Задачи на черные ящики

По степени познания физических процессов современной физикой можно выделить три группы задач, в которых присутствуют объект регулирования и внешние воздействующие факторы.

К первой группе задач относятся явления, физическая природа «чёрных ящиков» в которых известна, поддаётся вычислению и регулированию. К этим типам задач относятся гидродинамические и механические задачи с известными источниками силы и характеристиками весомой материи.

Ко второй группе задач относятся явления, физическая природа «чёрных ящиков» в которых определена частично, поддается вычислению и регулированию. К этим типам задач относятся гравитационные и электромагнитные задачи.

К третьему типу задач относятся явления, физическая природа которых в современной физике не объясняется, но поддаётся вычислению на основании статистических методов и частичному регулированию. К этому типу задач относятся квантово-механические явления.


1)   Если батарея с напряжением U подсоединена к клеммам 1 черного ящика, показанного на рисунке, то вольтметр, подсоединенный к электрическим клеммам 2, показывает напряжение U/2. Если же эту батарею подключить к клеммам 2, то вольтметр, подсоединенный к клеммам 1, покажет напряжение U. Черный ящик содержит только пассивные элементы. Какие это элементы?   [решение]

2)   У «чёрного ящика» есть три клеммы. Если на клеммы A и B подают напряжение 20 B, то с клемм B и C снимают напряжение 8 В. Если на клеммы B и C подают напряжение 20 В, то с клемм A и C снимают напряжение 15 В. Изобразите схему «чёрного ящика», считая, что внутри него находятся только резисторы.   [решение]

3)   В «чёрном ящике» с тремя контактами находится схема, составленная из батарейки с известной ЭДС E, двух неизвестных сопротивлений и соединительных проводов. Амперметр, подключённый к контактам 1 и 2, показывает значение тока I, к контактам 1 и 3 — ток 2I, а к контактам 2 и 3 — отсутствие тока. Чему могут быть равны величины сопротивлений? Сопротивлением батарейки, амперметра и соединительных проводов пренебречь.   [решение]

4)   Внутри «чёрного ящика» между клеммами включена схема, состоящая из нескольких одинаковых резисторов. Между клеммами 1 и 2 включена батарейка с ЭДС E и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, а между клеммами 3 и 4 — идеальный вольтметр с нулевым делением посередине шкалы (см. рисунок). Если включить такой же резистор, как те, что находятся внутри ящика, между клеммами 1 и 3 или между клеммами 2 и 4, то вольтметр покажет напряжение +U, а если включить этот резистор между клеммами 1 и 4 или между клеммами 2 и 3, то вольтметр покажет напряжение −U. Если резистор не включать, то вольтметр показывает нулевое напряжение. Нарисуйте схему возможных соединений внутри ящика, содержащую минимальное число резисторов, и определите U.   [решение]

5)   В «чёрном ящике» с двумя контактами находится схема, состоящая из незаряженного конденсатора и резистора. К контактам в момент времени t = 0 подсоединили конденсатор ёмкостью C, имеющий заряд Qo. График зависимости заряда на этом конденсаторе от времени изображён на рисунке. Найдите сопротивление резистора и ёмкость конденсатора, находящихся в «чёрном ящике».   [решение]

6)   «Черный ящик» — коробка с неизвестной схемой внутри имеет два вывода. Последовательно с ящиком включают сопротивление R = 4 Ом и затем эту цепь подключают к источнику с ЭДС E1 = 5 B (рис.). При этом по цепи идет ток I1 = 1 A. Если цепь подключить к источнику с ЭДС E2 = 20 B, то по ней будет идти ток I2 = 2 A. Какая схема находится внутри ящика? Внутренние сопротивления источников пренебрежимо малы.   [решение]

7)   При подключении гальванического элемента напряжением 1,5 B к зажимам A и B амперметр показал ток 1 A (рис.). Когда полярность элемента изменили на противоположную, ток упал в два раза. Какая электрическая цепь находится внутри коробки?   [решение]


Вы читате материалы из пособия для подготовки к олимпиадам по физике. Далее: 20 задач по кинематике для подготовки к олимпиаде.



Надоело разбираться?