Презентация по физике Качественные задачи ЕГЭ

ЕГЭ Две одинаковые лодки двигались в озере параллельными курсами со скоростями v1 и v2 > v1. В тот момент, когда лодки поравнялись, из первой лодки во вторую переложили рюкзак. Как при этом изменилась (увеличилась, уменьшилась, осталась без изменений) скорость второй лодки? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения. (Трением пренебречь).  Летом в ясную погоду над полями и лесами к середине дня часто образуются кучевые облака, нижняя кромка которых находится на одинаковой высоте. Объясните, опираясь на известные вам законы и закономерности, физические процессы, которые приводят к этому.. 1. Когда лучи Солнца нагревают за счет поглощения света влажную землю ивоздух около нее, из земли и растений активно испаряется вода, и более легкийнагретый за счет теплопроводности воздух с парами воды из-за действиявыталкивающей силы Архимеда поднимается вверх, образуя восходящиепотоки.2. В процессе подъема давление воздуха падает, а теплообмена сокружающими телами практически нет. Поэтому процесс изменения состояниявлажного воздуха близок к адиабатному, и его температура падает, аотносительная влажность растет.3. На определенной высоте, в момент достижения «точки росы», пары водыстановятся насыщенными и конденсируются в капли – образуется туман, тоесть облака. Туман с восходящим потоком воздуха продолжает подниматься иохлаждаться, так что мы наблюдаем образование кучевых облаков с четкой нижней кромкой В герметичную банку, сделанную из очень тонкой жести и снабженную наверху завинчивающейся крышкой, налили немного воды (заполнив малую часть банки) при комнатной температуре и поставили на газовую плиту, на огонь, не закрывая крышку. Через некоторое время, когда почти вся вода выкипела, банку сняли с огня, сразу же плотно завинтили крышку и облили банку холодной водой. Опишите физические явления, которые происходили на различных этапах этого опыта, а также предскажите и объясните его результат. Решение.1. После помещения банки на огонь вода в ней нагревалась через тонкую стенкубанки от горячих продуктов горения газа. При этом с ростом температуры водаиспарялась, и возрастало давление ее паров в банке, которые постепенно вытесняли изнее воздух. Когда вода закипела и почти вся испарилась, воздуха внутри банкипрактически не осталось. Давление насыщенных паров в банке при этом стало равновнешнему атмосферному давлению.2. Когда банку сняли с огня, закрыли крышкой и охладили холодной водой почти докомнатной температуры, горячие пары воды внутри банки остыли и практическицеликом сконденсировались на ее стенках, отдавая теплоту конденсации наружу,холодной воде, благодаря процессу теплопроводности через стенки.3. В соответствии с уравнением Клапейрона–Менделеева давление пара в банке резкоупало – во-первых, из-за уменьшения массы оставшегося в банке пара, и, во-вторых – из-за падения его температуры. Заметим, что резкое уменьшение давления в банке можнообъяснить и так: при понижении температуры до комнатной пары конденсируются,оставаясь насыщенными, но их давление становится намного меньше давлениянасыщенных паров воды при температуре кипения (примерно в 40 раз).4. Поскольку при комнатной температуре давление насыщенных паров водысоставляет лишь малую долю от атмосферного давления (не более 3–4%), тонкая банкапосле поливания ее водой окажется под действием разности этого большого внешнегодавления и низкого давления пара внутри. По этой причине на банку начнут действоватьбольшие сдавливающие силы, которые будут стремиться сплющить банку. Как только этисилы превысят предельную величину, которую могут выдержать стенки банки, то онасплющится, резко уменьшившись в объеме. На дно высокой мензурки, наполненной водой, бросили достаточно много крупных кристаллов хромпика, после чего мензурку накрыли крышечкой и оставили спокойно стоять на столе в течение длительного времени. Кристаллы хромпика растворяются в воде очень медленно, а плотность получающегося при этом ярко- оранжевого раствора больше плотности чистой воды. Опишите, что будет происходить с кристаллами и с жидкостью в мензурке с течением времени. Кристаллы будут медленно растворяться, вследствие чего их размеры будутуменьшаться. У дна мензурки образуется ярко-оранжевый насыщенныйраствор хромпика. Так как плотность этого раствора больше плотности воды,то он будет смешиваться с водой только вследствие процесса диффузии,который протекает очень медленно. Из-за диффузии раствор будет проникатьв верхние слои воды, которые будут постепенно окрашиваться, а чистая вода,наоборот, будет проникать вниз, способствуя дальнейшему растворениюкристаллов. В результате вода в мензурке постепенно будет окрашиваться воранжевый цвет, граница окраски будет постепенно подниматься всё выше ивыше, постепенно расплываясь. Через некоторое время вся вода в мензуркеокажется окрашенной: нижние слои сильнее, верхние – слабее. Затем из-за продолжающихся процессов растворения кристаллов и диффузииинтенсивность окраски выровняется по всей высоте мензурки, и вся мензуркаокажется заполненной равномерно окрашенным насыщенным раствором хромпика На трех металлических пластинках большой площади располагаются заряды. Какой заряд находится на левой плоскости первой пластины? Намагниченный стальной стержень начинаетсвободное падение с нулевой начальной скоростьюиз положения, изображенного на рис. 1. Пролетаясквозь закрепленное проволочное кольцо, стерженьсоздает в нем электрический ток, сила которогоизменяется со временем так, как показано на рис. 2.Почему в моменты времени t1 и t2 ток в кольцеимеет различные направления? Ответ поясните,указав, какие физические явления, закономерности и законы вы использовали для объяснения.Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь. 1) При движении магнита сквозь кольцо наблюдается явление электромагнитной индукции – вкольце возникает электрический ток, вызванный ЭДС индукции. По закону электромагнитной индукциизнак ЭДС ( плюс или минус ) зависит от знака изменения магнитногопотока ΔФ, пронизывающего плоскость кольца. Изменение знака ЭДС приводит к изменениюнаправления тока.2). В момент времени t1 магнит приближается к кольцу, и магнитный поток увеличивается,ΔФ>0, следовательно, εi < 0. В момент t2 магнит удаляется, и магнитный поток уменьшается,ΔФ< 0 , следовательно, εi > 0. Поэтому ток имеет различное направление. Рамка, помещенная в узкую щель междуполюсами магнита так, как показано на рис. 1, вмомент времени t = 0 начинает свободно падать снулевой начальной скоростью между полюсамимагнита. При этом в ней возникает электрическийток, сила которого изменяется с течениемвремени так, как показано на рис. 2.Почему в течение промежутка времени АВ иСD ток в рамке имеет различное направление? Ответ поясните, указав, какие физические явления,закономерности и законы вы использовали для объяснения. Влиянием тока в рамке на ее движениепренебречь. 1). При движении рамки сквозь полюса магнита наблюдается явление электромагнитнойиндукции – в рамке возникает электрический ток, вызванный ЭДС индукции. По законуэлектромагнитной индукции знак ЭДС ( плюс или минус ) зависит от знакаизменения магнитного потока ΔФ, пронизывающего плоскость рамки. Изменение знака ЭДСприводит к изменению направления тока.2). В промежутке времени АВ магнитный поток через рамку увеличивается, так как рамкавходит в магнитное поле, ΔФ>0, следовательно, εi < 0. В промежутке времени СD магнитныйпоток уменьшается, так как рамка выходит из магнитного поля, ΔФ< 0 , следовательно, εi > 0.Поэтому ток имеет разлчное направление В зазоре между полюсами электромагнита создано сильное магнитноеполе, линии индукции которого практически горизонтальны. Надзазором на некоторой высоте удерживают длинную плоскую меднуюпластинку, параллельную вертикальным поверхностям полюсов(см. рис.). Затем пластинку отпускают без начальной скорости, и онападает, проходя через зазор между полюсами, не касаясь их.Опишите, опираясь на физические законы, как и почему будетизменяться скорость пластинки во время ее падения. 1. Сначала пластинка начинает падать под действием силы тяжести сускорением свободного падения , при этом ее скорость увеличивается.2. Как только нижний край пластинки достигает области между полюсамимагнита, в которой существует сильное магнитное поле, магнитный потокчерез пластинку начинает возрастать, и в ней по закону электромагнитнойиндукции Фарадея появляются вихревые индукционные токи («токи Фуко»).Эти токи взаимодействуют по закону Ампера с магнитным полем магнита, и, всоответствии с правилом Ленца, появляется сила, тормозящая падениепластинки. Поэтому скорость пластинки начинает уменьшаться.3. Когда тормозящая сила сравнивается с силой тяжести, то ускорениепластинки становится равным нулю, и пластинка далее падает в зазореэлектромагнита с постоянной скоростью.4. Когда верхний край пластинки достигает верхнего края зазораэлектромагнита, магнитный поток через пластинку начинает падать, итормозящая сила уменьшается. При этом в соответствии со вторым закономНьютона скорость пластинки возрастает, и после ее выхода из магнитногополя продолжается падение с ускорением свободного падения . Медная прямоугольная рамка, по которойпротекает постоянный электрический токсилой может вращаться вокруг вертикальнойоси закрепленной в подшипниках. Привращении рамки на нее со стороны подшипниковдействуют силы вязкого трения. Опираясь назаконы электродинамики и механики, опишите иобъясните движение этой рамки послевключения однородного магнитного поля (см. рисунок). Решение: В однородном магнитном поле на правую и левую стороны рамкиначнут действовать равные по модулю, но противоположно направленныесилы Ампера. Сила, действующая на правую сторону рамки, будет направленаперпендикулярно плоскости рисунка "от нас"; сила, действующая на левуюсторону рамки, будет направлена перпендикулярно плоскости рисунка "нанас". На верхнюю и нижнюю стороны рамки магнитные силы действовать небудут. Силы, действующие на правую и левую стороны рамки, будутповорачивать рамку, стремясь установить ее плоскость перпендикулярнолиниям индукции магнитного поля. Поворачиваясь под действием этих сил,рамка будет разгоняться, и поэтому, повернувшись на угол 90°, она будетобладать некоторой скоростью. По этой причине рамка не остановится, а поинерции продолжит вращаться в том же направлении. Но теперь силы Амперабудут замедлять вращение рамки и она, в конце концов, остановится и поддействием сил Ампера начнет вращаться в обратном направлении. Такимобразом, возникнут колебания рамки. Из-за действия сил вязкого трения этиколебания будут постепенно затухать. В итоге, когда они окончательнозатухнут, рамка окажется в положении устойчивого равновесия, при которомплоскость рамки будет перпендикулярна вектору .