1611143569-ed123092d132ff77d44213ca2a0f5b5a (825029), страница 42
Текст из файла (страница 42)
При разомкнутых концах взаимодействие медной проволоки с магнитным полем практически отсутствует и колебания почти незатухают.При замкнутых концах в витках катушки при ее попадании в магнитное поле наводится индукционный ток, причем по правилу Ленцатакого направления, чтобы воспрепятствовать изменению магнитногопотока через катушку. В результате на переднюю часть витка, вошедшего в сильное поле B1 действует сила F1, направленная против движения. На другую часть витка, находящуюся в периферийной областиполя, где оно значительно слабее (B2 B1, поле неоднородно), действует сила F2 противоположного направления.
Но F2 F1 поэтомурезультирующая сила тормозит движение.При выходе из поля возникает результирующая сила, препятствующая выходу. Индукционные токи приводят к тепловым потерям энергии в проводе катушки, в результате чего колебания быстро затухают.6. 26. Частоты колебаний ω1 и ω2 = ω1 + ∆ω отличаются нанебольшую величину ∆ω. При сложении возникают биения:sin ω1 t + sin (ω1t + ∆ωt) == 2 cos (∆ωt/2) · sin (ω1t + ∆ωt/2) ≈ 2 cos (∆ωt/2) sin ω1t.Амплитуда биений 2 cos (∆ωt/2) медленно периодически увеличивается и уменьшается. Это и соответствует усилению и ослаблению звука.324ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрации6.
27. Возбуждаемые в струне стоячие волны образуют систему узлов и пучностей. В пучности взаимодействие магнитного поля магнитас током в струне максимально и приводит к увеличению амплитуды и,следовательно, громкости звука. Для узла изменение минимально.6. 28. Волна, идущая от динамика, интерферирует с волной, отраженной от поршня, и образует стоячую волну.На поршне всегда узел, т.
е. минимум амплитуды колебаний. Громкость на втором динамике будет максимальной, когда микрофон находится в пучности давления, совпадающей с узлом амплитуды стоячейволны (рис. O.6.28). Если поршень сдвинуть на расстояние ∆` = λ/2,то микрофон опять будет находиться в пучности давления волны. Измеряя ∆` и зная частоту волны ν, можно вычислить скорость звукаc = λν = 2ν∆`.6. 29. Если на динамик подается напряжение Ux = Uд cos ωt то сМикрофонПоршеньL2∆ℓ=λ/2UРис.
O.6.28L1Рис. O.6.30микрофона снимается запаздывающее по фазе напряжениеUу = Uм cos (ωt + q) = Uм cos [ω (t − t0)] ,где сдвиг по фазе обусловлен, в частности, временем t0 прохождения звуком расстояния от динамика до микрофона. Световое пятно наэкране, таким образом, участвует в двух взаимно перпендикулярныхколебаниях одинаковой частоты, но разных амплитуд, имеющих сдвигфазы.В общем случае на экране виден эллипс. Если сдвиг фазы ϕ = πk,где k = 0, 1, 2, ..., то эллипс вырождается в отрезок с углом наклона325ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрациик горизонтальной осиα± = arctg (y/x) = arctg (Uм/Uд ) .Сдвиг фазы ϕ = ωt0 = ωl/c, где c – скорость звука.
В случаевырождения эллипса в отрезок по величинам lk , ω, используя связьπk = ωl/c, можно определить скорость звука:2π = (ω/c) [lk − lk±1 ] ,c = [lk − lk±1 ]/T.6. 30. При вдвигании железного сердечника индуктивность катушки и, следовательно, ее индуктивное сопротивление возрастают. Свечение лампочки при увеличении индуктивности первой катушки будетвозрастать, если эта катушка включена в цепь параллельно лампочке.Аналогично, свечение лампочки при увеличении индуктивности второй катушки будет уменьшаться, если катушка включена в цепь последовательно с лампочкой.
Таким образом, приходим к схеме, изображенной на рис. O.6.30.6. 31. Очевидно, что один из источников дает постоянное напряжение, а второй – переменное. При переменном токе дуга существеннослабее, чем при постоянном (проявляется большее реактивное сопротивление катушки индуктивности).6. 32. Поскольку реактивные сопротивления ωL и 1/ωC имеютразные знаки (колебания напряжения на них противоположны по фазе), то при замыкании ключа 2, если ωL ∼ 1/ωC, происходит ихкомпенсация и переменный ток через лампочку возрастает по сравнению со случаем отключенной емкости.6. 33. Три белые полосы постоянно видны лишь в том случае, если за время между двумя вспышками полоса, совершив любое числооборотов, сдвинется на угол 2π/3 или 4π/3. Полный угол поворотаполосы ϕ1 = 2πk + 2π/3 или ϕ2 = 2πk + 4π/3 где k – любое целоечисло.
Таким образом,3k + 22π3k + 1ϕ1 = 2π, ϕ2 = 2π, т. е. ϕ = n,333326ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрацииЗеркалоC1Лампа2LЭкранРис. 6.32Рис. 6.34где n – любое число, не кратное 3. Угловая скорость вращения диска,таким образом, равна v2πn/3.6. 34. На рис. О.6.34 изображена схема эксперимента. ЗдесьS’ASB CS’D EFРис. O.6.34S – лампочка, S 0 и S 00 ее первые изображения в зеркалах (в действительности изображений бесконечно много, но для объяснения явления достаточно рассмотреть лишь два изображения).
На участок CDэкрана падает лишь прямой свет от лампочки, а на участки BC и DEпадает как прямой свет, так и свет, отраженный от зеркала. Вот почему участки BC и DE выглядят светлее участка CD. Далее картинаповторяется по обе стороны от центральной полосы.6. 35. При наличии воды стеклянные пластины практически непрепятствуют распространению света, так как показатели преломления стекла и воды близки: среда оказывается оптически почти одно-327ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрацииродной (вспомните: погруженное в воду стекло становится едва видимым).
В отсутствие воды возникает большое число отражений отпластин и световой поток ослабляется: изображение исчезает.6. 36. Когда на пути параллельного пучка встает стеклянная пластина, фототок уменьшается, так как часть светового потока стеклоотражает. Такой же эффект потери части света, конечно, существуети для лампочки накаливания. Однако лучи света, падающие под углом на плоскопараллельную пластинку, смещаются, пройдя ее.
Такимобразом, часть потока, прежде не попадавшая на фотоэлемент, теперьдает дополнительный вклад, который при соответствующем подбореусловий превысит эффект потерь.6. 37. Если экран помещен за двойным фокусным расстояниемAFBCDEFРис. O.6.37Рис. O.6.38линзы, возникает характерное распределение света, объясняемое с помощью рис.
O.6.37. В области AB и EF проходит свет прямого пучка, в области CD распределяется свет, попавший на линзу, но после прохождения фокуса распределившийся по большей, чем у линзы,площади размера BE, в результате чего кружок CD освещен слабее,чем область прямого пучка. Наконец, участки BC и ED освещаютсясветом как прямого пучка, так и пучка, отклоненного линзой. Отсюда– наблюдаемая на экране кольцевая структура.6. 38. Как видно из построений рис.
О.6.38, полоска разбивает328ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрациисветовой поток на две части, каждая из которых формирует размытоеизображение предмета. Штриховой линией указано положение экрана, при котором эти изображения сливаются в одно резкое.6. 39. Наличие преломляющей толстой пластины-кюветы эквивалентно смещению источника света на некоторое расстояние. Когдакювету убирают, это эквивалентно смещению лампочки на некотороерасстояние вдоль оси линзы, что и приводит к расфокусировке изображения, так как резкое изображение спирали должно теперь получиться при другом положении экрана.6.
40. Вследствие охлаждения банки на ее поверхности конденсируется водяной пар, что приводит к помутнению отражающей поверхности (появляются капельки росы или даже иней, если температураохлажденной поверхности ниже нуля). Вместо отражения в определенном направлении свет начинает рассеиваться в довольно широкомдиапазоне углов.
В итоге освещенность экрана в области первоначального зайчика уменьшается.6. 41. Вследствие многократных отражений от обеих поверхностейтолстой пластины (рис. O.6.41) наблюдается несколько вышедших пообе стороны пластины пучков, последовательно ослабленных, так каккаждый раз при встрече с поверхностью пластины пучок частично отражается поверхностью, а частично преломляется.
Наиболее яркимидолжны быть самые крайние пятна.6. 42. Светлая точка O – место на закрашенной стороне 1 пластины, куда попадает лазерный луч (рис. O.6.42). Свет, рассеянныйиз этой точки, в результате полного внутреннего отражения от противоположной границы 2 вновь попадает на закрашенную сторону 1,начиная с расстояния R = 2d/tgϕ0 от светлой точки O (d – толщинапластины, ϕ0 – угол полного внутреннего отражения: sin ϕ0 = 1/n,где n – показатель преломления вещества пластины). До этого на закрашенную часть попадает лишь не полностью отраженный свет.329ОТВЕТЫ. Задачи-демонстрацииφ0φ0RРис. O.6.412d1Рис. O.6.426.
43. Число рассеивающих и поглощающих свет частиц вдольоси не меняется при разбавлении, поскольку площадь сечения сосуда неизменна, полное число частиц сохраняется и, значит, число частиц, встреченных светом на пути вдоль оси, сохраняется (во сколькораз увеличивается путь, во столько же раз уменьшается концентрациямолока, воду считаем абсолютно прозрачной).При прохождении света поперек оси из-за уменьшения числа частиц в единице объема при разбавлении уменьшается и число частиц,встреченных светом на этом пути (концентрация уменьшилась, а путьостался прежним). Таким образом, в последнем случае больше света пройдет при разбавлении, а в первом разбавление практически неотражается на интенсивности прошедшего света.Учебное изданиеШКОЛЬНАЯ ФИЗИКА В ЗАДАЧАХ С РЕШЕНИЯМИЧасть IМеледина Генрий Викторович,Черкасский Валерий Семенович.Редактор С.
Д. АндрееваПодписано в печатьОфсетная печать.Заказ ьТираж 250 экз.Формат 60 × 84/16Уч.-изд. л. 5.5ЦенаРедакционно-издательский отдел Новосибирского университета;участок оперативной полиграфии НГУ; 630090, Новосибирск-90,ул. Пирогова, 2..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
