Электроемкость
В курсе физики основной школы вы уже познакомились с конденсатором – устройством, предназначенным для накопления электрических зарядов.
Например, плоский конденсатор (рис. 54.1) состоит из двух параллельных пластин, расстояние между которыми намного меньше их размеров. Эти пластины называют обкладками конденсатора.
Между обкладками конденсатора находится диэлектрик. Им может быть, например, воздух. Но чаще пространство межу обкладками заполняют жидким или твердым диэлектриком.
Если сообщить обкладкам конденсатора равные по модулю, но противоположные по знаку электрические заряды, то поле, созданное этими зарядами, будет сосредоточено практически полностью между обкладками (см. рис. 51.6).
Зарядом конденсатора называют модуль заряда любой из го обкладок (напомним, что разноименные заряды на обкладках конденсатора равны по модулю).
Если увеличить заряды обкладок конденсатора, скажем, 3 раза, то при этом напряженность поля между обкладками увеличится также в 3 раза. Значит, в 3 раза увеличится и работа поля по перемещению заряда с одной обкладки на другую. Следовательно, напряжение между обкладками увеличится тоже в 3 раза.
Это рассуждение показывает, что напряжение между обкладками конденсатора прямо пропорционально заряду конденсатора. Поэтому отношение заряда q конденсатора к напряжению U между его обкладками не зависит ни от заряда, и от напряжения. Следовательно, это отношение является характеристикой самого конденсатора.
Отношение заряда конденсатора к напряжению между его обкладками называют электроемкостью:
C = q/U. (1)
Единица электроемкости. Единицей электроемкости является 1 фарад (Ф). Эта единица названа в честь английского ученого Майкла Фарадея.
1Ф = 1 Кл / 1 В.
Если конденсатор имеет электроемкость 1 Ф, то при заряде 1 Кл напряжение между его обкладками равно 1 В. Это очень большая электроемкость, поэтому для практических целей используют такие единицы электроемкости как микрофарад (10-6 Ф) и пикофарад (1 пФ = 10-12 Ф).
? 1. Чему равен заряд конденсатора, если его электроемкость равна 5 мкФ, а напряжение между его обкладками 200 В?
? 2. Как изменится электроемкость конденсатора, если:
а) заряд конденсатора увеличить в 2 раза?
б) напряжение между обкладками конденсатора уменьшить в 3 раза?
От чего зависит электроемкость плоского конденсатора?
Соединим одну из обкладок школьного демонстрационного конденсатора с корпусом электрометра, а другую – с его стержнем (рис. 54.2, а).
Зарядим конденсатор и начнем сближать обкладки. Мы увидим, что показания электрометра уменьшаются (рис. 54.2, б). Это означает, что разность потенциалов (напряжение) между обкладками уменьшается.
Поскольку заряд обкладок остается при этом неизменным, из формулы C = q/U следует, что при уменьшении расстояния между обкладками электроемкость конденсатора увеличивается.
Если при неизменном расстоянии между пластинами конденсатора внести между ними диэлектрик (например, лист органического стекла), то разность потенциалов между пластинами уменьшится. Это указывает на то, что емкость конденсатора увеличилась.
Изменяя площадь пластин конденсатора, мы увидим, что при увеличении площади пластин емкость конденсатора увеличивается.
Более точные опыты и расчеты показывают, что электроемкость плоского конденсатора выражается формулой
C = (εε0S)/d, (2)
где S – площадь одной из обкладок, d – расстояние между ими, ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, заполняющего пространство между ними, ε0 = 8,85 * 10-12 Кл2 / (Н * м2) (так называемая электрическая постоянная).
? 3. Как изменится электроемкость конденсатора, если:
а) площадь его обкладок увеличить в 3 раза?
б) расстояние между обкладками уменьшить в 2 раза?
в) заполнить пространство между обкладками диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε = 4?
Соотношение между напряжением на конденсаторе и напряженностью поля между его обкладками. В пространстве между обкладками плоского конденсатора электрическое поле можно считать практически однородным. Поэтому если расстояние между ними обозначить d, получим следующее соотношение (см. § 53):
E = U/d.
? 4. Чему равен заряд плоского конденсатора, если его электроемкость 20 пФ, напряженность поля между обкладками 50 кВ/м, а расстояние между обкладками равно 5 мм?
? 5. Расстояние между обкладками плоского конденсатора увеличили в 3 раза при неизменном заряде. Как изменились напряжение между обкладками и напряженность поля?
Энергия заряженного конденсатора
Замкнем обкладки заряженного конденсатора через лампочку накаливания. Мы увидим, что при разрядке конденсатора лампочка вспыхнет. Это означает, что заряженный конденсатор обладает энергией.
Предположим, что мы раздвигаем обкладки заряженного конденсатора, начальное расстояние между которыми практически равно нулю. Раздвигая пластины, мы совершаем положительную работу, потому что разноименно заряженные обкладки притягиваются. При этом согласно закону сохранения энергии потенциальная энергия конденсатора возрастает. Расчет показывает, что она увеличивается на
Wp = qU/2, (3)
где q – модуль заряда обкладки (заряд конденсатора), U – напряжение между его пластинами. Это и есть энергия заряженного конденсатора.
Множитель ½ в формуле (3) обусловлен тем, что, раздвигая пластины конденсатора, мы перемещаем каждую из них в поле, созданном зарядом одной (другой) пластины. А напряженность поля, создаваемого одной обкладкой, в 2 раза меньше модуля напряженности поля между обкладками.
? 6. Докажите, что энергия заряженного конденсатора выражается также формулами
Wp = q2/2C, (4)
Wp = CU2/2. (5)
Подсказка. Воспользуйтесь формулой C = q/U.
Из формулы (4) следует, что энергия заряженного конденсатора обратно пропорциональна его электроемкости, а из формулы (5) следует, что она, наоборот, прямо пропорциональна электроемкости. Не противоречат ли эти формулы одна другой?
Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим, как изменяется энергия конденсатора при изменении его электроемкости. Конденсаторы, электроемкость которых можно изменять, широко используются, особенно в радиотехнике: например, с их помощью настраивают радиоприемник на волну той или иной радиостанции (подробнее мы расскажем об этом в курсе физики 11-го класса). Такие конденсаторы называют конденсаторами переменной емкости.
Например, в описанном выше опыте (см. рис. 54.2) электроемкость конденсатора увеличивалась при сближении его пластин.
Исследуя зависимость энергии конденсатора от его электроемкости, очень важно учитывать, какая величина остается неизменной при изменении электроемкости: заряд конденсатора или напряжение между его пластинами.
? 7. Электроемкость конденсатора увеличивают в 3 раза при неизменном заряде.
а) Найдите изменение энергии конденсатора, используя формулу (4).
б) Как изменилось напряжение между обкладками конденсатора?
в) Найдите изменение энергии конденсатора, используя формулу (5).
? 8. Электроемкость конденсатора увеличивают в 3 раза при неизменном напряжении между обкладками.
а) Найдите изменение энергии конденсатора, используя формулу (5).
б) Как изменился заряд конденсатора?
в) Найдите изменение энергии конденсатора, используя формулу (4).
Таким образом, мы видим, что противоречия между формулами (4) и (5) нет: обе эти формулы дают одинаковое значение энергии конденсатора, если принять во внимание, что заряд конденсатора и напряжение между его обкладками связаны соотношением C = q/U.
Энергия электрического поля
Потенциальную энергию зарядов в электрическом поле важно рассматривать также как энергию электрического поля. При перемещении зарядов друг относительно друга энергия созданного этими зарядами электрического поля изменяется.
Например, раздвигая заряженные обкладки конденсатора, мы совершаем положительную работу, потому что обкладки притягиваются друг к другу. Согласно закону сохранения энергии совершенная работа равна увеличению энергии электрического поля. Увеличивая расстояние между пластинами, мы увеличиваем объем пространства, занятый электрическим полем: на рисунке 54.3, а, б занятая электрическим поем область пространства для наглядности выделена светлым.
Расчеты показывают, что для однородного поля энергия электрического поля в заданной области пространства пропорциональна объему этой области и квадрату напряженности поля.
Дополнительные вопросы и задания
9. Все размеры воздушного конденсатора уменьшили в 2 раза и затем заполнили пространство между его обкладками диэлектриком.
а) Как изменилась электроемкость конденсатора вследствие уменьшения его размеров?
б) Чему равна диэлектрическая проницаемость диэлектрика, если после заполнения им пространства между обкладками значение электроемкости конденсатора стало равно первоначальному?
10. Маленький заряженный шарик подвешен на нити между вертикально расположенными пластинами воздушного конденсатора. Масса шарика 0,2 г, заряд 30 нКл, расстояние между пластинами 5 см. Нить отклонена на угол 30º от вертикали.
а) Изобразите на чертеже все силы, действующие на шарик.
б) Чему равна сила, действующая на шарик в электростатическом поле?
в) Чему равна напряженность поля между пластинами конденсатора?
г) Чему равна разность потенциалов между пластинами конденсатора?
11. Пространство между пластинами плоского конденсатора заполнено диэлектриком, диэлектрическая проницаемость которого равна 7. Заряды пластин конденсатора остаются неизменными. Как изменится при удалении диэлектрика:
а) электроемкость конденсатора?
б) разность потенциалов между его пластинами?
в) энергия конденсатора?
12. Пространство между пластинами воздушного конденсатора заполняют диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε и уменьшают расстояние между пластинами в 2 раза. При этом разность потенциалов между пластинами поддерживают неизменной.
а) Как изменяется электроемкость конденсатора?
б) Как изменяется заряд конденсатора?
в) Как изменяется энергия конденсатора?
Образцы вариантов ВПР 2023 года, демоверсии всероссийской проверочной работы для 11 класса по физике.
1. Сплошной кубик ставят на стол сначала гранью, имеющей наименьшую площадь поверхности, затем – гранью с наибольшей площадью поверхности (см. рис.).
Как при этом меняются давление и сила давления кубика на стол, а также потенциальная энергия кубика относительно поверхности стола?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
2. Алюминиевый шар на нити опускают в сосуд, полностью заполненный водой, до полного погружения, но не опускают на дно.
Как по мере погружения шара в воду меняются сила натяжения нити, а также давление и сила давления воды на дно сосуда? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
3. Цилиндр, в котором под подвижным поршнем находится воздух, начинают нагревать (см. рис.). Как будет изменяться концентрация молекул воздуха, а также давление и объём воздуха в цилиндре по мере нагревания?
4. Цилиндр, в котором под неподвижным поршнем находится воздух, начинают нагревать (см. рис.). Как будет изменяться концентрация молекул воздуха, а также внутренняя энергия и давление воздуха в цилиндре по мере нагревания?
5. Пуля, летящая в горизонтальном направлении, прошла сквозь вертикально расположенную фанерную мишень и продолжила движение в горизонтальном направлении. Как при этом изменилась кинетическая, потенциальная и внутренняя энергия пули?
6. Математический маятник совершает незатухающие гармонические колебания. Как меняется кинетическая, потенциальная и полная механическая энергия маятника при переходе из точки А в точку Б?
7. Гофрированный цилиндр, в котором под закреплённым поршнем находится воздух, начинают охлаждать, поместив в сосуд с холодной водой (см. рис.). Как будет изменяться концентрация молекул воздуха, а также внутренняя энергия и давление воздуха в цилиндре по мере охлаждения?
8. Гофрированный цилиндр, в котором под подвижным поршнем находится воздух, начинают очень медленно сжимать (см. рис.). Как будет изменяться концентрация молекул воздуха, а также внутренняя энергия и давление воздуха в цилиндре по мере сжатия?
9. Космический корабль, движущийся по круговой орбите вокруг Земли, сместился на другую круговую орбиту, меньшего радиуса. Как при этом изменились сила тяготения, действующая на корабль со стороны Земли, кинетическая энергия корабля и его потенциальная энергия взаимодействия с Землёй?
10. Планета движется по эллиптической орбите вокруг звезды. Как меняются при переходе планеты из перигелия в афелий сила тяготения, действующая на планету со стороны звезды, а также кинетическая энергия планеты и потенциальная энергия взаимодействия планеты и звёзды?
11. Замкнутый гофрированный цилиндр подключён к манометру. Объём цилиндра, в котором под подвижным поршнем находится воздух, начинают очень медленно увеличивать (см. рис.). Как будет изменяться концентрация молекул воздуха, а также внутренняя энергия и давление воздуха в цилиндре по мере расширения?
12. В цилиндре под подвижным поршнем находится воздух. Поршень начинают очень быстро двигать, так что объём под поршнем резко возрастает (см. рис.). Как изменятся концентрация и средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул воздуха, а также температура воздуха в цилиндре в результате расширения?
13. Как меняются в момент выстрела модуль импульса ядра, модуль импульса орудия и полный импульс системы орудие-ядро (см. рис.)?
14. Летящий под углом α к горизонту камень попадает в нагруженную песком неподвижную тележку. Как в момент падения меняется модуль проекции импульса на горизонтальную ось для камня, тележки и системы тел «камень-тележка»?
15. В колбу с воздухом через пробку вставлена стеклянная трубка. Колбу перевернули, опустив стеклянную трубку в стакан с водой, и начали охлаждать смоченной холодной водой тканью (см. рис.). Как будут изменяться масса, объём и внутренняя энергия воздуха в колбе в результате охлаждения?
16. В колбу с воздухом через пробку вставлена стеклянная трубка. Предварительно охлажденную в холодильнике колбу перевернули, опустив стеклянную трубку в стакан с водой, и начали нагревать рукой. При этом из трубки выходят пузырьки воздуха (см. рис.). Как будут изменяться масса, плотность и давление воздуха в колбе в результате нагревания?
17. Лыжник скользит вниз с горки. Угол наклона горки и коэффициент трения скольжения на участке спуска остаются постоянными. Как меняются в процессе спуска ускорение движения лыжника, его скорость и полная механическая энергия?
18. Мяч бросают в горизонтальном направлении на высоте h относительно поверхности земли. Как в процессе падения мяча изменяются проекция скорости мяча на горизонтальную ось, ускорение мяча и его кинетическая энергия? Сопротивлением воздуха пренебречь.
19. Герметично закрытый сосуд, частично заполненный водой, длительное время хранился при комнатной температуре, а затем был переставлен в холодильник. Как изменятся в холодильнике плотность водяного пара, относительная влажность и абсолютная влажность воздуха в сосуде?
20. Герметично закрытый сосуд, частично заполненный водой и длительное время находящийся в холодильнике, был переставлен в тёплое помещение. Как со временем изменятся в теплом помещении плотность водяного пара, относительная влажность и абсолютная влажность воздуха в сосуде?
21. К моменту окончания сгорания заряда дымного пороха ядро продвинулось в стволе пушки на 2/3 его длины (см. рисунок).
Как с этого момента и до вылета ядра из ствола изменялись импульс ядра, плотность и температура пороховых газов. Теплообменом между стволом пушки и пороховыми газами пренебречь.
22. Нитяной маятник, состоящий из шара и нити, совершает малые колебания (см. рис.). Как изменяются модуль проекции vx скорости шара, его потенциальная энергия и сила натяжения нити, действующая на шар, при движении от положения равновесия? Потенциальная энергия отсчитывается от положения равновесия.
23. К моменту окончания сгорания заряда дымного пороха ядро продвинулось в стволе пушки на 2/3 его длины (см. рис.).
Как с этого момента и до вылета ядра из ствола изменялись кинетическая энергия ядра, давление и внутренняя энергия пороховых газов. Теплообменом между стволом пушки и пороховыми газами пренебречь.
24. Сплошной кубик ставят на стол сначала гранью, имеющей наименьшую площадь поверхности, затем — гранью с наибольшей площадью поверхности (см. рис.).
25. Нитяной маятник, состоящий из шара и нити, совершает малые колебания (см. рис.). Как изменяются модуль проекции ax ускорения шара, его кинетическая энергия и сила тяжести, действующая на шар, при движении от положения равновесия?
26. Автомобиль на большой скорости въехал на «горбатый мост», при этом скорость его движения по мосту остаётся постоянной по модулю (см. рис.). Как изменились в верхней точке моста импульс и полная механическая энергия автомобиля, а также сила его давления на асфальт по сравнению с тем, какими они были на горизонтальном участке дороги?
27. В термос с водой комнатной температуры положили несколько кубиков льда (tльда = 0 °C), после чего термос плотно закрыли. Считая термос идеальным теплоизолятором, укажите, как в пределах нескольких минут изменяются температура льда, масса воды и внутренняя энергия смеси воды со льдом?
28. Автомобиль на большой скорости въехал на «горбатый мост», при этом скорость его движения по мосту остаётся постоянной по модулю (см. рис.). Как изменились в верхней точке моста сила тяжести, действующая на автомобиль, импульс и потенциальная энергия автомобиля по сравнению с тем, какими они были на горизонтальном участке дороги?
29. В термос с водой комнатной температуры положили несколько кубиков льда (tльда = 0 °C), после чего термос плотно закрыли. Считая термос идеальным теплоизолятором, укажите, как в пределах нескольких минут изменяются температура воды, масса льда и внутренняя энергия смеси воды со льдом?
30. Рыболов вытащил надувную лодку из воды и оставил её на берегу под палящими лучами солнца. Как за первые минуты пребывания лодки на берегу изменились плотность и давление воздуха в лодке, а также среднеквадратичная скорость молекул газов, входящих в его состав? Объём лодки считать неизменным.
31. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул на батут без травм с высоты 8-го этажа. Как менялись кинетическая энергия пожарного, сила тяжести, действующая на него, и его модуль импульса за время от начала касания сетки до максимального её прогиба?
32. Рыболов вытащил надувную лодку из воды и оставил её на берегу под палящими лучами солнца. Как за первые минуты пребывания лодки на берегу изменились масса и давление воздуха в лодке, а также средняя кинетическая энергия молекул газов, входящих в его состав? Объём лодки считать неизменным.
33. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул на батут без травм с высоты 8-го этажа. Как изменялись его модуль импульса и кинетическая энергия, а также модуль силы упругости сетки за время от начала касания пожарным сетки батута до максимального её прогиба? Считать, что деформация батута подчиняется закону Гука.
34. Тяжёлый шарик, отпущенный без толчка у поверхности воды, медленно тонет в стакане (см. рис.). Как меняются в течение всего времени падения шарика на дно его потенциальная энергия, сила тяжести, действующая на шарик, и потенциальная энергия воды в стакане? Потенциальная энергия отсчитывается от дна стакана.
35. Практически без первоначального толчка мальчики скатываются со склона горки на санках, которые затем останавливаются на горизонтальном участке (см. рис.). Коэффициент трения полозьев санок о снег одинаковый на всём пути. Как меняются потенциальная энергия и импульс санок при движении по склону, а также их кинетическая энергия при движении на горизонтальном участке? Потенциальная энергия отсчитывается от подножия горки.
36. Пробка медленно всплывает со дна стакана к поверхности (см. рис.). Как меняются во время всплытия потенциальная энергия пробки, потенциальная энергия воды в стакане и сила тяжести, действующая на пробку? Потенциальная энергия отсчитывается от дна стакана.
37. Практически без первоначального толчка мальчики скатываются со склона горки на санках, которые затем останавливаются на горизонтальном участке (см. рис.). Коэффициент трения полозьев санок о снег одинаковый на всём пути. Как меняются потенциальная энергия и кинетическая энергия мальчиков при движении по склону и их импульс при движении на горизонтальном участке? Потенциальная энергия отсчитывается от подножия горки.
38. В стеклянный чайник налили холодную воду (tводы = 20 °C) до половины его объёма и поставили на огонь. Как с течением времени (до момента кипения) будут меняться давление водяных паров над поверхностью воды, масса и температура воды в чайнике?
39. Турист находится в кабинке равномерно вращающегося колеса обозрения, которое опускает его от верхней точки к нижней (см. рис.). Как при этом меняются полная механическая энергия туриста, его кинетическая энергия и модуль его импульса? Потенциальная энергия отсчитывается от нижнего положения кабинки.
Для каждой величины определите характер её изменения:
40. В стеклянный чайник налили холодную воду до половины его объёма и поставили на огонь. Вода закипела. Как в процессе кипения воды изменяются давление водяных паров над поверхностью воды, температура воды и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул воды в чайнике?
41. Турист находится в кабинке равномерно вращающегося колеса обозрения, которое поднимает его от нижней точки к верхней (см. рис.). Как при этом меняются кинетическая энергия туриста, его потенциальная энергия и модуль центростремительного ускорения?
42. В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рис.). В сосуд закачивается ещё в два раза большее количество газа при неизменной температуре. Как изменится в результате этого давление газа и концентрация его молекул?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
43. С вершины наклонной плоскости из состояния покоя скользит с ускорением лёгкая коробочка, в которой находится груз массой m (см. рис.). Как изменятся ускорение и модуль работы силы трения при перемещении коробочки от вершины до основания наклонной плоскости, если в коробочке будет лежать груз массой 5m?
44. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул с высоты 8-го этажа на батут без травм. Как изменились кинетическая энергия пожарного и сила тяжести, действующая на него, за время от начала касания сетки до максимального её прогиба? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
45. Гофрированный цилиндр, в котором под закреплённым поршнем находится воздух, начинают охлаждать, поместив в сосуд с холодной водой (см. рис.). Как будет изменяться концентрация молекул воздуха, а также давление воздуха в цилиндре по мере охлаждения? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
46. Нитяной маятник, состоящий из шара и нити, совершает малые колебания (см. рис.). Как изменяются модуль проекции vx скорости шара и сила натяжения нити, действующая на шар, при движении от положения равновесия? Потенциальная энергия отсчитывается от положения равновесия.
47. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул с высоты 8-го этажа на батут без травм. Как изменились потенциальная энергия взаимодействия пожарного с Землёй и модуль импульса пожарного за время от начала касания сетки до максимального её прогиба? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
48. К моменту окончания сгорания заряда дымного пороха ядро продвинулось в стволе пушки на 2/3 его длины (см. рис.).
Как с этого момента и до вылета ядра из ствола изменились давление и внутренняя энергия пороховых газов? Теплообменом между стволом пушки и пороховыми газами пренебречь.
49. Рыболов вытащил надувную лодку из воды и оставил её на берегу под палящими лучами солнца. Как за первые минуты пребывания лодки на берегу изменились масса и давление воздуха в лодке? Объём лодки считать неизменным.
50. Медный проводник подвесили на упругих пружинках и поместили между полюсами магнита (см. рис.). Как изменятся сила Ампера и растяжение пружинок при увеличении силы электрического тока, пропускаемого через проводник?
51. Нитяной маятник, состоящий из шара и нити, совершает малые колебания (см. рис.). Как изменяются сила натяжения нити и сила тяжести, действующая на шар, при его движении от положения равновесия? Потенциальная энергия отсчитывается от положения равновесия.
52. Ученик включил две одинаковые лампы в сеть постоянного напряжения, как показано на рисунке. Как изменятся накал лампы 1 (потребляемая мощность) и накал лампы 2 при замыкании ключа?
53. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул с высоты 8-го этажа на батут без травм. Как изменились кинетическая энергия пожарного и модуль силы упругости сетки за время от начала касания сетки до максимального её прогиба?
54. В колебательном контуре раздвинули пластины конденсатора.
Как при этом изменятся частота и период собственных колебаний электрического заряда в контуре?
55. На рисунке представлена энергетическая схема серий линий излучения (поглощения) для атома водорода.
Как изменятся в среднем частота излучения и энергия излучаемых квантов при переходе от серии Пашена к серии Бальмера?
56. Рыболов вытащил надувную лодку из воды и оставил её на берегу под палящими лучами солнца. Как за первые минуты пребывания лодки на берегу изменились плотность воздуха в лодке и внутренняя энергия газов, входящих в его состав? Объём лодки считать неизменным.
57. Из однородной металлической проволоки сделано кольцо. Напряжение на полюсах источника тока постоянно.
Как изменятся общее сопротивление и потребляемая мощность цепи, если переключатель К перевести из положения 3 в положение 2?
58. Для наблюдения внешнего фотоэффекта цинковую пластину облучают фотонами с энергией 5 эВ при неизменной интенсивности излучения. В таблице даны значения работы выхода электронов для некоторых металлов.
Как изменятся фототок насыщения и кинетическая энергия фотоэлектронов, если цинковую пластину заменить на серебряную?
59. Рыболов вытащил надувную лодку из воды и оставил её на берегу под палящими лучами солнца. Как за первые минуты пребывания лодки на берегу изменились плотность воздуха в лодке и внутренняя энергия газов, входящих в его состав? Объём лодки считать неизменным.
60. В стеклянный чайник налили холодную воду до половины его объёма, поставили на огонь. Вода закипела. Как в процессе кипения воды будут изменяться масса воды и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул воды в чайнике?
61. Рыболов вытащил надувную лодку из воды и оставил её на берегу под палящими лучами солнца. Как за первые минуты пребывания лодки на берегу изменились давление воздуха в лодке и среднеквадратичная скорость молекул газов, входящих в его состав? Объём лодки считать неизменным.
62. Турист находится в кабинке равномерно вращающегося колеса обозрения, которое опускает его от верхней точки к нижней (см. рисунок). Как при этом меняются потенциальная энергия туриста и модуль центростремительного ускорения? Потенциальная энергия отсчитывается от нижнего положения кабинки.
63. Ученик включил две одинаковые лампы в сеть постоянного напряжения, как показано на рисунке. Как изменятся сила тока и напряжение на лампе Л1 при замыкании ключа?
64. При пропускании электрического тока по изолированному проводу, намотанному на железный болт, к болту притягиваются гвозди (см. рисунок).
Как изменятся сила тока в электрической цепи и модуль магнитной индукции у торца болта при перемещении ползунка реостата вправо?
65. Пробка медленно всплывает со дна стакана к поверхности воды в нём (см. рисунок). Как изменились в течение всего времени всплытия пробки её потенциальная энергия и потенциальная энергия воды в стакане? Потенциальная энергия отсчитывается от дна стакана.
66. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул с высоты 8-го этажа на батут без травм. Как изменились кинетическая энергия пожарного и модуль силы упругости сетки за время от начала касания сетки до максимального её прогиба?
Автомобиль на большой скорости въехал на «горбатый» мост, при этом скорость его движения по мосту остаётся постоянной по модулю (см. рисунок). Как изменились в верхней точке полная механическая энергия автомобиля, а также сила его давления на асфальт по сравнению с тем, какими они были на горизонтальном участке дороги?
68. В таблице представлены абсолютные показатели преломления n для ряда веществ.
Как изменятся частота монохроматического луча света и скорость его распространения при
переходе луча из кварца в этиловый спирт?
69. В термос с водой комнатной температуры положили несколько кубиков льда (tльда = 0 °C), после чего термос плотно закрыли. Считая термос идеальным теплоизолятором, укажите, как в пределах нескольких минут изменяются температура воды и масса льда?
70. В стеклянный чайник налили холодную воду до половины его объёма, поставили на огонь. Вода закипела. Как в процессе кипения воды будут изменяться давление водяных паров над поверхностью воды и температура воды в чайнике?
71. Ученик включил две одинаковые лампы в сеть постоянного напряжения, как показано на рисунке. Как изменятся общее сопротивление и потребляемая мощность цепи при замыкании ключа?
72. В стеклянный чайник налили холодную воду до половины его объёма, поставили на огонь и закрыли крышкой. Как с течением времени (до момента кипения) будут меняться масса и температура воды в чайнике?
захватило нейтрон и испустило протон. Как изменятся в результате зарядовое и массовое число у получившегося ядра по сравнению с ядром железа
74. На рисунке представлена энергетическая схема серий линий излучения (поглощения) для атома водорода.
Как изменятся в среднем частота излучения и энергия излучаемых квантов при переходе от серии Лаймана к серии Бальмера?
75. Автомобиль на большой скорости въехал на «горбатый» мост, при этом скорость его движения по мосту остаётся постоянной по модулю (см. рисунок). Как изменились в верхней точке моста импульс и полная механическая энергия автомобиля по сравнению с тем, какими они были на горизонтальном участке дороги?
76. Тяжёлый шарик, отпущенный без толчка у поверхности воды, медленно тонет в стакане с водой (см. рисунок). Как изменились в течение всего времени падения шарика на дно его потенциальная энергия и потенциальная энергия воды в стакане? Потенциальная энергия отсчитывается от дна стакана.
77. В термос с водой комнатной температуры положили несколько кубиков льда (tльда = 0 °C), после чего термос плотно закрыли. Считая термос идеальным теплоизолятором, укажите, как в пределах нескольких минут изменяются температура льда и внутренняя энергия смеси воды со льдом.
78. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит выбивание фотоэлектронов. Как изменятся работа выхода электронов и их кинетическая энергия при увеличении интенсивности падающего света? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
79. В колебательном контуре раздвинули пластины конденсатора.
Как при этом изменятся электроёмкость конденсатора и период собственных колебаний контура?
80. В колебательном контуре уменьшили площадь S пластин конденсатора.
Как при этом изменятся электроёмкость конденсатора и частота собственных колебаний контура?
81. К моменту окончания сгорания заряда дымного пороха ядро продвинулось в стволе пушки на
его длины (см. рисунок). Как с этого момента и до вылета ядра из ствола изменились импульс ядра и плотность пороховых газов? Теплообменом между стволом пушки и пороховыми газами пренебречь.
82. Электрометр присоединили к отрицательно заряженной цинковой пластине. На пластину направили ультрафиолетовое излучение.
Как изменятся кинетическая энергия вылетающих электронов и скорость разрядки электрометра при увеличении интенсивности ультрафиолетового излучения?
83. В начале ХХ в. пожарный однажды спрыгнул с высоты 8-го этажа на батут без травм. Как изменились кинетическая энергия пожарного и потенциальная энергия деформации сетки за время от начала касания сетки до максимального её прогиба?