/
Tags: общее школьное образование общеобразовательная школа физика
ISBN: 978-5-8053-0371-6
Text
УДК 373.167.1:53*11
ББК 22.3я721
Г93
Рецензент: кандидат физико-математических
наук В.П. Синичкин.
Губанов В.В.
Г93
Физика. 11 класс. Лабораторные работы. —
Саратов: Лицей, 2007. — 80 с.
ISBN 978-5-8053-0371-6
Лабораторные работы, приведенные в данной тетради, со
ответствуют программе по физике 11-го класса. Задачи и во-
просы могут быть использованы для организации и проведения
самостоятельных, контрольных работ, зачетов, при обобщении
и повторении учебного материала.
УДК 373.167.1:53*11
ББК 22.3я721
ISBN 978-5-8053-0371-6 © Издательство «Лицей», 2004
Лабораторная работа № 1
Наблюдение действия магнитного поля на ток
Цель работы: убедиться в том, что однородное магнит-
ное поле оказывает на рамку с током ориентирующее
действие.
Оборудование: катушка-моток, штатив, источник посто-
янного тока, реостат, ключ, соединительные прово-
да, магнит дугообразный или полосовой.
Примечание. Перед работой убедитесь, что движок рео-
стата установлен на максимальное сопротивление.
Тренировочные задания и вопросы
1. В 1820 г. X. Эрстед обнаружил действие электриче-
ского тока на __________________________________
2. В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных
проводника с током______________________________
3. Магнитное поле может быть создано:
а)_____________________________________________
б)_________ .__________________________________
в)______;______________________________________
4. Что является основной характеристикой магнитного
поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
5. За направление вектора магнитной индукции В в том
месте, где расположена рамка с током, принимают
6. В чем состоит особенность линий магнитной индук-
ции? __________________________________________
7. Правило буравчика позволяет
8. Формула силы Ампера имеет вид:
9. Сформулируйте правило левой руки.
10. Максимальный вращающийся момент М, действую-
щий на рамку с током со стороны магнитного поля,
зависит от___________________________________
Ход работы
1. Соберите цепь по рисунку, подвесив
на гибких проводах катушку-моток.
2. Расположите дугообразный магнит
под некоторым острым углом а (на-
пример 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая
ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.
3. Повторите опыт, изменив снача- ---------------
ла полюсы магнита, а затем на-
правление электрического тока.
4. Зарисуйте катушку-моток и маг-
нит, указав направление магнит-
ного поля, направление электри-
ческого тока и характер движе-
ния катушки-мотка. ----------------
5. Объясните поведение катушки-мотка с током в одно-
родном магнитном поле._________________________
6. Расположите дугообразный маг-
нит в плоскости катушки-мотка
(а = 0°). Повторите действия, ука-
занные в пунктах 2-5.
7. Расположите дугообразный магнит перпендикулярно
плоскости катушки-мотка (а = 90°). Повторите дей-
ствия, указанные в пунктах 2—5.
Вывод:___________________________________________
Оценка:__________
Дополнительное задание
1. Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте: изме-
няется ли характер движения катушки-мотка с током
в магнитном поле?____________________________________
*
Лабораторная работа Ns 2
Изучение явления электромагнитной индукции
Цель работы: изучить явление электромагнитной индук-
ции, проверить правило Ленца.
Оборудование: миллиамперметр, источник питания, ка-
тушки с сердечниками, магнит дугообразный или по-
лосовой, реостат, ключ, соединительные провода,
магнитная стрелка.
Тренировочные задания и вопросы
1.28 августа 1831 г. М. Фарадей
2. В чем заключается явление электромагнитной индук-
ции? _____________________________________________
3. Магнитным потоком Ф через поверхность площадью
S называют____________________________________
4. В каких единицах в системе СИ измеряются:
а) индукция магнитного поля [В] =
б) магнитный поток [ Ф] =
5. Правило Ленца позволяет определить
6. Запишите формулу закона электромагнитной индук-
ции.
7. В чем заключается физический смысл закона элек-
тромагнитной индукции?__________________________
8. Почему открытие явления электромагнитной индук-
ции относят к разряду величайших открытий в об-
ласти физики?____________________________________
Ход работы
1. Подключите катушку к зажимам миллиамперметра.
2. Выполните следующие действия:
а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;
б) остановите магнит на несколько секунд;
в) удалите магнит из катушки (модуль скорости дви-
жения магнита приблизительно одинаков).
3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток
и каковы его особенности в каждом случае:
а)________________;____________________________
6)
в)
4. Повторите действия пункта 2 с южным (S) полюсом
магнита и сделайте соответствующие выводы:
a)_____________________________________________
б)_____________________________________________
в)_____________________________________________
5. Сформулируйте, при каком условии в катушке воз-
никал индукционный ток. _________________________
6. Объясните различие в направлении индукционного
тока с точки зрения правила Ленца.
7. Зарисуйте схему опыта.
8. Начертите схему, состоящую из источника тока, двух
катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и мил-
лиамперметра (первую катушку соедините с милли-
амперметром, вторую катушку через реостат соеди-
ните с источником тока).
9. Соберите электрическую цепь по данной схеме.
10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте возникает ли
в первой катушке индукционный ток.
11. Проверьте выполнение правила Ленца.
12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при из-
менении силы тока реостата.
Вывод:__________________________________________
Лабораторная работа № 3
Определение ускорения свободного падения
при помощи маятника
Цель работы: вычислить ускорение свободного падения
и оценить точность полученного результата.
Оборудование: часы с секундной стрелкой, измеритель-
ная лента с погрешностью Д л = 0,5 см, шарик с отвер-
стием, нить, штатив с муфтой и кольцом.
Тренировочные задания и вопросы
1. Свободными колебаниями называются
2. При каких условиях нитяной маятник можно считать
математическим?_________________________________
3. Период колебаний - это_______________________
4. В каких единицах в системе СИ измеряются:
а) период [Г] =__________________________________
б) частота [v] =_______________________________
в) циклическая частота [со] =
г) фаза колебаний [ф] =________________________
2 Физика, I . kj]
9
5. Запишите формулу периода колебаний математиче-
ского маятника, полученную Г. Гюйгенсом.
6. Запишите уравнение колебательного движения в диф-
ференциальном виде и его решение.
7. Циклическая частота колебаний маятника равна
2,5 л рад/с. Найдите период и частоту колебаний ма-
ятника. ______________________________________
8. Уравнение движения маятника имеет вид
х — 0,08 sin 0,4л £. Определите амплитуду, период и час-
. тоту колебаний.
Дано:
Решение.
Ответ:
Ход работы
1. Установите на краю стола штатив, у его верхнего кон-
ца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте
к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на рас-
стоянии 2—5 см от пола.
2. Измерьте лентой длину маятника.
1 =___________________
3. Отклоните маятник от положения равновесия на
5-8 см и отпустите его.
4. Измерьте время 30—50 полных колебаний (например
N = 40).
—-------------------
5. Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех
опытах одинаковое).
6. Вычислите среднее значение времени колебаний.
7. Вычислите среднее значение периода колебаний.
8. Результаты вычислений и измерений занесите в таб-
лицу.
№ опыта t, с Г* О 3 ** N ^ср ’ С 1, м ^'ср ’ С А/, м А <7, м/с2 9ср > м/с2
1
2
3
4
5
9. Вычислите ускорение свободного падения по форму-
4л/
ле- 9ср — у, 2 •
ср
9 ср
9 ср
10. Вычислите абсолютные погрешности измерения вре-
мени в каждом опыте.
11. Вычислите среднюю абсолютную погрешность изме-
рения времени.
. , _ А/3 А/д Д^5
ср - 5
м =-----------------------
ср 5
А*ср =•
12. Вычислите относительную погрешность измерения д
по формуле:
А/ 2Д£ср
Е? / + /
, где А/ = 0,75 см
ср
13. Вычислите абсолютную погрешность измерения д.
^9 = ^д‘9^
^9 =
&9 =______________
14. Запишите результат в виде д = д +&д.
9 =______________
9 =______________
15. Сравните полученный результат со значением
9,8 м/с2.
Вывод:__________________________________________
Лабораторная работа № 4
Измерение показателя преломления стекла
Цель работы: вычислить показатель преломления стекла
относительно воздуха.
Оборудование: стеклянная пластина, имеющая форму
трапеции, источник тока, ключ, лампочка, соедини-
тельные провода, металлический экран с щелью.
Тренировочные задания и вопросы
1. Преломление света — это явление
2. Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся корот-
кими?
3. Почему из скипидара в глицерин свет проходит без
преломления?___________________________________
4. В чем заключается физический смысл показателя
преломления ?____________________________________
5. Чем отличается относительный показатель преломле-
ния от абсолютного?,
6. Запишите формулу закона преломления света.
7. В каком случае угол преломления луча равен углу
падения? _____________________________________
Ц* * * - - _ --
8. При каком угле падения а отраженный луч перпенди-
кулярен к преломленному лучу? (п — относительный
показатель преломления двух сред.)
Решение.
Ответ:
Ход работы
1. Подключите лампочку через выключатель к источни-
ку тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий
световой пучок.
2. Расположите пластину так, чтобы световой пучок па-
дал на нее в точке В под некоторым острым углом.
3. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее
светового пучка тонко очиненным карандашом по-
ставьте две точки.
4. Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее
контур.
5. Через точку В границы раздела сред воздух — стекло
проведите перпендикуляр к границе, лучи падающий
и преломленный и отметьте углы падения а и прелом-
ления р.
6. Проведите окружность с центром в точке В и отметь-
те точки пересечения окружности с падающим и от-
раженным лучами (соответственно точки Л и С).
7. Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра
к границе раздела.
а =______
8. Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра
к границе раздела.
Ь =______
9. Вычислите показатель преломления стекла по фор-
муле.
a sina _ a
b' T K sinp b
10. Вычислите относительную погрешность измерения
показателя преломления по формуле:
△а , АЬ А АХ. Л d С
Еп = — + —, где Аа = Ао = 0,15 см
а b
п
11. Вычислите абсолютную погрешность измерения п.
&П = П-£п
Ь.п =
» • . * ...
Ап =
и
12. Запишите результат в виде nCT = п ± Ап.
п„
СТ
13. Результаты вычислений и измерений занесите в таб-
лицу.
№ опыта а, см Ь, см п Да, см Аб, см еп Ап
1 - -
2
14. Повторите измерения и вычисления при другом угле
падения.
15. Сравните полученные результаты показателя пре-
ломления стекла с табличным.
----------------------------?-------------------------
Вывод:________________________________________________
Оценка:_________
Дополнительное задание
1- Измерьте транспортиром углы а и 0.
2. Найдите по таблице sin а -, sin 0 =.
„ sina
3. Вычислите показатель преломления стекла п =-—
sinp
п =.
4. Оцените полученный результат.
Лабораторная работа № 5
Определение оптической силы
и фокусного расстояния собирающей линзы
Цель работы: определить фокусное расстояние и оптиче-
скую силу собирающей линзы.
Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольни-
ка, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на
подставке с колпачком, содержащим букву, источник
тока, ключ, соединительные провода, экран, направ-
ляющая рейка.
Тренировочные задания и вопросы
1. Линзой называется ____________________________
2. Тонкая линза - это____________________________
3. Покажите ход лучей после преломления в собираю-
щей линзе.
4. Запишите формулу тонкой линзы.
5. Оптическая сила линзы - это
6. Как изменится фокусное расстояние линзы, если тем-
пература ее повысится?__________________________
7. При каком условии изображение предмета, получае-
мое с помощью собирающей линзы, является мни-
мым? ___________________________________________
8. Источник света помещен в двойной фокус собираю-
щей линзы, фокусное расстояние которой F = 2 м. На
каком расстоянии от линзы находится его изображе-
ние? _______________<_____________________________
9. Постройте изображение в собирающей линзе.
2F
Дайте характеристику полученному изображению.
Ход работы
1. Соберите электрическую цепь, подключив лампочку
к источнику тока через выключатель.
2. Поставьте лампочку на один край стола, а экран -
у другого края. Между ними поместите собирающую
линзу.
3. Включите лампочку и передвигайте линзу вдоль рей-
ки, пока на экране не будет получено резкое, умень-
шенное изображение светящейся буквы колпачка
лампочки.
4. Измерьте расстояние от экрана до линзы в мм.
d =-----------
5. Измерьте расстояние от линзы до изображения в мм.
А =------:----
6. При неизменном d повторите опыт еще 2 раза, каж-
дый раз заново получая резкое изображение.
7. Вычислите среднее значение расстояния от изобра-
жения до линзы.
8. Вычислите оптическую силу линзы D
9. Вычислите фокусное расстояние линзы.
ср D
ср
СР
10. Результаты вычислений и измерений занесите в таб-
лицу.
№ опыта /ю-3, м /ср 10-3, м d-10"3, м АР> дптр дптр Fcp. м
11. Измерьте толщину линзы в мм.
12. Вычислите абсолютную погрешность измерения оп-
тической силы линзы по формуле:
13. Запишите результат в виде D = D ±
Вывод:___________________________________________
Лабораторная работа № 6
Измерение длины световой волны
Цель работы: измерить длину световой волны с помо-
щью дифракционной решетки.
Оборудование: дифракционная решетка с периодом —— мм
или — мм, штатив, линеика с держателем для решет-
о и
ки и черным экраном с щелью посредине, который
может перемещаться вдоль линейки, источник света.
Примечание. В этой работе погрешность измерений длин
волн не оценивается из-за некоторой неопределенно-
сти выбора середины части спектра данного цвета.
Тренировочные задания и вопросы
1. Дисперсией света называется
2. Интерференция световых волн — это
3. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.
4. Дифракционная решетка представляет собой
5. Максимумы у дифракционной решетки возникают
при условии__________________________________
6. На дифракционную решетку с периодом d = 2 мкм
нормально падает монохроматическая волна света.
Определите длину волны, если k = 4.
Решение.
7. Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптиче-
ском микроскопе не видны?
8. Зависит ли положение максимумов освещенности,
создаваемых дифракционной решеткой, от числа ще-
лей? ____________________________________________ 9
9. Рассчитайте разность хода волн монохроматического
света (Л. = 6 -10'7 м), падающих на дифракционную
решетку и образующих максимум второго порядка.
Ход работы
1. Включите источник света.
2. Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в эк-
ране на источник света и перемещая решетку в дер-
жателе, установите ее так, чтобы дифракционные
спектры располагались параллельно шкале экрана.
3. Установите экран на расстоянии приблизительно
50 см от решетки.
4. Измерьте расстояние от дифракционной решетки до
экрана.
а =_______________
5. Измерьте расстояние от щели экрана до линии перво-
го порядка красного цвета слева и справа от щели.
слева: Ъ =__________
♦
справа: b =__________
6. Вычислите длину волны красного цвета слева от ще-
ли в экране.
d-b
7. Вычислите длину волны красного цвета справа от
щели в экране.
Лкп
кр2
8. Вычислите среднее значение длины волны красного
цвета.
3 Физика, II кл.
25
кр
кр
кр
9. Результаты измерений и вычислений занесите в таб-
лицу.
Цвет в спектре Расположе- ние спектра k d а ь Л
красный слева от щели
справа от щели
фиоле- товый слева от щели •
справа от щели »
10. Повторите измерения и вычисления для фиолетового
цвета.
Вывод:
КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ ПО ТЕМАМ
Магнитное поле
I вариант
1. Как изменится сила, действующая на проводник, при
увеличении магнитной индукции в 4 раза и уменьше-
нии силы тока в проводнике в 2 раза?
2. Определите индукцию однородного магнитного поля,
если на проводник длиной 20 см действует сила 25 мН.
Проводник, по которому течет ток силой 5 А, образу-
ет угол 30° с направлением силовых линий поля.
Дано:
Решение.
В - ?
Ответ:
3. Как изменится кинетическая энергия заряженной
частицы, если радиус окружности, по которой дви-
жется эта частица в однородном магнитном поле,
уменьшается в 2 раза? (т/г = const).
4. На прямолинейный проводник из нихрома
(р = 1,1 Ом -мм2/м) площадью сечения 0,5 мм2, по-
мещенный в магнитное поле с индукцией 0,33 Тл,
действует сила 2 Н. Проводник расположен перпен-
дикулярно индукции магнитного поля. Определите
напряжение на концах проводника.
Дано: Решение.
U- ?
Ответ:
5. В однородном магнитном поле с индукцией В враща-
ется частица массой т, имеющая заряд q. Как изме-
нится радиус окружности, если индукция В увели-
чится в 3 раза, заряд не изменится, а масса возрастет
в 2 раза?________________________________________
6. Протон движется по окружности в однородном маг-
нитном поле с индукцией 44 мТл. Определите период
обращения протона.
Дано: Решение.
Ответ:
II вариант
1. Как изменится сила, действующая на заряд при уве-
личении магнитной индукции в 3 раза и уменьшении
скорости заряда в 2 раза?
2. Определите угол между проводником и вектором
магнитной индукции, если на линейный проводник
длиной 25 см с током 2 А, помещенный в однородное
магнитное поле с индукцией 200 мТл, действует сила
50 мН.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Как изменится радиус окружности, по которой дви-
жется заряженная частица в однородном магнитном
поле, если кинетическая энергия частицы уменьшит-
ся в 4 раза? (щ = const).
4. На прямолинейный проводник, расположенный в од-
нородном магнитном поле с индукцией 100 мТл под
углом 30° к полю, при пропускании по нему тока 8А
действует сила 0,2 Н. Какова длина проводника?
Дано:
Решение.
Ответ:
5. В однородном магнитном поле с индукцией В по ок-
ружности радиуса R вращается частица массой тп,
имеющая заряд q. Как изменится скорость частицы,
если индукция В увеличится в 2 раза, заряд не изме-
нится, а масса возрастет в 4 раза?
6. Электрон движется по окружности в однородном
магнитном поле с индукцией 25 мТл. Определите пе-
риод обращения электрона.
Дано:
Решение.
Ответ:
Электромагнитная индукция
I вариант
1. Определите магнитный поток Ф через контур площа-
дью 15 см2 в однородном магнитном поле с индукци-
ей В, равной 24 Тл, если угол между вектором индук-
ции В и нормалью к плоскости контура равен 60°.
Дано:
Решение.
Ответ:
2. Как изменится магнитное поле катушки при увеличе-
нии тока в 1,5 раза?
3. Определите максимальную силу тока в катушке ин-
дуктивностью 3 Гн при подключении к ней конденса-
тора емкостью 48 мкФ, заряженного до напряжения
200 В.
Дано:
Решение.
Ответ:
4. За 5 мс в соленоиде, содержащем 500 витков прово-
да, магнитный поток равномерно убывает с 7 мВб до
3 мВб. Найдите величину ЭДС индукции в соленои-
де.
5. Магнитный поток через замкнутый проводник с
электрическим сопротивлением 4 Ом равномерно
увеличился с 0,4 мВб до 0,7 мВб. Какое количество
заряда прошло через поперечное сечение проводни-
ка?
Дано:
Решение.
Ответ:
6. Определите индуктивность контура, если магнитный
поток через проводящий контур увеличивается на
0,02 Вб в результате изменения тока в контуре с 4 А
до 8 А.
7. Найдите величину ЭДС индукции в проводнике
с длиной активной части 25 см, перемещающимся
в однородном магнитном поле с индукцией 8 мТл со
скоростью 5 м/с под углом 30° к вектору магнитной
индукции.
Дано:
Решение.
Ответ:
Оценка:
II вариант
1. Магнитный поток через контур площадью 25 см* 2 p<v
вен 40 мВб. Угол между векторами индукции В
и нормалью п равен 60°. Определите модуль индук-
ции магнитного поля.
Дано: Решение.
В - ?
Ответ:
2. Как изменится энергия магнитного поля при умень-
шении тока в катушке в 2,5 раза?
3. В однородном магнитном поле находится плоский
виток площадью 10 см2, расположенный перпенди-
кулярно к силовым линиям. Определите силу тока,
которая течет по витку, если поле убывает с постоян-
ной скоростью 0,5 Тл/с. Сопротивление витка равно
2 Ом.
Дано:
Решение.
Ответ:
4. Сколько витков провода должна содержать обмотка
на стальном сердечнике с поперечным сечением
50 см2, чтобы в ней при изменении магнитной индук-
ции от 0,1 Тл до 1,1 Тл в течение 5 мс возбуждалась
ЭДС индукции 100 В?
5. С какой скоростью надо перемещать проводник, дли-
на активной части которого 1 м, под углом 60° к ли-
ниям индукции магнитного поля, чтобы в проводни-
ке возбуждалась ЭДС индукции 1 В? Индукция маг-
нитного поля равна 0,2 Тл.
Дано:
Решение.
Ответ:
6. Определите индуктивность катушки, если при равно-
мерном уменьшении силы тока на 0,2 А за 0,05 с в ка-
тушке возникает ЭДС самоиндукции, равная 10 В.
7. В магнитном поле с индукцией 25 Тл перпендикуляр-
но линиям индукции со скоростью 0,5 м/с движется
проводник длиной 120 см. Найдите ЭДС индукции
в проводнике.
Дано:
Решение.
Ответ:
Механические колебания
I вариант
1. Как изменится период колебаний маятника, если его
перенести из воды в воздух?
2. Найдите массу груза, который на пружине жестко-
стью 250 Н/м делает 20 колебаний за 16 с.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Как изменяется частота и период колебаний математи-
„ 1
ческого маятника при увеличении длины нити в 6 — pa-
за?
д. Материальная точка совершает гармонические коле-
„ л™
бания вдоль оси х по закону х = 0,08 cos — • t-.
Чему равны амплитуда, частота, период, начальная
фаза колебаний и значение координаты точки в мо-
мент t = 3 с?
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Масса колеблющейся частицы 10 мг, частота колеба-
ний 500 Гц, амплитуда 2 мм. Определите полную
энергию частицы.
6. Математический маятник длиной 1 м установлен
в лифте. Найдите период колебаний маятника, если
лифт движется вертикально вверх с ускорением
4 м/с2.
Дано:
Решение.
Ответ:
II вариант
1. Как изменится частота колебаний маятника, если его
перенести из вязкого масла в воздух?
2. Определите значение ускорения свободного падения,
если нитяной маятник длиной 80 см совершил за
1 минуту 34 колебания.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Как изменяется период и частота колебаний пружин-
1
ного маятника при уменьшении массы груза в 2 — pa-
д. Материальная точка совершает гармонические коле-
бания вдоль оси х по закону х = 0,05 sm — • t + — .
\ О 1
Чему равны амплитуда, частота, период, начальная
фаза колебаний и значение координаты точки в мо-
мент t = 5 с?
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Гиря, подвешенная к пружине, колеблется по верти-
кали с амплитудой 4 см. Определите полную энер-
гию колебаний гири, если коэффициент жесткости
пружины равен 1 кН/м.
6. Математический маятник длиной 1 м установлен в лиф-
те. Найдите период колебаний маятника, если лифт
движется вертикально вниз с ускорением 3 м/с2.
Дано:
Решение.
Ответ:
Электромагнитные колебания
I вариант
1. Частота электрических колебаний в контуре равна
1,5 МГц. Определите емкость конденсатора, если ин-
дуктивность катушки равна 250 мкГн.
Дано:
Решение.
Ответ:
2. Как изменится индуктивное сопротивление катушки
при увеличении частоты переменного тока в 1,44 ра-
за?
3. Определите индуктивность катушки, сопротивление
которой в цепи переменного тока частотой 50 Гц рав-
но 20 Ом.
Дано:
Решение.
Ответ:
4. Как изменится период колебаний в электрическом
контуре, если емкость конденсатора увеличится в 2 ра-
за, а индуктивность катушки уменьшится в 4 раза?
5. Напряжение" В цепи переменного тока выражается
формулой U = 20sin47t£. Какое количество теплоты
выделится в проводнике с активным сопротивлением
50 Ом за время, равное 4 периодам?
Дано:
Решение.
Q-?
Ответ:
6. Изменение электрического заряда конденсатора в ко-
лебательном контуре происходит по закону
nt
<7 = 0,2 cos—.
Чему равна частота, колебаний заряда?
7. Максимальный заряд на обкладках конденсатора ко-
лебательного контура <ут = 10”4 Кл. Определите пе-
риод колебаний в контуре, если 1т =0,1 А.
Дано:
Решение.
Ответ:
II вариант
у. Частота электрических колебаний в контуре равна
1,5 МГц. Определите индуктивность катушки, если
емкость конденсатора равна 300 пФ.
Дано: -
Решение.
Ответ:
2. Как изменится емкостное сопротивление конденсатора
при уменьшении частоты переменного тока в 2,25 ра-
за? _ _________________ ___________________
ЗуОпределите емкость конденсатора, сопротивление ко-
торого в цепи переменного тока частотой 50 Гц равно
400 Ом.
Дано:
Ответ:
4г Как изменится частота колебаний в электрическом
контуре, если емкость конденсатора увеличится в 2 ра-
за, а индуктивность катухрки уменьшится в 8 раз?
Sy Мгновенное значение переменного тока в проводнике
определяется по закону i = 0,98 sin 4л£. Какое количе-
ство теплоты выделится в проводнике с активным со-
противлением 25 Ом за время, равное 8 периодам?
Дано:
Решение.
Q-?
Ответ:
б.,Изменение электрического заряда конденсатора в ко-
лебательном контуре происходит по закону
nt
q = 0,2 cos —. Чему равен период колебаний заряда?
Определите частоту колебаний контура, если макси-
мальный заряд конденсатора qm = 10'6 Кл, а макси-
мальная сила тока 7 = 10 А.
ш
Дано:
Решение.
Ответ:
Механические волны
I вариант
1у Продольными или поперечными являются волны,
возбуждаемые смычком в струне?
^ Расстояние между следующими друг за другом греб-
нями волны на поверхности воды 5 м. Определите
частоту колебаний частиц воды, если такая волна
распространяется со скоростью 1,2 м/с.
Дано:
Решение.
Ответ:
1. При переходе из одной среды в другую скорость рас-
пространения звуковой волны уменьшилась на 40%.
Как изменится при этом длина звуковой волны?
4-. С какой скоростью распространяется звук в атмосфе-
ре Венеры, если эхолот спускаемого аппарата косми-
ческого корабля на высоте h = "2 км принял сигнал,
отраженный от поверхности Венеры, через 16 с после
излучения?
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Как медузы узнают о приближении шторма?
6. Волны распространяются со скоростью 360 м/с при
'частоте, равной 450 Гц. Чему равна разность фаз
двух точек, отстоящих друг от друга на 20 см?
Дано:
Решение.
Д<р - ?
Ответ:,
7ь Как изменится высота тона струны при повышении
температуры?
II вариант
1. Продольными или поперечными являются волны,
возбуждаемые смычком в воздухе?
2. Колебания мембраны с частотой 250 Гц в газе созда-
ют звуковую волну, распространяющуюся со скоро-
стью 340 м/с. Чему равна длина этой звуковой вол-
ны?
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Звуковые колебания распространяются в воде со ско-
ростью 1460 м/с, а в воздухе — со скоростью 340 м/с.
Во сколько раз изменится длина звуковой волны при
переходе звука из воздуха в воду?
4. Человек, хлопнувший в ладони, услышал эхо через
время t = 1,2 с. На каком расстоянии от человека
находится препятствие, отразившее звук? Скорость
звука в воздухе v = 340 м/с.
Дано:
Решение.
S-?
Ответ:
5. Почему летучие мыши, летая в полной темноте, не на-
тыкаются на препятствия?
6. Волны распространяются вдоль резинового шнура со
скоростью 12 м/с. Расстояние между ближайшими
точками, колеблющимися с разностью фаз —, равно
1,2 м. Определите частоту волны.
Дано:
Решение.
Ответ:
7. Как изменяется высота тона камертона при пониже-
нии температуры?
Электромагнитные волны
I вариант
1. Как изменится излучаемая в единицу времени энер-
гия при увеличении частоты излучения электромаг-
нитных волн в 2 раза?
2. Длина радиоволны, на которой суда передают сигнал
бедствия SOS, равна 600 м. На какой частоте переда-
ются такие сигналы?
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Изменения тока в антенне радиопередатчика проис-
ходят по закону i = 0,2cos2,5л 105i. Найдите длину
излучаемой электромагнитной волны.
4. Индуктивность колебательного контура равна
0,5 мкГн. Какой должна быть электроемкость конту-
ра, чтобы он резонировал на длину волны 300 м?
Дано:
Решение.
С- ?
Ответ:
5. Радиостанция передает звуковой сигнал, частота ко-
торого 240 Гц. Определите число колебаний высокой
•частоты, переносящих одно колебание звуковой час-
:тотьц если передатчик работает на волне длиной 50 м.
6. Контуры радиопередатчика и радиоприемника на-
строены в резонанс. Параметры этих контуров: С, =
= 500 пФ, £1 = 4 мГн и С2 = 2,5 10-11 Ф. Определите
индуктивность L2.
Дано:
Решение.
Ответ:
7. Определите дальность действия радиолокатора, если
он излучает 2000 импульсов в секунду.
II вариант
1. Как изменится излучаемая в единицу времени энер-
гия при уменьшении частоты излучения электромаг-
нитных волн в 3 раза? _____________________________
2. Генератор ВЧ работает на частоте 120 МГц. Опреде-
лите длину волны электромагнитного излучения.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Изменения тока в антенне радиопередатчика проис-
ходят по закону г = 0,3cos5л • 106t. Найдите длину
излучаемой электромагнитной волны.
4. Колебательный контур излучает электромагнитные
волны длиной 1200 м. Определите индуктивность
контура, если его емкость равна 0,12 мкФ.
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Сколько колебаний происходит в электромагнитной
волне длиной 30 м в течение одного периода звуко-
вых колебаний с частотой 250 Гц?
6. Передающий контур имеет параметры = 10 5 Ф,
L, =4 10-3 Гн. Какой емкости надо подобрать кон-
денсатор, чтобы настроить приемный контур в резо-
нанс, если индуктивность £2 = 1,6 мГн?
Дано:
Решение.
С2-?
Ответ:
7. Отраженный сигнал от объекта возвращается к ра-
диолокатору через 100 мкс. Найдите расстояние от
радиолокатора до объекта.
Светдвые волны
I вариант
1. 2/3 угла между падающим и отраженным лучами со-
ставляет 80°. Определйте, чему равен угол отражения.
2. Луч света падает на границу раздела двух сред под
углом падения а = 60°. Преломленный луч составляет
с отраженным углом <р = 90°. Определите показатель
преломления второй среды относительно первой.
Дано:
Решение.
п - ?
Ответ:
З. Чему равен угол полного отражения при падении
луча на границу раздела двух сред, относительный
показатель преломления которых равен >/2?
4. Определите абсолютный показатель преломления
среды, длина световой волны в которой равна 1 мкм,
а частота - 2,5 10й Гц.
Дано:
Решение.
И1
Ответ:
5. Предмет находится на расстоянии 50 см от тонкой со-
бирающей линзы. На каком расстоянии от линзы на-
ходится изображение этого предмета, если размеры
изображения и предмета одинаковы? Каковы фокус-
ное расстояние и оптическая сила линзы?
6. На дифракционную решетку, имеющую период
2 -10"4 см, нормально падает монохроматическая вол-
на. Под углом 30° наблюдается максимум второго по-
рядка. Чему равна длина волны падающего света?
Дано:
Решение.
II вариант
1. 2/5 угла между падающим и отраженным лучами со-
ставляет 60°. Определите, чему равен угол падения.
2. Луч света падает под углом — на границу раздела воз-
дух-жидкость. Отраженный и преломленный лучи
перпендикулярны друг другу. Найдите показатель
преломления жидкости.
Дано:
Решение., .
Ответ:
3. Чему равен угол полного отражения при падении
луча на границу раздела двух сред, относительный
показатель преломления которых равен 2?
------I /г-------------------------------------
4. Луч света падает на границу раздела двух сред воз-,
дух—алмаз. Определите длину волны света в алмазе,
если длина волны света в воздухе была 750 нм, а по-
казатель преломления алмаза равен 2,5.
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Каковы фокусное расстояние и оптическая сила лин-
зы, если для получения изображения предмета в на-
туральную величину он должен быть помещен на
расстоянии 20 см от линзы?
6. Спектры дифракционной решетки со 100 штрихами
на 1 мм проектируются на экран, расположенный па-
раллельно решетке, на расстоянии 1,8 м от нее. Опре-
делите длину волны монохроматического света, па-
дающего на решетку, если расстояние от спектра вто-
рого порядка до центральной светлой полосы 21,4 см.
Дано:
Решение.
Элементы теории относительности.
Излучения и спектры
I вариант
1. Во сколько раз уменьшается продольный размер тела
при движении со скоростью 0,8с? (с — скорость све-
та). .
2. Какой промежуток времени пройдет на звездолете,
движущемся относительно Земли со скоростью 0,33с,
за 50 земных лет?
Дано:
Решение.
о
Ответ:
3. С какой скоростью должен двигаться электрон, что-
бы его масса в состоянии движения была вдвое боль-
ше его массы покоя?
4. На сколько увеличится масса тела, если дополни-
тельно сообщить ему 3,6 -1015 Дж энергии?
Дано:
Решение.
Дттг - ?
Ответ:
5. Какой спектр излучения дает вещество в газообраз-
ном атомарном состоянии?
6. Рентгеновские лучи имеют частоты в пределах от
6 1016 Гц до 7,5 1017 Гц. Определите длины волн
этих лучей.
Дано:
Решение.
X, - ?,Х2 - ?
Ответ:
7. Определите кинетическую энергию электрона, дви-
жущегося со скоростью 0,6с.
Дано:
Решение.
II вариант
1. Во сколько раз увеличивается масса частицы при
движении со скоростью 0,8с? (с - скорость света)
2. Какое время пройдет на Земле, если в ракете, движу-
щейся относительно Земли со скоростью 0,99с, прой-
дет 10 лет?
Дано: Решение.
t - ?
Ответ:
3. С какой скоростью должен двигаться предмет, чтобы
его продольная длина в состоянии движения была
втрое меньше его длины покоя?
4. Солнце излучает в пространство каждую секунду
около 3,75 -1026 Дж. На сколько ежесекундно умень-
шается масса Солнца?
Дано: Решение.
Дти - ?
5. Какой спектр излучения дает нагретый кусок желе-
за?
6. Свет имеет частоты от 3,75 • 1014 Гц до 7,5 1014 Гц. Ка-
ков интервал длин волн у видимого излучения?
Дано:
Решение.
?, Л2 ? Ответ:
7. Найдите импульс протона, движущегося со скоро-
стью 0,6с.
Дано:
Решение.
Световые кванты
I вариант
1. Как изменится энергия фотонов при уменьшении
ддины световой волны в 3 раза?
2. Определитеэдрасную'границу фотоэффекта для "ка-
лия, если работа выхода равна 2,15 эВ.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Определите потенциал, до которого может зарядить-
ся металлическая пластина, работа выхода электро-
нов из которой 2,6 эВ, при длительном освещении
потоком фотонов с энергией 4,2 эВ.
4. Натриевую пластину облучают светом, длина волны
которого 66 нм. Определите скорость фотоэлектро-
нов, если работа выхода равна 4 -1019 Дж.
Дано: Решение.
5. Энергия первого фотона в 3 раза больше энергии вто-
рого фотона. Найдите отношение импульсов этих фо-
тонов.
6. Каким наименьшим напряжением полностью задер-
живаются электроны, вырванные ультрафиолетовы-
ми лучами с длиной волны 300 нм из вольфрамовой
пластины, если работа выхода равна 4,5 эВ.
Дано:
Решение.
Ответ:
7. Определите импульс кванта ультрафиолетового из-
лучения, длина волны которого 20 нм.
II вариант
1. Как изменится импульс фотонов при увеличении
длины световой волны в 2 раза?
2. Работа выхода электронов для натрия равна 2,27 эВ.
Определите красную границу фотоэффекта для нат-
рия.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Если работа выхода электронов из фотокатода равна
3,2 эВ и фотокатод освещается светом, энергия кван-
тов которого равна 6,4 эВ, то определите величину
задерживающего потенциала, при котором фототок
прекратится.
4. Определите максимальную скорость вылетевших
электронов при освещении вольфрама с работой вы-
хода 7,2 10~19 Дж светом с длиной волны 200 нм.
Дано:
Решение.
5. Во сколько раз энергия фотона рентгеновского излу-
чения с длиной волны 0,2 нм больше энергии фотона
видимого света с длиной волны 0,4 мкм?
6. В одном из опытов по фотоэффекту металлическая
пластина освещалась светом длиной волны 420 нм.
Работа выхода электронов равна 2 эВ. При какой
задерживающей разности потенциалов прекратится
фототок?
Дано:
и3~?
Решение.
Ответ:
7. Определите энергию кванта ультрафиолетового из-
лучения, длина волны которого 25 нм.
Атомная физика
I вариант
1. Строение атома напоминает строение Солнечной сис-
темы. В чем различие между ними?
2. Определите строение атома золота 79Аи.
3. При переходе электрона в атоме водорода с четвер-
той стационарной орбиты на вторую излучается фо-
тон с энергией 4,04 Ю'19 Дж. Какова длина волны
этой линии спектра?
Дано:
Решение.
<- ?
Ответ:
4. Переход электрона в атоме водорода с одного устой-
чивого уровня на другой произошел при поглощении
фотона с частотой v = 4,57 -10й Гц. На сколько изме-
нилась энергия электрона в атоме?
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Газовый лазер, работающий в непрерывном режиме,
дает излучение монохроматического света с длиной
волны 630 нм, развивая мощность 50 мВт. Сколько
, 1
фотонов излучает лазер за — минуты?
6
Дано:
Решение.
п - ?
Ответ:
I
6„Рубиновый лазер излучает в импульсе 3 -1019 Свето-
вых фотонов с длиной волны 694 нм. Чему равна'
мощность вспышки лазера, если длительность им-
пульса равна 1,5 10”3 с?
Дано:
Решение.
II вариант
1. Почему Резерфорд свою модель атома назвал плане-
тарной? _________________________________________
2. Определите строение атома серебра ‘“Ag.
3. При переходе электрона в атоме водорода со второй
стационарной орбиты на четвертую поглощается фо-
тон с энергией 2,55 эВ. Какова длина волны этой ли-
нии спектра поглощения?
Дано:
Решение.
Ответ:
4. При переходе электрона в атоме водорода с одного
энергетического уровня на другой был излучен свет
с частотой v = 4,5 10м Гц. На сколько уменьшилась
энергия атома?
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Газовый лазер, работающий в непрерывном режиме,
дает излучение монохроматического света с длиной
волны 520 нм, развивая мощность 40 мВт. Сколько
фотонов излучает лазер за 1 / 3 минуты?
Дано:
Решение.
Ответ:
6. Рубиновый лазер излучает в одном импульсе 2,5 • 1019
фотонов с длиной волны 694 нм. Чему равна средняя
мощность вспышки лазера, если ее длительность
0,7 10“3 с?
Дано:
Решение.
Р~ ?
Физика атомного ядра
I вариант
1. Чем отличаются по своему строению ядра атомов ра-
диоактивных элементов от ядер атомов обычных эле-
ментов?
2. Определите химический элемент, в ядре атома кото-
рого содержится 23 протона и 28 нейтронов. Что из-
менится, если нейтронов окажется 29?
3. Как изменяется массовое число и номер элемента при
выбрасывании из ядра протона?
4. В результате захвата а-частицы ядром изотопа азота
1?N образуются неизвестный элемент и протон. Напи-
шите реакцию и определите неизвестный элемент.
5. Имеется 1,6-109 атомов радиоактивного изотопа це-
зия ’IsCs, период его полураспада 26 лет. Какое ко-
личество ядер изотопа цезия испытает радиоактив-
ный распад за 78 лет?
Дано:
Решение.
AN - ?
Ответ:
6. Вычислите дефект массы ядра изотопа “Ne, если
Мя = 33,1888 IO"27 кг.
Дано:
Решение.
Ат - ?
Ответ:
7. Вычислите энергию связи ядра дейтерия 2Н, если
масса покоя атома дейтерия равна 2,01410 а. е. м.
Дано:
Решением
Д£св - ? МэВ
II вариант
1. Почему а-частицы, испускаемые радиоактивными пре-
паратами, не могут вызывать ядерных реакций в тя-
желых элементах?
2. Определите химический элемент, в ядре атома кото-
рого содержится 12 нейтронов и И протонов. Что из-
менится, если протонов окажется 10?
3. Как изменится атомная масса и номер элемента, если
из ядра будет выброшена а-частица?
4. Напишите ядерную реакцию и определите неизвест-
ный элемент, образующийся при бомбардировке
ядер изотопов алюминия ^А1 а-частицами, если из-
вестно., что при этом вылетает нейтрон.
5. Имеется 2,4-10*° атомов радиоактивного изотопа
йода ‘“I, период его полураспада 25 минут. Какое
количество ядер изотопа йода испытает радиоактив-
ный распад за 1 час 15 минут?
Дано:
Решение.
AN - ?
Ответ:
6. Вычислите дефект массы ядра изотопа лития |1л,
если Мя = 9,9855 -10 27 кг.
Дано:
Решение.
Ат - ?
Ответ:
7. Вычислите энергию связи ядра трития ’Н, если мас-
са покоя атома трития равна 3,01605 а. е. м.
Дано:
Решение.
ЬЕСК - ? МэВ
Итоговая работа
I вариант
1. Электрон движется по окружности радиуса 1,5 см
в однородном магнитном поле, имея импульс
2,4 -10-22 кг-м/с. Найдите индукцию магнитного по-
ля.
Дано:
Решение.
В - ?
Ответ:
2. В витке, выполненном из алюминиевого провода
(р= 0,028 Ом-мм2/м) длиной 20 см и площадью по-
перечного сечения 1,4 мм2, скорость изменения маг-
нитного потока 10 мВб/с. Определите величину ин-
дукционного тока.
Дано:
Решение.
Ответ:
3. Собственные колебания контура происходят по зако-
ну i = 0,1 cos 1000V2t. Определите индуктивность кон-
тура, если емкость конденсатора равна 8 мкФ.
Дано:
Решение.
Ответ:
4. Радиосигнал, посланный на Луну, отразился и был
принят на Земле через 2,5 с после посылки. Опреде-
лите расстояние от Земли до Луны.
Дано:
Решение.
Ответ:
5. Найдите наибольший порядок спектра для желтой
линии натрия (X = 589 нм), если постоянная дифрак-
ционной решетки d = 2 мкм.
Дано:
Решение.
k-?
Ответ:
6. Определите длину волны света, которым освещается
поверхность металла, если фотоэлектроны имеют ки-
нетическую энергию 4,5-10-20 Дж, а работа выхода
электрона из металла равна 4,7 эВ.
Дано:
Решение.
Ответ:
7. Какая энергия выделяется при ядерной реакции
2Ы+ !Н->24,Не?
О л
Дано:
Решение.
II вариант.
1. Электрон движется со скоростью 1,76 -106 м/с пер-
пендикулярно вектору индукции однородного маг-
нитного поля. Радиус окружности, по которой дви-
жется электрон, 2,5 см. Найдите индукцию магнит-
ного поля.
Дано:
Решение.
Ответ:
2. Однородное магнитное поле с индукцией В перпен-
дикулярно к плоскости медного кольца
(р = 0,017 Ом-мм2/м) длиной 125 см и площадью
поперечного сечения 3,4 мм2. С какой скоростью
должна изменяться во времени магнитная индукция,
чтобы индукционный ток в кольце равнялся 10 А?
Дано:
М
Решение.
Ответ:
3. Собственные колебания контура происходят по зако-
ну i = 10cos50V3t. Определите емкость конденсато-
ра, если индуктивность катушки равна 4 Гн.
Дано:
Решение.
С- ?
Ответ:
4. Радиосигнал, посланный на Венеру, отразился и был
принят на Земле через 2,5 минуты после посылки.
Определите расстояние от Земли до Венеры.
Дано:
Решение.
R - ?
Ответ:
5. Определите период дифракционной решетки, если
спектр первого порядка для земной линии ртути
(Л. = 546 нм) наблюдается под углом 19°18'.
Дано:
Решение.
d - ?
Ответ:
6. Электрон вылетает из цезия с кинетической энергией
0,32 -10-'8 Дж. Определите длину волны света, вызы-
вающего фотоэффект, если работа выхода электрона
из цезия равна 1,9 эВ.
Дано:
Решение.
Ответ:
7. Какая энергия выделяется при термоядерной реак-
ции ?Н + —> 1Не + о‘к?
I 1 V
Дано:
Решение.
НЕКОТОРЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ
Скорость света с = 3108 м/с
Элементарный заряд е = 1,6 10‘19 Кл
Атомная единица массы 1 а.е.м. = 1,66 10-27 кг
Масса электрона те = 9,1 10-31 кг~ ~ 0,00055 а.е.м.
Масса протона тр = 1,673 10"27 кг = = 1,00728 а.е.м.
Масса нейтрона тп = 1,675 -10’27кг = = 1,00866 а.е.м. г
Постоянная Планка /г = 6,62 10"34 Дж-с
Электрон-вольт 1 эВ = 1,6-10"19 Дж
Содержание
Лабораторные работы
Наблюдение действия магнитного поля на ток . . . . 1
Изучение явления электромагнитной индукции ... 5
Определение ускорения свободного падения
при помощи маятника........................9
Измерение показателя преломления стекла...14
Определение оптической силы и фокусного
расстояния собирающей линзы...............19
Измерение длины световой волны.............23
Контроль знаний по темам
Магнитное поле............................27
Электромагнитная индукция.................31
Механические колебания.....................36
Электромагнитные колебания................40
Механические волны....................... 44
Электромагнитные, волны...................48
Световые волны.............................52
Элементы теории относительности. Излучения
и спектры.................................56
Световые кванты...........................60
Атомная физика............................64
Физика атомного ядра......................68
Итоговая работа.......................... 72
Некоторые физические константы................78
Для записей
Владимир Васильевич Губанов
Физика
11 класс
Лабораторные работы
Гл. редактор Э.Г. Донецкая. Вып. редактор С.В. Лихобаба.
Худ. редактор, дизайн обложки Ю.В. Межуева.
Тех. редактор Ю.В. Зуйкина. Комп, верстка П.Н. Малышиков.
Литер, редактор, корректор О.А. Шаповалова.
Диапозитивы предоставлены издательством.
Подписано в печать 2.03.2007. Формат 60 x90 1/16.
Гарнитура Kudriashov. Бумага тип. №2. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 5,0. Доп. тираж 35000 экз. Заказ № 18658.
ООО «Издательство “Лицей”»
Тел./факс: (8452) 27-26-44.
http://www. licey. net. http://w w w. 1 icey. net/history.
Любую книгу издательства «Лицей» можно купить
в Интернет магазине по адресу ^ttp://www.licey.net/shop
или заказать по телефонам отдела сбыта (8453) 76-35-48, 76-35-49.
Доставка осуществляется по почте наложенным платежом.
Отпечатано в ОАО «Саратовский полиграфический комбинат»
410004, г. Саратов, ул. Чернышевского, 59. www.sarpk.ru