В сосуде содержится аргон 250

На чтение 13 мин. Обновлено 15 декабря, 2020

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 5. Решение

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 5. Решение

Просмотр содержимого документа

«ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 5. Решение»

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 5. Решение

Задание 1. На рисунке приведён график зависимости проекции скорости тела vx от времени t.

Какой путь прошло это тело в интервале времени от 10 до 15 с?

В интервале времени от 10 до 15 с имеем линейный график скорости, то есть тело двигалось с постоянным ускорением. Величина ускорения равна

м/с2. Используя формулу равноускоренного движения

,

получаем (при

см. график), что пройденный путь равен

метров.

Задание 2. Брусок массой m = 2 кг положили на шероховатую наклонную опору (см. рисунок). На него действуют три силы: сила тяжести mg, сила нормальной реакции опоры N и сила трения Fтр. Чему равен модуль равнодействующей сил Fтр и N, если брусок покоится?

Так как брусок покоится, то равнодействующая всех трех сил, действующих на брусок, равна 0, то есть

,

откуда равнодействующая силы трения и реакции опоры, равна

,

Н.

Задание 3. Шарик массой 200 г падает с высоты 20 м с начальной скоростью, равной нулю. Какова его кинетическая энергия в момент перед ударом о землю, если потеря энергии за счёт сопротивления воздуха составила 4 Дж?

На высоте 20 м шарик массой 0,2 кг имеет потенциальную энергию, равную

Дж.

Непосредственно перед ударом о землю вся потенциальная энергия переходит в кинетическую (без учета сопротивления воздуха), то есть

,

но так как воздух уменьшил энергию на 4 Дж, то получаем

Дж.

Задание 4. Тело массой 0,3 кг подвешено к невесомому рычагу так, как показано на рисунке. Груз какой массы надо подвесить к третьей метке в правой части рычага для достижения равновесия?

Чтобы рейка оставалась в равновесном состоянии момент силы первого плеча (левого)

должен быть равен моменту силы второго плеча . Из рисунка видно, что , а сила Н. Тогда вторая сила будет равна

Вторая сила также является силой тяжести и равна

,

откуда масса второго груза, равна

кг

что составляет 400 грамм.

Задание 5. Автомобиль массой 2 т проезжает верхнюю точку выпуклого моста, радиус кривизны которого равен 40 м, со скоростью 36 км/ч. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие движение автомобиля в этот момент времени, и укажите их номера.

1) Равнодействующая сила, действующая на автомобиль, направлена вертикально вниз и перпендикулярна скорости автомобиля.

2) Сила, с которой мост действует на автомобиль, меньше 20 000 Н и направлена вертикально вверх.

3) Вес автомобиля равен 25 000 Н.

4) Центростремительное ускорение автомобиля равно 32,4 м/с2.

5) Вес автомобиля направлен вертикально вверх.

1) В верхней точке моста на автомобиль действует сила тяжести mg и центростремительная сила Fц, направленная вертикально вниз. Результирующая сила равна сумме этих сил и направлена вертикально вниз:

.

2) В верхней точке моста сила N, с которой автомобиль давит на мост, определяется силой тяжести mg, направленной вверх, и центростремительной силой Fц, направленной вниз:

,

где

– центростремительное ускорение. Отсюда находим, что

.

Таким образом, грузовик давит на мост с силой (здесь учтено, что 36 км/ч = 10 м/с):

3) Вес 2 т – это 2000 кг, соответственно, сила, с которой грузовик давит на поверхность, равна Н.

4) Центростремительное ускорение определяется по формуле

и равно

5) Вес автомобиля направлен к земле, то есть вертикально вниз.

Задание 6. Камень брошен вверх под углом к горизонту. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Как меняются модуль ускорения камня и его потенциальная энергия в поле тяжести при движении камня вниз?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Для вертикальной проекции камня при его падении с максимальной высоты, имеем

где g – ускорение свободного падения; y0 – максимальная высота подъема. Из этой формулы видно, что модуль ускорения g для камня остается неизменным, а его потенциальная энергия, равная будет уменьшаться, так как уменьшается высота y.

Задание 7. После удара шайба массой m начала скользить со скоростью v0 вверх по плоскости, установленной под углом а к горизонту (см. рисунок). Переместившись вдоль оси Ох на некоторое расстояние, шайба соскользнула в исходное положение. Коэффициент трения шайбы о плоскость равен µ.

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.

А) модуль ускорения шайбы при её

Б) модуль силы трения

На рисунке ниже показаны силы, действующие на тело, при его движении по наклонной плоскости.

Равнодействующая сила, действующая на тело, движущееся вверх по наклонной плоскости, складывается из трех сил: силы тяжести, силы реакции опоры и силы трения. Проекция этих трех сил на ось Ox дает:

Сила трения равна проекции силы тяжести на ось Oy, умноженная на коэффициент трения µ:

и для равнодействующей силы можно записать

Задание 8. В сосуде содержится аргон, абсолютная температура которого равна 300 К. Концентрацию аргона уменьшили в 2 раза, при этом его давление увеличилось в 1,5 раза. Определите установившуюся абсолютную температуру газа.

В соответствии с уравнением Менделеева-Клайперона можно записать, что

Последняя формула показывает, что если концентрацию уменьшить в 2 раза, то есть взять n/2, а давление увеличить в 1,5 раза, то есть 1,5p, то температура

изменится в 3 раза и будет равна

Задание 9. Два моля гелия участвуют в процессе 1-2, график которого показан рисунке. Какую работу совершил газ в этом процессе?

Для изобарного процесса (p=const), работа, которую совершает газ, равна

Из рисунка видим, что Па, а л или м3, следовательно, работа равна

что составляет 4 кДж.

Задание 10. В керамическую чашечку (тигель) опустили электрический термометр и насыпали опилки олова. После этого тигель поместили в печь. Диаграмма изменения температуры олова с течением времени показана на рисунке. Печь при постоянном нагреве передавала олову в минуту в среднем количество теплоты, равное 500 Дж. Какое количество теплоты потребовало плавление олова?

При плавлении олова, оно сначала нагревается до температуры плавления (первая линия на графике), затем идет поглощение теплоты для разрушения кристаллов материала и перевода его в жидкое состояние. При этом температура вещества остается неизменной (вторая линия на рисунке – горизонтальная). Таким образом, процесс плавления начинался с 1-й минуты и длился до 4-й минуты, то есть время плавления составило 4-1=3 минуты, за которое было передано

Задание 11. При переводе идеального газа из состояния 1 в состояние 2 концентрация молекул n пропорциональна давлению р (см. рисунок). Масса газа в процессе остаётся постоянной. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процесс 1-2, и укажите их номера.

1) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа остаётся неизменной.

2) Плотность газа уменьшается.

3) Абсолютная температура газа увеличивается.

4) Происходит изотермическое сжатие газа.

5) Среднеквадратическая скорость теплового движения молекул газа увеличивается.

1) Так как температура процесса не меняется, то и средняя кинетическая энергия молекул остается постоянной.

2) Плотность газа n уменьшается, что следует из графика.

3) В изотермическом процессе температура остается постоянной.

4) Из формулы видно, что объем обратно пропорционален давлению. В точке 2 давление падает, следовательно, объем увеличивается. Происходит изотермическое расширение газа.

5) Так как температура газа неизменна, то и среднеквадратическая скорость теплового движения молекул газа не меняется.

Задание 12. В цилиндре под поршнем находилось твёрдое вещество. Цилиндр поместили в горячую печь, а через некоторое время стали охлаждать. На рисунке показан график изменения температуры t вещества с течением времени τ. 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.

1) охлаждение твёрдого вещества

2) нагревание жидкости

4) нагревание твёрдого вещества

Первые участки на графике имеют следующее значение:

– участок AB – твердое вещество поглощает температуру, нагреваясь;

– участок BC – твердое вещество плавится, превращаясь в жидкость;

– участок CD – жидкость нагревается;

– участок DE – жидкость переходит в пар;

– участок EF – нагревание пара.

А) CD – вариант ответа 2;

В) AB – вариант ответа 4.

Задание 13. Электрон e влетел в зазор между полюсами электромагнита со скоростью v, направленной горизонтально. Вектор индукции B магнитного поля направлен вертикально (см. рисунок). Куда направлена (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) действующая на электрон сила Лоренца F? Ответ запишите словом (словами).

Направление силы Лоренца определяется по правилу «левой руки», которая гласит, что если расположить ладонь так, чтобы вытянутые пальцы указывали направление тока, а линии магнитного поля впивались в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Учитывая, что правило левой руки было разработано для движения тока от плюса к минусу, то вытянутые пальцы следует направить в противоположную сторону движения электрона. Тогда, получаем, что сила Лоренца направлена от наблюдателя.

Ответ: от наблюдателя.

Задание 14. На плавком предохранителе счётчика электроэнергии указано: «15 А, 380 В». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включать в сеть, чтобы предохранитель не расплавился?

Мощность электрического тока определяется по формуле и максимальная нагрузка для предохранителя будет равна

Задание 15. От точечного источника света S, находящегося на главной оптической оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F на расстоянии 3F от неё, распространяются два луча: a и b, как показано на рисунке.

В какой точке: 1, 2, 3 или 4 – пересекутся эти лучи после преломления линзой?

При решении этой задачи необходимо воспользоваться дополнительными построениями согласно следующим правилам. Луч, проходящий под произвольным углом к главной оптической оси через центр тонкой линзы, преломляясь в ней, является продолжением самого себя и называется побочной оптической осью.

Для этого, через центр линзы проведем два луча, параллельные лучу a и b (см. рисунок). Тогда на уровне фокусного расстояния F получим точки пересечения этих лучей с уровнем фокусного расстояния. Проводя через эти точки лучи от линзы (см. красные линии на рисунке) видим, что они пересекаются в точке 2.

Задание 16. Катушка индуктивности подключена к источнику тока с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением через резистор R = 60 Ом (см. рисунок). В момент t = 0 ключ К замыкают. Значения силы тока в цепи, измеренные в последовательные моменты времени с точностью 0,01 А, представлены в таблице. Сопротивление провода катушки пренебрежимо мало.

Выберите два верных утверждения о процессах, происходящих в цепи.

1) Энергия катушки максимальна в момент времени t = 0 с.

2) Напряжение на катушке максимально в момент времени t = 6,0 с.

3) Модуль ЭДС самоиндукции катушки в момент времени t = 2,0 с равен 2,4 В.

4) Напряжение на резисторе в момент времени t = 1,0 с равно 1,9 В.

5) ЭДС источника тока равна 18 В.

1) Энергия катушки, равная будет максимальна, когда ток I достигнет своего максимального значения.

3) При t=2 с модуль ЭДС самоиндукции катушки можно найти по формуле:

4) Напряжение на резисторе при t=1 с можно найти по закону Ома:

5) ЭДС источника тока – это работа, которую выполняет источник по перемещению заряда в цепи. Данное значение можно найти из максимальной величины тока, которая протекает по цепи. Из таблицы видно, что она равна I=0,3 А, следовательно, ЭДС источника равна

Задание 17. Заряженная частица массой m, движущаяся со скоростью v, влетает в поле плоского конденсатора (см. рисунок). Расстояние между пластинами конденсатора равно d, а величина напряжённости электрического поля между пластинами равна E. Пролетев конденсатор, частица отклоняется от первоначального направления на угол a.

Как изменятся модуль скорости вылетевшей частицы и угол а, если уменьшить величину напряжённости электрического поля между пластинами конденсатора? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Из этой формулы видно, что при уменьшении напряженности поля E ускорение частицы будет уменьшаться, следовательно, и модуль ее скорости также будет уменьшаться. Также очевидно, что при уменьшении отклоняющей силы F, угол будет уменьшаться.

Задание 18. Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент времени t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Приведённые ниже графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого (Т – период электромагнитных колебаний в контуре).

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

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

1) сила тока в катушке

2) энергия магнитного поля катушки

3) энергия электрического поля конденсатора

4) заряд на левой обкладке конденсатора

Проанализируем возможные варианты ответов с представленными графиками.

1) Сила тока в катушке при замыкании ключа, сначала нарастает, затем при полной разрядке конденсатора, начинает убывать и, возникающая в катушке ЭДС заряжает конденсатор с противоположной полярностью. После этого конденсатор вновь начинает разряжаться, создавая ток противоположной по знаку величины. Этот процесс похож на график на рисунке А.

3) Энергия электрического поля конденсатора определяется как и тоже положительная величина.

4) Заряд на левой обкладке конденсатора сначала был положительным (см. рисунок), после разрядки становится равным 0, а затем, вновь заряжается катушкой с противоположным знаком. Это соответствует рисунку Б.

При ядерных реакциях сумма массовых чисел и зарядовых чисел до реакции равно сумме массовых чисел и зарядовых чисел после реакции. Пользуясь этим правило, можно записать следующие уравнения:

где x – неизвестное массовое число частицы; y – неизвестное зарядовое число частицы. Отсюда находим:

Задание 20. Период полураспада гамма-радиоактивного изотопа равен 12,4 ч. Во сколько раз уменьшится интенсивность гамма-излучения, идущего от образца, содержащего большое число ядер этого изотопа, за 24,8 ч?

где t=24,8 – время распада; T=12,4 – период полураспада. Имеем:

то есть уменьшится в 4 раза.

Задание 21. На установке, представленной на фотографиях (рис. а – общий вид; рис. б – фотоэлемент), исследовали зависимость кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света. Для этого в прорезь осветителя помещали различные светофильтры и измеряли запирающее напряжение. В первой серии опытов использовался светофильтр, пропускающий только красный свет, а во второй – пропускающий только жёлтый.

Как изменяются длина световой волны, падающей на фотоэлемент, и запирающее напряжение при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения.

Связь между кинетической энергией частиц и частотой падающего света дает формул Эйнштейна для фотоэффекта

Задание 22. На рисунке приведена фотография электрической цепи по измерению сопротивления реостата. Погрешности измерения силы тока в цепи и напряжения на реостате равны половине цены деления амперметра и вольтметра. Чему равна по результатам этих измерений сила тока в цепи?

Запишите в ответ показания амперметра с учётом погрешности измерения.

Амперметр показан на рисунке внизу в виде белого прибора. Его показания равны 0,5 А. Цена одного деления равна и так как погрешность составляет половину деления, то она равна 0,025. Таким образом, имеем результат измерения, равный

Задание 23. Для проведения лабораторной работы по обнаружению зависимости сопротивления проводника от его диаметра ученику выдали пять проводников различной длины и диаметра, изготовленных из разных материалов (см. таблицу). Какие два проводника из предложенных необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование?

Источник

Источник