Экзамены по физике в Англии

67

В середине 60-х годов в Англии Группа по вопросам образования при Институте физики и физической общественной проверке эксперимент, цель которого состоит в том, чтобы сравнить американский и английский эксперимент по физике на повышенном уровне. В этом эксперименте 600 английских школьников сделали не только свой экзамен, но и пример такой же по трудности американский экзамен, текст которого был составлен в Принстонском университете.

У английан успешная сдача экзаменов на аттестат на повышенном уровне дает учащимся право на поступление в университет. В США экзамен повышенного типа по физике сделает сравнительно небольшая группа учащихся, поступивших в некоторые университеты. От результатов экзаменов зависит, надо ли студенту первокурснику прослушать подготовительный курс по физике полностью или же только его часть.

Экспериментальный экзамен состоит из двух частей. Первая часть включает 44 вопроса, на которые надо ответить в течение одного часа, используя американскую экзаменционную техническую «multiple-choice» type. На каждой вопросе машина predлагала 5 разных ответов, из которых нужно было выбрать один правильный. Вторая часть более похожа на традиционный английский экзамен на повышенном уровне. На решение десяти задач ответилось два часа. За правильные решенияrazных задач давалось разное количество очков. Задание 1 и 2 (надо было решить одну из этих задач по выбору) оценивались 25% от общего количества очков, за решение задачи 3 давалось 20%, задание 10 — 25%, а вопросы 4—9, на которых требовалось дать краткие ответы, оценивались все вместе 30%.

Ниже приведится текст проводимого экзамена, точнее, второй его части. Попробуйте и вы свои силы в решении этих задач.

1. Внутренняя проверность цилиндра радиуса 1,5 м является гладкой, за исключением небольшого участка BC (рис. 1). Тело массой 4 кг удерживает в положении A нитью, которая перепendlуларна радиус цилиндра, проходящему через центр тела. а) Укажите силы, действующие на тело в положении A.

Нить удаляется, и тело сокальзывает вниз, достигая положения E, которое является точкой поворота. 6) Какие силы действуют на тело в положении D? в) Определите потерю энергии на участке BC. г) Чему равна сила реакции цилиндра на тело в положении D?

2. Небольшое тело массой m удерживает в вззой жидкости в состоянии покоя. В момент времени t = 0 тело отpusходит. Считая, что сила сопротивления обтекающей жидкости пропорциональная скорости тела, получите зависимости от времени одной из трех величины: a) положения, b) скорости, b) ускорения тела, и объясните, как определить две другие величины. Положение тела в момент времени t = 0 принять за начало отччета.

3. Положительно заряженное проводение колюцо радиусом R лежит в плоскости YZ, центр колюца находится в начале координат (рис. 2, a). На рисунке 2, б показана

68

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

зависимость силы $F$, действующей на пробный положительный заряд, от его положения на оси $OX$. а) Объясните, почему в начале координат сила равна нулю. б) Приведите доводы, подтверждающие, что кривая $F(x)$ соответствует действительности. Оцените максимальное и минимальное значение $F(x)$ (как положительные, так и отрицательные).

4. Цилиндрический сосуд высотной несоколько сантиметров плавает в спокойной воде, выступая над ее поверхности (рис. 3). Цилиндр погружают на некоторую глубину, а затем предоставляют самому себе. Не приводя численных данных, изобразите на графике зависимости положения цилиндра от времени.

5. Дана двояковыпуклая тонкая линза $MN$ с главной оптической осью $XX'$; $O$ — объekt, $I$ — его изображение (рис. 4). а) Постройте ход четырех лучей, идущих от вершины объекта. б) Определите построением, где находится фокусы линзы.

6. Мальчик сидит на врашающемся с угловой скоростью $\omega$ стуле и держит на вытянутых руках две одинаковые гантели. В некоторых момент времени мальчик роняет гантели, не опуская рук. а) Что случится с угловой скоростью врашения? б) Сохранить ли момент имплуса системы? Объясните.

7. Два спектроскопа $A$ и $B$ используют при исследовании одного и того же источника света. Дисперсионным элементом в $A$ является диффрационная решетка, в $B$ — признам. Опишите три различия в спектрах, наблюдаемых с помощью прибора $A$ и $B$.

8. Твердый шарик скатывается сначала по наклонной плоскости $A$, а затем по наклонной плоскости $B$ (рис. 5). Будет ли он скатывать по одному наклону долше, чем по другому? Объясните. Считайте, что шарик начинает движаться из состояния покоя и что просkalyzыванием нет.

9. На рисунке 6 вы видите два горизонтальных провода, находящих в однородном магнитном поле, перpendикулярном плоскости чертежа. Сопротивление проводов пренебрежимо мало. Металлическийстерженный перемыкацка с сопротивлением $R$ может двигаться без tremия вдоль проводов. Ключ $S$ замыкается. а) В какую сторону станет движатьсястержень? б) Почему ускорениестержня не постоянно?

10. Здесть требуется подумать и применить ваши знания к решению задачи. Оценка, которое вы получите, будет зависеть от того, как хорошего вы сумете использовать ваш теоретические и практические знания в ответах на поставленные вопросы. Вашое воображение и умение научно обосновать ваш идею тоже повлияют на окончательную оценку.

Железная проводка длиной около 2 м висит на двух вертикальных опорах. Концы проводок подсоединены к электрическому сети, так что ток в проводке можно по желанию увеличить от 0 до большей величины. а) Перечислите пять или более параметров проводки, которые будут изменяться по мере увеличения тока. б) Выберите любые три из этих величины, которые можно изменить независимо друг от друга. Для каждого случая опшите подробно методку эксперимента, позволяющего измерить нужные характеристики проводки при увеличении тока в ней, и какие результаты вы ожидаете получить в этих опытах.