Олимпиады · ЕГЭ

ЕГЭ 2014, реальный вариант, вариант 102

35 задач

зад A1 График координаты велосипедиста

Механика › КинематикаГрафики движения, путь как площадьРавномерное движение, средняя скоростьсложность 1/10

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 \(2{,}5\text{ м/с}\).

Рисунок

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
Подсказка

Скорость равна наклону графика \(x(t)\) на выбранном участке.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A2 Центростремительное ускорение

Механика › ТяготениеСпутники, космические скоростиДвижение по окружностисложность 1/10

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
Подсказка

Центростремительное ускорение на круговой орбите равно \(a=\upsilon^2/R\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A3 Пружины разной жёсткости

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединениясложность 1/10

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
Подсказка

Деформация пружины равна \(x=mg/k\); сравните отношение массы к жёсткости.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A4 Шары после столкновения

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсаУпругие столкновениясложность 1/10

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?

Рисунок

1) \(\downarrow\)  2) \(\leftarrow\)  3) \(\swarrow\)  4) \(\nwarrow\)

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сложите векторы импульсов шаров по горизонтальной и вертикальной осям.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A5 Работа силы тяжести

Механика › Законы сохраненияРабота и мощностьНаклонная плоскостьсложность 1/10

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
Подсказка

Работа силы тяжести зависит только от высоты подъёма.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A6 Частота пружинного маятника

Колебания и волны › Механические колебанияПружинный маятник, массивная пружинаМалые колебания, период через энергиюсложность 1/10

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
Подсказка

Частота пружинного маятника равна \(\nu=\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{k/m}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A7 Агрегатное состояние вещества

Термодинамика и молекулярная физика › Молекулярно-кинетическая теорияАтомы и молекулы, оценкисложность 1/10

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
Подсказка

Вспомните, как ведут себя частицы вещества, почти не взаимодействующие друг с другом.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A8 Температура газа при переходе 1–2

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газУравнение состоянияИзопроцессысложность 2/10

В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдёт из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок)?

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
Подсказка

Используйте уравнение состояния \(pV=\nu RT\) и отношение произведений \(pV\) в состояниях 1 и 2.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A9 Пар аммиака под поршнем

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыНасыщенный парСосуды с поршнями, газ и пружинасложность 2/10

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?

Рисунок

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
Подсказка

Насыщенный пар при изотермическом сжатии не увеличивает свою концентрацию.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A10 Нагрев алюминия и железа

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансасложность 2/10

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
Подсказка

Из \(Q=cm\Delta t\) при равных \(Q\) и \(m\) отношение \(\Delta t\) обратно отношению удельных теплоёмкостей.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A11 Шарики в электрическом поле

Электростатика › Поле зарядовНапряжённость поля, принцип суперпозицииЗаконы Ньютона, силысложность 2/10

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
Подсказка

Тангенс угла отклонения равен \(\tan\alpha=qE/(mg)\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A12 Сила тока по графику заряда

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеГрафические методысложность 1/10

По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, проходящего через проводник, возрастает с течением времени согласно графику (см. рисунок). Сила тока в проводнике равна

Рисунок

1) 24 А  2) \(1{,}33\) А  3) 48 А  4) \(0{,}75\) А

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила тока \(I=\Delta q/\Delta t\) равна наклону графика \(q(t)\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A13 Два проводника с токами

Магнетизм и индукция › Магнитное полеМагнитное поле токовВекторы в механикесложность 2/10

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:

Рисунок

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
Подсказка

По правилу буравчика определите направление поля каждого проводника в точке \(A\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A14 Магнитный поток через рамку

Магнетизм и индукция › Магнитное полеМагнитный потоксложность 1/10

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
Подсказка

Поток \(\Phi=BS\cos\alpha\), где \(\alpha\) — угол между вектором \(\vec B\) и нормалью к рамке.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A15 Ход луча в призме

Геометрическая оптика › ПреломлениеЗакон преломленияМалые углы: пластины, призмысложность 2/10

Ученик выполнил задание: «Нарисовать ход луча, падающего из воздуха перпендикулярно поверхности стеклянной призмы треугольного сечения» (см. рисунок). При построении он

Рисунок

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
Подсказка

Луч, падающий перпендикулярно поверхности, не преломляется; на второй грани проверьте закон преломления.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A16 Цвета дифракционной решётки

Волновая оптика и электромагнитные волны › ДифракцияДифракционная решёткаДисперсия светасложность 2/10

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
Подсказка

Расстояние между светлыми линиями растёт с длиной волны света.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A17 Электроны в атоме алюминия

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроАтом Бора, спектрысложность 1/10

На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Рисунок

Укажите число электронов в атоме алюминия Al.

1) 13  2) 8  3) 3  4) 27

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A18 Энергия фотона

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроАтом Бора, спектрыЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 1/10

В таблице приведены значения энергии для третьего и четвёртого энергетических уровней атома водорода.

Номер уровняЭнергия, \(10^{-19}\) 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
Подсказка

Энергия фотона равна модулю разности энергий уровней.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A19 Распад ядер эрбия

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроРадиоактивный распадГрафические методысложность 2/10

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?

Рисунок

1) \(D\)  2) \(B\)  3) \(E\)  4) \(C\)

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Число нераспавшихся ядер \(N=N_0\cdot2^{-t/T}\); проверьте значения при \(t=100\) ч и других точках.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A20 Пары пружинных маятников

Колебания и волны › Механические колебанияПружинный маятник, массивная пружинаИсследование установки, «процессы и измерения»сложность 2/10

Необходимо экспериментально обнаружить зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза. Какую пару маятников нужно использовать для этой цели?

Рисунок

1) А и Г  2) только Б  3) только В  4) только Г

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Нужны маятники с одинаковой жёсткостью пружины, но разными грузами, и один маятник с другим грузом.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A21 Длина пружины по графику

Экспериментальная физика › Практический турОбработка данных, линеаризация графиковСила упругости, пружины и их соединениясложность 2/10

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.

Рисунок

1) \(5{,}5\) см  2) \(3{,}5\) см  3) \(4{,}5\) см  4) \(3\) см

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Продлите зависимость \(l(m)\) по точкам с учётом погрешностей.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад B1 Импульс силы и ускорение

Механика › Законы сохраненияУдарные силы, импульс силыЗаконы Ньютона, силысложность 2/10

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.

АБВ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Импульс силы равен \(F\Delta t\); ускорение равно \(F/m\).

зад B2 Цепь с внутренним сопротивлением

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеЭквивалентный источниксложность 2/10

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.

АБВ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Учтите внутреннее сопротивление источника в законе Ома для полной цепи \(I=\varepsilon/(R+r)\).

зад B3 Цикл Карно

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиТепловые двигатели, КПД, цикл КарноЦиклы, работа в циклесложность 3/10

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) \(\dfrac{Q_1T_2}{T_1}\)

АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

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

Магнетизм и индукция › Силы в магнитном полеСила Лоренца, движение частиц в магнитном полеДвижение в электрическом полесложность 3/10

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).

Рисунок

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

АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила Лоренца перпендикулярна скорости, а сила со стороны электрического поля направлена вдоль линий поля.

зад A22 Камень на крышу

Механика › КинематикаВертикальное движение, свободное падениеРавноускоренное движениесложность 2/10

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
Подсказка

Используйте \(h=\upsilon_0 t-gt^2/2\) с \(h=15\) м и \(t=3\) с.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A23 Водяной пар в сосуде

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыНасыщенный парИзопроцессысложность 3/10

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
Подсказка

Давление пара при 100 °С не может превышать давление насыщенного пара около \(100\) кПа; остальной пар сконденсируется.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A24 Поле двух зарядов

Электростатика › Поле зарядовНапряжённость поля, принцип суперпозицииЗакон Кулонасложность 3/10

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.

Рисунок

1) 160 Н/Кл  2) 320 Н/Кл  3) 640 Н/Кл  4) 125 Н/Кл

Ответ №: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Векторы полей от одноимённых зарядов в средней точке направлены противоположно.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A25 Красная граница фотоэффекта

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныФотоэффектЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 3/10

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
Подсказка

Уравнение Эйнштейна \(hc/\lambda=A+m\upsilon^2/2\); красная граница соответствует \(A=hc/\lambda_{\text{кр}}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад C1 Два конденсатора и лампа

Электростатика › КонденсаторыПлоский конденсаторЭнергия поля, электрическое давлениесложность 4/10

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.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните ёмкости конденсаторов и запасённую в них энергию \(W=CU^2/2\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

Лампа в схеме на рис. а вспыхнет ярче.

▶РешениеСкрыть
Решение

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

Механика › Законы сохраненияМеханическая энергия, консервативные системыБаллистика: бросок под угломсложность 4/10

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?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Закон сохранения энергии даёт скорость на краю трамплина; для полёта по параболе высота равна \(\upsilon^2\sin^2\alpha/(2g)\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(h_{\max}=\dfrac{3}{4}H\).

▶РешениеСкрыть
Решение

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

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиЦиклы, работа в циклеТепловые двигатели, КПД, цикл Карносложность 5/10

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
Подсказка

Для изотермы \(Q=A\), для изохоры \(Q=\Delta U=\dfrac{3}{2}\nu R\Delta T\); КПД равен \(A_{\text{ц}}/Q_+\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(A=\dfrac{3\nu R\Delta T}{2(1-\eta)}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

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

Электрические цепи › Постоянный токРабота и мощность тока, нагревателиКоличество теплоты, уравнение теплового балансасложность 4/10

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
Подсказка

Закон Джоуля–Ленца \(Q=I^2Rt\) приравняйте к теплоте \(cm\Delta T\); массу и сопротивление выразите через длину, сечение и плотность.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(I\approx16\text{ А}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

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

Магнетизм и индукция › Электромагнитная индукцияЭДС движения: рельсы, перемычки, рамкиРабота и мощностьсложность 5/10

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 \(B=1\text{ Тл}\).

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

ЭДС индукции равна \(Bb\upsilon\); сила Ампера тормозит рамку, работа внешней силы равна силе, умноженной на путь \(2b\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(A=2{,}5\cdot10^{-3}\text{ Дж}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

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

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныЭнергия и импульс фотона, эффект КомптонаЭлектромагнитные волны, излучениесложность 4/10

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
Подсказка

Энергия фотона \(E_\text{ф}=hc/\lambda\); полная излучённая энергия \(Pt=NE_\text{ф}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(t\approx2\text{ с}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

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.