На диаграмме энергетических уровней атома показаны возможные переходы между уровнями. Установите соответствие между процессом поглощения кванта света наименьшей частоты и переходом. ПЕРЕХОДЫ $1)$ $E_2-E_3$ $2)$ $E_4-E_0$ $3)$ $E_2-E_0$

Процесс поглощения света происходит при переходе на более высокий уровень (стрелка вверх), а процесс излучения — при переходе на более низкий (стрелка вниз). Наибольшая частота соответствует наибольшей разности энергий, и наоборот, чем меньше частота, тем меньше должны быть стрелка: $\Delta E = \frac{hc}{\lambda}$

Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите в ответе их номера. $1)$ При равномерном движении материальной точки по окружности сила, действующая на нее, всегда направлена по радиусу к центру дуги окружности и сонаправлена ускорению, ее сообщаемому. $2)$ Если два газа находятся в тепловом равновесии, то это означает равенство средних кинетических энергий их молекул. $3)$ Сила тока короткого замыкания определяется только величиной $ЭДС$ источника. $4)$ Энергия от Солнца на Землю поступает за счет высокой теплопроводности вакуума. $5)$ Ядро любого атома состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, при этом ядро атома заряжено положительно.

$1)$ Верно. При равномерном движении тела по окружности сила центростремительная, она является причиной центростремительного ускорения, которое направлено к центру окружности и сонаправлено этой силе. $2)$ Неверно. При тепловом равновесии равны температуры газов. Средняя кинетическая энергия молекул равна $\dfrac{3}{2}kT$ только для одноатомных газов; в многоатомных газах она включает также энергию вращательного и колебательного движения. Поэтому равенство температур не означает равенство средних кинетических энергий. $3)$ Неверно. Сила тока при коротком замыкании зависит не только от $ЭДС$ источника, но и от его внутреннего сопротивления: $I=\dfrac{\mathcal{E}}{r}.$ $4)$ Неверно. Вакуум не обладает теплопроводностью. Энергия от Солнца к Земле переносится излучением (электромагнитными волнами), а не теплопроводностью. $5)$ Верно. Ядро состоит из протонов (заряженных положительно) и нейтронов (не имеющих заряда). В целом ядро атома имеет положительный заряд, равный числу протонов.

Пакет, содержащий $250$ гаек, был взвешен на весах, которые показали значение $225$ грамм. Погрешность измерения весов составляет $\pm 2$ грамма. Требуется определить массу одной гайки с учетом погрешности, не учитывая массу самого пакета. Ответ необходимо дать в граммах. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

$1.$ Вычисляем массу одной гайки: $m = \frac{225\,\text{г}}{250} = 0.9\,\text{г}$ $2.$ Определяем погрешность массы одной гайки: $\Delta m = \frac{2\,\text{г}}{250} = 0.008\,\text{г}$ $3.$ Приводим результат к требуемой точности (три знака после запятой): $m = (0.900 \pm 0.008)\,\text{г}$

Ученику необходимо на опыте обнаружить зависимость давления газа, находящегося в сосуде под подвижным поршнем, от температуры. У него имеются пять различных сосудов с термометрами. Сосуды наполнены одним и тем же газом при различных значениях температуры и давления (см. таблицу). Какие два сосуда необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование?

1)$Используем уравнение состояния идеального газа:$$pV = \dfrac{m}{M}RT$$где$p$— давление,$V$— объем,$m$— масса газа,$M$— молярная масса,$R$— универсальная газовая постоянная,$T$ — абсолютная температура. $2)$ Выразим давление: $p = \dfrac{mR}{MV} \cdot T$ $3)$ Для исследования зависимости $p(T)$ необходимо сохранить постоянными объем $V$ и массу газа $m.$ $4)$ Сравниваем сосуды с одинаковым объемом и массой газа: $5)$ Объем и масса газа в сосудах $4$ и $5$ одинаковы, а температуры различны. Следовательно, эти два сосуда подходят для исследования зависимости давления от температуры.

Ученик решил проверить целостность вторичной обмотки повышающего трансформатора, который был ему нужен для проведения опытов по электродинамике. Для этого он собрал последовательную цепь, состоящую из батареек, низковольтной лампочки и исследуемой обмотки трансформатора. После замыкания этой цепи лампочка (не сразу) загорелась, что говорило об отсутствии обрывов во вторичной обмотке трансформатора. Однако, когда школьник стал размыкать эту цепь, держа двумя руками за изоляцию скрученных проводников, он заметил, что в момент размыкания между концами проводников проскочила яркая искра. Объясните, руководствуясь известными физическими законами и закономерностями, почему в таких цепях даже при малых напряжениях батареек это может происходить.

$1)$ Индуктивность $L$ вторичной обмотки повышающего трансформатора может быть очень большой — до единиц и даже нескольких десятых или единиц Генри, в зависимости от конструкции обмотки и сердечника. Поэтому изменение тока в обмотке сопровождается заметной электродвижущей силой самоиндукции. $2)$ Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея изменение магнитного потока $\Phi$ через контур вызывает $ЭДС$ индукции $\varepsilon=-\frac{d\Phi}{dt}$ и для индуктивности $L$ это выражается в виде $ЭДС$ самоиндукции $\varepsilon=-L\frac{dI}{dt}$ $3)$ При замыкании цепи индуктивность препятствует мгновенному нарастанию тока: при большом $L$ скорость нарастания тока $\dfrac{dI}{dt}$ невелика, поэтому лампочка загорается не мгновенно, а по мере установления тока. При быстром же размыкании цепи (особенно если размыкание резкое и прерывистое) величина $\bigl|\dfrac{dI}{dt}\bigr|$ может стать очень большой даже при сравнительно малом значении тока $I$ в момент размыкания. Согласно формуле выше это даёт большую по модулю $ЭДС$ самоиндукции. $4)$ Получившаяся большая $ЭДС$ самоиндукции прикладывается между концами провода в момент размыкания. Если эта $ЭДС$ превышает пробивное напряжение воздуха на образующемся зазоре, то происходит пробой и возникает искра. Таким образом, даже при питании от маленького источника (нескольких вольт) скачкообразное изменение тока в катушке с большой индуктивностью может привести к очень высоким мгновенным напряжениям на разрыве цепи. $5)$ Дополнительные обстоятельства, усиливающие эффект: наличие витков, паразитных ёмкостей и остатков магнитного потока в сердечнике может приводить к колебательным переходным процессам и к ещё более высоким локальным напряжениям; а тонкие концы проводников и небольшие зазоры уменьшают требуемое пробивное напряжение, что облегчает образование искры. Ответ: быстрое размыкание цепи, содержащей крупную индуктивность, вызывает большую по модулю $ЭДС$ самоиндукции, описываемую $\varepsilon=-L\frac{dI}{dt}$Эта $ЭДС$ может превысить пробивное напряжение воздуха и вызвать искру между концами проводников, даже если питающее напряжение (напряжение батареек) невелико.