б ы т е м п е р а т у р а в
нем поднялась до ! = 50 °С?
7.48. Смесь, состоящую из 5 к г льда и 15 к г воды при температуре О °С, н у ж н о нагреть до температуры 80 °С пропусканием
водяного пара п р и 100 °С. Какое количество пара для этого неОбходимо?
7.49. В калориметр, в котором находился лед массой 100 г при
температуре О °С, впустили пар при температуре 100 °С. Сколько
воды оказалось в калориметре, если весь лед растаял, а температура по-прежнему равна О °С?
7.50. В ч а й н и к налили 2 л воды при температуре 20 °С и поставили на огонь. После закипания воды ее объем оказался 1,9 л.
Какое количество теплоты получила вода?
7.51. Сколько керосина н у ж н о сжечь, ч т о б ы в ы п а р и т ь 1 л
воды, имеющей температуру 20 °С?
Третийуровень
7.52. Воду массой 4 к г , взятую при температуре 20 °С, нагрели до кипени я и полностью испарили. Определите, сколько керосина для этого потребовалось, если КПД нагревателя 25 % .
ач 7.53. Если закрыть банку крышкой, то уровень воды в ней не
будет понижаться. Означает ли это, ч т о кр ышка «останавливает » испарение вОды?
41
7.54. Будет ли к и п е т ь вода в стакане, плавающем в сосуде с
кипящей водой (рис. 27)?
7.55. Почему оконные стекла зимой покрываются узорами из
инея?
7.56. Что общего м е ж д у процессами испарения и к и п е н и я ?
В чем различие между ними?
7.57. Почему п р и к и п е н и и жидкость превращается в пар гораздо быстрее, чем при испарении?
7.58. Испаряются ли твердые тела (например, лед)? Подтвердите ваш ответ примерами.
7.59. Глина и тесто п р и нагр е ва нии не размягчаются, а затвердевают. Почему?
7.60. Сахар и л и мел м о г у т н а м о к н ут ь в сырую погоду и без
дождя. Каким физическим явлением это объясняется?
7.61. Вы забыли на п л и т е к и п я щ и й ч а й н и к . Вернувшись н а
к у х н ю , вы обна ружили, ч т о половина воды из ча йника «исчезла» . Действительно ли вся эта вода сейчас представляет собой
пар? Можно ли ее увидеть?
7.62. Почему сырые дрова в костре «стреляют» искрами?
7.63. Перед дождем лас точки летают очень ни зко . К а к и м и
физическими изменениями в атмосфере это обусловлено?
7.64. Не заглядывая в справочные таблицы, ск ажи те : какая
из жидкостей — вода, р туть и л и эфир — к и п и т при самой низкой температуре? при самой высокоЙ? На основании чего вы сделали такой вывод?
ач 7.65. Почему незадолго до закипания воды в чайнике мы слышим характерный шум? Почему перед самым закипанием он стихает?
42
ач 7.66. Сосуд с водой выносят из орбитальной с т а н ц и и в открытый космос. Что будет происходить с водой, если сосуд открыть?
7.67. Осторожно нагревая ч и с т у ю воду, м о ж н о повысить ее
температуру, например, до 110 °С даже п р и нормальном атмосферном давлении. Почему ж е вода при этом не к и п и т ?
е 7.68. В сосудах из слабообожженной г лины вода остается прохладной даже в летнюю жару. Почему?
7.69. К а к вызвать к и п е н и е воды, не нагревая ее?
7.70. Две жи дк о сти , массы которых равны, нагревают в
оди-наковых сосудах н а одинаковы х горелках. По г р а ф и к а м
зави-симости температуры от времени (рис. 28) определите, у
какой
жидкости:
а) температура к ип е ни я выше;
б) удельная теплоемкость больше;
в) удельная теплота парообразования больше.
Рис. 28
7.71. Израсходовав 800 г бензина, воду массой 50 к г нагрели от
20 до 100 °С и часть воды выпарили. Какова масса образовавшегося пара, если 60 % теплоты сгорания бензина передано воде?
7.72. Сколько необходимо сжечь спирта, ч т о б ы расплавить
лед массой 2 к г , взятый п р и температуре —5 °С, а п о л уч е нн ую
воду нагр ет ь до к и п е н и я и 1 к г воды превр а тит ь в пар? КПД
спиртовки 40 % .
ач 7.73. В калорим етр, содержащий воду массой т = 500 г п р и
В
т е м п е р а т у р е !, = 20 °С, в п у с т и л и водяной п а р п р и т е м п е р а т у р е
! = 100 °С. Какая т ем пе р ат ур а ! установится в к а лори м ет ре, если
П
масса пара равна:
а) 10 г;
б) 100 г?
К а к о й станет масса т воды в к а ж д о м и з э т и х случаев?
43
7.74. До какой температуры нагреется вода объемом 0,8 л, находящаяся в медном калориметре массой 700 г и имеющая температуру 12 °С, если впустить в калориметр водяной пар массой
50 г при температуре 100 °С?
7.75. В к а с т р ю л ю н алили холодной воды п р и т емпер а тур е
10 °С и поставили на электроплиту. Через 10 ми н вода закипела.
Через какое время после этого она в ы к и п и т полнОСтью? Масса
кастрюли намного меньше массы воды.
7.76. В калориметр, содержащий 1 к г воды, впустили водяной
пар массой 40 г, и м е ю щ и й температуру 100 °С. Какой была начальная температура воды, если конечная температура в калориметре оказалась равной бО °С?
7.77. Самый распр о стр а н ен ный метод опр есне ния морской
воды состоит в ее в ы п а р и в а н ии : растворенные в воде соли в
пар не попадают, поэтому после конденс ации пара образуется
пресная вода. Сколько каменного угля н ужно сжечь для опреснени я воды массой 1 т? Начальная температура воды 20 °С, тепловые характеристики соленой и пресной воды считайте одинаковыми.
7.78. Хватит ли энергии, вырабатываемой гидроэлектростанцией, на то, чтобы выпарить всю проходящую через ее турбины
воду?
Крепкие орешки
7.79. К о г д а о т к р ы в а ю т б у т ы л к у с г а з и р о в а ны м н а п и т к о м ,
в ж и д к о с т и бурно выделяются п у з ы р ь к и , к а к и п р и к и п е н и и .
В чем отличие этого процесса от кипения?
7.80. Капелька воды на полу высыхает за считаные минуты.
А вот капелька р т ут и , закатившись в щель, м о ж е т лежать т а м
годами. Как и м и свойствами ртути это объясняется?
7.81. В калориметре находится лед массой 500 г при температуре -10 °С. Какая температура установится в калориметре, если
в него впустить водяной пар массой 80 г, имеющий температуру
100 °С?
8. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
УСТНАЯ РА З МИНК А
8.1. При в еди т е п р и м е р ы п р е в р а щ е н и я в н у т р е н н е й э н е р г и и
пара в м е х а н и ч е с к у ю э н е р г и ю тела.
8.2. К а к и е превращ ени я э н е р г и и происходят в тепловых д ви "
гателях?
8.3. К а к о й т и п т е п л о в ы х дви г ат е л ей является наиболее распространенным ?
8.4. Какие физические явления происходят при сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания?
8.5. К а к и е тепловые д в и г а т е л и сильнее всего з а г р я з н я ю т
воздух в вашем населенном пункте?
Первый уровень
8.6. Может ли КПД теплового двигателя быть равен 100 % ?
8.7. Первый универсальный тепловой двигатель изобрел
рос-сийский и н ж е н е р И. И. Ползунов. К а к и е превращения
э не р гии происходили в этом двигателе?
8.8. К к а к о м у т и п у п р ин а д л е ж а т самые м о щ ны е тепловые
двигатели?
8.9. Из чего состоит гор ючая смесь, подаваемая в ц и л и н д р
двигателя внутреннего сгорания?
8.10. Какие способы под жигания горючей смеси используют в
двигателях внутреннего сгорания?
8.11. В каком случае газообразная горючая смесь в цилиндре
двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней
энергией: в начале т акта «рабочий ход» или в его конце?
8.12. В одной паровой т ур б и н е полезная работа составляет
1
1
— часть энергии пара, а в другой — — часть. Выразите КПД обе5
3
и х турбин в процентах.
8.13. Каков КПД теплового двигателя, который совершил полезную работу 80 к Д ж , если п р и полном сгорании топлива выделилась энергия 400 КДЖ?
8.14. При полном сгорании топлива в тепловом двигателе выделилось количество теплоты 500 кДЖ. К а к у ю полезную работу
совершил двигатель, если его КПД 30 % ?
8.15. Тепловой двигатель совершил полезную работу 120 КДЖ.
Какое количество э н е р г и и выделилось п р и полном с г о р а ни и
топлива, если КПД двигателя 25 % ?
8.16. Определите КПД двигателя трактора, которому для совершения полезной работы 38,7 М Д Ж потребовалось топливо
массой 3 к г с удельной теплотой сгорания 43 М Д ж / к г .
Второйуровень
8.17. М о ж н о л и в н у т р е н н ю ю э н е р г и ю т опли ва ц е л и к о м превр ат ит ь в м е х а н и ч е с к у ю ? Ответ поясните.
8.18. Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания во время такта «рабочий ход» понижается?
8.19. Почему при сгорании горючей смеси давление в цилиндре двигателя внутреннего сгорания намного повышается?
8.20. Когда в нутр е ння я энергия рабочей смеси в ци л ин д р е
двигателя внутреннего сгорания больше: в ко н це такт а «всасывание» или в конце такта «сжатие» ? Почему?
8.21. Отличается ли температура пара, выходящего из цилиндра паровой машины, от температуры пара, поступающего в этот
цилиндр?
8.22. Для чего топливо в ц и л и н д р ы двигателя в нутр ен не го
сгорания подается в распыленном состоянии?
8.23. Каковы преимущества мно гоци л и н др о вы х двигателей
внутреннего сгорания перед одноцилиндровыми?
8.24. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 к В т за
1 ч работы израсходовал бензин массой 15 к г . Определите КПД
двигателя.
8.25. При сгорании топлива в тепловом двигателе за 30 м и н
выделилась энергия 10,8 МДЖ. Определите мощность двигателя,
если его КПД 20 %.
8.26. Тепловой двигатель мощностью 19 к Вт за 3 ч работы израсходовал топливо массой 12 кг . На каком топливе мог
работать этот двигатель, если его КПД 41 % ?
8.27. Сколько природного газа необходимо сжечь для совершения полезной работы 110 КДЖ, если КПД двигателя 25 % ?
8.28. Тепловой двигатель за 2 ч израсходовал керосин массой
6 к г . Какова мощность двигателя, если его КПД 25 % ?
8.29. Определите КПД двигателя внутре ннего сгорания мощностью 430 Вт, если он за 8 ч работы расходует бензин объемом
1,5 л.
Т р е тий уровень
8.30. К а к и е особенности к о н с т р у к ц и и двигателя в н ут р е нн ег о
с г о р а н и я д е л а ю т вращ е ни е вала д в и г ат е л я п р а к т и ч е с к и равномерным?
8.31. Почему высота полета самолетов, двигатели которых работают на смеси горючего и воздуха, ограничена?
8.32. Отражается ли неполное сгорание топлива в автомобильном двигателе на его КПД? на окружающей среде?
8.33. Иногда газ при охлаждении отдает меньшее количество
теплоты, чем было затрачено на его нагревание. Не противоречит
ли это закону сохранения энергии?
8.34. Станет ли КПД тепловой м а ш и н ы равным 100 % , если
трение в частях машины уменьшить до нуля?
ач 8.35. При сгорании топлива в двигателе автомобиля, едущего
с постоянной скоростью по горизонтальной дороге, выделилась
энергия 200 К Дж. Какая часть энергии превратилась в конечно м
счете в механическую, если КПД двигателя 40 % ?
8.36. Рабочий ход в цилиндрах двигателя совершается в следующем порядке: в 1-м цилиндре, во 2-м цилиндре, затем в 4-м
и, наконец, в 3-м. Определите, какой т а к т начался во 2, 3 и 4-м
цилиндрах в т от момент, когда в 1-м цилиндре начался рабочий
ход.
8.37. Автомобиль прошел 80 к м . Двигатель автомобиля развивал среднюю мощность 40 к В т и израсходовал 14 л бензина.
С какой средней скоростью двигался автомобиль, если КПД его
двигателя 30 % ?
8.38. В подъемнике используют двигатель внутреннего сгорания с КПД 30 % . С помощью подъемника песок массой 150 т
п е р е м е с т и л и и з карьера г л у б и н о й 40 м н а поверхность земли. Сколько литров бензина израсходовали? Считайте, ч т о 9 "
= 10 Н / к г .
9. ДОМАШНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ'
Первый уровень
9.1. Зайдите у себя дома на кухню. Можете ли вы наблюдать
там процессы плавления, кристаллизации, испарения, конденсации и кипения? Приведите примеры.
9.2. В одну из двух одинаковых жестяных банок налейте воду
массой 0,5 к г , а в д р у г у ю пол о жит е снег т а к о й ж е массы. ПОставьте б а н к и на горелки газовой плиты, горящие одинаковым
пламенем. Заметьте, сколько времени потребуется, чтобы вода в
каждой из банок закипела. Объясните результат опыта.
' Опыты с горячей водой, раскаленным утюгом и газовой горелкой следует проводить под наблюдением учителя или родителей.
9.3. Налейте одинаковое количество воды в стакан и блюдце.
Измерьте время, за которое испарится вода из стакана и из блюдца. Объясните разницу в скорости испарения.
9.4. В два одинаковых блюдца налейте одинаковое количество воды (например, по 3—4 столовые ЛОЖКИ). Одно блюдце
по-ставьте в теплое место, а другое — в холодное. Измерьте
время, за которое испарится вода в том и другом блюдце.
Объясните разницу в скорости испарения.
9.5. Нанесите п и п е т к о й на лист бу м а г и по 2—3 к ап л и воды
и с п и р т а . И з м е р ь т е время, необходим ое д л я и х и с п а р е ни я .
У какой из э т и х жидкостей силы п ри т яж е ни я между молекулами меньше?
9.6. С м о ч и т е два носовых п л а т к а и р а з л о ж и т е и х — о д и н
на столе, а другой на горячей батарее центрального отопления.
Платок, л е ж а щ и й на батарее, высохнет з н а ч и т е л ь н о раньше.
Почему?
9.7. Смочите водой два платка и разложите и х на столе. Направьте на один из них струю воздуха из вентилятора. Этот платок начн ет высыхать буквально на глазах, заметно быстрее, чем
второй. К а к это объяснить?
9.8. Перед н о с и к о м ч а й н и к а с к и п я щ е й водой п о м е с т и т е
м ета л личе ский пр е дме т (ложку, вилку, н о ж , холодный у т ю г ) .
Проследите за образованием капель воды на э т и х предметах и
объясните п ричи н ы и х появления.
9.9. Смочит е р у к у одеколоном и п ом а ши т е ею. Что вы п р и
этом ощущаете? Объясните это явление.
9.10. С м о ч и т е о д и н палец водой, а д р у г о й — одеколоном.
В обоих случаях возникает ощущение прохлады. Почему? В каком случае это ощущение сильнее?
9.11. Возьмите две ложки: одну холодную, другую — горячую.
Поместите в н и х по 3—4 капли воды. С какой из ложек вода испарится быстрее? Почему?
9.12. Войдите в т е п л у ю к о м н а т у с холодной улицы в очках.
Какое явление при этом наблюдается?
Второйуровень
9.13. Наберите и з морозильной к а м е р ы к у с о ч к и льда в к р у ж к у . Поместите т уд а т е р м о м е т р и к а ж д у ю м и н у т у фи к с и р уйт е
его пок аз ани я. П о результ атам и з м е р е н и й п ос т р ой т е г ра фи к
зависимости т е м п е р а т у ры от врем ени п р и плавлении льда и последующем н агр е в а ни и воды.
9.14. Налейте в термос воду при температуре О °С и опустите
в нее кус о к льда. Через некоторое время проверьте, растаял ли
лед. Объясните полученный результат.
9.15. К а к изменится температура воды, если в ней растворить
поваренную соль? Проведите эксперимент и объясните данное
явление.
9.16. П р и к р е п и т е к резервуару н а р у ж н о г о т ерм ом ет ра ватку,
с м о ч е н н у ю одеколоном. При в еди т е т е р м о м е т р в колебательное
д в и ж е н и е и следит е за его п о к а з а н и я м и . Объясните, п о ч е м у и
к а к и з м еняют с я п ок аз ан и я термометра.
9.17. Накройте крышкой кастрюлю с горячей водой. Через несколько м и н ут снимите крышку — вы увидите на ней капельки
воды (рис. 29). Объясните, к а к образовались капли.
Рис. 29
9.18. Наполните один стакан доверху г о р я ч и м чаем, а друГОЙ — г о р я ч и м бульоном. Проверьте, какая из ж и д к о с т е й быстрее остывает. Объясните результат опыта.
9.19. Почему при нагревании в тостере к у с о ч к и хлеба становятся твердыми?
9.20. С помощью двух термометров, обернутых тонкой мокрой
материей в один слой, проверьте на опыте, к а к зависит скорость
испарения жидкос ти:
а) от температуры;
б) от движения воздуха над испаряющейся жидкостью.
Объясните наблюдаемые явления.
9.21. Несколько раз прокипятите воду в чайнике. Чем отличается кип е ни е прокипяченной воды от кипе ни я сырой? Объясните
результат опыта.
9.22. Измерьте т е м п ер ат ур у воздуха перед дождем и после
дождя. Определите изменение температуры и объясните, почему
оно происходит.
Третийуровень
9.23. Расплавьте в прозрачной баночке парафин. Опустите в
расплав кусочек твердого парафина. Плавает он или тонет? К а к
изменяется форма поверхности парафина при его отвердевании?
Объясните наблюдаемые явления.
9.24. Приготовьте охладительную смесь, смешивая одну весовую часть поваренной соли с тремя частями снега. Измерьте ее
температуру. Заморозьте воду в пробирке с помощью охладительной смеси. Объясните полученный результат.
9.25. Возьмите большую кастрюлю с водой. Поместите в нее
маленькую кастрюльку с водой так, чтобы она плавала, не касаясь дна большой кастрюли. Поставьте и х на п л и т у и
н а ч ни т е нагревать. Что будет с водой в маленькой кастрюле во
время к и - п е н и я воды в большой кастрюле? Почему? Бросьте в
большую кастрюлю горсть соли. Что произойдет после этого с
водой в ма-ленькой кастрюле? Объясните наблюдаемые явления.
9.26. Пронаблюдайте выход пузырьков из газированной воды.
Налейте газированную воду в стакан и подождите, пока опадет
пена и в воде будут подниматься только отдельные пузырьки,
хотя жидкость содержит еще много газа. Бросьте в воду щепотку сахарного песка или поваренной соли. К а к изменился процесс
выхода пузырьков? Опишите этот процесс, докажите его сходство
с процессом кипени я.
9.27. Поставьте кастрюлю с водой на в к л ю ч енную плиту. Как и е звуки возника ют в процессе нагревания и закипания вОды?
Объясните наблюдаемые явления.
9.28. На << подошву» перевернутого утюга, расположенную горизонтально и прогретую примерно до 300 °С, «уроните» маленькую каплю воды. Капля, упав на утюг, от скочит от него, к а к мячик, а затем будет двигаться, не касаясь нагретой поверхности.
Пронаблюдайте и объясните поведение капли воды.
9.29. Налейте в пустую пластмассовую бутылку немного горячей воды (рис. 30, а). Она быстро испаряется, поэтому водяной
пар заполнит бутылку, вытеснив из нее большую часть воздуха
(чтобы увеличить площадь поверхности, с которой происходит
испарение, ополосните бутылку). Вылейте воду, плотно заверните
пр о бку и подставьте б у т ы л к у под с т р у ю холодной воды. Буты лка
с т реском расплющи т ся (рис. 30, б, В). Чем это объясняется?
Рис. 30
9.30. Доведите воду в колбе до к и п е н и я и п ло тно закройте
колбу. Когда вода немного остынет, переверните колбу и начните
поливать дно колбы холодной водой. Вода в колбе снова закипит,
хотя ее температура существенно н и ж е 100 °С (рис. 31). Объясните этот опыт.
Рис. 31
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
10. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ.
ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
10.1. С помощью к а к и х опытов можно проверить, обладает ли
тело электрическим зарядом?
10.2. К а к и е опыты доказывают, ч т о существуют
электриче-ские з а р я д ы д в у х ВИДОВ?
10.3. Какие способы электризации тел вам известны?
10.4. Какое свойство тел характеризует электрический заряд?
10.5. К а к с помощью листочков бумаги обнаружить, наэлектризовано ли тело?
10.6. Почему при расчесывании сухих волос они прилипают к
пластмассовой расческе?
10.7. Притяжение или отталкивание наблюдается между:
а) двумя положительно заряженными частицами;
б) двумя отрицательно заряженными частицами;
в) ч а с т и ц ам и , одна из к о т о р ы х заряжена положительно, а
другая — отрицательно?
10.8. В результате протирания сухого стекла тканью стекло и
ткань электризовались. К а к они будут взаимодействовать — п р и "
тягиваться или отталкиваться?
10.9. Какие вы знаете применения электризации тел?
10.10. Чем опасна электризация тел?
10.11. Какая ча стица обладает н а и м е н ь ш и м отрицательным
зарядом? наименьшим положительным зарядом?
10.12. К а к и е физические ха р акте ри стики электрона вам известны?
10.13. Какой заряд приобретает нейтральное тело, когда оно
теряет часть электронов?
10.14. К а к показать, что одни тела являются проводниками, а
другие — диэлектриками?
10.15. Какие проводники и диэлектрики вам известны? Приведите примеры.
53
Первый у р о в е н ь
10.16. М о ж е т ли существовать э лектрический заряд без частиц? Объясните свой ответ.
10.17. Притягиваются ил и отталкиваются две стеклянные палочки, потертые о шелк? Ответ поясните.
10.18. Пластмассовая палочка электризуется п р и т р е н и и о
мех. Обязательно ли при этом электризуется мех?
10.19. Наэлектризуем эбонитовую палочку шерстяной варежкой, а с т е к л я н н у ю п а л о ч к у — ш е л к о в ы м п л а т к о м . Подвесив
палочки на нит я х, увидим, чт о эбонит и шерсть, стекло и шелк
п рит яги в ают друг друга, а стекло и шерсть, эбонит и шелк отталкиваются друг от друга (рис. 32). Объясните, почему это происходит.
Рис. 32
10.20. У вас в руках пластмассовая, стальная и медная палочки. Какую из н и х удастся наэлектризовать трением?
10.21. Чем нужно потереть стеклянную палочку, чтобы она зарядилась положительно?
10.22. Чем нужн о потереть эбонитовую палочку, чтобы она зарядилась отрицательно?
10.23. Каковы особенности электризации проводников?
10.24. Каковы особенности электризации диэлектриков?
ад1 Второй уровень
10.25. Объясните взаимодействие наэлектризованной пластмассовой палочки и струйки воды (рис. 33).
Р"
Рис. 33
10.26. Где у вас дома быстрее всего собирается пыль? Почему?
10.27. Какое тело приобретает положительный заряд при электризации трением — то, которое получает «добавочные >> электроны, или то, которое теряет часть электронов?
10.28. Иногда при окраске металлической поверхности пульверизатором ей сообщают заряд одного знака, а капелькам
кра-ски — заряд противоположного знака. Для чего это нуж н о ?
10.29. Почему электрическое п рит яж ени е кусочков бумаги к
натертой расческе очень заметно, а силы тяготения между этими
телами обнаружить не удается?
10.30. Можно ли наэлектризовать эбонитовую палочку трением об эбонитовую пластинку?
10.31. Какова роль электрических взаимодействий в строении
вещества?
10.32. Протерев мебель и зеркала су хой т р я п к о й , х о з я й к и
огорчаются, увидев на них пыль уже через день-два. Чем это объясняется?
10.33. Э л е к т р и з ую т с я л и п р и т р е н и и оба тела и л и только
ОДНО? Опишите опыт, подтверждающий ваш ответ.
10.34. М о ж н о ли наэлектризовать воду? Объясните свой ответ.
10.35. Почему электризация п р и т р е н и и раньше всего была
замечена на непроводящих электричество телах?
10.36. Зависит ли сила электрического взаимодействия от
рас-стояния м е ж д у за р яж е нными телами? Подтвердите ваш
ответ примером.
10.37. Какая опасность для бензовоза (рис. 34) может возникнуть при его движении? К а к ее предотвратить?
Рис. 34
10.38. М о ж н о ли к о н ц ы стеклянной п а л о ч к и зарядить разноименно?
10.39. Бывали случаи, когда быстро поднимающийся воздушный шар (рис. 35) загорался в воздухе. Чем это Объяснить?
Рис. 35
^ Т р е т и й уровень
10.40. Почему мы уверены, ч т о электриче ский заряд бывает
двух видов («+» и «—»), а не трех или четырех?
10.41. Может ли эбонитовая палочка при т р е ни и электризоваться то отрицательно, то положительно?
10.42. К а к доказать, чт о стеклянная палочка, наэлектризованная трением о шелк, и эбонитовая палочка, наэлектризованная
трением о шерсть, имеют противоположные по знаку заряды?
10.43. Каков фи зиче ский смысл поговорок: к а к соломинка и
янтарь; чт о шелкова ленточка к стене льнет?
10.44. Если к ст р уйкам воды, падающей из крана, поднести
наэлектризованную палочку, то о ни сольются в одну сплошную
с т р ую . «Не по д л е жит с омн е нию , — замечает по этому поводу
а н г л и й с к и й физик-экспериментатор Ч. Бойс, — ч т о и м е н н о по
этой причине капли дождя во время грозы отличаются такой величиной». Объясните это явление.
10.45. К двум висящим на н и т я х заряженным шарикам подносят снизу отрицательно заряженную эбонитовую пла стинку.
В результате положения шариков изменяются (на рис. 36, а—г
п унк т и р н ы м и линиями показаны первоначальные направления
нитей). На каком из рисунков допущена ошибка? Каков знак заряда каждого из шариков?
ач 10.46. М о г у т ли тела электризоваться п р и соприкосновении
без трения?
% 10.47. Достаточно ли коснуться ш а р и к а электрометра заряж е н н о й эбонитовой палочкой, чтобы стрелка электрометра заметно отклонилась? Обоснуйте свой ответ.
10.48. Почему в опытах по электризации обычно используют
палочки из диэлектрика, а не из проводника?
10.49. Две гильзы, подвешенные на шелковых н и т ях, притянулись друг к другу и после контакта оттолкнулись друг от дру"
га. Объясните это явление.
% 10.50. Почему электрическое отталкивание о б наружили п о ч т и через две тысячи лет после того, к а к было обнаружено притяжение?
% 10.51. Если к заряженному металлическому ш а р и к у прикоснуться пальцем, он теряет практиче ски весь заряд. Почему?
11. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ЗАРЯДА. ЗАКОН КУЛОНА
УСТНАЯ РАЗМИНКА
11.1. К ак устроен электроскоп и для чего его применяют?
11.2. Зависит ли угол отклонения листочков электроскопа от
знака переданного им заряда?
11.3. К а к по углу расхождения листочков электроскопа судят
о его заряде?
11.4. Почему угол отклонения листочков заряженного электроскопа со временем уменьшается?
11.5. Почему разряжается электроскоп, если его шарика коснуться пальцем?
57
11.6. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Каково условие его выполнения?
11.7. В каком случае электрический заряд системы может измениться?
11.8. В к а к о м случае два вз аим од ей ств ующи х з а р я ж е н н ы х
шарика можно считать точечными зарядами?
11.9. Какие закономерности взаимодействия заряженных тел
установил Кулон?
11.10. К а к изменяется сила взаимодействия между двумя точечными зарядами при увеличении расстояния между ними?
Первый уровень
11.11. Почему отклоняется стрелка электрометра, если дотронуться до ш а р и к а электрометра з а р я ж е н н ы м телом?
11.12. Почему оставленный на долгое время заряженным электроскоп со временем разряжается?
11.13. Если стеклянной палочкой провести по м еталлическому
с т е р ж н ю электроскопа, то электроскоп п о к а ж е т н а ли чи е заряда.
Откуда ж е появился эт о т заряд?
11.14. Из м енит ся л и масса от риц ат ельно з аря же нного ш а р и к а электроскопа, если его коснут ься р у к о й ? Если и з м ени т с я , т о
как?
11.15. К ак ог о з нак а заряд надо сообщить м едном у шару, чт обы его масса уменьшилась?
Второй уровень
11.16. Почему стрелка электрометра отклоняется, когда электрометр заряжают? Зависит ли отклонение стрелки от знака заряда?
11.17. В каком случае при соприкосновении двух заряженных
тел их заряды нейтрализуют друг друга? Подтвердите ответ примером.
11.18. С помощью к а к и х опытов можно сравнить электрические заряды двух тел?
11.19. Сохраняется ли сумма модулей зарядов всех тел в электрически изолированной системе?
11.20. Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если увеличить расстояние между ними в 2 раза?
11.21. Как изменилось расстояние между двумя точечными зарядами, если сила взаимодействия между н и м и уменьшилась в
9 раз?
11.22. С какой силой взаимодействовали бы два точечных заряда по 1 Кл каждый, расположенные в вакууме на расстоянии
1 м друг от друга?
Т р е т и й уровень
11.23. Заряд одного металлического ш арика 5а, а заряд другого такого ж е шарика равен -9а. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули. Какой заряд будет после этого у каждог о
из шариков?
11.24. Заряды двух одинаковых металлических шариков равны соответственно -8а и —12а. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули. Какой заряд будет после этого у каждого из
шариков?
11.25. С какой силой будут взаимодействовать два т о ч ечн ы х
заряда по 100 мкКл, если и х расположить в вакууме на
расстоя-нии 1 м друг от друга?
11.26. Два т о ч ечн ы х заряда 2,3 и 3,5 н К л расположены в вакууме на расстоянии 1,7 см друг от друга. Найдите силу взаимодействия между ними.
11.27. Два одинаковых т о ч е ч н ых заряда, расположенные на
расстоянии 9 см в вакууме, отталкиваются с силами 1 мН. Каковы модули эти х зарядов?
11.28. На к а к о м расстоянии н у ж н о расположить в вакуум е
два т о ч ечн ы х заряда 5 и 6 нКл, чтобы о н и отталкивались друг
от друга с силой 1,2 мН?
11.29. Во сколько раз надо изменить заряд одного из двух т очечн ы х тел, чтобы п р и ув е лич ении расстояния м е ж д у н и м и в
16 раз сила и х взаимодействия не изменилась?
11.30. Два одинаковых т о ч е ч н ых заряда взаимодействуют с
силой 0,4 МН, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Чему
равен модуль каждого заряда?
Крепкие орешки
11.31. Модуль заряда одного из двух одинаковых ма л е н ьки х
металлических шариков в 5 раз больше модуля заряда другого.
Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее
расстояние. Во сколько раз изменился модуль силы и х взаимодействия, если:
а) шарики были заряжены одноименно;
б) шарики заряжены разноименно?
11.32. Докажите, чт о если два одинаковых маленьких металлических шарика, имеющие неравные одноименные заряды, привести в соприкосновение и раздвинуть на прежнее расстояние, то
сила взаимодействия обязательно увеличится.
11.33. Можно ли (а если можно, то как) уменьшить заряд мс"
таллического шарика в 3 раза?
12. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
12.1. Чем отличается пространство, о к р у ж а ю щ е е наэлектризованное тело, от пространства, о к р у ж а ю щ е г о нейтральное тело?
12.2. К а к можно обнаружить электрическое поле?
12.3. К а к о й п р и б о р , с о з д а н н ы й ч е л о в е к о м , п р е к р а с н о «чувствует» электрическое поле?
12.4. Передается ли действие заряженных тел друг на друга
в вакууме?
12.5. Каковы главные свойства электрического ПОЛЯ?
12.6. К ак и е опыты указывают на то, ч т о электрическое поле
обладает энергией?
Первый уровень
12.7. К а к убедиться, ч т о в о к р у г з ар яженн ого тела существует
электрическое поле?
12.8. К а к с пом ощью электрического поля м о ж н о описать вза"
имодействие э л е к т р и ч е с к и х зарядов?
12.9. Э л ект ри ч е ск о е поле з а р я ж е н н о г о ш а р и к а дей ст вует н а
з а р я ж е н н у ю п ы л и н к у , н а х о д я щ у ю с я в б л и з и него. Дей ст вует л и
поле п ы л и н к и на ш а р и к ?
12.10. Существует ли электрич еское поле в ок руг электрона?
12.11. Будут ли взаимодействовать близко расположенные
з а - р я ж е н н ы е б у м а ж н ы е г и л ь з ы в без в оз душн о м пространст ве,
н а - п р и м е р на Л уне?
Второй уровень
12.12. К а к вы думаете, существует ли вещество, внутри которого нет электрического поля?
12.13. О п и ш и т е взаимодействие з а р я ж е н ны х тел на основе
представления об электрическом поле.
12.14. К а к м о ж н о у в еличить э н е р г и ю электрического поля
двух одноименных зарядов?
12.15. Заряд одной из обкладок конденсатора 10"' Кл. Каков
заряд другой обкладки?
12.16. К а к взаимодействуют между собой обкладки заряженного конденсатора — притягиваются или отталкиваются?
12.17. К а к можно убедиться, ч т о электрическое поле в заряженном конденсаторе обладает энергией?
ач 12.18. Два одинаковых металлических шарика висят на шелковых нит ях, не касаясь друг друга. Один из шариков заряжен.
К а к уменьши ть заряд этого шарика в 2 раза? в 4 раза? Годится
ли предложенный вами способ, если шарики эбонитовые?
61
Третий уровень
12.19. З е р нышк о риса притягивается к отрицательно заряженной эбонит овой пал очке . М о ж н о л и ут верждат ь, ч т о з е р н ы ш к о
заряжено положительно? Обоснуйте свой ответ.
% 12.20. Две л е г к и е о д н о и м е н н о з а р яж е н н ы е г и л ь з ы и з фольги
подвешены на ше л к о в ых н и т я х одинаковой д л и н ы в одной т очк е . Что произойдет, если коснуться одной из гильз рук о й ?
а ч 12.21. К а к с п о м о щ ью з ар яж енн ой эбонитовой п а л о ч к и сообщ и т ь д в ум м е т а л л и ч е с к и м ш а р и к а м заряды раз ного знака, п р и ч е м так, чт обы заряд самой п а л очки п р и эт ом не изменился?
12.22. На т о н к и х шелко в ых н и т я х подвеш ены две одинаковые
л егки е б у м а ж н ы е гильзы. Одна и з н и х заряжена, другая нет . К а к
определить, какая и з н и х заряжена?
ач 12.23. Почему стрелка электрометра отклоняется, если к н е м у
поднести заряженное тело, не прикасаясь к эле ктром етру?
е 12.24. К а к и з м е н и т с я о т к л о н е н и е с т р е л к и з аряж енн ог о э л е к т рометра, если п о д н е с т и к н е м у ( не прикасаясь) тело с з а ряд ом
того ж е знака? проти воп ол ожного знака?
12.25. К а к с п о м о щ ь ю от ри ц ат ел ьн о з а р я ж е н н о й эбонитовой
па л очки определить зн а к заряда электроскопа, не прикасаясь палочкой к электроскопу?
12.26. К а к с п о м о щ ью отрицательно з ар яженн ого металлического ш а р и к а з а р я д и т ь п о л о ж и т е л ь н о д р у г о й т а к о й ж е ш а р и к ,
не изм еняя заряда первого ш а ри к а ?
12.27. К а к с п о м о щ ью отри цат ельно з ар я ж е нн ой п а л о ч к и зарядить положительно л и с т о ч к и электроскопа?
Крепкие орешки
СIу 12.28. Почему нез а р я женны е тела п р и т я ги в а ю т с я к з а р я ж е н н ым , независимо от знака и х заряда?
12.29. З а р я ж е н н у ю с т е к л я н н у ю п а л о ч к у поднос ят п о очеред"
н о к м е т а л л и ч е с к и м с т е р ж н я м А и Б (рис. 37), наход ящи м ся н а
ди элект рич еск ой поверхности. В к а к о м случае сила п р и т я ж е н и я
м е ж д у палочкой и с т е р ж н е м больше?
Рис. 37
е 12.30. К а к изменится сила п р и т яж е н и я двух разноименно заряженных тел, если между н и м и поместить незаряженный металлический шар?
ач 12.31. Сплошному проводнику сообщают э л ектрический заряд. Докажите, ч т о этот заряд распределится так, ч т о электрического поля внутри проводника не будет.
ач 12.32. К а к известно, о д н о и м е н н ы е заряды отталкиваются .
А могут ли два одноименно заряженных тела притягиваться друг
к другу?
13.ДОМАШНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Первый уровень
13.1. П о т р и т е п ла ст м а с со в у ю л и н е й к у о б у м а г у . П о к а ж и т е ,
ч т о ли н е й к а наэлектризовалась.
13.2. П р о д е л а й т е о п ы т ы , д о к а з ы в а ю щ и е , ч т о с у щ е с т в у ю т
эл ект ри ч ески е заряды двух видов.
13.3. Н а э л е к т р и з у й т е к о н ц ы э б о н и т о в о й п а л о ч к и з а р я д а м и
р а з н ы х знаков. К а к вам удалось это сделать?
13.4. К а к о бн ар ужи т ь, заряжено л и тело, не и м ея в
р а с п о р я - ж е н и и н и к а к и х э л е к т р и ч е с к и х приборов? Проделайте
соот вет-ствующи е о п ы т ы .
13.5. Изготовьте « д о м а шн и й » элект ром ет р. Для этого проволоку, и з о г н у т у ю в виде б у к в ы «Г», о п у с т и т е д л и н н ы м к о н ц о м в
б у т ы л к у . На н а р у ж н ы й ее к о н е ц навесьте с о г н у т у ю пополам полоску т о н к о й бум аги. Установите на опыте, м о ж н о ли п р и
э л ект - ри зац и и т р е н и е м одного и т ого ж е тела (из стекла,
эбонита и л и р е з и ны) п о л учи т ь раз ли чны е по зн а ку заряды.
13.6. Зарядите электрометр, пользуясь только эбонитовой палочкой.
13.7. Возьмите п о л и э т и ле н о в у ю расческу и пров едите по ч и с т ы м с у х и м волосам. Поднесите ее к элект ром етру. Почему п р и
этом его стрелка отклоняется?
13.8. Пот рит е ш а р и к на электрометре сухой газетой. Возникает ли п р и эт ом эл ект ри ч е ски й заряд на электрометре? Почему?
Второй уровень
13.9. Возьмите резиновую тру бку и деформируйте ее
(растя-гивайте и изгибайте), а затем положите на шар
электрометра. Почему стрелка электрометра отклоняется?
63
13.10. Возьмите ре зи новую т р у б к у и разрежьте ее н о ж н и ц а м и
на м а лен ьки е кольца, к от о ры е б у д у т падат ь в шаровой к о н д у к т о р электрометра. Почему п р и этом стрелка электрометра
откло-няется?
13.11. П от рит е сухой р у к о й стекло электрометра. От клони т ся
ли стрелка прибора? Почему?
13.12. Потрит е газетой воздушный ш а р и к , поднесите его к п о т о л к у и о т п у с т и т е . Ш а р и к останется висеть у п от о лк а и м о ж е т
находиться в т а к о м п о л о ж е н и и с ут к а м и . Почему?
13.13. Н а э л е к т ри з уй т е два в о з д у ш н ы х ш а р и к а о газ ету. Подвесьте и х н а д л и н н ы х н и т я х рядом. Почему о н и отталкиваются?
13.14. Наэ ле кт ри з уй т е о д и н в о з д у ш н ы й ш а р и к о газету, д р у "
ГОЙ — о к у с о к ш ер ст ян ой м а т е р и и . Подвесьте и х на нек от о р ом
расст оянии д р у г от друга. Почем у о н и при т яги вают ся?
13.15. П о л о ж и т е н а су хое с т е к л о и л и п л а с т и н к у т е к с т о л и т а л и с т бум аги . Проведите несколько раз по бумаге р е з и н о в ы м
валиком, п р и м е н я е м ы м в фотографии. Если теперь л и с т б у м а г и
поднести к электром етру, то он обнаруживает э л ект ри ч е с ки й заряд. То ж е самое наблюдается с рез и но вым валиком. К а к
объяс-нить наблюдаемое явление?
13.16. К а к , и м е я з а р я ж е н н ы й э л е к т р о м е т р , в ы я с н и т ь , п р о во ди т л и элек т ри ч еск и й заряд карандаш, ли н ей к а и л и друго е
тело?
13.17. Зар яди т е б у м а ж н ы й с у л т а н и п одн е си т е к н е м у р у к у .
Почему б у м а ж н ы е п ол о ски п р и т я ги ва ют с я к руке?
13.18. Проверьте с п о м о щ ью л е гк о й сухой деревянной р е й к и ,
подвешенной на т о н к о й н и т и , ч т о около заряже нного ш а р и к а на
и з о л и р ующ е м шт ат и в е существует электрическое поле.
13.19. К а к , используя эл ект рич еское поле в о к р у г з аряж енн ой
п а л о ч к и , заставить к у с о ч е к ваты п а р и т ь в воздухе? Проделайте
опыт и дайте ему объяснение.
13.20. Исследуйте взаимодействие наэле кт риз ованной п а л о ч к и с небольшой ст руей воды. Объясните наблюдаемые явления.
Т р е т и й уровень
13.21. Зарядите электроскоп зарядом любого знака. У к а ж и т е
способ, с помощью которого м о ж н о и зм ени ть угол отклонения
листочков прибора, не пользуясь заряженными телами.
13.22. Исследуйте, к а к ведут себя листочки электроскопа, имеющего небольшой заряд, при приближении к нему сильно наэлек-
тризо ванной (зарядом проти воп ол ожного знака) пал очки .
Объяс-ните наблюдаемое явление.
13.23. Попробуйте зарядить эл ект р ом ет р п о л о ж и т е л ь н ы м зарядом, и м ея в р а с п о р яж е н и и только от ри ц ат е л ь н о з а р я ж е н н у ю
пал очк у.
13.24. Поднесите к э л е кт р о м ет р у заряженное тело, не прикасаясь
к
при бору.
Почему
стрелка
прибора
при
эт ом
отклоняется? Объясните опыт .
13.25. Зарядите электрометр отрицательным зарядом. Медленно подноси т е к н е м у из далека пол ожи т ел ь но з а р я ж е н н у ю
с т е к - л я н н у ю п а л о ч к у . Вначале у г о л о т к л о н е н и я с т р е л к и
уменьшит-ся
до
нуля.
При
д ал ьней шем
приближении
з а р я женн о й п а л о ч к и
вновь п р ои с х о ди т от кло нение ст релки электрометра. Объясните
это явление.
13.26. Поднесите к э л е кт р о м е т р у з а р я ж е н н у ю п а л о ч к у и коснитесь шарового к ондукт ор а. Стрелка отклоняется. Одновременно п а льц ем д р у г о й р у к и п р и к о с н и т е с ь к шаро в ому к о н д у к т о р у
электром ет ра. Ст релка п р и х о д и т в нулевое пол ожени е. Уб ери т е
палец, а затем наэл ектри зованную палочку. Стрелка электрометра отклоняется. Объясните наблюдаемое явление.
14. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.
ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
УСТНАЯ РАЗМИНКА
14.1. При к а к и х условиях существует т о к в замкнутой электрической цепи?
14.2. Приведите пример простейшей электрической цепи.
14.3. Направление движения к а к и х частиц прини м аю т за направление электрического тока?
14.4. Совпадает ли направление тока в металлических провод"
ни к а х с направлением движения электронов?
14.5. Какие виды энергии можно превращать в электрическую
энергию? Приведите примеры.
14.6. Каковы основные части электрической цепи?
14.7. К а к и е и с т о ч н и к и электрического т ок а вам известны?
Каково и х назначение?
14.8. К а к и е потребители электрической энергии вы знаете?
Какие потребители есть у вас дома?
14.9. К а к и м образом м о ж н о узнать, ч т о по проводнику протекает электрический ток?
14.10. Приведите примеры теплового действия тока.
14.11. Приведите примеры светового действия тока.
14.12. Приведите примеры химического действия тока.
14.13. Приведите примеры магнитного действия тока. Чем оно
отличается от других действий тока? Где используют это различие?
14.14. На ч е м основана работа галь в аниче ских и с т о ч ни к о в
тока? Используете ли вы такие и с т о ч н и к и тока сегодня? Приведите несколько примеров такого использования.
Первый уровень
14.15. Какие преобразования энергии происходят в электрической цепи?
14.16. Каково главное преимущество передачи энергии с помощью электрического тока?
14.17. Возникает ли электрический т о к при заземлении
заря-женного металлического шарика?
14.18. Два разноименно заряженных м еталлических шарика
соединяют проводником. В какую сторону пойдет электрический
т ок по проводнику?
14.19. Является ли э л е к т р и ч е с к и м т о к о м м о л н и я , воз ни к ающ а я м е ж д у облаком и З ем лей ( ри с. 38, а)? м е ж д у
о б л а к а м и (РИС. 38, б)?
Рис. 38
14.20. К а к и е п р е в р а щ е н и я э н е р г и и п р о и с х о д я т п р и работе
гальванического элемента (рис. 39)
,
'- .3 .-
" р':* "
Рис. 39
14.21. Можно ли тепловое движение электронов в проводнике
назвать электрическим тОКОм?
14.22. Какое действие электрического тока используют в электрических чайниках?
14.23. Изобразите в тетради условные обозначения ис т о чник а
тока, батарейки, ламп оч ки, ключа.
14.24. Нарисуйте схему соединения батарейки, л а м п о ч к и и
двух ключей, при котором для включения лампочки необходимо
замкнуть хотя бы один ключ.
Второйуровень
14.25. Что п они м аю т под скоростью распространения электрического тока? Совпадает ли она со скоростью д вижения свободных зарядов в проводнике?
14.26. В к а к о й в и д э н е р г и и преобразуется э л е к т р и ч е с к а я
энергия вследствие теплового действия тока? светового? химического? магнитного?
14.27. В к а к и х устройств ах и с п о л ь з ую т тепловое действие
тока? магнитное действие?
14.28. К акие действия электрического тока можно наблюдать,
пропуская его через морскую воду?
% 14.29. Каково н а з н а ч е н и е и с т о ч н и к а т о к а в э л е к т р и ч е с к о й
цепи? Можно ли сказать, что он создает заряды на полюсах?
14.30. Во всей ли ц е п и электрический т о к т еч е т от положительного к отрицательному полюсу ист очник а тока?
е 14.31. Трамвайная линия, в отличие от троллейбусной, имеет
только один электрический провод. К а к в этом случае создается
замкнутая цепь?
14.32. Нарисуйте схему соединения батарейки, двух лампочек
и двух ключей, п р и котором включ ение и выключение каждой
лампочки производится «своим * ключом.
14.33. Н арисуйте с хему со единения батарейки, л а м п о ч к и ,
звонка и двух к л ю ч е й , п р и которой ламп очка загорается п р и
в к л ю ч е н и и звонка, но м о ж е т быть включе на и п р и неработающем звонке.
14.34. Нарисуйте схему соединения батарейки, двух лампочек
и трех ключей, п р и которой вкл юче ние и выключение каждой
лампочки производится « своим » ключом, а размыкание третьего
ключа позволяет отключить обе лампочки.
14.35. Предложите схему соединения и с т о ч ни ка тока, звонка
и двух ключей, позволяющую в к л ю ч и т ь звонок из двух разных
мест.
Т р е т и й уровень
14.36. Н а ч е р т и т е в т е т р а д и т а б л и ц у :
Энергия
внутренняя
хим ич е ска я
механическая
световая
В п и ш и т е в эт у таблицу устройства для получени я электрического т ока в соответствии с т е м видом эн е рг и и , к о т о р ы й о н и
и с- п ол ьз уют :
фотоэлемент,
г ал ь в ани ч ес ки й
элем ент,
а к к у м у л ят о р ,
ветроэлектрогенератор, солнечная батарея,
траль, гидроэл ектрост анция, термоэлемент.
теплоэлектроцен-
14.37. Известен т а к о й факт: Фарадей п р и х о д и л н а л е к ц и и в
фетровой шляпе, доставал из кармана горсть м ед ны х и ц и н к о в ы х
монет, флакон с раствором кислоты и н о ж н и ц ы (рис. ЧО). К а к вы
думаете, для чего Фарадею был н у ж е н т а к ой с т р а н н ы й
к о м п л е к т предметов?
Рис. 40
14.38. Металлы и водные растворы солей, кислот и щелочей
являются пр о в о д ник ами электрического тока. Что общего и в
чем различие в д в и ж е н и и частиц, составляющих э т и вещества,
при протекании электрического тока?
14.39. Две цинковые пластины опущены в сосуд с раствором
серной кислоты. Является ли такое устройство гальваническим
элементом? Что будет, если одну из цинк о вы х пластинок
заме-нить на медную?
а \ ч , 14.40. Каким образом, опустив в стакан с водой два провода,
присоединенные к полюсам и с т о ч н и к а тока, можно узнать, исправен ли он?
14.41. Переключатель (рис. 41) в одном из положений
соеди-няет провода а и Ь, а в другом — провода а и с. Нарисуйте
схему соединения батарейки, переключателя и двух ламп, при
которой
в зависимости от положения переключателя горит или одна лампа, или другая.
Рис. 41
14.42. Предложите схему соединения источника тока, лампочки и двух переключателей, позволяющую включать и выключать
свет из двух разных мест.
14.43. Одна из клавишей выключателя позволяет включать и
вык л юч ат ь т р и л ампы в люстре, а другая клавиша — еще две
лампы. Нарисуйте схему цепи, если известно, ч т о перегорание
одной из ламп не приводит к отключению остальных; к люстре
подведены три провода.
14.44. Предложите схему ц епи, в котор ой две лампы и два
ключа, п р и ч е м лампу Л1 включа ет и вык л юча ет к л ю ч К1 (независимо от состояния ключа К2), а лампа Л2 загорается только
п ри замыкании обоих ключей.
15.СИЛА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЕ.
ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
15.1. Какова сила тока в проводнике, если за 2 с через поперечное сечение этого проводника проходит заряд 6 Кл?
15.2. Какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 5 с при силе тока 3 А?
15.3. Каким прибором измеряют силу тока? К а к этот прибор
включают в цепь?
15.4. За некоторое время через лампу прошел заряд 5 Кл, а
электрическое поле совершило п р и этом работу 60 Дж. Каково
напряжение на лампе?
15.5. При н а п р я ж е н и и на лампе 6 В через лампу прошел за-ряд
2 Кл. Определите, к а к у ю работу совершило электрическое
поле за это время.
15.6. К а ки м прибором измеряют напряжение? К а к этот прибор включают в цепь?
15.7. Чему равно сопротивление проводника, по которому при
напр я жении 12 В протекает т о к силой 2 А?
15.8. Какую физическую величину называют сопротивлением?
Какова единица сопротивления?
15.9. Каково сопротивление проводника, сила тока в котором
равна 2 А при нап р яж е н ии 8 В?
15.10. Что характеризует удельное сопротивление: проводник
или вещество, из которого он изготовлен?
15.11. Удельное сопротивление меди 0,01 7 Ом · мм2/м. Каково
сопротивление медного провода длиной 1 м и площадью
попереч- ного с е ч е н и я 1 М М 2 ?
15.12. Где используют проводники с малым удельным сопротивлением? Приведите примеры.
15.13. Где используют проводники с большим удельным сопротивлением? Приведите примеры.
15.14. Почему провода делают обычно из меди ил и алюминия?
15.15. Необходимо вдвое увеличить силу тока в данном провод"
нике. Что для этого надо сделать?
Первый уровень
15.16. На цоколе л а м п оч ки для фонарика написано: «0,2 А».
Какой заряд проходит через лампочку за 2 С?
15.17. На цоколе л а м п оч ки для фонарика написано: «3,5 В».
Какую работу совершает электрический ток, когда через
лампоч-ку проходит заряд 10 Кл?
15.18. На рис. 43 изображена шкала амперметра. Каковы цена
деления и пределы измерения прибора'? З а п и ш и т е показания
амперметра.
Рис. 43
15.19. На рис. 44 изображена шкала вольтметра. Каковы цена
деления и пределы измерения прибора? З а п и ш и т е показания
вольтметра.
Рис. 44
1 М и н и м а л ь н о е и м акс им а ль но е з н а ч е н и я ф из ич е с к о й в е л и ч и н ы , кот о ры е м о ж е т из м е р ит ь пр иб ор.
15.20. На рис. 45 изображены шкалы двух амперметров. Какой из приборов вы бы выбрали, чтобы к а к можно точнее измерить значение силы тока в цепи? Обоснуйте свой выбор.
Рис. 45
15.21. На рис. 46 изображены шкалы двух вольтметров. Какой
из приборов вы бы выбрали, чтобы к а к можно точнее измерить
значение напряжения на участке цепи? Обоснуйте свой выбор.
Рис. 46
15.22. У ч е н и к утверждает, что амперметр, включенный в цепь
перед лампой, п о к а ж е т бОльшую силу тока, ч е м в к л ю ч е н н ы й
после нее (рис. 47). Прав ли он? Поясните свой ответ.
Рис. 47
15.23. Определите силу тока в электрической лампе, если через
ее ни т ь накала за 5 мин проходит электрический заряд 150 Кл.
15.24. Сила тока через электрическую лампочку карманного
фонарика 0,22 А. Какой заряд проходит через лампочку за 10 С?
15.25. За какое время через поперечное сечение проводника
п ри силе тока 200 мА пройдет заряд, равный бО КЛ?
15.26. Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении заряда 30 Кл была совершена работа 180 Дж.
15.27. Напряжение на лампе 220 В. Какая совершается работа
п ри прохождении через н и т ь накала лампы заряда 50 Кл?
15.28. Н апряжение н а автомобильной лампочке 6 В. К а к о й
заряд прошел через н и т ь накала лампочки, если при этом была
совершена работа 720 Дж?
15.29. Каково сопротивление медного провода длиной 10 м и
площадью поперечного сечения 0,5 мм'?
15.30. Размеры нихромового и железного проводов одинаковы. Сопротивление какого провода больше?
15.31. Каково сопротивление медного провода длиной 5 км и
площадью поперечного сечения 0,85 мм2?
15.32. Реостат сопротивлением 21 Ом изготовлен из никелиновой проволоки. Какова длина проволоки, если площадь ее
по-перечного сечения 0,5 мм2?
15.33. При какой площади поперечного сечения медный провод длиной 50 м будет иметь сопротивление 0,5 Ом?
15.34. Каково напряжение на резисторе сопротивлением 10 Ом,
сила тока в котором равна 0,5 А?
15.35. Каково сопротивление проводника, сила тока в котором
равна 0,2 А п р и н а п р я ж е н и и 4 В?
15.36. На электрической лампочке написано: «4,5 В, 0,25 А».
Каково сопротивление н и т и накала в рабочем Состоянии?
Второй уровень
15.37. К а к по хи м и ч е с к о м у действию т ок а м о ж н о судить о
прошедшем заряде?
15.38. Одинаковые ли электрические заряды пройдут через
поперечное сечение проводника за 3 с при силе тока 5 А и за
пол-минуты при силе тока 0,5 А?
15.39. Почему сопротивление различных проводников не одинаково?
15.40. К а к м о ж н о определить н а пр яж е н и е сети в квартир е,
используя любые приборы, кроме вольтметра?
15.41. Определите число электронов, проходящих за 1 с через сечение металлического проводника п р и силе т ока в н е м
0,8 м к А.
15.42. В электронагревателе нике ли н о в ую проволоку площадью поперечного сечения 1 мм2 заменяют нихромовой
проволо-кой такой ж е длины. Какой должна быть площадь
поперечного
сечения
нихромовой
проволоки,
чтобы
сопротивление нагревате-ля осталось прежним?
15.43. К а к и м м о ж е т быть диаметр медного провода длиной
10 м, если его сопротивление во избежание перегрева не должно
превышать 1 Ом?
15.44. На рис. 48 представлен график зависимости силы тока
от н а п р я ж е н и я для двух проводников. К а к о й из проводников
имеет большее сопротивление?
Рис. 48
15.45. На рис. 49 представлен график зависимости силы тока
от напряжения для трех различных проводников. Каково сопротивление каждого из ни х?
Рис. 49
15.46. Постройте график зависимости силы тока от напряжения для двух проводников, сопротивление которых 5 и 15 Ом.
15.47. Переменный резистор с максимальным сопротивлением
200 Ом подключен к и с т о ч н и к у постоянного напряжения 12 В.
Постройте график
зависимости силы тока
в цепи
от
сопротивле-ния резистора I(К).
15.48. При переносе заряда 120 Кл из одной т о ч к и электрической цепи в другую за 8 мин совершена работа 600 Дж. Определите напряжение и силу тока в цепи.
15.49. Напряжение на к о н ц а х проводника 15 В. Какова сила
тока в проводнике, если за 20 с совершена работа 150 ДЖ?
15.50. Какой заряд проходит по проводнику за 1 мин, если его
сопротивление 15 Ом, а напряжение на концах проводника 6 В?
15.51. При перемещении заряда бО Кл по спирали электронагревателя была совершена работа 900 Дж. Какова сила тока в
спирали, если ее сопротивление 30 Ом?
15.52. За 20 с через п р о в о д н и к п р о ш е л заряд 30 К л . К а к о во напряжение на к о н ца х проводника, если его сопротивление
10 Ом?
15.53. Определите сопротивление участка цепи, если п ри нап ряжении 12 В через этот участок за 15 с прошел заряд 30 Кл.
Третийуровень
15.54. Объясните на л ич ие электрического сопротивления у
проводников с т о ч к и зрения молекулярной теории строения вещества.
15.55. Два а люминиевых провода и м е ю т одинаковую массу.
Диаметр первого провода в 2 раза больше, ч е м диаметр второго. Какой из проводов имеет большее сопротивление и во сколько раз?
15.56. Во сколько раз отличаются значения сопротивления
двух а л ю м и н и е в ы х проводов, если о дин из н и х и м е е т в 6 раз
меньшую длину и в 3 раза меньшую площадь поперечного сечения, чем другой?
15.57. Спираль изготовлена из нихромовой проволоки с площадью поперечного сечения 5 = 1 мм2. Какова длина этой проволоки, если п р и силе ток а I = 0,6 А н а п р я ж е н и е н а с п и р а л и
и = 15 в?
15.58. Какое напряжение н у ж н о приложить к свинцовой проволоке длиной 2 м, чтобы сила тока в проволоке равнялась 2 А?
Площадь поперечного сечения проволоки 0,3 мм%
15.59. Какова площадь поперечного сечения медной проволоки, сила тока в которой 0,05 А при нап ряже нии 5 В? Длина проволоки 400 м.
Крепкие орешки
«ч, 15.60. Сопротивление медной проволоки 1? = 1 Ом, ее масса
т = 1 к г . Найдите длину проволоки 1 и площадь ее поперечного
сечения 5. Плотность меди равна 8900 К г / м ' .
€) 15.61. Каково сопротивление железной трубки длиной 1 = 3 м,
если внутренний диаметр тру бки д = 3 см, а толщина ее стенок
а = 1 мм?
15.62. Н ужн о изготовить провод длиной 100 м и сопротивлением 1 Ом. В каком случае провод получится легче: если его сде"
лать из алюминия или из меди? Во сколько раз?
15.63. Из металла массой 1 к г н у ж н о изготовить провод дли"
ной 1 км. В каком случае сопротивление провода будет меньше
(и во сколько раз): если его сделать из меди или серебра?
16. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
16.1. Резисторы сопротивлением 2 и 3 Ом соединены последо"
вательно. Чему равно и х общее сопротивление?
16.2. Резисторы сопротивлением 2 и 3 Ом соединены параллельно. Чему равно и х общее сопротивление?
16.3. Резисторы сопротивлением 7, 13, 29 и 127 Ом включены
последовательно. Можно ли утверждать, чт о и х общее сопротивление больше 131 Ом?
16.4. Резисторы сопротивлением 7, 13, 29 и 127 Ом включены
параллельно. Можно ли утверждать, что их общее сопротивление
меньше 7 Ом?
16.5. Каковы основные свойства последовательного соединения проводников?
16.6. Каковы основные свойства параллельного соединения
проводников?
16.7. Является ли последовательным соединение резисторов
1?1 и 1?2? 1?4 и 1?5 (рис. 51)?
Рис. 51
16.8. Является ли параллельным соединение резисторов 1?1 и
К2 (рис. 52)?
Рис. 52
Первый уровень
16.9. П о ч е м у все о с в е т и т е ль ны е п р и б о р ы в вашей к в а р т и р е
п о д к л ю ч е н ы к сети параллельно?
16.10. У ч а с т о к ц е п и состоит и з д в у х последовательно
с о е д и - н ен ны х
проводников
сопротивлением
5 и
10 Ом.
Н а пр яжени е на к а к о м и з проводников больше? Во сколько раз?
16.11. Уча ст ок ц е п и состоит из двух параллельно соединенных
проводников сопротивлением 5 и 10 Ом. В к а к о м и з проводников
сила т ок а больше? Во сколько раз?
16.12. К а к и з м е н и т с я с о прот и влени е ц е пи , если сопроти влени е одного из резисторов в этой цепи :
а) увеличить;
б) ум ен ь ши т ь?
Зависит ли ответ от тип а соединения проводников?
16.13. Каково сопротивление цепей (рис. 53, а—е), если сопротивление каждого из резисторов 1 Ом?
Рис. 53
% 16.14. Участок цепи состоит из двух последовательно соединенных резисторов, сопротивление которых 1?, = 50 Ом и Р2 = 70 Ом.
Напряжение на участк е ц е п и и = бо В. Найдите силу тока в
ц е п и I и н а п р я ж е н и я и, И и 2 на к а ж д о м и з р ез ис то ро в.
16.15. Р е з и с т о р ы , с о п р о т и в л е н и е к о т о р ы х 2 и 3 к О м , с о е д и н е н ы последовательно и п о д к л ю ч е н ы к и с т о ч н и к у п о с т о я н н о г о
н а - п р я ж е н и я 1 5 В. Н а й д и т е с и л у т о к а в ц е п и и н а п р я ж е н и е н а
кажд о м и з резисторов.
16.16. Р е з и с т о р ы , с о п р о т и в л е н и е к о т о р ы х 2 и 3 к О м , с о е д и н е н ы параллельно и п о д к л ю ч е н ы к и с т о ч н и к у по с то ян н о г о
н а п р я - ж е н и я 1 5 В. Н а й д и т е с и л у т о к а в к а ж д о м и з р е з и с т о р о в и
сопротивл е ние цепи.
Второй уровень
16.17. В ел о чн о й г и р л я н д е перегорела всего одна л а м п о ч к а ,
а пог а сли все. Почем у эт о прои з ошло ? Ч т о н у ж н о сделать д л я
того, чт обы гирлянда продолжала гореть, если н е т запасной ламП О ЧКИ?
16.18. К нескольким параллельно соединенным проводникам
п одключают параллельно еще один. К а к изменится сила тока в
этом участке цепи?
16.19. К а к можно объяснить т от факт, что общее сопротивление параллельно соединенных проводников меньше сопротивления каждого из входящих в это соединение проводников?
16.20. Стальная и алюминиевая проволоки одинакового размера включены последовательно. На к ак ой из н и х напряжение
больше? Во сколько раз?
16.21. Медная и свинцовая проволоки одинакового размера в к л ю ч е н ы параллельно. В к а к о й из н и х сила тока больше?
Во сколько раз?
16.22. Начертите схемы возможных различных соединений из
четырех одинаковых резисторов.
16.23. Каково сопротивление цеп ей (рис. 54, а—в), если сопротивление каждого из резисторов 1 Ом?
Рис. 54
16.24. Каково сопротивление цепи (рис. 55), если
сопротивле-ние каждого из резисторов 1 Ом?
Рис. 55
16.25. Четыре резистора сопротивлением 1?, = 3 Ом, Р2 = 7 Ом,
Р3 = 2 Ом и 1?, = 8 Ом соединены по схеме, и зображ енной н а
рис. 56. Определите общее сопротивление цепи.
Рис. 56
16.26. К а к будут изменяться показания приборов (рис. 57),
если движок реостата перемещать вправо?
Рис. 57
е 16.27. Три резистора сопротивлением 10, 15 и 30 Ом соединены параллельно. Каково сопротивление цепи? Какова сила тока
в каждом из резисторов и общая сила тока в цепи, если к ц е пи
приложено напряже ние 36 В?
16.28. К а к получить сопротивление 25 Ом, использовав минимальное число одинаковых резисторов сопротивлением по 10
Ом? Нарисуйте схему соответствующего соединения.
16.29. Найдите
силу
тока
в
каждом
из
резисторов
(рис. 58, а—в). К ц е п и прил о ж ен о н а п р я ж е н и е 12 В, сопротивление каждого резистора 1 кОм.
Рис. 58
% 16.30. Найдите силу тока в каждом из одинаковых резисторов
(рис. 59) сопротивлением по 60 Ом, если напряжение и с т оч ник а
т о к а и = 18 в.
Рис. 59
16.31. Найдите силу тока в к аж дом из резисторов (рис. бО).
К ц е п и прило же н о н а пр яж е н и е 110 В, сопротивление каждого
резистора 200 Ом.
Рис. бо
16.32. Сопротивление каждого резистора в цепи (рис. 61)
рав-но 6 Ом. Напряжение и с т о ч н и к а 3 В. Найдите силу тока в
каждом из резисторов.
Рис. 61
% 16.33. К а к следует в кл ючит ь в цепь амперметр, чтобы измерить силу тока в лампе — последовательно с лампой или параллельно? Нарисуйте соответствующую схему. Каким должно
быть сопротивление амперметра по сравнению с сопротивлением
лампы?
ач 16.34. К а к следует включить в цепь вольтметр, чтобы измерить напряжение на лампе — последовательно с лампой или параллельно? Нарисуйте соответствующую схему. Каким должно
быть сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением
лампы?
Т р е т и й уровень
16.35. Используя закон сохранения электрического заряда,
докажите, чт о во всех участках цепи с последовательным соединением резисторов сила тока одна и та же.
16.36. Пользуясь законом сохранения электрического заряда,
докажите, ч т о сила тока в неразветвленном участке ц е п и с параллельным соединением проводников равна сумме сил токов в
ветвях цепи.
16.37. У ч е н и к по оши бке собрал цепь, п о к а з а н н у ю на рис. 62',
и с удивлени ем обнаружил, ч т о лампа н е г о р и т , хотя вольтметр
показывает н а п р я ж е н и е , на которое она рассчитана. Объясните
этот «опыт» .
Рис. 62
ач 16.38. В ходе лабораторной работы у ч е н и к собрал цепь н еправильно, поменяв местами амперметр и вольтметр. Будет ли
в собранной ц е п и гореть лампа? Что п о к а ж у т приборы? К акой
прибор может выйти из строя?
16.39. Найдите сопротивление ц е п и (рис. 63) и силу т ока в
каж дом из одинаковых резисторов сопротивлением по 200 Ом.
К цепи приложено напряжение 6 В.
Рис. 63
16.40. Найдите сопротивление ц е п и (рис. 64) и силу т ока в
ка ж дом из одинаковых резисторов сопротивлением по 500 Ом.
К цепи приложено напряжение 12 В.
Рис. 64
16.41. К а к н у жн о соединить четыре резистора, сопротивление
которых 1?, — 0,5 Ом, 1?, = 2 Ом, 1?, — 3,5 Ом и 1?, = 4 Ом, чтобы
их общее сопротивление было 1 Ом?
1 Здесь и далее (если не оговорено иное) с опротивление ам пе р метр а считаетс я
н а м но г о м е н ь ш и м с о пр от ивле ния д р у г и х эле ме нтов ц е п и, а с о пр от ивле ние вольтметра — н а м н о г о б оль ш им.
16.42. К а к получить сопротивление 9 Ом, использовав минимальное число одинаковых резисторов сопротивлением по 15
Ом? Нарисуйте схему соответствующего соединения.
16.43. Вы чи сл и те сопротивление ц е пи , представленной н а
рис. 65, если 1? — 2 Ом.
Рис. 65
16.44. Найдите силу тока в каждом из резисторов (рис. 66) и
приложенное к цепи напряжение, если амперметр показывает силу
тока 1 А. Сопротивление резисторов 1?, — 6 Ом, 1?, = 12 Ом, 1?, = 5 Ом.
Рис. 66
16.45. Какова сила тока в к а ж д о м из резисторов (рис. 67) и
приложенное к цепи напряжение, если вольтметр показывает напряжение 3 В? Сопротивление резисторов 1?, = 3 кОм, 1'?, = 6 кОм,
1?, = 4 кОм.
Рис. 67
16.46. Найдите силу тока в каждом из одинаковых резисторов
(рис. 68) сопротивлением по 120 Ом, если напряжение ис т о чник а
тока 36 В.
Рис. 68
16.47. Найдите силу тока в каждом из одинаковых резисторов
(рис. 69) сопротивлением по 30 Ом, если напряжение и ст о ч ника
тока 15 В.
Рис. 69
Крепкие орешки
% 16.48. Четыре одинаковые лампы соединены, к а к показано
на рис. 70, и подключены к ис точник у постоянного напряжения. Как изменится накал каждой из ламп, если лампа Л4 перегорит? Зависимость сопротивления ламп от температуры не учи"
тывайте.
Рис. 70
16.49. Найдите силу ток а в к аж д ом из резисторов (рис. 71).
Напряжение ист оч ника тока 91 В, сопротивление каждого из резисторов 35 Ом.
Рис. 71
е 16.50. Каково сопротивление ц е п и (рис. 72) п р и разомкнутом
и замкнутом ключе? Сопротивление резисторов К, = К, = 600 Ом,
1?, = 1?, = 1,8 Ом.
Рис. 72
17. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА
УСТНАЯ РАЗМИНКА
17.1. С помощью к а к и х приборов можно измерить работу, совершаемую электрическим токОм?
17.2. С помощью к а к и х приборов можно измерить мощность
электрического тока?
17.3. Почему н и т ь накала э лектрической л ампы делают из
вольфрама?
17.4. В к а к и х лампах н и т ь тоньше: в более мощных и л и менее? Почему?
17.5. Одна электрическая лампа включена в сеть напряжением 127 В, а другая — в сеть н апряж ением 220 В. В к а к о й лампе
при прохождении заряда 1 Кл совершается бОльшая работа?
17.6. В течение часа в квартире горят две электрические лампы. Мощность первой лампы бО Вт, второй — 100 Вт. В какой из
ламп расход электроэнергии больше?
17.7. Сила тока в сетевом шнуре и спирали электроплиты одна
и та же. Почему ж е спираль раскалена, а шнур — хОлОдныЙ?
17.8. Почему при прохо ждении электрического тока
провод-ник нагревается?
17.9. Приведите примеры использования теплового действия
тока в быту.
17.10. К чему приводит короткое замыкание в электрической
цепи или на одном из ее участков?
17.11. Какие предохранители вам известны и каков п р и н ц и п
и х действия?
17.12. Из к а к и х материалов изготовляют плавкие предохранители? Почему?
Первый уровень
17.13. Имеются две лампы, мощности которых бО и 100 Вт.
У какой из н и х вольфрамовая н и т ь короче и толще?
17.14. С т е ч е н и е м врем ени н и т ь накала лампы становится
тоньше. К а к это влияет на мощность лампы?
17.15. К а к у ю работу совершает э лектрический т о к за 30 с в
лампе п р и силе тока 0,46 А? Напряжение на лампе 220 В.
17.16. Сила тока в проводнике 2 А. В течение 10 мин совершается работа 6 кДж . Каково напряжение на к онц а х проводника?
17.17. На цоколе л а м п ы указано: «3,5 В; 0,28 А». На к а к у ю
мощность рассчитана лампа?
17.18. На э л е к т р и ч е с к о м у т ю г е указано: « 220 В; 600 Вт».
При какой силе тока работает утюг?
17.19. Какое сопротивление имеет электронагреватель мощностью 2 кВт, работающий при напр яже нии 220 В?
17.20. На лампе для кар манн ог о фонарика написано: <<4 В,
1 Вт», а на лампе в п р ихо ж е й — «220 В, 40 Вт». Какая из ламп
рассчитана на бОльшую силу тока? Во сколько раз? Каково сопротивление нитей накала ламп в рабочем СОСтоянии?
17.21. Какое количество теплоты выделяется за 20 мин в проводнике сопротивлением 200 Ом п ри силе тока 0,4 А?
17.22. Какое количество теплоты выделяется за 1 ч в обмотке
реостата сопротивлением 500 Ом, подк люченного к и с т о ч н и к у
постоянного напряжения 12 В?
17.23. В проводнике за 10 м и н при силе тока 5 А выделяется
количество теплоты 5 кД ж. Каково сопротивление проводника?
17.24. Два резистора и м е ю т сопротивление по 1 Ом. Какова
будет мощность тока, если подключить к источник у постоянного
напряжения 1 В один резистор? два резистора параллельно? два
резистора последовательно?
Второй уровень
17.25. Увеличится или уменьшится мощность электроплитки,
если отрезать часть нагревательной спирали? Ответ поясните.
17.26. Перегоревшую нагревательную спираль заменили друГОЙ, которая отличается только меньшим диаметром проволоки.
К а к изменилась мощность нагревателя? Ответ поясните.
17.27. Увеличится или уменьшится мощность тока в елочной
гирлянде, если уменьшить число лампочек на одну?
«ч, 17.28. В каком из двух резисторов мощность тока больше при
последовательном (рис. 73, а) и л и параллельном (рис. 73, б) соединении? Во сколько раз больше, если сопротивление резисторов К, = 10 Ом и 1?, = 100 Ом?
Рис. 73
ач 17.29. Два резистора сопротивлением К, = 20 Ом и 1?, = 40 Ом
п о дк люч ают к и с т о ч н и к у постоянного напряжения и = бо в:
а) последовательно;
б) параллельно.
Какова мощность тока в каждом из резисторов?
17.30. Участок ц е пи состоит из двух последовательно
соеди-ненных проводников, сопротивление к о т о р ы х 40 и бО
Ом. На-пряжение на участке ц е п и 60 В. Какое количество
теплоты вы-делится в каждом из резисторов за 1 МИн?
17.31. Участок цепи состоит из двух параллельно соединенных
проводников, сопротивление которых 40 и бО Ом. Напряжение
на уч ас тк е ц е п и 60 В. Какое количество теп ло ты выделится в
каждом из резисторов за 1 МИн?
17.32. Резисторы сопротивлением 10, 20 и 30 Ом соединены
последовательно и подключены к источнику постоянного
напря-жения 36 В. Какова м ощн ос т ь т о к а в к а ж д о м и з
резисторов?
во всей цепи?
17.33. Резисторы сопротивлением 12, 20 и 30 Ом соединены
параллельно и подключены к и с т о ч н и к у постоянного напряжения 60 В. Какова мощность тока в каждом из резисторов? во всей
цепи?
% 17.34. На д в у х л а м п а х н аписан о: «220 В, бО Вт» и «220 В,
40 Вт». В к а к о й из н и х мощность тока будет меньше, если обе
лампы включить в сеть последовательно?
е 17.35. Какова мощнос ть ток а в к а ж д о й и з л а м п (см. п р е д ы дущую задачу) при последовательном включении, если напряжение в сети 220 В? Зависимость сопротивления ламп от температуры не учитывайте.
17.36. Какова м ощность т о к а в каждом из резисторов
(рис. 74, а—г)? Сопротивление каждого из резисторов 10 Ом, к
цепи приложено напряжение 30 В.
Рис. 74
17.37. Резисторы сопротивлением 24 и 72 Ом п о д к л ю ч а ю т к
источнику постоянного напряжения один раз последовательно, а
другой — параллельно. В к а к о м случае в первом из резисторов
выделяется большее количество теплоты за одно и то ж е время?
Во сколько раз?
Т р е т и й уровень
17.38. Можно ли включать в сеть напряжением 220 В две последовательно соединенные лампы, на которых написано: « 25 Вт,
110 В» и «100 Вт, 110 В»?
17.39. Как следует подключить к источнику постоянного напряжения пять резисторов с разным сопротивлением, чтобы получить максимальное количество теплоты за 1 мин?
17.40. На часть раскаленной спирали электроплитки попала
вода. К а к изменился накал тех участков спирали, на которые
вода не попала? При решении учтите зависимость сопротивления
металла от температуры.
17.41. Какая из одинаковых ламп (рис. 75) горит ярче других?
Какая (какие) — тусклее?
Рис. 75
17.42. Елочная гирлянда, включ енн ая в сеть н а п р я ж е н и ем 220 В, состоит из одинаковых ламп, на которых написано:
«4 В, 2 Вт». Какова мощность тока в гирлянде п ри нормальном накале ламп? Если лампа перегорает, число ламп в гирлянде уменьшается. Какой станет мощность тока в гирлянде после
того, к ак перегорят пять ламп '? Во сколько раз изменится мощность тока в каждой лампе?
17.43. Помещение освещают четыре последовательно соеди"
ненные лампы, на каждой из которых написано: «12 В, 25 Вт».
Лампы горят нормальным накалом. Одна из ламп перегорела; ее
заменили лампой, на которой написано: « 12 В, 40 Вт». Будет ли
новая лампа светить ярче других? Увеличится или уменьшится
общая мощность тока?
' В задачах 17.42—17.45 зависимость со противления л амп о т накала не учиты в айте.
17.44. Определите мощность
каждой из ламп (см. предыдущую
задачу)
после
замены
перегоревшей лампы. Во сколько
раз изменилась после этой замены
полная мощность ламп?
17.45. Шесть одинаковых ламп
последовательно в к л ю ч е н ы в
сеть н а п р я ж е н и е м 42 В.
Мо щ н о с т ь к а ж д о й и з л а м п 20
Вт. На сколько изменится общая
мощность тока, если одну из ламп
заменить новой, на которой
написано: <( 9 В, 12 Вт» ?
ач 17.46. На одной лампе
написано: «220 В, 40 Вт», а на
другой
(лампе для карманного
фонарика) — «4 В, 1 Вт». Что
произойдет, если э т и лампы соединить
последовательно и в к л ю ч и ть в
сеть напряжением 220 В? Что
изменится, если 40-ваттную лампу
заменить на IОО-ваттную?
17.47. Найдите мощность тока в
каждом из одинаковых резис-торов
сопротивлением по 20 Ом (рис. 76).
Напряжение источника
15 В.
17.48.
Каково
показание
амперметра и мощность тока в
цепи (рис. 77), если напряжение и
=
16
В,
а
сопротивление
резисторов К , = 30 Ом, К , = 60 В,
1?, = 40 Ом, К , = 120 Ом?
17.49. Какой из резисторов (рис. 78) потребляет больше энергии, если и х сопротивление К, = 1?, " 21?,, 1?, = 41?,?
Рис. 78
17.50. Если два резистора подключены последовательно к источнику постоянного напряжения, то мощность тока в цепи 4 Вт;
если те же резисторы подключены к этому источнику
параллель-но, то мощность тока 18 Вт. Какова будет мощность
тока в к а ж дом из резисторов, если их поочередно подключать к тому же
ис- т оч нику напряжения?
17.51. На электрической лампе написано: «9 В, 12 Вт». К ак
под-ключить эту лампу к и с т о ч н и к у постоянного напряжения
18 В, чтобы она горела нормальным накалом? В вашем
распоряжении достаточное число ламп, на которых написано: «
9 В, 4 Вт».
17.52. Во сколько раз изменится мощность тока в каждом из
резисторов 1?1, 1?2, КЗ (рис. 79), если замкнуть КЛЮч? Все резисторы одинаковы, напряжение в цепи считайте постоянным.
Рис. 79
17.53. Во сколько раз изменится мощность тока в лампах Л1
и Л2 (рис. ВО) и общая мощность тока, если лампа ЛЗ перегорит?
Все лампы одинаковы. Напряжение в цепи считайте постоянным,
зависимость сопротивления ламп от температуры не учитывайте.
Рис. 80
17.54. Какова мощность тока в каждом из резисторов (рис. 81),
если напряжение на и ст о чнике тока 12 В, а сопротивление резисторов 1?, = К, = К, = 1?, = 40 Ом?
Рис. 81
СIу 17.55. Электровоз, р а б о т а ю щи й п р и н а п р я ж е н и и и = 3 к В и
силе т ок а I — 1,6 кА, развивает п р и скорости и = 43 К М / Ч с и л у
т я г и Р = 340 кН. Каков К П Д дви г ат елей электровоза?
17.56. Тран спо рт ер за в рем я 1 м и н п о д н и м а е т г р у з массой
300 к г на высоту 8 м. КПД транспорт ера бО % . Определите силу
т ок а в электродвигателе транспорт ера, если н а п р я ж е н и е в сети
380 В. Счи т ай т е, ч т о 9 = 10 Н / к г .
17.57. Каков КПД электродвигателя, который за 20 с поднимает
груз массой 150 к г на высоту 12 м? Напряжение в электрической
сети 380 В, сила тока в двигателе 4 А. Считайте, чт о 9 = 10 Н / к г .
17.58. Э л е к т р и ч е с к и й нагреватель за 20 м и н дов одит до к и п е н и я воду массой 3 к г , начальная т ем пе рат ур а кот ор ой 10 °С.
Сила т о к а в нагревателе 7 А, н а п р я ж е н и е в се т и 220 В. К а к а я
часть потребляемой нагревателем э н е р г и и передается окружающей среде?
Крепкие орешки
17.59. Сколько витков изолированной никелиновой проволоки
надо намотать на фарфоровый цилиндр диаметром 1,5 см, чтобы
изготовить кипя ти л ь ник , с помощью которого можно за 10 мин
довести до кипения 2 л воды, взятой при температуре 20 °С? Диаметр проволоки 0,2 мм, напряжение сети 220 В. Считайте, ч т о
60 % выделяющейся энергии идет на нагревание воды.
17.60. Электрический ч а й н и к имеет две обмотки. При включении первой вода закипает через 12 мин, при включении обеих обмоток последовательно — через 36 мин. Через какое время
закипит вода в чайнике, если включить только вторую обмотку?
обе обмотки параллельно? Теплообмен с окружающей средой не
учитывайте.
17.61. В электрическом нагревателе есть два резистора сопротивлением 100 и 200 Ом. За какое время этим нагревателем можно довести 3 л воды от комнатной температуры (20 °С) до кипения, если:
а) включен только первый резистор;
б) включен только второй резистор;
В) резисторы включены последовательно;
г) резисторы включены параллельно?
Потери тепла не учитывайте. Напряжение в сети 220 В.
17.62. В вашем р а с п о р я ж е н и и к л ю ч и две л а м п ы . На л а м пе Л1 написано: «220 В, 150 Вт», на лампе Л2 — «220 В, 15 Вт».
Попробуйте составить т а к у ю цепь, чтобы п р и замыкании и л и
размыкании ключа одна из ламп гасла, а другая зажигалась.
93
18. ПОЛУПРОВОДНИКИ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
ПРИБОРЫ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
18.1. К а к и е вещества называют полупроводникам и?
18.2. Приведите п р и м е р ы полупроводников.
18.3. По к а к и м эл ект риче ским свойствам м о ж н о от ли чи т ь металл от полупроводника и полупроводник от диэлектрика?
18.4. Какой полупроводник наиболее распространен на Земле?
18.5. Что такое терморезисторы (термисторы)? Где и х используют?
18.6. Что такое фоторезисторы? Где и х используют?
18.7. Для к а к и х целей используют транзи ст оры?
18.8. Ч т о такое и н т е г р а л ь н ы е м и к р о с х е м ы ? Где и х используют?
Первый уровень
18.9. Каковы свободные носители заряда в полупроводниках?
18.10. К а к зависит сопротивление полупроводника от температуры и освещенности?
18.11. Почему сопротивление металла при нагревании увеличивается, а полупроводника — уменьшается?
18.12. Чем отличается электрический т ок в полупроводниках
от электрического тока в металлах?
Второй уровень
18.13. Благодаря чему появляются свободные электроны в ч и с т ы х полупроводниках?
18.14. Что такое дырка?
18.15. Почему д ы р к у рас см ат ри вают к а к ч а с т и ц у с пол ожи т ельным зарядом? Каков этот заряд?
18.16. К а к в о з ни к а ют д ы р к и в ч и с т ы х полупроводниках?
18.17. К а к п е р е м е щ а ю т ся д ы р к и по к р и с т а л л у п о л уп р о в о дни ка ?
Третий уровень
18.18. На каком свойстве полупроводников основано устройство полупроводниковых диодов?
18.19. С помощью какого опыта можно убедиться в односторонней проводимости полупроводникового диода?
18.20. Терморезистор и резистор, соединенные последовательно, п одключены к и с т о ч н и к у постоянного тока. К а к изменятся
сила тока в терморезисторе и напряжение на нем, если температура пОнизится?
18.21. Фоторезистор и резистор, соединенные последовательно, п одключены к и с т о ч н и к у постоянного тока. К а к изменятся
сила тока в фоторезисторе и напряжение на нем, если фоторезистор осветить?
19.ДОМАШНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Первый уровень
19.1. Прочитайте надписи на батарейках и ли гальванических
элементах
для
карманного
фонарика
и
транзисторного
радиопри-емника. Объясните, что означают надписи.
19.2. По параметрам, указанным .на цоколе лампочки от карманного фонарика, определите сопротивление лампы.
19.3. Определите т и п соединения ламп в люстре в вашей комнате и изобразите схему их соединения.
19.4. Рассмотрите т и п соединения лампочек в елочной гирлянде и по дсчитайте и х число. Изобразите схему соединения
лампочек.
19.5. Запишите номинальные мощности домашних потребителей электроэнергии (ламп, утюга, холодильника, вентилятора,
телевизора и т. д.). Подсчитайте общую мощность всех э т и х потребителей.
19.6. Используя п а спор тны е данные батарейки и л а м п о ч к и
карманного фонарика, определите работу электрического тока,
совершаемую при использовании фонарика в течение получаса.
Второй уровень
19.7. Р а з р е ж ь т е с ы р у ю к а р т о ф е л и н у п о п о л а м и в о д н у и з
э т и х п о л ови н ок на расстоянии 1—2 см в о т к н и т е швей ные и г л ы .
И г лы присоедините к
полюсам
г а л ь в а н и ч е с к о г о э л ем е нт а.
95
Пронаблюдайте за и зм ен е ни ем цвета картофеля около и г л и сделайте вывод для к аждого электрода (катода и анода). М о ж н о ли
с помощью этого метода выявить н али чи е нитратов в картофеле?
19.8. Рассмотрите запасные плавкие предохранители к телевизору и д р у г и м бытовым электроприборам. З а п и ши т е предельные
з н а ч е ни я с и л ы т ок а п л а в к и х вставок. Н ачерт ит е схем у э лект ри ч е ск ой ц е п и вк л юч е ни я прибора с п л а в ки м предохранителем.
19.9. Р а с см от ри т е г а л ь в а н и ч е с к и е э л е м е н т ы к к а р м а н н о м у
ф о н а р и к у и л и т р а н з и с т о р н о м у п р и е м н и к у . З а п и ш и т е н а п р яж е н и е каждого элемента. Установите, к а к э т и элем енты соединены
в вашем ради опри б оре, и н а р и с у й т е схему. П о д к л ю ч и т е в ольт м ет р сначала к о д н о м у элем ент у, а з ат ем к батарее элементов;
сравните з н а ч е ни я н ап р я жени я .
19.10. Возьмите е л о чн ую ги рл я н ду и подсчит айт е число лампочек в ней. З а п и ш и т е пасп орт ны е данные (номинал ьное н а п р я ж е н и е и с и л у т ок а) одн о й л а м п о ч к и . Рассчитайте фактич еское
напряжени е на лампочке п ри в к л ю ч е н и и гирлянды в сеть н ап р яж е ни ем 220 В и сравните его с н ом и н а л ь ным .
19.11. З а п и ши т е по паспорту мощность домашнего электрич ес кого ч а й н и к а ( э л е к т р о к и п я т и л ь н и к а ) . О пр еде л и т е коли ч ест во
теплоты, выделяемое за 15 м и н , а т а к ж е стоимость потребляемой
за это время электроэнергии.
19.12. З а п и ш и т е паспорт ны е данны е всех потребителей э л ект р оэ н ерги и в вашей к в а р т и р е и определит е, н а к а к у ю с и л у т ок а
д о л ж н ы быт ь р а с с ч и т а н ы п л а в к и е п р е д о х р а н и т е л и в к в арт и р е ,
если все э т и п о т р е б и т е л и в к л ю ч и т ь о д н о в р е м е н н о . Н а р и с у й т е
с хему к в а р т и р н о й электропроводки.
19.13. Рассмотрите дома с ч е т ч и к эл ект р о эн е рги и . Выясните,
к а к с н и м а ю т с не го показани я. Измерьте с его п о м о щ ью эл ект р о э н е рги ю , израсходованную за день. Вычи слит е стоимост ь этой
энергии.
Третий уровень
19.14. Изготовьте самодельный гальванический элемент.
Для этого используйте раствор уксуса (2 столовые ложки на стакан воды), один электрод — медный или угольный (можно взять
стержень от старой батарейки), второй — цинковый или железный. В наличии напряжения можно убедиться, коснувшись
языком электродов: вы ощутите кисловатый привкус. Если у вас
есть вольтметр, измерьте напряжение на полюсах вашего гальванического элемента. Какой электрод является анодом? катодом?
19.15. Возьмите лимон, яблоко ил и соленый огурец и воткните в него два проводника. Одним из них может быть медный
провод, а д р у г и м — железный гвоздь. При несит е изготовленный
т а к и м образом и с т о ч н и к тока в школу и, присоединив его проводами к гальванометру, убедитесь, ч т о и с т о ч н и к работает. Объясните п р и н ц и п работы изготовленного вами и с т о чн и к а тока.
19.16. Возьмите э л е к т р и ч е с к у ю лам пу накаливания и внимательно п р о ч и т а й т е надпись н а баллоне ( т ам ук а з аны м ощност ь
и напр яж ени е) . По э т и м парам ет рам определите сопротивление
л ампы в рабочем р е жи м е . Рассчитайте д ли ну спирали, если известно, ч т о она изготовлена из вольфрамовой проволоки ди ам етром 0,08 м м .
19.17. Определите м ощно ст ь электроприбора (эл ект роплиты ,
у т ю г а и л и к о н д и ц и о н е р а ) с п о м о щ ь ю с ч е т ч и к а э л е к т ри ч ес к ой
энергии и часов с секундной стрелкой. Для определения мощности необходимо знать п о ст о ян ную сч ет чик а, т. е. скольким оборотам диска сч ет чи к а соответствует 1 к В т · ч потребляемой
эне р-гии (эту в е ли чи ну обычно записывают на шкале прибора).
19.18. Попробуйте последовательно включить в цепь две лампы
разной мощности (например, 100 и 25 Вт), рассчитанные на одинаковое напряжение. Какая из ламп будет светить ярче? Почему?
20. МАГНИТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
20.1. К а к можно «распознать» постоянный магнит?
20.2. В каком случае постоянные магниты отталкивают друг
друга?
20.3. Полосовой маг нит разрезали пополам. Что представляют собой полученные тела?
20.4. Является ли стрелка компаса магнитом?
20.5. Какой из магнитных полюсов Земли находится ближе к
вашему населенному пункту?
20.6. К а к взаимодействуют параллельные проводники с токами, если т о к и направлены одинаково?
20.7. К а к взаимодействуют параллельные проводники с токами, если т о к и направлены противоположно?
20.8. К а к убедиться в том, чт о катушка с током имеет полюсы — северный и южныЙ? К а к и х можно определить?
20.9. Что вам необходимо, ч т о бы изго то в ить п р о с т е й ш и й
электромагнит?
20.10. Приведите примеры использования электромагнитов в
промышленности.
20.11. Назовите имеющиеся у вас дома устройства, в которых
есть постоянные магниты или электромагниты.
20.12. Опишите опыты, с помощью которых можно обнаружить магнитное поле.
20.13. Как можно доказать существование магнитного пОЛЯ?
20.14. К а к располагаются ж е л е з н ы е о п и л к и в м а г н и т н о м
поле? Почему?
20.15. По к а к о м у правилу м о ж н о определить направление
магнитных линиЙ?
20.16. Какое направление принято за направление линий магнитного поля?
20.17. К а к можно обнаружить действие ма гнитног о поля на
п р о в о д н и к с тОКОм?
20.18. От чего з а ви си т н ап р а в ле ни е с и л ы , д е й с т в у ю щ е й н а
п р о в о д н и к с т о к о м в м а г н и т н о м поле? К а к опр е дели т ь это направление?
20.19. Р а м к у с т о к о м внесли в сильное м а г н и т н о е поле. К а к
проявляется действие поля на рамку?
20.20. Где исполь зуют вращени е р а м к и с т о к о м в м а г н и т н о м
поле? Приведите примеры.
Первый уровень
20.21. Каким способом можно узнать, есть ли т о к в проводе,
не пользуясь амперметром?
20.22. Какой знаменитый опыт представлен на рис. 82, а, б?
Рис. 82
20.23. Если поднес'ги несколько раз к часам сильный магнит,
то правильный ход часов может нарушиться. К а к можно
объяс-нить это явление?
20.24. Почему корпус компаса (рис. 83) никогда не делают из
стали?
Рис. 83
20.25. У русского поэта И. А. Б унин а в стихотворении «Компас» есть такие строки:
Но откуда б, в ветре и тум ане,
Ни швыряло п ен ой через борт,
Верю — он опять п ой м а ет Nогд.
К р е п к о сплю, мотаясь н а диване.
Не собьет с п у т и меня н и к т о ,
Н е ки й Nогд моей д у ш о ю прави т ,
Он м еня в ски т ань я х не оставит,
Он м н е скажет, если что: не то!
В к а к и х случаях стрелка компаса не показывает на север?
20.26. Предложите способ удаления из глаза попавшей в него
железной соринки.
20.27. Почему на современном судне показания м а г ни т н о г о
компаса могут изменяться, когда его переносят с места на место?
20.28. Повернется ли м а г н и т н а я стрелка, находящаяся возле
провода с током, если направление тока в цепи изменить?
20.29. Каким образом можно усилить магнитное поле кату ш ки с током?
20.30. Нарисуйте м а г н и т н ы е л и н и и поля полосового и дугообразного магнитов; ука жите направление линий.
20.31. Альберт Эй н ш т е й н на всю ж и з н ь запомнил т о т день,
когда ему, четырехлетнему ребенку, подарили новую игрушку —
компас. На всю жизнь сохранил он детское удивление чудесными
свойствами магнита — теми самыми, которые тысячи лет назад
волновали наших предков. Расскажите, к аки ми ж е « чудесными »
свойствами обладают магниты.
Второй уровень
20.32. Впечатление от знаменитого опыта Эрстеда было столь
велико, чт о один из присутствующих при демонстрации поднялся и с волнением произнес ставшую впоследствии зн аменитой
фразу: «Господа, происходит переворот... » Попробуйте объяснить
смысл этого высказывания.
20.33. В начале ХIХ столетия франц у зский у ч е н ы й Франсуа
Араго выпустил к н и г у «Гром и молния». В этой к ни г е содержится несколько любопытнейших записей. Вот одна из ни х: «В
июле 1681 года корабль " К в и к " был поражен молнией. Когда ж е
наступила ночь, то оказалось по положению звезд, что из трех компасов...
два, вместо того, чтобы, к а к и прежде, указывать на север, указывали на юг, прежний северный конец третьего компаса направлен
был к западу... » Попробуйте объяснить описанное явление.
20.34. В к н и г е Ф. Араго описан интересный случай: «В и ю н е
1731 года один купец поместил в углу своей комнаты в Уэксфильде
большой ящик, наполненный ножами, вилками и другими пред"
метами, сделанными из железа и стали... Молния проникла в дом
именно через угол, в котором стоял ящик, разбила его и разбросала все вещи, которые в нем находились. Все эти вилки и ножи...
оказались сильно намагниченными... » К а к объяснить описанный
в к ни г е случай?
20.35. Однажды на рейде Пальмы, главного порта Майорки, появилось французское военное судно «Ля-Ралейн» (рис. 84). Состояние его было настолько жалким, что корабль едва дошел до причала. Когда команда сошла на берег и уступила палубу нескольким
французским ученым, в том числе двадцатидвухлетнему Араго,
вы-яснилось, ч т о корабль р а з р у ш е н м олни ей. Пока ч л е н ы
к о м и с с и и осматривали судно, покачивая головами при виде
обгоревших мачт и надстроек, Араго поспешил к компасам и т ам
увидел примерно
то, ч т о ожидал: ст ре лки компасов указывали в разные стороны...
Какой вывод сделал Араго из увиденного на корабле?
Рис. 84
20.36. Почему железные о п и л к и вблизи м а г н и т а выстраиваются, образуя л и н и и (рис. 85)?
20.37. «ЛЮбящиЙ камень» ( т и г у - ш и ) — такое поэ тическое название дали к и т а й ц ы м а г н и т у . Французское слово « а1тап! »
озна-чает и « м а г н и т », и « л ю б я щ и й » . Попроб уйте объяснить,
с чем
связано такое название м а г ни т а .
е 20.38. Где на земном шаре м а г н и т н а я стрелка показывает на
север обоими концами?
20.39. Турист нашел в лесу стальное полотно н ож овки . К а к
он может определить, намагничено ли это полотно, если у него
нет с собой предметов из магнитных материалов?
20.40. Один из двух одинаковых на вид стальных стержней
намагничен. К а к определить, какой из н и х намагничен, не используя других предметов и не ломая стержней?
20.41. У к а ж и т е направление электрического тока в катушке
(рис. 86).
Рис. 86
20.42. Назовите элемент, входящий в состав электрического
звонка, телеграфного аппарата и телефонной трубки.
20.43. По проводу течет электрический т ок (рис. 87). В каком
направлении повернется магнитная стрелка, помещенная в точку А? в точку С?
Рис. 87
20.44. По в и т к у провода теч е т электрический т о к (рис. 88).
В каком направлении повернется магнитна я стрелка, помещен"
ная в точку А? в точку С?
Рис. 88
20.45. Притягиваются и л и отталкиваются провода троллейбусной линии, когда по ним проходит электрический ток?
20.46. На рис. 89 показана «нарисованная» опилками картина магнитных линий поля прямолинейного проводника с током.
Определите направление магнитных линий.
Рис. 89
20.47. К а к будет изменяться подъемная сила электромагнита,
если перемещать движо к реостата вправо (рис. 90)?
Рис. 90
20.48. Какое устройство с хема тич ески показано на рис. 91?
Назовите части этого устройства, обозначенные цифрами.
,
Рис. 91
20.49. Каково назначение цепи, схема которой представлена
на рис. 92 (1 — фоторезистор, 2 — электромагнитное реле)?
Рис. 92
20.50. В к н и г е Дж.Свифта «Путешествие Лемюэля Гулливера» написано: «Но главной достопримечательностью, от которой
зависит судьба Лапуты, является огромный магнит, по форме напоминающий ткацкий станок... При помощи этого магнита остров
может подниматься, опускаться и передвигаться с одного места
на другое, ибо по отношению к подвластной монарху части земной поверхности магнит обладает с одного конца притягательной
силой, а с другого — отталкивающей » .
А что знаете вы о магнитном поле, его природе и характеристиках?
^Третийуровень
20.51. Направление тока в к а т у ш к а х электромагнита м о ж н о
изменять (рис. 93, а, б). Известно, чт о сила притяжени я электром а г ни т а максимальна, когда на к о н ц а х сердечника разноименные магнитные полюсы. Какой из рисунков соответствует этому
случаю?
Рис. 93
20.52. Где
(рис. 93, б)?
находится
северный
полюс
электромагнита
20.53. Почему м а г н и т н ы е с т р е л ки , ра спол ож енные далеко
друг от друга, ориентируются в одном направлении (рис. 94, а),
а расположенные поблизости друг от друга (рис. 94, б) — в другом направлении?
Рис. 94
20.54. Как повернется магнитная стрелка вблизи провода, если
сила тока в нем достаточно велика? Рассмотрите два случая:
а) провод проходит над стрелкой (рис. 95, а);
б) провод проходит под стрелкой (рис. 95, б).
Рис. 95
20.55. Представьте себе, ч т о Земля «потеряла» свое м а г ни т н о е поле. Какие это повлекло бы последствия? Полезно или вред"
но магнитное поле Земли для ж и з н и на планете?
% 20.56. Мягк а я легкая металлическая п р у ж и н а висит, п о г р у зившись н и ж н и м концом в соленую воду на небольшую глубину
(рис. 96). Что произойдет после замыкания ключа?
Рис. 96
20.57. На рис. 97 изображена к а т у ш к а с током. Какой к о н е ц
катушки обладает свойствами северного магнитного полюса? Почему?
Рис. 97
20.58. О п р е д е л и т е м а г н и т н ы е п о л ю с ы к а т у ш к и с т о к о м
(рис. 98).
Рис. 98
е 20.59. К чему поведет постукивание по намагниче нному гвоздю и л и его встряхивание, если внешнее магнитное поле отсутствует?
20.60. Поэт и философ Т ит Лукреций Кар в поэме «О природе
вещей » следующим образом описывает магнетизм:
М н е остается сказать, по к а к о м у з а к о н у п р и р о д ы
М о ж е т железо п р и т я ги ва т ь камень, к о т о р ы й
Греки << магнитом » зовут по названью месторожденья,
Ибо находится он в пределах о т ч и з н ы магнетов.
Эт ому к а м н ю народ удивляется, ибо нередко
Цепью звено к звену, от него исходя, повисает.
105
А известно ли вам происхож д ение т е р м и н а « магнит»? Что
знаете вы о природе магнетизма? Напишите небольшое сочинение на эту тему.
Крепкий орешек
20.61. З амкнута я электрическая цепь состоит из батарейки и
резистора, причем батарейка находится в одном из стоящих на
столе « ч е р н ы х ящиков», а резистор — в д р уг о м (рис. 99). К а к
можно с помощью вольтметра и магнитной стрелки, не размыкая
цепь, определить, в каком именно из «черных ящиков» на ходит"
ея батарейка?
Рис. 99
21. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ.
ПРОИЗВОДСТВО И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
21.1. В к а к и х опытах был впервые обнаружен индукционный
тОк?
21.2. При каком условии возникает индукционный ТОК?
21.3. Может ли возникать индукционный т о к в замкнутой катушке, находящейся возле магнита:
а) когда движется магнит;
б) когда движется катушка?
21.4. Может ли возникать индукционный т о к в катушке, когда все окружающие тела неподвижны относительно нее?
21.5. Какова п р и ч и н а возникновения и н д ук ц и о н н о г о тока в
катушке, движущейся относительно неподвижного магнита?
21.6. Почему медное кольцо взаимодействует с движущимся
магнитом, а пластмассовое — нет?
21.7. Чем обусловлено возникновение электрического тока во
вращающейся в магнитном поле рамке?
21.8. Чем отличается переменный т ок от постоянногО?
21.9. Какова частота п е р е м е н н о г о тока, вырабатываемого
электростанциями России?
21.10. Безопасно ли напряжение, под которым электроэнергия
подается в квартиры?
Первый уровень
21.11. Может ли возникнуть индукционный т о к В неподвиж- ной
з а м к н у т о й к а т у ш к е без д в и ж е н и я м а г н и т а ? Подтвердите
ваш ответ примером.
21.12. Проволочная рамка находится в магнитном поле. В к а к и х случаях в ней может возникнуть индукционный ТОК?
21.13. Опишите простейшую модель генератора переменного
тока. На каком физическом явлении основано действие этого генератора?
21.14. Какой вид имеет график зависимости силы тока от времени:
а) для постоянного тока;
б) для переменного тока?
21.15. В чем состоит основное преимущество электроэнергии
перед другими видами энергии?
21.16. Постоянный или переменный т о к получают с помощью
генераторов на электростанциях?
21.17. К а к о в ы о с н о в н ы е э т а п ы п ро из в од с т в а и п е р е д а ч и
электроэнергии? Опишите, какие преобразования энергии происходят на каждом из эти х этапов.
21.18. Какое явление лежит в основе работы трансформатора?
21.19. Где и для чего используют трансформаторы?
Второй уровень
21.20. При п а д е ни и м а г н и т а в к а т у ш к у с з а м к н у т о й обм откой
в н е й появляется э л е к т р и ч е с к и й т ок. За счет к а к о й э н е р г и и возникает ток?
21.21. Будет ли поворачиваться м а г н и т н а я стрелка вблизи к а т у ш к и , по кот орой т е ч ет п е р е м е н н ый ток?
21.22. Почему недалеко от места удара м о л н и и м о г у т расплавиться п р е д о х р а н и т е л и в осветительной с ет и и в ы й т и и з строя
чувствительные эл ектроизмерительные при боры?
21.23. З ам кнут о е металлическое кольцо, подвешенное на двух
н и т я х , совершает колеб ания. П очем у кол е б ани я кольц а быст ро
прекращают ся, если под н и м находится м а г н и т ?
107
21.24. К а к связано правило Ленца с законом сохранения энерГИИ?
21.25. П о ч е м у п р и п р и б л и ж е н и и м а г н и т а к з а м к н у т о м у К О Л Ь ц у ОНО отталкивается от магнита, а п р и удален ии м а г н ит а от
кольца — притягивается к нему?
21.26. Почему силу тока в катушке нельзя изменить мгновеннО?
21.27. Электрические генераторы вырабатывают переменный
т о к частотой 50 и бО Гц. Вычислите периоды переменного тока
при т а к и х частотах.
21.28. Определите частоту переменного тока, если его период
равен 0,02 с.
21.29. По г р а ф и к у , изображенному на рис. 100, определите
период и частоту переменного тока.
Рис. 100
21.30. По г р а ф и к у , изо браженному н а рис. 101, определите
период и частоту переменного тока.
Рис. 101
21.31. В к а к о м случае трансформ ат ор является п о в ы ш а ю щ и м ,
а в каком — пон иж а ю щим ?
21.32. Для чего в линиях электропередачи используют повышающие трансформаторы?
21.33. Для чего при передаче электроэнергии используют понижающие трансформаторы?
21.34. Приведите примеры приборов, в которых используют
трансформатор.
21.35. Почему электроэнергию на большие расстояния передают под высоким напряжением?
21.36. В первичной обмотке трансформатора 200 витков, а во
в т о р и ч н ой — 25 витков. Повышает и л и п о н и ж а е т н а п р яж е н и е
этот трансформатор? Во сколько раз?
21.37. Трансформатор повыш ает н а п р я ж е н и е от 4 до 36 В.
Сколько витков во вторичной обмотке трансформатора, если
п е р - в и ч н а я с о д е р ж и т 80 ВИТКОВ?
21.38. Под к а к и м напряжением находится первичная обмотка трансформатора, и ме ю щ а я 1000 витков, если во в т о р и ч н ой
обмотке 3500 витков и напряжение 105 В?
Третий уровень
21.39. Почему колебания стрелки компаса быстрее прекращаются, если корпус прибора латунный и ли алюминиевый, и медленнее — если он пластмассовый?
21.40. Для исследования стальных тел (рельсов, балок и др·)
на н и х надевают катушку из изолированной проволоки, замкнутую на гальванометр, и перемещают ее вдоль этих тел (рис. 102).
П р и всякой и х неоднородности ( т р е щ и н ы , р а к о в и ны и др.) в
гальванометре возникает электрический ток. Объясните это явление.
Рис. 102
21.41. Северный полюс м а г н и т а удаляют от металлического
кольца, к а к показано на рис. 103. Определите направление индукционного тока в кольце.
Рис. 103
21.42. В вертикальной плоскости на двух н и т я х подвешено
медное кольцо. В него один раз вдвигают медный стержень, а
другой раз — м а г н и т (рис. 104). Влияет ли движе ние стержня и
магнита на положение кольца?
Рис. 104
21.43. Когда электровоз идет под уклон, его электродвигатели
работают к а к генераторы постоянного тока и отдают энергию в
к о н т а к т н у ю сеть. К а к и е превращения энергии п р и этом происхОдят?
21.44. Возникает ли т о к в витке, который движется в магнитном поле параллельно его силовым линиям (рис. 105)?
Рис. 105
21.45. Виток проволоки перемещается перпендикулярно
линиям магнитного поля (рис. 106). Возникает ли при этом ток в
витке?
Рис. 106
% 21.46. Почему не применяют для освещения переменный
т о к частотой 10 Гц?
21.47. В ч е м состоит аналогия м еж ду явлениями и н е р ц и и
и самоиндукции?
21.48. Почему при замыкании цепи сила тока в ней
нарастает постепенно?
21.49. Почему с помощью трансформатора нельзя
и з м е ни т ь напряжение постоянного тока?
21.50. Ч т о м о ж е т п р о и з о й т и , если с л уч а й н о
п о д к л ю ч и т ь трансформатор к источнику постоянного тока?
21.51.
Напряжение
на
зажимах
вторичной
обмотки
понижаю-щего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной
ц е п и 40 А. Первичная обмотка включена в сеть напряжением
240
В.
Найди-те
силу
тока
в
первичной
обмотке
трансформатора.
21.52. Сила тока в первичной обмотке трансформатора 0,5
А, напряжение на ее концах 220 В. Найдите силу тока во
вторичной обмотке трансформатора, если напряжение на ее
концах 10 В.
22. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
22.1. Какие величины периодически изменяются при
электро-магнитных колебаниях?
22.2. Какова связь между электрическим и магнитным полями согласно теории Максвелла?
22.3. Приведите примеры электромагнитных волн.
22.4. Какова скорость электромагнитных волн?
22.5. Почему скорость электромагнитных волн равна скорости света?
22.6. К а к называют процесс распространения
электро магнит- н о г о пО ЛЯ ?
22.7. С помощью какого прибора звуковые колебания преобразуют в электрические?
22.8. Почему для радиосвязи используют электромагнитные
волны высокой частоты?
22.9. С п о м ощ ь ю како г о прибора э л ектрич еские колебания
преобразуют в звуковые?
Первый уровень
22.10. Из чего состоит электрический колебательный контур?
22.11. Что представляет собой электромагнитное поле?
22.12. Что такое модуляция? К а к она осуществляется?
22.13. Что такое детектирование? К а к осуществляется детектирование?
22.14. Приведите п р и м е р ы п р и м е н е н и я э л е к т р о м а г ни т н ы х
волн.
Второй уровень
22.15. Какой опыт свидетельствует о том, что пр и изменении
магнитного поля возникает электрическое поле?
22.16. Во время к а к и х природных явлений излучаются электромагнитные волны?
22.17. Пассажиры автобуса слушают по радио концерт. Каки е
преобразования испытывают звуковые колебания «на п у т и >> от
концертного зала до салона автобуса?
22.18. Почему для радиосвязи используют модулированные
колебания?
22.19. Благодаря ч е м у различные радиостанции м о г ут работать, не мешая друг другу?
Т р е т и й уровень
22.20. Приведите примеры превращения энергии электрического или магнитного поля: в механическую энергию; во внутреннюю.
22.21. К а к и е явления происходят в процессе разрядки конденсатора, подключенного к катушке?
22.22. Проведите аналогию между электромагнитными колебаниями в колебательном контуре и механическими колебаниями маятника.
23. ДОМАШНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Первый уровень
23.1. Н а м а г н ит и в лезвие от безопасной бритвы, обозначьте
полученные магнитные полюсы. Разделите лезвие на две части.
Удалось ли вам получить отдельно северный полюс и отдельно —
ЮЖНыЙ?
23.2. Объяснит е, п о ч е м у г в о з д и , к а н ц е л я р с к и е с к р е п к и , п о ви сши е н а м а г н и т е и находящиеся рядом, от кл о н яют с я от вертикального направления. Проделайте о п ы т и убедитесь в этом.
23.3. П р о н а б л ю д а й т е за п о в е д е н и е м д в у х р я д о м в и с я щ и х
ш ве й ны х и г о л о к п р и подн е с ении к н и м пос т о ян н ог о магнит а.
Объясните наблюдаемое.
23.4. Заверните м а г н и т в бум агу. С п о м ощ ь ю компаса определите полюсы м агни т а .
Второй уровень
23.5. Возьмите два одинаковых бритвенных лезвия, одно из
которых было предварительно намагничено. С помощью компаса
определите намагниченное лезвие. Опишите способ определения.
Можно ли это сделать без компаса?
23.6. С помощью компаса определите, намагничено ли бритвенное лезвие. Проверьте возможность размагничи вания этого
лезвия путем нагревания в пламени свечи и ли газовой горелки.
При нагревании лезвие держите пинцетом или плоскогубцами.
23.7. Намагнитьте швейную иглу с помощью трения о м агнит
(или магнитну ю защелку для двери, или маг ни т динамического
громкоговорителя). Подвесьте иглу на н и т к у и по ее отклонению
при поднесении к предметам домашнего обихода определите, какие из них имеют стальные детали.
23.8. На гвоздь или железный стержень намотайте 40—50 витков изолированной медной проволоки и ее концы подключите к
батарейке от карманного фонарика. Исследуйте тела, к которым
притягивается созданный вами электромагнит.
113
23.9. Рассмотрите с помощью родителей устройство электрического звонка и телефонной трубки. Сделайте эскизный рисунок эти х приборов и объясните принцип и х действия.
23.10. На п о л ю с ы м а г н и т а п о л о ж и т е стекло, посыпьте его
сверху стальными опилками и осторожно постучите пальцем по
стеклу. Зарисуйте картину линий магнитного поля.
Третийуровень
23.11. Поднесите компас сначала ко дну, а затем к верхней части железного ведра (кастрюли), стоящего на земле. У дна стрелка компаса поворачивается южным полюсом к ведру, а в верхней
части — северным. Проверьте это явление и объясните его.
23.12. Изготовьте самодельный э л е к т р о м а г ни т . Для этого
возьмите гвоздь, обмотайте его изолированным медным проводом, а концы провода присоедините к источник у тока. Попробуйте определить подъемную силу электромагнита по наибольшему
числу гвоздиков, удерживаемых им.
23.13. Можно ли с помощью компаса определить полюсы магнита, если он л ежит в закрытой картонной коробке; в железной
коробке; в подкрашенной воде; в песке? Ответы объясните, проверьте их на опыте.
ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
24. ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРИРОДЕ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
24.1. Приведите п р и м е р ы процессов, во время к о т о р ы х излучается свет.
24.2. Приведите примеры теплового действия света.
24.3. Приведите примеры химического действия света.
24.4. Приведите примеры электрического действия света.
24.5. Приведите примеры естественных и искусственных источников света.
24.6. Приведите примеры приемников света.
24.7. Приведите п р и м е р ы превращения световой э н е р г и и в
другие формы энергии.
24.8. К а к свет и зрение помогают учиться?
Первый уровень
24.9. Используя рис. 107, р а с с к а ж и т е о з н а ч е н и и э н е р г и и
солнечного излучения для ж и з н и на Земле.
Рис. 107
24.10. Является ли Луна и с т о ч н и к о м света? К а к и е небесные
тела являются ис т очника ми света?
24.11. Является ли абажур на лампе источником света?
24.12. К а к и е из при в е д е н н ы х н а рис. 108 и с т о ч ни к о в света
являются естественными, а к ак и е — искусственными?
Рис. 108
24.13. Посмотрите на фотографию свечи (рис. 109) и ответьте
на вопрос: является ли и с т о ч н и к о м света вся свеча и л и только
ее пламя?
Рис. 109
24.14. Положите руку под включенную настольную лампу. Какие действия света вы можете наблюдать и ощущать при Этом?
Второй уровень
24.15. Каково происхождение энергии, накопленной в угле и
нефти?
24.16. К а к действует свет на вещество? Приведите примеры,
иллюстрирующие ваш ответ.
24.17. Что узнал человек о строении Вселенной благодаря свету? Какие приборы помогли человеку?
24.18. Какие виды искусства и к а к используют свойства света?
24.19. К а к вы думаете, почему говорят, ч т о луч ше один раз
увидеть, чем сто раз услышать?
24.20. Все ли « небесные светила)> являются источниками света? Обоснуйте ваш ответ.
24.21. Какой и с т о чн ик света позволяет вам читать эти строки:
естественный или искусственный? Назовите этот ис т оч ник света.
24.22. Как вы понимаете слова из сказки: << Звезда погасла, но
свет ее еще миллионы лет будет радовать людей... » ?
24.23. За счет какой энергии сильно нагретые тела светятся?
24.24. В сказке П. П. Ершова «Конек-Горбунок» написано:
Огонек горит светлее,
Горбунок бежи т скорее.
Вот уж он перед огнем.
Светит поле словно днем;
Чудный свет кругом струится,
Но не греет, не дымится.
Диву дался т у т Иван.
« Что, — сказал он, — за шайтан!
Шапок с пять найдется свету,
А тепла и дыма нету;
Эко чудо-огонек!»
Какое физическое явление натолкнуло писателя на создание
этого красивого, хотя и фантастического образа?
24.25. Разделите перечисленны е н и ж е и с т о ч н и к и света н а
естественные и искусственные и заполните таблицу. Источники:
Солнце, свечка, молния, газовый светильник, экран включенного
телевизора, светящиеся в темноте глаза кошки, полярное сияние,
Луна, с п и ч к и , звезды, костер, электрическая лампа, «бенгальские огни», пожар, светлячки, люминесцентная лампа, радуга,
комета, метеориты, фары автомобиля, дуга электросварки.
24.26. Разделите перечисленны е н и ж е и с т о ч н и к и света н а
тепловые и холодные и заполните таблицу. Свет и зл учают
рас-к ал ен ный металл, э к р а н телевизора, м о л ни я , э к р а н
дисплея
компьютера,
пламя
горящей
древесины,
электрическая лампа
накаливания, светлячки.
Т р е т и й уровень
24.27. Ч е м отлич ается и з л у ч е н и е горячего у т ю г а от и з л у ч е "
н и я э л е кт ри ч е ск о й л а м п ы накали вани я?
24.28. Несет ли свет э н е р ги ю ? Обоснуйте свой ответ.
24.29. К а к человек у ч и т ы в а е т на п р а к т и к е р а з л и ч н у ю способность тел поглощать э н е р г и ю излучения?
24.30. Ч т о у з н а л че ло в е к о м и к р о м и р е благодаря з р е н и ю и
свету? К а к и е п р и б о р ы по м ог ли человеку?
24.31. У Козьмы Пруткова есть афоризм: «Если у тебя спрошено будет: чт о полезнее, солнце или месяц? — ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло, а месяц —
ночью... » Прав ли Козьма Прутков? Обоснуйте свой ответ.
25. ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА
Пример решения задачи
Как в солнечный день по тени можно определить высоту дерева?
Р е ш е н и е. Сначала можно определить длину тени 1 = А'С от
шеста, высота которого / 1 = А'В' известна (рис. 110).
Рис. 110
Затем можно измерить длину т е ни дерева 2 = АС. Из подобия
треугольников АВС и А'В'С следует соотношение 2 _ 1 Из него
/1 '
находим высоту дерева: Н = 21!!. .
Н
УСТНАЯ РАЗМИНКА
25.1. К а к р а с п р о с т р а н я е т с я свет в в а к у у м е и в о д н о р о д н о й
среде? К а к и е наблюдения и о п ы т ы подт верждают ваш ответ?
118
25.2. Приведите примеры точечных и протяженных источников света.
25.3. Приходилось л и вам видеть п у ч к и света? Приведите
примеры.
25.4. Какое явление с л у ж и т доказательством прямолинейного распространения света?
25.5. К а к просто и надежно проверить прямолинейность линии, начерченной на бумаге?
25.6. При каком условии тело отбрасывает тень?
25.7. При каком условии тело отбрасывает полутень?
25.8. П р и к а к и х условиях в о з н и к а ю т солнечные и л ун ны е
затмения? Какое свойство лучей света они доказывают?
Первый уровень
25.9. К а к и е из изо браж ен ны х на рис. 111 и с т о ч ни к о в света
являются точечными, а к ак и е — протяженными?
Рис. 111
25.10. В чем различие между световым лучом и световым луч"
КОм?
25.11. По какому призна ку можно обнаружить, ч то вы оказались в полутени некоторого предмета?
25.12. К акой фи зиче ски й смысл заложен в монгольскую пословицу: у большого дерева большая и тень?
25.13. Может ли один и тот же и с т очник света рассматриваться в одном случае к а к точечный, а в другом — к а к протяженный?
В качестве доказательства вашего ответа приведите пример.
25.14. В одной песне говорится: «Я за тобою следую тенью... »
А действительно ли тень всегда «следует» за человеком?
25.15. К а к получить тень различной длины от одной и той ж е
палки? Проиллюстрируйте ответ рисунком.
25.16. Изобразите с помощью лучей световые п у ч к и от источников, представленных на рис. 112, а—в.
Рис. 112
25.17. Изобразите на экране Э (рис. 113, а, б) тень от предме"
тов, освещенных источником света.
Рис. 113
25.18. Лампу поместили сначала в т о ч к у 1, а затем в т о ч к у 2
(рис. 114). В к а к о м случае размеры т е н и мяча на экране будут
больше? Покажите на рисунке тень от мяча для обоих случаев.
Рис. 114
25.19. М я ч освещается двумя и с т о ч н и к а м и , к а к показано на
рис. 115. Нарисуйте области т е н и и полутени.
Рис. 115
25.20. М я ч освещается двумя и с т о ч н и к а м и , к а к показано на
рис. 116. Нарисуйте области т е н и и полутени.
Рис. 116
Второй уровень
25.21. В каком случае можно увидеть пучок света со стороны?
25.22. К а к проверить, находятся ли т р и далеко расположенные один от другого столба на одной прямой? На чем
основыва- ется п р е д л о ж е н н ы й в а м и СпОСОб?
25.23. Б л а г о д а р я ч е м у в о в р е м я х и р у р г и ч е с к и х о п е р а ц и й т е н ь
от головы и р ук хирурга не закрывает операционное поле и не
м е ш а е т п р о в е д е н и ю о п е р а ц и и ( р и с . 117)?
Рис. 117
25.24. К а к влияют размеры и ст оч ника света на ширину области полутени?
25.25. К а к изменяются очертания т е н и и полуте ни человека,
когда он вечером удаляется от уличного фонаря?
25.26. Почему в облачный день предметы не дают тени? Что в
такой день является источником света?
% 25.27. Мо ж е т ли вертикально поставленный столб не отбрасывать т ени в солнечный день?
25.28. Следя во время л ун н ог о затмения за п е рем ещ е ни ем
края т е н и Земли по поверхности Луны, м о ж н о видеть, ч т о эта
тень имеет круглую форму. Доказательством чего это служит?
25.29. М о ж е т л и высоко л е т я щ и й самолет н е отбрасывать
т ени на землю в солнечный день? Сделайте схематический рисунок, подтверждающий ваш ответ.
25.30. К а к можно в солнечный день измерить высоту дерева,
не влезая на него, если вам известен ваш рост? Сделайте
схема-тический рисунок, поясняющий ваш ответ.
25.31. Чем ближе тело к свече, тем больше отбрасываемая им
тень. Почему? Поясните ответ с помощью рисунка.
25.32. И с т о ч н и к о м света является укрепленна я на потолке
ламп а дневного света, и м е ю щ а я форму д л и н н о й т р у б к и . К а к
надо расположить карандаш, чтобы он отбрасывал ч е т к у ю тень
н а СтОл? Сделайте с х е м а т и ч е с к и й ри с у н о к , по я с н я ю щ и й ваш
ответ.
25.33. Человек ст оит возле фонаря. Почему н о г и отбрасывают на асфальт четко очерченные тени, а тень головы оказывается
размытой? Сделайте с хема тиче ский рисунок, поясняющий ваш
ответ.
25.34. На рис. 118 показаны точечный и с т о ч ни к света А и непрозрачный предмет В. Какие точки , показанные на рисунке, находятся в тени?
Рис. 118
25.35. На рис. 119 показаны точечный и с т о ч ни к света А и непрозрачный предмет В. Сколько точек, показанных на рисунке,
находятся в тени? Какие именно т о чки?
Рис. 119
Третий уровень
25.36. Чем отличается математическое понятие «луч» от ф и "
зического понятия «луч света» ?
25.37. Влияет ли на распространение светового п у ч к а в пространстве наличие других пересекающих его пучков света?
25.38. Т е ни от ш т а н г ф ут б ол ьны х ворот у т р о м и вечером
длиннее, ч е м днем. Меняется ли в течение дня длина т е н и от
перекладины ворот?
25.39. Какой физический смысл заложен в корейскую пословицу: палка кривая и тень кривая?
25.40. На рис. 120 изображены фотографии т е н и мяча в полете. В одном из случаев источник ом света является маленькая
лампочка, а в другом — большой матовый плафон. Какой рисунок соответствует лампочке? Ответ обоснуйте.
Рис. 120
25.41. Может ли велосипедист обогнать свою тень?
25.42. Г. Галилей первым наблюдал фазы Венеры, т. е. видимое
изменение
формы
этого
небесного
тела.
О
чем
свидетельству-ет наличие фаз у Венеры (рис. 121)?
Рис. 121
25.43. Всегда л и шар, о свещенный т о ч е ч н ы м и с т о ч н и к о м
света, отбрасывает на горизонтальную плоскость к руг лую тень?
Обоснуйте свой ответ с помощью рисунка.
25.44. Если вилку расположить вертикально параллельно пламени свечи, то тень от зубьев воспроизводит на экране их четкое
очертание. Если вилку повернуть на 90°, т. е. расположить перпендикулярно пламени свечи, то тень на экране получится размытой и зубьев не видно. Почему? Сделайте поясняющий рисунок.
25.45. М о ж е т ли тень н а стене от квадратного щ и т а им е т ь
форму трапеции, если источником света является:
а) Солнце;
б) фонарь?
Сделайте схе м ат и ч ески е р и с у н к и , по ясн яющи е ответ.
25.46. Почему солнечные затмения всегда происходят во время
новолуния, а лунные затмения — во время полнолуния (рис. 122)?
Обоснуйте ответ с помощью схематических рисунков.
Рис. 122
ач 25.47. В солнечный день длина т е н и от заводской трубы 30 м,
а длина т е ни от отвесно поставленной палки высотой 1,5 м равна
2 м. Какова высота трубы?
25.48. На горизонтальной площадке стоят два вертикальных
столба. Высота первого столба 2 м, а длина его т е н и 1 м. Какова
высота второго столба, если длина его т е н и 75 См? Источником
света является Солнце.
Крепкие орешки
25.49. На ровной горизонтальной площадке стоят два вертикальных столба. Высота первого столба 3 м, высота второго 2 м.
Длина т е н и первого столба 4 м, длина т е н и второго столба 3 м.
Что является источнико м света: Солнце и ли фонарь? Обоснуйте
ответ с помощью рисунка.
25.50. У л и ч н ы й фонарь в и с и т на высоте 4 м. К а к о й д ли ны
тень отбросит палка высотой 1 м, если ее установить вертикаль-но
на расстоянии 3 м от основания столба, на котором укреплен
фонарь?
25.51. В заборе имеется круглое отверстие диаметром 1 см, а за
забором напротив отверстия висит яблоко диаметром 12 см. На
каком расстоянии от забора должен находиться глаз, чтобы он
видел все яблоко, если расстояние от яблока до забора 1 м?
25.52. На ровной горизонтальной площадке стоят вертикаль-ные
столбы. Высота первого столба вдвое больше высоты второ-го.
Может ли тень первого столба быть короче, чем тень второго,
если источником света является: а)
Солнце;
б) фонарь?
Сделайте с х е м а т и ч е с кие р и с у н к и , к о т о ры е поясн яю т ваш
ответ.
26. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА. ИЗОБРАЖЕНИЕ В ЗЕРКАЛЕ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
26.1. Большинство о к р уж а ю щ и х нас предметов не
излучает свет. Почему ж е мы и х видим?
26.2. К а к и е из небесных тел, которые м ы м о ж е м видеть
на ночном небе, не излучают свет? Вследствие чего и х
можно уви-деть?
26.3. Является ли зеркальным отражение света от
большин-ства предметов, окружающих нас?
26.4. Какие тела отражают свет
зеркально? 26.5. Какие тела почти не
отражают свет?
26.6. Ч е м у равен у г о л о т р а ж е ни я л у ч е й от плоского
зеркала, если у г о л м е ж д у п а д а ю щ и м л у ч о м и зеркалом 10°?
30°? 45°?
26.7. Чему равен угол падения лучей на плоское зеркало,
если у г о л м е ж д у л у ч о м и з еркалом 20°? 50°? 60°?
26.8. Ч е м у р а в е н у г о л п а д е н и я л у ч а н а п л о с к о е
з е р к а л о , если у г о л м е ж д у п а д а ю щ и м л у ч о м и о т р а ж е н н ы м
30°? 50°? 80°? 100°?
Первый уровень
26.9. В к а к о м случае угол от раж ени я светового луча от
зерка-ла м еньше (рис. 124)?
Рис. 124
26.10. При к а к о м угле падения луча на плоское зеркало падающий и отраженный лучи совпадают?
26.11. Падающий и отраженный лучи света образуют прямой
угол. Определите угол падения луча на зеркало.
26.12. Чем отличается зеркальное отражение от рассеянного?
26.13. Является ли отражение от киноэкрана зеркальным и ли
рассеянным?
26.14. Какое изображение получают в плоском зеркале — действительное или мнимое?
26.15. Каковы размер изображения в плоском зеркале и его
расстояние от зеркала (воспользуйтесь рис. 125)?
Рис. 125
26.16. Поднесите к зеркалу правую руку. К а к у ю рук у вы увидите в зеркале — правую или левую?
26.17. Какие изображения называют мнимыми?
26.18. Напишите на листке бумаги несколько слов, поднесите
его к зеркалу и попробуйте прочитать написанное. Почему это сде"
лать труднее, чем узнать по отражению в зеркале знакомое Лицо?
26.19. Параллельные пучки света падают на гладкую и шерохо"
ватую поверхности (рис. 126). Постройте отраженные пучки света.
Рис. 126
26.20. На рис. 127 изображены л учи , падающие на зеркало.
Постройте отраженные лучи.
Рис. 127
26.21. На рисунке 128 изображены лучи, падающие на зеркало. Постройте отраженные лучи. Будут о н и сходиться и л и расходиться?
Рис. 128
26.22. Перед плоским зеркалом «поставьте» л а т и н с к ую букву 1?. Что будет видно в зеркале?
26.23. Предмет находится на расстоянии 30 см от плоского
зеркала. Каково расстояние между предметом и его изображением?
26.24. Л у ч света падает на плоское зеркало по д у г л о м 45°
к его поверхности. Чему равен угол меж д у падающим лучом и
отраженным?
26.25. К а к изменится расстояние м еж д у свечой и ее изображ е н и е м в плоском зеркале, если свечу отодвинуть дальше от
зеркала на 10 См?
26.26. Постройте из о бр аж е ни е светящихся т о ч е к А, В, С в
плоском зеркале (рис. 129).
Рис. 129
26.27. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале (рис. 130).
Рис. 130
В т о р о й ур о вень
26.28. Иногда можно видеть, как сквозь тучи пробиваются «лучи
света» (рис. 131). Что мы видим при этом на самом деле? Действительно ли можно увидеть со стороны пучок световых лучей?
Рис. 131
26.29. Луч света падает на плоское зеркало. Во сколько раз угол
между падающим лучом и отраженным больше угла падения?
26.30. Вспомните слова из сказки А. С. П уш к и н а:
Свет мой, зеркальце! с к а ж и
Да всю правду доложи...
Д е йс т в ит е льн о л и из обра же ние в зеркальце в
ветствует о р и г и н а л у ?
Т О Ч Н О С Т И СООТ-
26.31. В 1816 г о д у в А н г л и и б ы л а и з о б р е т е н а о д н а о ч е н ь и н тересная
оптическая
игрушка.
Че ре з
пару
лет
ее
е
в о с х и щ е н и е м в с т р е т и л и в России, а баснописец А. Измайлов т а к
н а п и с а л о н е й:
С м о т р ю — и ч т о ж в м о и х гла за х?
В ф и г у р а х р а з н ы х и звезда х
С а пф и р ы , я х о н т ы , т о п а з ы ,
И и з у м р у д ы , и алмазы,
И аме тисты, и ж е м ч у г ,
И п е р л а м у т р — все в и ж у в д р у г !
Л и ш ь сделаю р у к о й дви женье —
И новое в глазах явленье!
О к ак о й и г р уш к е идет речь? На к а к о м физическом явлении
основано ее действие?
26.32. Что мы увидели бы вокруг, если бы все предметы вдруг
стали отражать свет не рассеянно, а зеркально?
26.33. Почему плоское зеркало передает точное изображение
предмета?
26.34. Чем отличается отражение света от:
а) плоского зеркала;
б) белой бумаги;
в) черной бумаги?
26.35. Можно ли увидеть поверхность идеального зеркала?
26.36. Если прика с аю т с я пальцем к плоскому ст е кля нн ом у
зеркалу в любом месте его поверхности, то между пальцем и его
изображением будет некоторое расстояние. Почему?
26.37. Используя рис. 132, объясните построение изображения т о ч к и в зеркале.
Рис. 132
26.38. Какой физический смысл заложен в русскую пословицу: чт о на зеркало пенять, коли рожа крива?
26.39. Угол между падающим лучом и плоским зеркалом равен у г л у м е ж д у п а д а ю щ и м лучом и о т р а ж е нн ы м . Чему равен
угол падения?
26.40. На плоское зеркало падают два луча, угол между которыми 20°. Найдите угол между отраженными лучами.
26.41. У г о л пад ени я л у ч а н а з е р к а л ь н ую поверхность 40°.
Чему равен угол между падающим и отраженным лучами?
26.42. У г о л м е ж д у п а д а ю щ и м и о т р а ж е н н ы м л у ч а м и 46°.
Чему равен угол падения луча на зеркальную поверхность?
26.43. Световые л уч и от лампы А падают на плоское зеркало
(рис. 133). Не измеряя углов, начертите отраженные от зеркала
лучи.
Рис. 133
26.44. Постройте изображение светящейся т о ч к и 5 в плоском
зеркале (рис. 134) и определите область видения этой т о ч к и в
зеркале.
Рис. 134
26.45. Постройте изображения светящихся точек А и В в плоском зеркале и определите область, из которой можно видеть оба
изображения (рис. 135).
Рис. 135
26.46. Из к а к и х т о ч е к пространства карандаш будет виден в
плоском зеркале полностью (рис. 136)?
Рис. 136
26.47. К а к и е п е ч а т н ы е бук вы алфавита н е изменяются п р и
отражении в зеркале? Что общего у э т и х букв? Проверьте ответ
с помощью зеркала.
26.48. Рекламные н адписи над входом в м ага зи н отражаются в зеркальной вит ри н е на противоположной стороне улицы.
К а к и е и з п р и в е д е н н ы х букв не и з м е н я ю т своего вида вслед"
ствие отражения: А, Б, В, Д, Е, Ж, И, К, Л, М, Н, О, П, С, Т, У,
Ф, Х?
Третий уровень
26.49. Человек, ст оящий на берегу озера, в и д и т на гладкой
поверхности воды изображение Солнца. К а к будет перемещаться
это изображение при удалении человека от озера?
26.50. В ясную л у н н у ю ночь на цоверхности озера и л и моря
м о ж н о любоваться св е ркающей л у н н о й д о р о ж к о й (рис. 137).
Объясните, к а к она образуется. Можно ли наблюдать лунную до"
р о ж к у на идеально гладкой, спокойной пове рхности вОды? Почему дорожка всегда направлена на наблюдателя?
Рис. 137
26.51. К а к изменятся размеры вашего изображения в висящем на стене плоском зеркале, если отойти от зеркала дальше?
закрыть часть зеркала?
26.52. К а к н у ж н о расположить плоское зеркало, чтобы катящийся по столу ш а р и к казался в зеркале поднимающим ся
вер-тикально вверх?
26.53. Перед вами фотография у л и ц ы (рис. 138). По к а к и м
признакам можно определить, ч т о это не «зеркальное» изображение?
Рис. 138
26.54. В е р ш и н а м и ч е т ы р е ху г о л ь н и к а являются две т о ч к и
и и х изображения в плоском зеркале. М о ж е т ли этот четырехугольник быть:
а) квадратом;
б) неравнобедренной трапецией;
в) ромбом с углом 60°?
26.55. На какой угол повернется луч после отражения от двух
зеркал, поставленных под прямым углом (рис. 139)?
Рис. 139
26.56. Поставьте два зеркала под углом друг к другу. Поместите между н и м и какой-нибудь небольшой предмет (карандаш,
р уч к у и л и свечку). Сколько изображений этого предмета видно
в зеркалах?
% 26.57. У т р о м солнечные л у ч и падают под уг лом 10° к горизонту. К а к надо разместить плоское зеркало, чтобы отраженные
лучи осветили дно глубокого колодца?
26.58. Ма льчик осветил солнечным зайчиком дно глубокого
колодца, держа зеркальце под углом 60° к горизонту. Под каки м
углом к горизонту падают солнечные лучи?
26.59. Мальчик видит в небольшой луже изображение фонаря А (рис. 140). Где расположена эта лужа? Начертите ход лучей,
которые после отражения попадают в глаза мальчику.
Рис. 140
А
Крепкие орешки
26.60. На плоское зеркало падает сходящийся п у ч о к света
(рис. 141). Сделайте рисунок в тетради и постройте ход лучей после отражения от зеркала.
Рис. 141
26.61. Где надо повесить на стенку АВ небольшое плоское зеркало, чтобы из т о ч к и С можно было увидеть в зеркале угол комнаты О (рис. 142)? Начертите ход лучей.
Рис. 142
26.62. Н а п и ш и т е несколько слов, к от оры е н е будут изменяться вследствие от р а ж е ни я от плоского зеркала.
% 26.63. Определите с п о м о щ ью построения, к у д а н у ж н о на прав и т ь л у ч и з т о ч к и А (рис. 143), ч т о бы после д в у х о т р а ж е н и й в
зеркале он попал в т о ч к у В.
Рис. 143
«ч, 26.64. Два зеркала (рис. 144) в з а и м н о п е р п е н д и к у л я р н ы .
Сколько изображений т о ч к и А дают э ти зеркала? Постройте э ти
изображения.
Рис. 144
26.65. Человек ви дит свое изображение, полученное с помощ ь ю двух в е р тик а льны х зеркал, ра сположе нных под п р я м ы м
углом. Человек поднимает правую руку. Какую руку «поднимет »
его изображение?
26.66. К а к расположить в комн ат е два зеркала, чтобы человек мог увидеть свое изображение, находясь в любой т очке комнаты?
26.67. Сколько изображений светящейся т о ч к и А дают зеркала (рис. 145, а, б)? Постройте эти изображения.
Рис. 145
26.68. К а к с помощью двух зеркал получить бесконечно большое число изображений одного предмета?
26.69. К а к следует расположить т о ч к у и два зеркала, чтобы
точка и ее изображение находились в вершинах:
а) квадрата;
б) равностороннего треугольника?
26.70. В калейдоскопе по л у ч а ю т узор (рис. 146) с пом ощь ю
двух зеркал. К а к расположены эти зеркала?
Рис. 146
26.71. Ваза стоит на плоском зеркале (рис. 147). При включен и и точечного источника света на стене появляется двойная тень
вазы. Объясните это явление с помощью построения.
Рис. 147
27. ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
УСТНАЯ РАЗМИНКА
27.1. К а к определяют угол преломления?
27.2. Луч света идет из воздуха в воду. Какой угол больше —
угол падения и ли угол преломления? Изменится ли ответ, если
луч идет из воды в воздух?
27.3. К а к и е примеры преломления света вы м ожете наблюдать у себя дома?
27.4. Угол падения луча из воздуха в стекло равен 0°. Чему
равен угол преломления?
136
Первый уровень
27.5. В каком случае угол преломления света меньше угла падения?
27.6. В каком случае угол преломления света больше угла падения?
27.7. При к а к и х условиях угол преломления равен уг л у падения?
27.8. Когда световой л у ч падает из воздуха на поверхность
стекла, он испытывает отражение и преломление. На к а к о м из
р и с у н к о в (рис. 148, а—г) прав иль н о п о к а з а н ы о т р а ж е н н ы й и
преломленный лучи?
Рис. 148
27.9. Световой л уч , к о т о р ы й падает с н и з у н а поверхность
воды, испытывает отражение и преломление. На к а к о м из рисунков (рис. 149, а—г) правильно показаны отраженный и преломленный лучи?
Рис 149
27.10. На рис. 150 изображено преломление луча света на границе двух сред. Отметьте углы падения и преломления.
Рис. 150
27.11. Свет переходит из воздуха в воду. Сделайте рисунок,
п окажи те ход луча, углы падения и преломления.
27.12. Свет переходит из масла в воздух. Сделайте рисунок,
п окажи те ход луча, углы падения и преломления.
Второй уровень
27.13. Почему чайная ложка, поставленная в ч а ш к у с водой,
кажется надломленной?
27.14. Почему изображения предметов, получаемые п р и отраж ении и х в воде, кажутся менее яркими, чем сами предметы
(рис. 151)?
Рис. 151
27.15. Угол между отраженным и преломленным лучами 110°.
Чему равна сумма углов падения и преломления?
27.16. Л у ч света падает на п л о с к у ю г р а н и ц у раздела д в ух
сред. Угол падения равен 60°, а угол между отраженным и преломленным лучами — 80°. Чему равен угол преломления?
27.17. На дне чашки лежит монета. Почему эта монета «приподнимается», к о г д а в ч а ш к у н а л и в а ю т воду (рис. 152, а, б)?
Обоснуйте свой ответ с помощью схематического рисунка.
Рис. 152
27.18. Какой физический смысл содержится в русской пословице: не зная броду, не суйся в воду?
27.19. Если поверхность воды не совсем спокойная, то пред"
меты, лежащие на дне, кажутся колеблющимися. Объясните
это
явление.
27.20. На оконное стекло падают два луча, угол между которыми 40°. Каки м станет угол между лучами после того, к а к
они пройдут сквозь стекло?
27.21. Ч т о м о ж е т быть с к р ы т о за н е п р о з р а ч н ы м экраном,
если световые л у ч и и з м е н я ю т направление, к а к п оказано н а
рис. 153?
Рис. 153
Третий уровень
ач 27.22. Объясните с помощью схематического рисунка, почему при взгляде сверху глубина озера кажется меньшей, чем она
есть на самом деле.
27.23. Водолаз из-под воды смотрит на птицу, парящую вблизи поверхности воды. Будет ли п т и ц а казаться ему ближе и л и
дальше, чем она находится на самом деле?
27.24. Почему в я с н ую п о г о д у рано у т р о м о т р а ж е н н ы й от
повер хно сти спокойной воды с олн е чный свет слепит глаза, а
днем — нет?
27.25. Почему в ясную погоду рано утром под водой еще темно, хотя солнце уже поднялоСь?
27.26. Угол падения узкого п уч к а света на поверхность ж и д "
к о сти равен 60°, а угол преломления — 45°. Под к а к и м углом к
горизонту следует разместить в жидк о с ти плоское зеркало, чтобы отраженный пуч ок возвратился к ис т оч нику света?
27.27. Если посмотреть вдоль палочки, пог руже нн ой в воду,
палочка покажется изломанной. В к а к у ю сторону? Проверьте
свое предположение на опыте и объясните явление, сделав
схе-матический рисунок, показывающий ход лучей.
27.28. Вы рассматриваете н а д п и с ь н а б ум а ге с к в о з ь т о л с т у ю
стеклянную п л а с т и н к у (рис. 154). Б у д е т л и т е к с т к а з а т ь с я в а м
ближе и л и дальше, чем он есть на самом деле? Обоснуйте свой
ответ с помощью схематического рисунка.
Рис. 154
27.29. Нарисуйте дальнейший ход светового луча, который падает на боковую поверхность «воздушной призмы» в воде (рис. 155).
Рис 155
27.30. Постройте дальнейший ход световых лучей, которые падают на поверхность стеклянного полуцилиндра (рис. 156, а, б).
Покажите к а к отраженные, т а к и преломленные лучи.
Рис. 156
% 27.31. Луч света падает на толстое витринное стекло. Докажите, что после прохождения сквозь стекло направление луча не изменяется. А что изменяется?
Крепкие орешки
27.32. Толченое стекло непрозрачно, но если его залить водой, оно становится прозрачным. К а к и е выводы можно сделать
из этого факта о свойствах воды и стекла?
27.33. Правильно ли утверждение: световые л у ч и в воздухе
прямолинейны?
27.34. В жарких пустынях иногда наблюдают мираж: вдалеке «возникает» поверхность водоема. Какими физическими явлениями обусловлен такой мираж?
28. ЛИНЗЫ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
28.1. На к а к о м ф и з и ч е с к о м я в л е н и и о с н о в а н о действи е
лин ЗЫ?
2 8 . 2. К а к н а о щ у п ь о т л и ч и т ь с о б и р а ю щ у ю л и н з у о т р а с с е и вающей?
28.3. Капля воды на столе действует к а к линза. Собирающая
это линза или рассеивающая?
28.4. На рис. 159 показаны стеклянные линзы, расположенные в воздухе. Какие из эти х линз являются собирающими?
Рис. 159
28.5. На рис. 160 показаны воздушные линзы в стекле. Какие
из эти х линз являются собирающими?
Рис. 160
28.6. Чем отличается мнимое изображение от действительного?
28.7. Ход к а к и х двух лучей используют обычно для построения изображения, даваемого линзоЙ?
28.8. Какие физические величины связывает формула тонкой
ЛИ Н З Ы ?
Первый уровень
28.9. Почему выпуклая стеклянная линза является собирающей?
28.10. Почему вогнутая стеклянная линза является рассеивающей?
28.11. На каком расстоянии от собирающей линзы надо поместить предмет, чтобы его изображение было действительным?
28.12. М о ж н о ли по л учить м ним о е изображение с помощью
собирающей Линзы? рассеивающей линзы?
28.13. Какое изображение — действительное и л и м ни м о е —
можно наблюдать на экране?
142
28.14. Можно ли по характеристикам изображения, полученного с помощью линзы, определить, какая это линза — собирающая и ли рассеивающая?
28.15. Светящаяся т о ч к а расположена в фокусе собирающей
линзы. Где находится изображение этой т о чки?
28.16. На рис. 161 изображено положение собирающей линзы
и ее главной оптическ о й оси. Как о й из трех лучей, изображенны х на рисунке штриховыми линиями, является продолжением
светового луча 1 после преломления в линзе?
Рис. 161
28.17. На рис. 162 изображено положение рассеивающей
лин-зы и ее главной оп тической оси. Какой из трех лучей,
изображ е н н ы х на рисунке штриховыми линиями, является продолжением светового луча 1 после преломления в линзе?
Рис. 162
28.18. На рис. 163 изображены собирающая линза, ее главная
оптическая ось и лучи, падающие на линзу. Постройте дальнейший ход лучей.
1
Рис. 163
28.19. На рис. 164 изображены рассеивающая линза, ее
глав-ная оптическая ось и лучи, падающие на линзу. Постройте
даль"
нейший ход лучей.
Рис. 164
28.20. Оптическая сила линзы 5 дптр. Какая это линза — собирающая или рассеивающая? Найдите ее фокусное расстояние.
28.21. Оптическая сила линзы —4 дптр. Какая это линза — собирающая или рассеивающая? Найдите ее фокусное расстояние.
28.22. Какую оптическую силу имеет собирающая линза, фокусное расстояние которой 10 См?
28.23. Какую оптическую силу имеет рассеивающая линза,
фокусы которой находятся на расстоянии 12,5 см от линзы?
Второй уровень
28.24. Почему сад и л и огород лучше всего поливать ранним
утром?
28.25. У к а ж и т е , к а к и е линзы (рис. 165) непригодны для получения действительных изображений предметов.
Рис. 165
28.26. Попробуйте о б ъ я с н и т ь с м ы с л с т и х о т в о р н ы х с т р о к
Э. Г. Братуты:
От м и кро ба до Вселенной — к р а т к и й пут ь,
Надо в л и н з ы ли ш ь др уг и е заглянуть!
28.27. Дайте характеристику изображения предмета,
располо-женного за двойным фокусом собирающей линзы.
28.28. Дайте характеристику изображения предмета, находящегося между фокусом и двойным фокусом собирающей линзы.
28.29. Дайте характеристику изображения предмета, находящегося между собирающей линзой и ее фокусом.
28.30. Постройте изображение стрелки в собирающей линзе
(рис. 166). Охарактеризуйте полученное изображение.
Рис. 166
28.31. Постройте изображение стрелки в рассеивающей линзе
(рис. 167). Охарактеризуйте полученное изображение.
Рис. 167
28.32. Постройте изображение данной стрелки
(рис. 168). Охарактеризуйте полученное изображение.
в
линзе
Рис. 168
28.33. На рис. 169 показаны главная оптическая ось МN линзы, предмет АВ и его изображение А,В,. Определите
графически положение оптического центра и фокусов линзы.
Рис. 169
% 28.34. Какая линза может давать увеличенное действительное изображение? При каком условии? Постройте соответствующее изображение.
28.35. Какая линза может давать уменьшенное действительное изображение? При каком условии? Постройте соответствующее изображение.
28.36. Какая линза может давать увеличенное мнимое изображение? При каком условии? Постройте соответствующее изображение.
28.37. На рис. 170 показаны лучи, которые выходят из одной
светящейся точки А и проходят через собирающую линзу. Покажите дальнейший ход лучей 2 и 4.
Рис. 170
28.38. Собирающую линзу с фокусным расстоянием Р разместили на расстоянии 4Е от лампы. На каком расстоянии от линзы
надо
поместить
экран,
чтобы
п ол учить
на
нем
изображение лампы? Дайте характеристику изображения.
Решите задачу, ис-пользуя формулу тонкой линзы.
28.39. З а ж ж е н н у ю свечу поставили на расстоянии 30 см от
собирающей л и н зы с фо к у с н ы м расстоянием 10 см. На к а к о м
расстоянии от линзы надо поместить экран, чтобы п олучить на
нем изображение пламени свечи? Дайте характеристику
изобра-жения. Решите задачу, используя формулу тонкой
линзы.
Третий уровень
28.40. Предложите простой способ измерения оптической силы
собирающей линзы.
28.41. На рис. 171 изображены в разрезе линзы, изготовленные из одинакового стекла. У к а к о й л и н зы большее фокусное
расстояние? У какой из н и х больше оптическая сила?
Рис. 171
28.42. На рис. 172 изображены в разрезе линзы, изготовленные из одинакового стекла. ФОкусы к ак о й линзы расположены
ближе к ней?
Рис. 172
28.43. Можно ли разжечь костер с помощью льда?
ач 28.44. Всегда ли линзы с выпуклыми поверхностями — собирающие, а линзы с вогнутыми поверхностями — рассеивающие?
28.45. При каком условии изображение предмета в собирающей линзе получается мнимым? Можно ли видеть это
изображе-ние? сфотографировать? получить на экране?
28.46. С п о м о щ ью к а к о й л и н з ы м о ж н о п о л уч и т ь на экране
изображение плам ени свечи? К а к и зменится это изображение,
если половину линзы закрыть непрозрачным экраном?
28.47. П р и к а к о м у с л о в и и л и н з а с ф о к у с н ы м р а с с т о я н и е м 10 см может дать прямое увеличенное изображение пред"
мета? Каким будет изображение: действительным ил и мнимым?
28.48. К а к надо расположить собирающую линзу, чтобы увидеть в ней увеличенное изображение букв этой строки? Действительным или мнимым будет изображение?
28.49. К а к и м будет изображение букв этой строки, если
рас-сматривать и х с п о мощь ю рассеивающей линзы: п р я м ы м
и л и перевернутым? увеличенным и л и уменьшенным? мнимым
или
действительным?
28.50. Оптическая сила линзы 4 дптр. На к а к о м расстоянии
от линзы следует поместить предмет, чтобы получить действительное изображение предмета в натуральную величину?
28.51. Определите с помощью построения положение фокусов
линзы, если задана главная оптическая ось и ход произвольного
луча (рис. 173).
Рис. 173
28.52. Определите с помощью построения положение фокусов
линзы, если задана главная оптическая ось и ход произвольного
луча (рис. 174).
Рис. 174
28.53. Опред ели т е с п о м о щ ь ю построения, г д е н а хо дит с я
оптический центр тонкой линзы и ее фокусы, если МN — главная оптическая ось линзы, А — светящаяся точка, А, — ее
изоб-ражение
(рис.
175).
Определите
в ид
линзы
(собирающая и л и рассеивающая) и т и п изображения (прямое
и л и перевернутое, увеличенное или уменьшенное, мнимое или
действительное).
Рис. 175
28.54. Определите построением, где находится о п т и ч е с к и й
центр т о н к о й линзы и ее фокусы, если МN — главная оптич еск ая ось л и н з ы , А — светящаяся т о ч к а , А, _ ее и з о б р а ж е н и е
(рис. 176). Определите вид линзы (собирающая и л и рассеивающая) и т и п изображения (прямое или перевернутое, увеличенное
или уменьшенное, мнимое или действительное).
Рис. 176
28.55. Определите построением положение фокусов линзы,
если А — светящаяся точка, Аi _ ее изображение, М N — главная оптическая ось линзы (рис. 177).
1
^
{
Рис. 177
28.56. Определите фокусное расстояние собирающей линзы,
если предмет находится от линзы на расстоянии 15 см, а его
изоб-ражение — на расстоянии 10 см от линзы.
28.57. На к а к о м расстоянии от собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см получится изображение предмета, если
расстояние между предметом и линзой 30 См?
28.58. Определите фокусное расстояние рассеивающей линзы,
если предмет находится от линзы на расстоянии 15 см, а его
изоб-ражение — на расстоянии 6 см от линзы.
28.59. Оптическая сила линзы 2,5 дптр. На к а к и х расстояниях от нее надо поместить лампу и экран, чтобы получить на экране изображение, размеры которого равны размерам лампы?
28.60. Постройте в удобном масштабе изображение предмета,
который расположен на расстоянии 10 см от собирающей линзы с
оптической силой 5 дптр. Дайте характеристику изображения. Проверьте, выполняется ли в этом случае формула тонкой линзы.
28.61. Постройте в удобном масштабе изображение предмета,
который расположен на расстоянии 20 см от рассеивающей линзы с оптической силой -5 дптр. Дайте характеристику
изображе-ния. Проверьте, выполняется ли в этом случае
формула тонкой
линзы.
Крепкие орешки
28.62. Линзу перемещают между неподвижными лампой Л и
экраном Э (рис. 178). На экране образуется изображение лампы
при двух положениях линзы. Чем отличаются эт и изображения?
Каково фокусное расстояние линзы, если расстояние между линиями сетки 6 См?
Рис. 178
28.63. Ме ж д у пламенем свечи высотой 3 см и стеной ставят
собирающую линзу, которая дает на стене изображение пламени
высотой 6 см. Линзу можно передвинуть так, чт о на стене опять
будет четкое изображение пламени. К а к у ю высоту будет иметь
это изображение?
% 28.64. Линза, состоящая из двух с л о ж е нны х в п л о т н ую одинаковых «половинок», дает на экране изображение светящейся
т о ч к и (рис. 179). К а к и з м е н и т с я изображение, если в е р х н ю ю
«половинку» линзы переместить н емн ог о вверх, а п р о м еж ут о к
между половинками закрыть полоской картона?
>
Рис. 179
е 28.65. На рис. 180 п о к а з а н ы с т р е л к а АВ и ее и з о б р а ж е н и е
А,Вi в линзе. Найдите с помощью построения положение линзы
и ее фокусов.
Рис. 180
29. ГЛАЗ. ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
29.1. Какие части глаза образуют оптическую систему?
29.2. Какое преимущество дает зрение двумя глазами?
29.3. К а к о т л и ч и т ь о ч к и для дальнозорких людей от очков
для близоруких людей?
29.4. В магаз ине « Оптика» и м е ю т с я в продаже т а к и е о ч к и :
+2 дптр, -0,5 дптр, -3 дптр, +2,5 дптр. К а к и е недостатки зрения
исправляют эти Очки?
29.5. Какой оптич ески й прибор по своему устройству наиболее по хож на глаз человека?
29.6. Что общего в стро ении глаза и в устройстве фотоаппарата?
29.7. Из к а к и х о п т ич е с ки х элементов состоит микроскоп?
29.8. Из к а к и х о п т ич е с ки х элементов состоит телескоп?
29.9. Действительное или мнимое изображение создает объектив фотоаппарата на фотопленке?
29.10. На каком «экране» создает изображение наш глаз? Какое это изображение — действительное или мнимое?
Первый у ро в ен ь
29.11. Рассмотрите зрачки своих глаз в плоском зеркале при
малом освещении, а затем при сильном. Что вы заметили? Объясните наблюдаемое.
29.12. Хрусталик человеческого глаза м о ж е т изменять свою
кривизну. Для чего это нужно?
29.13. В каком случае фокусное расстояние хрусталика больше: когда вы читаете к н и г у и ли когда смотрите телевизор?
29.14. Что такое расстояние н а и л уч ш е г о зрения? Чему оно
равно?
29.15. Какой недостаток зрения исправляют о ч к и с
рассеиваю-щими линзами?
29.16. Какой недостаток зрения исправляют о ч к и с собирающими линзами?
29.17. Можно ли в телескоп увидеть муху, севшую на объектив?
29.18. С амый простой телескоп м о ж н о изг от о вить и з двух
линз. Из к а к и х именно?
29.19. К а к надо расположить предмет и лупу, чтобы видеть
через нее увеличенное изображение этого предмета? Каким будет это изображение — действительным или мнимым?
29.20. Чему равно фокусное расстояние лупы, которая дает
четырехкратное увеличение?
Второй уровень
29.21. Д е р ж а к а р а н д а ш в р ук е , р а с с м о т р и т е е г о н а фоне
окна. Почему мы ви дим ч е т к о и л и карандаш, и л и предметы за
ОКНО м?
29.22. Объясните, почему в народе зайца называют « косым * .
29.23. Что общего у всех оп тиче ски х приборов, которые «увеличивают » или « приближают» ?
% 29.24. Почему проекционный аппарат дает увеличенное изображение предмета, а фотоаппарат — уменьшенное?
29.25. Почему пленку пропускают перед объективом кинопроектора так, чтобы изображение на ней было расположено « вверх
ногами » ?
29.26. У ч е н и ц а пользуется очками с о п т и ч е с к о й силой
+2 дптр. Каково фокусное расстояние линз в э т и х очках? Какой
недостаток зрения они исправляют?
29.27. Врач порекомендовал Сергею носить о ч к и с оптической
силой -1 дптр. Какой недостаток зрения у Сергея? Каково фокусное расстояние линз этих Очков?
29.28. Постройте ход лучей в простейшем перископе.
29.29. К а к и зм е н я ю т с я фокусное расстояние и оптиче ск а я
сила хрусталика глаза, когда человек переводит глаза со
с т р ани- ц ы к н и г и н а о б л а к а за О К н О м ?
29.30. Устройство фотоаппарата напоминает строение глаза,
однако «наводка на резкость» фотоаппарата и глаза происходит
по-разному. В чем заключается это различие?
29.31. Близорукий человек оказался на необитаемом острове.
Сумеет ли он развести костер, используя линзы очков к а к зажигательные стекла? Обоснуйте свой ответ.
29.32. Вы нашли очки. Предложите способ, с помощью которого можно определить, близорукость или дальнозоркость у и х
владельца.
29.33. От чего зависит время, на которое необходимо открывать затвор фотоаппарата во время фотографирования?
29.34. Какое изображение дает микроскоп — действительное
или мнимое? прямое или перевернутое?
29.35. Дает ли телескоп увеличенные изображения звезд?
Третий уровень
«ч, 29.36. Многие любительские фотоаппараты не требуют наводк и на резкость. К а к обеспечивается необходимая четкость
изоб-раж ений п р и фотосъемке предметов, находящихся на
р а з ны х расстояниях?
29.37. Ма л ьчик, к о т о р ы й заблудился в лесу, сумел разжечь
костер без спичек: он воспользовался солнечными лучами и
соб-ственными очками. Какой недостаток зрения у этого
мальчика?
е 29.38. В воде человек в и д и т к о н т у р ы о к р у ж а ю щ и х его пред"
метов размытыми. Означает ли это, что под водой глаз становится очень близоруким ил и очень дальнозорким? Обоснуйте свой
ответ.
29.39. Какой дефект зрения «появится» у рыбы, которую вынули из воды, — близорукость и ли дальнозоркость (рис. 181)?
Рис. 181
ач 29.40. Герой романа английского писателя-фантаста Г. Уэллса «Человек-невидимка» оставался н е в и д и м ы м для д р уг и х, но
сам все прекрасно видел. Не противоречит ли это известным вам
законам физики?
е 29.41. В к а к о м случ ае б у к в ы н а р е к л а м н о м щ и т е л е г ч е р а з л и чи т ь:
а) высота букв 25 см и щ и т разглядывают с расстояния 20 м;
б) высота букв 55 см и щ и т разглядывают с расстояния 40 М?
Бук в ы в обоих случаях и м е ю т одинаковое н ач ерт ани е.
ач 29.42. Какова высота Н и з о б р а ж е н и я человека н а п л е н к е ,
если рост человека / 1 = 1,8 м, а съемку производят с расстояния
а1 = 3 м? Считайте, чт о объектив можно рассматривать к а к одну
собирающую линзу с фокусным расстоянием Р — 50 мм.
Крепкие орешки
29.43. Фотограф, с т о я щ ий в 10 м от дороги, фотографирует
велогонщика, проезжающего м и м о него со скоростью 36 к м / ч .
Фокусное расстояние объектива фотоаппарата 50 м м . Какова
длина изображения велосипеда на пленке, если длина велосипеда 2 м? На какое время должен открываться п р и съемке затвор
фотоаппарата, чтобы « размытие» изображения на пленке не превышало 0,1 мм ?
29.44. Самодельный «мелкоскоп». Ма л е н ький предмет м о ж но хорошо рассмотреть с малого (меньше 10 См) расстояния через маленькое (диаметром от 0,5 до 1 мм) отверстие в листе картона или черной бумаги. Каков принцип действия такого простого оптического прибора?
29.45. На какой высоте над фотографом летел самолет, если
длина самолета 20 м, а размер его изображения на пленке 1 мм?
Фокусное расстояние объектива 30 мм.
29.46. При космической фотосъемке с высоты 100 к м используют объектив с фокусным расстоянием 50 см. Каковы размеры
полученного на фотопленке изображения школьного двора размером 50 х 50 м?
30.ДИСПЕРСИЯ СВЕТА. ЦВЕТ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
30.1. В каком опыте Ньютон наблюдал дисперсию света?
30.2. Какая информация «зашифрована» во фразе:
К а ж д ы й О х о т н и к Ж е л а е т Знать, Где С и д и т Фазан?
30.3. Чем обусловлена дисперсия света?
30.4. Приведите примеры проявления дисперсии света в природе.
30.5. Поэт В. Шефнер писал:
Всего м н е мало... Пусть в мгновенье это
Все семь цветов я в и ж у без труда, —
Но все ж невольно ж д у восьмого цвета,
К о т о р ый в детстве снился иногда.
О к а к и х семи цветах у п о м и н а е т поэт в своем сти хот ворении ?
30.6. К а ки е л уч и сильнее преломляются в стекле — красные
или фиолетовые?
Первый уровень
30.7. Белый луч света падает на боковую грань призмы под
углом 0°. Получим ли на экране спектр?
30.8. На экр ане наблюдается с п е к т р белого света. Ч т о будет видно на экране, если свет пропустить через зеленый светофильтр? красный светофильтр? оба светофильтра, сложенные
вместе?
30.9. Можно ли приблизиться к радуге?
30.10. Будет ли отражаться красный свет от зеленой поверхности? от белой?
30.11. Какого цвета может быть поверхность, если от нее хорошо отражается синий свет?
Второй уровень
30.12. К а к объяснить разложение света в спектр при его прохождении через призму?
30.13. Какими свойствами обладают все цветные поверхности?
30.14. Почему мы видим черные буквы на белом листе бумаги?
30.15. Почему листья деревьев зеленые?
30.16. На белой т к а н и есть красное пятно. Хорошо ли отражают ткан ь и пятно красный свет? синий свет?
30.17. На белом фоне сделана надпись красными чернилами.
Через стекло какого цвета нельзя прочитать написанное?
30.18. Хорошо ли виден предмет через два сложенных цветных стекла — зеленое и красное?
а \ ч , 30.19. От чего зависит цвет тела? Какие цвета называют дополнительными?
30.20. К акими казались бы все тела на Земле, если бы Солнце
излучало только красный свет?
30.21. Почему на транспорте сигнал опасности подается красным светом?
30.22. Белый свет после прохождения через пр изм у образует спектр (рис. 182). Из этого спектра выделяют зеленый свет и
еще раз п р о п у с к а ю т через т а к у ю ж е п р и з м у . К а к и е и з м е н е н и я
будет испытывать зеленый свет после прохождения через вторую
призму?
Т р е т и й уровень
30.23. Объясните происхождение цвета синей бумаги, синего
стекла, синего неба.
30.24. Почему на Земле небо голубое, а на Луне — черное?
30.25. К а к вы понимаете слова И. Ньютона: «Наиболее удивительная и чудесная смесь цветов — белый цвет» ?
30.26. Почему система цветного телевидения основана на применении трех цветов — красного, зеленого и синего?
% 30.27. Почему некоторые тела к а ж ут с я белыми, серыми и л и
черными?
30.28. Вода освещена красным светом. Какой свет видит человек, открывший глаза под вОдоЙ?
30.29. На стеклянную призму падают два параллельных луча
(рис. 183). Останутся ли эти лучи параллельными после прохождения через призму? Сделайте схематический рисунок, п о к а ж и те ход лучей.
Рис. 183
30.30. Почем у звезды о т л и ч а ют с я по цвету? Каков ц вет наиболее горячи х звезд?
30.31. П очем у з вез ды на н о ч н о м небе к а ж у т с я н а м б е лыми ?
Ведь а ст р о н ом ы з н а ю т , ч т о ср еди звезд есть и ж е л т ы е , и красны е, и голубые.
31. ДОМАШНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Первый уровень
31.1. Поставьте з а ж ж е н н у ю свечу перед экраном на
расстоя-нии не более 50 см. Между свечой и экраном
поместите каран-даш: о дин раз вертикально, а второй —
горизонтально. К а к и е образуются тени? Почему?
31.2. Положите на стол плоское зеркало и, глядя в него, посылайте его поверхность пудрой. Пронаблюдайте, к а к н а ч н е т
темнеть п ри сильном запылении ваше изображение. Объясните
наблюдаемые явления.
31.3. Н а п и ш и т е и м я НАТАША, расположив бук в ы одну под
другой. Разрежьте запись по вертикальной оси симметрии э т и х
букв. Приложите к л и н и и разреза перпендикулярно плоскости
листа б у м а г и плоское зеркало и загляните в него. Объясните
наблюдаемый результат.
31.4. Направьте свет настольной лампы на «подошву» утюга.
Какой вид отражения света наблюдается в этом случае?
31.5. При отключенном верхнем свете поочередно поместите
между настольной лампой и стеной руку, к н и г у и другие предметы. Наблюдайте на стене тень и полутень. Объясните с помощью
рисунка и х образование.
31.6. Осветите небольшой предмет с расстояния нескольких
метров сначала одной маленькой лампочкой, а затем двумя. Обратите внимание, насколько резкими будут края тени. Объясните результат опыта.
31.7. Проходит и л и не проходит свет? Требуются: фонарик,
к ни г а , чашка, стакан с водой, кус о к т онк ог о стекла, калька, носовой платок.
Рис. 184
По очереди освещайте н а фоне с т е н ы в з а т е м н ен н о й к о м н а т е р а з н ы е п р е д м е т ы . К о г д а вы освещаете ч а ш к у и л и к н и г у , н а
стене образуется тень. Через ст акан и л и стекло стена
освещается (рис. 184). За кал ьк ой и носовым п л а т к о м
образуется слабо светящееся бесформенное пятно. Объясните резул ьтаты опыта.
Второй уровень
31.8. В затемненной комнате положите на край стола зажженный фонарик и сыпьте перед н и м сверху пудру, растертый
мел и л и тальк. Когда п ы л и н к и попадают в освещенную
фонариком зону, они делают свет видимым. Проделав опыт,
ответьте на следующие вопросы:
а) к а к долго будет виден пучок света;
б) в л и я ю т л и п ы л и н к и н а н апр а вл е ни е ра спро стран ения
света?
31.9. Эффект п р о з р а ч н о с т и . Требуются: л и с т б ум а г и , н е сколько капель масла, соломинка, фонарик.
Нанесите на лист бу м а г и одну-две к а п л и масла. Поставьте
лист между включенным фонариком и стеной и определите, в
к а -ки х местах на стену попадает больше света. Объясните,
почему смоченная маслом бумага пропускает свет лучше, чем
сухая.
31.10. З е р к а л о п р о т и в зеркала. Тр е б ую т с я : два п л о с к и х
кала.
зер
а) Посмотрите в одно из двух зеркал и помашите себе правой
рукой. Изображение в зеркале машет вам левой рукой.
б) Поставьте зеркала под уг лом и встаньте в ц е н т р е
перед н и м и . Снова помашите себе рукой. На этот раз
движение вашей правой р ук и соответствует д в и ж е ни ю
правой р ук и изображения.
Объясните результаты опыта.
31.11. В куске картона сделайте отверстие диаметром 3—5 мм.
Расположите картон с отверстием на расстоянии около 10 см
от стены,
находящейся
напротив
хорошо
освещенного
солнечным
светом
окна.
На
стене
вы
увидите
перевернутое
и
уменьшенное из обр аж ени е окна. Объясните наблюдаемое
явление. Почему изображение оказывается перевернутым?
31.12. С н аступ лением темноты зрачок человеческого глаза
расширяется. Проверьте на опыте это явление и объясните,
к а к это отражается на резкости изображений ок руж аю щи х
предме" тов. Есть ли у фотоаппарата аналогичная деталь?
31.13. Одноглазый пират — герой романа Стивенсона — н и к а к
не мог попасть ниткой в игольное ушко. Попробуйте совершить
эту «операцию» , закрыв один глаз. Сделайте выводы из этого
опыта.
31.14. Возьмите в к а ж д у ю р у к у по остро заточенному карандашу. Закрыв оди н глаз и не поворачивая головы, попадит е о ст рие м одного к ар анд аш а в ост рие друг ог о. Разведите к а р а н д а ш и и
повторите о п ы т несколько раз. Проделайте эт у операцию, открыв
оба глаза. Оц е ни т е пр еи м ущест в а з р е ни я двумя глазами.
31.15. См еши ваем цвета и к р а с к и . Требуются: два фонарика,
два к у с о ч к а п р оз р ач н ой п л е н к и (красного и зеленого цвета), две
р е з и н к и , к ус о ч е к белого карт она, к р а с к и (зеленая, красная, желтая, Си ня я) , к и с т о ч к а , т арелка.
а) Закройт е поверхность одного ф онари ка зеленой, а д р у г о го — красной плен к ой и закрепите и х резинками. Вк люч и т е оба ф о н а р и к а и направьт е и х н а б елый к а р т о н т а к ,
чт о б ы п у ч к и света перекрывались. О ж и д а е м ы й результат:
там, где п у ч к и света от двух фонариков перекрылись,
дол-жен наблюдаться ж е л т ы й цвет.
б) См ешайте к и с т о ч к о й на к р а ю т а р е л к и равные колич ест ва
кра сн ой и зеленой к р а с к и . Помойте к и с т о ч к у и см ешайте
ж е л т у ю к р а с к у с синей. Ожи д а ем ый результат: смесь красного и зеленого д о л ж н а д а т ь цвет, п о х о ж и й н а к о р и ч н е в ы й , а смесь желтого и синего — зеленый.
Объясните полученные результаты.
31.16. Красный фильтр. Требуются: белый лист бумаги, фломастеры, прозрачная красная пленка.
а) На листе бумаги нарисуйте пятна разного цвета.
б) Посмотрите н а все п я т н а одновременно через к р а с н у ю
пленку. Лист б ум аги покажется вам полностью красным,
за исключением наиболее темных пятен.
Объясните результаты опыта.
Т р е т и й уровень
31.17. Станьте вблизи от уличного светильника так, чтобы отбрасывать на землю тень. Обратите внимание на контрастность
теней ног и головы. Объясните результат опыта.
31.18. Предложите метод, позволяющий о т л и ч и т ь собирающую линзу от рассеивающей, не определяя п р и этом на ощупь
и х толщину в центре и по краям.
31.19. Что находится в чернилах? Требуются: фломастеры
разного цвета, плоская широкая ванночка, вода, полоски белой
промокательной бумаги длиной 20 см и шириной 2—3 см.
а) На каждой полоске на расстоянии 2 см от края поставьте
пятно фломастером.
б) Налейте в в а н н о ч к у нем но го воды и коснитесь ее краем
каждой полоски. Подождите, пока вода дойдет до пятна.
О ж и д а е м ы й результат: н е к от оры е п ят на, в т о м ч и сле и че рны е, разделяются н а у ч а с т к и разного цвета (рис. 185).
Объясните результаты опыта.
Рис. 185
31.20. Почему небо меняет свой цвет? Требуются: большая
прозрачная банка, молоко, вода, фонарик.
а) Наполните банку водой, добавьте несколько капель молока. Включите фонарик и направьте свет сверху вниз. Ожидаемый результат: вода приобретет голубую окраску.
б) Теперь направьте луч фонарика на стенку банки и посмотрите на свет, проходящий через воду. Ожидаемый результат: вода приобретет розоватый цвет, а та ее часть, через
которую проходит свет фонарика, — оранжево-желтый.
Объясните результаты о пыта.
31.21. Иллюзия стрелки. Еще в прошлом столетии для демонстрации опти че ски х обманов изображали две стрелки (рис. 186).
Посмотрите внимательно на рис унок и скажите, какая стрелка
кажется вам более длинной. А теперь измерьте линейкой длину
каждой стрелки. Сделайте выводы.
Рис. 186
31.22. И л л ю з и я ж е л е з н о д о р о ж н о й коле и . Ж е л е з н о д о р о ж н ы е
рельсы, и д у щ и е вдаль, к а ж у т с я с х о д я щ и м и с я за г о р и з о н т о м .
А верхняя горизонтальная ли ни я м еж ду н и м и на рис. 187 кажет ся
более д л и н н о й п р и л ю б о м п о л о ж е н и и и з о б р аж ени я . Проверьте
это, переворачивая р и с ун о к . Сделайте выводы.
Рис. 187
31.23. Квадрат на фоне окружностей. Стороны квадрата кажутся вогнутыми на фоне концентрических окружностей (рис. 188).
Проверьте с помощью линейки, вогнуты ли о н и на самом деле.
Сделайте вывод, всегда ли можно «доверять глазам своим » .
Рис. 188
31.24. Иллюзия веера. Горизонтальные о тр езки п р я м ы х н а
рис. 189 воспринимаются к а к изогнутые ли нии. Убедитесь с помощью линейки, что это действительно отрезки прямых. Сделайте вывод: могут ли одни элементы рисунка влиять на восприятие
других?
~
~~
Рис. 189
ОТВЕТЫ, УКАЗАНИЯ, РЕШЕНИЯ
1.16. Решение. При каждо м ударе выполняется некоторая работа и
гвоздь получает энергию. При забивании гвоздя эта энергия расходу"
ется на преодоление сил сопротивления волокон дерева и сил трения
(в конечном счете эта энергия переходит во внутреннюю, что приводит к
нагреванию всего гвоздя и о кружающ их слоев дерева). Когда ж е гвоздь
уже забит, передаваемая ему энергия переходит в основном во
в н у т р е н -н ю ю э н е р г и ю ш л я п к и гвоздя. 1.17. Нет; да. 1.19. Появление
тумана
означает, что воздух в сосуде стал холоднее, следовательно, его внутренняя энергия уменьшилась в результате совершения работы над пробкой.
1.21. Больше энергии молоток передает свинцу, т а к к а к в этом случае
вся его кин е т ич е с ка я энергия превращается во в н у т р е н н ю ю э н е р г и ю
свинца и молотка. 1.24. Два признака изменения в нутренней энергии:
1) изменен ие температуры тела; 2) изменение агрегатного состояния.
1.26. Нет: н апр им ер, когда остывает го р я ч ий чай, энергия передается
воздуху в комнате, имеющему бОльшую в н ут р е н н ю ю энергию. 1.27. Решение. П р и выстреле порох сгорает, образуя раска ленные газы, оказывающие огромное давление. Газы выполняют работу по ув ел ич е нию
кинетическо й энергии летящей пул и и кинетическо й энер гии в инто в ки
при отдаче; часть энергии идет на нагревание ствола и на образование
звуковой волны. Кроме того, часть энергии уносят нагретые газы, вылетающие вслед за пулей (эта энергия в конечном счете передается окружающему воздуху). 1.30. Решение. Давление воздуха уменьшается с высотой. Поэтому пр и подъеме воздух расширяется. А пр и расширении он
совершает работу, расходуя на это часть своей внутренней энергии. Это
и является главной причино й охлаждения воздуха.
2.19. Нагретый свечой теплый воздух в результате ко н в е к ц ии поднимается вверх, увлекая за собой п у ш и н к у . 2.20. Создается принуд ите л ь н ая
конв екция, которая по д нима ет более нагретые слои
ж ид к о с т и
вверх и прив о д ит и х в со прико снов ение с менее н а г р е т ы м воздухом.
2.23. П ри температуре, равной температуре человеческого тела, когда
теплопередача не происходит. 2.24. В лед, потому что нал ичие воздуха
в сне гу уменьшает его теплопроводность. 2.28. Ме ж ду т о н к и м и волокнами козьего п у ха удерживается воздух, и м е ю щ и й н и з к у ю теплопроводность. 2.29. У к а 3 а н и е. К и р пич — пористый материал. 2.31.
Непра-вильно. Лед следует положить на крышку. 2.32. У к а 3 а н и е.
У ч т ит е ,
ч то уменьшение мощности пл иты приведет к ув ел ичению времени нагревания воды. 2.33. Н агретый у пов ерхно сти Земли воздух по днима -
ется на значител ьную высоту. Э т и восходящие ко нвекцио нные по т о ки
воздуха и позволяют п т и ц а м удерживаться на определенной высоте.
2.34. У к а 3 а н и е. Теплопередача в воздухе обусловлена в основном кон-
векцией. 2.35. Решение. Плотность горячей воды меньше, чем плотность
воды комнатной температуры, поэтому нагреваться будут только верхние слои воды, а ко н в е кци и происходить не будет. Теплопередача же,
обусловленная теплопроводностью, для воды очень мала. Следовательно, вскипятить воду не удастся. 2.36. У к а 3 а н и е. Ночью вода в море
теплее, чем поверхность земли, а днем — прохладнее. 2.40. Если термометр находится на солнце. 2.45. У к а 3 а н и е. Молекулы газа находятся
довольно далеко д р у г от д р уга, по эт ом у с толкновения м е ж д у н и м и
происходят редко. Вследствие этого обмен энергией м ежд у молекулам и про исхо дит медленно. 2.46. Решение. Приятная прохлада возникает вследствие того, что тело отдает больше тепла набегающему по то ку
воздуха (такое возможно, если температура воздуха н и ж е температуры
тела). Мороженое тает потому, что оно получает тепло из окружающего
воздуха. По мере того к а к воздух, находящийся вблизи мо роженно го,
охлаждается, о н опускается вниз, а на смену ему п р и хо д и т более теплый воздух. Чем быстрее происходит этот процесс, тем быстрее будет
таять мороженое. Вентилятор только ускорит его таяние. 2.48. К ир п ич н ы е . 2.50. а) Не из м е н итс я ; б) ум ен ьш итс я. 2.51. Нет, т а к к а к облака
пр е пя тств уют о хла ждению поверхности Земли. 2.52. Температура лап
п т и ц отличается от температуры тела: например, температура тела белой к у р о п а т к и м о ж е т быть п о ч т и на 40 °С выше т е м пе р а т уры ее лап.
Низкая разность температур м ежд у ко нечно стя ми и окр ужающей средой замедляет теплопередачу. 2.54. У к а 3 а н и е. Теплопередача между
двумя телами происходит тем интенсивнее, чем больше разность температур этих тел. 2.55. У к а 3 а н и е. Естественная конвекция всегда происходит таким образом, что более теплый воздух поднимается, а более
холодный — опускается. 2.56. Сначала тает в н е ш н и й слой льда. Стержень будет уд ержив ать лед, по ка т о т весь не растает. 2.60. Решение.
Следует учесть, что термометр показывает собственную температуру, а
скорость теплопередачи т е м больше, ч е м больше разность температур
тел, м еж д у которыми она происходит. Когда вы поставили термометр
под мышку, сначала его температура довольно быстро приближается к
температуре вашего тела, а затем изменение температуры термометра
происходит все медленнее. А чтобы сделать правильные выводы о состоянии человека, надо измерить температуру с точностью до 0,1 °С! Вот
почему приходится ждать довольно долго. «Сбить» же показания термометра можно, когда его температура становится н и ж е 35 °С (т. е. не обязательно ждать, когда эта температура приблизится к температуре воздуха). Такое уменьшение температуры термометра происходит обычно
быстрее, чем вы прочитаете его показания. 2.62. В результате излучения
стена прогреется и будет излучать теплоту в сторону стеарина. От стены
к стеарину попад ают т а к ж е отраженные л учи. Кроме того, со стороны
стены затруднены ко нв екцио нны е по то ки и стеарин со стороны стены
не охлаждается п о то к о м воздуха. Все это п рив е де т к то м у, ч т о сте а рин
в основном будет стекать у стены.
4.5. У медной. 4.13. На нагревание воды. 4.14. Из-за большой удель-ной
т е п л о е м к о с т и воды. 4.15 25,2 К Д Ж . 4.16. 24 г. 4.17. 900 К?% ·
4.18. 420 °С. 4.19. бО °С. 4.20. На 75 °С. 4.21. Если опустит ь алюминиевую ложку. 4.22. Главная п ри чи на — масса кирпичн ой печи
намного больше, чем железной. 4.23. После дождя в почве много
воды, у кото-рой большая удельная теплоемкость. Кроме того, при
испарении проис-ходит охлаждение почвы. 4.27. Малой удельной
теплоемкостью песка. 4.28. 1,2 М Д ж . 4.29. 720 к Д ж . 4.30. 50 °С.
Решение. В теплопереда че участвуют два тела: холодная вода получает количество теплоты
01 = ст1(! " Ч), к и п я т о к отдает количество теплоты 02 = ст2(!2 " 1)·
Здесь с — удельная теплоемкость воды, ! = 100 °С. Согласно уравнению теплового баланса О1 = 02· Следовательно, ст,(! " Ч) = ст2(!2 " Т)?
откуда ! =
т ! + т,!2
1кг·1О°С+0,8 КГ·1ОО °С
' '
=
= 50 °С. 4.31. 0,5 к г .
т, + т2
1кг+О,8кг
4.32. На 5 к м . 4.33. 1,5 л. 4.34. бО °С. 4.35. 880 Д " . 4.36. 380 Д ж
. Кг·°С
кг·°С
4.37. Например, из меди. 4.38. В 9 раз. 4.39. Например, из
алюминия. 4.40. На 5 °С. Решение. Для подъема ртути массой т на
высоту / 1 надо за-тратить энергию Е = т9/1. Чтобы нагреть эту ртуть на
Л!, надо сообщить
ей количество теплоты О = ст · М, где с — удельная теплоемкость
ртути. Поскольку О = Е, получ аем ст · М = т и = А! = 9/1. . 4,41. На
1,2 °С.
с
4.42. 42 км. 4.43. На 3,6 °С. 4.44. На 25 м. 4.46. 15 °С. 4.47. 85 к г
холодной воды и 65 к г горячей. 4.48. 25 к г и 75 кг. 4.49. 19,5 °С. 4.50. 55
°С. 4.51. 14 %. 4.52. Для нагревания воздуха; в 1,8 раза. 4.53. На 43
°С. 4.54. На 12 °С. 4.55. Стального. 4.56. Алюминиевый. 4.57. 2,5 к г
воды; со ртутью. 4.58. За 4 с. 4.59. 47 % . 4.60. На 2 °С. У к а 3 а еi и е.
Предположите, что за указанное время каждую секунду вода отдавала одно
и то же количество теплоты. Проверьте затем, подтверждает ли
получен" ный ответ это предположение. 4.61. Решение. Обозначим
массы шарика
и воды соответственно т и т,, а удельные теплоемкости с и с,,
темпе-ратуру после переноса N шариков !n. Температура ки пят ка Ч =
100 °С.
Согласно уравнению теплового баланса с,т,(!N " Т,) = Nст(!о " ёv). Если
N = 1, п о л у ч и м с,т,(!1 _ Т,) = ст(!о " Ч). Подставив в это
уравнение
числовые знач ения известных величин, п о л у чи м с т
В
В
" Зет. Тог-
д а п р и любом N справедливо урав нение 3(! n _ Т,) = N(!, _ Ч).
Отсюда
_ N!о + 3!, , После переноса второго и третьего шариков
!" "N + З
темцература в калориметре будет соответственно 52 и бО °С. Подставив значение
!n = 90 °С, получим N = 21. 4.62. У к а 3 а н и е. Молоко и воду можно, например, разлить в сосуды вместимостью по 0,5 л и затем осуществлять
теплопередачу между этими сосудами.
5.9. 7,8 М Д Ж . 5.10. 400 г. 5.11. 27 М Д Ж / К Г ; к а м е н н ы й у г о л ь .
5.12. 128 МД ж . 5.13. 92 МД Ж. 5.14. 190 г. 5.17. У пороха меньше удельная теплота сгорания, но больше скорость сгорания ( ц р и ч е м без доступа воздуха). Вся энер гия сго рания поро ха выделяется в т ы с яч н ы е
доли секунды. 5.18. Некоторое количество теплоты расходуется на нагревание и испа рение воды, содержащейся в с ы р ы х дровах. 5.19. Бе-
реза им е е т бОльшую плотность, ч е м сосна. 5.20. Решение. Поскольку
масса воды т = рV, для ее нагревания потребуется количество теплоты
О = тс(! 2 " Т,) = РСV(!2 " 1,)· Здесь р, с — соответственно плотность и
удельная теплоемкость воды. В отсутствие потерь эн е ргии О = щп,, где
¢7 и т — соответственно удельная теплота сгорания и масса газа. Отсюда
т = РСV(! 2 _ Ч ) . П р о в е р и в е д и н и ц ы в е л и ч и н и п о д с т а в и в ч и с л о в ы е
"
1?
з н а ч е н и я , п о л у ч и м т , = 0, 19 к г . 5.21. 5 5 л. 5.22. Н а 2 7 °С. Р е ш е ни е .
П р и с го р а н и и керо сина выделяется энергия, равная фп. Для по выш е ни я
температуры воды на А! необходимо количество теплоты О = ст Л! = срVМ,
В
гд е с и р — с о о т в е т ст в е н но уд е л ьн а я т е ц л о е м к о с т ь и п л о т н о с т ь в од ы .
С о г л а с н о у с л о в и ю О = 0 , 5 ф п . О т с ю д а А ! = а т . 5 . 2 3 . 2 9 г . 5 . 2 4 . 3 1 °С.
2 с рV
5.25. 36 % . 5.26. Не т . У к а 3 а н и е. С ра в н ит е п л о т н о с т и б е н з и н а и с п и р т а . 5.27. 4 6 0 к г . 5.28. Н а 2 3 к м . 5.29. 2 2 т . 5.30. 2 5 0 м . 5.31. Р е ш е н и е .
П р и оста нов ке к и н е т и ч е с к а я э н е р г и я а вто м о б ил я пре враща ется во в н у т р е н н ю ю э н е р г и ю т о р м о з н ы х к ол од ок , ш и н и д р у г и х уз л ов ( о н и нагреваю т с я ) . Ч т о б ы п о с л е о с т а н о в к и п р и о б р е с т и н е о б х о д и м у ю с к о р о с т ь , т . е.
увеличить
кине т и че с к ую
энергию,
в
д в иг а т е л е
должно
быть
изра сходова -но н е ко т о р о е ко л иче ст в о г о р ю ч е г о . П о э т о м у п р и д в и ж е н и и с
о с т а н о в к а м и а в т о м о б и л ю т р е б у е т с я б о л ь ш е г о р ю ч е г о . 5.32. П л а с т м а с с а
горит
прутик
быстрее
гаснет
бумаги.
Поэтому,
( и з - з а н е д о с т а т ка
частично
кислорода )
сгоре в,
и
пластмассовый
в ос пл а м е н яе т с я
вновь,
к о г д а д о н е г о д о г о р и т б у - м а г а . 5.33. 8 6 °С. 5.3 4. 8 1 г . 5. 35. 1 8 °С. 5. 36. 1
к г . 5.37. 2 5 м г . 5.38 . 3 : 7. 5 . 3 9 . 2 9 % . 5 . 4 0 . 3 5 % . 5 . 4 1 . 6 2 л .
6.12. Т е м п е р а т у р а от в ерд ев ан ия с ц и р т а н и ж е т е м п е р а т у р ы отв ердев ания р т у т и . 6.13. Вода п р и з а м е р з а н и и р а сш и р я ет с я и м о ж е т разорв ать р а д иа т о р. 6.14. П р и ме т а ук азан а верно. Образование к р и с т а л л и к о в снега и льд а связано с в ы де л ен и е м э н е р г и и в о к р у ж а ю щ у ю среду.
Поэтому п р и снегопаде большого п о н и ж е н и я т е м п е р а ту р ы воздуха быть
н е м о ж е т . 6.15. Д л я т а я н и я льд а не о бходимо некоторое к о личе ств о те -
п л от ы , которое поступа ет и з о к р у ж а ю щ е г о воздуха. В результате воздух
о х л а ж д а е т с я . 6.19. 41 К Д Ж . 6.20. 0,33 к г . 6.21. 126 К Д Ж . Реш ение. Д л я
нагре вания свинца до те м пе р а т у р ы плавления е м у надо сообщить к о л и ч е с т в о т е п л о т ы О1 = с т ( <, _ ! 1 ) ? а д л я п л а в л е н и я — к о л и ч е с т в о т е п л о т ы
О, = Ат. Следовательно, О = О, + О, = СП1(!,ц, - Т,) + Ат. 6.22. 13 К Д Ж .
6.23. 1,6 к г . 6.24. 0,6 к г . 6.25. 0,85 М Д Ж . 6.28. Вода, с оде ржа ща яс я в
волокнах деревьев, на морозе замерзает. Лед, расширяясь, разрывает
волокна и вызывает треск. 6.30. Решение. П р и т р е н и и коньков о лед
выделяется некоторое количество теплоты и лед плавится. Образуется
т о н к и й слой водяной смазки, в результате чего т р е н ие уменьшается.
В сильные морозы смазка не образуется, поскольку выделяющейся пр и
трении коньков о лед энергии недостаточно для нагревания льда до температуры плавления. 6.31. Нет. 6.32. В первом, т а к к а к на растворение
сахара (на разрушение его кристаллической решетки) расходуется энер гия. 6.36. 2,2 М Д ж . 6.37. 1,8 к г . 6.38. 2,7 к г . 6.39. 2 к г . 6.40. 0,69 к г .
6.41. 1,3 к г . 6.42. А л ю м и н и е в о й ; в 1,3 раза. 6.43. 0,54 к г . 6.45. В с олн е ч н у ю морозную погоду. Л уч и солнца нагревают снег на крыше и вызывают его таяние. Вода, стекая на теневую сторону, замерзает, образуя
сосульки. 6.46. Благодаря большой удельной теплоте плавления льда
таяние снега и льда весной происходит постепенно. На это впервые обратил внимание шотландский ученый Джозеф Блэк в середине 18-го века.
Если бы скопившийся за зиму снег таял весь сразу при повышении температуры воздуха до О °С, каждую весну происходили бы опустошительные
наводнения. 6.50. Горячая вода расплавляет то нки й слой льда и медленно замерзает. При этом она успевает равномерно растечься, и поверхность льда получается гладкой. 6.52. Решение. На Землю. При быстром
д в иж е н ии в атмосфере на спускаемый аппарат действует большая сила
сопротивления, вследствие чего происходит превращение кинетической
энергии во в н утр е н н ю ю и корцус раскаляется. Пока на нем есть легкоплавкий металл, температура корпуса не может подняться выше температуры плавления этого металла. 6.54. Свинцового; медного. 6.55. а) -10 °С;
б) О °С; В) О °С; Г) 10 °С. У к а 3 а н и е. Учтите возможное плавление льда.
6.56. 660 °С. 6.57. Не более 0,76 к г . Решение. В результате теплопередачи вода может остыть не более чем на 30 °С. При этом она отдает количество т е п л о т ы , н е пр ев ы ш а ю щ е е О, = ст,|ЛТ|, где М = 30 °С. Д л я
плавления льда ему необходимо передать количество теплоты Ол " Ат .
Л
Из неравенства Ол < О, получаем т < ст, А! . 6.58. Не менее 125 °С.
"
А
6.59. О °С. Решение. Вода, остывая до О °С, может передать льду количество теплоты О, = т с ! = 126 КДЖ. Для плавления всего льда необходимо количество теплоты О, = Ат, = 165 КДж. Поскольку О, > О,, полного
плавления льда не произойдет; в сосуде будут находиться вода и лед при
температуре О °С. 6.60. -30 °С. 6.62. О °С; 0,24 к г . 6.63. а) 20 °С; б) О °С.
6.64. 5,4 °С. 6.65. -50 °С. 6.66. а) О °С; б) 20 °С. 6.67. Будет плавать в нутр и ледяного шара. 6.68. 13 % .
7.12. Во влажном воздухе намного медленнее испаряется влага с поверхности тела, что приводит к его перегреву. 7.18. 36 КДЖ. 7.19. 115 кДж.
7.20. 5 к г . 7.21. 1 4 к г . 7.22. 3 0 0 г. 7.23. 4 0 0 г . 7.24. 2 4 0 К Д ж / К Г .
7.25. 400 К Д Ж / к г. 7.26. При конд енсации невидимый пар превращается в
видимые капельки воды. 7.30. Дело в том, что у лягуш ки ко жа очень
легко исцаряет влагу. В сухой атмосфере ко жа быстро обезвоживается,
поэтому лягушка, если дело идет к теплу, сид ит в воде. В сырую погоду, когда собирается дождь, она вылезает на поверхность и обезвоживание ей не грозит. 7.32. Распыление воды и взмахи пчел крыльями
способствует интенсивному испарению воды и понижению температуры в
улье. Когда температура в улье достигает нормы, рабочие пчелы вновь
начинают собирать нектар. 7.33. Чтобы обеспечить охлаждение организма в ж а р к и й день, собака широ ко открывает рот и высовывает язык.
Испарение слюны с поверхности языка по нижает температуру ее тела.
7.34. Белесая струйка, выходящая из носика чайника, — не пар, а туман
(крошечные капельки воды, образовавшиеся в результате конденсации
невидимого водяного пара). 7.37. Большое скопление людей повышает
содержание водяного пара в комнате. При соприкосновении с охлажденными стеклами происходит конденсация этого пара. 7.38. Решение. В
жа ркие летние д н и вода инт енс ив н о испаряется с поверхности водоемов; воздух, с о де рж ащий водяные пары, нагревается от поверхн о с т и с у ш и ил и воды, расширяется и устремляется вверх, п р и этом
охлаждаясь. Водяные пары конденсируются, образуя облака (рис. 190).
7.39. Роса. 7.40. В жаркий день испаряется больше воды, и содержание
водяного пара в воздухе увеличивается. 7.43. 13,6 МДЖ. 7.44. 9,3 МДж.
7.45. 120 К Дж . 7.46. 510 КДж . 7.47. бО г. Решение. Вода пр и нагревании
по л уч а е т количество т е п л о т ы О, = с,т,(! — Т,), а п р и к о н д е н с а ц и и пара и
о х л а ж д е н и и образовавшейся в о д ы в ыделяется к о л и ч е с т в о т е п л о т ы О, =
I п i ц + с, т п(! , — Т). Согласно ура вн е н ию теплового баланса О, = Оп?
откуда т, = т,
С , (! -! , )
+ с, (!п —Т)
. 7. 4 8 . 3 , 5 к г . 7 . 4 9. 1 1 2 г . 7 . 5 0. 0 , 9 М Д Ж . ,Iд
7.51. 57 г . 7.52. 0,92 к г . 7.53. Реш ение. И с п а р е н и е п р о д о л ж а е т с я , о д н а к о в о д я н о й п а р т е п е р ь н е в ы х о д и т и з б ан к и. Ч е м б ольш е к ол и ч е с т в о м о л е к у л пара н а д водой, т е м ч а щ е о н и , совершая беспорядочное
д в и ж е н и е , п о па д а ют опять в воду — уско ряется процесс к о н де н са ци и.
П р и нек отор ом количе стве водяного пара в банке испарение и к о н д е н с а ци я к о м п е н с и р у ю т д р у г д р у г а : у р о в е нь в о д ы н е б уд ет и з м е н я т ь с я
(в п ло т но з а к р ы т ы х сосудах по этой ж е п р и ч и н е уровень ж и д к о с т и не
изменяется в т е ч е н ие м н о г и х лет). 7.54. Не будет, т а к к а к для к и п е н и я
необходим п р и т о к эне ргии. Температура обоих сосудов 100 °С, в н е ш н и й
сосуд н е передает э н е р г и ю в н у т р е н н е м у . 7.55. Возд ух, соприк а са ясь с
о к о н н ы м и с те к л а м и , о хл аж да ет ся . Н а х о д и в ш и й с я в в о зд у хе в о д я н о й
п а р прев ращается в л е д я н ы е к р и с т а л л ы ( м и н у я ж и д к о е с о с т оян и е).
7.59. Вследствие испарения воды. 7.60. Перед дождем количество водяного
пара в воздухе возрастает и пар на чин а е т конденсироваться в некоторых
п о р и с т ы х и с ы п у ч и х веществах. 7.62. Это м о жн о объяснить тем, ч т о п р и
повыш е нной влажности деревянные пред ме ты отсыревают. При г о ре н ии
влага из древесины ин те н си в но испаряется. Увеличиваясь в объеме, па р с
тре ск о м разрывает древесные волокна. 7.63. Перед д о ж д е м влажность
воздуха увеличивается, в результате чего у мош е к , мотыльков и д р у г и х
на се к омы х к р ы л ы ш к и покрыва ют ся м е л к и м и к а п е ль к а м и воды и тяжелеют. Поэтому насекомые опускаются вниз, а следом летят и п т и ц ы , п и т а ющие ся и м и . 7.65. Решение. Вода в ч а й н и к е получает тепло от на гре т ого пламенем дна ч а й н и к а и л и от электронагревателя, расположенного у
дна. Слои воды у дн а на гре в а ются до т е м п е р а т у р ы к и п е н и я р а н ьш е
остальных, по э то му у дн а в о з н и к а ю т п у з ы р ь к и , н а по л н е н н ы е водяным
паром. П у з ы р ь к и в сплыва ют и по п а д а ют в более хо лодные слои воды.
В р е з у ль т а т е о х л а ж д е н и я п а р к о н д е н с и р у е т с я и п у з ы р ь к и «з ахлопыв а ются» . Про исхо дит это т а к быстро, ч т о с т е н к и пу з ыр ь к о в у д а р я ю т ся д р у г о друга с р е з к и м щелканьем. М н о ж е с т в о т а к и х к р о ш е ч н ы х
« с х л о пы в а ни И » и создает х а р а к т е р н ы й ш у м . Перед с а м ы м з а к и п а н и е м ве рхние слои воды у ж е и м е ю т те мп е ра тур у, б л и з к у ю к те мпе ра тур е
к и п е н и я , п о э т о м у «за хло пыв ания» п у з ы р ь к о в н е п ро и с х о д и т . А после
з а к и п а н и я м ы с л ы ш и м б у льк а н ь е п у з ы р ь к о в , л о п а ю щ и х с я н а п о в е р х н о с т и в оды. 7.66. Решение. После о т к р ы в а н и я сосуда дав ление в н е м
упадет пр ак ти че ск и до нуля, и н и ч т о не помешает расти возник ающ им в
воде п у з ы р ь к а м с паром. Вода бурно з а к и п и т . Процесс парообразования
и д е т с п о гл ощ е н и е м э н е рг ии , поэтому вода будет быстро охлаждаться.
В
результате
в
сосуде
одновременно
с
кипением
будет
идти
и
« п р о т и в о - п о л о ж н ы й » процесс — за мерза ние воды. 7.67. В о ч е н ь ч и с т о й
воде н е т ц е н т р о в парообразов ания, на к о т о р ы х о б ы ч н о и о б р а з у ю т с я
п у з ы р ь к и пара. Перегретая вода н а х о д ит с я в н е у с т о й ч и в о м со сто янии:
ма ле йш е е воздействие м о ж е т вызвать бурное за к ипа ние . 7.68. У к а 3 а
н и е. В та к и х сосуда х и м е ю т с я п о р ы , ск в озь к о т о р ы е вода м е д л е н н о пр о с а ч ив а е тс я и з с ос у д а . 7.71. 2,3 к г . 7.72. 0,37 к г . 7.73. а) ! = 3 2 °С, т = 5 1 0 г ;
б) ! = 100 °С, т = 573 г. Решение. Следу ет у ч е ст ь , ч т о если масса пара
достаточно велика, то у ж е к о нде нса ция не к о то ро й ча с т и пара приве де т
к п о в ы ш е н и ю т е м п е р а т у р ы в к а л орим е тре до 100 °С, поэтому оставшийся па р не будет конденсироваться. Проще всего сначала реш ать задачу,
пре дпо ла гая, ч т о к о нд е н с и р у е т с я весь пар; если подстановка ч и с л о в ы х
д а нны х приведет к результату ! < 100 °С, то это подтвердит правильность
пре дпо ло же ния, а если получит с я, ч т о ! > 100 °С, то пр е дпо ло же ние не-
справедливо, т. е. ! = 100 °С. В случае а) и з ура вн ения теплового баланса
с ,т,(! _ Т,) = т µ + с, т А _ Т ) п о л у ч и м ! = 32 °С, п о э т о м у т = т , + т,, ;
в случае б) на ход им ! = 100 °С. Вода получила от пара количество те пл оты О, = с,т,(! _ Т,); следовательно, масса сконденсировавшегося водяног о п а р а т , , = О,. = с , т , ( ! - Т , ) , а т = т + т . 7. 74. 4 6 °С. 7. 75. 6 1 м и н .
I
2
'
"
7.76. 36,5 °С. 7.77. 98 к г . 7.78. Не х в а т и т . 7.81. 17 °С.
8.12. 20 % , 33 %. 8.13. 20 % . 8.14. 150 кДЖ. 8.15. 480 кДЖ. 8.16. 30 % .
8.20. В конце такта «сжатие». 8.22. Чтобы обеспечить наиболее полное
сгорание топлива. 8.24. 19 % . 8.25. 1,2 КВТ. 8.26. На дизельном топливе.
8.27. 10 г. 8.28. 9,6 кВт. 8.29. 25 % . 8.31. Это следствие разреженности воздуха в верхних слоях атмосферы и недостатка в нем кислорода.
8.33. Не противоречит: такое возможно, если газ при нагревании расширялся и выполнял работу. 8.34. Нет. Низкий КПД тецловых машин
объясняется не столько трением в механизмах, сколько необходимостью
отводить большое количество теплоты в холодильник. 8.35. Решение.
Ни кинетическая, ни потенциальная энергия автомобиля не изменялась.
Выделившаяся энергия израсходована на преодоление различных видов
трения; следовательно, вся энергия перешла во внутреннюю энергию
нагревшихся шин, дороги, воздуха и т. д. 8.36. Во втором цилиндре —
сжатие, в третьем — выпуск отработанной смеси, в четвертом — впуск
горючей смеси. 8.37. 23 м/С. 8.38. 6,1 л.
10.35. Потому что с таких тел заряд не стекает. 10.39. При трении
оболочки шара о воздух она электризовалась настолько, что возникал
электрический заряд. Если оболочка шара была наполнена водородом,
то при возникновении разряда водород мог воспламениться. 10.41. Может, в зависимости от того, чем ее натирают. 10.45. Ошибка допуще"
на на рис. 36, б. 10.46. Решение. Да, могут. Именно т ак электризуются
т щ а т е л ь н о о т п о л и р о в а н н ы е тела ( е с л и о н и и з г о т о в л е н ы и з р а з н ы х
материалов). Одно и з
дру"
го го
и
те л «перетягивает» э л е к т р о ны
за ряжа е тся
о тр иц а т е ль н о ,
др у го е
с пове рхн ости
тело
при
этом
за ряжа е тся п о - л о ж и т е л ь н о . 10.47. Реш ение. П р о с т о г о п р и к о с н о в е н и я
недостаточно.
Э б о н ит — д и э л е к т р и к , п о э т о м у заряд не м о ж е т перетекать с
о д н о г о уч а стк а по в е рхн о сти п а л о ч к и на д р у г о й . П ри п р и к о с н о в е н и и
н а э л е к т - р о м е т р пе ре йдет заряд л и ш ь с очень небольшой ч а с т и
поверхно сти п а - л о ч к и . П р о в о д я ж е п а л о ч к о й п о м е т а л л и ч е с к о й
поверхности
шарика
электрометра ,
мы
передаем
шарику
э л е к т р и ч е с к и й заряд с большей пов е рхн о сти. 10.50. Решение. Два тела и с п ы т ы в а ю т э ле к т ри ч е ск о е п р и т я ж е н и е , если заряжено только одно из тел, п р и ч е м зарядом любого
знака. А эле ктриче ск ое от та лк и в а ние проявляет себя тольк о тогда,
к огда з а р я - ж е н ы оба тела, п р и ч е м обязательно о дн о и ме нно . 10.51.
Решение. Человеческое тело является проводник ом. При соприк основе нии двух
пров од -ник ов за ряд перераспределяется м е ж д у н и м и т ак , ч т о н а
б о л ь ш е м п о р а зм е р у пр о в о д н ик е оказывается и б о л ь ш и й по м о д у л ю
заряд. Человече ск ое те л о н а м н о г о больш е ш а р и к а , п о э т о м у п р а к т и ч е с к и весь з а р яд
ш а р и к а пе ре х од ит на тело человека.
11.23. Решение. Т а к к а к ш а р и к и я в л я ю т с я п р о в о д н и к а м и , т о после
соприкосно вения и х м о ж н о рассматривать к а к одно тело с о б щ и м заряд о м О = 59 + (-9ф = -4а. Ш а р и к и о д и н а к о в ы е , п о э т о м у з а р я д д е л и т с я м е ж д у н и м и п о р о в н у и з а р я д к а ж д о г о ш а р и к а О = -2а. 11.24. -1%.
2
1 1 . 2 5. 9 0 Н . 1 1. 2 6. 0 , 2 5 м Н . 1 1 . 27 . 3 0 н К л . 1 1. 2 8. 1 5 м м . 1 1. 2 9. У в е л и ч и т ь в 2 5 6 ра з. 11.30. 10, 5 н К л . 11.31. а) У в е л и ч и л а с ь в 1,8 раза;
б) уменьшилась
в 1,25 раза. У
к
а 3 а н
и
е. П р и м е н и т е
закон
сохранения э л е к т р и ч е с к о г о заряда и з а к о н К у л о н а . 11.33. М о ж н о ; д л я
э т о г о п о т р е - б у ю т с я еще два м е т а л л и ч е с к и х ш а р и к а та к о го ж е радиуса
(рис. 191).
- К. '
.
.
Рис. 191
12.18. Решение. Надо привести шарики в соприкосновение. При
этом
электрический заряд разделится между ним и поровну, т. е. заряд на каждом из них составит половину первоначального заряда. Затем шарики
надо
удалить друг от друга и после этого прикоснуться пальцем к одному из них
(при этом практически весь заряд перейдет с шарика на тело экспериментатора). Повторяя эту процедуру, можно уменьшить заряд в 4, 8, 16
раз
и т. д. Такой способ годится только для шариков из проводящих материалов. Заряд на шарике из диэлектрика (например, из эбонита) не
мож е т перетекать даже на соседний участок поверхности.
12.20. Решение. Прикосновение к гильзе приведет к тому, что она
п р а к - т и ч е с к и р аз р яд итс я. Поэто м у о т т а л к и в а н и е г и л ь з с м е н ит с я
притяж е н ие м , гильзы соприкоснутся и и х заряды опять с та н ут одинаковыми (вдвое ме н ь ш им и , чем в начале опыта). В результате гильзы буд ут
опять отталкиваться, но угол м еж д у н и т я м и станет заметно меньше.
12.21. Решение. Мо ж н о прив ести ш а р и к и в соприкосновение и поднес т и заряженную пал о чку близко к одному из н и х (но не прикасаться).
В результате разделения зарядов ш а р и к и приобретут равные по модулю и противо по лсукные по зн а ку заряды. Затем надо раздвинуть шар и к и и после этого удалить палочку: ш а р и ки останутся заряженными.
12.22. Достаточно коснуться р у к о й одной и з гильз. Если после этого
и х взаимодействие прекратится, то мы коснулись заряженной гильзы.
12.23. Решение. Пусть, например, мы подносим к электроскопу отрицательно заряженное тело. Часть свободных электронов, отталкиваясь от
отрицательного заряда, перейдет на н иж н ю ю часть стержня и на
стрел-ку. Стрелка н а ч н е т отталкиваться от стержня и отклонится от
верти-кали (рис. 192). 12.24. Увеличится; уменьшится. У к а 3 а н и е.
См. за-
Рис. 192
дачу 12.23. 12.26. М о ж н о поднести заряженный ш а рик к незаряженному и коснуться пальцем незаряженного шарика. В результате он приобретет положительный заряд. Заряд первого шарика останется неизм енным. 12.28. Решение. Заряженное тело создает вокруг себя электрическое поле, которое, действуя на отрицательные и положительные частицы в незаряженном теле, вызывает в нем разделение зарядов (рис. 193).
Рис. 193
В результате заряженное тело 1 будет пр итя гив ат ь « б л и ж н ю ю поло"
в ин у» незаряженно го тела 2 и отталкивать «дальнюю». Хотя заряды
«половин» тела 2 по модулю одинаковы, на « б л ижнюю » его половину
действует более сильное поле, поскольку она находится ближе к заряж е н н о м у телу 1. Вследствие этого пр итя ж е н ие « пересилит» отталкивание. 12.29. В случае а. 12.30. Увеличится. У к а 3 а н и е. См. рис. 194.
Рис. 194
12.31. Решение. Если бы заряд распределился так, ч то в н утр и
провод-ника существовало бы электрическое поле, оно вызывало б ы
дв ижен ие свободных заряженных частиц, приводящее к дальнейшему перераспределению заряда. Этот процесс завершается только тогда, когда
поле в нутр и проводника исчезает. Можно доказать, что заряд пр и этом
б удет н а хо д ит ь с я только н а пов е р хн ос т и пр о во дн ик а . 12.32. М о г у т .
Решение. Эффект перераспределения зарядов может привести к
пр ит я -ж е н ию одноименно заряженных тел: «ближняя» сторона одного
из н и х может изменить знак заряда (рис. 195). Притяжение меньшего
по моду"
Рис. 195
л ю , н о б л и ж е ра спо ло же нно го заряда « пе ре силит» о т т а л к ив а н и е большего по м о д у л ю , н о более далекого заряда. Такое возможно, е сли тела
находятся достаточно близко д руг к д р уг у и заряд одного из н и х во мн ого раз пре выш ае т заряд другого.
14.17. Возникает кратковременный то к. 14.28. Магнитн о е , тепловое,
химическое. 14.29. Решение. И сточник тока не создает электрические заряды. Внутри исто чника на заряженные частицы действуют силы, которые разделяют разноименные заряды, преодолевая их электрическое притяжение: на одном полюсе возникает избыток положительных зарядов, а
на другом — избыток отрицательных. Эти заряды создают электрическое
поле, которое и вызывает упорядоченное движение заряженных частиц
в цепи. 14.30. Внутри источника электрический т о к течет от отрицатель171
Рис. 196
Рис. 197
ного полюса к положительному (рис. 196). 14.31. У к а 3 а н и е.
Трамвай-ные рельсы заземлены. 14.39. Нет. Если одну ц и н к о в у ю
пл а с т ин ку заменить на медную, получится гальванический элемент. 14.40. Решение.
Если ис т о ч н и к исправлен, то в стакане с водой (в ней всегда содержится некоторое количество примесей) потечет электрический ток. О налич и и тока можно судить по пузырькам газа, собирающимся у электродов.
14.41. См. рис . 197. 14.42. См. рис . 198. 14.43. См. рис . 199. 14.44. См.
рис. 200.
Рис. 199
Рис. 200
15.23. 0,5 А. 15.24. 2,2 К л . 15.25. 5 м и н . 15.26. 6 В. 15.27. 11 К Д Ж .
1 5 . 2 8 . 1 2 0 К л . 1 5 . 3 1 . 1 0 0 О м . 1 5 . 3 2 . 2 5 м . 1 5 . 3 3 . 1 , 7 м м ' . 1 5 . 3 4 . 5 В.
15.35. 20 Ом. 15.36. 18 Ом. 15.41. 5 · 10". 15.42. 2,6 м м ' . 15.43. Не менее
0 , 4 7 м м . 1 5 . 4 8 . 5 В; 0 , 2 5 А . 1 5 . 4 9 . 0 , 5 А . 1 5 . 5 0 . 2 4 К л . 1 5 . 5 1 . 0 , 5 А .
15.52. 15 В. 15.53. 6 Ом. 15.55. В т о р о й , в 16 раз. 15.57. 23 м . Реш ение.
И з с о о т н о ш е н и и 1? = : Э 1? = Р 5 с л е д у е т Р 5 " I ' о т к у д а 1 =
О
1
1
и
51/
рI "
15.58. 2,8 В. 15.59. 0,068 м м ' . 15.60. 81 м; 1,4 м м ' . Решение. Восполь1
зуемся формулами 1? = Р 5 и т = а1V = д15. Здесь р — удельное сопротивление меди, а1 — ее iiлотность. Эти формулы образуют систему двух
уравнений с двумя неизвестными. Перемножив почленно оба уравнения, найдем 1 = (:2 ; разделив второе уравнение на первое, получим
5=
1
% . 15.61. 3 мОм. У к а 3 ан и е. Сопротивление трубки 1? = Р 5 '
где р — удельное сопротивление железа, а 5 — площадь поперечного сечения трубки, т. е. площадь кольца с внутренним диаметром а1 и
внеш-ним диаметром а1 + 2а. 15.62. Из алюминия, в 2 раза. 15.63. Из
меди,
в 1,1 раза.
16.12. а) Увеличится; б) уменьшится. Ответ не зависит от типа соеди"
нения проводников в цепи. 16.14. 0,5 А; 25 В; 35 В. Решение. Полное сопротивление участка цепи 1? " К, + 1?, = 120 Ом. Сила тока в цепи I = и
1? "
Сила тока в каждом из резисторов такая же. Напряжение на первом резисторе и, = Щ, на втором и, = п?, (м ожн о н а й т и и, И и з формулы
и = и , + Ст,). 16.15. 3 ма; 6 в; 9 в. 16.16. 7,5 ма; 5 м А ; 1,2 к О м .
16.18. Сила тока увеличится, так ка к сопротивление участка электрической цепи уменьшится. 16.20. На стальной, в 4,3 раза. 16.21. В медной, в
12 раз. 16.25. 5 Ом. 16.27. 5 Ом; 3,6 А; 2,4 А; 1,2 А; 7,2 А. Указани е.
Общая сила тока в цепи I = I, + I2 + I,, а сопротивление цепи 1? = .и
I"
Сопротивление цепи можно найти и другим способом, воспользовавшись
ф о р м у л о й : = : + : + :. 16.29. а) I, = I, = I, = 12 м А ; б) I, = 8 м А ,
I, = I, = 4 мА; в) I, = I, = 12 мА; I, = I, = 6 мА. 16.30. I, = 0,2 А, I, = I, =
= 0,1 А. Решение. Прежде всего определим, каковы типы соединений резисторов в данной цепи. Для этого перерисуем исходную схему (нарисуем эквивалентную схему). Мысленно заменим провода упругими « нитями» и растянем цепь, «взявшись» за полюса источника тока (рис. 201);
при этом мы не разрываем провода, по которым идет ток, и не соединяем их в новых узлах. Из полученной эквивалентной схемы видно, что
Рис. 201
резисторы 1?2 и 1?3 соединены параллельно, а резистор 1?1 соединен с
этим участком цепи последовательно. Сопротивление цепи 1? = 1?, + Р2-3·
Следовательно, I, = I = : , I, = I, = : . 16.31. I, = I, = 0,2 А,
I, = 0,15 А, I, = I, = I, = 0,05 А. 16.32. I, = 0,3 А, I, = I, = 0,1 А, I, = 0,2 А.
16.33. Решение. Амперметр должен показывать силу то ка в лампе. Поэтому амперметр н у ж н о по д кл ючить последовательно к лампе: тогда в
амперметре и лампе сила тока будет одинакова. Чтобы напряжение на
лампе не изменилось заметно из-за подключения амперметра, напряжение на самом амперметре должно быть малым. Это условие выполняется, если сопротивление амперметра мало по сравнению с сопротивлением
лампы. Заметим, что из-за малого сопротивления амперметра его опасно
включать в цепь без н агр узки (лампы, резистора и т. д.) — сила тока в
нем будет слишком велика и прибор может выйти из строя. 16.34.
Реше-ние. Вольтметр должен показывать напр яжение на лампе.
Поэтому его
следует подключить к лампе параллельно: тогда на лампе и вольтметре
будет одно и то же напряжение. Чтобы сила тока в лампе не изменилась
заметно из-за подключения вольтметра, сила тока в вольтметре должна
быть малой. Для этого сопротивление вольтметра должно быть намного больше сопротивления лампы. 16.38. Решение. В результате о шиб к и м о ж е т получиться одна из двух цепей, схемы которых показаны на
рис. 202, а, б.
Рис. 202
В случае а н а п р я ж е н ие на вольтметре п р а к т и ч е с к и совпадает с полн ы м н а п р я ж е н и е м н а у ч а с т к е ц е п и , а н а п р я ж е н и е н а л а мп е п р а к т и ч е с к и р ав н о н у л ю . П О э т о м у в о л ь т м е т р п о к а з ыв а е т н а п р я ж е н и е в ц е п и ,
н о сила т о к а в ц е п и н а с т о л ь к о мала, ч т о л а м п а н е г о р и т и п о к а з а н и я
а м пе р ме тр а п р а к т и ч е с к и р а в н ы н у л ю . В с луч ае б п р а к т и ч е с к и вс я
сила т о к а и д е т че рез а м п е р м е т р ( п р и п а р а л л е л ь н о м с о е д и н е н и и сила
т о к а в ветви ц е п и о б р а т н о п р о п о р ц и о н а л ь н а с о п р о т и в л е н и ю э т о й ветви). Л а м п а н е г о р и т ; в о л ь т м е т р п ок а з ыв а е т н а п р я ж е н и е , равное н у л ю .
Если а м п е р м е т р в ыйд е т и з строя и н а его месте в ц е п и в о з н и к н е т ра зрыв, то в о льт м е т р буде т по к а зыв а ть н а п р я ж е н и е в це п и , н о ла мп а т а к
и н е з а г о р и т с я . 16.39. 2 4 0 Ом; I, = I, = I, = 1 0 М А , I, = I, = 1 5 М А .
16.40. 2 00 Ом; I, = I, = 2 4 м А , I, = I, = 1 2 м А . 16.42. См. р и с . 203.
16.43. 2 О м. 16.44. : А; : А; 1 А; 9 В. 16.45. 1 м А ; 0,5 м А ; 1,5 м А ; 9 В.
Рис. 203
16.46. 0,12 А; 0,12 А; 0,06 А; 0,06 А. 16.47. I, = I, = I, = I, = I, = I, = 0,1 А,
I, = 0,3 А. 16.48. Решение. Перегорание л а м п ы Л4 прив ед ет к
у в е л и- ч е н ию сопротивления цепи. Следовательно, полная сила то ка
в це п и уменьшится. Поэтому уменьшатся накал лампы Л1 и
н апря же н ие на ней. Поскольку общее напряжение в ц е пи не
изменяется, увеличится на пр я ж е н ие на уча ст ке с параллельным
соединением ламп. З н ачит, н а к а л л а м п Л2 и ЛЗ у в е л и ч и т с я .
16.49. I, = I, = 0,26 А, I, = 0,52 А, I, = I, = 0,91 А. 16.50. 1,2 кОм, 0,9
кОм. У к а 3 а н ис. На рис. 204 п р и ведена эквивалентная схема цепи пр и замкнутом ключе.
Рис. 204
17.13. У лампы мощностью 100 Вт. 17.14. Мощность уменьшается,
т а к ка к сопротивление н и т и накала лампы увеличивается. 17.15. 3 кДЖ.
17.16. 5 В. 17.17. 0,98 Вт. 17.18. 2,7 А. 17.19. 24 Ом. 17.20. Л а м п о ч к а
для фонарика, в 1,4 раза; 16 Ом; 1,2 кОм. 17.21. 38 КДЖ. 17.22. 1 КДЖ.
17.23. 0,33 Ом. 17.28. а) Во втором, в 10 раз; б) в первом, в 10 раз. Решение. При последовательном соединении сила тока в обоих резисторах
одинакова. Из формулы Р = I'I? следует, что пр и последовательном соединении мощность тока в резисторе прямо пропорциональна его сопротивлению. При параллельном соединении сила тока в резисторах не оди"
накова, поэтому использовать формулу Р = I2К нецелесообразно. В этом
случае на всех резисторах одно и то ж е напряжение, поэтому целесообразно воспользоваться формулой Р
и', . Из нее следует, что при па
1?
раллельном соединении мощность тока в резисторе обратно пропорциональна его сопротивлению. 17.29. а) Р, — 20 Вт, Р, = 40 Вт; б) Р, = 180 Вт,
Р, = 90 Вт. Решение. а) Сопротивление всей це пи К = 1?, + 1?, = бО Ом.
Сила то ка в ка жд о м и з резисторов I = и = 1 А, мо щно сть то ка в реК
и2
зисторах Р, = I'I?,, Р, = I'I?,. б) Мощность т ок а в резисторах Р, = Т
р,
и ' . 17.30. 864 дж, 1,3 к д ж 17.31. 5,4 КД Ж, 3,6 КД Ж. 17.32. 3,6 Вт;
Р2
7,2 Вт; 10,8 Вт; 21,6 Вт. 17.33. 300 Вт; 180 Вт; 120 Вт; 600 Вт. 17.34. Решение. В соответствии с формулой р — и ' меньшее сопротивление имеет
1?
лампа, рассчитанная на бОльшую мощность, т. е. на бО Вт. Пользоваться формулой р — и ' д ля сравнения мощностей пр и последовательном
включении ламп нецелесообразно, та к ка к напряжение на лампах в этом
случае различно. При последовательном соединении сила тока в обеих
лампах одинакова, поэто му л учше воспользоваться формулой Р = ГК,
из которой следует: меньшая мощность тока при последовательном включении будет в той лампе, у которой сопротивление меньше (т. е. в
рассчи-танной на мощность бО Вт). 17.35. 9,6 Вт; 14,4 Вт. У к а 3 а н и е.
Общая мощность обеих ламп меньше мощности, на которую рассчитана
любая из н их. Это связано с тем, что сопротивление последовательно
соеди-ненных ламп больше сопротивления любой из н их. 17.36. а) Р, =
90 Вт, Р, = Р, = 22,5 Вт; б) Р, = Р, = Р, = 10 Вт, Р, = 90 Вт; В) Р, =
40 Вт, Р, = Р, = 10 Вт; г) Р, = Р, = Р, = 10 Вт, Р, = Р, = 22,5 Вт. 17.37. При
парал-лельном соединении; в 16 раз. 17.40. Накал увеличился. 17.42.
110 Вт; 121 Вт; увеличится в 1,21 раза. Решение. Лампы в гирлянде
соединены последовательно, та к что напряжение в сети представляет
собой сумму н а пр я жен ий на лампах. Следовательно, число л амп
равно 55, а мо щ" ность тока в гирлянде 110 Вт. После перегорания
пяти ламп в гирлянде останется 50 ламп, т. е. сопротивление гирлянды
и'
уменьшится в 1,1 раза.
Из формулы Р = — следует, что мощность тока увеличится в 1,1 раза.
К
Согласно формуле Р = I ' К мощность то ка в кажд о й лампе ув еличится
еще заметнее — в 1 ,12 = 1,21 раза. Вследствие этого « укороченная » гирлянда будет недолговечной — очень скоро перегорит еще какая-нибудь
лампа. 17.43. Новая лампа будет светить слабее других; общая мощность
после замены лампы увеличится. 17.44. Мощность тока в каждой из трех
одинаковых ламп 31 Вт, а в четвертой лампе — 20 Вт. Полная мощность
увеличилась в 1,1 раза. 17.45. Ум е н ь ш ит с я на 27 Вт. 17.46. Решение.
Сопротивление лампы для карманного фонарика (16 Ом) намного меньше сопротивления 40-ваттной лампы (1,2 кОм). Поэтому при включении
э т и х ламп последовательно сила тока в ц е пи к а к раз такая, на к а к у ю
рассчитана 40-ваттная лампа (0,18 А). Лампа для карманно го фонарика рассчитана на силу то ка 0,25 А. Поэтому обе лампы будут гореть
(лампа для карманного фонарика — неполным накалом). После замены
40-ваттной лампы на IОО-ваттную сила тока в цепи возрастет до 0,44 А
и лампа для ка р м а нн о го фо нарика пер его р ит. 17.47. Р, = Р, = 1,8 Вт,
Р, = Р, = 0,45 Вт. 17.48. 0,4 А; 6,4 Вт. 17.49. Второй резистор. 17.50. 6 Вт,
Рис. 205
12 Вт. 17.51. См. р и с . 205. 17.52. М о щ н о с т ь т о к а в р е з и с т о р е 1?1 у в е81
25
л и ч и т с я в 25 раза, а в р е з и с т о р а х К 2 и 1?3 — у м е н ь ш и т с я в б раза.
16
9
17.53. М о щ н о с т ь т о к а в л а м п е Л 1 у м е н ь ш и т с я в
раза, в л а м п е
9
4
Л 2 — у в е л и ч и т с я в 4 раза, а о б щ а я м о щ н о с т ь у м е н ь ш и т с я в 5 раза.
1 7 . 5 4 . 3 , 6 В т ; 1 , 6 В т ; 0 , 4 В т ; 0 , 4 В т . 1 7 . 5 5 . 8 5 %. Р е ш е н и е . З а в р е м я ! э л е к т р и ч е с к и й т о к в д ви г а т е л я х электровоз а совершает работу
А = ЦТ!; за то ж е время совершается полезная работа А = Ев = Ри!. Согласно
о : р е д е л е н и ю К П Д п о л у ч а е м п = % · 100 % - ::·:· · 100 % = ::· · 100 %.
П
17.56. 1,75 А. 17.57. 59 %. 17.58. 39 %. 17.59. 41 в и т о к . 17.60. 24 м и н ;
8 м и н . 17.61. а) 14 м и н ; б) 28 м и н ; в) 42 м и н ; г ) 9 м и н . Решение. Для
доведения воды до к и п е н и я ей н у ж н о сообщить количество тепло ты
О = ст(!кип _ 1,,мн) = 106 Дж. Приравнивая эту величину количеству теплоты,
и2
выделяющемуся в первом резисторе за время !,, получаем К, !1 = О откуда
!, = О 3 А н а л о г и ч н о п р и в к л ю ч е н и и т о л ь к о в т о р о г о ре зистора !, = О ;: ·
18.20. Сила то ка уменьшится , н а пр я ж е н ие увеличится. 18.21. Сила
тока увеличится, напряжение уменьшится.
20.23. Стальная п р у ж и н а и д р у г и е стальные д е т али часов н а м а г н и ч и в а ю т с я и в з а им о д е йс т в ую т д р у г с д р у г о м . 20.37. Л ю б я щ и й ка м ень (м а гнит) притягив ает железо, к а к н ежн ая мать привлекает своих
детей, — т а к объясняли к и т а й ц ы это название м а гнит а . 20.38. У к а 3 а н и е. Вспомните, ч т о м а гн итны е полюсы Земли не совпадают с ее
ге о гр а ф ич е с ким и по л юс ам и. К у д а б удет показывать с трелка компаса, п о м е щ е н н а я
Можно
на
южном
г е о г р а ф и ч е с к ом
пол ю с е ?
20.39.
подвесить полотно за середину на нити и проверить, ориентируется ли оно
магнитным полем Земли; можно та кже разломать полотно на две части и
проверить, есть ли магнитное взаимодействие между частями. 20.42. Во всех
э т и х устро йств ах ис по л ьзуют э л е кт р о м а гн ит. 20.43. Северным полюсом к нам; северным полюсом от нас. 20.45. Отталкиваются, поскольку
т о к и т е к у т по н и м в противоположных направлениях. 20.51. Рис. 93, б.
20.56. Решение. К а к только в пр уж ин е пойдет электрический ток, соседние в и т к и притянутся, в результате чего пр у ж и н а сожмется. Если сила
то ка достаточно велика, н и ж н и й ко н е ц п р у ж и н ы выйдет из ж ид к о с т и
и цепь разомкнется. Притяжение витков исчезнет, пр у ж ин а расправится, замыкая цепь, и весь процесс повторится, т. е. в системе в о зн икн ут
колебания. 20.59. У к а 3 а н и е. Намагниченность — результат упорядочения микроскопических токов в веществе. 20.61. У к а 3 а н и е. С помощью вольтметра можно определить, какой провод связан с положительным полюсом батарейки, а с помощью магнитной стрелки — каково направление тока в этом проводе.
21.20. За с чет м е ха н ич е с ко й э н е р г и и м а г н ит а . 21.22. И н д у к ци о н н ы й электрический т о к может расплавить предохранители и вывести из
строя приборы. 21.23. Колебания затухают вследствие действия м агнитно го поля на в о з н ик а ю щ ий в кольце и н д у к ц и о н н ы й то к. 21.27. 20 мс;
17 мс. 21.36. П о н и ж а е т ; в 8 раз. 21.37. 720. 21.38. 30 В. 21.39. В металлическом корпусе возникает индукционный ток. Его взаимодействие
с м а г н и т н ы м полем стрелки приводит к быстрому за т уха н ию колебаний. 21.40. Э тот пр иб о р называется дефектоскопом. Неоднородности
в стальной балке создают ис ка ж е н ия м а гн ит н о го поля; следовательно,
в к а т у ш к е дефектоскоца возникает и н д у кц и о н н ы й электрический то к.
21.43. Механическая энергия поезда превращается в электрическую. Эта
энергия поступает обратно в к о н т а к т н у ю сеть и может быть использована д р у г и м и электровозами. 21.44. Не в озникает. 21.45. Не в озникает. 21.46. Решение. Следует уч ит ы в а т ь ин е р цио н н о с т ь человеческого
зрения, сохраняющего зрительные о щ уще н ия на п р о т я ж е н и и 0,05 с и
более. При частоте 10 Гц мы замечали бы неприятно е и утомительно е
«подмигивание» ламп. Частота 50 Гц достаточна для того, чтобы человеческий глаз не замечал изменения интенсивности излучения ламп на ка л ив а н ия . 21.51. 10 А. 21.52. 11 А.
25.11. Из области полутени видна часть источника света. 25.15. Нужно
н а к л о н я т ь п а л к у . 25.24. Размер п о л у т е н и уве личив ае тс я с ув е л ич е н и е м размеров ис т о ч н ик а . 25.27. Мо ж е т . Решение. Столб не отбрасывает тени, когда солнце находится то чно в зените (т. е. когда солнечные л уч и вертикальны). Это действительно может наблюдаться вблизи
экватора. 25.28. Доказательством шарообразной ф о рмы Земли и прямолинейного распространения света. 25.29. Мо жет. Солнце не является
т о че чны м ис т о ч н и к о м света. 25.41. Мо жет. Решение. Пусть, например,
тень образуется на стене, параллельно которо й движетс я велосипедист, а ис т о ч н и к света движется быстрее велосипедиста и в том ж е направлении. 25.42. О том, чт о Венера не излучает «собственный » свет,
а отражает с о л н е ч н ы й свет. 25.47. Решение. Высота т р у б ы (рис. 207)
ОЕ = А В · ЕЕ _ 1 , 5 · 3 0 = 2 2 , 5 ( М ) . 2 5 . 4 8 . 1 , 5 м . 2 5 . 4 9 . Ф о н а р ь .
ВЕ
2
25.50. 1 м. 25.51. Не более 9 см.
Рис. 207
26.23. бО см. 26.24. 90°. 26.31. О калейдоскопе; на отражении света.
26.39. 30°. 26.50. Дорожка представляет собой совокупность большого числа изображений Луны в волнистой поверхности воды. На иде"
ально гладкой поверхности дорожки нет, есть только одно изображение Л у н ы . 26.52. Под уг л ом 45° к плоскости стола. 26.55. На 180°.
26.57. Решение. Отраженный луч должен быть вертикальным (рис. 208).
Рис. 208
Угол между падающим и отраженным (вертикальным) лучами равен 100°.
Согласно закону отражения света перпендикуляр к плоскости зеркала де"
лит этот угол на два одинаковых угла (по 50°). Итак, этот перпендикуляр
образует угол 50° с вертикальным лучом и угол 40° с горизонтальной плоскостью. Плоскость же зеркала образует угол 50° с горизонтом. 26.58. 30°.
26.63. Решение. См. рис. 209, на ко то ро м А, — изображение т о ч к и А в
вертикальном зеркале, а В1 — изображение т о ч к и В в горизонтальном.
Рис. 209
26.64. 3 изображения. Решение. Вследствие отра же ния света от зеркала 1
в о зник а е т изо бра же ние А,, а вследствие о т р а ж е н и я о т зеркала 2 — и з о б р а ж е н и е А2 (ри с. 210). Н е к о т о р ы е ж е л у ч и , о т р а з и в ш и с ь сначала о т
з ерк ала 1, о т р а ж а ю т с я за т ем и о т зе рк а ла 2. После пе рв ого о т р а ж е н и я
Рис. 210
п у ч о к э т и х л у ч е й к а к бы « исходит» и з т о ч к и А, (в этой т о ч к е пе ре сек а ют ся п р о д о л ж е н и я л уч е й) . З н а ч и т , после в т о р о г о о т р а ж е н и я п о я в и т с я
еще м н и м о е и з о б р а ж е н и е А, т о ч к и А, в зеркале 2. И зо б р а ж е н и е т о ч к и
А2 в зеркале 1 т о ж е попадает в т о ч к у А3. Более д в у х о т р а ж е н и й не и с п ы т ы в а е т н и о д и н л у ч ; следовательно, д р у г и х и з о б р а ж е н и й н е т ( т о ч к а
А3 не м о ж е т отразиться н и от одного и з зе рк а л — для обоих зе рк а л она
н а х о д и т с я в «зазеркалье» ). 26.69. а) У г о л м е ж д у з е р к а л а м и 90°; б) у г о л
м е ж д у з е р к а л а м и 120°; в о б о и х с л у ч а я х т о ч к а д о л ж н а н а х о д и т ь с я н а
р а в н ы х расстояниях от обоих зеркал. 26.70. Под у г л о м 60° д р у г к д р у г у .
27.13. Л у ч и света, о т р а ж е н н ы е о т л о ж к и , п р е л о м л я ю т с я п р и в ы х од е в воздух. 27.14. Свет, п а д а ю щ и й н а воду, отра жа ется о т пов е рхн о сти
н е п о л н о с т ь ю . Часть света, п р е л о м л я я с ь на г р а н и ц е « в озд у х — вода»,
у х о д и т в в о д у . 27.15. 70°. 27.16. 40°. 27.19. У г о л , п о д к о т о р ы м с в е т о -
Рис. 211
вые л у ч и о т п р е д м ет ов п а д а ю т н а г р а н и ц у «вода — воздух», п о с т о я н н о из м е н я е т с я . Вследствие э т о г о м е н я е т с я и у г о л п р е л о м л е н и я . П оэт о м у н аб л юд а те ль в и д и т п р е д м е т ы в воде к о л е б л ю щ и м и с я . 27.20. 40°.
27.21. Зеркало и л и п р и з м а . 27.22. Решение. На рис. 211 п о к а з а н хо д л у "
чей, и д у щ и х и з т о ч к и А на дне. Из р и с у н к а видно, ч т о изо бра же ние А,
т о ч к и А расположено б л и же к по ве рхно сти воды. 27.26. 45°. 27.31. Решение. Свет, п р о х о д я ч е р е з с т е к л о , и с п ы т ы в а е т п р е л о м л е н и е д в а ж д ы .
Пусть у г о л п а д е н и я п р и входе л у ч а и з воздуха в стекло равен а, а у г о л
п р е л о м л е н и я В (рис. 212). П о с к о л ь к у п л о с к и е п о в е р х н о с т и стек ла п а раллельны, у г о л п ад е н ия п р и вы ход е л уч а и з стекла в в о з д у х равен
Рис. 212
у г л у п р е л о м л е н и я В п р и входе л у ч а и з в оздуха в сте к ло. П о э т о м у п р и
в ы х од е и з стек ла в в о з д у х у г о л п р е л о м л е н и я равен а. Т а к к а к п а д а ю щ и й л у ч и л у ч , п р о ш е д ш и й ск возь стекло, о б р а з у ю т о д и н а к о в ы е у г л ы
с п а р а л л е л ь н ы м и по в е рхн о стями, э т и л у ч и па ра лл е льны. Следовательно, л у ч , п р о ш е д ш и й сквозь стекло, не и зм е н яе т направления, однак о он
смещается. 27.33. Нет. Решение. Во здух н е всегда м о ж н о с ч и т а т ь однородным. Если соседние слои воздуха и м е ю т ра зл ичную плотность, то ц р и
переходе из одного слоя в другой направление световых лучей изменяется.
Изменение плотности происходит плавно, поэтому световые л учи изменяют
н а пра в ле ние т а к ж е плавно: л у ч и и с к р и в л я ю т с я . Это явле ние н а з ыв а ют
реф ра к цией. Н а п р и м е р , и з м е н ч и в ы е к о н т у р ы пре дме тов , н а х о д я щ и х с я
по д р у г у ю сторону костра, объясняются ре фра к цией света в восходящих
п о т о к а х т е п л о г о воздуха. 27.34. Решение. В о з д у х в п у с т ы н е нагревается д не м, по л уч а я те пло в основном от го ряче го песка; по это му н и ж н и е
с л о и в оздуха и н о г д а о к а з ыв а ю т с я с а м ы м и т е п л ы м и . Т о г д а о н и и м е ю т
м е н ь ш у ю плотность , ч е м ле ж а щие н а д н и м и слои, а вследствие этого и
м е н ь ш и й показатель пре ломле ния. О т р а ж е н н ы й к а к и м - л и б о п р е д м е то м
с о л н е ч н ы й свет м о ж е т и с п ы т а т ь в т а к о й атмосфере настолько большое
и с к р и в л е н и е , ч т о э т о п р и в е д е т к п о л н о м у о т р а ж е н и ю о т слоя т е п л о г о
воздуха у пове рхно сти з е м л и (рис. 213): в о з н и к н е т и л л ю з и я , будто свет
о тра жа ется о т зе рк а льн о й по в ерхно сти. Э т у «поверхность» и ц р и н и м а -
. .. .
.
Ф
.
0
.
Ф
Ф
.
' ?
.
.
.
0
0
.
Р
.
.
.
Ф
.
Р
.
.
.
Ф
Ф
Рис. 213
ют за поверхность водоема. Аналогичный эффект возникает иногда и на
сильно нагретой солнцем асфальтовой дороге: водитель в ид ит впереди
«лужи », в которых отражается голубое небо.
28.11. На расстоянии, большем фокусного. 28.15. Точка, размещенная
в фокусе линзы, не дает изображения, та к ка к после преломления в линзе л учи ид ут параллельно. Иногда говорят, что изображение такой т о ч к и находится бесконечно далеко. 28.20. Собирающая; 20 см. 28.21. Рассеивающая; -25 см. 28.24. К а п е л ь к и воды, ос та в шие с я пос ле п ол и в а на листьях ра стений (рис. 214), действ уют к а к собирающие л ин зы
и м о г у т д а ж е «работать» к а к з аж иг а т е л ь н ы е стекла. 28.25. Л и н з ы 2,
4 и 6. 28.27. Действительное, перевернутое, уменьшенное. 28.28. Действительное, перевернутое, увеличенное. 28.29. Мн имо е, прямое, ув еличенное. 28.34. Решение. Де йс тв ит ел ь ны е из о б р а ж е н и я предметов
м о ж е т давать только с обирающая л ин з а . Ч т о б ы изо б р аж е н ие было
ув ел ич ен ны м, оно должно б ыть о т л и н з ы дальше, ч е м сам предмет.
Для этого расстояние д от предмета до л инз ы должно удовлетворять
у с л о в и ю Г < д < 21' ( р и с . 215). 28.38. : . 28.39. 15 с м . 28.40. Н а д о
Рис. 215
с п о м о щ ь ю л и н з ы н а л и сте б у м а г и п о л у ч и т ь ч е тк о е и з о б ра ж е ни е у д а "
ле нного предме та (н а п ри м е р , Солнца). Расстояние м е ж д у л и н з о й и эк ра ном будет равно фок усному расстоянию л инзы. 28.43. Да ( и з льда м о ж н о
изго то вить с о б ир а ющ ую л и н з у ) . 28.44. Решение. Л и н з а с в ы п у к л ы м и поверхностями будет рассеивающей, если у нее т о н к и е прозрачные ст е нк и ,
в н у т р и — воздух, а находится эта линза в воде. При т а к и х условиях л инза с в о г н у т ы м и п о в е р хн о ст ям и буде т со бирающе й. 28.45. Пре дме т д о л ж е н находиться м е ж д у л и н з о й и ее фокусом. Видеть и фотографировать
и з о б р а ж е н и е м о ж н о ; п о л у ч и т ь н а э к р а н е — н е л ь з я . 28.46. И з м е н и т с я
т о л ь к о я р к о с т ь и з о б р а ж е ни я . 28.47. Если ра сстояни е м е ж д у п р е д м е т о м
и л и н з о й м е н ь ш е 10 см; м н и м ы м . 28.50. 50 см. 28.56. 6 см. 28.57. бО см.
2 8 . 5 8 . - 1 0 с м . 2 8 . 5 9 . Оба р а с с т о я н и я д о л ж н ы б ы т ь р а в н ы 8 0 с м .
28.62. Второе изоб ра же ние в 4 раза меньше; 16 см. 28.63. 1,5 см. 28.64. Решение. Каждая половинка линзы дает свое изображение светящейся т о ч к и (правда, в 2 раза менее яркое, ч е м целая линза ) . Поэтому п р и сдвиге
верхней половинк и изображение « раздвоится » : н и ж н я я половинка будет
давать и з о б р а ж е н и е н а п р е ж н е м месте, а в е р х н я я — н е с к о л ь к о в ыше.
28.65. У к а 3 а н и е. Найдите сначала плоскость л инзы (рис. 216).
К
Рис. 216
Ри с. 217
29.22. Расположение гл а з зайца (рис. 217) обеспечивает е м у максимально возможный обзор, но не позволяет видеть предметы,
находя" щиеся прямо перед ним. Для того чтобы разглядеть эти
предметы, заяц должен повернуть голову — «скосить». 29.24. Решение.
В обоих случаях объектив действует к а к собирающая линза. Однако в
проекционном ап-парате объект помещают ч уть дальше фокальной
плоскости объектива, и на удаленном экране получают действительное
увеличенное изображе-ние предмета. При фотографировании предмет
обычно находится на рас-стоянии, большем двойного фокусного
расстояния объектива. Поэтому на фотопленке или светочувствительном
элементе получают действительное уменьшенное изображение. 29.26. 0,5
м;
дальнозоркость.
29.36.
Решение.
У
т а к их
фотоаппаратов
короткофокусные объективы (фокусное расстоя-ние не более 3 См), а
пленка расположена в фокальной плоскости объек-тива, поэтому пр и
фотографировании удаленных объектов изображение оказывается к а к
раз на пленке. Если расстояние до объекта не менее 1,5 м, оно будет
в несколько десятков раз превышать фокусное расстоя-ние объектива,
поэтому изображение будет удалено от фокальной пло-скости очень
мало и размытость изображения на пленке тоже будет мала. 29.37.
Дальнозоркость. 29.38. Очень дальнозорким. У к а 3 а н и е. Преломление на гр анице «вода — роговица глаза» н амно го слабее, ч е м на
г р а н и ц е « во зд ух — р огов ица » . 29.39. Б л и з о р у к о с т ь . 29.40. Решение.
Чтобы человек стал невидимым, все т к а н и его тела должны не отражать
и не преломлять свет. Однако если хрусталик глаза не будет преломлять
свет, он не сможет фокусировать попадающие в глаз л уч и на сетчатке.
А если б ы даже х р у с т а л и к п р е л о м л я л свет ( и стал б ы п о э т о м у В И Д И М Ы М ) ,
и з о б р а ж е н и е н а с е т ч а т к е т р у д н о б ы л о б ы р а з л и ч и т ь из -за света, по пад аю щ е г о на с е т ч а т к у не через зрачок, а со всех сторон, сквозь п р о з р а ч н у ю
Рис. 218
ч е р е п н у ю коробку. И наконе ц, не видима я се тча тк а не м о ж е т по глоща ть
свет, а з н а ч и т , и з о б р а ж е н и е н а с етч а тк е не с м о ж е т б ы т ь « п р о ч и т а н о »
мо зго м. Т а к и м образом, «на сто ящий» н е в и д и м к а д о л ж е н б ы т ь сле пым.
29.41. В случае б. У к а 3 а н и е. Легче различить те буквы, которые в и д н ы по д б о ль ш им у г л о м з р е н и я ф (рис. 218), по ск о льк у п р и у в е л и ч е н и и
у г л а з р е н и я увеличив ается и и з о б р а ж е н и е н а сетча тке . 29.42. 3 см. Решение. Расстояние а1 во м но г о раз пре выша е т фокусное расстояние объектива (д = бОР). Л у ч и , попа д а ющие в объектив от удаленного предмета,
п р а к т и ч е с к и п а р ал л е л ь н ы. П о э т о м у м о ж н о с ч и т а т ь , ч т о и з о б р а ж е н и е
н а х о д и т с я в ф ок ально й пло ско сти. Рассматривая хо д луч а , п ро хо д ящ е го че рез о п т и ч е с к и й ц е н т р л и н з ы , и и с п о л ь з у я подобие т р е у г о л ь н и к о в
( р и с . 21 9 ) , п о л у ч а е м :
: , о т к у д а Н — п ; . 29.43. 1 с м ; н е более ч е м
на 2 мс. У к а 3 а н и е. В ычисл ите сначала, на какое расстояние должен
Рис. 219
переместиться велосипедист, чтоб ы его изображение на пленке переместилось на 0,1 м м . 29.44. Решение. Приближая предмет к глазу, м ы
увеличиваем угол, под ко то рым виден предмет (см. задачу 29.41). Од"
нако п р и этом для создания ч ет ко го изображения н а сетчатке требуется все бОльшая деформация хр усталика. А поскольку хру с т а л и к
не м о ж е т деформироваться с л иш ко м сильно, изображение очень
близко расположенного предмета будет нечетким. Если ж е с помощью
маленького отверстия уменьшить ширину попадающего в глаз светового пучка,
изоб ражение станет более ч е т к и м (хотя и менее я рким ). 29.45. 600 м.
29.46. 0,25 х 0,25 м м .
Зеленый лист
Рис. 220
..
30.13. О т р а ж а ю т свет одного («своего») цвета, свет д р у г и х цветов
поглощают. 30.15. Зеленый цвет листьям растений придает хлорофилл.
Хлорофилл
поглощает
резуль-тате
отраженный
спектра
п р и " обретает
преимущественно
от
листа
зе л е н ую
красные
растения
о кр а с ку
и
синие
«остаток»
(рис.
220).
лучи.
В
солнечного
30.17.
Через
красное. 30.18. Нет. 30.19. Решение. При наблюдении прозрачного тела
«на просвет» — от того,
ка кие цветные лучи лучше всего пропускает это тело; при наблюдении в
отраженном свете (чаще всего именно та к и происходит) — от того, ка кие
цветные лучи лучше отражаются от поверхности тела. Цвет, получаемый
при « вычитании » некоторого цвета из белого, называют дополнительным
к этому цвету. Так, дополнительными друг к другу являются красный и
зеленый цвета. 30.20. Природа казалась бы двухцветной — красно-черной.
30.21- Красные л у ч и меньше всего рассеиваются в атмосфере. Поэтому
красный сигнал виден с большего расстояния. 30.23. При освещении белым светом синяя бумага отражает синюю часть спектра, поглощая остальные; синее стекло пропускает с и н и й свет, поглощая остальные; воздух
рассеивает синюю часть спектра солнечного света. 30.27. Решение. Излучений серого ил и черного цвета в природе нет. Такие цвета объясняются
различиями в отражении света. Если тело освещено солнечным излучением, то оно кажется: 1) белым — при п о ч т и полном отражении этою излучения; 2) черным — при поглощении этого излучения; 3) серым — пр и
частичном отражении падающего света (при этом все цветные лучи солнечного спектра должны отражаться примерно одинаково, ина че поверхность воспринимается к а к цветная). 30.28. Человек в ид ит красный свет.
30.31. Человек может различать цвета лишь при достаточно большой ин тенсивности света.
31.10. П р и о т р а ж е н и и от вертикально го зеркала «правое» и «левое» меняются местами. В двух зеркалах вы увидите т р и изображения:
два «обычных», где «левое» и « правое» поменялись местами, а м еж д у
н им и — третье изображение, в котором «левое» и « правое» не меняются местами. Это изображение получилось в результате двух отражений,
т а к ч т о на самом деле «правое» и «левое» менялись местами дважды.
31.16. Красная пл енка выступает в роли фильтра: она пропускает к нашим глазам только красный свет и поглощает все остальные. По этой же
пр ич ин е фильтр определенного цвета, поставленный перед фонариком,
задерживает все цвета спектра, кроме своего собственного. Поэтому луч
фонарика будет иметь цвет фильтра. 31.19. Вода разделяет краски, которые растворяются с разной скоростью. Так м о ж н о различать фломастеры, содержащие одну ил и несколько красок. 31.20. Вода, забеленная
молоком, по-разному рассеивает лучи различных цветов спектра, т ак ж е
к а к атмосфера по-разному рассеивает солнечные лучи.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
3
Т ЕП ЛОВ ЫЕ Я В ЛЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Внутренняя энергия
4
Виды теплопередачи
7
Домашние экспериментальные задания
15
Удельная теплоемкость. Уравнение теплового баланса .... ... .. 17
Энергия топлива. Удельная теплота сгорания
24
Плавление и кристаллизация
28
Испарение, конденсация, кип е н и е
36
Тепловые двигатели
45
Домашние экспериментальные задания
48
Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Е ЯВ ЛЕ НИЯ
10. Электризация тел. Проводники и диэлектр ики
53
11. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона ......57
12. Электрическое поле
бО
13. Домашние экспериментальные задания
63
14. Электрический ток. Действия электрического тока .. ........ .. .65
15. Сила тока и напряжение. Закон Ома для участка цепи ......... 70
16. Последовательное и параллельное соединения проводников ... 77
17. Работа и мощность тока
86
18. Полупроводники и полупроводниковые приборы ...... .. ... .. ... 94
19. Домашние экспериментальные задания
95
20. Магнитные взаимодействия. Магнитное поле
97
21. Электромагнитная инд укци я .
Производство и передача электроэнергии
106
22. Электромагнитные волны
111
23. Домашние экспериментальные задания
113
ОПТИЧЕСКИЕЯВЛЕНИЯ
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Оптиче ские явления в природе
Прямолинейное распространение света
Отражение света. Изображение в зеркале
Преломление света
ЛИНЗЫ
Глаз. Оптические приборы
Дисперсия света. Цвет
Домашние экспериментальные задания
ОТВЕТЫ, У К А З А Н И Я , Р Е ШЕ НИЯ
Приложение
115
118
125
136
141
150
153
156
161
188
191