Правильно ли с точки зрения физики утверждение о том что

Ответы на вопросы к § 76

1. Какие утверждения лежат в основе теории относительности?

1. В основе специальной теории относительности лежат два постулата:

1) Все процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

2) Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит ни от скорости приёмника светового сигнала, ни от скорости источника света.

2. В чем отличие первого постулата теории относительности от принципа относительности в механике?

2. Принцип относительности Галилея в механике гласит: все законы механики выглядят одинаково во всех инерциальных системах отсчёта. Принцип относительности в теории относительности утверждает, что не только механические процессы, но и все физические процессы протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта.

Критерии оценивания заданий с развёрнутым ответом Сейсмические методы исследования

Механические волны, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений или мощных взрывов, называются сейсмическими волнами. Для исследования землетрясений и внутреннего строения Земли наибольший интерес вызывают два вида сейсмических волн: продольные (волны сжатия) и поперечные. В отличие от продольных волн, поперечные волны не распространяются внутри жидкостей и газов. Скорость этих волн в одном и том же веществе разная: продольные распространяются быстрее поперечных. Например, на глубине 500 км скорость поперечных сейсмических волн примерно 5 км/с, а скорость продольных волн: 10 км/с.

Распространяясь из очага землетрясения, первыми на сейсмическую станцию приходят продольные волны, а спустя некоторое время – поперечные. Зная скорость распространения сейсмических волн в земной коре и время запаздывания поперечной волны, можно определить расстояние до центра землетрясения. Для более точных измерений используют данные нескольких сейсмических станций. Ежегодно на земном шаре регистрируют сотни тысяч землетрясений.

Сейсмические волны используются для исследования глубоких слоёв Земли. Когда сейсмические волны проходят через среду, плотность и состав которой изменяются, то скорости волн также меняются, что проявляется в преломлении волн. В более плотных слоях Земли скорость волн возрастает; соответственно, возрастает угол преломления. Характер преломления сейсмических волн позволяет исследовать плотность и внутреннее строение Земли. Отсутствие поперечных волн, прошедших через центральную область Земли, позволило английскому сейсмологу Олдгему сделать вывод о существовании жидкого ядра Земли.

Сейсмический метод отражённых волн используется для поиска полезных ископаемых (например, месторождений нефти и газа). Этот метод основан на отражении искусственно созданной сейсмической волны на границе пород с разными плотностями. В скважине, пробуренной в исследуемом районе, взрывают небольшой заряд. Возникающая сейсмическая волна распространяется по всем направлениям. Достигнув границ исследуемой породы, волна отражается и возвращается обратно к земной поверхности, где её «ловит» специальный прибор (сейсмоприемник).

© 2013 Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки РФ

Критерии оценивания заданий с развёрнутым ответом

19 На рисунке схематически изображено распространение сейсмической волны от очага землетрясения. Какой из слоёв (А или Б) имеет бόльшую плотность? Ответ обоснуйте.

Занятие №5(28.02.13) «Работа с текстом»

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ВОСТОЧНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 000

111141 г. Москва ул. Перовская дом 44-а, стр. 1,2 Телефон

«Работа с текстом»

В экзаменационные материалы по физике включены задания, проверяющие умения учащихся осваивать новую для них информацию, работать с этой информацией, отвечать на вопросы, ответы к которым следуют из предложенного для изучения текста. После изучения текста предлагаются три задания (№16,17 — базового уровня, №18 — повышенного уровня).

Опыты Джильберта по магнетизму.

В 1600 году была напечатана книга Вильяма Джильберта «О магните», которая содержит много опытов по магнетизму.

Джильберту удалось объяснить, почему наклонение стрелки компаса меняется с географической широтой. Угол наклонения магнитной стрелки — это угол, который в вертикальной плоскости ось магнитной стрелки составляет с плоскостью горизонта. Джильберт выдвинул гипотезу, что наша Земля — большой круглый магнит, причем он полагал, что географические полюсы почти совпадают с магнитными.

Джильберт вырезал из природного магнита шар так, чтобы в нем получились полюсы в двух диаметрально противоположных точках. Этот шарообразный магнит он назвал тереллой (рис.1), то есть маленькой Землей. Приближая к ней подвижную магнитную стрелку, можно наглядно показать те разнообразные положения магнитной стрелки, которые она принимает в различных точках земной поверхности: на экваторе стрелка расположена параллельно плоскости горизонта, на полюсе — перпендикулярно плоскости горизонта.

Рассмотрим опыт, обнаружи­вающий «магнетизм через влияние». Подвесим на нитках две железные полоски параллельно друг другу и будем медленно подносить к ним большой постоянный магнит. При этом нижние концы полосок расходятся, так как намагничиваются одинаково (рис.2а). При дальнейшем приближении магнита нижние концы полосок несколько сходятся, так как полюс самого магнита начинает действовать на них с большей силой (рис. 2б).

Задание 16

Как меняется угол наклонения магнитной стрелки по мере движения по земному шару вдоль меридиана от экватора к полюсу?

1) все время увеличивается

2) все время уменьшается

3) сначала увеличивается, затем уменьшается

4) сначала уменьшается, затем увеличивается

Правильный ответ: 1

Задание 17

В каких точках расположены магнитные полюсы тереллы (рис.1)?

Правильный ответ: 2

Задание 18

В опыте, обнаруживающем «магнетизм через влияние», обе железные полоски намагничиваются. На рисунках 2а и 2б для обоих случаев указаны полюса левой полоски.

На нижнем конце правой полоски

1) в обоих случаях возникает южный полюс

2) в обоих случаях возникает северный полюс

3) в первом случае возникает северный, а во втором возникает южный

4) в первом случае возникает южный, а во втором возникает северный

Правильный ответ: 2

Опыты Птолемея по преломлению света.

Греческий астроном Клавдий Птолемей (около 130 г. н. э.) — автор замечательной книги, которая в течение почти 15 столетий служила основным учебником по астрономии. Однако кроме астрономического учебника, Птолемей написал еще книгу «Оптика», в которой изложил теорию зрения, теорию плоских и сферических зеркал и исследование явления преломления света.

С явлением преломления света Птолемей столкнулся, наблюдая звезды. Он заметил, что луч света, переходя из одной среды в другую, «ломается». Поэтому звездный луч, проходя через земную атмосферу, доходит до поверхности Земли не по прямой, а по кривой линии, то есть происходит рефракция. Искривление хода луча происходит из-за того, что плотность воздуха меняется с высотой.

Чтобы изучить закон преломления, Птолемей провел следующий эксперимент. Он взял круг и укрепил на нем две подвижные линейки и (см. рисунок). Линейки могли вращаться около центра круга на общей оси О.

Птолемей погружал этот круг в воду до диаметра АВ и, поворачивая нижнюю линейку, добивался того, чтобы линейки лежали для глаза на одной прямой (если смотреть вдоль верхней линейки). После этого он вынимал круг из воды и сравнивал углы падения α и преломления β. Он измерял углы с точностью до 0,5°. Числа, полученные Птолемеем, представлены в таблице.

Угол падения α, град

Угол преломления β, град

Птолемей не нашел «формулы» взаимосвязи для этих двух рядов чисел. Однако если определить синусы этих углов, то окажется, что отношение синусов выражается практически одним и тем же числом даже при таком грубом измерении углов, к которому прибегал Птолемей.

Задание 16

Под рефракцией в тексте понимается явление

1) изменения направления распространения светового луча из-за отражения на границе атмосферы

2) изменения направления распространения светового луча из-за преломления в атмосфере Земли

3) поглощения света при его распространении в атмосфере Земли

4) огибания световым лучом препятствий и, тем самым, отклонения от прямолинейного распространения

Правильный ответ: 2

Задание 17

Какой из приведенных ниже выводов противоречит опытам Птолемея?

1) угол преломления меньше угла падения при переходе луча из воздуха в воду

2) с увеличением угла падения линейно увеличивается угол преломления

3) отношение синуса угла падения к синусу угла преломления не меняется

4) синус угла преломления линейно зависит от синуса угла падения

Правильный ответ: 2

Задание 18

Из-за рефракции света в спокойной атмосфере кажущееся положение звезд на небосклоне относительно горизонта

1) выше действительного положения

2) ниже действительного положения

3) сдвинуто в ту или иную сторону по вертикали относительно действительного положения

4) совпадает с действительным положением

Правильный ответ: 1

Опыты Томсона и открытие электрона

На исходе 19-го века было проведено много опытов по изучению электрического разряда в разреженных газах. Разряд возбуждался между катодом и анодом, запаянными внутри стеклянной трубки, из которой был откачан воздух. То, что проходило от катода, было названо катодными лучами.

Чтобы определить природу катодных лучей, английский физик Джозеф Джон Томсон (1856 – 1940) провел следующий эксперимент. Его экспериментальная установка представляла собой вакуумную электронно-лучевую трубку (см. рисунок). Накаливаемый катод К являлся источником катодных лучей, которые ускорялись электрическим полем, существующим между анодом А и катодом К. В центре анода имелось отверстие. Катодные лучи, прошедшие через это отверстие, попадали в точку G на стенке трубки S напротив отверстия в аноде. Если стенка S покрыта флуоресцирующим веществом, то попадание лучей в точку G проявляется как светящееся пятнышко. На пути от A к G лучи проходили между пластинами конденсатора CD, к которым могло быть приложено напряжение от батареи.

Если включить эту батарею, то лучи отклоняются электрическим полем конденсатора и на экране S возникает пятнышко в положении . Томсон предположил, что катодные лучи ведут себя как отрицательно заряженные частицы. Создавая в области между пластинами конденсатора ещё и однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка (оно изображено точками), можно вызвать отклонение пятнышка в том же или обратном направлении.

Опыты показали, что заряд частицы равен по модулю заряду иона водорода (Кл), а её масса оказывается почти в 1840 раз меньше массы иона водорода.

В дальнейшем она получила название электрона. День 30 апреля 1897 г., когда Джозеф Джон Томсон доложил о своих исследованиях, считается «днём рождения» электрона.

Задание 16

Что представляют собой катодные лучи?

1) рентгеновские лучи

3) поток электронов

Правильный ответ: 3

Задание 17

Какие утверждения справедливы?

А. Катодные лучи взаимодействуют с электрическим полем.

Б. Катодные лучи взаимодействуют с магнитным полем.

Правильный ответ: 3

Задание 18

Катодные лучи (см. рисунок) попадут в точку G при условии, что между пластинами конденсатора CD

1) действует только электрическое поле

2) действует только магнитное поле

3) действие сил со стороны электрического и магнитного полей скомпенсировано

4) действие сил со стороны магнитного поля пренебрежимо мало

Правильный ответ: 3

Экспериментальное открытие закона эквивалентности тепла и работы.

В 1807 г. физик Ж. Гей-Люссак, изучавший свойства газов, поставил простой опыт. Давно было известно, что сжатый газ, расширяясь, охлаждается. Гей-Люссак заставил газ расширяться в пустоту — в сосуд, воздух из которого был предварительно откачан. К его удивлению, никакого понижения температуры не произошло, температура газа не изменилась. Исследователь не мог объяснить результат: почему один и тот же газ, одинаково сжатый, расширяясь, охлаждается, если его выпускать прямо наружу в атмосферу, и не охлаждается, если его выпускать в пустой сосуд, где давление равно нулю?

Объяснить опыт удалось немецкому врачу Роберту Майеру. У Майера возникла мысль, что работа и теплота могут превращаться одна в другую. Эта замечательная идея сразу дала возможность Майеру сделать ясным загадочный результат в опыте Гей-Люссака: если теплота и работа взаимно превращаются, то при расширении газа в пустоту, когда он не совершает никакой работы, так как нет никакой силы (давления), противодействующей увеличению его объема, газ и не должен охлаждаться. Если же при расширении газа ему приходится совершать работу против внешнего давления, его температура должна понижаться. Даром работу получить нельзя! Замечательный результат Майера был много раз подтвержден прямыми измерениями; особое значение имели опыты Джоуля, который измерял количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости, вращающейся в ней мешалкой. Одновременно измерялись и работа, затраченная на вращение мешалки, и количество теплоты, полученное жидкостью. Как ни менялись условия опыта, брались разные жидкости, разные сосуды и мешалки, результат был один и тот же: всегда из одной и той же работы получалось одно и то же количество теплоты.

Рис.1 Упрощенная схема опыта Джоуля по определению механического эквивалента теплоты.

Задание 16

В опыте Ж. Гей-Люссака газ, расширяющийся в пустой сосуд, не охлаждается, потому что

1) теплота в этом процессе полностью превращалась в работу

2) газ совершал работу против атмосферного давления

3) теплота в этом процессе полностью поглощалась сосудом

4) газ не совершал работы, так как давление в сосуде равно нулю

Правильный ответ: 4

Задание 17

В опытах Джоуля внутренняя энергия жидкости увеличивается благодаря

5) теплопередаче с окружающей средой

6) теплопередаче с вращающейся мешалкой

7) совершению работы над жидкостью

8) совершению работы самой жидкостью

Правильный ответ: 3

Задание 18

В процессе рабочего хода в двигателе внутреннего сгорания газы, образовавшиеся при сгорании топлива, расширяются и

3) сначала нагреваются, потом охлаждаются

4) сначала охлаждаются, потом нагреваются

Правильный ответ: 1

Вулканы

Известно, что по мере спуска в недра Земли температура постепенно повышается. Это обстоятельство и сам факт извержения вулканами жидкой лавы невольно наталкивали на мысль, что на определенных глубинах вещество земного шара находится в расплавленном состоянии. Однако на самом деле все не так просто. Одновременно с повышением температуры растет давление в земных глубинах. А ведь чем больше давление, тем выше температура плавления (см. рисунок).

Кривая плавления (p — давление, Т — температура)

Согласно современным представлениям большая часть земных недр сохраняет твердое состояние. Однако вещество астеносферы (оболочка Земли от 100 км до 300 км в глубину) находится в почти расплавленном состоянии. Так называют твердое состояние, которое легко переходит в жидкое (расплавленное) при небольшом повышении температуры (процесс 1) или понижении давления (процесс 2).

Источником первичных расплавов магмы является астеносфера. Если в каком-то районе снижается давление (например, при смещении участков литосферы), то твердое вещество астеносферы тотчас превращается в жидкий расплав, т. е. в магму.

Но какие физические причины приводят в действие механизм извержения вулкана?

В магме наряду с парами воды содержатся различные газы (углекислый газ, хлористый и фтористый водород, оксиды серы, метан и другие). Концентрация растворенных газов соответствует внешнему давлению. В физике известен закон Генри: концентрация газа, растворенного в жидкости, пропорциональна его давлению над жидкостью. Теперь представим, что давление на глубине уменьшилось. Газы, растворенные в магме, переходят в газообразное состояние. Магма увеличивается в объеме, вспенивается и начинает подниматься вверх. По мере подъема магмы давление падает еще больше, поэтому процесс выделения газов усиливается, что, в свою очередь, приводит к ускорению подъема.

В каких агрегатных состояния находится вещество астеносферы в областях I и II на диаграмме (см. рисунок)?

1) I – в жидком, II – в твердом

2) I – в твердом, II – в жидком

3) I – в жидком, II – в жидком

4) I – в твердом, II – в твердом

Правильный ответ: 2

Задание 17

Какая сила заставляет расплавленную вспенившуюся магму подниматься вверх?

2) сила упругости

3) сила Архимеда

Правильный ответ: 3

Задание 18

Кессонная болезнь – заболевание, возникающее при быстром подъеме водолаза с большой глубины. Кессонная болезнь возникает у человека при быстром изменении внешнего давления. При работе в условиях повышенного давления ткани человека поглощают дополнительное количество азота. Поэтому аквалангисты должны всплывать медленно, чтобы кровь успевала уносить образующиеся пузырьки газа в легкие.

Какие утверждения справедливы?

А. Концентрация азота, растворенного в крови, тем больше, чем больше глубина погружения водолаза.

Б. При чрезмерно быстром переходе из среды с высоким давлением в среду с низким давлением растворённый в тканях избыточный азот освобождается, образуя пузырьки газа.

Правильный ответ: 3

Гейзеры

Гейзеры располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.

Чтобы понять физику гейзеров, напомним, что температура кипения воды зависит от давления (см. рисунок).

Зависимость температуры кипения воды от давления

Представим себе 20-метровую гейзерную трубку, наполненную горячей водой. По мере увеличения глубины температура воды растет. Одновременно возрастает и давление — оно складывается из атмосферного давления и давления столба воды в трубке. При этом везде по длине трубки температура воды оказывается несколько ниже температуры кипения, соответствующей давлению на той или иной глубине. Теперь предположим, что по одному из боковых протоков в трубку поступила порция пара. Пар вошел в трубку и поднял воду до некоторого нового уровня, а часть воды вылилась из трубки в бассейн. При этом температура поднятой воды может оказаться выше температуры кипения при новом давлении, и вода немедленно закипает.

При кипении образуется пар, который еще выше поднимает воду, заставляя ее выливаться в бассейн. Давление на нижние слои воды уменьшается, так что закипает вся оставшаяся в трубке вода. В этот момент образуется большое количество пара; расширяясь, он с огромной скоростью устремляется вверх, выбрасывая остатки воды из трубки — происходит извержение гейзера.

Но вот весь пар вышел, трубка постепенно вновь заполняется охладившейся водой. Время от времени внизу слышатся взрывы — это в трубку из боковых протоков попадают порции пара. Однако очередной выброс воды начнется только тогда, когда вода в трубке нагреется до температуры, близкой к температуре кипения.

Задание 16

В каком агрегатном состоянии находится вода при температуре 110 °С?

1) только в твердом

2) только в жидком

3) только в газообразном

4) ответ зависит от внешнего давления

Правильный ответ: 4

Задание 17

Какие утверждения справедливы?

А. Жидкость можно заставить закипеть, увеличивая внешнее давление при неизменной температуре.

Б. Жидкость можно заставить закипеть, увеличивая ее температуру при неизменном давлении.

Правильный ответ: 2

Задание 18

В гейзерную трубку из бокового протока поступила порция пара. Над паром остался столб воды высотой 10 м. Вода на этой глубине находится при температуре 121 °С. Атмосферное давление Па. При этом вода в трубке

1) будет перемещаться вниз под действием атмосферного давления

2) останется в равновесии, так как её температура ниже температуры кипения

3) быстро охладится, так как её температура ниже температуры кипения на глубине 10 м

4) закипит, так как её температура выше температуры кипения при внешнем давлении Па

Правильный ответ: 4

Туман

При определенных условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Капельки воды имеют диаметр от 0,5 мкм до 100 мкм.

Возьмем сосуд, наполовину заполним водой и закроем крышкой. Наиболее быстрые молекулы воды, преодолев притяжение со стороны других молекул, выскакивают из воды и образуют пар над поверхностью воды. Этот процесс называется испарением воды. С другой стороны, молекулы водяного пара, сталкиваясь друг с другом и с другими молекулами воздуха, случайным образом могут оказаться у поверхности воды и перейти обратно в жидкость. Это конденсация пара. В конце концов, при данной температуре процессы испарения и конденсации взаимно компенсируются, то есть устанавливается состояние термодинамического равновесия. Водяной пар, находящийся в этом случае над поверхностью жидкости, называется насыщенным.

Если температуру повысить, то скорость испарения увеличивается и равновесие устанавливается при большей плотности водяного пара. Таким образом, плотность насыщенного пара возрастает с увеличением температуры (см. рисунок).

Зависимость плотности насыщенного водяного пара от температуры

Для возникновения тумана необходимо, чтобы пар стал не просто насыщенным, а пересыщенным. Водяной пар становится насыщенным (и пересыщенным) при достаточном охлаждении (процесс АВ) или в процессе дополнительного испарения воды (процесс АС). Соответственно, выпадающий туман называют туманом охлаждения и туманом испарения.

Второе условие, необходимое для образования тумана — это наличие ядер (центров) конденсации. Роль ядер могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Чем больше загрязненность воздуха, тем большей плотностью отличаются туманы.

Задание 16

Из графика на рисунке видно, что при температуре 20 °С плотность насыщенного водяного пара равна 17,3 г/м3. Это означает, что при 20 °С

5) в 1 м масса насыщенных паров воды составляет 17,3 г

6) в 17,3 м воздуха находится 1 г насыщенного водяного пара

7) относительная влажность воздуха равна 17,3%

8) плотность воздуха равна 17,3 г/м

Правильный ответ: 1

Задание 17

При каком процессе, указанном на графике, можно наблюдать туман испарения?

Правильный ответ: 2

Задание 18

Какие утверждения справедливы?

А. Городские туманы, по сравнению с туманами в горных районах, отличаются более высокой плотностью.

Б. Туманы наблюдаются при резком возрастании температуры воздуха.

Правильный ответ: 1

Цвет неба и заходящего Солнца

Почему небо имеет голубой цвет? Почему заходящее Солнце становится красным? Оказывается, в обоих случаях причина одна — рассеяние солнечного света в земной атмосфере.

В 1869 году английский физик Дж. Тиндаль выполнил следующий опыт: через прямоугольный аквариум, заполненный водой, пропустил слабо расходящийся узкий пучок света. При этом было отмечено, что если смотреть на световой пучок в аквариуме сбоку, то он представляется голубоватым. А если смотреть на пучок с выходного торца, то свет приобретает красноватый оттенок. Это можно объяснить, если предположить, что синий (голубой) свет рассеивается сильнее, чем красный. Поэтому при прохождении белого светового пучка через рассеивающую среду из него рассеивается в основном синий свет, так что в выходящем из среды пучке начинает преобладать красный свет. Чем больший путь проходит белый луч в рассеивающей среде, тем более красным он кажется на выходе.

В 1871 году Дж. Стретт (Рэлей) построил теорию рассеяния световых волн на частицах малого размера. Установленный Рэлеем закон утверждает: интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени частоты света или, иначе говоря, обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны.

Рэлей выдвинул гипотезу, по которой центрами, рассеивающими свет, являются молекулы воздуха. Позже, уже в первой половине 20-го века было установлено, что основную роль в рассеянии света играют флуктуации плотности воздуха — микроскопические сгущения и разрежения воздуха, возникающие вследствие хаотичного теплового движения молекул воздуха.

Путь солнечного луча в земной атмосфере зависит
от высоты Солнца над горизонтом

(1) – Солнце в зените

(3) – Солнце на уровне горизонта

Задание 16

Небо имеет голубой цвет, потому что при прохождении белого света через атмосферу

1) интенсивность рассеянного света убывает с ростом частоты

2) флуктуации плотности воздуха поглощают, в основном, синий свет

3) красный свет поглощается сильнее синего света

4) синий свет рассеивается сильнее, чем красный

Правильный ответ: 4

Задание 17

Длина волны в красной части видимого спектра примерно в два раза больше длины волны в фиолетовой части спектра. Согласно теории Рэлея интенсивность рассеянных фиолетовых лучей по сравнению с красными

1) в 8 раз больше

2) в 16 раз больше

3) в 8 раз меньше

4) в 16 раз меньше

Правильный ответ: 2

Задание 18

Какие утверждения справедливы?

А. Нижняя часть заходящего Солнца выглядит более красной, нежели его верхняя часть.

Б. Восходящее Солнце, как и заходящее, мы видим в красных тонах.

Правильный ответ: 3

Запись звука

Возможность записывать звуки и затем воспроизводить их была открыта в 1877 году американским изобретателем . Благодаря возможности записывать и воспроизводить звуки появилось звуковое кино. Запись музыкальных произведений, рассказов и даже целых пьес на граммофонные или патефонные пластинки стала массовой формой звукозаписи.

На рисунке 1 дана упрощенная схема механического звукозаписывающего устройства. Звуковые волны от источника (певца, оркестра и т. д.) попадают в рупор 1, в котором закреплена тонкая упругая пластинка 2, называемая мембраной. Под действием звуковой волны мембрана колеблется. Колебания мембраны передаются связанному с ней резцу 3, острие которого чертит при этом на вращающемся диске 4 звуковую бороздку. Звуковая бороздка закручивается по спирали от края диска к его центру. На рисунке показан вид звуковых бороздок на пластинке, рассматриваемых через лупу.

Диск, на котором производится звукозапись, изготавливается из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимают медную копию (клише). При этом используется осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор ее солей. Затем с медной копии делают оттиски на дисках из пластмассы. Так получают граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причем эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

Задание 16

Какие колебания совершает мембрана рупора под действием звуковой волны?

Правильный ответ: 3

Задание 17

Какое действие тока используется при получении клише с воскового диска?

Правильный ответ: 4

Задание 18

При механической записи звука используется камертон. При увеличении времени звучания камертона в 2 раза

5) длина звуковой бороздки увеличится в 2 раза

6) длина звуковой бороздки уменьшится в 2 раза

7) глубина звуковой бороздки увеличится в 2 раза

8) глубина звуковой бороздки уменьшится в 2 раза

Правильный ответ: 1

Магнитная подвеска

Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает
150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолетом, непросто. При больших скоростях колеса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колес, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами — использовать отталкивание магнитов.

В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал ее. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укрепленными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.

Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперед, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!

Задание 16

Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?

А. Притяжение разноименных полюсов.

Б. Отталкивание одноименных полюсов.

Правильный ответ: 4

Задание 17

При движении поезда на магнитной подвеске

1) силы трения между поездом и дорогой отсутствуют

2) силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы

3) используются силы электростатического отталкивания

4) используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов

Правильный ответ: 1

Задание 18

В модели магнитного поезда Б. Вейнберга понадобилось использовать вагончик с большей массой. Для того чтобы новый вагончик двигался в прежнем режиме, необходимо

5) заменить медную трубу на железную

6) не выключать ток в электромагнитах до момента «прилипания» вагончика

7) увеличить силу тока в электромагнитах

8) монтировать электромагниты по длине дороги через бóльшие промежутки

Правильный ответ: 3

Пьезоэлектричество

В 1880 году французские ученые братья Пьер и Поль Кюри исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что если кристалл кварца сжать с двух сторон, то на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани — положительные, на другой — отрицательные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заряды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Причем если при сжатии на грани накапливался положительный заряд, то при растяжении на этой грани будет накапливаться отрицательный заряд, и наоборот. Это явление было названо пьезоэлектричеством (от греческого слова «пьезо» — давлю). Кристалл с таким свойством называют пьезоэлектриком. В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноименные электрические заряды, он либо сожмется, либо растянется, в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой отрицательный заряд.

На явлении пьезоэлектричества основано действие широко распространенных пьезоэлектрических зажигалок. Основной частью такой зажигалки является пьезоэлемент — керамический пьезоэлектрический цилиндр с металлическими электродами на основаниях. При помощи механического устройства производится кратковременный удар по пьезоэлементу. При этом на двух его сторонах, расположенных перпендикулярно направлению действия деформирующей силы, появляются разноимённые электрические заряды. Напряжение между этими сторонами может достигать нескольких тысяч вольт. По изолированным проводам напряжение подводится к двум электродам, расположенным в наконечнике зажигалки на расстоянии 3 — 4 мм друг от друга. Возникающий между электродами искровой разряд поджигает смесь газа и воздуха.

Несмотря на очень большие напряжения (

10 кВ) опыты с пьезозажигалкой совершенно безопасны, так как даже при коротком замыкании сила тока оказывается ничтожно малой и безопасной для здоровья человека, как при электростатических разрядах при снимании шерстяной или синтетической одежды в сухую погоду.

Задание 16

Пьезоэлектричество – это явление

1) возникновения электрических зарядов на поверхности кристаллов при их деформации

2) возникновения деформации растяжения и сжатия в кристаллах

3) прохождения электрического тока через кристаллы

4) прохождения искрового разряда при деформации кристаллов

Правильный ответ: 1

Задание 17

Использование пьезозажигалки не представляет опасности, так как

5) напряжение намного меньше 220 В

6) напряжение в 10 кВ для человека безопасно

7) сила тока ничтожно мала

8) сила тока в 1 А для человека безопасна

Правильный ответ: 3

Задание 18

В начале 20-го века французский ученый Поль Ланжевен изобрел излучатель ультразвуковых волн. Заряжая грани кварцевого кристалла электричеством от генератора переменного тока высокой частоты, он установил, что кристалл совершает при этом колебания с частотой изменения напряжения. В основе действия излучателя лежит

1) прямой пьезоэлектрический эффект

2) обратный пьезоэлектрический эффект

3) явление электризации под действием внешнего электрического поля

4) явление электризации при ударе

Правильный ответ: 2

Строительство египетских пирамид

Пирамида Хеопса является одним из семи чудес света. До сих пор остается много вопросов, как именно была построена пирамида.

Транспортировать, поднять и установить камни, масса которых составляла десятки и сотни тонн, было делом нелегким.

Для того чтобы поднять каменные глыбы наверх, придумали очень хитрый способ. Вокруг места строительства воздвигали насыпные земляные пандусы. По мере того, как росла пирамида, пандусы поднимались все выше и выше, как бы опоясывая всю будущую постройку. По пандусу камни тащили на салазках таким же образом, как и по земле, помогая себе при этом рычагами. Угол наклона пандуса был очень незначительным — 5 или 6 градусов, из-за этого длина пандуса вырастала до сотен метров. Так, при строительстве пирамиды Хефрена пандус, соединявший верхний храм с нижним, при разнице уровней, составлявшей более 45 м, имел длину 494 м, а ширину 4,5 м.

В 2007 году французский архитектор Жан-Пьер Уден высказал предположение, что при строительстве пирамиды Хеопса древнеегипетские инженеры использовали систему как внешних, так и внутренних пандусов и тоннелей. Уден полагает, что с помощью внешних пандусов возводилась только нижняя,
43-метровая часть (общая высота пирамиды Хеопса составляет 146 метров). Для подъема и установки остальных глыб использовалась система внутренних пандусов, расположенных спиралеобразно. Для этого египтяне разбирали внешние пандусы и переносили их внутрь. Архитектор уверен, что обнаруженные в 1986 году полости в толще пирамиды Хеопса — это туннели, в которые постепенно превращались пандусы.

Задание 16

К какому виду простых механизмов относится пандус?

5) подвижный блок

6) неподвижный блок

8) наклонная плоскость

Правильный ответ: 4

Задание 17

К пандусам относится

5) грузовой лифт в жилых домах

6) стрела подъемного крана

7) ворот для поднятия воды из колодца

8) наклонная площадка для въезда автомашин

Правильный ответ: 4

Задание 18

Если пренебречь трением, то пандус, соединявший при строительстве пирамиды Хефрена верхний храм с нижним, позволял получить выигрыш

5) в силе примерно в 11 раз

6) в силе более чем в 100 раз

7) в работе примерно в 11 раз

8) в расстоянии примерно в 11 раз

Правильный ответ: 1

Альбедо Земли

Температура у поверхности Земли зависит от отражательной способности планеты — альбедо. Альбедо поверхности — это отношение потока энергии отраженных солнечных лучей к потоку энергии падающих на поверхность солнечных лучей, выраженное в процентах или долях единицы. Альбедо Земли в видимой части спектра— около 40%. В отсутствие облаков оно было бы около 15%.

Альбедо зависит от многих факторов: наличия и состояния облачности, изменения ледников, времени года, и, соответственно, от осадков. В 90-х годах 20-го века стала очевидна значительная роль аэрозолей — мельчайших твердых и жидких частиц в атмосфере. При сжигании топлива в воздух попадают газообразные оксиды серы и азота; соединяясь в атмосфере с капельками воды, они образуют серную, азотную кислоты и аммиак, которые превращаются потом в сульфатный и нитратный аэрозоли. Аэрозоли не только отражают солнечный свет, не пропуская его к поверхности Земли. Аэрозольные частицы служат ядрами конденсации атмосферной влаги при образовании облаков и, тем самым, способствуют увеличению облачности. А это, в свою очередь, уменьшает приток солнечного тепла к земной поверхности.

Прозрачность для солнечных лучей в нижних слоях земной атмосферы зависит также от пожаров. Из-за пожаров в атмосферу поднимаются пыль и сажа, которые плотным экраном закрывают Землю и увеличивают альбедо поверхности.

Задание 16

Под альбедо поверхности понимают

1) общий поток падающих на поверхность Земли солнечных лучей

2) отношение потока энергии отраженного излучения к потоку поглощенного излучения

3) отношение потока энергии отраженного излучения к потоку падающего излучения

4) разность между падающей и отраженной энергией излучения

Правильный ответ: 3

Задание 17

Какие утверждения справедливы?

А. Аэрозоли отражают солнечный свет и, тем самым, способствуют уменьшению альбедо Земли.

Б. Извержения вулканов способствуют увеличению альбедо Земли.

Правильный ответ: 2

Задание 18

В таблице приведены некоторые характеристики для планет Солнечной системы – Венеры и Марса. Известно, что альбедо Венеры А = 0,76, а альбедо Марса А = 0,15. Какая из характеристик, главным образом, повлияла на различие в альбедо планет?

Характеристики

Венера

Марс

А. Среднее расстояние от Солнца, в радиусах земной орбиты

Б. Средний радиус планеты, км

В. Число спутников

Г. Наличие атмосферы

Правильный ответ: 4

Парниковый эффект

Для определения температуры нагреваемого Солнцем объекта важно знать его расстояние от Солнца. Чем ближе планета Солнечной системы к Солнцу, тем выше ее средняя температура. Для объекта, удаленного от Солнца как Земля, численная оценка средней температуры на поверхности дает следующий результат: T Å ≈ –15°C.

В действительности климат Земли значительно более мягкий. Её средняя температура на поверхности составляет около 18 °C за счёт так называемого парникового эффекта — нагрева нижней части атмосферы излучением поверхности Земли.

В нижних слоях атмосферы преобладают азот (78%) и кислород (21%). На остальные составляющие приходится всего 1%. Но именно этот процент и определяет оптические свойства атмосферы, так как азот и кислород почти не взаимодействуют с излучением.

Эффект «парника» известен всем, имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так. Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, исполняющую роль стекла или пленки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучение — инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем приходящего от Солнца, и потому почти прозрачная для видимого света атмосфера пропускает инфракрасное излучение значительно хуже.

Пары воды поглощают около 62% инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоев атмосферы. За водяным паром в списке парниковых газов следует углекислый газ (СО2), поглощающий в прозрачном воздухе 22% инфракрасного излучения Земли.

Атмосфера поглощает восходящий от поверхности планеты поток длинноволнового излучения, нагревается и, в свою очередь, нагревает поверхность Земли. Максимум в спектре излучения Солнца приходится на длину волны около 550 нм. Максимум в спектре излучения Земли приходится на длину волны примерно 10 мкм. Роль парникового эффекта иллюстрирует рисунок 1.

Рис.1(а). Кривая 1 — расчетный спектр излучения Солнца (с температурой фотосферы 6000°С); кривая 2 — расчетный спектр излучения Земли (с температурой поверхности 25°С)
Рис.1 (б). Поглощение (в процентном отношении) земной атмосферой излучения на разных длинах волн. На участке спектра от 10 до 20 мкм находятся полосы поглощения молекул CO2, H2O, O3, CH4. Они-то и поглощают излучение, приходящее с поверхности Земли

Задание 16

Какой из газов играет наибольшую роль в парниковом эффекте атмосферы Земли?

11) углекислый газ

Правильный ответ: 4

Задание 17

Какое из приведенных ниже утверждений соответствуют кривой на рисунке 1(б)?

А. Видимое излучение, соответствующее максимуму солнечного спектра, проходит сквозь атмосферу практически беспрепятственно.

Б. Инфракрасное излучение с длиной волны, превышающей 10 мкм, практически не проходит за пределы земной атмосферы.

Правильный ответ: 3

Задание 18

Благодаря парниковому эффекту

1) в холодную пасмурную погоду шерстяная одежда предохраняет тело человека от переохлаждения

2) чай в термосе остается длительное время горячим

3) солнечные лучи, прошедшие через застекленные окна, нагревают воздух в комнате

4) в летний солнечный день температура воды в водоемах ниже температуры песка на берегу

Правильный ответ: 3

Слух человека

Самый низкий тон, воспринимаемый человеком с нормальным слухом, имеет частоту около 20 Гц. Верхний предел слухового восприятия сильно различается у разных людей. Особое значение здесь имеет возраст. В восемнадцать лет при безупречном слухе можно услышать звук до 20 кГц, но в среднем границы слышимости для любого возраста лежат в интервале 18 — 16 кГц. С возрастом чувствительность человеческого уха к высокочастотным звукам постепенно падает. На рисунке приведен график зависимости уровня восприятия звука от частоты для людей разного возраста.

Восприятие звуков различной громкости и частоты в 20‑летнем и 60‑летнем возрасте

Чувствительность уха к звуковым колебаниям различных частот неодинакова. Оно особенно тонко реагирует на колебания средних частот (в области 4000 Гц). По мере уменьшения или увеличения частоты относительно среднего диапазона острота слуха постепенно снижается.

Человеческое ухо не только различает звуки и их источники; оба уха, работая вместе, способны довольно точно определять направление распространения звука. Поскольку уши расположены с противоположных сторон головы, звуковые волны от источника звука достигают их не одновременно и воздействуют с разным давлением. За счет даже этой ничтожной разницы во времени и давлении мозг довольно точно определяет направление источника звука.

Задание 16

Имеются два источника звуковой волны:

А. Звуковая волна частотой 100 Гц и громкостью 10 дБ.

Б. Звуковая волна частотой 4 кГц и громкостью 120 дБ.

Используя график, представленный на рисунке, определите, звук какого источника будет услышан человеком.

Правильный ответ: 2

Задание 17

Какие утверждения, сделанные на основании графика (см. рисунок), справедливы?

А. С возрастом чувствительность человеческого слуха к высокочастотным звукам постепенно падает.

Б. Слух гораздо чувствительнее к звукам в области 4 кГц, чем к более низким или более высоким звукам.

Правильный ответ: 3

Задание 18

Определить направление источника звука нам удается только благодаря тому, что

13) чувствительность уха к звуковым колебаниям различных частот неодинакова

14) чувствительность уха к звуковым колебаниям сильно зависит от громкости звука

15) звуковые волны от источника звука достигают только уха, которое ближе к источнику

16) звуковые волны от источника звука достигают ушей не совсем одновременно и оказывают несколько разное давление

Правильный ответ: 4

Шум и здоровье человека

Современный шумовой дискомфорт вызывает у живых организмов болезненные реакции. Транспортный или производственный шум действует угнетающе на человека — утомляет, раздражает, мешает сосредоточиться. Как только такой шум смолкает, человек испытывает чувство облегчения и покоя.

Уровень шума в 20–30 децибел (дБ) практически безвреден для человека. Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая жизнь. Для “громких звуков” предельно допустимая граница примерно 80–90 децибел. Звук в 120–130 децибел уже вызывает у человека болевые ощущения, а в 150 — становится для него непереносимым. Влияние шума на организм зависит от возраста, слуховой чувствительности, продолжительности действия.

Наиболее пагубны для слуха длительные периоды непрерывного воздействия шума большой интенсивности. После воздействия сильного шума заметно повышается нормальный порог слухового восприятия, то есть самый низкий уровень (громкость), при котором данный человек еще слышит звук той или иной частоты. Измерения порогов слухового восприятия производят в специально оборудованных помещениях с очень низким уровнем окружающего шума, подавая звуковые сигналы через головные телефоны. Эта методика называется аудиометрией; она позволяет получить кривую индивидуальной чувствительности слуха, или аудиограмму. Обычно на аудиограммах отмечают отклонения от нормальной чувствительности слуха (см. рисунок).

Аудиограмма типичного сдвига порога слышимости после кратковременного воздействия шума

Задание 16

Порог слышимости определяется как

1) минимальная частота звука, воспринимаемая человеком

2) максимальная частота звука, воспринимаемая человеком

3) самый высокий уровень, при котором звук той или иной частоты не приводит к потере слуха

4) самый низкий уровень, при котором данный человек еще слышит звук той или иной частоты

Правильный ответ: 4

Задание 17

Какие утверждения, сделанные на основании аудиограммы (см. рисунок), справедливы?

А. Максимальный сдвиг порога слышимости соответствует низким частотам (примерно до 1000 Гц).

Б. Максимальная потеря слуха соответствует частоте 4000 Гц.

Правильный ответ: 2

Задание 18

Определите, какие источники шума, представленные в таблице, создают недопустимые уровни шума.

Источник шума

Уровень шума (дБ)

А. работающий пылесос

Б. шум в вагоне метро

В. оркестр поп-музыки

Г. автомобиль

Д. шепот на расстоянии 1 м