Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика

Обновлено: 17.05.2024

"Незнайка" и "Решу ЕГЭ" запускают свои курсы подготовки. Короткие видео, много практики и нереальная польза!

Вариант 28

Часть 1

При выполнении заданий 2–5, 8, 11–14, 17–18 и 20–21 в поле ответа запишите одну цифру, которая соответствует номеру правильного ответа. Ответом к заданиям 1, 6, 9, 15, 19 является последовательность цифр. Запишите эту последовательность цифр. Ответы к заданиям 7, 10 и 16 запишите в виде числа с учетом указанных в ответе единиц.

Установите соответствие между световым явлением и его причиной. Для каждого элемента из первого столбца подберите соответствующий ему элемент из второго столбца. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Примеры	Физические явления
А) увеличение лупой букв текста	1) зеркальное отражение света
Б) наблюдение изображения в плоском зеркале	2) рассеянное отражение света
В) наблюдение света от Луны на ночном небе	3) преломление света
4) дисперсия света
5) поглощение света

Учащийся выполнял эксперимент по измерению силы трения, действующей на два одинаково обработанных тела из одинакового материала, движущихся по одной горизонтальной поверхности. Он получил результаты, представленные на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод можно сделать из анализа диаграммы?

1) сила нормального давления [math]N_2=2N_1[/math]

2) коэффициент трения [math]\mu_2=2\mu_1[/math]

3) сила нормального давления [math]N_1=2N_2[/math]

4) коэффициент трения [math]\mu_1=2\mu_2[/math]

Потенциальная энергия летящего самолёта относительно поверхности Земли зависит

1) только от массы самолёта

2) только от массы самолёта и высоты самолёта над уровнем земли

3) только от скорости самолёта и высоты самолёта над уровнем земли

4) от скорости, массы самолёта и высоты самолёта над уровнем земли

С помощью неподвижного блока

1) выигрывают в работе в 2 раза

2) проигрывают в силе в 2 раза

3) не выигрывают в силе

4) выигрывают в силе в 2 раза

В открытых сосудах 1 и 2 находятся соответственно ртуть и вода. Если открыть кран К, то

1) ни вода, ни ртуть перетекать не будут

2) вода начнёт перетекать из сосуда 2 в сосуд 1

3) перемещение жидкостей будет зависеть от атмосферного давления

4) ртуть начнёт перетекать из сосуда 1 в сосуд 2

На рисунке представлен график гармонических колебаний математического маятника.

Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) В момент времени t = 1 с кинетическая энергия маятника равна нулю.

2) Частота колебаний маятника равна 0,5 Гц

3) В интервале времени 1-1,5 с потенциальная энергия маятника уменьшалась

4) В момент времени t = 2 с полная механическая энергия маятника равна

5) В интервале времени 0-0,5 с скорость маятника уменьшалась

Мяч массой 100 г бросили вертикально вверх от поверхности земли. Поднявшись на высоту 2 м, мяч начал падать вниз, и его поймали на высоте 0,5 м от земли. Чему была равна кинетическая энергия мяча на этой высоте? Сопротивлением воздуха пренебречь.

При нагревании вода превращается в пар той же температуры. При этом

1) увеличивается среднее расстояние между молекулами

2) уменьшается средний модуль скорости движения молекул

3) увеличивается средний модуль скорости движения молекул

4) уменьшается среднее расстояние между молекулами

На рисунке представлен график зависимости температуры от полученного количества теплоты для двух веществ одинаковой массы. Первоначально каждое из веществ находилось в твёрдом состоянии.

1) Удельная теплоёмкость первого вещества в твёрдом состоянии меньше удельной теплоёмкости второго вещества в твёрдом состоянии.

2) В процессе плавления первого вещества было израсходовано большее количество теплоты, чем в процессе плавления второго вещества.

3) Представленные графики не позволяют сравнить температуры кипения двух веществ.

4) Температура плавления второго вещества выше.

5) Удельная теплота плавления второго вещества больше.

Какое количество теплоты необходимо для превращения в стоградусный пар 200 г воды, взятой при температуре 40 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика, подвешенного на шёлковой нити, с положительно заряженным пластмассовым шариком, расположенным на изолирующей стойке, зарисовал в тетради наблюдаемое явление: нить с шариком отклонилась от вертикали на угол а . На основании рисунка можно утверждать, что металлический шарик:

1) заряжен отрицательно

2) заряжен положительно

4) заряжен, но однозначно определить его знак невозможно

На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включёны два резистора сопротивлением R₁ и R₂. Сила тока I на этом участке цепи

На рисунке показано, как установились магнитные стрелки рядом с магнитом. Укажите полюса стрелок, обращённые к магниту.

Размеры изображения предмета в плоском зеркале

1) больше размеров предмета

2) равны размерам предмета

3) меньше размеров предмета

4) больше, равны или меньше размеров предмета в зависимости от расстояния между предметом и зеркалом

При трении эбонитовой палочки о мех палочка приобрела отрицательный заряд, а кусок меха — положительный. Как при этом изменились масса палочки и масса куска меха? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

3) не изменилась

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться

Масса палочки

Масса куска меха

Какую энергию за 20 мин потребляет электрическая плитка, включённая в сеть напряжением 220 В, если сопротивление её спирали 44 Ом?

Ниже приведены уравнения двух ядерных реакций. Какая из них является реакцией [math]\alpha[/math]-распада?

Ученик исследовал зависимость силы тока в электроплитке от приложенного напряжения и получил следующие данные.

U, В	25	50	75	100	125	150
I, A	1	2	3	5	6	7

Проанализировав полученные значения, он высказал предположения:

А. Закон Ома справедлив для первых трёх измерений.

Б. Закон Ома справедлив для последних трёх измерений.

Какая(-ие) из высказанных учеником гипотез верна(-ы)?

В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.

Вещество	Плотность в твердом состоянии*, г/см 3	Температура плавления, °С	Удельная теплоемкость, Дж/кг °С	Удельная теплота плавления, кДж/кг
аллюминий	2,7	660	920	380
медь	8,9	1083	400	180
свинец	11,35	327	130	25
серебро	10,5	960	230	87
сталь	7,8	1400	500	78
олово	7,3	232	230	59
цинк	7,1	420	400	120

* Плотность расплавленного металла считать практически равной его плотности в твердом состоянии.

Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Кольцо из серебра можно расплавить в алюминиевой посуде.

2) Для нагревания на 10 °С оловянной ложки потребуется большее количество теплоты, чем для нагревания на 10 °С серебряной ложки, имеющей такую же массу.

3) Для плавления 3 кг цинка, взятого при температуре плавления, потребуется такое же количество теплоты, что и для плавления 2 кг меди при температуре её плавления.

4) Стальной шарик будет плавать в расплавленном свинце при частичном погружении.

5) Алюминиевая проволока утонет в расплавленной меди.

Внимание материаловедов давно привлекают так называемые аморфные металлы, или металлические стёкла. В этих соединениях, состоящих из металлических элементов — например, циркония, титана, меди, никеля, — отсутствует какая-либо упорядоченная кристаллическая структура.

Каким образом можно металлический расплав заставить перейти в твёрдое, но не кристаллическое, а аморфное состояние, то есть получить металлическое «стекло»? Для этого надо расплав заставить затвёрдеть настолько быстро, чтобы атомы вещества остались «замороженными» в тех положениях, которые они занимали, будучи в жидком состоянии, и не успели перестроиться в кристаллическую решётку. Использование специальных методов позволяет достигать скорости охлаждения более 106 град/с и получать металл в стеклообразном аморфном состоянии. Следствием такой аморфной структуры являются необычные магнитные, механические, электрические свойства и коррозионная стойкость аморфных металлических сплавов.

Одним из промышленных способов получения аморфных металлических лент является охлаждение (закалка) тонкой струи жидкого металла на внешней поверхности охлаждаемого вращающегося барабана (рис. 1) или прокатка расплава между холодными вращающимися валками. Различие состоит том, что при закалке на барабане расплав быстрее охлаждается со стороны, прилегающей к барабану. Метод прокатки расплава позволяет получить хорошее качество обеих поверхностей ленты.

Схема установки для получения аморфной металлической ленты.

Аморфные сплавы находятся в неравновесном состоянии: при нагреве в них может проходить кристаллизация. Поэтому для стабильной работы изделий из аморфных сплавов необходимо, чтобы их рабочая температура не превышала некоторой заданной для каждого сплава максимальной температуры.

1) имеют неупорядоченную аморфную структуру и находятся в равновесном состоянии

2) имеют упорядоченную кристаллическую структуру и находятся в неравновесном состоянии

3) имеют упорядоченную кристаллическую структуру и находятся в равновесном состоянии

4) имеют неупорядоченную аморфную структуру и находятся в неравновесном состоянии

При постепенном увеличении толщины струи расплава, подаваемой на вращающийся холодный барабан (см. рис.),

1) металлическая лента начинает накручиваться на барабан

2) на прилегающей к барабану стороне ленты может начаться рост микрокристаллов

3) на внешней по отношению к барабану стороне ленты может начаться рост микрокристаллов

4) увеличивается скорость охлаждения металлической ленты

Часть 2.

При выполнении задания 22 с развернутым ответом запишите сначала номер задания, а затем ответ на него. Полный ответ должен включать не только ответ на вопрос, но и его развернутое, логически связанное обоснование.

На рисунке представлены графики зависимости температуры от времени для расплава, подаваемого на вращающийся барабан.

Какой график соответствует образованию ленты в аморфном состоянии? Ответ поясните.

2. Для получения металлического стекла в твердом аморфном состоянии, необходимо, чтобы процесс затвердевания расплава происходил очень быстро. При этом атомы не успевают перестраиваться в кристаллическую решетку и остаются в тех положениях, которые они занимали в веществе в его жидком состоянии.

При выполнении заданий 23–26 запишите сначала номер задания, а затем ответ на него.

Используя источник тока (4,5 В), вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода, резистор, обозначенный R₁ соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока на резисторе. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,2 А. Определите работу электрического тока за 10 минут.

1) нарисуйте электрическую схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта работы электрического тока;

3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,2 А;

4) запишите численное значение работы электрического тока.

Задание 24 представляет собой вопрос, на которых необходимо дать письменный ответ. Полный ответ должен включать не только ответ на вопрос, но и его развернутое, логически связанное обоснование.

Два одинаковых по размеру бруска лежат на дне аквариума, который заполняют водой. Один брусок металлический и с ровной нижней гранью, другой — кирпичный и пористый. Одинаковы ли значения выталкивающих сил, действующих на бруски? Ответ поясните.

2. На металлический брусок, плотно лежащий на дне аквариума под водой, сила Архимеда действовать не будет, т. к. вода не просачивается под брусок, и равнодействующая сила давления на брусок со стороны воды направлена вниз. На пористый же кирпич будет действовать выталкивающая сила, направленная вверх

Для заданий 25–26 необходимо написать полное решение, которое включает запись краткого условия задачи (Дано), запись формул, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования и расчеты, приводящие к числовому ответу.

Нагревательный элемент, рассчитанный на напряжение 120 В, имеет номинальную мощность 480 Вт. Спираль элемента изготовлена из никелиновой поволоки, имеющей площадь поперечного сечения 0,24 мм 2 . Чему равна длина проволоки?

Привет! Нравится сидеть в Тик-Токе?

Готовься в формате Тик-Ток на курсах от Незнайки. Мы запустили свою онлайн-школу ЕГЭ - Рубикон.

Вариант 2

Для каждого понятия из первого столбца подберите соответствующий пример из второго столбца.

Физические понятия	Примеры
А) физическая величина	1) молекула
Б) единица физической величины	2) паскаль
В) физический прибор	3) давление
4) манометр
5) движение

Учащийся выполнял эксперимент по измерению ~ удлинения х пружин при подвешивании к ним грузов. Полученные учащимся результаты пред- ставлены на рисунке в виде диаграммы. Какой вывод о жёсткости пружин k1 и k2 можно сделать из анализа диаграммы, если к концам пружин были подвешены грузы одинаковой массы?

Тело движется в положительном направлении оси Ох. На рисунке представлен график зависимости от времени t проекции силы F_x, действующей на тело.

В интервале времени от 0 до 5 с проекция импульса силы на ось Ох

1) уменьшается на 5 кг * м/с

2) увеличивается на 10 кг * м/с

3) увеличивается на 5 кг * м/с

4) не изменяется

На рисунке показан график волны, бегущей вдоль упругого шнура, в некоторый момент времени. Какой из отрезков равен длине волны данного колебания?

Сосуд частично заполнили водой и уравновесили на рычажных весах

В первом случае в сосуд опустили пробковый шарик, во втором случае — стальной шарик. Нарушится ли равновесие весов?

1) равновесие нарушится только в первом случае

2) равновесие нарушится только во втором случае

3) равновесие нарушится в обоих случаях

4) в обоих случаях равновесие не нарушится

На рисунке представлен график зависимости проекции скорости от времени для тела, движущегося вдоль оси Ох.

Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения и запишите в ответе цифры, под которыми они указаны.

1) Участок ВС соответствует ускоренному движению тела.

2) Участок АВ соответствует состоянию покоя тела.

3) В момент времени t₂ тело имело максимальное по модулю ускорение.

4) Момент времени t₃ соответствует остановке тела.

5) Модуль ускорения тела на участке ОА меньше модуля его ускорения на участке ВС.

Деревянную коробку массой 20 кг равномерно тянут по горизонтальной деревянной доске с помощью горизонтальной пружины. Удлинение пружины 0,2 м. Коэффициент трения равен 0,2. Чему равна жёсткость пружины?

При нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре расстояния между молекулами сравнимы с размерами молекул

1) только в газах

2) только в жидкостях

3) только в твёрдых телах

4) в жидкостях и твёрдых телах

При проведении лабораторного эксперимента цилиндры одинаковой массы, но изготовленные из разных веществ (свинца, железа и олова), опустили в кастрюлю с кипящей водой и через 5 с измерили их температуры. Результаты измерений были внесены в таблицу.

Вещество	Начальная температура, °С	Конечная температура, °С
железо	25	44
свинец	25	86
олово	25	51

Анализируя табличные данные и условия эксперимента, выберите два верных утверждения из предложенного перечня.

1) Лучшей теплопроводностью обладает железо.

2) Лучшей теплопроводностью обладает свинец.

3) Наибольшая удельная теплоёмкость у свинца.

4) Наименьшая удельная теплоёмкость у олова.

5) Наибольшая удельная теплоёмкость у железа.

Твёрдое тело массой 2 кг помещают в печь мощностью 2 кВт и начинают нагревать. На рисунке изображена зависимость температуры t этого тела от времени нагревания т.

Чему равна удельная теплоёмкость вещества?

К отрицательно заряженному султанчику 1 поочередно подносят заряженные султанчики 2 и 3

Что можно сказать о знаках зарядов султанчиков 2 и 3?

1) султанчики 2 и 3 заряжены положительно

2) султанчики 2 и 3 заряжены отрицательно

3) султанчик 2 заряжен отрицательно, султанчик 3 заряжен положительно

4) султанчик 2 заряжен положительно, султанчик 3 заряжен отрицательно

На рисунке представлена зависимость силы тока, протекающего в проводнике, от времени.

Чему равен заряд, протекающий через поперечное сечение проводника в интервале времени от 50 до 60 с?

На рисунке представлены схемы двух опытов: в первом случае магнит вносят в сплошное алюминиевое кольцо, а во втором случае — выносят из сплошного пластмассового кольца.

1) возникает только в алюминиевом кольце

2) возникает только в пластмассовом кольце

3) возникает в обоих кольцах

4) не возникает ни в одном из колец

Какое из электромагнитных излучений имеет максимальную длину волны?

На рисунке изображена шкала электромагнитных волн.

Используя шкалу, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Электромагнитные волны частотой 3 • 10 3 ГГц принадлежат только радиоизлучению.

2) Электромагнитные волны частотой 5 • 10 4 ГГц принадлежат инфракрасному излучению.

3) Ультрафиолетовые лучи имеют большую длину волны по сравнению с инфракрасными лучами.

4) Электромагнитные волны длиной волны 1 м принадлежат радиоизлучению.

5) В вакууме рентгеновские лучи имеют большую скорость распространения по сравнению с видимым светом.

На участке цепи сопротивление каждого резистора равно 10 Ом. Напряжение на концах участка составляет 24 В. Каково напряжение на резисторе R₃?

Период полураспада радиоактивного химического элемента равен 30 суткам. Во сколько раз уменьшится первоначальное количество радиоактивных ядер через 90 суток?

При проведении лабораторной работы по изучению упругих свойств пружины ученица подвешивала к ней грузы разной массы и измеряла удлинение пружины. Результаты опытов были занесены в таблицу.

По данным таблицы определите значение жёсткости пружины.

Масса груза, г	100	200	300	400
Удлинение пружины, см	2,5	6	7,5	10

Используя катушку, амперметр и полосовой магнит, ученик собрал установку для изучения явления электромагнитной индукции. На рисунке представлены результаты опыта для случая внесения магнита вынесения магнита из катушки (3).

Из предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующие экспериментальным наблюдениям. Укажите их номера.

1) В постоянном магнитном поле индукционный ток в катушке не возникает.

2) Направление индукционного тока зависит от того, вносят магнит в катушку или выносят из неё.

3) Величина индукционного тока зависит от магнитных свойств магнита.

4) Величина индукционного тока зависит от геометрических размеров катушки.

5) Величина индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока, пронизывающего катушку.

К ультрафиолетовому излучению относят электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым излучением и рентгеновским излучением (400-10 нм). От Солнца мы получаем не только видимый свет, но и ультрафиолет. Однако коротковолновая часть ультрафиолета, излучаемого Солнцем, не достигает поверхности Земли. Благодаря озоновому слою в атмосфере Земли, поглощающему ультрафиолетовые лучи, спектр солнечного излучения вблизи поверхности Земли практически обрывается на длине волны 290 нм.

Ультрафиолетовый спектр разделяют на ультрафиолет-А (УФ-А) с длиной волны 315-400 нм, ультрафиолет-В (УФ-В) — 280-315 нм и ультрафиолет-С (УФ-С) — 100-280 нм, которые отличаются по проникающей способности и биологическому воздействию на организм.

Под действием ультрафиолета в коже вырабатывается особый пигмент, при этом кожа приобретает характерный оттенок, известный как загар. Спектральный максимум пигментации соответствует длине волны 340 нм.

На организм человека вредное влияние оказывает как недостаток ультрафиолетового излучения, так и его избыток. Воздействие на кожу больших доз УФ- излучения приводит к кожным заболеваниям. Повышенные дозы УФ-излучения воздействуют и на центральную нервную систему. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,32 мкм отрицательно влияет на сетчатку глаз, вызывая болезненные воспалительные процессы.

Недостаток УФ-лучей опасен для человека, так как эти лучи являются стимулятором основных биологических процессов организма. Наиболее выраженное проявление «ультрафиолетовой недостаточности» — авитаминоз, при котором нарушается фосфорно-кальциевый обмен и процесс костеобразования, а также происходит снижение работоспособности и защитных свойств организма. Подобные проявления характерны для осенне-зимнего периода при значительном отсутствии естественной ультрафиолетовой радиации («световое голодание»).

Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда

1. Если стеклянную палочку потереть о шёлк или бумагу, то она приобретёт способность притягивать лёгкие тела, например бумажки, волосы и пр. Тот же эффект можно наблюдать, если поднести к лёгким предметам эбонитовую палочку, потертую о мех. Тела, которые в результате трения приобретают способность притягивать другие тела, называют наэлектризованными или заряженными, а явление приобретения телами электрического заряда называют электризацией.

Подвесив на двух нитях лёгкие шарики из фольги и коснувшись каждого из них стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, можно увидеть, что шарики оттолкнутся друг от друга. Если потом коснуться одного шарика стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, а другого эбонитовой палочкой, потёртой о мех, то шарики притянутся друг к другу. Это означает, что стеклянная и эбонитовая палочки при трении приобретают заряды разных знаков, т.е. в природе существуют два рода электрических зарядов, имеющих противоположные знаки: положительный и отрицательный. Условились считать, что стеклянная палочка, потёртая о шёлк, приобретает положительный заряд, а эбонитовая палочка, потёртая о мех, приобретает отрицательный заряд.

Из описанного опыта также следует, что заряженные тела взаимодействуют друге другом. Такое взаимодействие называют электрическим. При этом одноимённые заряды, т.е. заряды одного знака, отталкиваются друг от друга, а разноимённые заряды притягиваются друг к другу.

На явлении отталкивания одноимённо заряженных тел основано устройство электроскопа — прибора, позволяющего определить, заряжено ли данное тело (рис. 77), и электрометра, прибора, позволяющего оценить значение электрического заряда (рис. 78).

Если заряженным телом коснуться стержня электроскопа, то листочки электроскопа разойдутся, поскольку они приобретут заряд одного знака. То же произойдёт со стрелкой электрометра, если коснуться заряженным телом его стержня. При этом, чем больше заряд, тем на больший угол отклонится стрелка от стержня.

2. Из простых опытов следует, что сила взаимодействия между заряженными телами может быть больше или меньше в зависимости от величины приобретённого заряда. Таким образом, можно сказать, что электрический заряд, с одной стороны, характеризует способность тела к электрическому взаимодействию, а с другой стороны, является величиной, определяющей интенсивность этого взаимодействия.

Заряд обозначают буквой \( q \) , за единицу заряда принят кулон: \( [q] \) = 1 Кл.

Если коснуться заряженной палочкой одного электрометра, а затем этот электрометр соединить металлическим стержнем с другим электрометром, то заряд, находящийся на первом электрометре, поделится между двумя электрометрами. Можно затем соединить электрометр с ещё несколькими электрометрами, и заряд будет делиться между ними. Таким образом, электрический заряд обладает свойством делимости. Пределом делимости заряда, т.е. наименьшим зарядом, существующим в природе, является заряд электрона. Заряд электрона отрицателен и равен 1,6·10 -19 Кл. Любой другой заряд кратен заряду электрона.

3. Электрон — частица, входящая в состав атома. В истории физики существовало несколько моделей строения атома. Одна из них, позволяющая объяснить ряд экспериментальных фактов, в том числе явление электризации, была предложена Э. Резерфордом. На основании проделанных опытов он сделал вывод о том, что в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. У нейтрального атома положительный заряд ядра равен суммарному отрицательному заряду электронов. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных частиц нейтронов. Заряд протона по модулю равен заряду электрона. Если из нейтрального атома удалены один или несколько электронов, то он становится положительно заряженным ионом; если к атому присоединяются электроны, то он становится отрицательно заряженным ионом.

Знания о строении атома позволяют объяснить явление электризации трением. Электроны, слабо связанные с ядром, могут отделиться от одного атома и присоединиться к другому. Это объясняет, почему на одном теле может образоваться недостаток электронов, а на другом — их избыток. В этом случае первое тело становится заряженным положительно, а второе — отрицательно.

4. Если потереть незаряженные стеклянную и эбонитовую пластинки друг о друга и затем внести их по очереди в полый шар, надетый на стержень электрометра, то электрометр зафиксирует наличие заряда и у стеклянной, и у эбонитовой пластинки. При этом можно показать, что пластинки будут иметь заряд противоположных знаков. Если в шар внести обе пластины стрелка электрометра останется на нуле. Подобное можно обнаружить, если потереть эбонитовую палочку о мех: мех, так же как и палочка, будет заряжен, но зарядом противоположного знака.

В результате трения электроны перешли со стеклянной пластины на эбонитовую, и стеклянная пластина оказалась заряженной положительно (недостаток электронов), а эбонитовая отрицательно (избыток электронов). Таким образом, при электризации происходит перераспределение заряда, электризуются оба тела, приобретая равные по модулю заряды противоположных знаков.

При этом алгебраическая сумма электрических зарядов до и после электризации остаётся постоянной: \( q_1+q_2+…+q_n=const \) .

В описанном опыте \( q_n \) алгебраическая сумма зарядов пластин до и после электризации равна нулю.

Записанное равенство выражает фундаментальный закон природы — закон сохранения электрического заряда. Как и любой физический закон, он имеет определённые границы применимости: он справедлив для замкнутой системы тел, т.е. для совокупности тел, изолированных от других объектов.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

1. Если массивную гирю поставить на пластину из изолятора и соединить с электрометром, а затем несколько раз ударить по ней куском меха, то гиря приобретёт отрицательный заряд и стрелка электрометра отклонится. При этом кусок меха приобретёт заряд

1) равный нулю
2) положительный, равный по модулю заряду гири
3) отрицательный, равный заряду гири
4) положительный, больший по модулю заряда гири

2. Два точечных заряда будут притягиваться друг к другу, если заряды

1) одинаковы по знаку и любые по модулю
2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю
3) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю
4) различны по знаку и любые по модулю

3. На рисунках изображены три пары одинаковых лёгких заряженных шариков, подвешенных на шёлковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. В каком(-их) случае(-ях) заряд второго шарика может быть отрицателен?

1) только А
2) А и Б
3) только В
4) А и В

4. Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика, подвешенного на шёлковой нити, с положительно заряженным пластмассовым шариком, расположенным на изолирующей стойке, зарисовал в тетради наблюдаемое явление: нить с шариком отклонилась от вертикали на угол \( \alpha \) . На основании рисунка можно утверждать,что металлический шарик

1) имеет положительный заряд
2) имеет отрицательный заряд
3) не заряжен
4) либо не заряжен, либо имеет отрицательный заряд

5. Отрицательно заряженное тело отталкивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика:

A. положителен
Б. отрицателен
B. равен нулю

Верными являются утверждения:

1) только Б
2) Б и В
3) А и В
4) только В

6. Металлический шарик 1, укреплённый на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд \( +q \) , приводят поочерёдно в соприкосновение с двумя такими же изолированными незаряженными шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках.

Какой заряд в результате приобретёт шарик 2?

7. От капли, имеющей электрический заряд \( -2e \) , отделилась капля с зарядом \( +e \) . Каков электрический заряд оставшейся части капли?

8. Металлическая пластина, имевшая отрицательный заряд \( -10e \) , при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

9. К водяной капле, имевшей электрический заряд \( +5e \) присоединилась кайля с зарядом \( -6e \) . Каким станет заряд объединенной капли?

10. На рисунке изображены точечные заряженные тела. Тела А и Б имеют одинаковый отрицательный заряд, а тело В равный им по модулю положительный заряд. Каковы модуль и направление равнодействующей силы, действующей на заряд Б со стороны зарядов А и В?

1) \( F=F_А+А_В \) ; направление 2
2) \( F=F_А-А_В \) ; направление 2
3) \( F=F_А+А_В \) ; направление 1
4) \( F=F_А-А_В \) ; направление 1

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше расстояние между ними.
2) При электризации трением двух тел их суммарный заряд равен нулю.
3) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше заряды.
4) При соединении двух заряженных тел их общий заряд будет меньше, чем алгебраическая сумма их зарядов до соединения.
5) При трении эбонитовой палочки о мех заряд приобретает только эбонитовая палочка.

12. В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке при условии, что обмен атомами при трении не происходил? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) количество протонов на шёлке
Б) количество протонов на стеклянной линейке
B) количество электронов на шёлке

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Знакомство с явлениями электростатики лучше начинать в сухую погоду. Расчесывая волосы, снимая свитер можно наблюдать в темноте проскакивание крошечных искр и слабое потрескивание. Если потереть пластиковую расческу о волосы и поднести ее к мелким кусочкам бумаги, то они начнут притягиваться к расческе.

Электризация – физическое явление, которое приводит к возникновению взаимодействия (притяжения или отталкивания) двух тел, например, при приведении их в плотный контакт или при трении (стекло и кожа, плексиглас и шерсть, резина и шерсть). Обнаружено в Древней Греции при трении янтаря (по-гречески – «электрон») о шерсть.

Взаимодействие наэлектризованных тел в состоянии покоя называется электростатическим взаимодействием.

Опыты по взаимодействию заряженных тел показали, что в природе существуют два вида заряда. Б. Франклин назвал один из них положительным, а другой – отрицательным. Разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются.

Различают следующие виды электризации:

Трением.
Соприкосновением.
Через влияние
При облучении.

При электризации тел трением всегда одновременно заряжаются оба участвующих в электризации тела (например, стекло и шелк). Причем одно из них приобретает положительный заряд, а другое – отрицательный. Если до электризации оба тела не были заряжены, то величина положительного заряда первого тела оказывается в точности равной величине отрицательного заряда второго тела.

Современная теория объясняет электризацию твердых тел как перемещение электронов, входящих в состав атомов любых тел, с одного тела на другое.

В состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы – протоны. На теле, приобретающем отрицательный заряд, образуется избыточное число электронов по сравнению с числом протонов, а на положительно заряженном теле оказывается недостаток электронов по сравнению с числом протонов.

Электрический заряд – характеристика заряженного тела. Минимальный заряд обозначается буквой e и равен 1,6·10–19 Кл. Такой заряд имеют электрон и протон. Первые, наиболее точные определения заряда электрона были выполнены американским ученым Р. Милликеном и русским физиком А. Ф. Иоффе.

Для обнаружения и измерения электрического заряда используют электрометр. По углу отклонения стрелки модно судить о величине заряда.

Уменьшение числа электронов в одном теле равно увеличению их числа в другом. При этом полный заряд такой системы не изменяется, оставаясь равным нулю.

Сохранение числа протонов и электронов на соприкасающихся телах объясняет подтверждающийся опытом закон сохранения заряда: в электрически замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов не меняется.

Количественное исследование взаимодействия заряженных тел осуществил в 1785 году французский физик Ш. Кулон (1736-1806). Он исследовал взаимодействие небольших заряженных металлических шариков при помощи крутильных весов.

На тонкой проволоке была подвешена стеклянная палочка с двумя металлическими шариками на концах. Одному шарику сообщали электрический заряд. Рядом с ним помещали неподвижный заряженный таким же по знаку зарядом шар. По углу поворота стеклянной палочки Ш.Кулон определял силу взаимодействия. Расстояние измерялось между центрами шаров.

Модуль силы взаимодействия F12 между двумя неподвижными точечными электрическими зарядами q1 и q2 в вакууме пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния R12 между ними.

Точечный заряд – модель реальных заряженных тел, размер которых значительно меньше, чем расстояние между ними.

Если имеется система точечных зарядов, то сила, действующая на каждый из них, определяется как векторная сумма сил, действующих на данный заряд со стороны всех других зарядов системы. При этом сила взаимодействия данного заряда с каким-то конкретным зарядом рассчитывается так, как будто других зарядов нет.

Сила взаимодействия точечных зарядов зависит от свойств среды, в которой они находятся:

Свойства среды определяет диэлектрическая проницаемость среды ε.

Границы применимости закона Кулона:

для точечных зарядов
для неподвижных зарядов
справедлив до расстояний не меньше 10-15 м

1) равный нулю 2) положительный, равный по модулю заряду гири 3) отрицательный, равный заряду гири 4) положительный, больший по модулю заряда гири

1) одинаковы по знаку и любые по модулю 2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю 3) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю 4) различны по знаку и любые по модулю

1) только А 2) А и Б 3) только В 4) А и В

4. Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика, подвешенного на шёлковой нити, с положительно заряженным пластмассовым шариком, расположенным на изолирующей стойке, зарисовал в тетради наблюдаемое явление: нить с шариком отклонилась от вертикали на угол \( \alpha \). На основании рисунка можно утверждать,что металлический шарик

1) имеет положительный заряд 2) имеет отрицательный заряд 3) не заряжен 4) либо не заряжен, либо имеет отрицательный заряд

A. положителен Б. отрицателен B. равен нулю

1) только Б 2) Б и В 3) А и В 4) только В

6. Металлический шарик 1, укреплённый на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд \( +q \), приводят поочерёдно в соприкосновение с двумя такими же изолированными незаряженными шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках.

7. От капли, имеющей электрический заряд \( -2e \), отделилась капля с зарядом \( +e \). Каков электрический заряд оставшейся части капли?

1) \( -e \) 2) \( -3e \) 3) \( +e \) 4) \( +3e \)

8. Металлическая пластина, имевшая отрицательный заряд \( -10e \), при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) \( +6e \) 2) \( +14e \) 3) \( -6e \) 4) \( -14e \)

9. К водяной капле, имевшей электрический заряд \( +5e \) присоединилась кайля с зарядом \( -6e \). Каким станет заряд объединенной капли?

1) \( +e \) 2) \( -e \) 3) \( +11e \) 4) \( -11e \)

1) \( F=F_А+А_В \); направление 2 2) \( F=F_А-А_В \); направление 2 3) \( F=F_А+А_В \); направление 1 4) \( F=F_А-А_В \); направление 1

1) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше расстояние между ними. 2) При электризации трением двух тел их суммарный заряд равен нулю. 3) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше заряды. 4) При соединении двух заряженных тел их общий заряд будет меньше, чем алгебраическая сумма их зарядов до соединения. 5) При трении эбонитовой палочки о мех заряд приобретает только эбонитовая палочка.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) количество протонов на шёлке Б) количество протонов на стеклянной линейке B) количество электронов на шёлке

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1) увеличилась 2) уменьшилась 3) не изменилась

Три способа электризации тел

Электрически нейтральное тело можно наэлектризовать разными способами:

трением;
прикосновением;
наведением (электростатической индукцией).

Электризация трением

Электризация трением происходит, когда вы трёте один предмет о другой.

Проведите эксперимент. Возьмите небольшой лист бумаги и пластмассовую ручку. Потрите ручку о волосы, а потом прикоснитесь к бумаге. Вы наэлектризовали ручку трением о волосы.

Электризация прикосновением

При взаимодействии двух тел, одно из которых наэлектризовано, незаряженное тело получает электрический заряд, если к нему прикоснуться заряженным. Если поднести пластмассовую ручку, обладающую положительным зарядом, к нейтральному стержню электроскопа, то произойдёт перераспределение заряда. Электроны стержня будут притягиваться положительным зарядом ручки (перетекать на ручку). Соответственно, на стержне образуется недостаток электронов, то есть положительный заряд. Причём равный по величине заряду ручки.

Электризация наведением (электростатическая индукция)

Этот способ электризации означает, что вы подносите заряженный предмет к изолированному проводнику, но не прикасаетесь к нему. Тогда на проводнике появляются заряды, притом на той его части, которая ближе к предмету, эти заряды противоположного знака. А на дальнем конце образуется заряд того же знака, что и на заряженном предмете.

При удалении заряженного предмета заряды на проводнике пропадают. Но если до удаления предмета разделить проводник на две части, то заряды на них сохранятся.

Ответы

Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические заряды. Проводники и диэлектрики →

← Плавление и кристаллизация

Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда

Взаимодействие заряженных тел

Еще много веков назад заметили, что если потереть кусочек янтаря о шерсть, то он начнет притягивать различные мелкие предметы – ворсинки, кусочки бумаги, пушинки и т. д.

А позже выяснили, что такими же свойствами могут обладать и другие вещества – стекло, эбонит и т. п. Для того, чтобы тело приобрело возможность притягивать мелкие предметы, его нужно натереть, например, о сукно, шерсть, бумагу.

При этом, оба трущихся тела получат возможность притягивать другие предметы. На сайте есть отдельная статья о том, как соотносятся заряды трущихся тел.

В 17-ом веке такие явления назвали электрическими, а тела, притягивающие предметы – наэлектризованными. Тело наэлектризовано, когда оно получило электрический заряд.

Примечание: Янтарь (рис. 1) – застывшая смола хвойных деревьев, аморфное тело. Не проводит электроток — диэлектрик, но хорошо электризуется. Обладает малой плотностью, потому, может плавать в соленой воде, имеет поры, гигроскопичен (т. е. впитывает воду). В ультрафиолете может светиться – люминесцировать. В основном, состоит из углерода (примерно 70%), есть сера, азот. Растворяется в спирте, кислотах. В основном, это камень желтого цвета, однако, встречается красный, зеленый, голубой янтарь. Греческое название янтаря – электрон.

Рис. 1. Зеленый янтарь, янтарь бывает не только желтым

Чтобы электрический заряд перешел от одного тела к другому, нужно, чтобы эти тела соприкоснулись.

Два вида зарядов

Выяснили, что существуют два рода зарядов. Их условно назвали положительными и отрицательными. Одни тела при электризации получают положительный заряд, а другие – отрицательный (рис. 2).

Положительные заряды обозначают «+», а отрицательные – знаком «-».

Договорились считать возникающие заряды:

положительными – на кусочке стекла, после того, как его потерли о шелк.
отрицательными – на кусочке эбонита, после того, как его потерли о шерсть.

Рис. 2. На кусочке стекла натертого шелком, возникает положительный заряд, а эбонит, натертый шерстью, заряжается отрицательным зарядом

Примечание: Заряды, имеющие одинаковые знаки называют одноименными, а если знаки различаются – разноименными.

Выводы

Возьмем два одинаковых тела. Каждое тело имеет свой заряд. Будем прикасаться одним телом к другому.

Если заряды тел численно не равны и имеют различные знаки, то часть заряда компенсируется, а оставшаяся часть распределится между телами поровну. Когда же заряды имеют одинаковые знаки, то сумма зарядов распределятся поровну между телами.
В случае, если заряды тел численно равны и имеют различные знаки, то заряд компенсируется, после соприкосновения тела не будут иметь зарядов. А когда заряды имеют одинаковые знаки, то после контакта заряд каждого тела не изменится.

Как распределяются заряды при соприкосновении

Возьмем два шара, имеющие одинаковые размеры. Один из шаров наэлектризуем, а второй оставим незаряженным. Если шары соприкоснутся, то заряд распределится поровну между двумя шарами (рис. 1).

Рис. 1. Если размеры совпадают, то при контакте тел между телами заряд распределяется на две равные части

Заменим теперь шар незаряженный шаром, имеющим большие размеры. При соприкосновении на большой шар перейдет большая часть заряда (рис. 2). То есть, заряд теперь распределяется не поровну.

Рис. 2. Когда размеры различаются, при контакте тел заряд между телами распределяется на неравные части

Заряд, полученный телом при соприкосновении, зависит от размеров тела. Чем больше размеры тела, тем большая часть заряда перейдет на него при соприкосновении.

Это свойство используется при заземлении. Земной шар имеет значительно большие размеры, по сравнению с телами, которые на нем находятся.

Передавая заряд земле, тело становится электрически нейтральным, потому, что на землю стекает почти весь заряд тела (рис. 3).

Рис. 3. Заземляя тело, мы передаем весь его заряд на земной шар

В левой части рисунка 3 изображено тело до заземления. Оно имеет заряд «+q». А в правой — после заземления, тело заряда не имеет.

Примечание: Заземление – это передача избыточного заряда от тела к земле. Тела заземляют, соединяя с землей отрезком толстой проволоки, или кабеля. Заземление металлических корпусов электроприборов применяют для защиты людей от удара электрическим током.

Несколько случаев для контакта двух одинаковых тел удобно объяснить на примере решения задач.

Читайте также: