Исследование свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Используя собирающую линзу, экран, лампу на подставке, источник тока, соединительные провода, ключ, линейку, соберите экспериментальную установку для исследования свойств изображения, полученного с помощью собирающей линзы от лампы, расположенной от центра линзы на расстоянии 15 см.

 

В ответе:

1) сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для наблюдения изображения лампы, полученного с помощью собирающей линзы;

2) передвигая экран, получите чёткое изображение лампы и перечислите свойства изображения (мнимое или действительное, уменьшенное или увеличенное, прямое или перевёрнутое);

3) сформулируйте вывод о расположении лампы относительно двойного фокусного расстояния линзы.Решение.

1) Схема установки:

2) Передвинув экран, получим чёткое изображение:

Изображение получилось перевёрнутое, уменьшенное, действительное.

3) Лампа расположена за двойным фокусным расстоянием от центра линзы.

Критерии проверки:

Источник: ЕГЭ - 2013, вариант 1313

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.19 Линза. Фокусное расстояние линзы.

Решение.

1) Ри­су­нок экспериментальной установки:

2)

3)

4)

Погрешность из­ме­ре­ния удлинения Δl со­став­ля­ет 0,5 мм.

5) Жёсткость пружины равна

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.12 Деформация тела. Упругие и неупругие деформации.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки для определения объёма тела:

2)

3)

4)

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.6 Масса. Плотность вещества.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2)

3) Вывод: при увеличении растяжения пружины сила упругости, возникающая в пружине, также увеличивается.

Критерии проверки:

Источник: Материалы для экспертов ГИА—2016

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.12 Деформация тела. Упругие и неупругие деформации.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки (изображение удалённого источника света (окна) формируется практически в фокальной плоскости) изображена на рисунке.

2)

3)

4)

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.19 Линза. Фокусное расстояние линзы.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки (изображение удалённого источника света (окна) формируется практически в фокальной плоскости) изоб­ра­же­на на ри­сун­ке.

2)

3)

4)

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.19 Линза. Фокусное расстояние линзы.

 

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

 

 

2. I = U/R; R = U/I.

3. I = 0,2 А; U = 2,4 В.

4. R = 12 Ом.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Оценка гра­ниц интервала, внут­ри ко­то­ро­го может ока­зать­ся вер­ный результат, рас­счи­ты­ва­ет­ся ме­то­дом границ. С учётом по­греш­но­сти измерения:

I = (0,2 ± 0,1) А; U = (2,4±0,2) В.

Так как R = U/I, то ниж­няя гра­ни­ца сопротивления

НГ(R) = 2,2 В / 0,3 А ≈ 7 Ом.

Верхняя гра­ни­ца ВГ(R) = 2,6 В / 0,1 А = 26 Ом.

 

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.7 Закон Ома. Смешанные соединения проводников.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки изоб­ра­же­на на ри­сун­ке.

2)

3) Вывод: при увеличении растяжения пружины сила упругости, возникающая в пружине, также увеличивается.

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.12 Деформация тела. Упругие и неупругие деформации.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2)

3) x = 50 мм = 0,050 м (измерение считается верным, если приведено в пределах от 48 до 52 мм, погрешность определяется главным образом погрешностью отсчета);

Р = 2 H (измерение считается верным, если приведено в пределах от 1,9 до 2,1 Н).

4) k = 2/0,05 = 40 Н/м (значение считается верным, если приведено в пределах от 36 до 44 Н/м).

Критерии проверки:

Источник: Материалы для экспертов ГИА—2016

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.12 Деформация тела. Упругие и неупругие деформации.

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

 

 

3. Вывод: при уве­ли­че­нии силы нор­маль­но­го давления сила тре­ния скольжения, воз­ни­ка­ю­щая между ка­рет­кой и по­верх­но­стью рейки, также увеличивается.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

1. Из­ме­ре­ние силы (Fтр и Р) счи­та­ет­ся верным, если её зна­че­ние попадает в ин­тер­вал ±0,2 H к ука­зан­ным в таб­ли­це значениям.

2. На­ли­чие вывода о функ­ци­о­наль­ной (прямой пропорциональной) за­ви­си­мо­сти между силой тре­ния скольжения и силой нор­маль­но­го давления не яв­ля­ет­ся обязательным, до­ста­точ­ным считается вывод о ка­че­ствен­ной зависимости.

 

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.11 Трение покоя и трение скольжения.

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки. Лампу не­об­хо­ди­мо рас­по­ло­жить как можно даль­ше от линзы. Изоб­ра­же­ние удалённого ис­точ­ни­ка света фор­ми­ру­ет­ся прак­ти­че­ски в фо­каль­ной плос­ко­сти линзы:

 

 

2. D = 1/F .

3. F = 6 см = 0,06 м..

4. D = 1/0,06 ≈ 16,7 дптр.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Указание экспертам

Погрешность пря­мых измерений:

F = (6,0 ± 0,1) см.

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.19 Линза. Фокусное расстояние линзы.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) .

3) ; .

4) .

 

Примечание.

Погрешности прямых измерений:

Критерии проверки:

Источник: Демонстрационная версия ГИА—2014 по физике.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.19 Простые механизмы. «Золотое правило» механики.

Решение.

1) Схема установки:

2) Выталкивающая сила вычисляется по формуле:

 

 

где ρж — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, V — объём вытесненной жидкости.

3) При взвешивании цилиндра в воздухе, динамометр показал 10 Н, а при взвешивании в воде — 5 Н.

4) Таким образом, выталкивающая сила равна 10 Н − 5 Н = 5 Н.

Критерии проверки:

Источник: ЕГЭ - 2013, вариант 1331

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.22 Закон Архимеда. Условие плавания тела.

Решение.

1) Рисунок экспериментальной установки:

2 и 3).

4) Вывод: при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.23 Механические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний.

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

2. А = U·I·t.

3. I = 0,3 А; U = 3,6 В; t = 10 мин = 600 с.

4. А = 648 Дж.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Численное зна­че­ние прямого из­ме­ре­ния напряжения долж­но попасть в ин­тер­вал U = (3,6 ± 0,6) В. Для ком­плек­та «ГИА-лаборатория» ин­тер­вал равен U = (2,5 ± 0,3) В.

 

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.8 Работа и мощность электрического тока.

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

 

 

2) Fтяги = Fтр (при рав­но­мер­ном движении). Ра­бо­та силы тре­ния А = –Fтр · S.

3) Fтяги = 0,6 Н; S = 0,4 м.

4) А = –0,24 Дж.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Численное зна­че­ние пря­мо­го из­ме­ре­ния силы тяги долж­но на­хо­дить­ся в ин­тер­ва­ле F = (0,6 ± 0,2) Н.

 

Источник: Демонстрационная вер­сия ГИА—2015 по физике.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.16 Механическая работа. Механическая мощность.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) (при равномерном движении).

, следовательно, , следовательно, .

3) .

4) .

Критерии проверки:

Источник: ГИА по фи­зи­ке. Ос­нов­ная волна. Даль­ний Восток. Ва­ри­ант 1327.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.11 Трение покоя и трение скольжения.

Решение.

1) Рисунок экспериментальной установки:

2)

3)

4)

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.6 Масса. Плотность вещества.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2)

3)

4)

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.22 Закон Архимеда. Условие плавания тела.

Решение.

1) Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

2)

3)

4)

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.8 Работа и мощность электрического тока.

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки. Лампу не­об­хо­ди­мо рас­по­ло­жить как можно даль­ше от линзы. Изоб­ра­же­ние удалённого ис­точ­ни­ка света фор­ми­ру­ет­ся прак­ти­че­ски в фо­каль­ной плос­ко­сти линзы:

 

 

2. F = 6 см = 0,06 м.

3. Для оцен­ки по­греш­но­сти из­ме­ре­ния фо­кус­но­го рас­сто­я­ния не­об­хо­ди­мо по­дви­гать линзу и определить, на сколь­ко можно ее сме­стить для того, чтобы изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка на экра­не про­дол­жа­ло ка­зать­ся чётким. Оцен­ка для по­греш­но­сти по­лу­ча­ет­ся при­мер­но ±5 мм.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Указание экспертам

Погрешность пря­мых измерений:

F = (6,0 ± 0,1) см.

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.19 Линза. Фокусное расстояние линзы.

Решение.

1) ри­су­нок экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

 

 

2) ρ = m/V;

3) m = 156 г; V = V2V1 = 20 мл = 20 см3;

4) ρ = 7,8 г/см3 = 7800 кг/м3.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Оценка гра­ниц интервала, внут­ри ко­то­ро­го может ока­зать­ся вер­ный результат, рас­счи­ты­ва­ет­ся ме­то­дом границ. Учи­ты­вая по­греш­ность (инструментальную и отсчёта) из­ме­ре­ния мензурки, получаем:

V = V2V1 = (20 ± 2) мл = (20 ± 2) см3.

Погрешностью из­ме­ре­ния массы по срав­не­нию с по­греш­но­стью определения

объёма можно пренебречь. Так как ρ = m/V, то ниж­няя гра­ни­ца для

плотности НГ(ρ) ≈ 7,1 г/см3. Верх­няя гра­ни­ца ВГ(ρ) ≈ 8,7 г/см3.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.6 Масса. Плотность вещества.

Решение.

1) Схема установки:

2) Сопротивление в данном случае будет вычисляться по закону Ома:

 

 

где U — падение напряжения на резистор, I — сила тока, протекающего через резистор.

3) При силе тока 0,3 А напряжение на резисторе составило 3,0 В.

4) Вычислим сопротивление резистора:

 

 

Критерии проверки:

Источник: ЕГЭ - 2013, вариант 1333

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.7 Закон Ома. Смешанные соединения проводников.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) Напряжение на резисторе R1: U1 = 2,8 В. Напряжение на резисторе R2: U2 = 1,4 В. Общее напряжение на концах цепи из двух резисторов: U1 + U2 = 4,2 В.

3) С учётом погрешности измерений сумма напряжений на концах цепи из двух резисторов находится в интервале от 3,8 В до 4,6 В. Измеренное значение общего напряжения 4,1 В попадает в этот интервал значений.

Вывод: общее напряжение на двух последовательно соединённых резисторах равно сумме напряжений на контактах каждого из резисторов.

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.7 Закон Ома. Смешанные соединения проводников.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2) (при равномерном движении);

3) Опыт 1:

Опыт 2:

4) При возрастании веса каретки с грузами (а значит, и модуля силы нормальной реакции опоры) в три раза модуль силы трения скольжения также увеличился в 3 раза. Следовательно, модуль силы трения скольжения прямо пропорционален модулю силы нормальной реакции опоры.

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.11 Трение покоя и трение скольжения.

Решение.

1. Схема экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

 

 

2. А = U·I·t.

3. I = 0,5 А; U = 3,0 В; t = 5 мин = 300 с.

4. А = 450 Дж.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Оценка гра­ниц интервала, внут­ри ко­то­ро­го может ока­зать­ся вер­ный результат, рас­счи­ты­ва­ет­ся ме­то­дом границ. I = 0,5 ± 0,1 А; U = 3,0 ± 0,2 В.

Так как А = U·R·t, то ниж­няя гра­ни­ца ра­бо­ты элек­три­че­ско­го тока

Нижняя гра­ни­ца НГ(А) = (2,8 В)·(0,4 А)·(300 с) = 336 Дж.

Верхняя гра­ни­ца ВГ(А) = (3,2 В)·(0,6 А)·(300 с) = 576 Дж.

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.8 Работа и мощность электрического тока.

Решение.

1) рисунок экспериментальной установки:

2, 3)

 

 

4) Вывод: при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

1. С учётом погрешностей приборов (линейка, часы) измерение времени колебаний t считается верным, если его значение попадает в интервал ±4 с к указанным в таблице значениям.

2. Наличие вывода о функциональной зависимости между длиной нити и периодом колебаний маятника не является обязательным, достаточным считается вывод о качественной зависимости.

 

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.23 Механические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний.

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:

2)

3) Вывод: при увеличении силы тока в проводнике напряжение, возникающее на концах проводника, также увеличивается.

Критерии проверки:

Раздел кодификатора ФИПИ: 3.7 Закон Ома. Смешанные соединения проводников.

Решение.

1) Рисунок экспериментальной установки:

2),3)

4) Вывод: при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.

Критерии проверки:

Источник: Материалы для экспертов ГИА—2016

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.23 Механические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний.

Решение.

3. t = 42 c; N = 30.

4. ν = 0,7 Гц.

Критерии проверки:

Источник: ГИА по физике. Основная волна. Вариант 1332.

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.23 Механические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний.

Решение.

1) ри­су­нок экс­пе­ри­мен­таль­ной установки:

 

 

2) Р1 = mg; Р2 = mgFвыт; Fвыт= Р1Р2;

3) Р1 = 1,7 Н; Р2= 1,5 Н;

4) Fвыт= 0,2 Н.

Критерии проверки:

Указание экспертам

 

Учитывая по­греш­ность из­ме­ре­ния динамометра, получаем: P1 = 1,7± 0,1 Н; P2 = 1,5 ± 0,1 Н. Ре­зуль­та­ты пря­мых из­ме­ре­ний счи­та­ют­ся верными, если они укла­ды­ва­ют­ся в дан­ные гра­ни­цы и получено, что P1 > P2 .

Раздел кодификатора ФИПИ: 1.22 Закон Архимеда. Условие плавания тела.

Дата: 2019-05-28, просмотров: 374.