Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. \(1.\) При уменьшении длины нити математического маятника период его колебаний увеличивается. \(2.\) В процессе плавления кристаллического тела его температура не изменяется и не зависит от массы вещества. \(3.\) Напряженность электрического поля определяется как отношение силы, действующей на положительный точечный заряд в электрическом поле, к величине этого заряда. \(4.\) Для электромагнитных волн можно наблюдать явления их поглощения, отражения, преломления, но невозможно наблюдать их поляризацию. \(5.\) В нейтральном атоме число нейтронов в ядре всегда равно числу электронов в электронной оболочке атома.

\(1.\) Неверно. Период колебаний математического маятника: \(T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}\)где \(l\) — длина нити, \(g\) — ускорение свободного падения. При уменьшении \(l\) период \(T\) уменьшается. \(2.\) Верно. При плавлении: — Температура остается постоянной (температура плавления) — Количество теплоты: \(Q = \lambda m\) (зависит от массы) — Сама температура плавления — характеристика вещества, не зависит от массы \(3.\) Верно. Определение напряженности: \(\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}\)где \(\vec{F}\) — сила, действующая на пробный заряд \(q\). \(4.\) Неверно. Электромагнитные волны обладают всеми волновыми свойствами: — Поляризация (линейная, круговая) — Интерференция — Дифракция Поляризация наблюдается, например, при отражении от диэлектриков. \(5.\) Неверно. Для нейтрального атома: — Число протонов \(Z\) = числу электронов — Число нейтронов \(N = A -Z\) (\(A\) — массовое число) Эти величины не обязаны быть равны (например, \(^{12}_6C\): 6 нейтронов и 6 электронов, но \(^{13}_6C\): 7 нейтронов и 6 электронов).

На рисунке изображен график зависимости амплитуды \(A\) установившихся вынужденных колебаний от частоты \(\nu\) вынуждающей силы. Погрешность определения физических величин с помощью этого графика равна половине соответствующего размера ячейки координатной сетки. Найдите величину резонансной частоты с учетом погрешности ее определения. Ответ запишите в виде последовательности чисел без пробелов и запятых между ними.

\(1.\) По графику определяем резонансную частоту, соответствующую максимальной амплитуде колебаний: \(\nu_{\text{рез}} = 1.250\,\text{кГц}\) \(2.\) Рассчитываем погрешность измерения частоты, которая равна половине размера ячейки сетки: \(\Delta\nu = 0.125\,\text{кГц}\)

Ученику необходимо экспериментально исследовать зависимость объема газа в сосуде с подвижным поршнем от внешнего давления. В распоряжении имеется пять сосудов с одинаковым газом при различных параметрах. Какие два сосуда следует выбрать для корректного исследования?

Для изучения зависимости объема \(V\) от давления \(p\) (изотермический процесс) необходимо выбрать сосуды, где: Масса газа \(m\) одинакова. Температура \(T\) (в Кельвинах) одинакова. Давление \(p\) разное. Уравнение состояния идеального газа: \(pV = \frac{m}{M}RT \implies V = \frac{mRT}{Mp}\)

Известно, что вечерняя роса на траве — это к хорошей, ясной погоде, а сухая трава — к пасмурной. Объясните с точки зрения физических законов и закономерностей, почему так. Юный физик в летний вечер решил отправиться на прогулку и оценить, какая масса воды содержится в \(1\ \text{м}^3\) влажного атмосферного воздуха. Какие приборы ему необходимо взять с собой для того, чтобы провести необходимые измерения? Какие справочные (табличные) значения понадобятся ему для проведения вычислений?

\(1)\) Почему роса выпадает в ясную ночь и не выпадает при пасмурной. В ясную ночь поверхность земли и растения эффективно охлаждаются за счет теплового излучения в небо: атмосферный слой сверху прозрачен для длинноволнового излучения, поэтому излучаемая поверхностью энергия уходит в космос, а взамен поступает мало излучения от облаков. В результате поверхность холоднее воздуха рядом с ней. Если температура поверхности понижается ниже точки росы воздуха, содержащегося над ней, то насыщенность водяного пара при температуре поверхности \(p_{\text{нас}}(T_{\text{пов}})\) становится меньше парциального давления водяного пара \(p_v\) в воздухе, и избыточный пар конденсируется в капли: образуется роса. При пасмурной погоде облака действуют как «одеяло», возвращая излучение назад, поверхность охлаждается значительно меньше и редко достигает точки росы, поэтому роса не образуется. \(2)\) Какие физические законы здесь задействованы. Тепловое излучение описывается законом Стефана — Больцмана, тепловой баланс поверхности определяется разностью излучаемой и поглощаемой энергии. Формула для условия конденсации: конденсат образуется, если \(p_v>p_{\text{нас}}(T_{\text{пов}}).\) Давление насыщенных паров \(p_{\text{нас}}(T)\) быстро растет с температурой, поэтому невысокое понижение \(T_{\text{пов}}\) может привести к фазовому переходу пара в жидкость. \(3)\) Приборы и справочные данные, необходимые юному физику. \(4)\) Формула для массы воды в \(1\ \text{м}^3\) влажного воздуха и порядок действий. Парциальное давление водяного пара равно \(p_v=\varphi\cdot p_{\text{нас}}(T)\) где \(\varphi\) — относительная влажность (в дробном виде, например \(0.60\) для \(60\%\)), \(p_{\text{нас}}(T)\) — давление насыщенных паров при температуре \(T.\) Плотность водяного пара при давлении \(p_v\) и температуре \(T\) можно получить из уравнения состояния идеального газа в виде \(m_{\text{п}}=\rho_{\text{п}}V,\quad \rho_{\text{п}}=\dfrac{\mu\,p_v}{R\,T}\) где \(\mu\) — молярная масса воды, \(R\) — газовая постоянная, \(T\) — абсолютная температура в К. Для объема \(V=1\ \text{м}^3\) масса воды равна \(m=\dfrac{\mu\,\varphi\,p_{\text{нас}}(T)}{R\,T}\) Шаги измерений и вычислений: измерить \(\varphi\) и \(T,\) взять из таблицы \(p_{\text{нас}}(T),\) подставить в формулу и вычислить \(m.\) Итог: В ясную ночь поверхность охлаждается сильнее излучением, опускается ниже точки росы и образуется роса. Чтобы оценить массу воды в \(1\ \text{м}^3\) влажного воздуха, юному физику нужны гигрометр (или психрометр), точный термометр, при необходимости барометр, а также таблицы \(p_{\text{нас}}(T),\) значение \(\mu\) и \(R.\) Вычисление проводится по формуле \(m=\dfrac{\mu\,\varphi\,p_{\text{нас}}(T)}{R\,T}\)

Тело начинает движение из состояния покоя с постоянным ускорением. На первом километре пути оно разгоняется до скорости \(v_1 = 54\,\text{км/ч}.\) Определите общее время разгона \(t,\) если за это время тело прошло путь \(s = 2\ 250\,\text{м}.\)

Используем формулу равноускоренного движения без начальной скорости: \(v_1^2 = 2a s_1 \implies a = \frac{v_1^2}{2s_1}\) Подставляем значения: \(a = \frac{15^2}{2 \cdot 1\ 000} = \frac{225}{2\ 000} = 0.1125\,\text{м/с}^2\) Для всего пути \(s\) применяем формулу: \(s = \frac{a t^2}{2} \implies t = \sqrt{\frac{2s}{a}}\) Подставляем ускорение и путь: \(t = \sqrt{\frac{2 \cdot 2\ 250}{0.1125}} = \sqrt{40\ 000} = 200\,\text{с}\) Ответ: общее время разгона тела составило \(t = 200\,\text{с}.\)