Решение.

Перемешивание воздуха и выравнивание его температуры в комнате при работающих батареях происходит за счет конвекции. В соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона, pV = mRT/M, из чего следует, что плотность воздуха ρ = pM/RT при одном и том же давлении у холодного воздуха выше, чем у теплого. Поэтому теплый воздух, нагретый батареей, в соответствии с законом Архимеда поднимается вверх, а воздух, остывший от соприкосновения

• холодным стеклом окна, опускается вниз к батарее, где нагревается и поднимается вверх. Это перемешивание выравнивает температуру в комнате.

12.

Около небольшой металлической пластины, укрепленной на изолирующей подставке, подвесили на длинной шелковой нити легкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на нее положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано.

Ответ: Гильза притянется к пластине, коснётся её, а потом отскочит и зависнет в отклонённом состоянии.

Решение (вариант)

• Под действием электрического поля пластины изменится распределение электронов в гильзе, и ее поверхность электризуется: сторона, ближайшая к пластине приобретет отрицательный заряд, а противоположная сторона — положительный (электростатическая индукция). Поскольку поле небольшой пластины неоднородно, и ближе к пластине напряженность поля больше, сила притяжения гильзы к пластине, действующая на ее левую сторону, больше силы отталкивания, действующей на правую сторону. Равнодействующая этих сил направлена к пластине, и гильза будет притягиваться к ней.

• Если нить достаточно длинная, а гильза достаточно легкая, то гильза коснется пластины. В момент касания часть электронов перейдет с гильзы на положительно заряженную пластину, гильза приобретет положительный заряд, оттолкнется от пластины и остановится в положении, в котором равнодействующая сил электростатического отталкивания, тяжести и натяжения нити станет равной нулю.

• Если длина нити недостаточна для того, чтобы гильза коснулась пластины, или гильза достаточно тяжелая, то она остановится в положении, в котором равнодействующая сил электростатического притяжения, тяжести и натяжения нити равна нулю.

13.

Между двумя близко расположенными металлическими пластинами, укрепленными на изолирующих подставках, положили металлический шарик. Когда пластины подсоединили к клеммам высоковольтного выпрямителя, подав на них заряды разных знаков, шарик пришёл в движение. Опишите и объясните движение шарика

Решение:

Под действием электрического поля пластин изменится распределение электронов в шарике и произойдет его электризация: шарик приобретёт тот же заряд, что и пластина, на которой он лежит, - отрицательный.

Отрицательно заряженный шарик будет отталкиваться от нижней и притягиваться к верхней пластине. Если масса шарика достаточно мала, он поднимется к положительно заряженной пластине и, коснувшись ее, поменяет знак заряда. В результате он начнёт отталкиваться от верхней пластины и притягиваться к нижней - шарик вернется к первой пластине и вновь поменяет знак своего заряда на отрицательный. Такое движение вверх-вниз будет повторяться.

14.

Н асаженную на вертикальную ось металлическую стрелку АВ закрепили и сбоку к ней поднесли наэлектризованную стеклянную палочку (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.

Ответ: Стрелка повернется по часовой стрелке, конец стрелки А будет указывать на стеклянную палочку.