Решу егэ физика задание 10211

Спрятать решение

Лебедева Алевтина Сергеевна, учитель физики, стаж работы 27 лет. Почетная грамота Министерства образования Московской области (2013 год), Благодарность Главы Воскресенского муниципального района (2015 год), Грамота Президента Ассоциации учителей математики и физики Московской области (2015 год).

В работе представлены задания разных уровней сложности: базового, повышенного и высокого. Задания базового уровня, это простые задания, проверяющие усвоение наиболее важных физических понятий, моделей, явлений и законов. Задания  повышенного уровня  направлены на проверку умения  использовать понятия и законы физики для анализа различных процессов и явлений, а также умения решать задачи на применение одного-двух законов (формул) по какой-либо из тем школьного курса физики. В работе 4 задания части 2 являются заданиями высокого уровня сложности и проверяют умение использовать законы и теории физики в измененной или новой ситуации. Выполнение таких заданий требует применения знаний сразу из двух трех разделов физики, т.е. высокого уровня подготовки. Данный вариант полностью соответствует демонстрационному варианту ЕГЭ 2017 года, задания взяты из открытого банка заданий ЕГЭ.

Задание 1. На рисунке представлен график зависимости модуля скорости от времени t. Определите по графику путь, пройденный автомобилем в интервале времени от 0 до 30 с.

Решение. Путь, пройденный автомобилем в интервале времени от 0 до 30 с проще всего определить как площадь трапеции, основаниями которой являются интервалы времени (30 – 0) = 30 c и (30 – 10) = 20 с, а высотой является скорость v = 10 м/с, т.е.

Ответ. 250 м.

Задание 2. Груз массой 100 кг поднимают вертикально вверх с помощью троса. На рисунке приведена зависимость проекции скорости V груза на ось, направленную вверх, от времени t. Определите модуль силы натяжения троса в течение подъема.

Рис. 1

Рис. 2

Решение. По графику зависимости проекции скорости v груза на ось, направленную вертикально вверх, от времени t, можно определить проекцию ускорения груза

На груз действуют: сила тяжести , направленная вертикально вниз и сила натяжения троса , направленная вдоль троса вертикально вверх смотри рис. 2. Запишем основное уравнение динамики. Воспользуемся вторым законом Ньютона. Геометрическая сумма сил действующих на тело равна произведению массы тела на сообщаемое ему ускорение.

 +  =  (1)

Запишем уравнение для проекции векторов в системе отсчета, связанной с землей, ось OY направим вверх. Проекция силы натяжения положительная, так как направление силы совпадает с направлением оси OY, проекция силы тяжести отрицательная, так как вектор силы противоположно направлен оси OY, проекция вектора ускорения тоже положительная, так тело движется с ускорением вверх. Имеем

T – mg = ma (2);

из формулы (2) модуль силы натяжения

Т = m(g + a) = 100 кг (10 + 2) м/с² = 1200 Н.

Ответ. 1200 Н.

Задание 3. Тело тащат по шероховатой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью  модуль которой равен 1, 5 м/с, прикладывая к нему силу  так, как показано на рисунке (1). При этом модуль действующей на тело силы трения скольжения равен 16 Н. Чему равна мощность, развиваемая силой F?

Рис. 1

Рис. 2

Решение. Представим себе физический процесс, заданный в условии задачи и сделаем схематический чертеж с указанием всех сил, действующих на тело (рис.2). Запишем основное уравнение динамики.

 + _тр +  +  =  (1)

Выбрав систему отсчета, связанную с неподвижной поверхностью, запишем уравнения для проекции векторов на выбранные координатные оси. По условию задачи тело движется равномерно, так как его скорость постоянна и равна 1,5 м/с. Это значит, ускорение тела равно нулю. По горизонтали на тело действуют две силы: сила трения скольжения _тр. и сила , с которой тело тащат. Проекция силы трения отрицательная, так как вектор силы не совпадает с направлением оси Х. Проекция силы F положительная. Напоминаем, для нахождения проекции опускаем перпендикуляр из начала и конца вектора на выбранную ось. С учетом этого имеем: F cosα – F_тр = 0; (1) выразим проекцию силы F, это Fcosα = F_тр = 16 Н; (2) тогда мощность, развиваемая силой , будет равна N = Fcosα V (3) Сделаем замену, учитывая уравнение (2), и подставим соответствующие данные в уравнение (3):

N = 16 Н · 1,5 м/с = 24 Вт.

Ответ. 24 Вт.

Задание 4. Груз, закрепленный на легкой пружине жесткостью 200 Н/м, совершает вертикальные колебания. На рисунке представлен график зависимости смещения x груза от времени t. Определите, чему равна масса груза. Ответ округлите до целого числа.

Решение. Груз на пружине совершает вертикальные колебания. По графику зависимости смещения груза х от времени t, определим период колебаний груза. Период колебаний равен Т = 4 с; из формулы Т = 2π выразим массу m груза.

=	T	;	m	=	T2	; m = k	T2	; m = 200 H/м	(4 с)2	= 81,14 кг ≈ 81 кг.
2π	k	4π2	4π2	39,438

Ответ: 81 кг.

Задание 5. На рисунке показана система из двух легких блоков и невесомого троса, с помощью которого можно удерживать в равновесии или поднимать груз массой 10 кг. Трение пренебрежимо мало. На основании анализа приведенного рисунка выберите два верных утверждения и укажите в ответе их номера.

1. Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец веревки с силой 100 Н.
2. Изображенная на рисунке система блоков не дает выигрыша в силе.
3. Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок веревки длиной 3h.
4. Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок веревки длиной 2h.
5. Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец веревки с силой 50 Н.

Решение. В данной задаче необходимо вспомнить простые механизмы, а именно блоки: подвижный и неподвижный блок. Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза, при этом участок веревки нужно вытянуть в два раза длиннее, а неподвижный блок используют для перенаправления силы. В работе простые механизмы выигрыша не дают. После анализа задачи сразу выбираем нужные утверждения:

1. Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок веревки длиной 2h.
2. Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец веревки с силой 50 Н. 

Ответ. 45.

Задание 6. В сосуд с водой полностью погружен алюминиевый груз, закрепленный на невесомой и нерастяжимой нити. Груз не касается стенок и дна сосуда. Затем в такой же сосуд с водой погружают железный груз, масса которого равна массе алюминиевого груза. Как в результате этого изменятся модуль силы натяжения нити и модуль действующей на груз силы тяжести?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1. Увеличивается;
2. Уменьшается;
3. Не изменяется.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Рис. 1

Решение. Анализируем условие задачи и выделяем те параметры, которые не меняются в ходе исследования: это масса тела и жидкость, в которую погружают тело на нити. После этого лучше выполнить схематический рисунок и указать действующие на груз силы: сила натяжения нити F_упр, направленная вдоль нити вверх; сила тяжести , направленная вертикально вниз; архимедова сила _a, действующая со стороны жидкости на погруженное тело и направленная вверх. По условию задачи масса грузов одинакова, следовательно, модуль действующей на груз силы тяжести не меняется. Так как плотность грузов разная, то объем тоже будет разный

Плотность железа 7800 кг/м³, а алюминиевого груза 2700 кг/м³. Следовательно, V_ж < V_a. Тело в равновесии, равнодействующая всех сил, действующих на тело равна нулю. Направим координатную ось OY вверх. Основное уравнение динамики с учетом проекции сил запишем в виде F_упр + F_a – mg = 0; (1) Выразим силу натяжения F_упр = mg – F_a (2); архимедова сила зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела F_a = ρgV п.ч.т. (3); Плотность жидкости не меняется, а объем тела из железа меньше V_ж < V_a, поэтому архимедова сила, действующая на железный груз будет меньше. Делаем вывод о модуле силы натяжения нити, работая с уравнение (2), он возрастет.

Ответ. 13.

Задание 7. Брусок массой m соскальзывает с закрепленной шероховатой наклонной плоскости с углом α при основании. Модуль ускорения бруска равен a, модуль скорости бруска возрастает. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, при помощи которых их можно вычислить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение. Данная задача требует применение законов Ньютона. Рекомендуем сделать схематический чертеж; указать все кинематические характеристики движения. Если возможно, изобразить вектор ускорения и векторы всех сил, приложенных к движущемуся телу; помнить, что силы, действующие на тело, – результат взаимодействия с другими телами. Затем записать основное уравнение динамики. Выбрать систему отсчета и записать полученное уравнение для проекции векторов сил и ускорений;

Следуя предложенному алгоритму, сделаем схематический чертеж (рис. 1). На рисунке изображены силы, приложенные к центру тяжести бруска, и координатные оси системы отсчета, связанной с поверхностью наклонной плоскости. Так как все силы постоянны, то движение бруска будет равнопеременным с увеличивающейся скоростью, т.е. вектор ускорения направлен в сторону движения. Выберем направление осей как указано на рисунке. Запишем проекции сил, на выбранные оси.

Рис. 1

Запишем основное уравнение динамики:

 + _тр +  =  (1)

Запишем данное уравнение (1) для проекции сил и ускорения.

На ось OY: проекция силы реакции опоры положительная, так как вектор совпадает с направлением оси OY N_y = N; проекция силы трения равна нулю так как вектор перпендикулярен оси; проекция силы тяжести будет отрицательная и равная mg_y = –mgcosα; проекция вектора ускорения a_y = 0, так как вектор ускорения перпендикулярен оси. Имеем N – mgcosα = 0 (2) из уравнения выразим силу реакции действующей на брусок, со стороны наклонной плоскости. N = mgcosα (3). Запишем проекции на ось OX.

На ось OX: проекция силы N равна нулю, так как вектор перпендикулярен оси ОХ; Проекция силы трения отрицательная (вектор направлен в противоположную сторону относительно выбранной оси); проекция силы тяжести положительная и равна mg_x = mgsinα (4) из прямоугольного треугольника. Проекция ускорения положительная a_x = a; Тогда уравнение (1) запишем с учетом проекции mgsinα – F_тр = ma (5); F_тр = m(gsinα – a) (6); Помним, что сила трения пропорциональна силе нормального давления N.

По определению F_тр = μN (7), выразим коэффициент трения бруска о наклонную плоскость.

Выбираем соответствующие позиции для каждой буквы.

Ответ. A – 3; Б – 2.

Задание 8. Газообразный кислород находится в сосуде объемом 33,2 литра. Давление газа 150 кПа, его температура 127° С. Определите массу газа в этом сосуде. Ответ выразите в граммах и округлите до целого числа.

Решение. Важно обратить внимание на перевод единиц в систему СИ. Температуру переводим в Кельвины T = t°С + 273, объем V = 33,2 л = 33,2 · 10^–3 м³; Давление переводим P = 150 кПа = 150 000 Па. Используя уравнение состояния идеального газа

выразим массу газа.

и подставим числовые значения в полученное уравнение.

Обязательно обращаем внимание, в каких единица просят записать ответ. Это очень важно.

Ответ. 48 г.

Задание 9. Идеальный одноатомный газ в количестве 0,025 моль адиабатически расширился. При этом его температура понизилась с +103°С до +23°С. Какую работу совершил газ? Ответ выразите в Джоулях и округлите до целого числа.

Решение. Во-первых, газ одноатомный число степеней свободы i = 3, во-вторых, газ расширяется адиабатически – это значит без теплообмена Q = 0. Газ совершает работу за счет уменьшения внутренней энергии. С учетом этого, первый закон термодинамики запишем в виде 0 = ∆U + A_г; (1) выразим работу газа A_г = –∆U (2); Изменение внутренней энергии для одноатомного газа запишем как

Проведем вычисления подставив (3) в (2). Не забываем перевести температуру из градусов Цельсия в Кельвины.

Ответ. 25 Дж.

Задание 10. Относительная влажность порции воздуха при некоторой температуре равна 10 %. Во сколько раз следует изменить давление этой порции воздуха для того, чтобы при неизменной температуре его относительная влажность увеличилась на 25 %?

Решение. Вопросы, связанные с насыщенным паром и влажностью воздуха, чаще всего вызывают затруднения у школьников. Воспользуемся формулой для расчета относительной влажности воздуха

По условию задачи температура не изменяется, значит, давление насыщенного пара остается тем же. Запишем формулу (1) для двух состояний воздуха.

и

φ₁ = 10 % ; φ₂ = 35 %

Выразим давления воздуха из формул (2), (3) и найдем отношение давлений.

Ответ. Давление следует увеличить в 3,5 раза.

Задание 11. Горячее вещество в жидком состоянии медленно охлаждалось в плавильной печи с постоянной мощностью. В таблице приведены результаты измерений температуры вещества с течением времени.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных измерений и укажите их номера.

1. Температура плавления вещества в данных условиях равна 232°С.
2.  Через 20 мин. после начала измерений вещество находилось только в твердом состоянии.
3. Теплоемкость вещества в жидком и твердом состоянии одинакова.
4. Через 30 мин. после начала измерений вещество находилось только в твердом состоянии.
5. Процесс кристаллизации вещества занял более 25 минут.

Решение. Так как вещество охлаждалось, то его внутренняя энергия уменьшалась. Результаты измерения температуры, позволяют определить температуру, при которой вещество начинает кристаллизоваться. Пока вещество переходит из жидкого состояния в твердое, температура не меняется. Зная, что температура плавления и температура кристаллизации одинаковы, выбираем утверждение:

1. Tемпература плавления вещества в данных условиях равна 232°С.

Второе верное утверждение это:

4. Через 30 мин. после начала измерений вещество находилось только в твердом состоянии. Так как температура в этот момент времени, уже ниже температуры кристаллизации.

Ответ. 14.

Задание 12. В изолированной системе тело А имеет температуру +40°С, а тело Б температуру +65°С. Эти тела привели в тепловой контакт друг с другом. Через некоторое время наступило тепловое равновесие. Как в результате изменилась температура тела Б и суммарная внутренняя энергия тела А и Б?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1. Увеличилась;
2. Уменьшилась;
3. Не изменилась.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение. Если в изолированной системе тел не происходит никаких превращений энергии кроме теплообмена, то количество теплоты, отданное телами, внутренняя энергия которых уменьшается, равно количеству теплоты, полученному телами, внутренняя энергия которых увеличивается. (По закону сохранения энергии.) При этом суммарная внутренняя энергия системы не меняется. Задачи такого типа решаются на основании уравнения теплового баланса.

где ∆U – изменение внутренней энергии.

В нашем случае в результате теплообмена внутренняя энергия тела Б уменьшается, а значит уменьшается температура этого тела. Внутренняя энергия тела А увеличивается, так как тело получило количество теплоты от тела Б, то температура его увеличится. Суммарная внутренняя энергия тел А и Б не изменяется.

Ответ. 23.

Задание 13. Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость , перпендикулярную вектору индукции  магнитного поля, как показано на рисунке. Куда направлена действующая на протон сила Лоренца относительно рисунка (вверх, к наблюдателю, от наблюдателя, вниз, влево, вправо)

Решение. На заряженную частицу магнитное поле действует с силой Лоренца. Для того чтобы определить направление этой силы, важно помнить мнемоническое правило левой руки, не забывать учитывать заряд частицы. Четыре пальца левой руки направляем по вектору скорости, для положительно заряженной частицы, вектор  должен перпендикулярно входить в ладонь, большой палец отставленный на 90° показывает направление действующей на частицу силы Лоренца. В результате имеем, что вектор силы Лоренца направлен от наблюдателя относительно рисунка.

Ответ. от наблюдателя.

Задание 14. Модуль напряженности электрического поля в плоском воздушном конденсаторе емкостью 50 мкФ равен 200 В/м. Расстояние между пластинами конденсатора 2 мм. Чему равен заряд конденсатора? Ответ запишите в мкКл.

Решение. Переведем все единицы измерения в систему СИ. Емкость С = 50 мкФ = 50 · 10^–6 Ф, расстояние между пластинами d = 2 · 10^–3 м. В задаче говорится о плоском воздушном конденсаторе – устройстве для накопления электрического заряда и энергии электрического поля. Из формулы электрической емкости

выразим электрический заряд q = C · U (2). Используя связь напряженности электрического поля E и напряжения U, запишем формулу

где d – расстояние между пластинами.

Выразим напряжение U = E · d (4); Подставим (4) в (2) и рассчитаем заряд конденсатора.

q = C · Ed = 50 · 10^–6 · 200 · 0,002 = 20 мкКл

Обращаем внимание, в каких единицах нужно записать ответ. Получили в кулонах, а представляем в мкКл.

Ответ. 20 мкКл.

Задание 15.

Рис. 1

Ученик провел опыт по преломлению света, представленный на фотографии. Как изменяется при увеличении угла падения угол преломления света, распространяющегося в стекле, и показатель преломления стекла?

1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Не изменяется
4. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение. В задачах такого плана вспоминаем, что такое преломление. Это изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую. Вызвано оно тем, что скорости распространения волн в этих средах различны. Разобравшись из какой среды в какую свет распространяется, запишем закона преломления в виде

где n₂ – абсолютный показатель преломления стекла, среда куда идет свет; n₁ – абсолютный показатель преломления первой среды, откуда свет идет. Для воздуха n₁ = 1. α – угол падения луча на поверхность стеклянного полуцилиндра, β – угол преломления луча в стекле. Причем, угол преломления будет меньше угла падения, так как стекло оптически более плотная среда – среда с большим показателем преломления. Скорость распространения света в стекле меньше. Обращаем внимание, что углы измеряем от перпендикуляра, восстановленного в точке падения луча. Если увеличивать угол падения, то и угол преломления будет расти. Показатель преломления стекла от этого меняться не будет.

Ответ.

Задание 16. Медная перемычка в момент времени t₀ = 0 начинает двигаться со скоростью 2 м/с по параллельным горизонтальным проводящим рельсам, к концам которых подсоединен резистор сопротивлением 10 Ом. Вся система находится в вертикальном однородном магнитном поле. Сопротивление перемычки и рельсов пренебрежимо мало, перемычка все время расположена перпендикулярно рельсам. Поток Ф вектора магнитной индукции через контур, образованный перемычкой, рельсами и резистором, изменяется с течением времени t так, как показано на графике.

Используя график, выберите два верных утверждения и укажите в ответе их номера.

1. К моменту времени t = 0,1 с изменение магнитного потока через контур равно 1 мВб.
2. Индукционный ток в перемычке в интервале от t = 0,1 с t = 0,3 с максимален.
3. Модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре, равен 10 мВ.
4. Сила индукционного тока, текущего в перемычке, равна 64 мА.
5. Для поддержания движения перемычки к ней прикладывают силу, проекция которой на направление рельсов равна 0,2 Н.

Решение. По графику зависимости потока вектора магнитной индукции через контур от времени определим участки, где поток Ф меняется, и где изменение потока равно нулю. Это позволит нам определить интервалы времени, в которые в контуре будет возникать индукционный ток. Верное утверждение:

1) К моменту времени t = 0,1 с изменение магнитного потока через контур равно 1 мВб ∆Ф = (1 – 0) · 10^–3 Вб; Модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре определим используя закон ЭМИ

Ответ. 13.

Задание 17.

По графику зависимости силы тока от времени в электрической цепи, индуктивность которой равна 1 мГн, определите модуль ЭДС самоиндукции в интервале времени от 5 до 10 с. Ответ запишите в мкВ.

Решение. Переведем все величины в систему СИ, т.е. индуктивность 1 мГн переведем в Гн, получим 10^–3 Гн. Силу тока, показанной на рисунке в мА также будем переводить в А путем умножения на величину 10^–3.

Формула ЭДС самоиндукции имеет вид

где L – индуктивность цепи; ∆I – изменение тока; ∆t – интервал времени (при котором происходит изменение тока).

Модуль ЭДС самоиндукции будет иметь вид

при этом интервал времени дан по условию задачи

∆t = 10 c – 5 c = 5 c

секунд и по графику определяем интервал изменения тока за это время:

∆I = 30 · 10^–3 – 20 · 10^–3 = 10 · 10^–3 = 10^–2 A.

Подставляем числовые значения в формулу (2), получаем

|Ɛ| = 2 ·10^–6 В, или 2 мкВ.

Ответ. 2.

Задание 18. Две прозрачные плоскопараллельные пластинки плотно прижаты друг к другу. Из воздуха на поверхность первой пластинки падает луч света (см. рисунок). Известно, что показатель преломления верхней пластинки равен n₂ = 1,77. Установите соответствие между физическими величинами и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение. Для решения задач о преломлении света на границе раздела двух сред, в частности задач на прохождение света через плоскопараллельные пластинки можно рекомендовать следующий порядок решения: сделать чертеж с указанием хода лучей, идущих из одной среды в другую; в точке падения луча на границе раздела двух сред провести нормаль к поверхности, отметить углы падения и преломления. Особо обратить внимание на оптическую плотность рассматриваемых сред и помнить, что при переходе луча света из оптически менее плотной среды в оптически более плотную среду угол преломления будет меньше угла падения. На рисунке дан угол между падающим лучом и поверхностью, а нам нужен угол падения. Помним, что углы определяются от перпендикуляра, восстановленного в точке падения. Определяем, что угол падения луча на поверхность 90° – 40° = 50°, показатель преломления n₂ = 1,77; n₁ = 1 (воздух).

Запишем закон преломления

для границы 1-2:

Построим примерный ход луча через пластинки. Используем формулу (1) для границы 2–3 и 3–1. В ответе получаем

А) Синус угла падения луча на границу 2–3 между пластинками – это 2) ≈ 0,433;

Б) Угол преломления луча при переходе границы 3–1 (в радианах) – это 4) ≈ 0,873.

Ответ. 24.

Задание 19. Определите, сколько α – частиц и сколько протонов получается в результате реакции термоядерного синтеза

 +  → x + y;

Решение. При всех ядерных реакциях соблюдаются законы сохранения электрического заряда и числа нуклонов. Обозначим через x – количество альфа частиц, y– количество протонов. Составим уравнения

 +  → x + y;

 решая систему имеем, что x = 1; y = 2

Ответ. 1 – α-частица; 2 – протона.

Задание 20. Модуль импульса первого фотона равен 1,32 · 10^–28 кг·м/с, что на 9,48 · 10^–28 кг·м/с меньше, чем модуль импульса второго фотона. Найдите отношение энергии E₂/E₁ второго и первого фотонов. Ответ округлите до десятых долей.

Решение. Импульс второго фотона больше импульса первого фотона по условию значит можно представить p₂ = p₁ + Δp (1). Энергию фотона можно выразить через импульс фотона, используя следующие уравнения. Это E = mc² (1) и p = mc (2), тогда

E = pc (3),

где E – энергия фотона, p – импульс фотона, m – масса фотона, c = 3 · 10⁸ м/с – скорость света. С учетом формулы (3) имеем:

Ответ округляем до десятых и получаем 8,2.

Ответ. 8,2.

Задание 21. Ядро атома претерпело радиоактивный позитронный β – распад. Как в результате этого изменялись электрический заряд ядра и количество нейтронов в нем?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1. Увеличилась;
2. Уменьшилась;
3. Не изменилась.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение. Позитронный β – распад в атомном ядре происходит при превращений протона в нейтрон с испусканием позитрона. В результате этого число нейтронов в ядре увеличивается на единицу, электрический заряд уменьшается на единицу, а массовое число ядра остается неизменным. Таким образом, реакция превращения элемента следующая:

 →  + 

Ответ. 21.

Задание 22. В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решеток. Каждая из решеток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определенной длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решетке. В двух из этих экспериментов наблюдалось одинаковое количество главных дифракционных максимумов. Укажите сначала номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решетка с меньшим периодом, а затем – номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решетка с большим периодом.

Решение. Дифракцией света называется явление светового пучка в область геометрической тени. Дифракцию можно наблюдать в том случае, когда на пути световой волны встречаются непрозрачные участки или отверстия в больших по размерам и непрозрачных для света преградах, причем размеры этих участков или отверстий соизмеримы с длиной волны. Одним из важнейших дифракционных устройств является дифракционная решетка. Угловые направления на максимумы дифракционной картины определяются уравнением

dsinφ = k λ (1),

где d – период дифракционной решетки, φ – угол между нормалью к решетке и направлением на один из максимумов дифракционной картины, λ – длина световой волны, k – целое число, называемое порядком дифракционного максимума. Выразим из уравнения (1)

Подбирая пары согласно условию эксперимента, выбираем сначала 4 где использовалась дифракционная решетка с меньшим периодом, а затем – номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решетка с большим периодом – это 2.

Ответ. 42.

Задание 23. По проволочному резистору течет ток. Резистор заменили на другой, с проволокой из того же металла и той же длины, но имеющей вдвое меньшую площадь поперечного сечения, и пропустили через него вдвое меньший ток. Как изменятся при этом напряжение на резисторе и его сопротивление?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1. Увеличится;
2. Уменьшится;
3. Не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение. Важно помнить от каких величин зависит сопротивление проводника. Формула для расчета сопротивления имеет вид

где ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника; S – площадь поперечного сечения. Для полного ответа на вопрос задачи необходимо записан формулу

закона Ома для участка цепи, из формулы (2), выразим напряжение

U = IR (3).

По условию задачи второй резистор изготовлен из проволоки того же материала, той же длины, но разной площади поперечного сечения. Площадь в два раза меньшая. Подставляя в (1) получим, что сопротивление увеличивается в 2 раза, а сила тока уменьшается в 2 раза, следовательно, напряжение не изменяется.

Ответ. 13.

Задание 24. Период колебаний математического маятника на поверхности Земли в 1, 2 раза больше периода его колебаний на некоторой планете. Чему равен модуль ускорения свободного падения на этой планете? Влияние атмосферы в обоих случаях пренебрежимо мало.

Решение. Математический маятник – это система, состоящая из нити, размеры которой много больше размеров шарика и самого шарика. Трудность может возникнуть если забыта формула Томсона для периода колебаний математического маятника.

T = 2π (1);

l – длина математического маятника; g – ускорение свободного падения.

По условию

Используя формулу Томсона для периода колебаний математического маятника T = 2π (3), запишем формулу (1) в виде

Tз	=  (4).
Tп

Выразим из (3) g_п = 14,4 м/с². Надо отметить, что ускорение свободного падения зависит от массы планеты и радиуса

Ответ. 14,4 м/с².

Задание 25. Прямолинейный проводник длиной 1 м, по которому течет ток 3 А, расположен в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,4 Тл под углом 30° к вектору . Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

Решение. Если в магнитное поле, поместить проводник с током, то поле на проводник с током будет действовать с силой Ампера. Запишем формулу модуля силы Ампера

F_А = ILBsinα;

F_А = 0,6 Н

Ответ. F_А = 0,6 Н.

Задание 26. Энергия магнитного поля, запасенная в катушке при пропускании через нее постоянного тока, равна 120 Дж. Во сколько раз нужно увеличить силу тока, протекающего через обмотку катушки, для того, чтобы запасенная в ней энергия магнитного поля увеличилась на 5760 Дж.

Решение. Энергия магнитного поля катушки рассчитывается по формуле

По условию W₁ = 120 Дж, тогда W₂ = 120 + 5760 = 5880 Дж.

Тогда отношение токов

Ответ. Силу тока нужно увеличить в 7 раз. В бланк ответов Вы вносите только цифру 7.

Задание 27. Электрическая цепь состоит из двух лампочек, двух диодов и витка провода, соединенных, как показано на рисунке. (Диод пропускает ток только в одном направлении, как показано на верхней части рисунка). Какая из лампочек загорится, если к витку приближать северный полюс магнита? Ответ объясните, указав, какие явления и закономерности вы использовали при объяснении.

Решение. Линии магнитной индукции выходят из северного полюса магнита и расходятся. При приближении магнита магнитный поток через виток провода увеличивается. В соответствии с правило Ленца магнитное поле, создаваемое индукционным током витка, должно быть направлено вправо. По правилу буравчика ток должен идти по часовой стрелке (если смотреть слева). В этом направлении пропускает диод, стоящий в цепи второй лампы. Значит, загорится вторая лампа.

Ответ. Загорится вторая лампа.

Задание 28. Алюминиевая спица длиной L = 25 см и площадью поперечного сечения S = 0,1 см² подвешена на нити за верхний конец. Нижний конец опирается на горизонтальное дно сосуда, в который налита вода. Длина погруженной в воду части спицы l = 10 см. Найти силу F, с которой спица давит на дно сосуда, если известно, что нить расположена вертикально. Плотность алюминия ρ_а = 2,7 г/см³, плотность воды ρ_в = 1,0 г/см³. Ускорение свободного падения g = 10 м/с²

Решение. Выполним поясняющий рисунок.

 – Сила натяжения нити;

 – Сила реакции дна сосуда;

_a – архимедова сила, действующая только на погруженную часть тела, и приложенная к центру погруженной части спицы;

 – сила тяжести, действующая на спицу со стороны Земли и приложена к центу всей спицы.

По определению масса спицы m и модуль архимедовой силы выражаются следующим образом : m = SLρ_a (1);

F_a = Slρ_вg (2)

Рассмотрим моменты сил относительно точки подвеса спицы.

М(Т) = 0 – момент силы натяжения; (3)

М(N) = NLcosα – момент силы реакции опоры; (4)

С учетом знаков моментов запишем уравнение

учитывая, что по третьему закону Ньютона сила реакции дна сосуда равна силе F_д с которой спица давит на дно сосуда запишем N = F_д и из уравнения (7) выразим эту силу:

Подставим числовые данные и получим, что

F_д = 0,025 Н.

Ответ. Fд = 0,025 Н.

Задание 29. Баллон, содержащий m₁ = 1 кг азота, при испытании на прочность взорвался при температуре t₁ = 327°С. Какую массу водорода m₂ можно было бы хранить в таком баллоне при температуре t₂ = 27°С, имея пятикратный запас прочности? Молярная масса азота M₁ = 28 г/моль, водорода M₂ = 2 г/моль.

Решение. Запишем уравнение состояния идеального газа Менделеева – Клапейрона для азота

Из уравнения состояния азота следует, что давление, при котором взорвался баллон,

где V – объем баллона, T₁ = t₁ + 273°C. По условию водород можно хранить при давлении p₂ = p₁/5; (3) Учитывая, что

можем выразить массу водорода работая сразу с уравнениями (2), (3), (4). Конечная формула имеет вид:

После подстановки числовых данных m₂ = 28 г.

Ответ. m₂ = 28 г.

Задание 30. В идеальном колебательном контуре амплитуда колебаний силы тока в катушке индуктивности I_m = 5 мА, а амплитуда напряжения на конденсаторе U_m = 2,0 В. В момент времени t напряжение на конденсаторе равно 1,2 В. Найдите силу тока в катушке в этот момент.

Решение. В идеальном колебательном контуре сохраняется энергия колебаний. Для момента времени t закон сохранения энергий имеет вид

Для амплитудных (максимальных) значений запишем

Из равенства (1) следует :

а из уравнения (2) выразим

Подставим (4) в (3). В результате получим:

I = I_m  (5)

Таким образом, сила тока в катушке в момент времени t равна

I = 4,0 мА.

Ответ. I = 4,0 мА.

Задание 31. На дне водоема глубиной 2 м лежит зеркало. Луч света, пройдя через воду, отражается от зеркала и выходит из воды. Показатель преломления воды равен 1,33. Найдите расстояние между точкой входа луча в воду и точкой выхода луча из воды, если угол падения луча равен 30°

Решение. Сделаем поясняющий рисунок

α – угол падения луча;

β – угол преломления луча в воде;

АС – расстояние между точкой входа луча в воду и точкой выхода луча из воды.

По закону преломления света

где n₂ – показатель преломления воды; n₁ – показатель преломления воздуха. n₁ = 1. Тогда формулу (1) можно записать

Выразим

Рассмотрим прямоугольный ΔАDВ. В нем АD = h, тогда DВ = АD

tgβ = htgβ = h	sinα	= h	sinβ	= h	sinα	(4)
cosβ

Получаем следующее выражение:

АС = 2 DВ = 2h	sinα	(5)

Подставим числовые значения в полученную формулу (5)

АС = 1,63 м

Ответ. 1,63 м.

По просьбе читателей разбираю вариант Статградовской работы от 23 марта 2018 года. Если некоторые задачи вызвали трудности, давайте обсудим их вместе.

Задача 1.

Точечное тело равномерно движется по окружности радиусом 2 м. На рисунке изображён график зависимости угла поворота тела от времени . Определите модуль линейной скорости этого тела в интервале времени .

Угол изменился на за время . Тогда угловая скорость равна

Определим линейную скорость:

Ответ: 1  м/с.

Задача 2.

Нерастянутая пружина имеет длину 20 см. Для того, чтобы растянуть эту пружину на 2 см, потребовалось приложить к двум её концам равные по модулю силы, направленные противоположно друг другу вдоль оси пружины. Чему станет равна длина этой пружины, если увеличить модуль каждой из приложенных сил в 5 раз, не меняя их направления? Для пружины справедлив закон Гука.
Если пружину растягивают с двух сторон с одинаковыми силами , то это эквивалентно воздействию на нее с силой , если другой ее конец жестко закреплен. Поэтому жесткость пружины равна

Можно догадаться или рассчитать, что при силе в растяжение пружины будет 10 см, так как для нее справедлив закон Гука.
Тогда длина пружины будет равна

Ответ: 30 см.

Задача 3.

Небольшое тело массой 2 кг, движущееся по гладкой горизонтальной поверхности, имеет кинетическую энергию 400 Дж. Через некоторый промежуток времени его кинетическая энергия увеличилась до 900 Дж. На какую величину изменился за указанный промежуток времени модуль импульса этого тела?

Модуль скорости тела вначале:

Модуль скорости тела вконце:

Так как скорость изменилась на 10 м/с, то импульс изменился на

Ответ: 20 кг м/с.

Задача 4.

 Тело массой 600 г плавает в очень глубоком сосуде на поверхности жидкости, погрузившись в неё на 3/4 своего объёма. К телу прикладывают направленную вертикально вниз силу, модуль которой равен 3 Н. Чему через достаточно большое время после этого станет равен модуль силы Архимеда, действующей на тело?
Поскольку тело погружено на объема, то его плотность равна плотности жидкости:

Сила тяжести равна 6 Н, следовательно, сила Архимеда, пока тело плавает  – тоже. Если бы мы полностью погрузили тело, то сила Архимеда, очевидно, стала бы больше на четверть – то есть стала бы равна 8 Н. Поэтому, когда  к 6 Н силы тяжести добавятся еще 3, то тело полностью притопится, и сила Архимеда станет вычисляться с учетом полного объема тела. Ее модуль будет равен 8 Н.
Ответ: 8 Н.

Задача 5.

Спутник вращается по круговой орбите вокруг некоторой планеты. Вследствие медленного изменения радиуса орбиты в интервале времени от  до модуль скорости спутника изменяется c течением времени так, как показано на графике (см. рисунок).
На основании анализа этого графика выберите два верных утверждения, касающихся момента времени ,  и укажите их номера.

1) Радиус орбиты спутника увеличился в 4 раза.
2) Угловая скорость обращения спутника увеличилась в 8 раз.
3) Модуль центростремительного ускорения спутника увеличился в 16 раз.

4) Период обращения спутника увеличился в 2 раза.

5) Модуль силы гравитационного притяжения спутника и планете не изменился.
Запишем уравнение по второму закону для спутника:

Подставим нормальное ускорение:

Тогда

Так как нам известно изменение скорости (для точки она выросла вдвое), то можно судить об изменении расстояния:

Откуда явственно следует, что расстояние  уменьшилось в 4 раза. Если это так, то сила притяжения спутника к земле увеличилась в 16 раз – утверждение 5 отбрасываем. Определим отношение угловых скоростей:

Утверждение 2 берем в ответ.

Теперь найдем отношение центростремительных ускорений:

То есть и второе утверждение верно.
Ответ: 23

Задача 6.

На шероховатой горизонтальной поверхности находится тело массой 3 кг. К нему приложена горизонтально направленная сила, модуль которой равен 8 Н. Коэффициент трения между поверхностью и телом равен 0,2. Модуль приложенной к телу силы увеличивают до 10 Н, не изменяя её направления.
Как изменятся в результате этого модуль ускорения тела и модуль действующей на тело силы трения?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Для тела на горизонтальной поверхности сила реакции опоры равна . Если тело двигается, то сила трения равна Н. Из сравнения этой силы с той, которая действует на тело понятно, что ее хватит и на то, чтобы стронуть тело, и даже на разгон. Поэтому еще до увеличения воздействующей на тело силы оно уже двигалось с ускорением. Если силу увеличить, то сила трения уже не изменится – она при движении постоянна, а вот ускорение возрастет.

Ответ: модуль ускорения вырастет, сила трения не изменится – 13.

Задача 7.

Кубик со стороной а=30 см плавает на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, плотности которых равны кг/м и кг/м. Объём кубика, погружённый в нижнюю жидкость, в 2 раза больше, чем объём, погружённый в верхнюю жидкость. Высота уровня первой жидкости над кубиком равна см. Нижняя грань кубика удалена от дна сосуда на см.
Установите соответствие между отношениями гидростатических давлений в разных указанных точках сосуда ( и ) и численными значениями этих отношений. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Определяем первое отношение:

Ответ: 43

Задача 8.

Температура порции идеального газа увеличилась на 773 К. На сколько возросла средняя энергия хаотического теплового движения одной молекулы, входящей в состав этой порции газа? Ответ выразите в электронвольтах и округлите до десятых долей.

Ответ: 0,1 эВ.

Задача 9.

В процессе адиабатного расширения 1 моль идеального одноатомного таза совершает работу 1246,5 Дж. Определите модуль изменения температуры данной порции газа в результате этого процесса.
Так как процесс адиабатный, то обмена теплотой с внешней средой не происходит. Поэтому

Тогда распишем внутреннюю энергию:

Откуда

Ответ:  100 К.

Задача 10.

В закрытом сосуде объёмом 10 л при температуре С находится воздух, имеющий влажность 50 %. Давление насыщенных паров воды при этой температуре равно 1875 Па. Какую массу воды надо испарить в сосуде при данной температуре для того, чтобы влажность воздуха стала равна 100 %? Ответ выразите в милиграммах и округлите до целого числа.
Относительная влажность равна отношению парциального давления пара к давлению насыщенного:

Следовательно, можем найти парциальное давление:

Далее воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона:

Откуда

Ответ: 70 мг.

Задача 11.

Два моля одноатомного идеального газа участвуют в циклическом процессе, график которого изображён на -диаграмме ( —  внутренняя энергия газа, -его объём). Выберите два верных утверждения на основании  анализа представленного графика.

1) В процессе 1-2 газ изобарно нагревается.
2) В процессе 2-3 температура газа увеличивается.
3) В процессе 3-4 газ отдаёт некоторое количество теплоты.
4) В процессе 4-1 работа газа отрицательная.

5) В процессе 1-2 газ совершает работу 200 Дж.
В процессе 1-2 объем не увеличивается, поэтому газ нагревается изохорно, утверждение 1 неверно.

В процессе 2-3 внутренняя энергия газа не увеличивается – температура не изменяется. Утверждение 2 неверно.

В процессе 3-4 внутренняя энергия падает, а объем при этом неизменен. То есть газ остывает, отдает теплоту. Утверждение верно.

В процессе 4-1 объем уменьшается, поэтому работа отрицательна. Утверждение верно.

В процессе 1-2 работы не совершается. Утверждение неверно.
Ответ: 34.

Задача 12.

Замороженную воду нагревают до температуры, превышающей температуру плавления льда. Как изменятся в результате этого занимаемый водой объём и внутренняя энергия воды?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Так как температура превышает температуру плавления льда, то очевидно, что лед растает, иначе достигнуть указанной температуры не удастся. Поэтому объем содержимого станет меньше. Внутренняя энергия воды, очевидно, увеличивается – ведь мы сообщаем ей тепло.

Ответ: 21.

Задача 13.

Отрицательно заряженную пылинку перемещают со скоростью перпендикулярно прямому проводу‚ по которому течёт ток силой (см. рисунок). В некоторый момент пылинка находится в точке А. Как в этот момент направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз,
к наблюдателю, от наблюдателя) сила Лоренца, действующая на пылинку? Ответ запишите словом (словами).

Так как вектор магнитной индукции направлен от нас перпендикулярно плоскости рисунка (по правилу правой руки), то по правилу левой сила Лоренца направлена вверх:

Но тут вспоминаем про отрицательный заряд и меняем направление действия силы на противоположное: вниз.

Ответ: вниз.

Задача 14.

При подключении куска проволоки к полюсам батареи через неё течёт ток силой 0,5 А. Этот кусок проволоки сложили пополам, место сгиба разрезали. Затем разрезали каждый получившийся короткий провод на две равные части, зачистили концы и присоединили все эти части к полюсам батареи параллельно. Найдите силу тока, которая будет течь через батарею в этом случае. Внутреннее сопротивление батареи очень мало.

Вместо одного сопротивления мы сделали 4 штуки по  и соединили параллельно. Поэтому к каждому сопротивлению приложено напряжение , и ток через каждую четвертинку будет вчетверо больший, чем был до того через целый резистор. Соответственно, ток в неразветвленной части цепи будет в 16 раз больше – то есть 8 А.

Задача 15.

Проводящая рамка площадью 5 см может вращаться в однородном магнитном поле с индукцией 0,3 Тл. Сначала рамка располагается относительно линий индукции магнитного поля так, как показано на рисунке (вектор задаёт перпендикуляр к плоскости рамки). В момент времени рамку начинают равномерно вращать с периодом 0,4 с. Через какое время после начала вращения магнитный поток, пронизывающий рамку, в третий раз станет наибольшим по модулю?

Сначала поток через рамку нулевой. Если рамку повернуть на , то поток станет максимальным. Если повернуть затем на — то поток пронизывает рамку «с другой стороны», но она подставлена под него всей своей площадью и он максимален во второй раз. Наконец, нужно повернуть еще на , чтобы поток достиг максимума в третий раз. То есть всего на — это целый оборот, который займет 0,4 с, и еще четверть оборота – еще 0,1 с. Того 0,5 с.

Ответ: 0,5 с.

Задача 16.

Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью 1 мкФ и катушки индуктивности. В контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице приведена зависимость энергии , запасённой в конденсаторе идеального колебательного контура, от времени .

На основании анализа этой таблицы выберите два верных утверждения.
1) Индуктивность катушки равна примерно 0,6 нГн.

2) Максимальное напряжение на конденсаторе равно 10 кВ.
3) Период электромагнитных колебаний в контуре равен 1 мкс.

4) Максимальное напряжение на конденсаторе равно 10 В.
5) Период электромагнитных колебаний в контуре равен 0,5 мкс.

Из таблицы видно, что энергия конденсатора максимальна в моменты времени 250 и 750 нс, откуда можно сделать вывод о том, что период колебаний (изменения) энергии конденсатора равен 500 нс. Это значит, что период колебаний контура вдвое больше и равен 1000 нс. Поэтому утверждение 3 – верно, а 5 — нет.

Энергия, запасенная конденсатором, может быть вычислена по формуле

Откуда В – четвертое утверждение верно, второе – нет.

Проверим и первое утверждение. Период нам известен, и известна емкость. Тогда

Утверждение 1 неверно.

Ответ: 34

Задача 17.

Три плоскопараллельные стеклянные пластинки  одинаковой толщины, но с различными  показателями преломления сложены вплотную друг к другу. Из воздуха на поверхность верхней пластинки в точку А падает луч света под углом . В точке В луч света выходит обратно в воздух. Точки А и В смещены друг относительно друга вдоль пластинок на расстояние . Среднюю пластику заменяют на другую — такой же толщины, но с большим показателем преломления. Как в результате этого изменятся угол преломления света при переходе из второй пластинки в третью и расстояние х? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Запишем закон Снеллиуса для границы раздела воздух-первая пластинка.

Запишем закон Снеллиуса для границы раздела первой-второй пластинок.

Запишем закон Снеллиуса для границы раздела второй-третьей пластинок.

Или

Откуда

То есть угол преломления на границе раздела 2-3 пластинки не зависит от показателя преломления и не изменится.

Теперь рассмотрим расстояние .

Так как

И этот синус с ростом уменьшается, то уменьшается и соответствующий тангенс, то есть расстояние уменьшится.

Ответ: 32.

Задача 18.

Покоившуюся элементарную частицу массой разогнали до скорости , близкой к скорости света. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, при помощи которых их можно вычислить. К каждой позиции первою столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Когда частицу разогнали, ее масса изменилась и стала равна

Тогда импульс частицы

Энергия частицы складывается из энергии покоя и кинетической, обе в сумме дают . Но по условию — масса покоя, поэтому энергия определяется формулой 4.

Ответ: 43.

Задача 19.

При бомбардировке изотопа бора нейтронами образуются альфа-частица и ядро лития. Чему равно число протонов и число нейтронов в составе ядра образующегося элемента?
Запишем реакцию:

У ядра лития, очевидно, 3 протона, и, следовательно, 4 нейтрона.

Ответ: 34.

Задача 20. Длина световой волны равна 410 нм. Какой энергией обладает фотон этой волны? Ответ выразите в электронвольтах и округлите до целого числа.

В электронвольтах

Ответ: 3 эВ

Задача 21.

Установите соответствие между видами радиоактивного распада ( и ) и изменениями зарядовых и массовых чисел распадающегося атомного ядра. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под
соответствующими буквами.

1) Зарядовое число уменьшается на 2, массовое число уменьшается на 4;

2) Зарядовое число увеличивается на 4, массовое число увеличивается на 2;

3) Зарядовое число увеличивается на 1, массовое число не изменяется;

4) Зарядовое число уменьшается на 1, массовое число не изменяется.

При -распаде «уходит» альфа-частица, она унесет 4 элементарных массы и два положительных заряда, при -распаде «уходит» электрон, унося один отрицательный заряд, и таким образом заряд ядра увеличивается.
Ответ: 13

Задача 22.

На шкале амперметра написано, что его приборная погрешность составляет 2,0 % от конечного значения шкалы, которое равно 10 А. Школьник подключил резистор сопротивлением 3 Ом к идеальной батарейке с напряжением 9 В и измерил при помощи данного амперметра силу тока, текущего через резистор. Запишите показания амперметра с учётом погрешности измерения силы тока.

Определяем приборную погрешность:

Ток, который покажет амперметр:

Тогда запишем показания:

Ответ: 3,00,2

Задача 23.

 При выполнении лабораторной работы по физике ученикам требовалось определить КПД наклонной плоскости при некотором угле её наклона. Для этого им были предоставлены шероховатая прямая доска и брусок. Коэффициент трения между доской и бруском был известен.
Какие два предмета из приведённого ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения такого исследования?
1) пружина известной жёсткости

2) шарик на нити
3) секундомер

4) транспортир

5) штатив с лапкой

В ответ запишите номера выбранных предметов.
Думаю, понадобится транспортир, чтобы установить доску под углом, и штатив – закрепить.

Ответ:  45

Задача 24.

Как известно, звездные скопления  содержат тысячи и даже миллионы звезд.
Выберите два утверждения, которые правильно описывают звёзды одного скопления. Под словом «одинаковый» понимается близость соответствующих значений для звёзд данного скопления.

1) Все звёзды скопления имеют одинаковую температуру.

2) Все звёзды скопления имеют одинаковый параллакс.

3) Все звёзды скопления имеют одинаковую массу.
4) Все звёзды скопления имеют одинаковую светимость.

5) Все звёзды скопления имеют одинаковый возраст.
Звезды скопления рождены примерно одновременно. Поэтому у них приблизительно один возраст. Массы и светимости могут быть разными, как и температуры. Поскольку скопление – компактная структура, то параллаксы звезд скопления должны быть близки.
Ответ: 25

Задача 25.

Упругая легкая пружина жесткостью 80 Нм одним концом прикреплена к папке штатива. К свободному концу пружины подвешен груз массой 200 г. Определите потенциальную энергию растянутой пружины. Потенциальная энергия пружины определяется формулой

Найдем растяжение пружины при воздействии силы Н:

Тогда энергия:

Ответ: 25 мДж.

Задача 26.

При нормальных условиях электрический «пробой» сухого воздуха наступает при напряжённости электрического поля 30 кВ/см. В результате «пробоя» молекулы газа, входящие  в состав воздуха, ионизируются и появляются свободные электроны. Какую кинетическую энергию приобретет такой электрон, пройдя в электрическом поле расстояние см? Ответ выразите в электронвольтах и округлите до десятых долей.
Кинетическая энергия электрона равна работе поля:

Тогда в эВ:

Ответ: 0,3 эВ.

Задача 27.

На тонкую собирающую линзу, центр которой находится в точке (см. рисунок), имеющую фокусное расстояние 15 см, падает луч света. Луч распространяется вдоль горизонтальной оси , которая вначале совпадает с главной оптической осью линзы, на расстоянии 4 см от неё. Определите, на каком расстоянии от линзы этот луч пересечет ось , если сдвинуть линзу на 1 см вверх перпендикулярно главной оптической оси.

Из подобия треугольников и можно найти расстояние :

Очевидно, что см, так как это фокусное расстояние. см – линзу подвинули вверх на 1, поэтому . Тогда

Ответ: 20 см.

Задача 28.

Известно, что слуховой аппарат человека чувствителен к изменениям атмосферного давления: если оно быстро меняется, то уши закладывает. От этого ощущения можно избавиться, если определённым образом глотнуть воздух. Объясните, основываясь на физических законах и закономерностях, наблюдаемое явление и оцените, при подъёме на лифте на какой этаж главного здания (ГЗ) МГУ им. М.В. Ломоносова это закладывание произойдёт, если в среднем уши человека чувствуют изменение давления на 9 мм ртутного столба. Высота каждого этажа в ГЗ 5 м, а атмосферные условия близки к нормальным. Лифт стартует с первого этажа. Считайте, что в пределах высоты Г3 плотность атмосферного воздуха не меняется.

Ну, тут уж придется и биологией заняться. Причиной того, что  закладывает уши, является резкая (при взлете самолета или подъеме в скоростном лифте) перемена наружного давления. От наружного слухового прохода евстахиева труба отделена барабанной перепонкой, и, когда снаружи давление падает, позади барабанной перепонки оно выравнивается не мгновенно – вот и закладывает уши. Евстахиева труба соединяет носоглотку с ухом – поэтому, если рот открыт, уши закладывает меньше. Труба устроена так: как будто ее сложили из двух половин. Одна половина – жесткая, это хрящ. Вторая половина – мягкая, типа мембраны. В нормальном состоянии и большую часть времени обе половины находятся в «слипшемся» состоянии. Когда мы глотаем, половинки разлипаются и дают возможность давлению выровняться. Поэтому сглатывание помогает снять заложенность ушей.

Определим, на каком этаже перемена давления составит 9 мм.рт.ст.

Где — высота этажа, — число этажей.

Переведем давление в Па: 9 мм.рт.ст. это Па.

Тогда

То есть на 19 этаже.

Ответ: на 19 этаж.

Задача 29.

На горизонтальном гладком столе  лежит длинная доска массой кг, а на её левом конце деревянный брусок массой 1 кг (см. рисунок). В брусок попадает и прилипает к нему пластилиновый снаряд массой г, летевший горизонтально по направлению вдоль доски со скоростью м/с, после чего брусок скользит до остановки по шероховатой доске, не сваливаясь с неё. Какое количество теплоты выделится в этой cистеме в течение всего процесса?

По закону сохранения импульса для этой системы в момент, когда брусок уже остановился, а доска скользит, неся на себе и брусок, и пластилин:

По закону сохранения энергии

То есть

Или

Ответ: 9,8 Дж.

Задача 30.

В калориметр, содержащий г воды при температуре С, опускают железный шар массой г, находящийся при температуре С. Какая температура установится в калориметре после достижения теплового равновесия? Считайте, что при контакте раскаленного металла с  водой она быстро превращается в пар и образовавшиеся пары воды сразу улетучиваются. Другими потерями теплоты можно пренебречь.

В пар превратится не очень много воды. Так как на процесс парообразования нужно очень много теплоты. Можно определить приблизительно, какое количество пара образовалось бы, если бы шар полностью остыл (до ), а вся эта теплота пошла бы на парообразование:

То есть реально пара образуется еще меньше. Но приблизительность — не то, что может устроить эксперта ЕГЭ. Поэтому рассчитаем точно количества теплоты. «Реперной» точкой будут — вода не может нагреться больше. Железный шар, охлаждаясь до , отдаст количество теплоты, равное:

Вода, нагреваясь до , поглотит тепла

Построим график:

Из него видно, что железный шар остынет уже до температуры меньше , а вода еще этой температуры не достигнет. То есть парообразования не будет. Если так, то решение будет таким:

Ответ: .

Авторское решение отличается от моего. Автор считает, что вода будет бурно кипеть, и образующийся пар — улетучиваться. При этом процесс будет происходить до остывания шара до 100 градусов. Тогда некоторая масса воды нагреется до 100 градусов и закипит:

Оставшаяся вода будет нагреваться остывающим от 100 градусов шаром:

Приводите свои доводы в пользу того решения, которое вам кажется правильным.

Ответ:

Задача 31.

В схеме, изображённой на рисунке, ЭДС источника Е = 12 В, его внутреннее сопротивление Ом, сопротивление резистора Ом, сопротивление катушки индуктивности , равно Ом. Вначале ключ К замыкают в положение 1, а через длительное время переключают в положение 2. После этого в замкнутой части цепи справа от ключа выделяется количество теплоты  Дж. Какой поток Ф вектора магнитной индукции существовал в катушке индуктивности перед переключением ключа в положение 2?

Вначале катушка подобна отрезку провода, потому что ток постоянный и мы имеем право ее накоротко замкнуть. Поэтому в цепи по контуру протекает постоянный ток

В катушке запасается энергия магнитного поля. Затем ключ переключают и эта запасенная энергия рассеивается через сопротивления. Как сказано, выделяется 2Дж – это она и есть, энергия катушки.

Так как ток до переключения  нам известен, то можем определить индуктивность катушки:

Зная индуктивность, определим поток:

Ответ: 4 Вб.

Задача 32.

Луч от лазерной указки проходит через  стеклянную призму с показателем преломления и преломляющим углом  так, что внутри призмы он идёт перпендикулярно биссектрисе её преломляющего угла  (см. рисунок). На какой угол  луч отклоняется призмой от своего первоначального направления?

Так как угол преломления известен, то, восстановив перпендикуляр к боковой поверхности призмы, без труда находим, что угол преломления равен . Пусть угол падения . Из-за симметричности в этой задаче угол падения на вторую грань будет также равен , а это означает, что угол преломления равен . Осталось посчитать этот угол, воспользовавшись законом Снеллиуса:

Таким образом, луч отклонится от своего первоначального хода на угол , когда преломился первый раз, и снова на , когда выходил из призмы и преломился во второй раз. Итого на .

Ответ: .