Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите в ответе их номера. \(1)\) Тело соскальзывает с наклонной плоскости и останавливается у ее основания, при этом полная механическая энергия сохраняется. \(2)\) Если два газа находятся в тепловом равновесии, то это означает равенство средних кинетических энергий их молекул. \(3)\) Если электрический ток протекает по медному проводнику, то ни при каких условиях не может наблюдаться действие тока на магнитную стрелку. \(4)\) Гармонические колебания электрического заряда в металлических проводниках являются источниками электромагнитных волн радиодиапазона. \(5)\) «Красная граница» фотоэффекта — максимальная длина волны, при которой еще происходит фотоэффект.

\(1)\) Неверно. При соскальзывании с наклонной плоскости тело движется либо равномерно, либо равноускоренно, скорость изменяется, и механическая энергия сохраняется только при отсутствии трения. В условии сказано, что тело останавливается, значит часть энергии ушла на работу силы трения. \(2)\) Неверно. Если два газа находятся в тепловом равновесии, то равны их температуры. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул одинакова, но полная кинетическая энергия может различаться (из-за вращательного и колебательного движения молекул в многотомных газах). \(3)\) Неверно. Движущийся ток в любом проводнике всегда создает магнитное поле, и потому оказывает действие на магнитную стрелку. \(4)\) Верно. Колебания электрических зарядов в металлических антеннах являются источниками электромагнитных волн, в том числе радиодиапазона. \(5)\) Верно. «Красная граница» фотоэффекта действительно соответствует максимальной длине волны, при которой фотоэффект еще возможен (и минимальной частоте).

Тележка, двигаясь по рельсам, прошла расстояние \(80\space\text{см}\) за \(20\space\text{с}.\) Погрешность измерения расстояния составляет \(\pm 2\space\text{см},\) а время измеряется с очень высокой точностью. Требуется определить диапазон возможных значений модуля средней скорости тележки. В ответе запишите значения слитно без пробела.

\(1.\) Вычисляем среднюю скорость: \(v = \frac{S}{t} = \frac{80\space\text{см}}{20\space\text{с}} = 4.0\space\text{см/с}\) \(2.\) Определяем погрешность скорости: \(\Delta v = \frac{\Delta S}{t} = \frac{2\space\text{см}}{20\space\text{с}} = 0.1\space\text{см/с}\) \(3.\) Находим границы диапазона скорости: \(\text{Минимальная скорость} = 4.0 -0.1 = 3.9\space\text{см/с}\) \(\text{Максимальная скорость} = 4.0 + 0.1 = 4.1\space\text{см/с}\)

Ученику необходимо исследовать зависимость силы Архимеда от плотности жидкости. В его распоряжении имеются пять установок с различными грузами и жидкостями. Какие две установки нужно выбрать для проведения этого исследования?

\(1)\) Сила Архимеда определяется формулой: \(F_A = \rho_{ж} \cdot g \cdot V_{\text{погр}}\) \(2)\) Для исследования зависимости \(F_A\) от \(\rho_{ж}\) необходимо сохранить постоянными объем погруженной части тела \(V_{\text{погр}}\) и ускорение свободного падения \(g.\) \(3)\) Сравниваем установки с одинаковым объемом груза: \(4)\) Объем груза и материал в установках \(1\) и \(2\) одинаковы, а плотности жидкостей различны. Следовательно, эти две установки подходят для исследования зависимости силы Архимеда от плотности жидкости.

В какое время года — зимнее или летнее — оставленные дома на столе куски хлеба быстрее зачерствеют, а в какое дольше останутся мягкими, но при этом заплесневеют? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения.

\(1)\) Зимой. Уличный воздух в холодное время года обычно имеет небольшую абсолютную влажность. Под абсолютной влажностью понимают массу воды в единице объема воздуха, которую можно записать как \(\rho=\dfrac{m}{V}\) Проникая в помещение, такой сухой воздух за счет вентиляции и обмена быстро снижает относительную влажность в комнате. Относительная влажность определяется как \(\varphi=\dfrac{p}{p_{\text{нас}}(T)}\) где \(p\) — парциальное давление водяного пара в воздухе, а \(p_{\text{нас}}(T)\) — давление насыщенных паров при данной температуре. При пониженной относительной влажности происходит усиленное испарение влаги из свежего хлеба, поэтому хлеб быстрее теряет влагу и зачерствевает. \(2)\) Летом. В теплое влажное время года наружный воздух содержит значительно большую массу водяного пара (высокую абсолютную влажность), поэтому и в помещении относительная влажность обычно выше. При большой относительной влажности испарение влаги из хлеба замедляется, куски хлеба дольше остаются мягкими. Однако высокая влажность вместе с благоприятной температурой создает условия для роста плесневых грибов: биологические процессы (рост спор и микромицетов) активнее при высокой влажности и умеренной температуре, поэтому хлеб быстрее плесневеет. \(3)\) Использованные физические законы и явления: — определение абсолютной влажности (масса воды в единице объема) \(\rho=\dfrac{m}{V}\); — определение относительной влажности \(\varphi=\dfrac{p}{p_{\text{нас}}(T)}\); — уравнение состояния идеального газа \(pV=nRT\) (для связи давления паров с температурой и количеством вещества), а также эффект испарения, зависящий от разности парциального давления и давления насыщенных паров; — биологические закономерности: рост плесневых грибов быстрее при высокой влажности и подходящей температуре. Ответ: куски хлеба быстрее зачерствеют зимой; дольше останутся мягкими, но при этом заплесневеют — летом.

Упругая легкая пружина жесткостью \(k=80\ \text{Н/м}\) одним концом прикреплена к лапке штатива. К свободному концу пружины подвешен груз массой \(200\ \text{г}.\) Определите потенциальную энергию растянутой пружины.

Переведем массу в \(СИ{:}\) \(m=200\ \text{г}=0.2\ \text{кг}.\) \(1)\) В равновесии сила упругости уравновешивает силу тяжести: \(k\,\Delta x = m g.\) Отсюда деформация пружины равна \(\Delta x = \dfrac{m g}{k}.\) \(2)\) Потенциальная энергия пружины равна \(E = \dfrac{1}{2}k(\Delta x)^2.\) Подставляя выражение для \(\Delta x,\) получаем \(E=\dfrac{1}{2}k\left(\dfrac{m g}{k}\right)^2=\dfrac{m^2 g^2}{2k}\) \(3)\) Подставим числовые значения, приняв \(g=10\ \text{м/с}^2{:}\) \(\Delta x=\dfrac{0.2\cdot 10}{80}=0.025\ \text{м}\) \(E=\dfrac{(0.2)^2\cdot 10^2}{2\cdot 80}=0.025\ \text{Дж}=25\ \text{мДж}\) Ответ: \(E=0.025\ \text{Дж}=25\ \text{мДж}\)