зад 1 Ускорение при торможении
Тело, двигаясь в положительном направлении оси \(Ox\) прямолинейно и равноускоренно, за некоторое время уменьшило свою скорость в 2 раза. Какой из графиков зависимости проекции ускорения от времени соответствует такому движению?

▶ПодсказкаСкрыть
Ускорение постоянно; его знак определяется тем, разгоняется тело или тормозит.
▶ОтветСкрыть
4
зад 2 Сила притяжения астероида
Мимо Земли летит астероид в направлении, показанном на рисунке пунктирной стрелкой. Вектор \(\vec F_A\) показывает силу притяжения астероида Землёй.

Известно, что масса Земли в \(10^5\) раз больше массы астероида. По какой стрелке (1 или 2) направлена и чему равна по модулю сила, действующая на Землю со стороны астероида?
[1)] по стрелке 1, равна \(F_A\)
[2)] по стрелке 1, равна \(10^5 F_A\)
[3)] по стрелке 2, равна \(10^{-5} F_A\)
[4)] по стрелке 2, равна \(F_A\)
▶ПодсказкаСкрыть
Сила взаимодействия тел по третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению.
▶ОтветСкрыть
1
зад 3 Растяжение пружины
Под действием силы 3 Н пружина удлинилась на 4 см. Чему равен модуль силы, под действием которой удлинение этой пружины составит 6 см?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Н
▶ПодсказкаСкрыть
Сила упругости пропорциональна удлинению (закон Гука), поэтому отношение сил равно отношению удлинений.
▶ОтветСкрыть
\(4{,}5\) Н
зад 4 Импульс второго осколка
Снаряд, имеющий в точке \(O\) траектории импульс \(\vec p_0\), разорвался на два осколка. Один из осколков имеет импульс \(\vec p_1\). Каким из векторов (1, 2, 3 или 4) изображается импульс второго осколка?

▶ПодсказкаСкрыть
Импульс системы сохраняется при разрыве: сумма импульсов осколков равна исходному импульсу снаряда.
▶ОтветСкрыть
1
зад 5 Коромысло весов
Коромысло весов, к которому подвешены на нитях два тела (см. рисунок), находится в равновесии. Во сколько раз нужно уменьшить плечо \(d_1\), чтобы после увеличения массы первого тела в 3 раза равновесие сохранилось? (Коромысло и нити считать невесомыми.)

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) в раз(а)
▶ПодсказкаСкрыть
Условие равновесия рычага: сумма моментов сил относительно точки подвеса равна нулю.
▶ОтветСкрыть
3
зад 6 Брусок в жидкостях
На поверхности керосина плавает сплошной деревянный брусок. Как изменятся глубина погружения бруска и сила Архимеда, действующая на брусок, если его перенести из керосина в воду? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
[1)] увеличится
[2)] уменьшится
[3)] не изменится
Глубина погружения бруска. Сила Архимеда: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Брусок плавает, когда сила Архимеда уравновешивает силу тяжести; сравните плотность воды и керосина.
▶ОтветСкрыть
23
зад 7 Амплитуды скорости и ускорения
Материальная точка движется по оси \(x\). Её координата меняется по закону: \(x(t) = A\sin(\omega t + \varphi_0)\). 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 ВЕЛИЧИНЫ:
[А)] амплитуда скорости точки \(v_{\max}\)
[Б)] амплитуда ускорения точки \(a_{\max}\)
[1)] \(\dfrac{A}{\omega^2}\)
[2)] \(\dfrac{A}{\omega}\)
[3)] \(\omega A\)
[4)] \(\omega^2 A\)
А.Б: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Скорость и ускорение получаются последовательным дифференцированием \(x(t)\) по времени.
▶ОтветСкрыть
А–3, Б–4 (ответ: 34)
зад 8 Кристаллизация воды
При кристаллизации вода переходит из жидкого состояния в кристаллическое. Что происходит при этом переходе с температурой и внутренней энергией воды?
[1)] уменьшается и температура, и внутренняя энергия
[2)] уменьшается температура, не изменяется внутренняя энергия
[3)] уменьшается внутренняя энергия, не изменяется температура
[4)] уменьшается температура, возрастает внутренняя энергия
▶ПодсказкаСкрыть
При фазовом переходе температура остаётся постоянной, а внутренняя энергия связана с тем, что энергия выделяется.
▶ОтветСкрыть
3
зад 9 Участок без работы
На рисунке приведён цикл, осуществляемый с идеальным газом (\(\nu = \text{const}\)). На каком участке работа не совершается ни газом, ни внешними силами?

[1)] \(AB\)
[2)] \(BC\)
[3)] \(CD\)
[4)] \(DA\)
▶ПодсказкаСкрыть
Работа газа связана с изменением его объёма; на участке, где объём не меняется, работа равна нулю.
▶ОтветСкрыть
4
зад 10 Газ в сосуде
В ходе эксперимента давление разреженного газа в сосуде снизилось в 5 раз, а средняя энергия теплового движения его молекул увеличилась в 2 раза. Во сколько раз уменьшилась концентрация молекул газа в сосуде?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) в раз(а)
▶ПодсказкаСкрыть
Давление связано с концентрацией молекул и средней энергией их теплового движения: \(p = nkT\), а средняя энергия пропорциональна \(T\).
▶ОтветСкрыть
10
зад 11 Изобарное охлаждение
1 моль одноатомного идеального газа изобарно охладился. Как изменились при этом его объём и внутренняя энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
[1)] увеличилась
[2)] уменьшилась
[3)] не изменилась
Объём газа. Внутренняя энергия газа: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
При изобарном процессе \(V/T\) постоянно; внутренняя энергия одноатомного газа равна \(\frac{3}{2}\nu RT\).
▶ОтветСкрыть
22
зад 12 Конденсация пара
На рисунке показан график изменения температуры \(T\) вещества при постоянном давлении по мере выделения им количества теплоты \(Q\). В начальный момент времени вещество находилось в газообразном состоянии. Какие участки графика соответствуют конденсации пара и остыванию вещества в твёрдом состоянии? Установите соответствие между тепловыми процессами и участками графика. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕССЫ:
[А)] конденсация пара
[Б)] остывание твёрдого вещества
[1)] 1
[2)] 2
[3)] 3
[4)] 4
А.Б: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
На горизонтальных участках графика вещество меняет агрегатное состояние при постоянной температуре, на наклонных — остывает.
▶ОтветСкрыть
А–1, Б–4 (ответ: 14)
зад 13 Интерференция от двух щелей
На плоскую непрозрачную пластину с двумя узкими параллельными щелями падает по нормали плоская монохроматическая волна из зелёной части видимого спектра. За пластиной на параллельном ей экране наблюдается интерференционная картина, содержащая большое число полос. Если использовать монохроматический свет из красной части видимого спектра, то
[1)] расстояние между интерференционными полосами увеличится
[2)] расстояние между интерференционными полосами уменьшится
[3)] расстояние между интерференционными полосами не изменится
[4)] интерференционная картина станет невидимой для глаза
▶ПодсказкаСкрыть
Ширина интерференционных полос пропорциональна длине волны света.
▶ОтветСкрыть
1
зад 14 Сила в центре квадрата
Как направлена кулоновская сила \(\vec F\), действующая на положительный точечный заряд \(2q\), помещённый в центр квадрата, в вершинах которого находятся заряды: \(+q\), \(+q\), \(-q\), \(-q\) (см. рисунок)?

[1)] \(\rightarrow\)
[2)] \(\leftarrow\)
[3)] \(\uparrow\)
[4)] \(\downarrow\)
▶ПодсказкаСкрыть
Силы от каждого заряда складываются как векторы; для одинаковых по модулю зарядов в центре квадрата силы попарно компенсируются не всегда.
▶ОтветСкрыть
2
зад 15 Ускорение пылинки
Во сколько раз увеличится ускорение заряженной пылинки, движущейся в электрическом поле, если её заряд увеличить в 6 раз, а напряжённость поля уменьшить в 2 раза? Силу тяжести и сопротивление воздуха не учитывать.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) в раз(а)
▶ПодсказкаСкрыть
Ускорение в электрическом поле равно \(a = qE/m\).
▶ОтветСкрыть
3
зад 16 ЭДС в рамке
В некоторой области пространства создано вертикальное однородное магнитное поле. Горизонтальная квадратная металлическая рамка площадью \(S\) движется через границу этой области с постоянной скоростью \(\vec v\), направленной перпендикулярно стороне рамки и вектору магнитной индукции \(\vec B\) (см. рисунок, вид сверху). ЭДС индукции, генерируемая при этом в рамке, равна \(\mathcal{E}\). Во сколько раз больше будет ЭДС в металлической квадратной рамке площадью \(4S\), если она будет двигаться в этом поле точно так же, как и первая рамка?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) в раз(а)
▶ПодсказкаСкрыть
ЭДС при движении стороны рамки в поле пропорциональна длине стороны, которая пересекает границу поля.
▶ОтветСкрыть
2
зад 17 Цепь с ключом
На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС \(\mathcal{E}\) и два резистора: \(R_1\) и \(R_2\). Если ключ К замкнуть, то как изменятся сила тока через резистор \(R_1\) и суммарная тепловая мощность, выделяющаяся на внешнем участке цепи? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
[1)] увеличится
[2)] уменьшится
[3)] не изменится
Сила тока через резистор \(R_1\). Суммарная тепловая мощность, выделяющаяся на внешнем участке цепи: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Замыкание ключа изменяет сопротивление внешнего участка; сравните его до и после замыкания.
▶ОтветСкрыть
11
зад 18 Провод и заряд
По вертикальному длинному прямому проводу течёт постоянный ток \(I\). В момент времени \(t\) в точке \(C\) рядом с проводом оказывается положительно заряженная частица со скоростью \(\vec v\), направленной параллельно проводу (см. рисунок). Как направлены вектор индукции \(\vec B\) магнитного поля провода в точке \(C\) и сила Лоренца, действующая на заряженную частицу в момент времени \(t\)? Установите соответствие между векторами и их направлениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ВЕКТОРЫ:
[А)] вектор индукции магнитного поля провода в точке \(C\)
[Б)] сила Лоренца, действующая на заряженную частицу
[1)] от наблюдателя (\(\oplus\))
[2)] к наблюдателю (\(\odot\))
[3)] горизонтально влево (\(\leftarrow\))
[4)] горизонтально вправо (\(\rightarrow\))
А.Б: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Поле провода находите по правилу буравчика, силу Лоренца — по правилу левой руки для положительного заряда.
▶ОтветСкрыть
А–1, Б–3 (ответ: 13)
зад 19 Структура ядра аргона
Какая из строчек таблицы правильно отражает структуру ядра \(^{37}_{18}\mathrm{Ar}\)?
| № | \(p\) — число протонов | \(n\) — число нейтронов |
| 1) | 18 | 19 |
| 2) | 18 | 37 |
| 3) | 37 | 18 |
| 4) | 37 | 55 |
▶ПодсказкаСкрыть
Нижний индекс — число протонов, а массовое число равно сумме протонов и нейтронов.
▶ОтветСкрыть
1
зад 20 Распады радия
Изотоп \(^{226}_{88}\mathrm{Ra}\) превратился в изотоп \(^{206}_{82}\mathrm{Pb}\). При этом произошло
[1)] пять \(\alpha\)-распадов и четыре \(\beta\)-распада
[2)] четыре \(\alpha\)-распада и три \(\beta\)-распада
[3)] два \(\alpha\)-распада и два \(\beta\)-распада
[4)] два \(\alpha\)-распада и три \(\beta\)-распада
▶ПодсказкаСкрыть
Альфа-распад уменьшает массовое число на 4 и заряд на 2; бета-распад заряд увеличивает на 1.
▶ОтветСкрыть
1
зад 21 Энергетические уровни
Схема низших энергетических уровней атомов разреженного атомарного газа имеет вид, изображённый на рисунке. В начальный момент времени атомы находятся в состоянии с энергией \(E_{(2)}\). Фотоны с какой энергией будет излучать данный газ при переходе в состояние с энергией \(E_{(1)}\)?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) эВ
▶ПодсказкаСкрыть
Энергия излучаемого фотона равна разности энергий начального и конечного состояний атома.
▶ОтветСкрыть
\(1{,}5\) эВ
зад 22 Изотопы меди
У одного изотопа меди массовое число равно \(A_1\), а у другого равно \(A_2\), причём \(A_2 > A_1\). Как меняется число протонов и число нейтронов в ядре при переходе от первого изотопа ко второму? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
[1)] увеличивается
[2)] уменьшается
[3)] не изменяется
Число протонов в ядре. Число нейтронов в ядре: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра; массовое число равно сумме протонов и нейтронов.
▶ОтветСкрыть
31
зад 23 Опыты с призмой
Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Было выдвинуто предположение о том, что ширина пучка на экране за призмой зависит от угла, под которым луч света падает на грань призмы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие два опыта (см. рисунок) нужно провести для такого исследования?

[1)] Б и В
[2)] Б и Г
[3)] А и Б
[4)] А и В
▶ПодсказкаСкрыть
Для проверки зависимости от угла падения нужны опыты, где меняется только угол падения, а призма одна и та же.
▶ОтветСкрыть
3
зад 24 Линза в воде
Стеклянную линзу (показатель преломления стекла \(n_{\text{стекла}} = 1{,}54\)), показанную на рисунке, перенесли из воздуха (\(n_{\text{воздуха}} = 1\)) в воду (\(n_{\text{воды}} = 1{,}33\)). Выберите два верных утверждения о характере изменений, произошедших с линзой.

[1)] Линза из рассеивающей превратилась в собирающую.
[2)] Фокусное расстояние уменьшилось, оптическая сила увеличилась.
[3)] Линза из собирающей превратилась в рассеивающую.
[4)] Фокусное расстояние увеличилось, оптическая сила уменьшилась.
[5)] Линза осталась собирающей.
▶ПодсказкаСкрыть
Оптическая сила линзы зависит от отношения показателя преломления стекла к показателю преломления среды.
▶ОтветСкрыть
45
зад 25 Ворот
Какой длины \(l\) должна быть рукоятка ворота, чтобы при усилии в 75 Н равномерно поднимать груз массой 30 кг? Радиус вала ворота 15 см. Трением пренебречь.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) см
▶ПодсказкаСкрыть
Момент силы, приложенной к рукоятке, уравновешивает момент силы тяжести груза относительно оси вала.
▶ОтветСкрыть
60 см
зад 26 Гелий на графике
На рисунке представлен график зависимости давления от температуры гелия, занимающего в состоянии 2 объём \(8\) м\(^3\). Какой объём соответствует состоянию 1, если масса гелия не меняется?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) м\(^3\)
▶ПодсказкаСкрыть
Постоянная температура на графике означает изотермический процесс; для него \(pV\) постоянно.
▶ОтветСкрыть
2 м\(^3\)
зад 27 Частицы в магнитном поле
Две частицы, имеющие отношение зарядов \(q_1/q_2 = 2\), влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям. Определите отношение масс этих частиц \(m_1/m_2\), если отношение периодов обращения этих частиц \(T_1/T_2 = 0{,}5\).
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Период обращения заряда в однородном магнитном поле равен \(T = 2\pi m/(qB)\).
▶ОтветСкрыть
1
зад 28 Гильза у пластины
Около небольшой металлической пластины, укреплённой на изолирующей подставке, подвесили на шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на неё положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его.

▶ПодсказкаСкрыть
Учтите перераспределение зарядов в гильзе под действием поля пластины и то, как меняется сила взаимодействия с расстоянием.
▶РешениеСкрыть
Под действием электрического поля пластины изменится распределение электронов в гильзе и произойдёт её электризация: та её сторона, которая ближе к пластине, будет иметь отрицательный заряд, а противоположная сторона — положительный. Поскольку сила взаимодействия заряженных тел конечных размеров уменьшается с ростом расстояния между ними, притяжение к пластине левой стороны гильзы будет больше отталкивания правой стороны гильзы, и гильза будет двигаться к пластине, пока не коснётся её. В момент касания часть электронов перейдёт с гильзы на положительно заряженную пластину, гильза приобретёт положительный заряд и оттолкнётся от одноимённо заряженной пластины. Гильза отклонится вправо и зависнет в положении, в котором равнодействующая всех сил равна нулю.
зад 29 Перелёт с ветром
В безветренную погоду самолёт затрачивает на перелёт между городами 6 часов. Если во время полёта дует боковой ветер перпендикулярно линии полёта, то самолёт затрачивает на перелёт на 9 минут больше. Найдите скорость ветра, если скорость самолёта относительно воздуха постоянна и равна 328 км/ч.
▶ПодсказкаСкрыть
Скорость самолёта относительно Земли при боковом ветре находится как векторная сумма скорости относительно воздуха и скорости ветра.
▶ОтветСкрыть
\(v_{\text{в}} = 72\) км/ч \(= 20\) м/с
▶РешениеСкрыть
Закон движения для перелёта в первом случае: \(s = v_{\text{св}} t_1\), где \(v_{\text{св}}\) — скорость самолёта относительно воздуха. Закон сложения скоростей в векторном виде для перелёта во время ветра: \(\vec v_c = \vec v_{\text{св}} + \vec v_{\text{в}}\), где \(\vec v_c\) — скорость самолёта относительно Земли, \(\vec v_{\text{в}}\) — скорость ветра. Выражение для скорости самолёта относительно Земли во втором случае имеет вид: \(v_c = \sqrt{v_{\text{св}}^2 - v_{\text{в}}^2}\). Тогда закон движения для перелёта во втором случае: \(s = v_c t_2 = \sqrt{v_{\text{св}}^2 - v_{\text{в}}^2}\, t_2\). Следовательно, \(v_{\text{св}} t_1 = \sqrt{v_{\text{св}}^2 - v_{\text{в}}^2}\, t_2\). Отсюда: \(v_{\text{в}} = \dfrac{v_{\text{св}}\sqrt{t_2^2 - t_1^2}}{t_2}\).
зад 30 Газ под поршнем
В горизонтальном цилиндрическом сосуде, закрытом поршнем, находится одноатомный идеальный газ. Первоначальное давление газа \(p_1 = 4\cdot 10^5\) Па. Расстояние от дна сосуда до поршня равно \(L\). Площадь поперечного сечения поршня \(S = 25\) см\(^2\). В результате медленного нагревания газ получил количество теплоты \(Q = 1{,}65\) кДж, а поршень сдвинулся на расстояние \(x = 10\) см. При движении поршня на него со стороны стенок сосуда действует сила трения величиной \(F_{\text{тр}} = 3\cdot 10^3\) Н. Найдите \(L\). Считать, что сосуд находится в вакууме.
▶ОтветСкрыть
\(L = 0{,}3\) м
▶РешениеСкрыть
1. Поршень будет медленно двигаться, если сила давления газа на поршень и сила трения со стороны стенок сосуда уравновесят друг друга: \(p_2 S = F_{\text{тр}}\), откуда \(p_2 = \dfrac{F_{\text{тр}}}{S} = 12\cdot 10^5\) Па \(> p_1\).
2. Поэтому при нагревании газа поршень будет неподвижен, пока давление газа не достигнет значения \(p_2\). В этом процессе газ получает количество теплоты \(Q_{12}\). Затем поршень будет сдвигаться, увеличивая объём газа, при постоянном давлении. В этом процессе газ получает количество теплоты \(Q_{23}\).
3. В процессе нагревания, в соответствии с первым началом термодинамики, газ получит количество теплоты: \(Q = Q_{12} + Q_{23} = (U_3 - U_1) + p_2 S x = (U_3 - U_1) + F_{\text{тр}} x\).
4. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа: \(U_1 = \dfrac{3}{2}\nu R T_1 = \dfrac{3}{2} p_1 S L\) в начальном состоянии, \(U_3 = \dfrac{3}{2}\nu R T_3 = \dfrac{3}{2} p_2 S (L + x) = \dfrac{3}{2} F_{\text{тр}} (L + x)\) в конечном состоянии.
5. Из пп. 3, 4 получаем \(L = \dfrac{Q - \frac{5}{2} F_{\text{тр}} x}{\frac{3}{2}(F_{\text{тр}} - p_1 S)}\).
зад 31 Мощность реостата
Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника \(\mathcal{E} = 6\) В. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. При этом максимальная мощность тока, выделяемая на реостате, равна 4,5 Вт. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?
▶ПодсказкаСкрыть
Мощность, выделяемая на внешнем сопротивлении, как функция тока имеет максимум; найдите положение максимума.
▶ОтветСкрыть
\(r = 2\) Ом
▶РешениеСкрыть
Мощность, выделяемая во внешней цепи, \(P = IU = I(\mathcal{E} - Ir)\). Корни уравнения \(I(\mathcal{E} - Ir) = 0\): \(I_1 = 0\), \(I_2 = \dfrac{\mathcal{E}}{r}\). Поэтому максимум функции \(P(I)\) достигается при \(I = \dfrac{\mathcal{E}}{2r}\) и равен \(P_{\max} = \dfrac{\mathcal{E}^2}{4r}\). Отсюда \(r = \dfrac{\mathcal{E}^2}{4P_{\max}} = 2\) Ом.
зад 32 Фотоэффект на водороде
Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой \(E_n = \dfrac{13{,}6}{n^2}\) эВ, где \(n = 1, 2, 3, \dots\) При переходе атома из состояния \(E_2\) в состояние \(E_1\) атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, \(\lambda_{\text{кр}} = 300\) нм. Чему равна максимально возможная кинетическая энергия фотоэлектрона?
▶ОтветСкрыть
\(E_{\max} \approx 6{,}1\) эВ
▶РешениеСкрыть
Энергия фотона \(h\nu = E_2 - E_1\). Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: \(h\nu = \dfrac{hc}{\lambda_{\text{кр}}} + E_{\max}\).
Отсюда: \(E_{\max} = (E_2 - E_1) - \dfrac{hc}{\lambda_{\text{кр}}} \approx 9{,}7\cdot 10^{-19}\) Дж \(\approx 6{,}1\) эВ.
Источник: ЕГЭ по физике 2016, реальный вариант, вариант 069 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.