Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите в ответе их номера. \(1)\) Материальная точка движется равноускоренно под действием нескомпенсированной постоянной силы. \(2)\) В ходе процесса плавления кристаллического тела его температура и внутренняя энергия не меняются. \(3)\) В гальваническом элементе происходит преобразование механической энергии в электрическую. \(4)\) Рентгеновское, гамма- и видимое излучения имеют электромагнитную природу и различаются длиной волны в вакууме. \(5)\) Тепловые нейтроны вызывают деления ядер урана в некоторых типах ядерных реакторов атомных электростанций.

\(1)\) Верно. Согласно второму закону Ньютона \(F = ma,\) при действии постоянной нескомпенсированной силы \(F\) на тело оно движется с постоянным ускорением \(a = \dfrac{F}{m}.\) \(2)\) Неверно. При плавлении кристаллического тела температура остается постоянной, но внутренняя энергия увеличивается за счет затрат теплоты на разрушение кристаллической решетки. \(3)\) Неверно. В гальваническом элементе происходит преобразование химической энергии в электрическую, а не механической. \(4)\) Верно. Рентгеновское, видимое и гамма-излучения относятся к электромагнитным волнам, различающимся длиной волны \(\lambda\) в вакууме. \(5)\) Верно. Деление ядер урана в реакторах возможно под действием медленных (тепловых) нейтронов.

Для определения объема одной канцелярской скрепки проводили измерение объема воды, вытесненной \(N = 20\) скрепками. Результат измерения показал изменение объема \(V = (50 \pm 2)\,\text{см}^3.\) Требуется найти объем одной скрепки с учетом погрешности. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

\(1.\) Вычисляем средний объем одной скрепки: \(v = \frac{V}{N} = \frac{50\,\text{см}^3}{20} = 2.5\,\text{см}^3\) \(2.\) Определяем погрешность объема одной скрепки: \(\Delta v = \frac{\Delta V}{N} = \frac{2\,\text{см}^3}{20} = 0.1\,\text{см}^3\)

Необходимо экспериментально определить коэффициент трения скольжения между деревянным бруском и поверхностью стола. Для проведения эксперимента ученик взял деревянный брусок и динамометр. Какие два предмета из приведенного ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента? \(1.\) Набор грузов известной массы. \(2.\) Электронные весы. \(3.\) Линейка. \(4.\) Секундомер. \(5.\) Штатив с блоком. В ответ запишите номера выбранного оборудования.

\(1)\) Коэффициент трения скольжения определяется по формуле \(\mu = \dfrac{F_{\text{тр}}}{N},\) где \(F_{\text{тр}}\) — сила трения, \(N\) — сила нормальной реакции опоры. \(2)\) Силу трения можно измерить динамометром, равномерно перемещая брусок по поверхности. \(3)\) Сила нормальной реакции равна весу бруска: \(N = mg.\) \(4)\) Для изменения нормальной силы и построения графика зависимости \(F_{\text{тр}}(N)\) необходим набор грузов известной массы. \(5)\) Для точного измерения пути при равномерном движении и контроля расстояния нужна линейка. \(6)\) Электронные весы не нужны, так как массы грузов известны; секундомер и штатив с блоком не требуются для данного метода.

В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают медленно выдвигать из сосуда. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

\(1)\) Если при данной температуре в сосуде одновременно присутствуют жидкость и пар, то пар является насыщенным. Давление насыщенного пара при фиксированной температуре определяется только температурой и не зависит от объема, т.е. \(p=p_{\text{нас}}(T).\) \(2)\) Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона — Менделеева) для водяного пара имеет вид \(pV=nRT\) где \(p\) — давление пара, \(V\) — объем пара, \(n\) — количество вещества пара, \(R\) — универсальная газовая постоянная, \(T\) — абсолютная температура. \(3)\) При медленном (квазистационарном) выдвижении поршня процесс для пара можно считать изотермическим при той же температуре \(T.\) Поскольку \(p_{\text{нас}}(T)\) фиксировано, то при увеличении объема \(V\) количество вещества пара \(n\) должно увеличиться, чтобы сохранить \(pV=nRT\) при неизменном \(p\) и \(T.\) Следовательно, молекулы пара должны появляться за счет испарения жидкости. \(4)\) Испарение означает переход вещества из жидкой фазы в паровую фазу, поэтому масса жидкости в сосуде уменьшается. Если жидкость в сосуде закончится, пар перестанет быть насыщенным и дальнейшее увеличение объема уменьшит давление, но пока жидкость присутствует, давление будет оставаться равным \(p_{\text{нас}}(T)\) за счет испарения. Итог: масса жидкости будет уменьшаться. Для объяснения использованы следующие физические закономерности: зависимость давления насыщенного пара только от температуры, уравнение состояния идеального газа \(pV=nRT\) и принцип сохранения массы (испарение уменьшает массу жидкости и увеличивает массу пара).

Высота непрерывного падения воды самого высокого в мире водопада Анхель — \(807\ \text{м}.\) На сколько градусов могла бы повыситься температура падающей воды, если считать, что на ее нагрев затрачивается \(50\%\) работы, совершаемой силой тяжести?

Пусть масса падающей воды равна \(m.\) Работа силы тяжести при перемещении воды с высоты \(h\) равна \(A_{\text{тяж}}=mgh.\) По условию только половина этой работы идет на нагрев воды, поэтому количество теплоты, переданное воде, равно \(Q=\dfrac{A_{\text{тяж}}}{2}=\dfrac{mgh}{2}\) Энергия, необходимая для нагрева воды массы \(m\) на величину температуры \(\Delta T,\) равна \(Q=cm\Delta T,\) где \(c\) — удельная теплоемкость воды. Приравниваем полученные выражения: \(cm\Delta T=\dfrac{mgh}{2}\) Сократив на \(m,\) получаем выражение для изменения температуры: \(\Delta T=\dfrac{g h}{2 c}\) Подставим численные значения: \(g=10\ \text{м/с}^2,\) \(h=807\ \text{м},\) \(c=4\,200\ Дж/(кг·К).\) \(\Delta T=\dfrac{10\cdot 807}{2\cdot 4\,200}=\dfrac{8\,070}{8\,400}\approx 0.96\ \text{К}\) Ответ: \(\Delta T\approx 0.96\ \text{К}.\)