ЕГЭ 2021, открытый вариант ФИПИ, вариант 1

На рисунке приведён график зависимости проекции \(\upsilon_x\) скорости тела от времени \(t\).

Определите проекцию \(a_x\) ускорения этого тела в интервале времени от 20 до 30 с.

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

На графике приведена зависимость модуля силы трения скольжения от модуля нормальной составляющей силы реакции опоры. Каков коэффициент трения?

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

При равномерном перемещении саней по горизонтальному участку пути длиной 50 м сила тяги совершает работу, величина которой равна 1000 Дж. Какова сила трения?

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

На кусок алюминия массой 0,54 кг при полном погружении в воду действует сила Архимеда, равная 2 Н. Чему равна при этом масса вытесненной воды?

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

На длинной, прочной, невесомой и нерастяжимой нити подвешен небольшой шар массой \(M\) (см. рисунок). В шар попадает и застревает в нём горизонтально летящая пуля массой \(m\). После этого шар с пулей совершает малые колебания. Выберите два верных утверждения, характеризующих движение шара и пули. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало.

1) Амплитуда колебаний шара с пулей тем меньше, чем больше масса шара \(M\).

2) К системе тел «пуля + шар» в процессе застревания пули применим закон сохранения импульса.

3) Период колебаний шара с пулей тем больше, чем больше масса пули \(m\).

4) Для системы тел «пуля и шар» в процессе колебаний в поле силы тяжести Земли выполняется закон сохранения импульса, а сумма потенциальной и кинетической энергий неизменна.

5) После попадания пули шар вместе с пулей движется с ускорением \(\vec g\).

Ответ: \underline{    }.

Шарик массой \(m\), брошенный горизонтально с высоты \(H\) с начальной скоростью \(\vec\upsilon_0\), за время полёта \(t\) пролетел в горизонтальном направлении расстояние \(L\) (см. рисунок). В другом опыте на этой же установке шарик массой \(0{,}5m\) бросают с той же высоты со скоростью \(2\vec\upsilon_0\). Что произойдёт во втором опыте с дальностью полёта и временем полёта шарика по сравнению с первым опытом? Сопротивлением воздуха пренебречь. Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

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

После удара шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости со скоростью \(\vec\upsilon_0\), как показано на рисунке. В момент \(t_0\) шайба возвращается в исходное положение. Графики А и Б отображают изменение с течением времени физических величин, характеризующих движение шайбы. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, изменение которых со временем эти графики могут отображать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Графики

А) — верхний график, Б) — нижний график.

Физические величины

1) кинетическая энергия \(E_к\)

2) проекция скорости \(\upsilon_x\)

3) потенциальная энергия \(E_п\)

4) проекция ускорения \(a_x\)

В закрытом баллоне находится воздух при температуре 300 К и давлении 100 кПа. Баллон нагрели до 450 К. Определите давление воздуха в баллоне в результате нагревания.

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

Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 35 Дж. Какое количество теплоты сообщили газу?

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

В сосуде под подвижным поршнем находятся вода и её насыщенный пар. Объём пара медленно увеличили в 3 раза при постоянной температуре так, что в сосуде ещё оставалась вода. Определите отношение концентрации молекул пара в конце процесса к концентрации молекул пара в начале процесса.

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

На \(pV\)-диаграмме показаны два процесса, проведённых с одним и тем же количеством разреженного газообразного гелия. Из приведённого ниже списка выберите два верных утверждения, характеризующих процессы на графике.

1) В процессе 1–2 внутренняя энергия гелия увеличилась в 5 раз.

2) В процессе 3–4 абсолютная температура гелия изобарно увеличилась в 3 раза.

3) В состоянии 2 абсолютная температура гелия в 2 раза выше, чем в состоянии 3.

4) Работа, совершённая гелием, в процессе 1–2 меньше, чем в процессе 3–4.

5) В процессе 1–2 гелий совершил работу 100 Дж.

Ответ: \underline{    }.

В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а через некоторое время стали охлаждать. На рисунке схематично показан график изменения температуры \(t\) вещества с течением времени \(\tau\). Установите соответствие между участками графика и процессами, отображаемыми этими участками. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Участки графика: А) \(EF\); Б) \(CD\).

Процессы: 1) нагревание пара; 2) кипение; 3) конденсация; 4) нагревание жидкости.

На рисунке представлено расположение двух неподвижных отрицательных точечных электрических зарядов: \(-q\) и \(-q\). Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости суммарного электрического поля этих зарядов в точке \(A\)? Ответ запишите словом (словами).

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

Каким будет сопротивление участка цепи \(AB\) (см. рисунок), если ключ К разомкнуть? Каждый из резисторов имеет сопротивление 10 Ом.

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

На рисунке показан график зависимости магнитного потока \(\Phi\), пронизывающего контур, от времени \(t\). Найдите модуль ЭДС индукции в контуре в промежутке времени от 2 до 4 с.

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

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии \(d\) друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (см. рисунок).

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.

1) Напряжённость электрического поля в точке \(A\) меньше, чем в точке \(C\).

2) Потенциал электрического поля в точке \(B\) ниже, чем в точке \(C\).

3) Если уменьшить расстояние между пластинами \(d\), то заряд левой пластины увеличится.

4) Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля пластин увеличится.

5) Если увеличить расстояние между пластинами \(d\), то напряжённость электрического поля в точке \(B\) увеличится.

Ответ: \underline{    }.

На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС \(\mathcal{E}\) и три резистора: \(R_1\), \(R_2\) и \(R_3\). Как изменятся сила тока через резистор \(R_1\) и суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи, если ключ К разомкнуть? Внутренним сопротивлением источника тока 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.

В первой экспериментальной установке положительно заряженная частица влетает в однородное электрическое поле так, что вектор \(\vec\upsilon_0\) перпендикулярен вектору напряжённости электрического поля \(\vec E\) (рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор \(\vec\upsilon_0\) такой же частицы параллелен вектору индукции магнитного поля \(\vec B\) (рис. 2). По каким траекториям движутся частицы в этих установках? Силу тяжести не учитывать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Движение частицы: А) в первой установке; Б) во второй установке.

Траектория: 1) прямая линия; 2) окружность; 3) парабола; 4) спираль.

В результате реакции синтеза ядра дейтерия с ядром \({}^{A}_{Z}\mathrm{X}\) образуется ядро бора и нейтрон: \({}^{2}_{1}\mathrm{H} + {}^{A}_{Z}\mathrm{X} \longrightarrow {}^{10}_{5}\mathrm{B} + {}^{1}_{0}\mathrm{n}\). Определите массовое число и зарядовое число ядра \({}^{A}_{Z}\mathrm{X}\).

В бланк ответов № 1 перенесите только числа, не разделяя их пробелом или другим знаком.

Длина волны красного света примерно в 2 раза больше длины волны фиолетового света. Во сколько раз модуль импульса фотона фиолетового света больше модуля импульса фотона красного света?

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

При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от длины волны падающего света фотоэлемент освещался через различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только красный свет, а во второй – пропускающий только зелёный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение. Как изменяются модуль запирающего напряжения и максимальная скорость фотоэлектронов при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

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

Определите показания динамометра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения силы равна цене деления динамометра. Шкала динамометра проградуирована в ньютонах (Н).

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

В бланк ответов № 1 перенесите только числа, не разделяя их пробелом или другим знаком.

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить показатель преломления стекла. Для этого школьник взял источник света, создающий узкий пучок света, карандаш и циркуль. Какие два предмета из приведённого ниже перечня оборудования необходимо дополнительно использовать для проведения этого эксперимента?

1) зеркало

2) плоскопараллельная плексигласовая пластина

3) собирающая линза

4) плоскопараллельная стеклянная пластина

5) линейка

В ответе запишите номера выбранных предметов.

Ответ: \underline{    }.

В таблице приведены некоторые характеристики планет Солнечной системы.

Выберите все утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

1) Угловая скорость обращения вокруг Солнца у Урана больше, чем у Сатурна.

2) Чем дальше планета от Солнца, тем выше угловая скорость её вращения вокруг своей оси.

3) Объём Нептуна почти в 7 раз больше объёма Марса.

4) Вторая космическая скорость для космического корабля вблизи Меркурия составляет примерно \(4{,}26\) км/с.

5) За один сатурнианский год Венера успевает совершить почти 48 оборотов вокруг Солнца.

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

С идеальным газом постоянной массы происходит циклический процесс, \(VT\)-диаграмма которого представлена на рисунке. Наименьшее давление газа в этом процессе равно 6 кПа. Определите количество вещества этого газа. Ответ округлите до сотых.

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

Дифракционная решётка, период которой равен 0,05 мм, расположена параллельно экрану на расстоянии 1,5 м от него и освещается пучком света с длиной волны 0,6 мкм, падающим по нормали к решётке. Определите расстояние между нулевым и вторым максимумами дифракционной картины на экране. Ответ выразите в миллиметрах (мм). Считать, что \(\sin\varphi \approx \mathrm{tg}\,\varphi\).

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

Учащимся в классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и в дальнейшем не меняла его. Когда на шар направили свет аргоновой лампы, стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Объясните разрядку электрометра, учитывая приведённые спектры (зависимость интенсивности света \(I\) от длины волны \(\lambda\)) лампы накаливания и аргоновой лампы. Красная граница фотоэффекта для цинка \(\lambda_{кр} = 290\) нм.

Определите скорость, с которой тело было брошено вертикально вниз, если за время падения тела на 15 м его скорость увеличилась в 2 раза. Сопротивлением воздуха пренебречь.

На шероховатом горизонтальном диске, вращающемся вокруг вертикальной оси, покоится небольшое тело. Расстояние от оси вращения до тела \(r = 25\) см. Угловую скорость вращения диска начали медленно увеличивать. Каков коэффициент трения \(\mu\) между телом и диском, если тело начало скользить по диску при угловой скорости \(\omega = 4\) рад/с? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на тело.

В вакууме закреплён горизонтальный цилиндр. В цилиндре находится 1 л гелия, запертого поршнем при давлении 100 кПа и температуре 300 К. Поршень массой 90 г удерживается упорами и может скользить влево вдоль стенок цилиндра без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 300 м/с, и застревает в нём. Какова будет температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплотой с цилиндром и поршнем.

Маленький шарик массой \(m = 1\) г с зарядом \(q > 0\), подвешенный к потолку на лёгкой шёлковой нитке длиной \(l = 0{,}8\) м, находится в горизонтальном однородном электростатическом поле \(\vec E\) с модулем напряжённости поля \(E = 6\cdot10^5\) В/м (см. рисунок). Шарик отпускают с нулевой начальной скоростью из положения, в котором нить вертикальна. В момент, когда нить образует с вертикалью угол \(\alpha = 30^\circ\), модуль скорости шарика \(\upsilon = 0{,}8\) м/с. Чему равен заряд шарика \(q\)? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Период свободных электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, равен 6,3 мкс. Амплитуда колебаний силы тока \(I_m = 5\) мА. В момент времени \(t\) сила тока в катушке равна 3 мА. Найдите заряд конденсатора в этот момент.

Источник: ЕГЭ по физике 2021, открытый вариант ФИПИ, вариант 1 — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.