зад 1 Центростремительное ускорение
Небольшое тело движется по окружности радиусом \(R\) с линейной скоростью \(v\). Во сколько раз увеличится центростремительное ускорение тела, если его скорость увеличилась в 3 раза?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) раз.
зад 2 Коэффициент трения
Брусок массой 200 г равномерно перемещают по горизонтальной поверхности под действием силы \(F = 0{,}5\) Н. Определите коэффициент трения между бруском и горизонтальной поверхностью.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\).
зад 3 Остановка тела силой
Тело массой 3 кг движется со скоростью 4 м/с. Через какое время, находясь под действием силы \(F = 6\) Н, тело остановится? Ответ дайте в секундах.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) с.
зад 4 Графики движения тел
На рисунке приведены графики зависимости координаты от времени для двух тел А и В, движущихся по прямой, вдоль которой направлена ось \(Ox\). Выберите все верные утверждения о характере движения тел.
1) Ускорение тела В в проекции на ось \(Ox\) положительное.
2) Проекция скорости тела А на ось \(Ox\) равна \(-5\) м/с.
3) В момент времени \(t = 3\) с проекция скорости на ось \(Ox\) тела В больше 0.
4) Первый раз тела А и В встретились в момент времени, равный 3 с.
5) Перемещение тела В в промежутке времени от 1 до 4 с составило 15 м.
Ответы №№: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 5 Бросок камня с площадки
Камень бросают под углом к горизонту с горизонтальной площадки. Затем камень бросают во второй раз с той же площадки, сохранив неизменным угол между вектором начальной скорости и площадкой, но уменьшив начальную скорость. Как изменяются во втором случае по сравнению с первым время подъёма камня и его ускорение?
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.
Время подъёма камня: \(\underline{\qquad\qquad}\)
Ускорение камня: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 6 Пружинный маятник
Груз массой \(m\) на пружине жёсткостью \(k\) совершает колебания в горизонтальной плоскости с амплитудой \(A\).
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
| А) максимальная энергия пружины \(E\) | см. формулы ниже |
| Б) циклическая частота колебаний \(\omega\) | см. формулы ниже |
\(1)\ \dfrac{kA^2}{2}\qquad 2)\ \sqrt{\dfrac{k}{m}}\qquad 3)\ 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}\qquad 4)\ mgA\)
А: \(\underline{\qquad\qquad}\) Б: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 7 Концентрация газа
В сосуде находится идеальный газ. Во сколько раз увеличится концентрация газа при увеличении его давления в 4 раза и уменьшении средней кинетической энергии теплового движения молекул в 2 раза?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) раз.
зад 8 Влажность в сосуде
Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде составляет 30%. Какой станет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 2 раза? (Ответ дайте в процентах.)
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) %.
зад 9 Работа газа на pV-диаграмме
На рисунке изображён процесс 1–2–3, совершаемый идеальным газом. Определите отношение работы газа в процессе 1–2 к работе газа в процессе 2–3.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 10 Циклический процесс в координатах V–T
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом, в координатах V–T, где V — объём газа, T — абсолютная температура газа. Количество вещества газа постоянно. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующие процессы на графике, и укажите их номера.
1) В состоянии В концентрация газа максимальна.
2) В процессе АВ газ получает некоторое количество теплоты.
3) В процессе ВС внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
4) Давление газа в процессе CD постоянно, при этом газ совершает положительную работу.
5) В процессе DA давление газа изохорно увеличивается.
Ответы: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 11 График нагревания тела
На рисунке представлен график зависимости подведённого к телу массой \(m\) тепла от его температуры. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
| А) удельная теплота плавления | см. формулы ниже |
| Б) удельная теплоёмкость газа | см. формулы ниже |
\(1)\ \dfrac{\Delta Q_2}{m}\qquad 2)\ \dfrac{\Delta Q_4}{m}\qquad 3)\ \dfrac{\Delta Q_5}{m(T_3-T_2)}\qquad 4)\ \dfrac{\Delta Q_1}{m(T_1-T_0)}\)
Ответ АБ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 12 Сопротивление участка цепи
Определите общее сопротивление участка цепи постоянного тока, показанного на рисунке, если каждый резистор имеет сопротивление \(R = 2\) Ом. Ответ дайте в омах.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) Ом.
зад 13 Магнитный поток и ЭДС
За время \(\Delta t = 4\) с магнитный поток через площадку, ограниченную проволочной рамкой, равномерно уменьшается от некоторого значения \(\Phi\) до нуля. При этом в рамке генерируется ЭДС, равная 8 мВ. Определите начальный магнитный поток \(\Phi\) через рамку. Ответ дайте в мВб.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) мВб.
зад 14 Отражение от зеркала
Луч света падает на горизонтально расположенное плоское зеркало. Угол между отражённым лучом и поверхностью 60°. Найдите угол между падающим и отражённым лучом. Ответ дайте в градусах.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) \(^\circ\).
зад 15 Заряженные бусинки
Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и С, несут на себе заряды \(+q > 0\) и \(-3q\) соответственно (см. рисунок). Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этой ситуации.
1) Если бусинки соединить стеклянной палочкой, они будут отталкивать друг друга.
2) На бусинку С со стороны бусинки А действует сила Кулона, направленная горизонтально вправо.
3) Модули сил Кулона, действующих на бусинки А и С, одинаковы.
4) Если бусинки соединить железной проволокой, то заряд левого шарика станет отрицательным.
5) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке B направлена горизонтально вправо.
Ответы: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 16 Реостат в цепи
На рисунке представлена схема электрической цепи, состоящей из источника, резистора и реостата, которые соединены последовательно. Напряжение источника равно \(U\). Как изменятся сила тока в цепи и мощность, выделяемая во внешней цепи, если сопротивление реостата \(R_2\) уменьшится?
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.
Сила тока в цепи: \(\underline{\qquad\qquad}\)
Мощность, выделяемая во внешней цепи: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 17 Колебательный контур
Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивностью 400 мкГн. Напряжение между пластинами конденсатора изменяется во времени в соответствии с формулой \(U(t) = 100\sin(2{,}5\cdot 10^6\, t)\) (все величины выражены в СИ). Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимость от времени в условиях данной задачи. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
| А) заряд \(q(t)\) на обкладках конденсатора | см. формулы ниже |
| Б) энергия \(W_C(t)\) электрического поля конденсатора | см. формулы ниже |
\(1)\ 4\cdot 10^{-8}\sin(2{,}5\cdot 10^6\, t)\qquad 2)\ 4\cdot 10^{-8}\cos(2{,}5\cdot 10^6\, t)\)
\(3)\ 2\cdot 10^{-6}\cos^2(2{,}5\cdot 10^6\, t)\qquad 4)\ 2\cdot 10^{-6}\sin^2(2{,}5\cdot 10^6\, t)\)
А: \(\underline{\qquad\qquad}\) Б: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 18 Ядерная реакция
Каково массовое число ядра \(X\) в реакции \(\,^{241}_{95}\mathrm{Am} + \,^{4}_{2}\mathrm{He} \to X + 3\,^{1}_{0}n\)?
Ответы: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 19 Фотоэффект при смене светофильтров
При исследовании зависимости кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещался через светофильтры. В первой серии опытов использовался жёлтый светофильтр, а во второй — зелёный. Как изменились длина волны и кинетическая энергия фотоэлектронов?
Для каждой физической 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.
Длина световой волны, падающей на фотоэлемент: \(\underline{\qquad\qquad}\)
Кинетическая энергия фотоэлектронов: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 20 Верные утверждения
Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) Сила Архимеда, действующая на тело, полностью погружённое в жидкость, прямо пропорциональна плотности жидкости.
2) Скорость диффузии жидкостей повышается с повышением температуры.
3) Короткое замыкание возникает при стремлении внешнего сопротивления к нулю.
4) Если замкнутый проводящий контур покоится в постоянном однородном магнитном поле, то в нём возникает индукционный ток.
5) Изотопы обладают разными химическими свойствами, но одинаковым периодом полураспада.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 21 Графики зависимостей
Даны следующие зависимости величин:
А) зависимость скорости тела от времени при равноускоренном движении
Б) зависимость объёма от температуры при изотермическом процессе
В) зависимость сопротивления резистора от его площади поперечного сечения
Установите соответствие между этими зависимостями и видами графиков, обозначенных цифрами 1–5. Для каждой зависимости А–В подберите соответствующий вид графика и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
А: \(\underline{\qquad\qquad}\) Б: \(\underline{\qquad\qquad}\) В: \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 22 Масса болта
Чтобы определить массу болта, на рычажные весы несколько раз кладут по \(N = 150\) таких болтов. Взвешивание показывает, что их общая масса \(M = (90 \pm 3)\) г. Чему равна масса одного болта?
Масса болта: \(\underline{\qquad\qquad}\) \(\pm\) \(\underline{\qquad\qquad}\) г
зад 23 Исследование цепей
Ученик изучает законы постоянного тока. В его распоряжении имеется пять аналогичных электрических цепей (см. рисунок) с различными источниками и внешними сопротивлениями, характеристики которых указаны в таблице. Какие две цепи необходимо взять ученику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость силы тока, протекающего в цепи, от внутреннего сопротивления источника?
| № цепи | ЭДС источника \(\mathcal{E}\), В | Внутреннее сопротивление источника \(r\), Ом | Внешнее сопротивление \(R\), Ом |
| 1 | 9 | 1 | 5 |
| 2 | 6 | 2 | 10 |
| 3 | 12 | 2 | 15 |
| 4 | 6 | 1 | 10 |
| 5 | 9 | 1 | 15 |
Ответы: \(\underline{\qquad\qquad}\) \(\underline{\qquad\qquad}\)
зад 24 Разрядка электрометра
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 к шару поднесли пламя свечи на расстояние в несколько сантиметров, стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Объясните разрядку электрометра, учитывая приведённые спектры (зависимость интенсивности света \(I\) от длины волны \(\lambda\)) лампы накаливания и свечи. Красная граница фотоэффекта для цинка \(\lambda_{\text{кр}} = 290\) нм.
▶РешениеСкрыть
1) Эбонитовая палочка, потёртая о шерсть, заряжается отрицательно. Следовательно, электрометр получит от неё отрицательный заряд (избыток электронов).
2) При освещении заряженного отрицательно цинкового шара светом от лампы накаливания не происходило вырывания электронов с поверхности цинка, так как, судя по диаграмме, максимальная освещённость приходилась на длины волн больше 500 нм, что больше, чем красная граница фотоэффекта для цинка. Поэтому электрометр не разряжался.
3) При освещении заряженного отрицательно цинкового шара светом свечи фотоэффект также не наблюдался, так как, судя по диаграмме, максимальная освещённость приходилась на длину волны 900 нм, что больше, чем красная граница фотоэффекта для цинка.
4) Дело здесь не в фотоэффекте. Пламя свечи содержит в себе множество заряженных ионов — положительных и отрицательных, образующихся при сгорании парафина. Положительные ионы, присоединяя к себе отрицательные электроны, и уносят заряд с цинковой пластинки.
зад 25 Падение камня на планете
На неизвестной планете человек бросал камень вертикально вниз без начальной скорости, на линейке отмечены его положения через каждую секунду. Определите, было ли это равноускоренное движение, и найдите значение ускорения на этой планете.
▶ОтветСкрыть
Движение равноускоренное, \(a = 0{,}12\) м/с\(^2\).
▶РешениеСкрыть
Найдём ускорение шарика в моменты времени \(t = 1, 2, 3\) с, исходя из формулы равноускоренного движения без начальной скорости: \(s = \dfrac{at^2}{2}\), откуда \(a = \dfrac{2s}{t^2}\). Получаем: \[a_1 = \frac{2\cdot 0{,}06}{1^2} = 0{,}12\ \text{м/с}^2;\qquad a_2 = \frac{2\cdot 0{,}24}{2^2} = 0{,}12\ \text{м/с}^2;\qquad a_3 = \frac{2\cdot 0{,}54}{3^2} = 0{,}12\ \text{м/с}^2.\] Таким образом, в любые промежутки времени ускорение оставалось неизменным, следовательно, движение на планете было равноускоренным с ускорением \(a = 0{,}12\) м/с\(^2\).
зад 26 Тонкая линза
Предмет находится на расстоянии 36 см от тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием 20 см перпендикулярно её главной оптической оси. Найдите высоту предмета, если высота его изображения составляет 5 см.
▶ОтветСкрыть
\(h = 4\) см.
▶РешениеСкрыть
Применим формулу тонкой собирающей линзы: \(\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{F}\), откуда \(f = \dfrac{dF}{d-F}\). Увеличение, даваемое линзой, по определению \(\Gamma = \dfrac{H}{h}\). Из соображений геометрии \(\dfrac{H}{h} = \dfrac{f}{d}\), откуда \[h = \frac{dH}{f} = \frac{H(d-F)}{F} = \frac{5\cdot(36-20)}{20} = 4\ \text{см}.\]
зад 27 Влажный воздух под поршнем
В герметичном сосуде, закрытом поршнем, находится влажный воздух при температуре 80 °C, его давление в начальный момент времени составляет \(p_1 = 120\) кПа, влажность \(\varphi_1 = 70\%\). Далее объём влажного воздуха уменьшают в 3 раза, поддерживая температуру постоянной. Чему равно конечное давление влажного воздуха, если давление насыщенных паров при данной температуре равно \(p_{\text{н}} = 47{,}3\) кПа?
▶ОтветСкрыть
\(p_2 = 307{,}97\) кПа.
▶РешениеСкрыть
Влажный воздух представляет собой смесь водяных паров и сухого воздуха. По закону Дальтона давление влажного воздуха равно сумме давлений водяных паров и сухого воздуха.
Первоначальное давление водяных паров находим из формулы относительной влажности воздуха: \[\varphi = \frac{p_{1\text{п}}}{p_{\text{н}}} \quad\Leftrightarrow\quad p_{1\text{п}} = \varphi\, p_{\text{н}}.\]
По условию температура в сосуде постоянна, поэтому давление насыщенного пара в сосуде остаётся неизменным. Выясним, что происходит с давлением водяного пара при уменьшении объёма сосуда в 3 раза. При изотермическом уменьшении объёма давление должно увеличиваться. Это будет происходить до тех пор, пока пар не станет насыщенным. Дальнейшее изменение объёма сосуда на давление водяных паров не повлияет.
Давление сухого пара будет также увеличиваться изотермически. Согласно закону Бойля–Мариотта \(p_{1c}V_1 = p_{2c}V_2\), с учётом \(V_1 = 3V_2\) получаем \(p_{2c} = 3p_{1c}\).
Запишем уравнение Дальтона для обоих случаев: \[p_1 = \varphi p_{\text{н}} + p_{1c};\qquad p_2 = p_{\text{н}} + p_{2c}.\] Объединяя уравнения, получаем, что конечное давление влажного воздуха в сосуде \[p_2 = 3p_1 - p_{\text{н}}(3\varphi - 1) = 3\cdot 120 - 47{,}3\cdot(3\cdot 0{,}7 - 1) = 307{,}97\ \text{кПа}.\]
зад 28 Конденсатор и ЭДС источника
Незаряженный конденсатор ёмкостью \(C = 0{,}1\) мкФ подключают к источнику тока по схеме, показанной на рисунке. Сопротивление резистора \(R = 500\) Ом, сопротивлением проводов и внутренним сопротивлением источника можно пренебречь. После замыкания ключа К на резисторе выделяется тепло, равное 7,2 мкДж. Чему равна ЭДС источника?
▶ОтветСкрыть
\(\mathcal{E} = 12\) В.
▶РешениеСкрыть
При замыкании цепи через резистор проходит ток зарядки до тех пор, пока конденсатор не зарядится до напряжения, равного ЭДС источника тока. При этом через источник тока протечёт заряд, равный \(q = CU = C\mathcal{E}\). Тогда в источнике тока будет совершена работа \(A = q\mathcal{E} = C\mathcal{E}^2\).
Энергия, которую приобретёт при этом заряженный конденсатор, равна \[W_p = \frac{CU^2}{2} = \frac{C\mathcal{E}^2}{2}.\]
Так как сопротивлением проводов и внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь, то можно применить закон сохранения энергии: \(A_{\text{ист}} = Q + W_p\), т.е. \(C\mathcal{E}^2 = Q + \dfrac{C\mathcal{E}^2}{2}\), откуда \[\mathcal{E} = \sqrt{\frac{2Q}{C}} = \sqrt{\frac{2\cdot 7{,}2\cdot 10^{-6}}{0{,}1\cdot 10^{-6}}} = 12\ \text{В}.\]
зад 29 Энергия колебательного контура
На графике изображена зависимость энергии конденсатора от напряжения на конденсаторе в диапазоне напряжения конденсатора от нулевого до максимального значения. Активное сопротивление в колебательном контуре равно 0. Период колебаний равен 50,24 мкс. Чему равна максимальная сила тока?
▶ОтветСкрыть
\(I_{\max} = 1\) А.
▶РешениеСкрыть
1) По закону сохранения энергии при отсутствии активного сопротивления в колебательном контуре максимальная энергия заряженного конденсатора равна максимальной энергии магнитного поля катушки с током: \(W_p = W_м\), где \(W_м = \dfrac{LI_{\max}^2}{2}\).
2) Период колебаний в колебательном контуре \(T = 2\pi\sqrt{LC}\).
3) Максимальная энергия заряженного конденсатора \(W_p = \dfrac{CU_{\max}^2}{2}\).
Тогда выражаем: \[C = \frac{2W_p}{U_{\max}^2};\qquad L = \frac{T^2}{4\pi^2 C};\qquad I_{\max} = \sqrt{\frac{2W_м}{L}} = \frac{4\pi W_p}{T\,U_{\max}}.\]
Из графика находим, что максимальное значение энергии электрического поля конденсатора \(W_p = 0{,}8\cdot 10^{-3}\) Дж, максимальное напряжение на обкладках конденсатора \(U_{\max} = 200\) В. Подставляя значения в формулу, получаем: \[I_{\max} = \frac{4\cdot 3{,}14\cdot 0{,}8\cdot 10^{-3}}{50{,}24\cdot 10^{-6}\cdot 200} = 1\ \text{А}.\]
зад 30 Гантель в сферической выемке
Внутрь сферической поверхности помещена гантель. Масса верхнего шарика \(m = 60\) г. Стержень, соединяющий шарики, невесом. Коэффициент трения между большим шариком и сферической поверхностью 0,3. Трение между маленьким шариком и сферической поверхностью отсутствует. Определите, при каком значении массы шарика \(M\) гантель будет оставаться в неподвижном состоянии. Какие законы Вы используете для описания равновесия штанги? Обоснуйте их применение к данному случаю.
▶РешениеСкрыть
Изобразим силы, действующие на шарики:
По второму закону Ньютона в равновесии сумма сил, действующих на шарики, равна нулю. В проекциях на горизонтальную и вертикальную оси получаем: \[\begin{align*} T\cos 45^\circ - N_1 &= 0, \\ T\sin 45^\circ - mg &= 0, \\ F_{\text{тр}} - T\cos 45^\circ &= 0, \\ N_2 - T\sin 45^\circ - Mg &= 0. \end{align*}\] Из (2) и (3) получаем \(F_{\text{тр}} = mg\), из (2) и (4) получаем \(N_2 = (M+m)g\). В неподвижном состоянии \(F_{\text{тр}} \le \mu N_2\), значит, \[mg \le 0{,}4(M+m)g \quad\Leftrightarrow\quad m \le \tfrac{2}{3}M = 40\ \text{г}.\]
Источник: ЕГЭ по физике 2023, досрочный период, вариант 2 — условия · решения. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.