Олимпиады · ЕГЭ

ЕГЭ 2014, реальный вариант, вариант 381

35 задач

зад A1 Тележка

Механика › КинематикаРавноускоренное движениесложность 1/10

Начальная скорость тележки равна 5 м/с. Тележка движется с ускорением \(2\ \text{м/с}^2\), направленным в ту же сторону, что и начальная скорость. Определите скорость тележки через 3 с.

  1. 5 м/с

  2. 11 м/с

  3. 6 м/с

  4. 2 м/с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Скорость при равноускоренном движении: \(v = v_0 + at\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A2 Брусок на наклонной

Механика › ДинамикаСила трения: покой и проскальзываниеНаклонная плоскостьсложность 2/10

Брусок лежит на шероховатой наклонной опоре (см. рисунок). На него действуют три силы: сила тяжести \(m\vec g\), сила упругости опоры \(\vec N\) и сила трения \(\vec F_{\text{тр}}\). Если брусок покоится, то модуль равнодействующей сил \(\underline{\qquad\qquad}\) и \(\underline{\qquad\qquad}\) равен

Рисунок
  1. \(N + mg\)

  2. \(N\sin\alpha\)

  3. \((N + mg)\cos\alpha\)

  4. \(F_{\text{тр}}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Покоящееся тело: сумма всех трёх сил равна нулю, значит, сумма двух из них равна по модулю третьей.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A3 Коэффициент трения по графику

Механика › ДинамикаСила трения: покой и проскальзываниесложность 1/10

При исследовании зависимости силы трения скольжения \(F_{\text{тр}}\) деревянного бруска по горизонтальной поверхности стола от массы \(m\) бруска получен график, представленный на рисунке. Согласно графику в этом исследовании коэффициент трения равен

Рисунок
  1. 0,40

  2. 0,02

  3. 0,12

  4. 0,32

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила трения скольжения \(F_{\text{тр}} = \mu m g\): коэффициент равен наклону графика \(F_{\text{тр}}(m)\), делённому на \(g\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A4 Изменение импульса

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсасложность 1/10

Тело массой 3 кг движется прямолинейно под действием постоянной силы, равной 2 Н. За какое время изменение импульса тела составит 4 кг\(\cdot\)м/с?

  1. 1,5 с

  2. 2 с

  3. 6 с

  4. 8 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Второй закон Ньютона в импульсной форме: \(\Delta p = F\,\Delta t\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A5 Маятник и энергия

Колебания и волны › Механические колебанияМатематический и физический маятникМеханическая энергия, консервативные системысложность 2/10

Шарик на длинной лёгкой нерастяжимой нити совершает колебания. Максимальная потенциальная энергия шарика в поле тяжести, если считать её равной нулю в положении равновесия, равна 0,8 Дж. Максимальная скорость шарика в процессе колебаний равна 2 м/с. Какова масса шарика? Сопротивлением воздуха пренебречь.

  1. 0,1 кг

  2. 0,8 кг

  3. 0,4 кг

  4. 0,2 кг

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В положении равновесия вся энергия — кинетическая; сравните \(\frac{mv_{\max}^2}{2}\) с заданной энергией.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A6 Разность фаз в волне

Колебания и волны › Механические волныБегущие волны, скорость волнсложность 1/10

На рисунке показан профиль бегущей волны в некоторый момент времени. Разность фаз колебаний точек 1 и 5 равна

Рисунок
  1. \(2\pi\)

  2. \(\pi/2\)

  3. \(\pi/3\)

  4. \(\pi\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Точки 1 и 5 — одного типа (обе гребни); сколько длин волн между ними?

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A7 Давление газа при нагреве

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

При повышении температуры газа в запаянном сосуде его давление увеличивается. Это объясняется тем, что с ростом температуры

  1. увеличивается потенциальная энергия взаимодействия молекул газа

  2. увеличивается кинетическая энергия теплового движения молекул газа

  3. увеличиваются размеры молекул газа

  4. расширяется сосуд (увеличивается его объём)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Температура — мера средней кинетической энергии теплового движения молекул.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A8 Изохора аргона

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газИзопроцессыУравнение состояниясложность 1/10

На рисунке изображено изменение состояния постоянной массы разреженного аргона. Температура газа в состоянии 1 равна 27 °С. Какая температура соответствует состоянию 2?

Рисунок
  1. 900 К

  2. \(8\cdot10^{4}\) К

  3. 81 К

  4. 13 500 К

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Процесс 1–2 идёт при постоянном объёме; используйте \(p/T = \text{const}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A9 Условие теплообмена

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансасложность 1/10

Теплообмен между телами не происходит самопроизвольно, если тела

  1. расположены в вакууме

  2. обладают одинаковой внутренней энергией

  3. имеют одинаковую температуру

  4. имеют одинаковую теплоёмкость

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Теплообмен прекращается при выравнивании чего именно?

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A10 Внутренняя энергия газа

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиВнутренняя энергиясложность 1/10

На рисунке показан график зависимости давления одноатомного идеального газа от температуры при постоянной массе. При переходе из состояния 1 в состояние 2 внутренняя энергия газа

Рисунок
  1. увеличилась в 3 раза

  2. уменьшилась в 3 раза

  3. увеличилась в 1,5 раза

  4. уменьшилась в 1,5 раза

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для одноатомного газа \(U = \frac{3}{2}\nu RT\): внутренняя энергия пропорциональна температуре.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A11 Направление кулоновской силы

Электростатика › Поле зарядовНапряжённость поля, принцип суперпозицииЗакон Кулонасложность 2/10

Как направлена кулоновская сила, действующая на положительный точечный заряд \(+q\), помещённый в центр квадрата, в вершинах которого находятся заряды: \(+q\), \(+q\), \(-q\), \(-q\) (см. рисунок)?

Рисунок
  1. \(\downarrow\)

  2. \(\leftarrow\)

  3. \(\uparrow\)

  4. \(\rightarrow\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Нарисуйте силу от каждого заряда отдельно: одинаковые заряды отталкивают, разные притягивают.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A12 Сопротивление по фотографии цепи

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеАмперметры, вольтметры, мостысложность 2/10

На фотографии представлена электрическая цепь. Показания вольтметра даны в вольтах, амперметра — в амперах. Чему равно сопротивление неизвестного резистора? Вольтметр и амперметр считать идеальными.

Рисунок
  1. 1 Ом

  2. 2 Ом

  3. 3 Ом

  4. 4 Ом

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Вольтметр измеряет напряжение на последовательном участке: найдите полное сопротивление участка по закону Ома.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A13 Поле в центре витка

Магнетизм и индукция › Магнитное полеМагнитное поле токовсложность 2/10

На рисунке изображён проволочный виток, по которому течёт электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. Как направлен в центре витка вектор индукции магнитного поля, созданного током, протекающим по витку?

Рисунок
  1. от нас перпендикулярно плоскости чертежа (\(\oplus\))

  2. вертикально вниз (\(\downarrow\))

  3. к нам перпендикулярно плоскости чертежа (\(\odot\))

  4. вертикально вверх (\(\uparrow\))

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Правило буравчика: направление вращения тока задаёт направление \(\vec B\) в центре витка.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A14 Катушки на сердечнике

Магнетизм и индукция › Электромагнитная индукцияВихревое электрическое поле, закон Фарадеясложность 2/10

На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. В какие промежутки времени амперметр покажет наличие тока в левой катушке?

Рисунок
  1. только от 3 с до 5 с

  2. только от 0 с до 1 с и от 2 с до 3 с

  3. от 0 с до 1 с и от 2 с до 5 с

  4. только от 1 с до 2 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Ток в левой катушке возникает только тогда, когда меняется магнитный поток, то есть когда ток в правой катушке меняется.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A15 Ферзь и зеркало

Геометрическая оптика › ОтражениеПлоское зеркалосложность 2/10

На шахматной доске на расстоянии трёх клеток от вертикального плоского зеркала стоит ферзь. Его придвинули на одну клетку ближе к зеркалу. Как изменилось расстояние между ферзём и его изображением?

  1. увеличилось на 2 клетки

  2. уменьшилось на 1 клетку

  3. увеличилось на 1 клетку

  4. уменьшилось на 2 клетки

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Изображение в плоском зеркале симметрично предмету относительно зеркала.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A16 Дифракционная решётка у стены

Волновая оптика и электромагнитные волны › ДифракцияДифракционная решёткасложность 2/10

Лазерный луч падает на дифракционную решётку перпендикулярно её плоскости. На стене наблюдается серия ярких пятен, отмеченных на рисунке буквами А, В и С. Какие изменения произойдут в расположении пятен при перемещении решётки к стене в положение, показанное пунктиром?

Рисунок
  1. расстояние между пятнами уменьшится

  2. расстояние между пятнами увеличится

  3. все пятна останутся на месте

  4. пятна исчезнут

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Положение максимумов зависит от расстояния до экрана, как и их разнос.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A17 Длина волны по импульсу фотона

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 2/10

Какова длина волны электромагнитного излучения, в котором импульс фотонов равен \(1\cdot10^{-27}\) кг\(\cdot\)м/с?

  1. \(2{,}2\cdot10^{-15}\) м

  2. \(6{,}6\cdot10^{-7}\) м

  3. \(6{,}6\cdot10^{7}\) м

  4. 198 м

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Импульс фотона \(p = h/\lambda\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A18 Спектры поглощения

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

На рисунке приведены спектр поглощения разреженных атомарных паров неизвестного вещества (в середине) и спектры поглощения паров известных элементов (вверху и внизу). По анализу спектров можно утверждать, что неизвестное вещество содержит?

Рисунок
  1. натрий (Na), водород (H) и другие элементы, но не гелий (He)

  2. только натрий (Na) и водород (H)

  3. только водород (H) и гелий (He)

  4. водород (H), гелий (He) и натрий (Na)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Линии поглощения совпадают с линиями элемента только тогда, когда элемент присутствует в веществе.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1

зад A19 Бета-распад золота

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

Ядро изотопа золота \(^{204}_{79}\text{Au}\) претерпевает \(\beta^-\)-распад. В результате получается изотоп

  1. \(^{204}_{78}\text{Pt}\)

  2. \(^{200}_{77}\text{Ir}\)

  3. \(^{205}_{80}\text{Hg}\)

  4. \(^{204}_{80}\text{Hg}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При \(\beta^-\)-распаде заряд ядра растёт на единицу, массовое число не меняется.

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A20 Погрешность плотности

Общефизические методы › Методы решенияОценки, размерность и подобиесложность 2/10

При определении плотности вещества \(\rho\) ученик измерил массу образца на очень точных электронных весах: \(m = 60{,}00\) г. Объём был измерен с использованием мерного цилиндра: \(V = (15 \pm 0{,}5)\) см\(^3\). На основе этих измерений можно с уверенностью сказать, что плотность

  1. \(\rho < 3{,}8\) г/см\(^3\)

  2. \(3{,}8\) г/см\(^3 \le \rho \le 4{,}2\) г/см\(^3\)

  3. \(\rho > 4{,}2\) г/см\(^3\)

  4. \(\rho = 4{,}0\) г/см\(^3\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Найдите наибольший и наименьший возможный результат \(m/V\) с учётом погрешности объёма.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад A21 Напряжение на лампе по графикам

Электрические цепи › Нелинейные элементыВольт-амперная характеристика, нелинейные элементыЛампочки и простые цепи (7–8 класс)сложность 2/10

На рисунке изображены графики зависимости мощности лампы накаливания \(P = P(T)\) и сопротивления её спирали \(R = R(T)\) от температуры. При помощи этих графиков определите напряжение на спирали лампы при подводимой мощности \(P = 100\) Вт.

Рисунок
  1. 150 В

  2. 100 В

  3. 120 В

  4. 75 В

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

По графику \(P(T)\) найдите температуру, при которой \(P = 100\) Вт, затем сопротивление по графику \(R(T)\); далее \(U^2 = PR\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2

зад B1 Резистор: длина и ток

Электрические цепи › Постоянный токВычисление сопротивлений, симметрия, бесконечные цепочкиРабота и мощность тока, нагревателисложность 3/10

По проволочному резистору течёт ток. Как изменятся при уменьшении длины проволоки в 4 раза и увеличении силы тока вдвое следующие три величины: тепловая мощность, выделяющаяся на резисторе, напряжение на нём, его электрическое сопротивление?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

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

Тепловая мощностьНапряжениеСопротивление

зад B2 Спутник на другой орбите

Механика › ТяготениеСпутники, космические скоростисложность 3/10

В результате перехода спутника Земли с одной круговой орбиты на другую его центростремительное ускорение уменьшается. Как изменяются в результате этого перехода потенциальная энергия спутника в поле тяжести Земли, скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Земли?

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.

Потенциальная энергияСкорость движения по орбитеПериод обращения

зад B3 Процессы в аргоне

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаИзопроцессысложность 3/10

На рисунках А и Б приведены графики двух процессов 1–2 и 3–4, каждый из которых совершается одним молем аргона. Графики построены в координатах \(p\)–\(V\) и \(V\)–\(T\), где \(p\) — давление, \(V\) — объём и \(T\) — абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Рисунок

1) Внутренняя энергия газа уменьшается, при этом газ отдаёт теплоту. 2) Над газом совершают работу, при этом газ отдаёт теплоту. 3) Газ получает теплоту, но не совершает работы. 4) Газ получает теплоту и совершает работу.

АБ

зад B4 Брусок на наклонной плоскости

Механика › ДинамикаНаклонная плоскостьСила трения: покой и проскальзываниесложность 3/10

С высоты \(h\) по наклонной плоскости из состояния покоя соскальзывает брусок массой \(m\). Длина наклонной плоскости равна \(S\), а коэффициент трения между бруском и плоскостью равен \(\mu\). 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) сила трения, действующая на брусок
Б) время движения бруска

Формулы:

  1. \(\sqrt{2g\left(h-\mu\sqrt{S^2-h^2}\right)}\)

  2. \(\dfrac{mg}{S}\left(h-\mu\sqrt{S^2-h^2}\right)\)

  3. \(\sqrt{\dfrac{2S^2}{g\left(h-\mu\sqrt{S^2-h^2}\right)}}\)

  4. \(\dfrac{\mu m g}{S}\sqrt{S^2-h^2}\)

АБ

зад A22 Масса пули

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсаНеконсервативные системы, работа трениясложность 3/10

Пуля летит горизонтально со скоростью 200 м/с и пробивает насквозь деревянный брусок массой 100 г, лежащий на столе. При вылете пули из бруска её скорость равна 100 м/с, а скорость бруска равна 10 м/с. Какова масса пули?

  1. 0,1 г

  2. 5 г

  3. 10 г

  4. 100 г

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Импульс системы «пуля + брусок» по горизонтали сохраняется, так как трение о стол при внезапном ударе не успевает повлиять.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A23 Работа газа в процессе

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаВнутренняя энергиясложность 3/10

Гелий, масса которого равна 16 г, поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Работа, совершаемая газом в этом процессе, примерно равна

  1. 2,0 кДж

  2. 0,5 кДж

  3. 1,5 кДж

  4. 1,0 кДж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Первое начало термодинамики: \(Q = \Delta U + A\); для одноатомного газа \(\Delta U = \frac{3}{2}\nu R\Delta T\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4

зад A24 Нагрев кольца индукцией

Магнетизм и индукция › Электромагнитная индукцияВихревое электрическое поле, закон ФарадеяВзаимодействие и рассеяние заряженных частицсложность 3/10

Кольцо радиуса 10 см из тонкой проволоки с сопротивлением 0,01 Ом находится в однородном магнитном поле, линии индукции которого пересекают плоскость кольца под углом 60°. За какое время в кольце выделится количество теплоты 555 мкДж, если магнитная индукция возрастает со скоростью 0,05 Тл/с?

  1. 1 с

  2. 2 с

  3. 3 с

  4. 9 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

ЭДС индукции равна скорости изменения потока \(\Phi = BS\cos\varphi\), где \(\varphi\) — угол между нормалью к кольцу и \(\vec B\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад A25 Показатель преломления стекла

Геометрическая оптика › ПреломлениеПолное внутреннее отражениесложность 3/10

Синус предельного угла полного внутреннего отражения при переходе света из стекла в воду равен \(\frac{8}{9}\). Определите абсолютный показатель преломления стекла, если абсолютный показатель преломления воды \(\frac{4}{3}\).

  1. 1,2

  2. 1,33

  3. 1,5

  4. 0,83

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Предельный угол: \(\sin\alpha_{\text{пр}} = n_2/n_1\), где \(n_1\) — показатель стекла.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3

зад C1 Магнит над катушкой

Магнетизм и индукция › Электромагнитная индукцияВихревое электрическое поле, закон Фарадеясложность 4/10

Непосредственно над неподвижно закреплённой проволочной катушкой вдоль её оси на пружине подвешен полосовой магнит (см. рисунок). Куда начнёт двигаться магнит сразу после замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Какой полюс получит катушка, когда по ней пойдёт ток? Правило Ленца для магнитного взаимодействия.

▶ОтветСкрыть
Ответ

Магнит начнёт двигаться вниз: после замыкания ключа катушка с током становится магнитом, верхний её торец — южный полюс, и магнит притягивается к катушке.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Когда ключ разомкнут, тока в катушке нет, магнит висит неподвижно и пружина растянута. 2. После замыкания ключа в катушке потечёт ток, и индукция магнитного поля катушки (вблизи её оси) будет направлена вниз. 3. Катушка с током аналогична полосовому магниту, северный полюс которого в данном случае расположен у её нижнего торца, а южный — у верхнего. Значит, магнит будет притягиваться к катушке и опускаться вниз.

зад C2 Конический маятник

Механика › ДинамикаДинамика движения по окружности, конический маятниксложность 4/10

Небольшой груз, прикреплённый к нити длиной \(l = 15\) см, вращается вокруг вертикальной оси так, что нить отклоняется от вертикали на угол \(\varphi = 60^\circ\). С какой скоростью движется груз?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите второй закон Ньютона по вертикали и по горизонтали (к центру окружности радиуса \(l\sin\alpha\)).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(v = 1{,}5\) м/с

▶РешениеСкрыть
Решение

На груз действуют сила натяжения нити \(\vec T\) и сила тяжести \(m\vec g\). Во вращающейся вместе с грузом системе отсчёта, связанной с Землёй, по второму закону Ньютона: по вертикали \(T\cos\alpha = mg\); по горизонтали \(T\sin\alpha = ma_x\), где \(a_x = \dfrac{v^2}{l\sin\alpha}\) — центростремительное ускорение. Отсюда \(v^2 = gl\dfrac{\sin^2\alpha}{\cos\alpha}\). При \(\alpha = 60^\circ\) имеем \(\cos\alpha = \tfrac12\), \(\sin^2\alpha = \tfrac34\), поэтому \(v = \sqrt{\tfrac32 gl}\). Подставляя значения, получим \(v \approx 1{,}5\) м/с.

зад C3 Конденсация водяного пара

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыВлажность воздуха, точка росыИзопроцессысложность 5/10

В сосуде под поршнем находился воздух с относительной влажностью \(\varphi = 40\%\). Объём воздуха изотермически уменьшили в 5 раз. Какая часть \(\alpha\) водяных паров сконденсировалась после сжатия?

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Относительная влажность \(\varphi = p/p_{\text{нп}}\); после сжатия пар стал насыщенным и его давление осталось \(p_{\text{нп}}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\alpha = 0{,}5\) (то есть 50%)

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Относительная влажность \(\varphi = p/p_{\text{нп}}\). В начальном состоянии парциальное давление пара \(p_1 = \varphi p_{\text{нп}} = 0{,}4\,p_{\text{нп}}\), где \(p_{\text{нп}}\) — давление насыщенного пара. 2. Из уравнения Клапейрона–Менделеева \(p_1 = \dfrac{m_0 RT}{MV}\), где \(T\) — температура пара, \(V\) — объём сосуда, \(M\) — молярная масса воды, \(m_0\) — начальная масса водяного пара в сосуде. 3. После сжатия пар стал насыщенным, и его давление осталось \(p_{\text{нп}}\) (давление насыщенного пара не зависит от объёма при постоянной температуре). Поэтому \(p_{\text{нп}} = \dfrac{m_1 RT}{M(V/5)}\), где \(m_1\) — масса пара, оставшегося в виде пара. 4. Объединяя 1–3, получаем \(\dfrac{m_1}{m_0} = \dfrac{1/5}{0{,}4} = 0{,}5\), откуда \(\alpha = \dfrac{m_0 - m_1}{m_0} = 0{,}5\).

зад C4 Перезарядка конденсаторов

Электрические цепи › Конденсаторы в цепяхЦепь с конденсатором, установившийся режимСоединения конденсаторов, вычисление ёмкостейсложность 5/10

Заряженный конденсатор \(C_1 = 1\) мкФ включён в последовательную цепь из резистора \(R = 300\) Ом, незаряженного конденсатора \(C_2 = 2\) мкФ и разомкнутого ключа К (см. рисунок). После замыкания ключа в цепи выделяется количество теплоты \(Q = 30\) мДж. Чему равно первоначальное напряжение на конденсаторе \(C_1\)?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

После установления равновесия напряжения на конденсаторах равны; учтите закон сохранения заряда и энергии.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(U = 300\) В

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Первоначальный заряд конденсатора \(q = C_1U\). 2. После замыкания ключа заряды конденсаторов \(q_1\) и \(q_2\) таковы, что \(q_1 + q_2 = C_1U\) (закон сохранения электрического заряда). (1) 3. В конце перезарядки ток в цепи прекращается, напряжение на резисторе равно нулю, и напряжения на конденсаторах одинаковы: \(\dfrac{q_1}{C_1} = \dfrac{q_2}{C_2}\). (2) 4. По закону сохранения энергии выделившееся количество теплоты равно разности энергий конденсаторов в начальном и конечном состояниях: \(Q = \dfrac{C_1U^2}{2} - \dfrac{q_1^2}{2C_1} - \dfrac{q_2^2}{2C_2}\). (3) Решая систему (1)–(3), получаем \(U = \sqrt{\dfrac{2Q\,(C_1+C_2)}{C_1C_2}} = 300\) В.

зад C5 Заряд в скрещённых полях

Магнетизм и индукция › Силы в магнитном полеСила Лоренца, движение частиц в магнитном полеВзаимодействие и рассеяние заряженных частицсложность 6/10

Точечный отрицательный заряд \(q = -1{,}5\cdot10^{-12}\) Кл движется в однородных электрическом и магнитном полях. Напряжённость электрического поля \(E = 1200\) В/м; индукция магнитного поля \(B = 0{,}03\) Тл. В некоторый момент времени скорость заряда равна по величине \(\upsilon = 10^5\) м/с и лежит в плоскости векторов \(\vec B\) и \(\vec E\), при этом вектор \(\vec\upsilon\) перпендикулярен вектору \(\vec E\) и составляет с вектором \(\vec B\) угол \(\alpha = 45^\circ\). Найдите величину результирующей силы, действующей на заряд со стороны электромагнитного поля в этот момент времени.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила со стороны \(E\) — \(|q|E\), сила Лоренца — \(|q|\upsilon B\sin\alpha\); силы перпендикулярны, складывайте их по теореме Пифагора.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(F \approx 3{,}7\cdot10^{-9}\) Н

▶РешениеСкрыть
Решение

Сила, действующая на заряд со стороны электрического поля, направлена противоположно вектору \(\vec E\); её величина \(F_1 = |q|E\). Сила Лоренца, действующая на заряд со стороны магнитного поля, перпендикулярна плоскости, в которой лежат \(\vec B\) и \(\vec E\); её величина \(F_2 = |q|\upsilon B\sin\alpha\). Так как эти силы взаимно перпендикулярны, результирующая сила \(F = \sqrt{F_1^2 + F_2^2}\). Подставляя значения, \[F = \sqrt{\bigl(|q|E\bigr)^2 + \bigl(|q|\upsilon B\sin\alpha\bigr)^2} \approx 3,7\cdot10^{-9}\ \text{Н}.\]

зад C6 КПД атомной электростанции

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроЯдерные реакции, дефект массЦиклы, работа в циклесложность 5/10

Определите коэффициент полезного действия атомной электростанции, расходующей за неделю уран-235 массой 1,4 кг, если её мощность равна 38 МВт. При делении одного ядра урана-235 выделяется энергия 200 МэВ.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

КПД — отношение полезной энергии \(Pt\) к энергии, выделившейся при делении всех ядер урана.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\eta = 20\%\)

▶РешениеСкрыть
Решение

КПД электростанции \(\eta = \dfrac{E_1}{E_2}\), где \(E_1 = Pt\) — энергия, вырабатываемая электростанцией (\(P\) — мощность, \(t\) — время работы), а \(E_2 = N E_0\) — энергия, выделившаяся при делении \(N\) ядер урана, \(E_0\) — энергия одного деления. Число распавшихся ядер \(N = \dfrac{m N_A}{\mu}\), где \(\mu = 0{,}235\) кг/моль — молярная масса урана-235. Итого \[\eta = \frac{P t\,\mu}{m N_A E_0} = \frac{38\cdot10^{6}\cdot 7\cdot24\cdot3600\cdot 0,235}{1,4\cdot 6\cdot10^{23}\cdot 200\cdot 1,6\cdot10^{-13}} \approx 0,2 = 20\%.\]

Источник: ЕГЭ по физике 2014, реальный вариант, вариант 381 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.