зад 1 График скорости
Автомобиль движется по прямой улице, параллельной оси \(x\). На графике представлена зависимость проекции \(v_x\) его скорости от времени. Модуль ускорения автомобиля максимален на интервале времени

1) от 0 до 10 с
2) от 10 с до 20 с
3) от 20 с до 30 с
4) от 30 с до 40 с
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Ускорение — это наклон графика \(v_x(t)\). Сравните крутизну участков.
▶ОтветСкрыть
1
зад 2 Ускорение тела большей массы
В инерциальной системе отсчёта сила \(\vec F\) сообщает телу массой \(m\) ускорение \(\vec a\). Ускорение тела массой \(2m\) под действием силы \(\frac12\vec F\) в этой системе отсчёта равно
1) \(\vec a\)
2) \(\frac14\vec a\)
3) \(4\vec a\)
4) \(\frac32\vec a\)
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Используйте второй закон Ньютона \(\vec a = \vec F/m\) для обоих тел.
▶ОтветСкрыть
2
зад 3 Жёсткость пружины
В вашем распоряжении динамометр и линейка. Растянув пружину динамометра на 5 см, Вы обнаружили, что его показания равны 2 Н. Какова жёсткость пружины динамометра?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Н/м
▶ПодсказкаСкрыть
Закон Гука: сила равна жёсткости, умноженной на удлинение. Не забудьте перевести сантиметры в метры.
▶ОтветСкрыть
40 Н/м
зад 4 Энергия пружины
При упругой деформации 1 см стальная пружина имеет потенциальную энергию 1 Дж. Насколько увеличится потенциальная энергия этой пружины при увеличении деформации ещё на 1 см?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Дж
▶ПодсказкаСкрыть
Потенциальная энергия пружины пропорциональна квадрату деформации.
▶ОтветСкрыть
3 Дж
зад 5 Длина звуковой волны
Сигнал гидролокатора подводной лодки, отразившись от цели, отстоящей от неё на 3 км, зарегистрирован через 4 с после его подачи. Частота колебаний вибратора гидролокатора 10 кГц. Определите длину звуковой волны в воде.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) см
▶ПодсказкаСкрыть
Сигнал проходит путь туда и обратно. Длина волны связана со скоростью звука и частотой.
▶ОтветСкрыть
15 см
зад 6 Шарик, брошенный горизонтально
Шарик массой \(m\), брошенный горизонтально с высоты \(H\) с начальной скоростью \(v_0\), за время полёта \(t\) пролетел в горизонтальном направлении расстояние \(L\) (см. рисунок). В другом опыте на этой же установке шарик массой \(2m\) бросают со скоростью \(2v_0\). Что произойдёт при этом с дальностью полёта и ускорением шарика? Сопротивлением воздуха пренебречь.

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.
Дальность полёта: \(\underline{\qquad}\). Ускорение: \(\underline{\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Время падения с высоты \(H\) не зависит от начальной скорости, а ускорение при свободном падении не зависит от массы.
▶ОтветСкрыть
Дальность полёта — 1 (увеличится), ускорение — 3 (не изменится): ответ «13».
зад 7 Брусок на наклонной плоскости
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 определить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ:
А) сила трения, действующая на брусок
Б) время движения бруска
ФОРМУЛЫ:

| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
Сила трения равна \(\mu N\), где нормальная сила \(N = mg\cos\alpha\), а \(\sin\alpha = h/S\). Время находится из равноускоренного движения на длине \(S\).
▶ОтветСкрыть
А — 4, Б — 3: ответ «43».
зад 8 Свойства газов
Молекулы газов находятся в среднем на больших расстояниях друг от друга по сравнению с их размерами, силы взаимодействия между ними незначительны. Этим можно объяснить следующие свойства газов:
А. Газ не сохраняет своей формы.
Б. Газ не сохраняет своего объёма.
В. Газ имеет большую сжимаемость.
Какое(-ие) из утверждений правильно(-ы)?
1) только Б
2) только В
3) А и Б
4) А, Б, В
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Вспомните, почему газ занимает весь предоставленный ему объём и легко сжимается.
▶ОтветСкрыть
4
зад 9 Остывание затвердевшего вещества
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?

1) 2-3
2) 5-6
3) 1-2
4) 6-7
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Остывание затвердевшего вещества — участок после того, как вещество полностью перешло в твёрдое состояние; температура на нём падает.
▶ОтветСкрыть
4
зад 10 Плавление свинца
Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы расплавить 20 г свинца, взятого при температуре плавления?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Дж
▶ПодсказкаСкрыть
При плавлении при температуре плавления вся теплота идёт на разрушение кристаллической решётки: \(Q = \lambda m\).
▶ОтветСкрыть
500 Дж
зад 11 КПД тепловой машины Карно
Температуру нагревателя тепловой машины Карно понизили, оставив температуру холодильника прежней. Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и количество теплоты, полученное газом за цикл от нагревателя? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
КПД тепловой машины: \(\underline{\qquad}\). Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл работы: \(\underline{\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
КПД Карно равен \(1 - T_2/T_1\). Количество теплоты от нагревателя \(Q_1 = Q_2 T_1/T_2\) при неизменном \(Q_2\).
▶ОтветСкрыть
Оба значения уменьшаются: ответ «22».
зад 12 КПД и теплота двигателя Карно
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, описывающими работу этого двигателя, и формулами, по которым их можно вычислить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ:
А) КПД двигателя
Б) количество теплоты, получаемое двигателем за цикл от нагревателя
ФОРМУЛЫ:

| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
КПД идеальной тепловой машины определяется только температурами; теплота от нагревателя связана с работой через КПД.
▶ОтветСкрыть
А — 2, Б — 3: ответ «23».
зад 13 Заряд лёгкого шарика
Отрицательно заряженное тело отталкивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика
А. положителен
Б. отрицателен
В. равен нулю
Правильно(-ы) утверждение(-я):
1) только А
2) только Б
3) только В
4) А или В
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Одноимённые заряды отталкиваются. Вспомните, что незаряженный шарик не отталкивается от заряженного тела.
▶ОтветСкрыть
2
зад 14 Магнитное поле витка
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?

1) от нас перпендикулярно плоскости чертежа
2) вертикально вниз
3) к нам перпендикулярно плоскости чертежа
4) вертикально вверх
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Примените правило правого винта (буравчика) к направлению тока в витке.
▶ОтветСкрыть
3
зад 15 Сила тока по шкалам приборов
На рисунке приведена схема электрической цепи, собранной учеником для исследования зависимости силы тока, проходящего через резистор, от напряжения на нём. На рисунках 1 и 2 показаны шкалы амперметра и вольтметра. Какова будет сила тока в цепи при напряжении на резисторе 5,4 В? Ответ округлите до десятых.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) А
▶ПодсказкаСкрыть
Сначала определите по шкалам цену деления и показания приборов, затем применяйте закон Ома.
▶ОтветСкрыть
0,7 А
зад 16 Заряд в колебательном контуре
Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. В нём наблюдаются гармонические электромагнитные колебания с периодом 6 мкс. Максимальный заряд одной из обкладок конденсатора при этих колебаниях равен 4 мкКл. Каким будет модуль заряда этой обкладки в момент времени \(t = 1{,}5\) мкс, если в начальный момент времени её заряд равен нулю?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) мкКл
▶ПодсказкаСкрыть
Заряд меняется по закону \(q = q_{\max}\sin(2\pi t/T)\). Подставьте \(t = 1{,}5\) мкс и \(T = 6\) мкс.
▶ОтветСкрыть
4 мкКл
зад 17 Тепловая мощность резистора
По проволочному резистору течёт ток. Как изменятся при уменьшении длины проволоки в 4 раза и увеличении силы тока вдвое тепловая мощность, выделяющаяся на резисторе, и его электрическое сопротивление? 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.
Тепловая мощность, выделяющаяся на резисторе: \(\underline{\qquad}\). Электрическое сопротивление резистора: \(\underline{\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Сопротивление проволоки пропорционально её длине. Мощность равна \(I^2R\).
▶ОтветСкрыть
Мощность не меняется (3), сопротивление уменьшается (2): ответ «32».
зад 18 Тепловая мощность в цепи с ключом
На рисунке показана цепь постоянного тока. Сопротивления обоих резисторов одинаковы и равны \(R\). Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (\(\varepsilon\) — ЭДС источника тока). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ:
А) тепловая мощность на резисторе \(R_1\) при замкнутом ключе К
Б) тепловая мощность на резисторе \(R_1\) при разомкнутом ключе К
ФОРМУЛЫ:

| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
Сравните напряжение на \(R_1\) при замкнутом и разомкнутом ключе: при замыкании ключа в цепи меняется сопротивление.
▶ОтветСкрыть
А — 2, Б — 4: ответ «24».
зад 19 Атом Резерфорда
На рисунке изображены схемы четырёх атомов, соответствующие модели атома Резерфорда. Чёрными точками обозначены электроны. Какая схема соответствует атому \(^{6}_{3}\mathrm{Li}\)?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Число электронов в нейтральном атоме равно зарядовому числу (числу протонов), а не массовому.
▶ОтветСкрыть
4
зад 20 Частица в ядерной реакции
Укажите частицу \(X\) в ядерной реакции \(^{56}_{25}\mathrm{Mn} + X \to {}^{56}_{26}\mathrm{Fe} + {}^{1}_{0}n\).
1) \(^{1}_{1}\mathrm{H}\)
2) \(^{1}_{0}n\)
3) \(^{0}_{-1}e\)
4) \(^{2}_{1}\mathrm{H}\)
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Сохраните сумму массовых чисел и сумму зарядовых чисел в обеих частях реакции.
▶ОтветСкрыть
1
зад 21 Распад полония
Ядра полония \(^{210}_{84}\mathrm{Po}\) 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 1, пройдёт график зависимости от времени числа ещё не испытавших радиоактивный распад ядер полония?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Число нераспавшихся ядер уменьшается вдвое за каждый период полураспада.
▶ОтветСкрыть
2
зад 22 Распад ртути в таллий
Большое число \(N\) радиоактивных ядер \(^{203}_{80}\mathrm{Hg}\) распадается, образуя стабильные дочерние ядра \(^{203}_{81}\mathrm{Tl}\). Период полураспада равен 46,6 суток. Какое количество исходных ядер останется через 139,8 суток, а дочерних появится за 93,2 суток после начала наблюдений? Установите соответствие между величинами и их значениями. К каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ВЕЛИЧИНЫ:
А) количество ядер \(^{203}_{80}\mathrm{Hg}\) через 139,8 суток
Б) количество ядер \(^{203}_{81}\mathrm{Tl}\) через 93,2 суток
ИХ ЗНАЧЕНИЕ:
1) \(N/8\)
2) \(N/4\)
3) \(3N/4\)
4) \(7N/8\)
| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
139,8 суток — это три периода полураспада. Дочерние ядра накапливаются за счёт распада исходных.
▶ОтветСкрыть
А — 1, Б — 3: ответ «13».
зад 23 Толщина листа бумаги
С помощью ученической линейки измерили толщину пачки из 500 листов бумаги. Толщина пачки оказалась \((50 \pm 1)\) мм. Толщина одного листа бумаги равна
1) \((0{,}1 \pm 0{,}02)\) мм
2) \((0{,}1 \pm 1{,}0)\) мм
3) \((0{,}100 \pm 0{,}002)\) мм
4) \((0{,}05 \pm 0{,}02)\) мм
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Разделите толщину пачки и погрешность на число листов.
▶ОтветСкрыть
3
зад 24 Зависимость силы упругости от длины
Ученик проводит опыт, исследуя зависимость модуля силы упругости пружины от длины пружины. Эта зависимость выражается формулой \(F(l) = k\,|l - l_0|\), где \(l_0\) — длина пружины в недеформированном состоянии. График полученной зависимости приведён на рисунке. Выберите два утверждения, соответствующих результатам этого опыта, и укажите их номера.

1) Длина пружины в недеформированном состоянии равна 3 см.
2) Для данной пружины закон Гука выполняется только при деформации до 1 см.
3) Жёсткость пружины равна 200 Н/м.
4) При длине 1 см пружина разрушается.
5) Жёсткость пружины при сжатии меньше, чем при растяжении.
Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Минимум графика силы соответствует недеформированной пружине; наклон графика даёт жёсткость.
▶ОтветСкрыть
13
зад 25 Длина рычага
Груз массой 120 кг удерживают с помощью рычага, приложив к его концу вертикально направленную силу 300 Н (см. рисунок). Рычаг состоит из шарнира без трения и длинного однородного стержня массой 30 кг. Расстояние от оси шарнира до точки подвеса груза равно 1 м. Длина стержня равна

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) м
▶ПодсказкаСкрыть
Запишите равенство моментов сил относительно оси шарнира. Вес стержня приложен к его середине.
▶ОтветСкрыть
4 м (при \(g = 10\) м/с²)
зад 26 Объём газа при изохорном нагреве
На рисунке показан график изменения давления 32 моль газа при изохорном нагревании. Каков объём этого газа? Ответ округлите до десятых.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) м\(^3\)
▶ПодсказкаСкрыть
При изохорном процессе \(p/T\) постоянно; запишите уравнение Клапейрона — Менделеева для одной точки графика.
▶ОтветСкрыть
0,4 м\(^3\)
зад 27 ЭДС в кольце
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 \(60^\circ\). За какое время в кольце выделится количество теплоты 555 мкДж, если магнитная индукция возрастает со скоростью 0,05 Тл/с? Ответ округлите до целых.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) с
▶ПодсказкаСкрыть
Магнитный поток зависит от нормальной к плоскости кольца составляющей индукции, равной \(B\sin 60^\circ\).
▶ОтветСкрыть
3 с
зад 28 Поршень в опускающемся лифте
На полу неподвижного лифта стоит теплоизолированный сосуд, открытый сверху. В сосуде под тяжёлым подвижным поршнем находится одноатомный идеальный газ. Поршень находится в равновесии. Лифт начинает равноускоренно опускаться вниз. Куда сдвинется поршень относительно сосуда после начала движения лифта и как при этом изменится температура газа в сосуде? Трением между поршнем и стенками сосуда, а также утечкой газа из сосуда пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

▶ПодсказкаСкрыть
При ускоренном движении вниз эффективная сила тяжести для поршня уменьшается. Что будет с давлением газа и с его работой при расширении в теплоизолированном сосуде?
▶ОтветСкрыть
Поршень сдвинется вверх, температура газа понизится.
▶РешениеСкрыть
1. Поршень сдвинется вверх. Температура газа в сосуде понизится.
2. Пусть масса поршня \(M\), а площадь его основания \(S\). Атмосферное давление над поршнем равно \(p_{\text{атм}}\), первоначальное давление газа в сосуде равно \(p_1\). Поскольку поршень первоначально находится в равновесии, \(p_1 = p_{\text{атм}} + \dfrac{Mg}{S}\).
3. При движении лифта с ускорением \(a\), направленным вниз, поршень сдвинется и займёт относительно сосуда новое положение равновесия, в котором давление газа в сосуде станет равным \(p_2 = p_{\text{атм}} + \dfrac{M(g-a)}{S} < p_1\). Поскольку сосуд теплоизолирован и изменения числа частиц нет, уменьшение давления возможно только за счёт расширения газа. При этом газ совершает работу, \(A > 0\).
4. Поскольку сосуд теплоизолированный, газ, находящийся под поршнем, участвует в адиабатическом процессе. В этом случае, по первому закону термодинамики, газ совершает работу за счёт уменьшения внутренней энергии.
5. Уменьшение внутренней энергии газа повлечёт за собой понижение его температуры \(\left(\Delta U = \dfrac{3}{2}\nu R\,\Delta T\right)\).
зад 29 Брусок и грузик на нити
В установке, изображённой на рисунке, грузик \(A\) соединён перекинутой через блок нитью с бруском \(B\), лежащим на горизонтальной поверхности трибометра, закреплённого на столе. Грузик отводят в сторону, приподнимая его на высоту \(H\), и отпускают. Длина свисающей части нити равна \(L\). Какую величину должна превзойти масса грузика, чтобы брусок сдвинулся с места в момент прохождения грузиком нижней точки траектории? Масса бруска \(M\), коэффициент трения между бруском и поверхностью \(\mu\). Трением в блоке, а также размерами блока пренебречь.

▶ПодсказкаСкрыть
В нижней точке натяжение нити складывается из веса грузика и центростремительной составляющей; скорость найдите из закона сохранения энергии.
▶ОтветСкрыть
\(m > \dfrac{\mu M}{\dfrac{2H}{L}+1}\) (допускается ответ в виде равенства).
▶РешениеСкрыть
Брусок сдвигается с места, если сила, действующая на него со стороны нити, станет больше максимальной силы трения покоя: \(T > F_{\text{тр.макс}}\), т.е. \(T > \mu M g\).
Второй закон Ньютона для грузика в нижнем положении: $$\frac{mv^2}{L} = T - mg. (1)$$
Закон сохранения механической энергии: \(mgH = \dfrac{mv^2}{2}\), откуда \(\dfrac{mv^2}{L} = \dfrac{2mgH}{L}\). (2)
Подставляя (2) в (1), получим $$T = \frac{2mgH}{L} + mg = mg\left(\frac{2H}{L}+1\right) > \mu M g,$$ откуда $$m > \frac{\mu M}{\dfrac{2H}{L}+1}.$$
зад 30 Пробка и давление газа
В сосуде объёмом \(V = 0{,}02\) м³ с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью \(S\), заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя \(F\) пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение \(S\), полагая газ идеальным.
▶ПодсказкаСкрыть
Пробка выскочит, когда избыточное давление газа станет равно \(F/S\). Для изохорного процесса работа равна нулю, и вся теплота идёт на изменение внутренней энергии.
▶ОтветСкрыть
\(S = 2\cdot10^{-4}\) м²
▶РешениеСкрыть
Пробка выскочит, если сила, с которой газ давит изнутри на пробку, превысит суммарную силу давления атмосферного воздуха снаружи на пробку и трения пробки о края отверстия. Это произойдёт, когда давление газа превысит атмосферное давление на величину \(\Delta p = \dfrac{F}{S}\), откуда \(S = \dfrac{F}{\Delta p}\).
Поскольку изначально давление газа в сосуде равно атмосферному, именно такое изменение давления газа определяет предельное количество теплоты, переданное газу.
Поскольку объём \(V\) газа не меняется, изменение давления газа связано с изменением его температуры \(T\). Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева \(V\,\Delta p = \nu R\,\Delta T\), где \(\nu\) — количество газообразного вещества.
Чтобы найти изменение температуры газа, обратимся к первому закону термодинамики: \(\Delta U = A + Q\). В нашем случае работа внешних сил \(A = 0\), поскольку объём газа не меняется, и изменение внутренней энергии газа равно количеству полученной им теплоты: \(\Delta U = Q\).
Для идеального одноатомного газа \(\Delta U = \dfrac{3}{2}\nu R\,\Delta T\). Соотнеся это равенство с уравнением Клапейрона — Менделеева и равенством \(\Delta U = Q\), находим: $$V \Delta p = \frac{2}{3}\Delta U = \frac{2}{3}Q, \Delta p = \frac{2Q}{3V} = \frac{2\cdot15\cdot10^3}{3\cdot2\cdot10^{-2}} = 5\cdot10^5 Па.$$
Следовательно, \(S = \dfrac{100}{5\cdot10^5} = 2\cdot10^{-4}\) м².
Ответ: \(S = 2\cdot10^{-4}\) м².
зад 31 Конденсатор и резистор
В схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1. В момент \(t_0 = 0\) ключ перевели в положение 2. К моменту \(t > 0\) на резисторе \(R\) выделилось количество теплоты \(Q = 25\) мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна \(I = 0{,}1\) мА. Чему равно сопротивление резистора \(R\)? ЭДС батареи \(\mathcal{E} = 15\) В, её внутреннее сопротивление \(r = 30\) Ом, ёмкость конденсатора \(C = 0{,}4\) мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.

▶ПодсказкаСкрыть
После переключения ключа энергия, запасённая в конденсаторе, частично переходит в тепло на резисторе, а частично остаётся в конденсаторе.
▶ОтветСкрыть
\(R = 100\) кОм
▶РешениеСкрыть
1. К моменту \(t_0 = 0\) конденсатор полностью заряжен, ток в левой части схемы равен нулю, поэтому напряжение между обкладками конденсатора равно ЭДС \(\mathcal{E}\), энергия конденсатора \(W_0 = \dfrac{C\mathcal{E}^2}{2}\) (см. рисунок в условии).
2. В момент \(t > 0\) напряжение на конденсаторе \(U\) равно напряжению \(IR\) на резисторе в правой части схемы. Энергия конденсатора в этот момент $$W = \frac{CU^2}{2} = \frac{C(IR)^2}{2}.$$
3. Пренебрегая потерями на излучение, получаем баланс энергии: \(W_0 = W + Q\), или $$\frac{C\mathcal{E}^2}{2} = \frac{C(IR)^2}{2} + Q,$$ откуда \(R = \dfrac{1}{I}\sqrt{\mathcal{E}^2 - \dfrac{2Q}{C}} = 100\) кОм.
Ответ: \(R = 100\) кОм.
зад 32 Сила Лоренца и кулоновская сила
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 \(v = 10^5\) м/с и лежит в плоскости векторов \(\vec B\) и \(\vec E\), при этом вектор \(\vec v\) 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.

▶ПодсказкаСкрыть
Сложите электрическую и магнитную (силу Лоренца) составляющие силы как перпендикулярные векторы.
▶ОтветСкрыть
\(F \approx 3{,}7\cdot10^{-9}\) Н
▶РешениеСкрыть
Сила, действующая на заряд со стороны электрического поля, направлена противоположно вектору \(\vec E\). Величина силы определяется формулой \(F_1 = |q|E\).
Сила Лоренца, действующая на заряд со стороны магнитного поля, направлена по правилу левой руки перпендикулярно плоскости чертежа «от нас». Величина силы определяется формулой \(F_2 = |q|vB\sin\alpha\). Величина результирующей силы \(F = \sqrt{F_1^2 + F_2^2}\).
$$F = |q|\sqrt{E^2 + (vB\sin\alpha)^2} = 1{,}5\cdot10^{-12}\cdot\sqrt{1200^2 + \left(10^5\cdot0{,}03\cdot\frac{\sqrt2}{2}\right)^2} \approx 3{,}7\cdot10^{-9} Н.$$
Ответ: \(F \approx 3{,}7\cdot10^{-9}\) Н.
Источник: ЕГЭ по физике 2016, реальный вариант, вариант 059 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.