зад 1 Центростремительное ускорение
Материальная точка равномерно движется по окружности радиусом \(R\) со скоростью \(\upsilon\). Во сколько раз нужно увеличить скорость её движения, чтобы при увеличении радиуса окружности в 4 раза центростремительное ускорение точки осталось прежним?
Ответ: в \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\) раз(а).
▶ПодсказкаСкрыть
Центростремительное ускорение \(a = \upsilon^2/R\): сравните, как меняется \(\upsilon^2\) при росте \(R\) в 4 раза.
зад 2 Коэффициент трения
Санки массой 5 кг скользят по горизонтальной дороге. Сила трения скольжения их полозьев о дорогу равна 6 Н. Каков коэффициент трения скольжения полозьев санок о дорогу?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
Сила трения скольжения \(F_{\text{тр}} = \mu N\), а на горизонтальной дороге сила реакции опоры \(N = mg\).
зад 3 Время торможения
Тело массой 6 кг движется прямолинейно со скоростью 2 м/с в инерциальной системе отсчёта. На тело начала действовать постоянная тормозящая сила, равная по модулю 4 Н. Сколько времени пройдёт до момента остановки тела?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\) с.
▶ПодсказкаСкрыть
По второму закону Ньютона найдите модуль ускорения торможения, затем время до остановки из кинематики.
зад 4 Графики координаты
На рисунке приведены графики зависимости координаты от времени для двух тел: \(A\) и \(B\), движущихся вдоль оси \(Ox\). Выберите все верные утверждения о характере движения тел.
1) За время от 3 до 9 с тело \(B\) прошло путь 15 м.
2) Импульс тела \(A\) с течением времени не изменяется.
3) В момент времени \(t = 4\) с проекция скорости тела \(A\) на ось \(Ox\) была равна 0.
4) Тело \(B\) движется равномерно.
5) В момент времени \(t = 5\) с импульс тела \(B\) был равен 0.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
Скорость равна наклону графика \(x(t)\): равномерному движению соответствует прямая, а точка экстремума графика — нулевая скорость.
зад 5 Бросок под углом
Шарик, брошенный с поверхности Земли под углом \(20^\circ\) к горизонту с начальной скоростью \(\upsilon_0\), поднялся на максимальную высоту \(H\) и пролетел в горизонтальном направлении расстояние \(L\). Что произойдёт с дальностью полёта шарика и временем его полёта, если шарик бросить с той же по величине начальной скоростью под углом \(30^\circ\) к горизонту? 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.
| Дальность полёта шарика | Время полёта шарика |
▶ПодсказкаСкрыть
Дальность \(\sim \sin 2\alpha\), время полёта \(\sim \sin\alpha\) при одинаковой начальной скорости.
зад 6 Гармонические колебания бруска
На гладком горизонтальном столе брусок массой \(M\), прикреплённый к вертикальной стене лёгкой горизонтальной пружиной жёсткостью \(k\), совершает свободные гармонические колебания с амплитудой \(A\). Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| p{0.46\linewidth}} ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
| А) частота колебаний бруска | 1) \(A\dfrac{k}{M}\) |
| Б) амплитуда ускорения бруска | 2) \(\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{M}{k}}\) |
| 3) \(\dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{M}}\) | |
| 4) \(A\sqrt{\dfrac{k}{M}}\) |
| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
Частота пружинного маятника \(\omega = \sqrt{k/M}\) (частота в герцах — \(\omega/2\pi\)), амплитуда ускорения \(a_{\max} = \omega^2 A\).
зад 7 Концентрация молекул газа
Давление разреженного газа в сосуде возросло в 4 раза, а средняя энергия поступательного теплового движения его молекул уменьшилась в 2 раза. Во сколько раз увеличилась концентрация молекул газа в сосуде?
Ответ: в \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\) раз(а).
▶ПодсказкаСкрыть
Основное уравнение МКТ \(p = \frac{2}{3}n\bar{E}_{\text{к}}\) связывает давление, концентрацию и среднюю энергию молекул.
зад 8 Влажность при сжатии
Относительная влажность воздуха в сосуде, закрытом поршнем, равна \(30\%\). Какой станет относительная влажность воздуха в сосуде, если при неизменной температуре перемещением поршня уменьшить объём сосуда в 2 раза?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\)
▶ПодсказкаСкрыть
Относительная влажность \(\varphi = p_{\text{п}}/p_{\text{н}}\); при сжатии изотермически сравните с давлением насыщенного пара.
зад 9 Работа газа на pV-диаграмме
На рисунке показано, как менялось давление газа в зависимости от его объёма при переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Каково отношение работ газа \(\dfrac{A_{12}}{A_{23}}\) на этих двух участках \(pV\)-диаграммы?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
Работа газа численно равна площади под графиком \(p(V)\) на соответствующем участке.
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 верные утверждения, характеризующие отражённые на графике процессы.
1) В процессе \(AB\) газ получает положительное количество теплоты.
2) В состоянии \(B\) концентрация атомов газа максимальна.
3) В процессе \(DA\) давление газа изохорно увеличивается.
4) В процессе \(BC\) внутренняя энергия газа остаётся неизменной.
5) Давление газа в процессе \(CD\) постоянно, при этом газ совершает положительную работу.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
В координатах \(V\)–\(T\) изобары — прямые, проходящие через начало координат; сравнивайте давления по наклону прямых.
зад 11 Плавление вещества
В цилиндре под поршнем находится твёрдое вещество массой \(m\). Цилиндр поместили в печь. На рисунке схематично показан график изменения температуры \(t\) вещества по мере поглощения им количества теплоты \(Q\). Формулы А и Б позволяют рассчитать значения физических величин, характеризующих происходящие с веществом тепловые процессы. Установите соответствие между формулами и физическими величинами, значение которых можно рассчитать по этим формулам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| p{0.46\linewidth}} ФОРМУЛЫ | ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ |
| А) \(\dfrac{\Delta Q_5}{m\,\Delta t_3}\) | 1) удельная теплоёмкость жидкости |
| Б) \(\dfrac{\Delta Q_2}{m}\) | 2) удельная теплота плавления |
| 3) удельная теплота парообразования | |
| 4) удельная теплоёмкость пара |
| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
Горизонтальные участки графика соответствуют фазовым переходам, наклонные — нагреванию; \(\Delta Q/(m\,\Delta t)\) даёт теплоёмкость, \(\Delta Q/m\) — удельную теплоту фазового перехода.
зад 12 Сопротивление участка цепи
На участке цепи, изображённом на рисунке, сопротивление каждого из четырёх резисторов равно 6 Ом. Каково общее сопротивление цепи между клеммами \(A\) и \(B\)?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\) Ом.
▶ПодсказкаСкрыть
Найдите, какие резисторы включены параллельно, и сложите полученные сопротивления последовательно.
зад 13 Начальный магнитный поток
За \(\Delta t = 4\) с магнитный поток, пронизывающий площадку, ограниченную проволочной рамкой, равномерно уменьшается от некоторого значения \(\Phi\) до нуля. При этом в рамке генерируется ЭДС, равная 8 В. Чему равен начальный магнитный поток \(\Phi\)?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\) Вб.
▶ПодсказкаСкрыть
Закон электромагнитной индукции: \(\mathcal{E} = |\Delta\Phi|/\Delta t\).
зад 14 Угол падения на зеркало
Угол между зеркалом и отражённым от него лучом равен \(25^\circ\) (см. рисунок). Определите угол падения исходного луча на зеркало.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\) градус(а, -ов).
▶ПодсказкаСкрыть
Угол падения равен углу отражения, а угол между лучом и зеркалом дополняет угол падения до \(90^\circ\).
зад 15 Два точечных заряда
Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках \(A\) и \(B\), несут на себе заряды \(+q > 0\) и \(-3q\) соответственно (см. рисунок). Точка \(C\) расположена посередине отрезка \(AB\). Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно этой ситуации.
1) Если бусинку с зарядом \(+q\) заменить на бусинку с зарядом \(-q\), то модуль напряжённости результирующего электростатического поля в точке \(C\) увеличится в 2 раза.
2) Сила Кулона, действующая на бусинку в точке \(A\), и сила Кулона, действующая на бусинку в точке \(B\), равны по модулю.
3) Если бусинки соединить проводником, то заряд бусинки в точке \(A\) станет отрицательным.
4) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке \(C\) направлена горизонтально влево.
5) Если бусинки соединить стеклянной незаряженной палочкой, то они будут отталкиваться друг от друга.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
Поля от зарядов складываются векторно; силы взаимодействия по третьему закону Ньютона равны по модулю.
зад 16 Резистор и реостат
Резистор \(R_1\) и реостат \(R_2\) подключены последовательно к источнику постоянного напряжения \(U\) (см. рисунок). Как изменятся сила тока в цепи и тепловая мощность, выделяющаяся во всей внешней цепи, если уменьшить сопротивление реостата? Считать, что напряжение на клеммах источника остаётся при этом прежним.
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 цепи | Тепловая мощность, выделяющаяся во всей внешней цепи |
▶ПодсказкаСкрыть
При уменьшении общего сопротивления цепи при постоянном напряжении ток растёт; мощность \(P = UI\).
зад 17 Колебательный контур
Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивностью \(L = 400\) мкГн. Напряжение на пластинах конденсатора изменяется во времени в соответствии с формулой \(u(t) = 100\sin(2{,}5\cdot 10^6 t)\). Все величины выражены в единицах системы СИ. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимость от времени.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| p{0.46\linewidth}} ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
| А) энергия \(W_L(t)\) магнитного поля катушки | 1) \(10^{-6}\sin(2{,}5\cdot 10^6 t)\) |
| Б) сила тока \(i(t)\) в колебательном контуре | 2) \(2\cdot 10^{-6}\cos^2(2{,}5\cdot 10^6 t)\) |
| 3) \(0{,}1\cos(2{,}5\cdot 10^6 t)\) | |
| 4) \(0{,}1\sin(2{,}5\cdot 10^6 t)\) |
| А | Б |
▶ПодсказкаСкрыть
Энергия магнитного поля \(W_L = Li^2/2\), ток связан с напряжением через ёмкость контура и производную заряда.
зад 18 Ядерная реакция
В результате реакции \[{}^{1}_{0}n + {}^{235}_{92}\mathrm{U} \rightarrow {}^{A}_{Z}\mathrm{X} + {}^{145}_{55}\mathrm{Cs} + 3\,{}^{1}_{0}n\] образуется ядро химического элемента \({}^{A}_{Z}\mathrm{X}\). Каково массовое число \(A\) образовавшегося ядра?
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
В ядерной реакции сохраняются массовое число и заряд: суммы верхних и нижних индексов слева и справа равны.
зад 19 Фотоэффект
На установке, представленной на фотографиях (рисунок а – общий вид, рисунок б – фотоэлемент), исследовали зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Для этого в прорезь осветителя помещали различные светофильтры. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только жёлтый свет, а во второй – пропускающий только синий свет.
Как изменялись частота световой волны падающего света и работа выхода фотоэлектронов из металла при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.
1) увеличивалась
2) уменьшалась
3) не изменялась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.
| Частота световой волны, падающей на фотоэлемент | Работа выхода |
▶ПодсказкаСкрыть
Частота определяется цветом света; работа выхода — свойство материала фотокатода и от света не зависит.
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 объёму тела.
2) Теплопередача путём конвекции наблюдается в жидкостях и газах.
3) При последовательном соединении резисторов напряжения на всех резисторах одинаковы.
4) Вследствие интерференции электромагнитных волн происходит перераспределение энергии в пространстве: энергия концентрируется в максимумах и не поступает в минимумы интерференции.
5) Заряды атомных ядер изотопов химического элемента различны, но массы их одинаковы.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
Проверяйте каждое утверждение по определению: закон Архимеда, виды теплопередачи, законы соединения резисторов, интерференция, изотопы.
зад 21 Виды графиков зависимостей
Даны следующие зависимости величин:
А) зависимость пути, пройденного телом при равномерном движении, от времени;
Б) зависимость объёма постоянной массы идеального газа от абсолютной температуры в изохорном процессе;
В) зависимость электроёмкости плоского конденсатора с расстоянием \(d\) между пластинами от площади пластин.
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 | Б | В |
▶ПодсказкаСкрыть
Для каждой зависимости выпишите вид функции (\(y = kx\), гипербола, постоянная величина и т.п.) и найдите подходящий график.
зад 22 Погрешность измерения массы болта
150 одинаковых болтов, упакованных в пакет, положили на весы. Весы показали 75 г. Чему равна масса одного болта по результатам этих измерений, если абсолютная погрешность данного измерения равна 3 г? Массу самого пакета не учитывать.
Ответ: (\(\underline{\qquad\qquad}\) \(\pm\) \(\underline{\qquad\qquad}\)) г.
▶ПодсказкаСкрыть
Разделите результат измерения массы пакета на число болтов и погрешность — на то же число.
зад 23 Выбор электрических 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 обнаружить зависимость силы тока, протекающего в цепи, от внешнего сопротивления?
| № цепи | ЭДС источника \(\mathcal{E}\), В | Внутреннее сопротивление источника \(r\), Ом | Внешнее сопротивление \(R\), Ом |
| 1 | \(9\) | \(1{,}0\) | \(5\) |
| 2 | \(6\) | \(0{,}5\) | \(8\) |
| 3 | \(8\) | \(1{,}5\) | \(8\) |
| 4 | \(9\) | \(1{,}5\) | \(5\) |
| 5 | \(6\) | \(0{,}5\) | \(16\) |
Запишите в ответе номера выбранных цепей.
Ответ: \(\underline{\qquad\qquad\qquad}\).
▶ПодсказкаСкрыть
Для опыта нужны цепи с одинаковой ЭДС и внутренним сопротивлением, но разным внешним сопротивлением.
зад 24 Разрядка электрометра
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 не меняла его. Через некоторое время к шару на расстояние нескольких сантиметров поднесли горящую свечу, при этом стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Спектр излучения свечи (зависимость интенсивности излучения \(I\) от длины волны) показан на рисунке.
Объясните разрядку электрометра, примите во внимание приведённые спектры и то, что для цинка «красная граница» фотоэффекта \(\lambda_{\text{кр}} = 290\) нм.
▶ПодсказкаСкрыть
Сравните длины волн в спектре свечи с красной границей цинка: какая часть излучения вызывает фотоэффект.
зад 25 Падение предмета на неизвестной планете
На неизвестной планете, лишённой атмосферы, космонавт уронил предмет, четыре последовательных положения которого через каждую секунду показаны на рисунке. Покажите, что движение предмета равноускоренное, и определите проекцию вектора ускорения, с которым падает предмет, на направление оси \(y\).
▶ПодсказкаСкрыть
Сравните пути, пройденные предметом за последовательные равные промежутки времени.
зад 26 Тонкая линза
Тонкая линза с фокусным расстоянием \(F = 20\) см даёт действительное, увеличенное в 5 раз изображение предмета. На каком расстоянии от линзы находится предмет? Постройте изображение предмета в линзе.
▶ПодсказкаСкрыть
Используйте формулу тонкой линзы и формулу линейного увеличения \(\Gamma = f/d\).
зад 27 Влажный воздух под поршнем
В сосуде под поршнем находится влажный воздух при давлении \(p_1 = 120\) кПа и температуре \(t = 80\) °C с относительной влажностью \(\varphi = 70\%\). Объём под поршнем уменьшают в три раза при постоянной температуре. Каким станет давление влажного воздуха под поршнем? Давление насыщенных паров воды \(p_{\text{н}}\) при температуре \(t = 80\) °C равно 47,3 кПа.
▶ПодсказкаСкрыть
Сначала найдите парциальное давление пара по относительной влажности; при сжатии часть пара конденсируется, и давление пара не может превысить \(p_{\text{н}}\).
зад 28 Зарядка конденсатора
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 тока можно пренебречь. Какова ЭДС \(\mathcal{E}\) источника тока, если на резисторе после замыкания ключа К в процессе зарядки конденсатора выделяется количество теплоты \(Q = 7{,}2\) мкДж?
▶ПодсказкаСкрыть
При зарядке конденсатора от источника в цепи выделяется половина работы источника, а энергия конденсатора равна \(CE^2/2\).
зад 29 Максимальный ток в контуре
В колебательном контуре, активное сопротивление которого равно нулю, происходят свободные электромагнитные колебания с периодом \(T = 50{,}24\) мкс и максимальным напряжением на конденсаторе \(U_{\max}\). Зависимость энергии электрического поля конденсатора от разности потенциалов между его обкладками в пределах от 0 до \(U_{\max}\) приведена на графике. Определите максимальное значение силы тока в контуре.
▶ПодсказкаСкрыть
По графику найдите \(C\) из \(W = CU^2/2\), затем \(I_{\max} = U_{\max}\sqrt{C/L}\) при \(T = 2\pi\sqrt{LC}\).
зад 30 Гантель в сферической выемке
Маленькие шарики, имеющие массы \(M\) и \(m = 60\) г, соединены друг с другом стержнем пренебрежимо малой массы. Полученная гантель помещена в неподвижную сферическую выемку радиусом \(R\) так, что шарик \(M\) находится в нижней точке выемки, а шарик \(m\) касается стенки выемки на высоте \(R\) от этой точки (см. рисунок). Коэффициент трения между шариком \(M\) и дном выемки \(\mu = 0{,}3\), трение между шариком \(m\) и стенкой выемки отсутствует. При каких значениях \(M\) гантель покоится в показанном на рисунке положении? Сделайте рисунок с указанием внешних сил, действующих на гантель. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.
▶ПодсказкаСкрыть
Запишите условия равновесия сил и моментов для гантели; сила трения не превышает \(\mu N\).
Источник: ЕГЭ по физике 2023, открытый вариант ФИПИ, вариант 1 — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.