Олимпиады · ЕГЭ

ЕГЭ 2014, реальный вариант, вариант 349

35 задач

зад A1 График скорости автомобиля

Механика › КинематикаГрафики движения, путь как площадьРавноускоренное движениесложность 1/10

Автомобиль движется по прямой улице. На графике представлена зависимость его скорости от времени.

Рисунок

Модуль ускорения автомобиля максимален на интервале времени

1) от 10 с до 20 с

2) от 30 с до 40 с

3) от 0 до 10 с

4) от 20 с до 30 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Ускорение равно тангенсу наклона графика \(v(t)\): чем круче отрезок, тем больше модуль ускорения.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A2 Мяч в вагоне

Механика › ДинамикаЗаконы Ньютона, силыНеинерциальные системы отсчётасложность 1/10

Мяч, неподвижно лежавший на полу вагона движущегося поезда, покатился влево, если смотреть по ходу поезда. Как изменилось движение поезда?

1) Поезд повернул влево.

2) Скорость поезда увеличилась.

3) Скорость поезда уменьшилась.

4) Поезд повернул вправо.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Мяч сохраняет свою скорость относительно земли, и относительно вагона он смещается в сторону, противоположную изменению движения вагона.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A3 Масса Юпитера

Механика › ТяготениеЗакон всемирного тяготения, невесомостьОценки, размерность и подобиесложность 1/10

Во сколько раз масса Юпитера больше массы Земли, если сила притяжения Юпитера к Солнцу в 11,8 раз больше, чем сила притяжения Земли к Солнцу, а расстояние между Юпитером и Солнцем в 5,2 раз больше, чем расстояние между Солнцем и Землёй? (Считать, что обе планеты движутся вокруг Солнца по окружности.)

1) в 61,4 раза

2) в 2,27 раза

3) в 319 раз

4) в 26,8 раза

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила тяготения пропорциональна массе планеты и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A4 Импульс тела

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсаЗаконы Ньютона, силысложность 1/10

Тело движется в инерциальной системе отсчёта по прямой в одном направлении. Под действием постоянной равнодействующей внешних сил за 5 с импульс тела увеличился от 10 кг \(\cdot\) м/с до 20 кг \(\cdot\) м/с. Модуль равнодействующей равен

1) 1 Н

2) 2 Н

3) 3 Н

4) 4 Н

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Второй закон Ньютона в импульсной форме: равнодействующая равна изменению импульса, делённому на время.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A5 Энергия пружины и жёсткость

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединенияМеханическая энергия, консервативные системысложность 1/10

Потенциальная энергия \(E_\text{п}\) различных пружин, подчиняющихся закону Гука, при одинаковой деформации зависит от жёсткости \(k\). Какой график выражает эту зависимость?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Энергия пружины \(E_\text{п}=\dfrac{k x^2}{2}\) при фиксированном \(x\) линейно растёт с \(k\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A6 U-образная трубка

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаТрубки с жидкостью, U-образные трубкиДавление жидкостисложность 2/10

В широкую U-образную трубку, расположенную вертикально, налиты жидкости плотностью \(\rho_1\) и \(\rho_2\) (см. рисунок). Жидкости не смешиваются. На рисунке \(b = 15\) см, \(h = 30\) см, \(H = 35\) см. Отношение плотностей \(\dfrac{\rho_1}{\rho_2}\) равно

Рисунок

1) 1,33

2) 0,86

3) 0,67

4) 0,75

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Давления жидкостей на одном и том же горизонтальном уровне в сообщающихся сосудах одинаковы.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A7 Охлаждение газа

Термодинамика и молекулярная физика › Молекулярно-кинетическая теорияОсновное уравнение МКТУравнение состояниясложность 1/10

В результате охлаждения разреженного одноатомного газа средняя кинетическая энергия теплового движения его молекул уменьшилась в 4 раза. Абсолютная температура газа при этом

1) увеличилась в 4 раза

2) не изменилась

3) уменьшилась в 4 раза

4) уменьшилась в 2 раза

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Средняя кинетическая энергия молекул одноатомного газа прямо пропорциональна абсолютной температуре.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A8 Переход на VT-диаграмме

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газИзопроцессыУравнение состояниясложность 2/10

На VT-диаграмме представлена зависимость объёма идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры. Как изменяется давление при переходе из состояния 1 в состояние 2?

Рисунок

1) не изменяется

2) увеличивается

3) сначала увеличивается, потом уменьшается

4) уменьшается

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Уравнение состояния \(pV = \nu RT\) связывает давление с наклоном прямой в координатах \(V(T)\): \(p = \nu R T / V\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A9 Кристаллизация вещества

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыПлавление и кристаллизацияТеплопроводность, закон охлаждения Ньютонасложность 2/10

На графике показана зависимость температуры вещества \(T\) от времени \(t\). Вещество равномерно нагревали от момента времени \(t=0\) до момента \(t=t_0\). Потом нагреватель выключили и вещество равномерно охлаждалось. В начальный момент вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какой участок графика соответствует процессу остывания затвердевшего вещества?

Рисунок

1) 2–3

2) 5–6

3) 1–2

4) 6–7

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Остывание затвердевшего вещества — участок, где температура монотонно падает после окончания кристаллизации.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A10 Изохорный процесс с отдачей тепла

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаВнутренняя энергиясложность 2/10

На VT-диаграмме показан процесс изменения состояния постоянной массы идеального одноатомного газа. В этом процессе газ отдал количество теплоты 9 кДж. Внутренняя энергия газа

Рисунок

1) уменьшилась на 9 кДж

2) увеличилась на 9 кДж

3) уменьшилась на 3 кДж

4) не изменилась

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Первый закон термодинамики: \(\Delta U = Q + A\); при постоянном объёме работа газа равна нулю.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A11 Ускорение пылинки

Электростатика › Поле зарядовНапряжённость поля, принцип суперпозицииЗаконы Ньютона, силысложность 1/10

Заряженная пылинка массой \(m\) с зарядом \(q\) движется с ускорением \(\vec a\) в однородном электрическом поле напряжённостью \(\vec E\). Каково ускорение пылинки массой \(2m\) с зарядом \(2q\) в том же поле? (Силой тяжести, действующей на пылинку, пренебречь.)

1) \(\vec a\)

2) \(\dfrac{1}{2}\vec a\)

3) \(4\vec a\)

4) \(2\vec a\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила \(q\vec E\) и масса \(m\) растут одинаково в 2 раза.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A12 Сопротивление участка цепи

Электрические цепи › Постоянный токВычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочкиЗакон Ома, сопротивлениесложность 2/10

Каким будет сопротивление участка цепи (см. рисунок), если ключ К замкнуть? (Каждый из резисторов имеет сопротивление \(R\).)

Рисунок

1) \(2R\)

2) \(R\)

3) \(3R\)

4) \(1{,}5R\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При замыкании ключа один из параллельных участков оказывается закорочен.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A13 Направление ускорения заряда

Магнетизм и индукция › Силы в магнитном полеСила Лоренца, движение частиц в магнитном полеДвижение в электрическом полесложность 2/10

Положительно заряженная частица, равномерно движущаяся от нас (см. рисунок), влетает в одинаково направленные постоянные однородные электрическое и магнитное поля перпендикулярно им обоим. Правильное направление ускорения частицы в момент попадания в поля представлено на рисунке под номером

Рисунок

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила Лоренца \(q\vec\upsilon\times\vec B\) при скорости от наблюдателя перпендикулярна \(\vec B\) и добавляется к силе \(q\vec E\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A14 Магнитный поток

Магнетизм и индукция › Магнитное полеМагнитный потокВихревое электрическое поле, закон Фарадеясложность 1/10

Плоская рамка помещена в однородное магнитное поле, линии магнитной индукции которого перпендикулярны её плоскости. Если площадь рамки увеличить в 3 раза, а индукцию магнитного поля уменьшить в 3 раза, то магнитный поток через рамку

1) уменьшится в 3 раза

2) увеличится в 9 раз

3) уменьшится в 9 раз

4) не изменится

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Магнитный поток равен \(\Phi = BS\) при перпендикулярных линиях индукции.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A15 Изображение в плоском зеркале

Геометрическая оптика › ОтражениеПлоское зеркалоСветовые лучи, тенисложность 1/10

Предмет \(S\) отражается в плоском зеркале \(ab\). На каком рисунке верно показано изображение \(S_1\) этого предмета?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Изображение в плоском зеркале симметрично предмету относительно плоскости зеркала.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A16 Показатель преломления стекла

Геометрическая оптика › ПреломлениеЗакон преломленияИзмерения и погрешностисложность 2/10

На рисунке представлен опыт по преломлению света. Пользуясь приведённой таблицей, определите показатель преломления стекла.

угол \(\alpha\)20°30°60°70°
\(\sin\alpha\)\(0{,}34\)\(0{,}50\)\(0{,}87\)\(0{,}94\)
Рисунок

1) 1,68

2) 0,66

3) 1,47

4) 1,08

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Показатель преломления равен отношению синусов углов падения и преломления; значения синусов берите из таблицы.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A17 Схема атома лития-6

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроАтом Бора, спектрыЯдерные реакции, дефект масссложность 1/10

На рисунке изображены схемы четырёх атомов, соответствующие модели атома Резерфорда. Чёрными точками обозначены электроны. Атому \(^{6}_{3}\text{Li}\) соответствует схема

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

У нейтрального атома число электронов равно заряду ядра (числу протонов), то есть 3.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A18 Минимальная энергия фотонов

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроАтом Бора, спектрыЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 2/10

На рисунке представлен фрагмент спектра излучения атомарных паров водорода. Цифры на числовой оси — длины волн в нанометрах.

Рисунок

Чему равна минимальная энергия фотонов на данном участке спектра?

1) \(3{,}0\cdot10^{-19}\) Дж

2) \(4{,}8\cdot10^{-20}\) Дж

3) 0,03 Дж

4) 0,048 Дж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Минимальная энергия фотона соответствует максимальной длине волны участка спектра: \(E = hc/\lambda\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A19 Радиоактивный полоний

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

Ядра полония \(^{210}_{84}\text{Po}\) испытывают \(\alpha\)-распад с периодом полураспада 140 дней. В момент начала наблюдения в образце содержится \(8\cdot10^{20}\) ядер полония. Через какую из точек, кроме точки А, пройдёт график зависимости от времени числа ещё не испытавших радиоактивный распад ядер полония?

Рисунок

1) B

2) C

3) D

4) E

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Через один период полураспада число нераспавшихся ядер уменьшается вдвое: \(N = N_0\cdot 2^{-t/T}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A20 Толщина листа бумаги

Экспериментальная физика › Практический турИзмерения и погрешностиОценки, размерность и подобиесложность 2/10

С помощью ученической линейки измерили толщину пачки из 500 листов бумаги. Толщина пачки оказалась (50 \(\pm\) 1) мм. Толщина одного листа бумаги равна

1) (0,10 \(\pm\) 0,02) мм

2) (0,1 \(\pm\) 1,0) мм

3) (0,100 \(\pm\) 0,002) мм

4) (0,05 \(\pm\) 0,02) мм

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Разделите и значение, и абсолютную погрешность на число листов.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A21 Полезная мощность чайника

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансаОбработка данных, линеаризация графиковсложность 2/10

На рисунке представлены результаты измерения температуры воды в электрическом чайнике в последовательные моменты времени. Погрешность измерения времени равна 3 с, погрешность измерения температуры равна 4 °C. Какова полезная мощность нагревателя чайника, если масса воды равна 0,75 кг?

Рисунок

1) 1,3 кВт

2) 0,7 кВт

3) 0,9 кВт

4) 2,1 кВт

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Полезная мощность равна \(P = cm\,\Delta t/\Delta\tau\), где \(\Delta t/\Delta\tau\) — наклон прямой по точкам графика.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад B1 Пружинный маятник

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединенияПружинный маятник, массивная пружинасложность 2/10

Груз изображённого на рисунке пружинного маятника совершает гармонические колебания между точками 1 и 3. Как меняются кинетическая энергия груза маятника, модуль скорости груза и жёсткость пружины при движении груза маятника от точки 2 к точке 3? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

Рисунок

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

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

Кинетическая энергия груза маятникаМодуль скорости грузаЖёсткость пружины
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Жёсткость пружины не меняется при движении груза; скорость и энергия максимальны в положении равновесия.

▶ОтветСкрыть
Ответ

223

зад B2 Захват нейтрона ядром

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроЯдерные реакции, дефект массРадиоактивный распадсложность 2/10

В ядерном реакторе цепочка ядерных реакций начинается с захвата ядром быстрого нейтрона. Как изменятся при захвате нейтрона следующие характеристики ядра: массовое число ядра, заряд ядра и число нуклонов в ядре?

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.

Массовое число ядраЗаряд ядраЧисло нуклонов в ядре
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Нейтрон добавляет один нуклон, но не меняет заряд ядра.

▶ОтветСкрыть
Ответ

131

зад B3 Линза: рассеивающая и собирающая

Геометрическая оптика › ЛинзыФормула линзы, увеличениеХод лучей в линзах, построениясложность 2/10

В опыте нить накала лампочки расположена вблизи главной оптической оси тонкой линзы с фокусным расстоянием \(F\) перпендикулярно этой оси. Расстояние \(a\) от линзы до спирали равно \(2F\). Сначала в опыте использовали рассеивающую линзу, а затем — собирающую. Установите соответствие между видом линзы, использовавшейся в опыте, и свойствами изображения. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ВИД ЛИНЗЫСВОЙСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ
А) линза рассеивающая1) действительное, перевёрнутое, равное по размерам
Б) линза собирающая2) мнимое, прямое, уменьшенное
3) действительное, увеличенное, перевёрнутое
4) мнимое, увеличенное, перевёрнутое

Ответ:

АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Рассеивающая линза всегда даёт мнимое уменьшенное прямое изображение; собирающая при \(a=2F\) даёт изображение в натуральную величину.

▶ОтветСкрыть
Ответ

21

зад B4 Скорость и координата

Механика › КинематикаРавноускоренное движениеГрафики движения, путь как площадьсложность 2/10

Установите соответствие между зависимостью проекции скорости тела от времени (все величины выражены в СИ) и зависимостью координаты этого тела от времени (начальная координата тела равна 0). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

СКОРОСТЬКООРДИНАТА
А) \(\upsilon_x = -2\)1) \(x = -2t\)
Б) \(\upsilon_x = 5 - t\)2) \(x = -2t^2\)
3) \(x = 5t - 0{,}5t^2\)
4) \(x = 5t + 2t^2\)

Ответ:

АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Координата при начальном значении 0 получается интегрированием скорости: \(x = \int \upsilon_x\,dt\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

13

зад A22 Потенциальная энергия пружины у стола

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединенияМеханическая энергия, консервативные системысложность 3/10

К бруску массой 0,4 кг, лежащему на горизонтальной поверхности стола, прикреплена пружина. Свободный конец пружины тянут медленно в вертикальном направлении (см. рисунок). Определите величину потенциальной энергии, запасённой в пружине к моменту отрыва бруска от поверхности стола, если пружина при этом растягивается на 2 см. Массой пружины пренебречь.

Рисунок

1) 80 мДж

2) 200 мДж

3) 40 мДж

4) 20 мДж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В момент отрыва сила упругости равна силе тяжести бруска: \(kx = mg\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A23 Цикл Карно

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

У идеального теплового двигателя, работающего по циклу Карно, температура нагревателя 700 К, а температура холодильника 300 К. Рабочее тело получает за цикл работы от нагревателя количество теплоты, равное 30 кДж. Какую работу совершает за один цикл этот двигатель?

1) 28,1 кДж

2) 17,1 кДж

3) 12,3 кДж

4) 10,6 кДж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

КПД цикла Карно: \(\eta = 1 - T_\text{х}/T_\text{н}\), работа \(A = \eta Q_\text{н}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A24 Отношение зарядов частиц

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

Две частицы, имеющие отношение масс \(\dfrac{m_1}{m_2} = 2\), влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям с отношением радиусов \(\dfrac{R_1}{R_2} = 2\). Определите отношение зарядов \(\dfrac{q_1}{q_2}\) этих частиц, если отношение их скоростей \(\dfrac{\upsilon_1}{\upsilon_2} = \dfrac{1}{2}\).

1) 1

2) 2

3) 1,5

4) 0,5

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Радиус окружности в магнитном поле: \(R = m\upsilon/(qB)\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A25 Постоянная Планка по опыту с фотоэффектом

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныФотоэффектОбработка данных, линеаризация графиковсложность 3/10

В таблице представлены результаты исследования зависимости напряжения \(U\), задерживающего фотоэлектроны, от длины волны \(\lambda\) падающего света.

Задерживающее напряжение \(U\), В0,40,6
Длина волны света \(\lambda\), \(10^{-10}\) м54604920

Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна

1) \(1{,}6\cdot10^{-19}\) Дж \(\cdot\) с

2) \(5{,}3\cdot10^{-34}\) Дж \(\cdot\) с

3) \(10^{-34}\) Дж \(\cdot\) с

4) \(6{,}6\cdot10^{-34}\) Дж \(\cdot\) с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: \(eU = hc/\lambda - A_\text{вых}\); вычтите два уравнения друг из друга.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад C1 Частота колебаний шарика с зарядом

Колебания и волны › Механические колебанияМатематический и физический маятникЗаряженные плоскости и пластинысложность 4/10

Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной положительным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится частота малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить отрицательный заряд.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Частота малых свободных колебаний шарика увеличится.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Колеблющийся шарик на нити можно считать математическим маятником. Первоначально, когда шарик не заряжен, электрическое поле пластины не оказывает влияния на колебательное движение: колебания происходят только за счёт периодически изменяющейся касательной составляющей силы тяжести. Поэтому частота свободных колебаний зависит только от длины нити \(l\) и ускорения свободного падения \(g\): \(\nu_1 = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{g}{l}}\).

2. Протяжённая равномерно заряженная пластина создаёт однородное электрическое поле \(\vec E\). Если шарику сообщить отрицательный заряд, то со стороны электрического поля пластины на него начнёт действовать постоянная сила Кулона \(F_K = Eq\), направленная вертикально вниз.

3. В этом случае равнодействующая сил тяжести и Кулона, которая будет определять частоту свободных колебаний маятника, сообщит шарику ускорение \(a = \dfrac{F_K}{m} + g = g + \dfrac{Eq}{m}\), которое больше ускорения свободного падения (\(a > g\)). Возвращающая сила, действующая на шарик, увеличится, шарик быстрее будет возвращаться к положению равновесия, а значит, частота свободных колебаний маятника увеличится: \(\nu_2 = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{a}{l}} = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{g + Eq/m}{l}}\), т.е. \(\nu_2 > \nu_1\).

зад C2 Пружинное ружьё

Механика › КинематикаБаллистика: бросок под угломМеханическая энергия, консервативные системысложность 5/10

Пружинное ружьё наклонено под углом \(\alpha = 30^\circ\) к горизонту. Энергия сжатой пружины равна 0,41 Дж. При выстреле шарик массой \(m = 50\) г проходит по стволу ружья расстояние \(b\), вылетает и падает на расстоянии \(L = 1\) м от дула ружья в точку \(M\), находящуюся с ним на одной высоте (см. рисунок). Найдите расстояние \(b\). Трением в стволе и сопротивлением воздуха пренебречь.

Рисунок
▶ОтветСкрыть
Ответ

\(b \approx 0{,}5\) м.

▶РешениеСкрыть
Решение

По закону сохранения энергии $$E_0 = \dfrac{m\upsilon_0^2}{2} + mgb\sin\alpha,$$ где \(E_0\) — энергия сжатой пружины, \(\upsilon_0\) — скорость шарика в момент вылета из дула ружья.

Согласно формулам кинематики тела, брошенного под углом к горизонту, дальность полёта на одной высоте $$L = \dfrac{\upsilon_0^2\sin 2\alpha}{g},$$ откуда \(\upsilon_0^2 = \dfrac{gL}{\sin 2\alpha}\). Подставляя это в первое уравнение, получаем $$b = \dfrac{1}{\sin\alpha}\left(\dfrac{E_0}{mg} - \dfrac{L}{2\sin 2\alpha}\right) = \dfrac{1}{\sin 30^\circ}\left(\dfrac{0{,}41}{0{,}05\cdot10} - \dfrac{1}{2\sin 60^\circ}\right)\approx 0{,}5 м.$$

зад C3 Воздушный шар с гелием

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газВоздушный шар, подъёмная силаСила Архимедасложность 5/10

Сферическую оболочку воздушного шара делают из материала, квадратный метр которого имеет массу 1 кг. Шар наполняют гелием. Атмосферное давление \(10^5\) Па равно давлению гелия в шаре. Определите минимальную массу оболочки, при которой шар оторвётся от земли. Температура гелия и окружающего воздуха одинакова и равна 0 °С. (Площадь сферы \(S = 4\pi r^2\), объём шара \(V = \dfrac{4}{3}\pi r^3\).)

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(m \approx 92\) кг.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Второй закон Ньютона для шара в момент отрыва от земли в проекции на вертикальную ось: \(F_\text{А} = m_\text{об}g + m_\text{He}g\), где \(F_\text{А}\) — сила Архимеда.

2. Выразим массы через радиус шара \(r\) и отношение \(b = 1\) кг/м² (масса одного квадратного метра оболочки): $$\rho_в\cdot\dfrac{4}{3}\pi r^3 g = \rho_He\cdot\dfrac{4}{3}\pi r^3 g + b\cdot 4\pi r^2 g,$$ откуда \(r = \dfrac{3b}{\rho_\text{в} - \rho_\text{He}}\).

3. Плотности найдём из уравнения Клапейрона — Менделеева: \(\rho = \dfrac{Mp}{RT}\), поэтому $$r = \dfrac{3bRT}{p (M_в - M_He)}\approx 2{,}7 м.$$

4. Искомая минимальная масса оболочки: \(m = 4\pi r^2 b \approx 92\) кг.

зад C4 Протон в конденсаторе

Электростатика › Движение заряженных частицДвижение в электрическом полеБаллистика: бросок под угломсложность 5/10

Протон влетает в электрическое поле конденсатора параллельно его пластинам в точке, находящейся посередине между его пластинами (см. рисунок). Минимальная скорость \(\upsilon\), с которой протон должен влететь в конденсатор, чтобы затем вылететь из него, равна 350 км/с. Длина пластин конденсатора 5 см, напряжённость электрического поля конденсатора 5200 В/м. Каково расстояние между пластинами конденсатора? Поле внутри конденсатора считать однородным, силой тяжести пренебречь.

Рисунок
▶ОтветСкрыть
Ответ

\(d \approx 0{,}01\) м.

▶РешениеСкрыть
Решение

Сила, действующая на протон в конденсаторе, \(F = Eq\); второй закон Ньютона: \(Eq = ma\), откуда \(a = \dfrac{Eq}{m}\).

Протон влетает посередине между пластинами и вылетает у края пластины: вертикальное смещение \(\dfrac{d}{2} = \dfrac{at^2}{2}\), где \(t = \dfrac{l}{\upsilon}\) — время пролёта, \(l\) — длина пластин. Отсюда $$d = \dfrac{Eql^2}{m\upsilon^2} = \dfrac{5200\cdot1{,}6\cdot10^{-19}\cdot(0{,}05)^2}{1{,}67\cdot10^{-27}\cdot(3{,}5\cdot10^{5})^2}\approx 0{,}01 м.$$

зад C5 Колебательный контур приёмника

Электрические цепи › Колебательный контур и переменный токЭлектромагнитные колебания, колебательный контурЭлектромагнитные волны, излучениесложность 5/10

Колебательный контур радиоприёмника настроен на длину волны \(\lambda = 500\) м. Индуктивность катушки контура \(L = 3\) мкГн. В контуре используется плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого \(d = 1\) мм. Максимальная напряжённость электрического поля конденсатора в ходе колебаний \(E_\text{max} = 3\) В/м. Каков максимальный ток в катушке индуктивности?

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(I_\text{max} \approx 0{,}27\) мА.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Закон сохранения энергии в контуре: \(\dfrac{CU_\text{max}^2}{2} = \dfrac{LI_\text{max}^2}{2}\).

2. Формула Томсона: \(T = 2\pi\sqrt{LC}\); связь длины волны с периодом: \(\lambda = cT\).

3. Напряжённость поля конденсатора: \(E_\text{max} = \dfrac{U_\text{max}}{d}\).

4. Из системы уравнений: \(I_\text{max} = \dfrac{E_\text{max}\,d\,\lambda}{2\pi c L}\) \(= \dfrac{3\cdot10^{-3}\cdot500}{2\cdot3{,}14\cdot3\cdot10^{8}\cdot3\cdot10^{-6}}\approx 0{,}27\cdot10^{-3}\) А \(\approx 0{,}27\) мА.

зад C6 Фотоны лазера и плавление льда

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныЭнергия и импульс фотона, эффект КомптонаПлавление и кристаллизациясложность 6/10

Излучением лазера с длиной волны \(3{,}3\cdot10^{-7}\) м за время \(1{,}25\cdot10^{4}\) с был расплавлён лёд массой 1 кг, взятый при температуре 0 °С, и полученная вода была нагрета на 100 °С. Сколько фотонов излучает лазер за 1 с? Считать, что 50

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(N \approx 2\cdot10^{20}\).

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Энергия фотона: \(E_\text{ф} = \dfrac{hc}{\lambda}\). Число фотонов, излучаемых за время \(\tau = 1\) с, равно \(N\), а полная энергия всех фотонов, излучённых за время \(t\), равна \(\dfrac{hc}{\lambda}\cdot N\cdot t\).

2. Количество теплоты, необходимое для плавления льда и нагревания воды: \(Q = m\lambda_\text{л} + cm\,\Delta t\).

3. Закон сохранения энергии с учётом коэффициента поглощения \(\eta = 0{,}5\): \(\eta\dfrac{hc}{\lambda}Nt = Q\), откуда $$N = \dfrac{\lambda\left(m\lambda_л + cm \Delta t\right)}{\eta h c t} = \dfrac{3{,}3\cdot10^{-7} (3{,}3\cdot10^{5} + 4200\cdot100)}{0{,}5\cdot6{,}6\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}\cdot1{,}25\cdot10^{4}}\approx 2\cdot10^{20}.$$

Источник: ЕГЭ по физике 2014, реальный вариант, вариант 349 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.