Олимпиады · ЕГЭ

ЕГЭ 2019, реальный вариант, вариант 4

32 задачи

зад 1 График скорости

Механика › КинематикаРавноускоренное движениеГрафические методыГрафики движения, путь как площадьсложность 2/10

На рисунке показан график зависимости от времени для проекции \(v_x\) скорости тела. Какова проекция \(a_x\) ускорения этого тела в интервале времени от 4 до 8 с?

Рисунок

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) м/с\(^2\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Ускорение равно наклону графика \(v_x(t)\): найдите изменение скорости за интервал и разделите на его длительность.

зад 2 Коэффициент трения

Механика › ДинамикаСила трения: покой и проскальзываниеЗаконы Ньютона, силысложность 2/10

Сила трения, действующая на скользящие по горизонтальной дороге стальные санки массой \(10\) кг, равна \(16\) Н. Определите коэффициент трения скольжения стали по льду.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила трения скольжения равна произведению коэффициента трения на силу нормальной реакции.

зад 3 Импульс и скорость

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсаОтносительность движения, сложение скоростейсложность 2/10

Отношение импульса самосвала к импульсу легкового автомобиля \(p_1/p_2 = 2\). Каково отношение их скоростей \(v_1/v_2\), если отношение массы самосвала к массе легкового автомобиля \(m_1/m_2 = 12{,}5\)?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Импульс равен произведению массы на скорость: \(p = mv\).

зад 4 Выталкивающая сила

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаСила АрхимедаЗаконы Ньютона, силысложность 1/10

Деревянный кубик массой \(2\) кг плавает на поверхности воды. Объём кубика равен \(0{,}003\) м\(^3\). Определите выталкивающую силу, действующую на кубик.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Н.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Плавающее тело находится в равновесии: выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести.

зад 5 Работа переменной силы

Механика › Законы сохраненияРабота и мощностьГрафические методыСила трения: покой и проскальзываниесложность 3/10

На шероховатой поверхности лежит брусок массой \(1\) кг. На него начинает действовать горизонтальная сила \(F\), направленная вдоль поверхности и зависящая от времени так, как показано на графике слева. Зависимость работы этой силы от времени представлена на графике справа.

Рисунок

Выберите два верных утверждения на основании анализа представленных зависимостей.

  1. За первые \(10\) с брусок переместился на \(20\) м.

  2. Первые \(10\) с брусок двигался с постоянной скоростью.

  3. В интервале времени от \(12\) с до \(20\) с брусок двигался с постоянным ускорением.

  4. В интервале времени от \(12\) с до \(20\) с брусок двигался с постоянной скоростью.

  5. Сила трения скольжения равна \(2\) Н.

Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сравните, как меняется сила при движении с постоянной скоростью, и вычислите перемещение по графику работы.

зад 6 Маятник с грузами

Колебания и волны › Механические колебанияМатематический и физический маятникМеханическая энергия, консервативные системыСила трения: покой и проскальзываниесложность 3/10

Железный сплошной грузик совершает малые свободные колебания на лёгкой нерастяжимой нити. Затем этот грузик заменили на сплошной алюминиевый грузик тех же размеров. Амплитуда колебаний в обоих случаях одинакова. Как при этом изменятся период колебаний и максимальная кинетическая энергия грузика?

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.

Период колебанийМаксимальная кинетическая энергия грузика
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Период малых колебаний маятника не зависит от массы груза, а энергия при той же амплитуде пропорциональна массе.

зад 7 Гармонические колебания

Колебания и волны › Механические колебанияГармонические колебанияМеханическая энергия, консервативные системыДифференциальные уравнениясложность 3/10

Тело массой \(200\) г совершает гармонические колебания вдоль оси \(Ox\), при этом его координата изменяется во времени в соответствии с законом \(x(t) = 0{,}03\cos(10t)\) (все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимости от времени. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические величины:

А) проекция импульса тела \(p_x(t)\)

Б) потенциальная энергия тела \(E_{\text{п}}(t)\)

Формулы:

Рисунок
АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Продифференцируйте координату по времени, чтобы получить скорость, и помните, что потенциальная энергия пружинного маятника пропорциональна \(x^2\).

зад 8 Средняя кинетическая энергия

Термодинамика и молекулярная физика › Молекулярно-кинетическая теорияОсновное уравнение МКТУравнение состояниясложность 2/10

Температура неона уменьшилась со \(127\) °С до \(-23\) °С. Во сколько раз уменьшилась средняя кинетическая энергия теплового движения его молекул?

Ответ: в \(\underline{\qquad\qquad}\) раз(а).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Средняя кинетическая энергия молекул пропорциональна абсолютной температуре.

зад 9 Цикл Карно

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиТепловые двигатели, КПД, цикл КарноПервый закон, работа газасложность 2/10

Идеальная тепловая машина Карно с КПД \(40\%\) за цикл работы получает от нагревателя количество теплоты, равное \(20\) кДж. Какое количество теплоты машина отдаёт холодильнику за цикл работы?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) кДж.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

КПД равен отношению работы за цикл к количеству теплоты, полученному от нагревателя.

зад 10 Давление насыщенного пара

Термодинамика и молекулярная физика › Фазовые переходыВлажность воздуха, точка росыНасыщенный парсложность 2/10

В воздухе школьного класса при относительной влажности \(20\%\) парциальное давление водяного пара равно \(800\) Па. Определите давление насыщенного водяного пара при данной температуре.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Па.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Относительная влажность — это отношение парциального давления пара к давлению насыщенного пара.

зад 11 Циклический процесс

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиЦиклы, работа в циклеУравнение состоянияПервый закон, работа газасложность 3/10

На рисунке показана зависимость давления газа \(p\) от его плотности \(\rho\) в циклическом процессе, совершаемом \(1\) моль гелия. График цикла состоит из двух отрезков прямых и четверти окружности. На основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.

Рисунок
  1. В процессе 2–3 объём газа уменьшается.

  2. В процессе 1–2 внутренняя энергия газа уменьшается.

  3. В состоянии 3 температура газа максимальна.

  4. Работа газа в процессе 3–1 положительна.

  5. Отношение максимальной температуры к минимальной температуре в цикле равно \(8\).

Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Используйте уравнение состояния \(pV = \nu RT\): объём обратно пропорционален плотности.

зад 12 Поршень и газ

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газСосуды с поршнями, газ и пружинаУравнение состояниясложность 3/10

В цилиндрическом сосуде под поршнем находится газ. Поршень не закреплён и может перемещаться в сосуде без трения (см. рисунок). В сосуд закачивается ещё такое же количество газа при неизменной температуре. Как изменятся в результате этого давление газа и концентрация его молекул?

Рисунок

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.

Давление газаКонцентрация молекул газа
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Давление под свободным поршнем определяется только его весом и атмосферным давлением, а концентрация — числом молекул в единице объёма.

зад 13 Поле двух токов

Магнетизм и индукция › Магнитное полеМагнитное поле токовМагнитный дипольсложность 3/10

Магнитное поле создано в точке \(A\) двумя параллельными длинными прямыми проводниками с токами \(I_1\) и \(I_2\), расположенными перпендикулярно плоскости чертежа. Как направлен относительно рисунка (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор магнитной индукции в точке \(A\), находящейся на прямой, соединяющей проводники? Ответ запишите словом (словами).

Рисунок

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Примените правило буравчика к каждому проводнику отдельно и сложите векторы.

зад 14 Сила Кулона

Электростатика › Поле зарядовЗакон КулонаОценки, размерность и подобиесложность 1/10

С какой силой взаимодействуют в вакууме два маленьких заряженных шарика, находящихся на расстоянии \(2\) м друг от друга? Заряд каждого шарика \(4\cdot10^{-8}\) Кл.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) мкН.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Используйте закон Кулона для точечных зарядов в вакууме.

зад 15 Энергия катушки

Магнетизм и индукция › Электромагнитная индукцияСамоиндукция, энергия магнитного поляОценки, размерность и подобиесложность 2/10

Чему равна индуктивность катушки, если при силе тока \(I = 2\) А энергия её магнитного поля равна \(0{,}04\) Дж?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) мГн.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Энергия магнитного поля катушки равна \(W = LI^2/2\).

зад 16 Самоиндукция в катушке

Магнетизм и индукция › Электромагнитная индукцияСамоиндукция, энергия магнитного поляГрафические методыВихревое электрическое поле, закон Фарадеясложность 3/10

В катушке индуктивностью \(6\) мГн сила тока \(I\) зависит от времени \(t\), как показано на графике, приведённом на рисунке. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения о процессах, происходящих в катушке.

Рисунок
  1. Модуль ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке, максимален в интервале времени от \(0\) до \(1\) с.

  2. Модуль ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке, минимален в интервале времени от \(3\) до \(4\) с.

  3. Энергия магнитного поля катушки в интервале времени от \(1\) до \(3\) с оставалась равной \(12\) мДж.

  4. Модуль ЭДС самоиндукции, возникающей в рамке, в интервале времени от \(4\) до \(6\) с равен \(9\) мВ.

  5. Скорость изменения тока в катушке максимальна в интервале времени от \(4\) до \(6\) с.

Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения тока, то есть наклону графика \(I(t)\).

зад 17 Цепь с резистором

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеЭквивалентный источниксложность 3/10

Неразветвлённая электрическая цепь постоянного тока состоит из источника тока и подключённого к его выводам внешнего резистора. Как изменятся при увеличении сопротивления резистора сила тока в цепи и напряжение на нём?

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.

Сила тока в цепиНапряжение на резисторе
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для полной цепи \(I = \mathcal{E}/(R + r)\), а напряжение на внешнем резисторе равно \(IR\).

зад 18 Колебательный контур

Электрические цепи › Колебательный контур и переменный токЭлектромагнитные колебания, колебательный контурПереходные процессы в RC-цепях, ток через конденсаторГрафические методысложность 3/10

Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент \(t = 0\) переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого. (\(T\) – период электромагнитных колебаний в контуре.)

Рисунок

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Рисунок

Физические величины:

  1. энергия электрического поля конденсатора

  2. энергия магнитного поля катушки

  3. сила тока в катушке

  4. заряд левой обкладки конденсатора

АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сразу после переключения заряд на конденсаторе максимален, ток равен нулю, и энергия перетекает между конденсатором и катушкой.

зад 19 Ядерная реакция

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

В результате реакции синтеза \({}^{A}_{Z}\mathrm{X} + {}^{9}_{4}\mathrm{Be} \to {}^{10}_{5}\mathrm{B} + {}^{1}_{0}\mathrm{n}\) образуются ядро бора и нейтрон. Каковы заряд исходного ядра \(Z\) (в единицах элементарного заряда) и его массовое число \(A\)?

Заряд ядра \(Z\). Массовое число ядра \(A\): \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сумма зарядовых чисел и сумма массовых чисел в ядерной реакции до и после реакции одинаковы.

зад 20 Период полураспада

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроРадиоактивный распадОценки, размерность и подобиесложность 2/10

В герметичный контейнер поместили \(20\) мг полония, ядра которого испытывают \(\alpha\)-распад с периодом полураспада \(140\) дней. Какая масса полония останется в контейнере через \(280\) дней?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) мг.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Через каждый период полураспада масса уменьшается вдвое.

зад 21 Переходы атома

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроАтом Бора, спектрыЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 3/10

На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Какой из этих четырёх переходов связан с поглощением света наибольшей длины волны, а какой — с излучением света наибольшей частоты?

Рисунок

Установите соответствие между процессами поглощения и испускания света и стрелками, указывающими энергетические переходы атома. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Процессы: А) поглощение света наибольшей длины волны

Б) излучение света наибольшей частоты

Энергетические переходы: 1) \(1\)

2) \(2\)

3) \(3\)

4) \(4\)

АБ
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Поглощение соответствует переходу вверх, излучение — переходу вниз; длина волны обратно пропорциональна энергии перехода.

зад 22 Показания амперметра

Экспериментальная физика › Практический турИзмерения и погрешностиРавноускоренное движениесложность 2/10

Определите показания амперметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

Рисунок

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) \(\pm\) \(\underline{\qquad\qquad}\) А.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Цена деления — разность значений соседних оцифрованных отметок, деленная на число делений между ними.

зад 23 Сила Архимеда

Гидростатика и гидродинамика › ГидростатикаСила АрхимедаИсследование установки, «процессы и измерения»сложность 3/10

Ученик изучает силу Архимеда, действующую на тела, полностью погружённые в жидкость. В его распоряжении имеется пять установок, состоящих из ёмкости с жидкостью и сплошного шарика. Какие две из перечисленных в таблице установок необходимы ученику для того, чтобы на опыте обнаружить, зависит ли сила Архимеда от плотности материала шарика? Запишите в таблицу номера выбранных установок.

№ установкиЖидкость, налитая в ёмкостьОбъём шарикаМатериал, из которого сделан шарик
\(1\)вода\(30\) см\(^3\)сталь
\(2\)вода\(20\) см\(^3\)алюминий
\(3\)керосин\(20\) см\(^3\)алюминий
\(4\)подсолнечное масло\(30\) см\(^3\)сталь
\(5\)вода\(30\) см\(^3\)алюминий

Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для проверки влияния материала все остальные параметры (жидкость и объём шарика) должны совпадать.

зад 24 Характеристики планет

Механика › ТяготениеСпутники, космические скоростиЗакон всемирного тяготения, невесомостьОценки, размерность и подобиесложность 3/10

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

Название планетыСреднее расстояние от Солнца (в а.е.)Диаметр в районе экватора, кмНаклон оси вращенияПервая космическая скорость, км/с
Меркурий\(0{,}39\)\(4879\)\(0{,}6'\)\(3{,}01\)
Венера\(0{,}72\)\(12104\)\(177^\circ 22'\)\(7{,}33\)
Земля\(1{,}00\)\(12756\)\(23^\circ 27'\)\(7{,}91\)
Марс\(1{,}52\)\(6794\)\(25^\circ 11'\)\(3{,}55\)
Юпитер\(5{,}20\)\(142\,984\)\(3^\circ 08'\)\(42{,}1\)
Сатурн\(9{,}58\)\(120\,536\)\(26^\circ 44'\)\(25{,}1\)
Уран\(19{,}19\)\(51\,118\)\(97^\circ 46'\)\(15{,}1\)
Нептун\(30{,}02\)\(49\,528\)\(28^\circ 19'\)\(16{,}8\)
  1. Ускорение свободного падения на Уране составляет около \(15{,}1\) м/с\(^2\).

  2. На Нептуне может наблюдаться смена времён года.

  3. Вторая космическая скорость для Марса составляет примерно \(5{,}02\) км/с.

  4. Чем дальше планета располагается от Солнца, тем больше её объём.

  5. Орбита Юпитера находится на расстоянии примерно \(280\) млн км от Солнца.

Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Вторая космическая скорость в \(\sqrt{2}\) раза больше первой; ускорение свободного падения зависит от массы и радиуса планеты.

зад 25 Тележка с камнем

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

Камень массой \(m_1 = 4\) кг падает под углом \(60^\circ\) к горизонту со скоростью \(10\) м/с в тележку с песком, покоящуюся на горизонтальных рельсах (см. рисунок). Определите импульс тележки с песком и камнем после падения камня.

Рисунок

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) кг·м/с.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

На горизонтальных рельсах сохраняется горизонтальная составляющая импульса системы.

зад 26 Тепловой баланс со льдом

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансаПлавление и кристаллизациясложность 3/10

В калориметре находится вода, масса которой \(100\) г и температура \(0\) °С. В него добавляют кусок льда, масса которого \(20\) г и температура \(-5\) °С. Какой будет температура содержимого калориметра после установления в нём теплового равновесия?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) °С.

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сначала проверьте, хватит ли тепла воды на нагрев льда до \(0\) °С, и только потом учитывайте плавление.

зад 27 Фотоэффект

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныФотоэффектЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 3/10

Энергия фотона в потоке фотонов, падающих на поверхность металла, в \(2\) раза превышает работу выхода электронов из металла. Во сколько раз надо увеличить частоту падающего излучения, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих из этого металла, увеличилась в \(2\) раза?

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) в раз(а).

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта дважды: для исходной и для новой частоты.

зад 28 Ток при замыкании ключа

Электрические цепи › Колебательный контур и переменный токПереходные процессы в RL- и RLC-цепях, диод и катушкаСамоиндукция, энергия магнитного поляЗакон Ома, сопротивлениесложность 5/10

Катушка, обладающая индуктивностью \(L\), соединена с источником питания с ЭДС \(\mathcal{E}\) и двумя одинаковыми резисторами \(R\). Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. В момент времени \(t = 0\) ключ замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2. Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения \(I_1\). Определите значение силы тока \(I_1\). Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Вспомните, как ведёт себя ток в катушке при изменении: ЭДС самоиндукции препятствует его мгновенному скачку.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(I_1 = 6\) А.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Сила тока определяется законом Ома для полной цепи: \(IR_{\text{общ}} = \mathcal{E} + \mathcal{E}_{\text{инд}}\), где \(I\) — сила тока в цепи, \(R_{\text{общ}}\) — сопротивление цепи, а \(\mathcal{E}_{\text{инд}} = -L\dfrac{\Delta I}{\Delta t}\) — ЭДС самоиндукции, возникающая только при изменении силы тока и препятствующая его изменению согласно правилу Ленца. 2. До замыкания ключа \(R_{\text{общ}} = R\), сила тока через амперметр определяется законом Ома для замкнутой цепи: \(I_0 = \dfrac{\mathcal{E}}{R}\). 3. При замыкании ключа сопротивление цепи скачком уменьшается в 2 раза, но ЭДС самоиндукции препятствует изменению силы тока через катушку. Поэтому сила тока через катушку при замыкании ключа не претерпевает скачка. 4. Постепенно ЭДС самоиндукции уменьшается до нуля, а сила тока через катушку плавно возрастает до стационарного значения: \(I_1 = 2\dfrac{\mathcal{E}}{R} = 2I_0 = 6\) А.

зад 29 Шайба и труба

Механика › ДинамикаНаклонная плоскостьНеконсервативные системы, работа тренияМёртвая петля, соскальзывание со сферысложность 5/10

Небольшая шайба после удара скользит вверх по наклонной плоскости из точки \(A\) (см. рисунок). В точке \(B\) наклонная плоскость без излома переходит в наружную поверхность горизонтальной трубы радиусом \(R\). Если в точке \(A\) скорость шайбы превосходит \(v_0 = 4\) м/с, то в точке \(B\) шайба отрывается от опоры. Длина наклонной плоскости \(AB = L = 1\) м, угол \(\alpha = 30^\circ\). Коэффициент трения между наклонной плоскостью и шайбой \(\mu = 0{,}2\). Найдите внешний радиус трубы \(R\).

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Условие отрыва на вершине трубы: сила тяжести дает нужное центростремительное ускорение; до этого используйте закон сохранения энергии с работой силы трения.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(R \approx 0{,}3\) м.

▶РешениеСкрыть
Решение

По закону сохранения энергии с учётом работы силы трения имеем: \[\frac{m\upsilon_B^2}{2} + mgL\sin\alpha - \frac{m\upsilon_0^2}{2} = -\mu m g L\cos\alpha\] (1)

В точке \(B\) условием отрыва будет равенство центростремительного ускорения величине нормальной составляющей ускорения силы тяжести: \[\frac{\upsilon_B^2}{R} = g\cos\alpha \;\Rightarrow\; \upsilon_B^2 = gR\cos\alpha\] (2)

Из (1) и (2) находим внешний радиус трубы \(R\): \[R = \frac{\upsilon_0^2}{g\cos\alpha} - 2L(\mu + \operatorname{tg}\alpha) \approx 0{,}3\ \text{м}.\] Ответ: \(R \approx 0{,}3\) м.

зад 30 Цикл идеального газа

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиЦиклы, работа в циклеПервый закон, работа газаОсновное уравнение МКТсложность 5/10

Изменение состояния постоянной массы одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке. При переходе из состояния 1 в состояние 2 газ совершает работу \(A_{12} = 5\) кДж. Какое количество теплоты газ отдаёт за цикл холодильнику?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Работа газа на участке 1–2 — это площадь под графиком в координатах \(pV\); используйте первое начало термодинамики для участка 2–3.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(|Q_x| \approx 13\) кДж.

▶РешениеСкрыть
Решение

Из анализа графика цикла работа газа при переходе из состояния 1 в состояние 2: \(A_{12} = 2p_0\cdot 2V_0 = 4p_0V_0\).

Количество теплоты, переданное газом за цикл холодильнику, согласно первому началу термодинамики: \(|Q_x| = |Q_{23}| = (U_2 - U_3) + A_{32} = \dfrac{3}{2}(\nu RT_2 - \nu RT_3) + 3p_0V_0 = \dfrac{3}{2}(2p_0\cdot 3V_0 - p_0V_0) + 3p_0V_0 = \dfrac{21}{2}p_0V_0 = \dfrac{21}{8}A_{12} \approx 13\) кДж.

зад 31 Перезарядка конденсаторов

Электрические цепи › Конденсаторы в цепяхПереходные процессы в RC-цепях, ток через конденсаторСоединения конденсаторов, вычисление ёмкостейСамоиндукция, энергия магнитного полясложность 5/10

Конденсатор \(C_1 = 1\) мкФ заряжен до напряжения \(U = 300\) В и включён в последовательную цепь из резистора \(R = 300\) Ом, незаряженного конденсатора \(C_2 = 2\) мкФ и разомкнутого ключа К (см. рисунок). Какое количество теплоты выделится в цепи после замыкания ключа, пока ток в цепи не прекратится?

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Когда ток прекратился, напряжения на конденсаторах одинаковы; для оценки заряда используйте закон сохранения заряда.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(Q = 30\) мДж.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Первоначальный заряд конденсатора \(C_1\) равен \(q = C_1U\). 2. В результате перезарядки на конденсаторах устанавливаются одинаковые напряжения, так как ток в цепи прекращается и напряжение на резисторе \(R\) становится равным нулю. Поэтому их можно считать соединёнными параллельно. Тогда их общая ёмкость \(C_0 = C_1 + C_2\). 3. По закону сохранения заряда суммарный заряд конденсаторов будет равен \(C_1U\). 4. По закону сохранения энергии выделившееся в цепи количество теплоты равно разности значений энергии конденсаторов в начальном и конечном состояниях: \[Q = \frac{C_1U^2}{2} - \frac{(C_1U)^2}{2(C_1 + C_2)}.\] Откуда получим: \[Q = \frac{C_1C_2U^2}{2(C_1 + C_2)} = \frac{10^{-6}\cdot 2\cdot 10^{-6}\cdot 300^2}{2\left(10^{-6} + 2\cdot 10^{-6}\right)} = 0{,}03\ \text{Дж}.\] Ответ: \(Q = 30\) мДж.

зад 32 Изображение палочки

Геометрическая оптика › ЛинзыФормула линзы, увеличениеХод лучей в линзах, построенияПродольное увеличение, скорость изображениясложность 4/10

Тонкая палочка \(AB\) длиной \(l = 10\) см расположена параллельно главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстоянии \(h = 15\) см от неё (см. рисунок). Конец \(A\) палочки располагается на расстоянии \(a = 40\) см от линзы. Постройте изображение палочки в линзе и определите его длину \(L\). Фокусное расстояние линзы \(F = 20\) см.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Постройте ход двух лучей через центр линзы и через её фокус; точка, находящаяся в двойном фокусе, даёт изображение в двойном фокусе.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(L = 25\) см.

▶РешениеСкрыть
Решение

1. Построение изображения \(A'B'\) предмета \(AB\) в линзе показано на рисунке. 2. Так как точка \(A\) находится на расстоянии \(2F\) от линзы, то её изображение \(A'\) также находится на расстоянии \(2F\) от линзы, и расстояние от точки \(A'\) до главной оптической оси равно \(h\). 3. Длина изображения \(A'B'\): \(L = \sqrt{(OC - 2F)^2 + (B'C - h)^2}\). 4. Из формулы тонкой линзы \(\dfrac{1}{F} = \dfrac{1}{2F - l} + \dfrac{1}{OC}\) получим: \(OC = \dfrac{F(2F - l)}{F - l} = 60\) см. 5. \(\dfrac{B'C}{h} = \dfrac{OC}{2F - l}\), откуда: \(B'C = h\dfrac{OC}{2F - l} = 30\) см. 6. Окончательно получим: \(L = \sqrt{(20)^2 + (15)^2} = \sqrt{625} = 25\) см. Ответ: \(L = 25\) см.

Источник: ЕГЭ по физике 2019, реальный вариант, вариант 4 — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.