Всесоюзные олимпиады по физике - Слободецкий И.Ш.
Скачать (прямая ссылка):
высоты их и h2, получим: РА = РгёК Рв = P*gft2-
Поэтому
PigK = Pigh2,
откуда
2
Описанный способ выполнения работы пригоден только для несмешивающихся
жидкостей. Сравнивать таким образом плотности воды и медного купороса
нельзя. Для определения плотности раствора медного купороса в
сообщающиеся сосуды наливают масло и раствор медного купороса.
Другой способ измерения плотности жидкостей может быть основан на
рассмотрении условия равновесия тела, имеющего ось вращения. Таким телом
может быть линейка, положенная на карандаш. На линейку следует поставить
пустой стаканчик с одной стороны, а с другой стороны - такой же стаканчик
с известным количеством воды т1 (рис. 258).
Применив правило моментов сил, получим:
mgli = (т + т-А gl2, откуда
где т - масса стаканчика, 1Х и 12 - плечи сил тяжести стаканчиков.
180
Далее уравновешивают стаканчики с равными объемами V воды и масла и снова
применяют правило моментов сил:
(т + р! К) gl[ = (т + p2W gl'2> откуда
т ( l\ - l'2) + PjK
Измерения массы стаканчика можно не производить, если уравновесить
стаканчики с жидкостями на равноплечем рычаге. Для этого в стаканчики
следует наливать различные количества жидкостей, определяемые высотами hx
и h2. Применив правило моментов сил:
Pi Shxg = PiSh.^g, получим:
Точность можно повысить, если сначала определить плотность медного
купороса по отношению к плотности воды, а затем - плотность масла по
отношению к плотности медного купороса.
238. С помощью катапульты запускают брусок по горизонтальной поверхности
доски и определяют максимальную дальность sM (из серии 10-15 запусков)
движения бруска (рис. 259). По второму закону Ньютона
[img = та,
или
а = pg,
откуда
vM = V 2asM = Y 2pg'sM.
Коэффициент трения р легко определить из отдельного опыта по тангенсу
угла накло-
на а,,,' при котором начинается равномерное соскальзывание бруска с
доски:
р = tg a0.
В ряде установок при максимальном отклонении катапульты брусок
перемещался на расстояние большее, чем длина доски. В этом случае для
измерения максимальной скорости бруска надо запускать брусок вверх по
наклонной плоскости с углом наклона а. Измеряя путь sM, пройденный
бруском вверх по наклонной плоскости, можно определить скорость бруска
ии. Так как
mg (sin a + р cos a) = та,
то
= VZas* =
= )/r2g (sin a -f p cos a) sH.
239. Для точного измерения сопротивления резистора необходимо определить
внутреннее сопротивление вольтметра. Сначала измеряют ЭДС источника тока,
подключив вольтметр к его зажимам (по условию задачи внутреннее
сопротивление источника тока много меньше сопротивления вольтметра).
Затем составляют электрическую цепь по схеме, приведенной на рисунке 260.
Прн-
1 N ll
Ч 6 Ч J-(7н
Ftp V WFffmffrnT т§
Рис. 259 Рис. 260
181
менив закон Ома к этой цепи, получим:
$Rn
U = IRB =
откуда
RB
R+RB
UR
RHR R + RB
ё-их
откуда
(S - иц rRb
S-u
Зная внутреннее сопротивление Ra вольтметра, можно определить
сопротивление Rx резистора, составив цепь по схеме, приведенной на
рисунке 261, а или на рисунке 261, б.
В первом случае можно записать:
Rx =
Ux (R + R")
Во втором случае применение закона Ома приводит к выражению
и% = IRa =
SRb
Rx + RB
откуда
Rx =
Rb (S - иг) U,
Пользуясь предусмотренным в оборудовании реостатом, можно для решения
задачи применить мостиковую схему (рис. 262). Если выполняется
соотношение
R
Rx
Ra
R3
Рис. 263
вольтметр при замыкания цепи не дает никаких показаний. Отсюда
Rx = 8s R = L ?>,
Ra а
где а и b - линейные размеры частей реостата до скользящего контакта.
240. Проверка "черного ящика" начинается с обнаружения в нем ЭДС с
помощью вольтметра. Убедившись, что ЭДС не обнаруживается, составляют
цепь по схеме, приведенной на рисунке 263, и исследуют зависимость силы
тока, протекающего через элементы ящика, от напряжения при различной
полярности подключения источника тока. По результатам измерений строят
вольт-ампер-ную характеристику ящика
182
(рис. 264). Анализируя вид вольт-амперной характеристики, можно сделать
вывод, что в ящике находятся диод и резистор, соединенные
последовательно, или диод с прямым сопротивлением R = 20 Ом.
Нелинейный участок в конце характеристики свидетельствует о росте
сопротивления при больших токах. Это возможно, если резистор обладает
сильно выраженной температурной зависимостью или если температура
резистора резко повышается при увеличении силы тока, т. е. если резистор
- это лампа накаливания.
Точность измерения силы тока и напряжения можно повысить, если учитывать
внутреннее сопротивление приборов, которые могут быть определены в
дополнительных опытах.
241. Сначала определяют фокусные расстояния всех трех линз. Фокусные
расстояния Fx и F2 двух собирающих линз определяют, получая на экране
изображение горящей свечи и применяя формулу линзы. Для выполнения данной
работы фокусные расстояния двух собирательных линз должны быть различными
(Fx > F2).
Для определения фокусного расстояния F3 рассеивающей линзы поступают
