Олимпиады · ЕГЭ

ЕГЭ 2014, реальный вариант, вариант 104

35 задач

зад 1 График координаты

Механика › КинематикаГрафики движения, путь как площадьРавномерное движение, средняя скоростьсложность 2/10

На рисунке представлен график зависимости координаты \(x\) велосипедиста от времени \(t\). На каком интервале времени проекция скорости велосипедиста на ось \(Ox\) \(v_x = -2{,}5\) м/с?

Рисунок
  1. [1)] от 0 до 10 с

  2. [2)] от 10 до 30 с

  3. [3)] от 50 до 70 с

  4. [4)] от 30 до 50 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Проекция скорости равна углу наклона графика \(x(t)\): отрицательная — когда координата убывает.

зад 2 Центростремительное ускорение

Механика › КинематикаДвижение по окружностисложность 1/10

Автомобиль движется по окружности радиусом 100 м со скоростью 10 м/с. Центростремительное ускорение автомобиля равно

  1. [1)] 1 м/с\(^2\)

  2. [2)] 5 м/с\(^2\)

  3. [3)] 0,1 м/с\(^2\)

  4. [4)] 10 м/с\(^2\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Центростремительное ускорение равно \(v^2/R\).

зад 3 Деформация пружины

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединенияПружинный маятник, массивная пружинасложность 1/10

Тело массой \(m\) висит на пружине жёсткости \(k\). Если взять пружину с вдвое меньшей жёсткостью и подвесить к ней тело с вдвое большей массой, то деформация второй пружины будет

  1. [1)] в 2 раза больше, чем у первой пружины

  2. [2)] такой же, как у первой пружины

  3. [3)] в 4 раза меньше, чем у первой пружины

  4. [4)] в 4 раза больше, чем у первой пружины

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В равновесии сила упругости равна весу: \(k\,\Delta x = mg\).

зад 4 Неупругое столкновение шаров

Механика › Законы сохраненияНеупругие столкновенияИмпульс, закон сохранения импульсасложность 1/10

Шары движутся со скоростями, показанными на рисунке, и сталкиваются. Как будет направлен суммарный импульс шаров после столкновения, если удар абсолютно неупругий?

Рисунок
  1. [1)] \(?\)

  2. [2)] \(?\)

  3. [3)] \(\downarrow\)

  4. [4)] \(\leftarrow\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Суммарный импульс — векторная сумма импульсов шаров до столкновения.

зад 5 Работа силы тяжести на трассе

Механика › Законы сохраненияРабота и мощностьМеханическая энергия, консервативные системысложность 2/10

Лыжник поднимается на подъёмнике на вершину горы, затем скатывается по склону горы вниз и вновь подъезжает к подъёмнику по горизонтальной лыжне. При этом суммарная работа силы тяжести, действующей на лыжника на всей траектории его движения,

  1. [1)] равна работе, которую совершает сила трения при движении по горизонтальному участку

  2. [2)] равна работе, которую совершает сила тяжести при движении на подъёмнике

  3. [3)] равна работе, которую совершает сила тяжести при движении по склону горы

  4. [4)] равна нулю

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Работа силы тяжести зависит только от начальной и конечной высоты.

зад 6 Частота пружинного маятника

Колебания и волны › Механические колебанияПружинный маятник, массивная пружинаГармонические колебаниясложность 1/10

Как надо изменить жёсткость пружины маятника, чтобы увеличить частоту его колебаний в 2 раза?

  1. [1)] уменьшить в 2 раза

  2. [2)] увеличить в 4 раза

  3. [3)] увеличить в 2 раза

  4. [4)] уменьшить в 4 раза

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

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

зад 7 Плотность воды и пара

Термодинамика и молекулярная физикаФазовые переходыАтомы и молекулы, оценкисложность 1/10

Плотность воды при температуре 100 °С равна 950 кг/м\(^3\), а наибольшая плотность водяного пара при 100 °С равна 0,59 кг/м\(^3\). Такое различие плотностей связано с тем, что

  1. [1)] молекулы жидкости и пара движутся с разными скоростями

  2. [2)] при переходе молекул из жидкости в пар уменьшается энергия их взаимодействия

  3. [3)] число молекул в 1 м\(^3\) пара меньше, чем в 1 м\(^3\) воды

  4. [4)] молекулы жидкости и пара имеют разные массы

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравни концентрацию молекул в единице объёма жидкости и насыщенного пара.

зад 8 Газ на pT-диаграмме

Термодинамика и молекулярная физикаИдеальный газсложность 2/10

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

Рисунок
  1. [1)] \(V_2 = 0{,}5V_1\)

  2. [2)] \(V_2 = V_1\)

  3. [3)] \(V_2 = 2V_1\)

  4. [4)] \(V_2 = 0{,}2V_1\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Используй уравнение Клапейрона–Менделеева: \(pV/T = \text{const}\), сравнивая точки 1 и 2 по клеткам графика.

зад 9 Насыщенный пар в сосуде

Термодинамика и молекулярная физикаФазовые переходысложность 2/10

В сосуд налили жидкого аммиака и закрыли его. Аммиак постепенно испарялся. На рисунке показан график изменения со временем концентрации \(n\) молекул паров аммиака внутри сосуда. Температура в сосуде в течение всего времени проведения опыта оставалась постоянной. В конце опыта в сосуде ещё оставался жидкий аммиак. Какое утверждение можно считать правильным?

Рисунок
  1. [1)] на участке 1 пар насыщенный, а на участке 2 ненасыщенный

  2. [2)] на обоих участках пар ненасыщенный

  3. [3)] на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный

  4. [4)] на обоих участках пар насыщенный

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Концентрация насыщенного пара при постоянной температуре не меняется.

зад 10 Нагрев алюминиевого и железного цилиндров

Термодинамика и молекулярная физикаТеплообменсложность 2/10

Алюминиевому и железному цилиндрам сообщили одинаковое количество теплоты, что привело к увеличению температуры цилиндров, причём увеличение температуры алюминиевого цилиндра оказалось в 2 раза больше, чем железного: \(\Delta t_{\text{Al}} = 2\,\Delta t_{\text{Fe}}\). Воспользовавшись таблицами, приведёнными на стр. 2, определите отношение масс этих цилиндров \(\dfrac{m_{\text{Al}}}{m_{\text{Fe}}}\).

  1. [1)] 1

  2. [2)] 0,26

  3. [3)] 0,34

  4. [4)] 4,9

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Количество теплоты \(Q = cm\,\Delta t\); удельные теплоёмкости берутся из справочных таблиц.

зад 11 Шарики на нитях

ЭлектростатикаПоле зарядовЗаконы Ньютона, силысложность 2/10

На двух одинаковых по длине шёлковых нитях, закреплённых в одной точке, подвешены два одинаковых шарика, заряженных одноимённым зарядом. Заряд первого шарика в 2 раза меньше заряда второго. Какое из утверждений правильно?

  1. [1)] Угол отклонения нити первого шарика в 2 раза больше угла отклонения второго.

  2. [2)] Угол отклонения нити первого шарика в 2 раза меньше угла отклонения второго.

  3. [3)] Углы отклонения нитей шариков одинаковы.

  4. [4)] Угол отклонения нити первого шарика в 4 раза меньше угла отклонения второго.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Рассмотри равновесие каждого шарика: сила Кулона, сила тяжести и натяжение нити.

зад 12 Сила тока по графику заряда

Электрические цепиПостоянный токсложность 1/10

По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, проходящего через проводник, растёт с течением времени согласно представленному графику. Сила тока в проводнике равна

Рисунок
  1. [1)] 4 А

  2. [2)] 0,25 А

  3. [3)] 36 А

  4. [4)] 12 А

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила тока — это заряд, делённый на время: \(I = q/t\).

зад 13 Поля двух проводников с током

Магнетизм и индукцияМагнитное полесложность 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. [1)] \(\vec B_1\) — вверх; \(\vec B_2\) — вниз

  2. [2)] \(\vec B_1\) — вниз; \(\vec B_2\) — вверх

  3. [3)] \(\vec B_1\) — вниз; \(\vec B_2\) — вниз

  4. [4)] \(\vec B_1\) — вверх; \(\vec B_2\) — вверх

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Направление поля прямого тока находится по правилу правого винта; поле каждого проводника в точке \(A\) направлено перпендикулярно прямой, соединяющей проводник и точку \(A\).

зад 14 Магнитный поток через рамку

Магнетизм и индукцияЭлектромагнитная индукцияМагнитное полесложность 1/10

Линии индукции однородного магнитного поля пронизывают рамку площадью 0,25 м\(^2\) под углом 30° к её поверхности, создавая магнитный поток, равный 0,1 Вб. Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля?

  1. [1)] 0,4 Тл

  2. [2)] 0,1 Тл

  3. [3)] 0,5 Тл

  4. [4)] 0,8 Тл

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Магнитный поток: \(\Phi = BS\sin\alpha\), где \(\alpha\) — угол между вектором \(\vec B\) и поверхностью.

зад 15 Ход луча в призме

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

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

Рисунок
  1. [1)] ошибся при изображении хода луча только при переходе из стекла в воздух

  2. [2)] ошибся при изображении хода луча на обеих границах сред

  3. [3)] ошибся при изображении хода луча только при переходе из воздуха в стекло

  4. [4)] правильно изобразил ход луча на обеих границах сред

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При переходе из воздуха в стекло луч приближается к нормали, при обратном переходе — удаляется.

зад 16 Дифракционная решётка

Волновая оптика и электромагнитные волны › ДифракцияДифракционная решёткаОпыт Юнга, две щелисложность 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 из ответов правильно указана возможная последовательность цветов монохроматического света, которым освещалась решётка?

  1. [1)] 1 — жёлтый; 2 — зелёный; 3 — фиолетовый

  2. [2)] 1 — фиолетовый; 2 — зелёный; 3 — жёлтый

  3. [3)] 1 — зелёный; 2 — жёлтый; 3 — фиолетовый

  4. [4)] 1 — жёлтый; 2 — фиолетовый; 3 — зелёный

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Расстояние между максимумами растёт с ростом длины волны света.

зад 17 Электроны в атоме натрия

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 натрия Na.

  1. [1)] 8

  2. [2)] 12

  3. [3)] 23

  4. [4)] 11

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру.

зад 18 Спектры поглощения газа

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроАтом Бора, спектрысложность 2/10

На рисунке приведены спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения атомарных паров известных металлов. По виду спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы

Рисунок
  1. [1)] только стронция (Sr)

  2. [2)] стронция (Sr), кальция (Ca) и другого вещества

  3. [3)] только стронция (Sr) и кальция (Ca)

  4. [4)] только кальция (Ca)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Каждый элемент поглощает свет на своих характерных длинах волн; сравни положения линий.

зад 19 Распад висмута

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

Ядра висмута \(^{210}_{83}\mathrm{Bi}\) испытывают \(\beta^-\)-распад с периодом полураспада 5 дней. В момент начала наблюдения в образце содержится \(8\cdot10^{20}\) ядер висмута. Через какую из точек, кроме точки \(A\), пройдёт график зависимости от времени числа ядер радиоактивного висмута в образце?

Рисунок
  1. [1)] \(C\)

  2. [2)] \(E\)

  3. [3)] \(B\)

  4. [4)] \(D\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Число нераспавшихся ядер: \(N = N_0\,2^{-t/T_{1/2}}\).

зад 20 Маятники из меди и алюминия

Колебания и волны › Механические колебанияМатематический и физический маятникИсследование установки, «процессы и измерения»сложность 2/10

Необходимо экспериментально выяснить зависимость периода малых колебаний математического маятника от вещества, из которого изготовлен груз. Какую пару маятников можно взять для этой цели? Грузы маятников — полые шарики из меди и алюминия одинаковой массы и одинакового внешнего диаметра.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Период математического маятника зависит от длины нити, но не от массы и материала груза; для чистоты опыта меняется только материал.

зад 21 Напряжение на участке из двух резисторов

Электрические цепиПостоянный токОбработка данных, линеаризация графиковсложность 2/10

На графике представлены результаты измерения напряжения на концах участка \(AB\) цепи постоянного тока, состоящего из двух последовательно соединённых резисторов, при различных значениях сопротивления резистора \(R_2\) и неизменной силе тока \(I\) (см. рисунок). С учётом погрешностей измерений (\(\Delta R = \pm 1\) Ом; \(\Delta U = \pm 0{,}2\) В) найдите сопротивление резистора \(R_2\), при котором напряжение на концах участка цепи \(AB\) равно 4,5 В.

Рисунок
Рисунок
  1. [1)] 50 Ом

  2. [2)] 80 Ом

  3. [3)] 65 Ом

  4. [4)] 40 Ом

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При последовательном соединении \(U_{AB} = I(R_1 + R_2)\) — зависимость линейна по \(R_2\).

зад 22 Камень с крыши

Механика › КинематикаВертикальное движение, свободное падениесложность 2/10

Камень, брошенный почти вертикально вверх с крыши дома высотой 15 м, упал на землю со скоростью 20 м/с. Сколько времени летел камень? Сопротивление воздуха не учитывать.

  1. [1)] 1 с

  2. [2)] 1,33 с

  3. [3)] 3 с

  4. [4)] 5 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Используй кинематику свободного падения и связь скорости с временем: \(v = v_0 + gt\).

зад 23 Пар под поршнем

Термодинамика и молекулярная физикаФазовые переходыИдеальный газсложность 2/10

В сосуде под поршнем при температуре 100 °С находится 2 г водяного пара и такое же количество воды. Не изменяя температуры, объём сосуда увеличили в 3 раза. Определите массу пара в сосуде после изменения объёма.

  1. [1)] 2,5 г

  2. [2)] 2 г

  3. [3)] 3 г

  4. [4)] 4 г

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Пар над жидкостью остаётся насыщенным при неизменной температуре.

зад 24 Поле двух зарядов

ЭлектростатикаПоле зарядовсложность 2/10

Два точечных отрицательных заряда: \(q_1 = -30\) нКл и \(q_2 = -10\) нКл находятся в вакууме на расстоянии \(L = 0{,}5\) м друг от друга. Определите величину напряжённости электрического поля этих зарядов в точке \(A\), расположенной на прямой, соединяющей заряды, на расстоянии \(2L\) от второго заряда (см. рисунок).

Рисунок
  1. [1)] 105 Н/Кл

  2. [2)] 420 Н/Кл

  3. [3)] 210 Н/Кл

  4. [4)] 375 Н/Кл

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Напряжённости полей зарядов складываются векторно; поле точечного заряда \(E = k|q|/r^2\).

зад 25 Фотоэффект на калии

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныФотоэффектсложность 2/10

Красная граница фотоэффекта для калия \(\lambda = 0{,}62\) мкм. Какова максимальная скорость фотоэлектронов при облучении калиевого фотокатода светом частотой \(\nu = 8\cdot10^{14}\) Гц?

  1. [1)] 680 км/с

  2. [2)] 16 км/с

  3. [3)] 160 км/с

  4. [4)] 68 км/с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Уравнение Эйнштейна: \(h\nu = A_{\text{вых}} + \dfrac{mv^2}{2}\), где \(A_{\text{вых}} = hc/\lambda_{\text{кр}}\).

зад 26 Изменение силы и импульса

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсаЗаконы Ньютона, силысложность 3/10

На тело массой \(m\), поступательно движущееся в инерциальной системе отсчёта, действует постоянная равнодействующая сила \(\vec F\) в течение времени \(\Delta t\). Если действующая на тело сила уменьшится, то как изменятся модуль импульса силы, модуль ускорения тела и модуль изменения импульса тела в течение того же промежутка времени \(\Delta t\)? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. [1)] увеличится

  2. [2)] уменьшится

  3. [3)] не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Модуль импульса равнодействующей силыМодуль ускорения телаМодуль изменения импульса тела

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Импульс силы равен \(F\,\Delta t\); ускорение \(a = F/m\); изменение импульса тела равно импульсу силы.

зад 27 Внутреннее сопротивление источника

Электрические цепиПостоянный токсложность 3/10

Неразветвлённая электрическая цепь состоит из источника постоянного напряжения и внешнего сопротивления. Как изменятся при увеличении внутреннего сопротивления источника следующие величины: общее сопротивление цепи; мощность, выделяющаяся на внешнем сопротивлении, и электродвижущая сила источника? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. [1)] увеличится

  2. [2)] уменьшится

  3. [3)] не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Общее сопротивление цепиМощность, выделяющаяся на внешнем сопротивленииЭлектродвижущая сила источника

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Внутреннее сопротивление включается последовательно с внешним; ЭДС источника от него не зависит.

зад 28 Цикл Карно

Термодинамика и молекулярная физикаНачала термодинамикисложность 3/10

Температура нагревателя идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, равна \(T_1\), а температура холодильника равна \(T_2\). За цикл двигатель совершает работу, равную \(A\). 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.

Физические величиныФормулы
А) количество теплоты, отдаваемое двигателем за цикл холодильнику1) \(\dfrac{T_1-T_2}{T_2}\)
Б) КПД двигателя2) \(1-\dfrac{T_2}{T_1}\)
3) \(\dfrac{AT_1}{T_1-T_2}\)
4) \(\dfrac{AT_2}{T_1-T_2}\)
АБ

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

КПД Карно: \(\eta = 1 - T_2/T_1\); \(\eta = A/Q_{\text{нагр}}\).

зад 29 Движение частицы в полях

ЭлектростатикаДвижение заряженных частицСилы в магнитном полесложность 3/10

В первой экспериментальной установке отрицательно заряженная частица влетает в однородное электрическое поле так, что вектор \(\vec\upsilon_0\) перпендикулярен напряжённости электрического поля \(\vec E\) (рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор \(\vec\upsilon_0\) той же частицы параллелен индукции магнитного поля \(\vec B\) (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.

Движение частицыТраектория
А) в первой установке1) прямая линия
Б) во второй установке2) окружность
3) спираль
4) парабола
АБ

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В электрическом поле движение с ускорением перпендикулярно скорости; при скорости, параллельной \(\vec B\), сила Лоренца равна нулю.

зад 30 Вспышка лампы у конденсаторов

ЭлектростатикаКонденсаторыКонденсаторы в цепяхсложность 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
Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравни энергии, запасённые в конденсаторах, и учти, что эта энергия выделяется в лампе при разрядке.

▶ОтветСкрыть
Ответ

В схеме на рис. б лампа вспыхнет ярче.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Конденсатор, подключённый к источнику постоянного напряжения, заряжается и накапливает энергию \(W = \dfrac{CU^2}{2}\). 2. Ёмкость плоского воздушного конденсатора \(C = \varepsilon_0\dfrac{S}{d}\). Площадь пластин \(S\) конденсатора на рис. б больше, чем на рис. а, поэтому \(C_2 > C_1\), а значит, и накопленная энергия \(W_2 > W_1\). 3. При переводе ключей в положение 2 конденсаторы отключаются от источников и соединяются с лампами, через лампы кратковременно протекает электрический ток. Энергия электрического поля конденсатора выделяется в лампе в виде света, что приводит к кратковременной вспышке. Так как энергия, накопленная конденсатором \(C_2\), больше, при переключении ключа лампа в схеме на рис. б вспыхнет ярче.

зад 31 Летающий велосипедист

Механика › КинематикаБаллистика: бросок под угломМеханическая энергия, консервативные системысложность 4/10

При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по гладкому трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с некоторой высоты (см. рисунок). На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом \(\alpha = 60°\) к горизонту. Пролетев по воздуху, он приземляется на горизонтальный стол, поднявшись в полёте на высоту \(h\) над краем трамплина. С какой высоты \(H\) начинал движение гонщик?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Высота полёта при броске под углом: \(h = \dfrac{v^2\sin^2\alpha}{2g}\); скорость на краю трамплина найди из закона сохранения энергии.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(H = \dfrac{4}{3}h\)

▶РешениеСкрыть
Решение

Модель гонщика — материальная точка. Полёт — свободное падение с начальной скоростью \(\vec\upsilon\), направленной под углом \(\alpha\) к горизонту. Высота полёта \(h = \dfrac{(\upsilon\sin\alpha)^2}{2g}\). Модуль скорости на краю трамплина определим из закона сохранения механической энергии: \(\dfrac{m\upsilon^2}{2} = mgH\), откуда \(\upsilon^2 = 2gH\). Тогда \(h = H\sin^2\alpha = \dfrac{3}{4}H\), и высота старта \(H = \dfrac{4}{3}h\).

зад 32 Цикл тепловой машины

Термодинамика и молекулярная физикаНачала термодинамикиИдеальный газсложность 5/10

Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является \(\nu\) молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. Работа, совершённая газом в изотермическом процессе, равна \(A\), а КПД тепловой машины равен \(\eta\). Максимальная температура в этом цикле равна \(T_0\). Определите минимальную температуру \(T\) в этом циклическом процессе.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Тепло отдаётся только в изохорном процессе, где работа газа равна нулю; \(Q = \dfrac{3}{2}\nu R\,\Delta T\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(T = T_0 - \dfrac{2(1-\eta)A}{3\nu R}\)

▶РешениеСкрыть
Решение

В данном циклическом процессе температура максимальна в изотермическом процессе, становится минимальной в результате изохорного охлаждения, а затем растёт при адиабатическом сжатии. 1. КПД тепловой машины \(\eta = 1 - \dfrac{|Q_{\text{хол}}|}{Q_{\text{нагр}}}\), где \(Q_{\text{нагр}}\) — количество теплоты, полученное рабочим веществом от нагревателя, \(Q_{\text{хол}}\) — количество теплоты, отданное холодильнику. В рассматриваемом цикле газ получает теплоту в изотермическом процессе и отдаёт в изохорном. 2. В изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа не меняется, поэтому по первому закону термодинамики полученная газом теплота равна работе газа: \(Q_{\text{нагр}} = A\). 3. В изохорном процессе газ работу не совершает, и отданная газом теплота равна изменению его внутренней энергии: \(|Q_{\text{хол}}| = \dfrac{3}{2}\nu R\,(T_0 - T)\). Подставляя эти соотношения в выражение для КПД, получаем искомую минимальную температуру: \(T = T_0 - \dfrac{2(1-\eta)A}{3\nu R}\).

зад 33 Нагрев алюминиевого проводника

Электрические цепиПостоянный токТеплообменсложность 4/10

По однородному цилиндрическому алюминиевому проводнику сечением \(2\cdot10^{-6}\) м\(^2\) пропустили ток 10 А. Определите промежуток времени, в течение которого температура проводника повысится на 10 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление алюминия \(2{,}5\cdot10^{-8}\) Ом·м.)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Количество теплоты по закону Джоуля–Ленца \(Q = I^2Rt\) равно \(cm\,\Delta T\); масса \(m = \rho_{\text{пл}}lS\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(t \approx 39\) с

▶РешениеСкрыть
Решение

Количество теплоты согласно закону Джоуля–Ленца: \(Q = I^2Rt\) (1). Это количество теплоты затрачивается на нагревание проводника: \(Q = cm\,\Delta T\) (2), где масса проводника \(m = \rho_{\text{пл}}lS\) (3), \(c\) — удельная теплоёмкость алюминия, \(S\) — площадь поперечного сечения, \(l\) — длина проводника. Сопротивление проводника \(R = \dfrac{\rho_{\text{эл}}l}{S}\) (4). Из (1)–(4) получаем \(t = \dfrac{c\,\rho_{\text{пл}}\,S^2\,\Delta T}{I^2\rho_{\text{эл}}} \approx 39\) с.

зад 34 Рамка в магнитном поле

Магнетизм и индукцияЭлектромагнитная индукциясложность 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 \(\upsilon\). Начальное положение рамки изображено на рисунке. За время движения рамка успевает пройти между полюсами магнита и оказаться в области, где магнитное поле отсутствует. Ширина полюсов магнита \(d = 20\) см, магнитное поле имеет резкую границу и однородно между полюсами, а его индукция \(B = 1\) Тл. Возникающие в рамке индукционные токи нагревают проволоку. Чему равна скорость движения рамки, если за время движения в ней выделяется количество теплоты \(Q = 2{,}5\cdot10^{-3}\) Дж?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Ток течёт только при изменении магнитного потока: при входе в поле и при выходе, каждый раз за время \(b/\upsilon\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\upsilon = 1\) м/с

▶РешениеСкрыть
Решение

1. При пересечении рамкой границы области поля со скоростью \(\upsilon\) изменяющийся магнитный поток создаёт ЭДС индукции \(\mathcal E_{\text{инд}} = \dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t} = Bb\upsilon\). Сила тока \(I = \dfrac{Bb\upsilon}{R}\). В проволоке выделяется количество теплоты \(Q = I^2Rt\), где \(t\) — время протекания тока. 2. Ток течёт в рамке только во время изменения магнитного потока — при входе в пространство между полюсами и при выходе. Это время \(t = \dfrac{2b}{\upsilon}\). 3. Подставляя значения тока и времени, получаем \(Q = \dfrac{2B^2b^3\upsilon}{R}\), откуда \(\upsilon = \dfrac{QR}{2B^2b^3} = \dfrac{2{,}5\cdot10^{-3}\cdot0{,}1}{2\cdot1\cdot1{,}25\cdot10^{-4}} = 1\) м/с.

зад 35 Длина волны лазерной указки

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 4/10

Число фотонов, излучаемых лазерной указкой мощностью \(P = 2\) мВт за 1 с, равно \(4\cdot10^{15}\). Определите длину волны \(\lambda\) излучения лазерной указки.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Энергия одного фотона \(E = hc/\lambda\); полная энергия за время \(t\) равна \(Pt\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\lambda \approx 400\) нм

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Для энергии одного фотона \(E_{\text{фот}} = h\nu = \dfrac{hc}{\lambda}\), где \(c\) — скорость света в вакууме. 2. Энергия, излучаемая указкой за время \(t\): \(E_{\text{общ}} = Pt = N E_{\text{фот}}\), где \(N\) — число фотонов, излучаемых за время \(t\). 3. Отсюда длина волны: \(\lambda = \dfrac{Nhc}{Pt} = \dfrac{4\cdot10^{15}\cdot6{,}6\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}}{2\cdot10^{-3}\cdot1} \approx 4\cdot10^{-7}\) м \(= 400\) нм.

Источник: ЕГЭ по физике 2014, реальный вариант, вариант 104 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.