«Центр дополнительного образования для детей» Государственное бюджетное

Государственное бюджетное
образовательное учреждение
дополнительного образования детей
«Центр дополнительного
образования для детей»
350000 г. Краснодар,
ул. Красная,76
тел. 259-84-01
E-mail:cdodd@mail.ru
КРАЕВЫЕ ЗАОЧНЫЕ КУРСЫ
«ЮНИОР»
Физика 8 класс
ответы и критерии оценки заданий
к работе № 4, 2014-2015 учебный год
Задание 1. (10 баллов) Правильное подключение.
В перерыве между лабораторными
работами расшалившиеся дети собрали
цепочку
из
нескольких
одинаковых
амперметров и вольтметра. Из объяснений
учителя дети твердо помнили, что амперметры
надо включать последовательно, а вольтметры
– параллельно. Поэтому собранная схема
выглядела так:
После включения источника тока, на удивление, амперметры не сгорели и
даже стали что-то показывать. Некоторые показывали силу тока 2 А, а
некоторые 2,2 А. Вольтметр показывал напряжение 10 В. Определите по этим
данным напряжение на источнике тока, сопротивление амперметра и
сопротивление вольтметра.
Решение.
Сила тока больше в неразветвленном участке цепи, содержащем источник
тока и шесть амперметров, следовательно, именно в ней амперметры
показывают 2,2 А. Пять амперметров, параллельных вольтметру, показывают
меньшую силу тока – 2 А. Сила тока в цепи вольтметра равна разности первых
двух токов, то есть IV = 0,2 А. Отсюда легко найти сопротивление вольтметра:
RV 
UV

I V 50 Ом.
Из соотношения сил тока в параллельных ветвях цепи следует, что
сопротивление пяти амперметров в 10 раз меньше, чем сопротивление одного
вольтметра, то есть RА = 1 Ом.
Напряжение на источнике тока можно найти, сложив напряжения на всех
амперметрах. Обозначив I1 = 2,2 А и I2 = 2 А, получаем: U = 6I1RA + 5I2RA = 23,2
В.
Ответ. U = 23,2 В, RА = 1 Ом, RВ = 50 Ом
Задание 2. (10 баллов) Магнитное поле. Действие магнитного поля на
проводник с током. Ответы дать полные, иллюстрированные рисунками с
пояснениями.
1. Изменяется ли магнитное действие постоянного магнита с
увеличением/уменьшением расстояния до него?
2. Как изменится магнитное действие катушки, по которой течет ток, если в
нее ввести сердечник из дерева, стекла, железа?
3. Как зависит магнитное действие катушки с током от количества витков в
катушке?
4. Изменится ли направление силовых линий магнитного поля, если
изменить направление тока в катушке?
5. В древности этот минерал называли по-разному: "охранным камнем",
"геркулесовым камнем", кроветворным камнем". Как он называется сегодня?
Какие свойства этого минерала отражены в его названиях?
6. Опыт Эрстеда показывает, что:
а. Проводник с током действует на электрические заряды
б. Движущиеся заряды в проводнике создают магнитное поле
в. Два проводника с током не взаимодействуют между собой
г. Проводник с током не действует на магнитную стрелку
7. Магнитное поле существует вокруг:
а. Только неподвижных электрических зарядов
б. Как неподвижных, так и движущихся электрических зарядов
в. Всех тел
г. Только движущихся электрических зарядов
8. Чтобы изменить магнитные полюсы катушки с током не
противоположные, необходимо:
а. Вставить в катушку железный сердечник
б. Изменить силу тока
в. Изменить направление тока в катушке
г. Изменить число витков в катушке
9. Чтобы ослабить магнитное действие катушки с током, необходимо:
а. Изменить направление тока в катушке
б. Уменьшить число витков в катушке
в. Вставить в катушку стеклянный сердечник
г. Вставить в катушку железный сердечник
10. Магнитная стрелка компаса устанавливается:
а. Вдоль силовых линий магнитного поля Земли
б. Перпендикулярно линиям магнитного поля Земли
в. Строго на Северный полюс
г. Строго на Южный полюс
Решение. Ответы.
1. Измениться, при увеличении он будет лучше притягивать, а при
уменьшении ухудшиться
2. При железном стержне сила магнита увеличиться
3. Магнитное действие катушки с током тем сильнее, чем больше число
витков в ней.
4. От направления движения магнитного поля (или магнита, который им
обладает) зависит направление тока в проводнике. Ток, который в катушке будет
создаваться изменяемым магнитным полем, будет создавать свое магнитное
поле, которое будет противодействовать перемещению магнита. Магнитное
поле, создаваемое током в проводнике определяется по правилу буравчика (или
правилу правой руки). Тогда моделируя разные ситуации, такие как:
1) вытаскивание магнита (N-S) из катушки
2) вытаскивание магнита (S-N) из катушки
3) всовывание магнита (N-S) в катушку
4) всовывание магнита (S-N) в катушку
Можно так же рассмотреть задачу, приняв катушку, как соленоид
(электромагнит). Концы соленоида обладают полярностью. Тот конец, из
которого выходят силовые линии, является северным (S) полюсом соленоида, а
конец, в который силовые линии входят, — его южным полюсом (N).
Полюса соленоида можно определить по правилу правой руки, но для этого
надо знать направление тока в его витках. Если наложить на соленоид правую
руку ладонью вниз, так чтобы ток как бы выходил из пальцев, то отогнутый
большой палец укажет на северный полюс соленоида. Из этого правила следует,
что полярность соленоида зависит от направления тока в нем. И ток в нем будет
такой, что когда ты всовываешь свой магнит полюсом N, к примеру, тот конец
куда ты всовываешь будет N, и он будет выталкивать магнит, чтобы ты его не
всунул. Если S, то тоже самое. Если же ты вытаскиваешь магнит, то он создаст
противоположный полюс, чтобы удержать магнит. В общем, всегда будет поле,
которое будет противодействовать любому изменению.
5. В древности магнит называли по-разному: «охранным камнем»,
«геркулесовым камнем», «кроветворным камнем». И в каждом из названий
отразилось одно из многих удивительных свойств этого природного минерала,
точнее оксида железа.
Лечебные и магические свойства его были известны с глубокой древности в
Китае. Там он считался женским камнем, поскольку он притягивал к себе железо
подобно тому, как женские чары притягивают сердца мужчин. Его считали
также сильным охранным камнем, защищающим от врагов.
В древних рукописях упоминаются магнитные ворота одного из княжеских
замков, через которые не мог пройти ни один вооруженный человек.
В Древней Греции жрецы посвященных Геркулесу храмов провинции
Магнезия использовали магниты для исцелений и магических ритуалов. Царица
Клеопатра и многие богатые египтяне носили магнитные украшения, чтобы
сохранить молодость и красоту.
С помощью магнитов в 1530 году лечил больных знаменитый врач и
алхимик, маг и каббалист Парацельс. При лечении своих пациентов он часто
прикладывал магнит к телу больного, считая, что тем самым притягивает к
целительному металлу болезнь. С помощью такого лечения тяжело и безнадежно
больные пациенты иногда выздоравливали практически мгновенно.
Целителем, который прославился лечением магнитами, и чье имя навсегда
осталось связанным с этим камнем, был австрийский врач 18 века Франц
Месмер.
Простейшим и самым маленьким магнитом можно считать электрон.
Магнитные свойства всех остальных магнитов обусловлены магнитными
моментами электронов внутри них. С точки зрения квантовой теории поля
электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном —
фотоном (частицей, которую можно представить, как квантовое возбуждение
электромагнитного поля).
Естественные магниты используются в магии в течение многих
тысячелетий. Инки, Китайцы, Греки, Африканские Лебоны все они использовали
силу природных магнитов. Они добавляли их в мешочки Гри-Гри. Усиливали
ими заклинания. Держали как точки силы и притяжения на алтарях. Магнит,
образовавшийся в толще земной коры привлекает удачу и желаемое,
способствуют исцелению, помогает сохранить верность и усиливают чувства.
6. б. Движущиеся заряды в проводнике создают магнитное поле
7. г. Только движущихся электрических зарядов
8. в. Изменить направление тока в катушке
9. б. Уменьшить число витков в катушке
10. в. Строго на Северный полюс. Стрелка компаса всегда показывает на
север. Стрелка компаса в магнитном поле. Стрелка компаса, сама являющаяся
магнитом, ориентируется в магнитном поле Земли. В положении равновесия она
располагается параллельно магнитным силовым линиям поля Земли.
Магнитная стрелка в магнитном поле устанавливается в направлении поля.
Стрелка компаса, способная свободно вращаться вокруг вертикальной оси,
стремится устанавливаться в направлении север - юг. Направление поля
указывается направлением компасной стрелки, которая может свободно в нем
устанавливаться.
Задание 3. (5 баллов) Насаженную на вертикальную ось
маленькую магнитную стрелку АВ закрепили и сбоку к ней
поднесли постоянный полосовой магнит (см. рисунок – вид
сверху). Будет ли поворачиваться стрелка, если её освободить,
и если будет, то в какую сторону? Объясните поведение
стрелки, указав, какими физическими явлениями и
закономерностями оно вызвано.
Решение:
1) Магнитная стрелка повернется по часовой стрелке и установится вдоль
полосового магнита, конец В стрелки указывает вниз, а конец А
- вверх.
2) Линии магнитной индукции полосового магнита выходят из
северного полюса N и входят в южный S. Сила, которая
действует на северный полюс N магнитной стрелки, направлена
вниз, а на южный S – вверх. Под действием указанной пары сил
стрелка повернётся по часовой стрелке и установится вдоль
вектора магнитной индукции полосового магнита в данной точке, то есть вдоль
самого полосового магнита. Конец В стрелки указывает вниз, а конец А – вверх
(рисунок не обязателен для ответа).
Ответ: Магнитная стрелка повернется по часовой стрелке и установится
вдоль полосового магнита, конец В стрелки указывает вниз, а конец А – вверх.
Задание 4. (5 баллов) Когда перед зеркалом мальчик зажмурил левый глаз
и, не меняя положения головы, пальцем на зеркале закрыл его изображение, то
был крайне удивлен тому, что, зажмурив правый глаз и открыв левый, увидел,
что палец закрывает изображение не левого, а правого глаза.
А) В чем причина наблюдаемого мальчиком явления?
Б) Нарушается ли при этом закон сохранения и превращения энергии?
Решение. Ответ.
А) В обратимости световых лучей: луч падающий и луч отраженный,
меняются местами.
Б) Не нарушается, потому что обратимость светового луча имеет место
лишь в геометрическом смысле, а не в физическом, так как при любом
направлении луча будет происходить поглощение света средой, в результате
чего увеличивается её внутренняя энергия.
Задание 5. (10 баллов) Геометрическая оптика Ответы дать полные,
иллюстрированные рисунками с пояснениями.
1. Источником какого света для нас являются сумерки, утренние и вечерние
зори?
2. Можно ли получить от непрозрачного предмета четыре полутени без
тени?
3. Лист бумаги из блокнота плотно приклеен к доске. Смазав его маслом,
можно прочитать текст, написанный на обратной стороне бумаги. Почему?
4. Может ли велосипедист обогнать свою тень?
5. Почему обычные облака в основном белые, а грозовые тучи чёрные?
Вон там на заре развернулся
Чья
неприязненная
сила,
Причудливый хор облаков;
Чья
своевольная
рука
Всё будто бы кровли да стены,
Сгустила
в
тучи
облака
Да ряд золотых куполов.
И на краю небес ненастье зародила?
Афанасий Афанасьевич Фет
Евгений Абрамович Баратынский
6. Что за маленькие расплывчатые точки, которые иногда усиливаются, а
иногда уменьшаются у вас перед глазами?
7. Почему цветные ткани выцветают на солнце?
8. Почему лучи прожекторов, которые применяли во время войны для
обнаружения самолётов, так резко обрываются в воздухе?
9. «Утро было великолепным, но наш рулевой, взглянув на восходящее
солнце, опасливо покачал головой и многозначительно пробормотал: «Красно
солнце поутру моряку не по нутру». И правда, солнце выглядело таким
зловещим, что несколько резвившихся в небе лёгких кудрявых облаков, словно
испугавшись его, куда-то поспешно скрылись…» «Тайфун у берегов Японии».
Джек Лондон, 1893 год.
Поясните слова рулевого: «Красно солнце поутру моряку не по нутру»?
Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами?
10. Луч света падает на границу раздела двух сред. Угол падения луча равен
0
48 , а угол преломления 260. Определить угол между отраженным и
преломленным лучами.
Решение. Ответы.
1. Источником солнечного света, рассеянного молекулами атмосферных
газов и пылевых частиц, находящихся в атмосфере.
2. Можно. Представьте себе футболиста в центре стадиона при вечернем
освещении стадиона прожекторами, установленными высоко по его углам.
3. Бумага, будучи волокнистой и пористой, рассеивает падающий на нее
свет так, что прочитать текст, написанный на обратной стороне бумаги,
невозможно. Масло, заполняя поры и изменяя ориентацию волокон бумаги,
делает свет менее рассеянным. Поэтому текст легко просматривается.
4. Может, если тень образуется на стене, параллельно которой движется
велосипедист, а источник света движется быстрее велосипедиста в том же
направлении.
5. Размер водяных капель в облаке гораздо больше молекул воздуха,
поэтому свет от них не рассеивается, а отражается. При этом он не разлагается
на составляющие, а остаётся белым. Очень плотные грозовые облака либо
вообще не пропускают свет либо отражают его вверх.
6. Пятнышки в глазу – это интерференционная картина, вызванная
дифракцией света на круглых клетках крови, плавающих прямо перед жёлтым
пятном сетчатки (область с повышенным содержанием колбочек). Клетки крови
могут попасть в глаз из капилляров, разрушающихся вследствие старения,
повышения кровяного давления, ударов. Под действием осмотического давления
эти клетки раздуваются в шарики.
7. Ультрафиолетовое излучение, поглощаясь органическими молекулами
красок, нарушает молекулярные связи. Это приводит к потере пигмента.
8. Луч слабеет не только вследствие расхождения, но и из-за атмосферного
рассеяния. Поэтому его интенсивность падает экспоненциально, обрывается
довольно резко.
9. Надо сказать, что существует много пословиц, в которых красное
утреннее небо рассматривается как предостережение дождя. Шекспир писал, что
красное утро всегда предвещает бурю полям, а моряку – крушение. Красный
цвет солнца предвещает о сильных ветрах, особенно в верхних слоях атмосферы
и определяется присутствием в атмосфере сопутствующих дождю пыли и
влажности.
Солнечные лучи при закате и восходе проходят большой путь в воздухе. По
теории Рэлея, будут рассеиваться синие, голубые и фиолетовые лучи, а проходят
лучи красной части спектра. Поэтому Солнце окрашивается в жёлтые, розовые,
красные тона, противоположная сторона неба кажется окрашенной в синий с
фиолетовым оттенком цвет. Восход даёт более яркую и чистую картину, так как
воздух за ночь делается чище.
10.
α = 480;
α β
γ = 260.
α1 – ?
α1
γ
Решение: по закону отражения угол падения α равен углу отражения β =
0
48 .
Искомый угол α1 = (900 – 480) + (900 – 260) = 1060
Ответ: угол между отраженным и преломленным лучами равен 1060.
Задание 6. (10 баллов) Дана линза LL
и луч АА1А2, прошедший эту линзу.
Построить ход луча ВВ1 (см. рисунок).
L
A2
A
A
1
Решение. Ответ. Проведем через центр
О линзы LL вспомогательный луч СОС2
так, чтобы было СС2 || АА1. Этот луч
B
B1
L
пройдет через линзу, не меняя направления.
Линза рассеивающая (это видно по поведению луча AA1A2), поэтому
продолжения вышедших из линзы лучей А1А2 и ОС2 должны пересечься в
левой фокальной плоскости. Таким образом,
определяется положение фокуса F линзы.
Проведем вспомогательный луч DD2 так,
чтобы было DD2 || BB1. Продолжения прошедших
линзу лучей В1В2 и OD2 должны пересечься в
уже найденной фокальной плоскости. Проводя
линию через точку В1 и точку пересечения луча
DD2
с фокальной плоскостью, определяем ход
луча В1В2.
Примерные критерии оценивания
Нахождение центра линзы
Нахождение фокальной плоскости
Нахождение точки С
Получение хода луча В1В2
1
4
2
3
Задание 7. (10 баллов) Расстояние от предмета до собирающей линзы в 5 раз
больше фокусного расстояния линзы. Во сколько раз изображение будет меньше
предмета?
Решение.
d = 5F.
B
AB
?
AB
A΄
A
5F
2F
0
F
2F
B΄
d
f
AB
AB d

отношение AB найдём из подобия треугольников ОВА и ОВ΄А΄: AB f
Расстояние f от изображения А΄В΄ до линзы найдём, записав формулу тонкой
собирающей линзы:
1 1 1
 
F d f
1 1 1
5F


f
4 .
Так как d = 5F, то получим: F 5F f , откуда
AB
4
 5F 
4
AB
5F
.
Ответ: изображение предмета меньше в 4 раза.
Задание 8. (10 баллов) Две тонкие собирающие линзы с главными фокусными
расстояниями F1 = 0,2 м и F2 = 0,15 м размещены так, что их оптические оси
совпадают. Линзы раздвинуты на расстояние ℓ = 0,05 м друг от друга. На
расстоянии d1 = 0,15 м от первой линзы находится предмет, расположенный
перпендикулярно оптической оси линз. Определить расположение изображения.
1 2
Решение: F1 = 0,2 м; F2 = 0,15 м; ℓ =
0,05 м; d1 = 0,15 м.
f2 – ?
расстояние от изображения до первой
линзы
находим
из
формулы
F2
линзы:
Отсюда
f1 = –0,6 м.
Рассматривая изображение, даваемое
первой линзой как предмет для второй
(рис.),
и
учитывая,
F1
f1
d1
ℓ
f2
d2
что
расстояние до него, составляем уравнение:
Отсюда f2 = 0,19 м.
Ответ: изображение находится на расстоянии 0,19 м от второй линзы.
Экспериментальная часть
Задание 9. (10 баллов) Сделай компас
Цель работы – сформировать представление о магнитном поле, развивать
умение анализировать, сопоставлять, делать выводы.
Приборы и материалы: металлическая скрепка, лак для ногтей, пробка,
магнит, миска с водой, металлические ножницы.
1. Выпрямите скрепку и окрасьте один её конец лаком для ногтей.
2. Прикрепите полученную проволоку к пробке скотчем.
3. Южным полюсом магнита примерно пятьдесят раз проведите по
проволочке от неокрашенного конца до окрашенного, после каждого раза
высоко поднимая магнит над проволочкой и вновь опуская его к неокрашенному
концу.
4. Опустите пробку с проволочкой на поверхность воды в миске.
5. Поднесите магнит к проволочке разными полюсами.
6. Поднесите металлические ножницы.
7. Опишите наблюдения.
8. Сделайте вывод.
2
Ответьте на вопросы кроссворда:
3
1 э л е к т р
р
с
м а г н и т
е
3 д в а
5
ю
ж
4 м а г н и
ы
й 5
2
4
о
с
л
а
б
л
я
е
т
с
я
1
м а
а
г
н
и
т
а
г
н
н
о
е
к
о
б и
с
и т
л
ь
н
ы
й
Задание 9. (10 баллов) Наблюдение прямолинейного распространения
света
Цель работы – сформировать представление о прямолинейном
распространении света, развивать умение анализировать, сопоставлять, делать
выводы.
Приборы и материалы: точечный источник света (электрическая лампа),
любое тело небольшого объёма на нити или подставке.
Указания к работе
1. Установите над столом точечный источник света (настольную лампу,
торшер и т.п.).
2. На поверхность стола положите лист белой бумаги.
3. Между источником и бумагой поместите любое тело небольшого размера
(можете держать его в руке, подвесить на нити или прикрепить к подставке).
4. Пронаблюдайте за тенью этого предмета на бумаге, обведите карандашом
или фломастером контуры этой тени.
5. Повторите наблюдения, изменив положение предмета по отношению к
источнику света. Обводите при этом каждый раз контуры тени предмета.
6. Проанализируйте полученный результат и сделайте вывод, ответив на
вопрос: “Как зависят размеры тени предмета от расстояния между источником
света и самим предметом”.
7. Изобразите в любой графической программе на компьютере данный
опыт. Покажите ход лучей, иллюстрирующих образование тени в обоих случаях.
8. Разместите в бланке отчёта фотографии своей экспериментальной
установки, фотографии полученных теней от предмета, файл с рисунком,
иллюстрирующим образование теней.
Ответьте на вопросы:
1. Что такое “Театр теней”? Для ответа воспользуйтесь дополнительными
источниками информации.
2. Как и почему меняются размеры тени от одного и того же предмета в
течение дня? Дайте развёрнутый ответ.