зад A1 График координаты велосипедиста
На рисунке представлен график зависимости координаты \(x\) велосипедиста от времени \(t\). Определите по графику интервал времени после начала движения, когда проекция скорости велосипедиста на ось \(Ox\) равна \(2{,}5\text{ м/с}\).

1) от 0 до 10 с 2) от 50 до 70 с 3) от 10 до 30 с 4) от 30 до 50 с
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Скорость равна наклону графика \(x(t)\) на выбранном участке.
▶ОтветСкрыть
3
зад A2 Центростремительное ускорение
Спутник движется по круговой орбите радиусом \(6{,}6\cdot10^6\text{ м}\), имея скорость \(7{,}8\text{ км/с}\). Центростремительное ускорение спутника равно
1) \(5\text{ м/с}^2\) 2) \(20\text{ м/с}^2\) 3) \(18{,}8\text{ м/с}^2\) 4) \(9{,}2\text{ м/с}^2\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Центростремительное ускорение на круговой орбите равно \(a=\upsilon^2/R\).
▶ОтветСкрыть
4
зад A3 Пружины разной жёсткости
Тело массой \(m\) висит на пружине жёсткости \(k\). Если на пружину с вдвое меньшей жёсткостью подвесить груз с вдвое меньшей массой, то деформация второй пружины будет
1) в 4 раза больше, чем у первой пружины 2) в 4 раза меньше, чем у первой пружины 3) такой же, как у первой пружины 4) в 2 раза меньше, чем у первой пружины
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Деформация пружины равна \(x=mg/k\); сравните отношение массы к жёсткости.
▶ОтветСкрыть
3
зад A4 Шары после столкновения
Одинаковые шары движутся с одинаковыми по модулю скоростями в направлениях, указанных стрелками на рисунке, и абсолютно упруго соударяются. Как будет направлен суммарный импульс шаров после их столкновения?

1) \(\downarrow\) 2) \(\leftarrow\) 3) \(\swarrow\) 4) \(\nwarrow\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Сложите векторы импульсов шаров по горизонтальной и вертикальной осям.
▶ОтветСкрыть
2
зад A5 Работа силы тяжести
Два груза одинаковой массы подняли с одинаковой исходной высоты в верхнюю точку наклонной плоскости: один груз — втаскивая наверх вдоль наклонной плоскости, а другой — поднимая вертикально. При этом модуль работы силы тяжести, действующей на грузы,
1) больше при подъёме груза вертикально вверх 2) для первого груза зависит от угла наклона плоскости 3) больше при подъёме груза вдоль наклонной плоскости 4) одинаковый для обоих грузов
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Работа силы тяжести зависит только от высоты подъёма.
▶ОтветСкрыть
4
зад A6 Частота пружинного маятника
Как надо изменить массу груза пружинного маятника, чтобы уменьшить частоту его колебаний в 2 раза?
1) уменьшить в 2 раза 2) уменьшить в 4 раза 3) увеличить в 2 раза 4) увеличить в 4 раза
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Частота пружинного маятника равна \(\nu=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{k/m}\).
▶ОтветСкрыть
4
зад A7 Агрегатное состояние вещества
Частицы вещества находятся, в среднем, на таких больших расстояниях друг от друга, при которых силы взаимодействия между ними незначительны. В этом агрегатном состоянии вещество
1) хорошо сжимается 2) сохраняет и форму, и начальный объём 3) сохраняет начальный объём 4) сохраняет свою начальную форму
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Вспомните, как ведут себя частицы вещества, почти не взаимодействующие друг с другом.
▶ОтветСкрыть
1
зад A8 Температура газа при переходе 1–2
В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдёт из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок)?

1) \(T_2=\dfrac{8}{3}T_1\) 2) \(T_2=3T_1\) 3) \(T_2=\dfrac{3}{8}T_1\) 4) \(T_2=T_1\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Используйте уравнение состояния \(pV=\nu RT\) и отношение произведений \(pV\) в состояниях 1 и 2.
▶ОтветСкрыть
3
зад A9 Пар аммиака под поршнем
В сосуде под поршнем находятся только пары аммиака. Поршень медленно и равномерно опускают, уменьшая объём сосуда. Температура в сосуде поддерживается постоянной. На рисунке показан график изменения со временем концентрации \(n\) молекул паров аммиака внутри сосуда. Какое утверждение можно считать правильным?

1) на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный 2) на обоих участках пар ненасыщенный 3) на обоих участках пар насыщенный 4) на участке 1 пар насыщенный, а на участке 2 ненасыщенный
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Насыщенный пар при изотермическом сжатии не увеличивает свою концентрацию.
▶ОтветСкрыть
1
зад A10 Нагрев алюминия и железа
Алюминиевому и железному цилиндрам одинаковой массы сообщили одинаковое количество теплоты. Воспользовавшись таблицами, приведёнными на стр. 2, определите примерное отношение изменения температур этих цилиндров \(\dfrac{\Delta t_{\text{Al}}}{\Delta t_{\text{Fe}}}\).
1) \(1\) 2) \(0{,}5\) 3) \(0{,}7\) 4) \(1{,}4\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Из \(Q=cm\Delta t\) при равных \(Q\) и \(m\) отношение \(\Delta t\) обратно отношению удельных теплоёмкостей.
▶ОтветСкрыть
2
зад A11 Шарики в электрическом поле
В однородном электрическом поле, вектор напряжённости которого направлен горизонтально, на шёлковых нитях одинаковой длины подвешены два шарика, заряды которых одинаковы. Масса первого шарика меньше массы второго. Какое из утверждений правильно?
1) Угол отклонения первого шарика больше угла отклонения второго. 2) Углы отклонения шариков равны. 3) Шарики будут висеть вертикально. 4) Угол отклонения первого шарика меньше угла отклонения второго.
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Тангенс угла отклонения равен \(\tan\alpha=qE/(mg)\).
▶ОтветСкрыть
1
зад A12 Сила тока по графику заряда
По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, проходящего через проводник, возрастает с течением времени согласно графику (см. рисунок). Сила тока в проводнике равна

1) 24 А 2) \(1{,}33\) А 3) 48 А 4) \(0{,}75\) А
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Сила тока \(I=\Delta q/\Delta t\) равна наклону графика \(q(t)\).
▶ОтветСкрыть
4
зад A13 Два проводника с токами
Два параллельных длинных проводника с токами \(I_1\) и \(I_2\) расположены перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Векторы \(\vec B_1\) и \(\vec B_2\) индукции магнитных полей, создаваемых этими проводниками в точке \(A\), направлены в плоскости чертежа следующим образом:

1) \(\vec B_1\) — вверх; \(\vec B_2\) — вверх 2) \(\vec B_1\) — вниз; \(\vec B_2\) — вверх 3) \(\vec B_1\) — вниз; \(\vec B_2\) — вниз 4) \(\vec B_1\) — вверх; \(\vec B_2\) — вниз
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
По правилу буравчика определите направление поля каждого проводника в точке \(A\).
▶ОтветСкрыть
2
зад A14 Магнитный поток через рамку
Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью \(1\text{ м}^2\) под углом \(30^\circ\) к её поверхности, создавая магнитный поток, равный \(0{,}1\text{ Вб}\). Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля?
1) \(1{,}6\text{ Тл}\) 2) \(0{,}8\text{ Тл}\) 3) \(0{,}2\text{ Тл}\) 4) \(0{,}4\text{ Тл}\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Поток \(\Phi=BS\cos\alpha\), где \(\alpha\) — угол между вектором \(\vec B\) и нормалью к рамке.
▶ОтветСкрыть
3
зад A15 Ход луча в призме
Ученик выполнил задание: «Нарисовать ход луча, падающего из воздуха перпендикулярно поверхности стеклянной призмы треугольного сечения» (см. рисунок). При построении он

1) ошибся при изображении хода луча только при переходе из воздуха в стекло 2) правильно изобразил ход луча на обеих границах 3) ошибся при изображении хода луча на обеих границах 4) ошибся при изображении хода луча только при переходе из стекла в воздух
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Луч, падающий перпендикулярно поверхности, не преломляется; на второй грани проверьте закон преломления.
▶ОтветСкрыть
2
зад A16 Цвета дифракционной решётки
При освещении одной и той же дифракционной решётки монохроматическим светом на экране, установленном за ней, возникает дифракционная картина, состоящая из светлых линий на тёмном фоне. В первом опыте расстояние между светлыми линиями оказалось больше, чем во втором, а во втором — больше, чем в третьем. В каком случае правильно указана возможная последовательность цветов монохроматического света, которым освещалась решётка?
1) 1 – красный, 2 – жёлтый, 3 – зелёный 2) 1 – зелёный, 2 – жёлтый, 3 – красный 3) 1 – жёлтый, 2 – красный, 3 – зелёный 4) 1 – красный, 2 – зелёный, 3 – жёлтый
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Расстояние между светлыми линиями растёт с длиной волны света.
▶ОтветСкрыть
1
зад A17 Электроны в атоме алюминия
На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Укажите число электронов в атоме алюминия Al.
1) 13 2) 8 3) 3 4) 27
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру.
▶ОтветСкрыть
1
зад A18 Энергия фотона
В таблице приведены значения энергии для третьего и четвёртого энергетических уровней атома водорода.
| Номер уровня | Энергия, \(10^{-19}\) Дж |
| 3 | \(-2{,}42\) |
| 4 | \(-1{,}36\) |
Какова энергия фотона, излучаемого атомом при переходе электрона с четвёртого уровня на третий?
1) \(2{,}42\cdot10^{-19}\) Дж 2) \(1{,}06\cdot10^{-19}\) Дж 3) \(1{,}36\cdot10^{-19}\) Дж 4) \(3{,}78\cdot10^{-19}\) Дж
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Энергия фотона равна модулю разности энергий уровней.
▶ОтветСкрыть
2
зад A19 Распад ядер эрбия
Ядра эрбия \(^{172}_{68}\mathrm{Er}\) испытывают \(\beta^-\)-распад с периодом полураспада \(50\) часов. В момент начала наблюдения в образце содержится \(8\cdot10^{20}\) ядер эрбия. Через какую из точек, кроме точки \(A\), пройдёт график зависимости от времени числа ядер радиоактивного эрбия в образце?

1) \(D\) 2) \(B\) 3) \(E\) 4) \(C\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Число нераспавшихся ядер \(N=N_0\cdot2^{-t/T}\); проверьте значения при \(t=100\) ч и других точках.
▶ОтветСкрыть
4
зад A20 Пары пружинных маятников
Необходимо экспериментально обнаружить зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза. Какую пару маятников нужно использовать для этой цели?

1) А и Г 2) только Б 3) только В 4) только Г
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Нужны маятники с одинаковой жёсткостью пружины, но разными грузами, и один маятник с другим грузом.
▶ОтветСкрыть
4
зад A21 Длина пружины по графику
На графике представлены результаты измерения длины пружины при различных значениях массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов (см. рисунок). С учётом погрешностей измерений (\(\Delta m=\pm1\) г; \(\Delta l=\pm0{,}2\) см) найдите длину пружины, когда на чашке весов лежит груз массой \(50\) г.

1) \(5{,}5\) см 2) \(3{,}5\) см 3) \(4{,}5\) см 4) \(3\) см
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Продлите зависимость \(l(m)\) по точкам с учётом погрешностей.
▶ОтветСкрыть
3
зад B1 Импульс силы и ускорение
На тело, поступательно движущееся в инерциальной системе отсчёта, действовала постоянная равнодействующая сила в течение времени \(\Delta t\). Если время \(\Delta t\) действия силы уменьшится, то как изменятся модуль импульса силы, модуль ускорения тела и модуль изменения импульса тела?
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.
А) модуль импульса равнодействующей силы;
Б) модуль ускорения тела;
В) модуль изменения импульса тела.
| А | Б | В |
▶ПодсказкаСкрыть
Импульс силы равен \(F\Delta t\); ускорение равно \(F/m\).
зад B2 Цепь с внутренним сопротивлением
Неразветвлённая электрическая цепь состоит из источника постоянного тока и внешнего сопротивления. Как изменятся при уменьшении внутреннего сопротивления источника тока следующие величины: сила тока во внешней цепи, напряжение на внешнем сопротивлении, общее сопротивление цепи?
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.
А) сила тока во внешней цепи;
Б) напряжение на внешнем сопротивлении;
В) общее сопротивление цепи.
| А | Б | В |
▶ПодсказкаСкрыть
Учтите внутреннее сопротивление источника в законе Ома для полной цепи \(I=\varepsilon/(R+r)\).
зад B3 Цикл Карно
Температура нагревателя идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, равна \(T_1\), а температура холодильника равна \(T_2\). За цикл двигатель получает от нагревателя количество теплоты \(Q_1\). Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) количество теплоты, отдаваемое двигателем за цикл холодильнику;
Б) КПД двигателя.
1) \(1-\dfrac{T_2}{T_1}\) 2) \(\dfrac{Q_1(T_1-T_2)}{T_1}\) 3) \(\dfrac{T_1-T_2}{T_2}\) 4) \(\dfrac{Q_1T_2}{T_1}\)
| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
КПД цикла Карно через температуры: \(\eta=1-T_2/T_1\); теплота холодильнику равна \(Q_1-A\).
зад B4 Частица в магнитном и электрическом полях
В первой экспериментальной установке положительно заряженная частица влетает в однородное магнитное поле так, что вектор \(\vec\upsilon_0\) перпендикулярен индукции магнитного поля (рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор \(\vec\upsilon_0\) той же частицы параллелен напряжённости электрического поля (рис. 2).

Установите соответствие между экспериментальной установкой и траекторией движения частицы в ней. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) в первой установке;
Б) во второй установке.
1) прямая линия 2) окружность 3) спираль 4) парабола
| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
Сила Лоренца перпендикулярна скорости, а сила со стороны электрического поля направлена вдоль линий поля.
зад A22 Камень на крышу
Камень, брошенный почти вертикально вверх с поверхности земли, через \(3\) с после броска упал на крышу дома высотой \(15\) м. Найдите начальную скорость камня. Сопротивление воздуха не учитывать.
1) 20 м/с 2) 30 м/с 3) 10 м/с 4) 5 м/с
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Используйте \(h=\upsilon_0 t-gt^2/2\) с \(h=15\) м и \(t=3\) с.
▶ОтветСкрыть
1
зад A23 Водяной пар в сосуде
В закрытом сосуде находится \(6\) г водяного пара под давлением \(25\) кПа и при температуре \(100\) °С. Не изменяя температуры, объём сосуда уменьшили в \(8\) раз. Найдите массу пара, оставшегося после этого в сосуде.
1) \(0{,}5\text{ г}\) 2) \(1{,}5\text{ г}\) 3) \(3\text{ г}\) 4) \(4{,}5\text{ г}\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Давление пара при 100 °С не может превышать давление насыщенного пара около \(100\) кПа; остальной пар сконденсируется.
▶ОтветСкрыть
3
зад A24 Поле двух зарядов
Два точечных отрицательных заряда: \(q_1=-20\) нКл и \(q_2=-40\) нКл находятся в вакууме на расстоянии \(L=1{,}5\) м друг от друга. Определите величину напряжённости электрического поля этих зарядов в точке \(A\), расположенной на прямой, соединяющей заряды, на одинаковом расстоянии от обоих зарядов.

1) 160 Н/Кл 2) 320 Н/Кл 3) 640 Н/Кл 4) 125 Н/Кл
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Векторы полей от одноимённых зарядов в средней точке направлены противоположно.
▶ОтветСкрыть
2
зад A25 Красная граница фотоэффекта
Металлический фотокатод освещён светом длиной волны \(\lambda=0{,}42\) мкм. Максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих с поверхности фотокатода, \(\upsilon=580\) км/с. Какова длина волны красной границы фотоэффекта для этого металла?
1) \(0{,}62\text{ мкм}\) 2) \(0{,}82\text{ мкм}\) 3) \(1{,}24\text{ мкм}\) 4) \(0{,}42\text{ мкм}\)
Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Уравнение Эйнштейна \(hc/\lambda=A+m\upsilon^2/2\); красная граница соответствует \(A=hc/\lambda_{\text{кр}}\).
▶ОтветСкрыть
1
зад C1 Два конденсатора и лампа
Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках а и б. Пластины конденсаторов имеют разную площадь, но расстояние между пластинами в конденсаторах одинаковое (см. рисунок). В некоторый момент времени ключи К в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведённых опытов при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

▶ПодсказкаСкрыть
Сравните ёмкости конденсаторов и запасённую в них энергию \(W=CU^2/2\).
▶ОтветСкрыть
Лампа в схеме на рис. а вспыхнет ярче.
▶РешениеСкрыть
1. Конденсатор, подключённый к источнику постоянного напряжения, будет заряжаться. В результате этого он накапливает энергию \(W=\dfrac{CU^2}{2}\).
2. Электроёмкость плоского воздушного конденсатора определяется формулой \(C=\dfrac{\varepsilon_0 S}{d}\). У конденсатора на рис. а площадь пластин \(S\) больше, чем у конденсатора на рис. б, следовательно, его электроёмкость больше: \(C_1>C_2\), а значит, и энергия, накопленная в нём, будет больше: \(W_1>W_2\).
3. При переводе ключей из положения 1 в положение 2 конденсаторы отключают от источников и соединяют с лампами, в результате чего через лампы кратковременно будет протекать электрический ток. Энергия электрического поля, накопленная конденсатором, выделится в лампе в виде световой энергии, что приведёт к кратковременной вспышке лампы. Энергия, накопленная конденсатором \(C_1\), больше, следовательно, при переключении ключа лампа в схеме на рис. а вспыхнет ярче.
4. Лампа в схеме на рис. а вспыхнет ярче.
зад C2 Летающий велосипедист
При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по гладкому трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с высоты \(H\) (см. рисунок). На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом \(\alpha=60^\circ\) к горизонту. Пролетев по воздуху, он приземляется на горизонтальный стол, находящийся на той же высоте, что и край трамплина. Какова максимально возможная высота полёта гонщика?

▶ПодсказкаСкрыть
Закон сохранения энергии даёт скорость на краю трамплина; для полёта по параболе высота равна \(\upsilon^2\sin^2\alpha/(2g)\).
▶ОтветСкрыть
\(h_{\max}=\dfrac{3}{4}H\).
▶РешениеСкрыть
Модель гонщика — материальная точка. Считаем полёт свободным падением с начальной скоростью \(\upsilon\), направленной под углом \(\alpha\) к горизонту. Высота полёта \(h=\dfrac{\upsilon^2\sin^2\alpha}{2g}\).
Модуль начальной скорости определяется из закона сохранения энергии: \(\dfrac{m\upsilon^2}{2}=mgH\), так что \(\upsilon^2=2gH\).
Отсюда максимальная высота полёта \(h=H\sin^2\alpha=\dfrac{3}{4}H\).
Ответ: \(h_{\max}=\dfrac{3}{4}H\).
зад C3 Цикл тепловой машины
Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является \(\nu\) молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. В изохорном процессе температура газа понижается на \(\Delta T\), а КПД тепловой машины равен \(\eta\). Определите работу, совершённую газом в изотермическом процессе.
▶ПодсказкаСкрыть
Для изотермы \(Q=A\), для изохоры \(Q=\Delta U=\dfrac{3}{2}\nu R\Delta T\); КПД равен \(A_{\text{ц}}/Q_+\).
▶ОтветСкрыть
\(A=\dfrac{3\nu R\Delta T}{2(1-\eta)}\).
▶РешениеСкрыть
1. Коэффициент полезного действия тепловой машины \(\eta=\dfrac{A_{\text{ц}}}{Q_+}=1-\dfrac{Q_-}{Q_+}\), где \(A_{\text{ц}}\) — работа, совершённая за цикл; \(Q_+\) — количество теплоты, полученное за цикл рабочим веществом от нагревателя; \(Q_-\) — количество теплоты, отданное за цикл холодильнику. В рассматриваемом цикле газ получает количество теплоты в изотермическом процессе и отдаёт в изохорном.
2. В изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа не изменяется, следовательно, в соответствии с первым законом термодинамики количество теплоты, полученное газом, равно работе газа: \(Q_+=A\).
3. Поскольку в изохорном процессе газ работу не совершает, количество теплоты, отданное газом, равно изменению его внутренней энергии: \(Q_-=\dfrac{3}{2}\nu R\Delta T\).
Подставляя второе и третье соотношения в первое, получаем искомую работу: \(\eta=1-\dfrac{3\nu R\Delta T}{2A}\), откуда \(A=\dfrac{3\nu R\Delta T}{2(1-\eta)}\).
зад C4 Ток в алюминиевом проводнике
Определите силу тока, протекающего через однородный цилиндрический алюминиевый проводник сечением \(2\cdot10^{-6}\text{ м}^2\), если за \(15\) с его температура повысилась на \(10\) К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление алюминия \(2{,}5\cdot10^{-8}\text{ Ом}\cdot\text{м}\).)
▶ПодсказкаСкрыть
Закон Джоуля–Ленца \(Q=I^2Rt\) приравняйте к теплоте \(cm\Delta T\); массу и сопротивление выразите через длину, сечение и плотность.
▶ОтветСкрыть
\(I\approx16\text{ А}\).
▶РешениеСкрыть
1. Количество теплоты по закону Джоуля – Ленца: \(Q=I^2Rt\) (1).
2. Это количество теплоты затрачивается на нагревание проводника: \(Q=c\,m\,\Delta T\) (2), где масса \(m=\rho\,l\,S\) (3); \(c\) — удельная теплоёмкость алюминия, \(\rho\) — его плотность, \(S\) — площадь поперечного сечения, \(l\) — длина проводника.
3. Сопротивление проводника \(R=\dfrac{\rho_{\text{эл}}\,l}{S}\) (4).
4. Из (1)–(4) получаем: \(I=S\sqrt{\dfrac{c\,\rho\,\Delta T}{\rho_{\text{эл}}\,t}}=2\cdot10^{-6}\sqrt{\dfrac{900\cdot2700\cdot10}{2{,}5\cdot10^{-8}\cdot15}}\approx16\text{ А}\).
зад C5 Рамка в магнитном поле
Квадратную рамку из медной проволоки со стороной \(b=5\) см и сопротивлением \(R=0{,}1\) Ом перемещают вдоль оси \(Ox\) по гладкой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью \(\upsilon=1\text{ м/с}\). Начальное положение рамки изображено на рисунке. За время движения рамка успевает пройти между полюсами магнита и оказаться в области, где магнитное поле отсутствует. Индукционные токи, возникающие в рамке, оказывают тормозящее действие, поэтому для поддержания постоянной скорости движения к ней прикладывают внешнюю силу \(F\), направленную вдоль оси \(Ox\). Чему равна суммарная работа внешней силы за время движения рамки? Ширина полюсов магнита \(d=20\) см, магнитное поле имеет резкую границу, однородно между полюсами, а его индукция \(B=1\text{ Тл}\).

▶ПодсказкаСкрыть
ЭДС индукции равна \(Bb\upsilon\); сила Ампера тормозит рамку, работа внешней силы равна силе, умноженной на путь \(2b\).
▶ОтветСкрыть
\(A=2{,}5\cdot10^{-3}\text{ Дж}\).
▶РешениеСкрыть
1. При пересечении рамкой границы области поля со скоростью \(\upsilon\) изменяющийся магнитный поток создаёт ЭДС индукции \(\mathcal E=\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}=Bb\upsilon\). Сила тока в это время \(I=\dfrac{\mathcal E}{R}=\dfrac{Bb\upsilon}{R}\). При этом возникает тормозящая сила Ампера \(F_{\text{А}}=IBb=\dfrac{B^2b^2\upsilon}{R}\), равная по модулю внешней силе: \(F=F_{\text{А}}\).
2. Ток течёт в рамке только во время изменения магнитного потока, т.е. при входе в пространство между полюсами и при выходе из него. За это время рамка перемещается на расстояние \(x=2b\), а приложенная внешняя сила совершает работу \(A=Fx=2Fb\).
3. Подставляя значение силы, получим \(A=\dfrac{2B^2b^3\upsilon}{R}=\dfrac{2\cdot1\cdot(0{,}05)^3\cdot1}{0{,}1}=2{,}5\cdot10^{-3}\text{ Дж}\).
зад C6 Лазерная указка
Мощность излучения лазерной указки с длиной волны \(\lambda=500\) нм равна \(1\) мВт. Определите время, за которое лазерная указка излучает \(N=5\cdot10^{15}\) фотонов.
▶ПодсказкаСкрыть
Энергия фотона \(E_\text{ф}=hc/\lambda\); полная излучённая энергия \(Pt=NE_\text{ф}\).
▶ОтветСкрыть
\(t\approx2\text{ с}\).
▶РешениеСкрыть
1. Энергия одного фотона: \(E_{\text{ф}}=h\nu=\dfrac{hc}{\lambda}\), где \(c\) — скорость света в вакууме.
2. Энергия, излучаемая указкой за время \(t\): \(E=Pt=N E_{\text{ф}}\).
3. Отсюда время: \(t=\dfrac{N h c}{P\lambda}=\dfrac{5\cdot10^{15}\cdot6{,}6\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}}{10^{-3}\cdot500\cdot10^{-9}}\approx2\text{ с}\).
Источник: ЕГЭ по физике 2014, реальный вариант, вариант 102 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.