Просто об электротехнике, электронике, математике, физике
Просто об электротехнике, электронике, математике, физике
Категория: ЕГЭ по физике

Досрочный по физике от ФИПИ

Предлагаю вашему вниманию разбор досрочного от ФИПИ.

Задача 1. На рисунке показан график зависимости от времени для проекции скорости тела. Какова проекция ускорения этого тела в интервале времени от 0,5 до 1 с?

В указанном промежутке времени скорость изменилась на 6 м/с. Поэтому ускорение равно:

   

Ответ: 12 м/с.

 

Задача 2. На рисунке приведен график зависимости модуля силы трения скольжения от модуля силы нормального давления. Чему равен коэффициент трения?

Тело движется, поэтому формула

   

применима. Выбираем удобную точку: Н, Н. Тогда

   

Ответ: 0,25

 

Задача 3. Скорость груза массой 0,4 кг равна 3 м/с. Чему равна кинетическая энергия груза?

   

Ответ: 1,8 Дж.

 

Задача 4. Смещение груза пружинного маятника от положения равновесия меняется со временем по закону:

   

Где период с.  Через какое минимальное время, начиная с момента , потенциальная энергия маятника вернется к своему исходному значению?

Так как закон, по которому изменяется величина смещения – косинус, а косинус выглядит так:

То вначале смещение максимально, а вся энергия запасена в виде потенциальной в пружине. Таким образом, через полпериода, когда пружина сожмется (или наоборот, разожмется), потенциальная энергия снова станет максимальной.

Ответ: 0,5 с.

Задача 5. В инерциальной системе отсчета вдоль оси движется тело массой 20 кг. На рисунке приведен график зависимости проекции скорости от времени .  Из приведенного ниже списка выберите два правильных утверждения.

  1. В промежутке времени от 0 до 20 с импульс тела увеличился на 80 кг м/с.
  2. В промежутке времени от 60 до 100 с тело переместилось на 40 м.
  3. В момент времени 10 с модуль равнодействующей сил, действующих на тело, равен 4 Н.
  4. Модуль ускорения тела в промежутке времени от 60 до 80 с в 9 раз меньше модуля ускорения тела в промежутке времени от 80 до 100 с.
  5. Кинетическая энергия тела в промежутке времени от 80 до 100 с уменьшилась в 9 раз.

Решение:

  1. В данном промежутке скорость увеличилась на 4 м/c, импульс, следовательно, на . Верно.
  2. Так как путь – площадь под графиком скорости, то очевидно, что даже в промежутке 60-80 путь больше 40 м. Неверно.
  3. Модуль равнодействующей равен , давайте найдем ускорение:

   

Тогда модуль равнодействующей равен 4 Н, верно.

4. Меньше, но не в 9, а в три раза – неверно.

5. Скорость с трех метров в секунду упала до нуля. Если бы она уменьшилась до 1 м/с, то утверждение было бы правильным. Но в данном случае определить, во сколько раз уменьшилась энергия, трудно.

Ответ: 13

Задача 6. Шарик, брошенный горизонтально с высоты H с начальной скоростью , до падения на землю  пролетел в горизонтальном направлении расстояние L (см. рисунок).

Что  произойдёт  со  временем  полёта  до  падения  на  землю и ускорением шарика, если на этой же  установке увеличить начальную скорость шарика? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

  1. увеличится
  2. уменьшится
  3. не изменится

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

Ускорение у шарика равно , поэтому оно не изменится в процессе полета. Время полета зависит лишь от высоты броска  – это время падения – поэтому оно тоже не изменится.

Ответ: 33

 

Задача 7. Материальная точка движется по окружности радиусом с постоянной линейной скоростью . Установите  соответствие между физическими величинами, характеризующими движение точки, и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Очевидно, что

   

   

Ответ: 14

 

Задача 8. При температуре  и давлении 40 кПа 2 моль идеального газа занимают объём . Каково давление 1 моль этого газа в объёме при  температуре  ?

Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона:

   

Тогда

   

Во втором случае

   

То есть давление такое же – 40 кПа.

Ответ: 40  кПа.

Задача 9. На рисунке показан график изменения состояния постоянной массы газа. В этом процессе газ получил количество теплоты, равное 6 кДж. На сколько изменилась его внутренняя энергия?

Из графика понятно, что объем не изменялся, следовательно, газ работу не совершал. Следовательно, вся переданная ему энергия пошла на увеличение его внутренней энергии.

Ответ: 6кДж.

Задача 10. На рисунке показан график зависимости давления одноатомного идеального газа от температуры при постоянной массе газа. Во сколько раз увеличилась внутренняя энергия газа в этом процессе?

Изменение внутренней энергии зависит от температуры и массы. Масса постоянна, посмотрим, как изменилась температура. Она выросла с 200 до 400 К. Тогда внутренняя энергия увеличилась вдвое:

   

   

   

Ответ: 2.

Задача 11. Во вторник и в среду температура воздуха была одинаковой. Парциальное давление водяного пара в атмосфере во вторник было меньше, чем в среду.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения по поводу этой ситуации.

  1. Относительная влажность воздуха во вторник была меньше, чем в среду.
  2. Масса водяных паров, содержащихся в 1 м воздуха, во вторник была больше, чем в среду.
  3. Плотность водяных паров, содержащихся в воздухе, во вторник и в среду была одинаковой.
  4. Давление насыщенных  водяных  паров  во  вторник  было  больше,  чем   в среду.
  5. Концентрация молекул водяного пара в воздухе во вторник была меньше, чем в среду.

Решение:

  1. Так как парциальное давление водяного пара в атмосфере во вторник было меньше, чем в среду, то и относительная влажность была меньше, поскольку давление насыщенных паров оставалось постоянным вместе с температурой:

   

Верно.

2. Из 1 следует, что в таком случае масса водяных паров во вторник была меньше, ведь относительную влажность можно и так записать:

   

Неверно.

3. Неверно, см. 2.

4. Неверно, так как температура не менялась.

5. Верно, так как плотность пара была меньше.

Ответ: 15

 

Задача 12. На рисунках А и Б приведены графики  двух процессов:  1–2 и 3–4, в каждом из которых участвует 1 моль гелия. Графики построены в координатах       и , где – давление, – объём и – абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.

К каждой позиции первого столбца  подберите  соответствующую  позицию  из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

УТВЕРЖДЕНИЯ

  1. Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.
  2. Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя  энергия не изменяется.
  3. Над газом совершают положительную работу, при этом его внутренняя энергия уменьшается.
  4. Над газом совершают положительную работу, при этом он получает положительное количество теплоты.

На первом графике газ сжимался – то есть над ним производили работу. Процесс изобарный, следовательно, вместе с объемом падала и температура. То есть внутренняя энергия уменьшалась. Графику А соответствует 3 утверждение.

На втором графике процесс изотермический. Внутренняя энергия не меняется. Объем растет, то есть газ совершает работу. Если внутренняя энергия не меняется, то на совершение работы надо взять энергию извне, то есть газу ее передают. Утверждение 2 вполне отвечает этим задачам.

Ответ: 32.

Задача 13. Квадратная рамка расположена в  однородном магнитном поле в плоскости линий  магнитной  индукции так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке показано стрелками. Куда направлена относительно  рисунка   (вправо,   влево,   вверх,   вниз,   к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, действующая на сторону рамки со стороны магнитного поля? Ответ запишите словом (словами).

Ответ: по правилу левой руки от наблюдателя.

Задача 14. По участку цепи (см. рисунок) течёт постоянный ток А. Какую силу  тока показывает амперметр, если сопротивление Ом? Сопротивлением амперметра пренебречь.

Ток разделится в отношении 3:1 – через потечет три части, через – одна. Следовательно, одна часть 3 А. Через амперметр течет три части: А.

Ответ: 9 А.

Задача 15. Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим лучом  и  зеркалом  равен  .  Каков  угол   между падающим и отражённым лучами (см. рисунок)?

Между отраженным лучом и зеркалом тоже , в сумме с углом между падающим лучом  и  зеркалом .  Поэтому между лучами .

Ответ: 80.

Задача 16. Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1 и замкнута (см. рисунок).

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо.

  1. Магнитный поток, пронизывающий катушку № 2, увеличивается.
  2. Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2, в центре этой катушки направлен от наблюдателя.
  3. Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, всюду увеличивается.
  4. В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.
  5. Сила тока в катушке № 1 увеличивается.

При перемещении ползунка реостата  вправо мы увеличиваем его часть, через которую протекает ток. То есть сопротивление цепи растет, а значит, ток падает. Во второй катушке возникнет такой индукционный ток, который будет стремиться удержать уменьшающийся поток на прежнем уровне, то есть ток будет направлен так же, как и в первой катушке – по часовой стрелке. Тогда поток  в центре обеих катушек направлен от наблюдателя. Верными являются утверждения 2 и 4.

Ответ: 24.

Задача 17. Протон в однородном магнитном поле между полюсами магнита под действием силы Лоренца движется по окружности радиусом R. В этом же  поле движется -частица. Как изменятся по сравнению с протоном модуль силы Лоренца и период обращения -частицы, если она будет двигаться по окружности такого же радиуса, что и протон?

Запишем второй закон Ньютона для протона:

   

Или

   

Или

   

Но у альфа-частицы масса вчетверо больше и заряд больше вдвое, поэтому для нее при том же радиусе скорость должна быть вдвое меньше, чем у протона:

   

Таким образом, сила Лоренца не изменится. Период обращения станет больше: длина окружности та же, но проходит ее частица вдвое медленнее.

Ответ: 31

Задача 18. Конденсатор колебательного контура длительное время подключён    к источнику   постоянного напряжения (см. рисунок). В момент переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. На графиках А и Б представлены изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого.  – период электромагнитных колебаний.

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

К каждой позиции первого столбца  подберите  соответствующую  позицию  из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение:

Конденсатор заряжен, поэтому на его левой обкладке – положительный заряд. Этот заряд в процессе колебаний сменится на отрицательный и затем снова на такой же по модулю положительный в течение периода. Поэтому А – 2.

На втором графике представлена величина, которая не становится отрицательной нигде на протяжении периода и частота изменения которой вдвое выше, чем частота изменения величины на первом графике. Это энергия. Б – 3.

Ответ: 23.

Задача 19. Ядро бора может захватить нейтрон, в результате чего происходит ядерная реакция с образованием ядра химического элемента.  Каковы заряд  образовавшегося  ядра  Z  (в  единицах  элементарного  заряда) и его массовое число A?

Ответ: 37

Задача 20. Два источника излучают свет с частотами и . Найдите отношение если отношение импульсов фотонов этих излучений .

   

   

   

Ответ: 2.

Задача 21. Для некоторых атомов характерной особенностью является возможность захвата атомным ядром одного из ближайших к нему электронов. Как при захвате электрона изменяются массовое число атомного ядра и число нейтронов в ядре?

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.

Массовое число не изменится, а вот количество нейтронов станет больше, потому что втянутый электрон и протон образуют нейтрон.

Ответ: 31

Задача 22. Определите напряжение на лампочке (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.

У данного вольтметра две шкалы. Он в данном случае подключен так, что предел измерения 6 В – поэтому пользоваться надо верхней шкалой. Вольтметр показывает 3,0 В, с учетом погрешности .

Ответ: .

Задача 23. Необходимо при помощи маятника экспериментально определить ускорение свободного падения. Для этого школьник взял штатив с муфтой и лапкой,  нить и секундомер.

Какие два предмета из приведённого ниже перечня  оборудования  необходимо дополнительно использовать для проведения этого  эксперимента?

  1. электронные весы
  2. алюминиевый шарик
  3. динамометр
  4. линейка
  5. мензурка

В ответ запишите номера выбранного оборудования.

Школьник явно задумал сделать математический маятник, тогда понадобятся грузик-шарик (2) и линейка (4) – отмерить нить определенной длины.

Ответ: 24.

Задача 24. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звёзд.

  1. Звезда Сириус А относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга – Рассела.
  2. Звезда Ригель относится к сверхгигантам.
  3. Наше Солнце имеет максимальную массу для звёзд главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга – Рассела.
  4. Звезда Сириус В относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга – Рассела.
  5. Звезда Центавра А относится к белым карликам.

Решение:

  1. Сириус А – действительно, принадлежит к звездам главной последовательности. Об этом говорит его температура, масса и радиус. Верно.
  2. Да, верно. Опять же, судим по температуре, размеру и массе.
  3. Совсем нет.
  4. Сириус В слишком мал. Он относится к белым карликам – обратите внимание на плотность и размер. Неверно.
  5. Звезда Центавра очень похожа по своим параметрам на Солнце. Она находится на главной последовательности, причем близко к Солнцу. Неверно.

Ответ: 12

Задача 25. Брусок   массой   1,0 кг  движется  по  горизонтальной плоскости прямолинейно с постоянным  ускорением 1 м/c под действием силы   ,  направленной вверх под  углом   к  горизонту   (см.   рисунок).  Какова величина  силы   ,  если  коэффициент  трения бруска о плоскость равен 0,2? Ответ округлите до целых.

Расставим силы и запишем уравнения по второму закону Ньютона:

   

   

Из второго

   

По определению

   

Подставим в первое уравнение:

   

   

   

Ответ: 3 Н

Задача 26. В калориметр с водой бросают кусочки тающего льда. В некоторый момент кусочки льда перестают таять. Первоначальная масса  воды  в  калориметре 330 г. На сколько увеличилась масса воды в калориметре, если её первоначальная температура С? Тепловыми потерями пренебречь.

Лед тает (неважно, что бросают кусочками), а вода охлаждается.

   

   

Ответ: 84 г.

Задача 27. Поток фотонов выбивает из металла электроны. Энергия фотона равна 2 эВ. Если длину волны падающего излучения уменьшить в 2,5 раза, то максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, увеличится в 2 раза. Определите работу выхода электронов из металла.

Решение: уравнение фотоэффекта

   

По условию .

   

Вычитая уравнения, получим

   

Подставим этот результат в (1)

   

   

Ответ: 1 эВ.

 

Задача 28. Две плоские пластины конденсатора, закреплённые на изолирующих штативах, расположили на небольшом расстоянии друг от друга и соединили одну пластину с заземлённым корпусом, а другую – со стержнем  электрометра (см. рисунок). Затем пластину, соединённую со стержнем электрометра, зарядили. Объясните, опираясь на известные Вам законы, как изменяются показания электрометра при сближении пластин. Отклонение стрелки электрометра пропорционально разности потенциалов между пластинами. Ёмкость электрометра пренебрежимо мала.

Заряд , сообщённый пластине, соединённой со стержнем электрометра, распределяется так, что их потенциалы оказываются одинаковыми. При этом практически весь заряд оказывается на пластине, так как указано, что емкость электрометра пренебрежимо мала.

На заземлённом корпусе электрометра и второй пластине возникают индуцированные заряды противоположного знака, при этом заряд пластины равен по модулю.  Разность потенциалов между пластинами .

Внесение пластины из диэлектрика увеличивает ёмкость конденсатора в раз, так как

   

Суммарный заряд стержня электрометра и соединённой с ним пластины не изменяется, так как эта система тел изолирована. При этом заряд пластины остаётся практически равным . Поэтому разность потенциалов между пластинами после внесения диэлектрика уменьшается, что приведёт к уменьшению угла отклонения стрелки.

Ответ: угол отклонения стрелки уменьшится.

Задача 29. Небольшое тело массой   кг лежит на вершине гладкой полусферы. В тело попадает пуля массой кг, летящая горизонтально со скоростью м/с, и застревает в нём. Пренебрегая смещением тела за время удара, определите радиус сферы, если высота, на которой тело оторвётся от поверхности полусферы, м. Высота отсчитывается от основания полусферы.

Тело отрывается в момент, когда сила реакции опоры становится равной нулю.  Запишем второй закон Ньютона для этого момента в проекциях на радиальную ось:

   

Подставляя нормальное ускорение, получаем при

   

   

По закону сохранения импульса

   

– скорость тела на вершине полусферы.

   

Теперь определим скорость тела на высоте в момент отрыва по закону сохранения энергии:

   

   

Подставим найденную ранее скорость:

   

   

   

Ответ: 1 м.

Задача 30. Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный  на рисунке. За цикл газ отдаёт холодильнику количество  теплоты кДж.  Какую  работу  газ совершает при переходе из состояния 1 в состояние 2?

В процессе 2-3 газ отдает теплоту холодильнику.

   

   

   

   

   

   

Тогда

   

   

   

Работа газа при переходе из 1 в 2 равна площади под этим отрезком графика, то есть :

   

Ответ: Дж.

Задача 31. В  электрической  цепи,  схема  которой  изображена  на рисунке, конденсатор С изначально не заряжен, а отношение .  Ключ  К переводят  в положение 1. Затем, спустя большой промежуток времени, ключ переводят в положение 2 и снова ждут в течение большого промежутка времени. В какое число раз n увеличится энергия конденсатора в результате перевода ключа в положение 2?

Когда ключ находится в положении 1, конденсатор подключен параллельно резистору , и на нем такое же напряжение. Найдем его:

   

   

Энергия конденсатора в этом случае равна

   

Когда ключ переводят в положение 2, то конденсатор оказывается подключен параллельно ветви с резисторами, и напряжение на нем равно суммарному напряжению на обоих резисторах. А ток в неразветвленной части цепи тот же.

   

Энергия конденсатора во втором случае равна

   

Видно, что

   

Ответ: 25.

Задача 32. Прямоугольный треугольник с катетами см  и  см  расположен перед собирающей линзой с фокусным расстоянием см, как показано на рисунке. Чему равна площадь даваемого линзой изображения этого треугольника? Сделайте рисунок с указанием хода лучей.

Сторона треугольника АВ, расположенная в двойном фокусе, получится также в двойном фокусе и точно такого же размера. А вот изображение точки С «уедет» дальше. Чтобы построить его, проведем произвольный луч через точку С до линзы и параллельный ему – через оптический центр линзы. Этот последний луч пересечем с фокальной плоскостью – это и будет та точка, в которую непременно должен попасть лучик 1. Далее просто ведем луч 1 от линзы через указанную точку фокальной плоскости и до главной оптической оси. На пересечении преломленного луча 1 и главной оптической оси линзы и будет расположено изображение точки С – С’. Положение ее можно определить по формуле линзы:

   

   

   

Тогда основание треугольника изображения равно 2,5 см, высота, как было выше сказано, равна 3, площадь будет равна

   

Ответ: 3,75 см.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *