8

Решение: Согласно закону Ома для замкнутой цепи, сила тока, который протекает по проводнику, рассчитывается по формуле , где  – ЭДС источника тока,  – сопротивление проводника (в данном случае лампы),  – внутреннее сопротивление источника тока. Сопротивление лампы . Из рисунка следует, что сопротивление лампы  соответствует графику 3.

  ЗАДАНИЕ N 15 сообщить об ошибке Тема: Электростатическое поле в вакууме Два проводника заряжены до потенциалов 30 В и –20 В. Заряд 100 нКл  переносят с первого проводника на второй. При этом силы поля совершают работу (вмкДж), равную …

5 |

Решение: Работа  электростатических сил поля по перемещению заряда определяется по формуле , где q – перемещаемый заряд,  и  – потенциалы конечной и начальной точек соответственно. Тогда искомая работа 

 ЗАДАНИЕ N 16 сообщить об ошибке Тема: Магнитостатика Поле создано прямолинейным длинным проводником с током I₁. Если отрезок проводника с током I₂ расположен в одной плоскости с длинным проводником так, как показано на рисунке, то сила Ампера …

			лежит в плоскости чертежа и направлена влево
			лежит в плоскости чертежа и направлена вправо
			перпендикулярна плоскости чертежа и направлена «от нас»
			перпендикулярна плоскости чертежа и направлена «к нам»

  ЗАДАНИЕ N 17 сообщить об ошибке Тема: Электрические и магнитные свойства вещества Верным для неполярных диэлектриков является утверждение …

			Диэлектрическая проницаемость неполярных газообразных диэлектриков зависит от поляризуемости атома (молекулы), зависящей только от объема атома (молекулы) и от их концентрации
			Диэлектрическая восприимчивость неполярных диэлектриков обратно пропорциональна температуре
			Диэлектрическая восприимчивость неполярных диэлектриков прямо пропорциональна напряженности внешнего электрического поля
			Диэлектрическая проницаемость неполярных диэлектриков

Решение: Диэлектрическая проницаемость  где – диэлектрическая восприимчивость, которая вместе с электрической постоянной является коэффициентом пропорциональности между поляризованностью (вектором поляризации)  и напряженностью электрического поля :  Для неполярных диэлектриков характерна электронная (деформационная) поляризация: во внешнем электрическом поле происходит деформация электронных оболочек атомов и молекул, в результате которой молекула приобретает индуцированный (наведенный) электрический дипольный момент , пропорциональный напряженности внешнего поля . Здесь – поляризуемость атома (молекулы), зависящая только от объема атома (молекулы). Тепловое движение неполярных молекул никак не влияет на возникновение у них индуцированных дипольных моментов: векторы  всегда совпадают по направлению с вектором , а поляризуемость  не зависит от температуры. Поэтому диэлектрическая восприимчивость, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость не зависят от температуры при условии, что концентрация атомов (молекул) остается постоянной. Поскольку поляризованность  имеет смысл дипольного момента единицы объема,  а следовательно, и  зависят от концентрации атомов (молекул) и от поляризуемости атома (молекулы). Так как поляризованность (вектор поляризации)  совпадает по направлению с вектором  напряженности электрического поля,  следовательно 

  ЗАДАНИЕ N 18 сообщить об ошибке Тема: Уравнения Максвелла Физический смысл уравнения Максвелла  заключается в следующем …

			источником вихревого магнитного поля помимо токов проводимости является изменяющееся со временем электрическое поле
			изменяющееся со временем магнитное поле порождает вихревое электрическое поле
			«магнитных зарядов» не существует: силовые линии магнитного поля замкнуты
			источником электрического поля являются свободные электрические заряды

Решение: Из уравнения Максвелла  следует, что переменное электрическое поле, наряду с токами проводимости, является источником вихревого магнитного поля.

  ЗАДАНИЕ N 19 сообщить об ошибке Тема: Ядро. Элементарные частицы Для ядерных сил справедливым является утверждение, что они …

			проявляются лишь на малых расстояниях (короткодействие)
			являются центральными, то есть действуют по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов
			обладают зарядовой зависимостью
			не зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов

Решение: Ядерные силы являются короткодействующими: их действие проявляется только на расстояниях примерно ; не зависят от зарядов частиц. Ядерным силам свойственно насыщение, то есть удельная энергия связи нуклонов в ядре (если не учитывать легкие ядра) при увеличении числа нуклонов не растет, а остается приблизительно постоянной. Ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. Ядерные силы не являются центральными силами. Их нельзя представить действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

  ЗАДАНИЕ N 20 сообщить об ошибке Тема: Законы сохранения в ядерных реакциях Взаимодействие протона с нейтроном по схеме  не может идти из-за нарушения закона сохранения …

			барионного заряда
			электрического заряда
			спина
			лептонного заряда

Решение: Во всех фундаментальных взаимодействиях выполняются законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса (спина) и всех зарядов (электрического , барионного и лептонного ). Согласно закону сохранения барионного заряда  для всех процессов с участием барионов и антибарионов суммарный барионный заряд сохраняется. Барионам (нуклонам  и гиперонам) приписывается барионный заряд . Антибарионам (антинуклонам  и антигиперонам) – барионный заряд , а всем остальным частицам – барионный заряд . Реакция  не может идти из-за нарушения закона сохранения барионного заряда  так как .

 ЗАДАНИЕ N 21 сообщить об ошибке Тема: Ядерные реакции Через интервал времени, равный двум периодам полураспада, останется ____ % нераспавшихся радиоактивных ядер.

			25
			50
			75
			0

  ЗАДАНИЕ N 22 сообщить об ошибке Тема: Фундаментальные взаимодействия Установите соответствие между относительной интенсивностью фундаментальных взаимодействий и их видами, приняв за единицу интенсивность сильного взаимодействия. 1.  2. 

1			гравитационное
2			слабое
			электромагнитное

Решение: Под отношением интенсивностей взаимодействий в первом приближении можно понимать отношение энергий этих взаимодействий для двух одинаковых частиц (например, протонов), разделенных достаточно малым расстоянием. Если интенсивность сильного взаимодействия принять за единицу, то интенсивность электромагнитного взаимодействия будет равна , слабого –  и гравитационного – .

  ЗАДАНИЕ N 23 сообщить об ошибке Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах Двум молям водорода сообщили  теплоты при постоянном давлении. При этом его температура повысилась на ______ К. (Считать связь атомов в молекуле жесткой. ) Ответ округлите до целого числа.

10 |

Решение: Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты, получаемое газом, равно , где – изменение внутренней энергии, – работа газа. Количество теплоты, сообщаемое газу при постоянном давлении можно представить в виде  Здесь  – число степеней свободы молекул двухатомного газа с жесткой связью атомов в молекуле. Отсюда 

  ЗАДАНИЕ N 24 сообщить об ошибке Тема: Распределения Максвелла и Больцмана Формула  описывает распределение одинаковых молекул массой  по высоте в изотермической атмосфере; здесь – концентрация молекул при ,  – их концентрация на высоте . Для этой зависимости справедливы следующие утверждения …

			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для одного и того же газа при разных температурах, причем :
			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для двух разных газов при одинаковой температуре, причем массы молекул удовлетворяют соотношению :
			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для одного и того же газа при разных температурах, причем :
			приведенные на рисунке кривые соответствуют распределениям для двух разных газов при одинаковой температуре, причем массы молекул удовлетворяют соотношению

Решение: Зависимость концентрации молекул идеального газа от высоты  для некоторой температуры  определяется распределением Больцмана: , где  концентрация молекул на высоте , масса молекулы,  ускорение свободного падения,  постоянная Больцмана. Из формулы следует, что концентрация газа уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. При одной и той же температуре молекулы, имеющие меньшую массу, вследствие теплового движения более равномерно распределяются по высоте, и поэтому концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  меньше, чем для более тяжелых молекул (при одинаковом общем количестве молекул). Для молекул, имеющих бόльшую массу, скорость изменения концентрации выше. С другой стороны для одного и того же газа чем выше температура, тем выше интенсивность хаотического теплового движения, и концентрация молекул газа на «нулевом уровне»  меньше концентрации тех же молекул при более низкой температуре. При этом скорость уменьшения концентрации при увеличении высоты при боле высокой температуре ниже, то есть экспоненциальный спад более пологий.

  ЗАДАНИЕ N 25 сообщить об ошибке Тема: Средняя энергия молекул Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре  зависит от их конфигурации и структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле и самой молекулы. При условии, что имеет место поступательное и вращательное движение молекулы как целого, средняя кинетическая энергия молекулы водяного пара () равна …

Решение: Для статистической системы в состоянии термодинамического равновесия на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная , а на каждую колебательную степень –  Средняя кинетическая энергия молекулы равна: . Здесь , где  – число степеней свободы поступательного движения,  – число степеней свободы вращательного движения,  – число степеней свободы колебательного движения. Для молекул идеального газа ,  для линейных молекул и  для нелинейных молекул. Молекула водяного пара является нелинейной, поэтому для нее . Поскольку по условию имеет место поступательное и вращательное движение молекулы как целого, . Таким образом, . Тогда средняя энергия молекулы водяного пара () равна: .

  ЗАДАНИЕ N 26 сообщить об ошибке Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия Если количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику, уменьшится в 2 раза, то коэффициент полезного действия тепловой машины …

			увеличится на
			увеличится на
			уменьшится на
			уменьшится на

Решение: Коэффициент полезного действия тепловой машины определяется по формуле , где – количество теплоты, полученное рабочим телом от нагревателя; – количество теплоты, отданное рабочим телом холодильнику. При уменьшении  в два раза коэффициент полезного действия . Найдем изменение . Коэффициент полезного действия тепловой машины увеличится на .