Тест №18 ЕГЭ по физике

Алгоритм решения

Решение

Когда воды в сосуде не станет, изменится оптическая плотность среды — ею будет воздух, имеющий абсолютный показатель преломления 1 (у воды он равен 1,33).

Частота световой волны — величина постоянная. Она не меняется при изменении любых величин.

Длина световой волны меняется с учетом оптической плотности среды. Она определяется формулой:

$\lambda =\frac{v}{\nu }$

В оптически более плотной среде скорость распространения волны уменьшается. Но когда их сосуда была удалена вода, оптическая плотность уменьшилась, значит, скорость волны увеличилась. Так как частота волны — постоянная, а длина волны прямо пропорциональна ее скорости, то при увеличении скорости длина волны тоже увеличится.

В оптически более плотной среде волны отклоняются от прямолинейного распространения сильнее в сторону нормали. Поэтому при удалении воды, когда оптическая среда станет менее плотной, лучи отклонятся от нормали. В этом случае угол между нормалью к решётке и первым дифракционным максимумом увеличится.

Алгоритм решения

1. Выяснить условия, при которых распространяется свет и его отражение в данной задаче.
2. Используя теорию относительности, установить, с какой скоростью отраженный свет может распространяться в данном случае относительно зеркала.

Решение

По условию задачи свет распространяется в вакууме. В вакууме он распространяется со скоростью света c. Источником отраженного света является зеркало, двигающееся со скоростью v. Но неважно, с какой скоростью движется зеркало, так как по условию задачи мы связываем системы отсчета именно с ним. Относительно него отраженный свет будет распространяться в вакууме с максимально возможной скоростью — c.

Алгоритм решения

Решение

Эксперименты 1 и 2 выполняются в космическом корабле, который летит с половинной скоростью света относительно Земли. Причем установки расположены в пространстве космического корабля взаимно перпендикулярно. Но это неважно при измерении времени распространения света от разрядника к датчику (Т) и звука (τ), поскольку измерения производятся внутри космического корабля. Это имело бы значение, если бы за экспериментом наблюдали с Земли или другой точки космоса.

Так как все измерения производятся внутри корабля, а установки 1 и 2 абсолютно одинаковые, то время распространения света от разрядника к датчику (Т) и звука (τ) тоже будет одинаковым:

Алгоритм решения

1. Записать правило Ленца.
2. В соответствии с правилом Ленца установить, что произойдет, если к кольцу поднести магнит северным полюсом.
3. В соответствии с правилом Ленца установить, что произойдет, если к кольцу поднести магнит южным полюсом.

Решение

Запишем правило Ленца:

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Следовательно, если поднести к кольцу магнит северным полюсом, линии магнитной индукции поля, образованного магнитом, будут направлены в сторону кольца (т.к. они выходят из северного полюса). Тогда в кольце образуется такой ток, при котором с той стороны, с которой подносят магнит, тоже сформируется северный полюс. Используем правило правой руки и расположим большой палец правой руки так, чтобы он указывал в сторону северного полюса кольца с индукционным током. Тогда четыре пальца покажут направление этого тока. Следовательно, индукционный ток направлен по часовой стрелке.

Если поднести к кольцу магнит южным полюсом, линии магнитной индукции поля, образованного магнитом, будут направлены в сторону от кольца (т.к. они выходят из северного полюса). Тогда в кольце образуется такой ток, при котором с той стороны, с которой подносят магнит, тоже сформируется южный полюс. Используем правило правой руки и получим, что в этом случае индукционный ток будет направлен против часовой стрелки.

Так как магнит подносят к кольцу, а не отодвигают от него, то кольцо всегда будет отталкиваться, поскольку в нем возникают силы противодействия. Следовательно, позиции А соответствует строка 1, а позиции Б — строка 2.

Алгоритм решения

Решение

Внутри заряженной сферы напряженность электростатического поля равна 0. Поэтому напряженность в точке А равна 0.

$E_A=0$

Снаружи заряженной сферы напряженность электростатического поля равна:

$E=\frac{kQ}{r^2}=\frac{kQ}{{\left(R+a\right)}^2}$

Найдем напряженность электростатического поля в точке В, которая находится на расстоянии 3R от центра заряженной сферы:

$E_B=\frac{kQ}{r^2}=\frac{kQ}{{\left(3R\right)}^2}=\frac{kQ}{{9R}^2}$

Чтобы выразить $E_B$ через $E_{с}$, найдем напряженность электростатического поля в точке С, которая находится на расстоянии 3R/2 от центра заряженной сферы:

$E_{С}=\frac{kQ}{r^2}=\frac{kQ}{{\left(\frac{3}{2}R\right)}^2}=\frac{4kQ}{{9R}^2}$

Найдем отношение $E_B$ к $E_{с}$:

$\frac{E_B}{E_{С}}=\frac{kQ}{{9R}^2}÷\frac{4kQ}{{9R}^2}=\frac{kQ}{{9R}^2}·\frac{{9R}^2}{4kQ}=\frac{1}{4}$

Следовательно:

$E_B=\frac{E_{С}}{4}$