Энергия и импульс дз. Законы сохранения: подходы к решению задач

Пример . Груз массой 1 кг под действием силы 30 Н, направленной вертикально вверх, поднимается на высоту 2 м. Работа этой силы равна
1) 0 Дж 2) 20 Дж 3) 40 Дж 4) 60 Дж
Правильный ответ (4) можно было получить из определения работы силы: А = F/S, или, из учета того, что работа внешней силы (по отношению к системе тел: «груз-Земля») равна сумме изменений кинетической и потенциальной энергии груза. Масса груза в условии приведенной задачи - лишнее данное.

Пример . Шарик массой 100 г свободно скатывается с горки длиной 2 м, составляющей с горизонталью угол 300. Определите работу силы тяжести. Трением пренебрегите.
1) 1 Дж 2) √З Дж 3) 2 Дж 4) 2√З Дж
Наиболее простое решение получается, если помнить, что работа силы тяжести не зависит от формы пути. Значит, А = mgLsinα = 1 Дж.

Задания на расчет импульса тел не вызывают затруднений, но гораздо сложнее определить импульс тела, если одновременно требуется провести еще одну операцию (например, применить закон сложения скоростей).

Пример . Два автомобиля одинаковой массы т движутся со скоростями v и 2v относительно Земли в противоположных направлениях. Чему равен модуль импульса второго автомобиля в системе отсчета, связанной с первым автомобилем?
1)3mv 2)2mv 3) mv 4) 0

При выполнении заданий по этой теме нужно хорошо понимать векторный характер импульса и его изменения. Например, если требуется рассчитать «сумму импульсов шаров, если их модули равны 0,3 кг м/с и 0,4 кг м/с, а угол между их направлениями равен 900», то нужно сложить два взаимно перпендикулярных вектора и суммарный импульс находится по теореме Пифагора √0,3 2 +0,4 2 =0,5(кг м/с).

Пример . Материальная точка массой 1 кг движется по окружности с постоянной скоростыо 10 м/с. Определитe модуль изменения импульса материальной точки за одну четверть периода.
1) 0; 2) 10/√2 кг м/с; 3) 10√2 кг м/с; 4) 20 кг м/с.
Так как за четверть периода материальная точка поворачивается на 900, то модуль изменения импульса будет равен 10√2 кг м/с.

Практически в каждом варианте ЕГЭ встречаются задачи на применение закона сохранения импульса: для упругого и неупругого удара.

Пример . При произвольном делении покоившегося ядра химического элемента образовалось три осколка массами 3m; 4,5m; 5m. Скорости первых двух взаимно перпендикулярны, а их модули равны соответственно 4v и 2v. Определите модуль скорости третьего осколка.
1) v 2) 2v 3) Зv 4) 6v
Так как ядро элемента покоилось, то первоначальный импульс был равен О. Следовательно, и после деления суммарный импульс образовавшихся осколков будет равен нулю. Модуль импульса первых двух осколков равен: p =√(12mu) 2 +(9mv) 2 =15 mv.
Значит модуль импульса третьего осколка равен 15mv, а модуль скорости третьего осколка равен 3v.

При решении задач на неупругое столкновение нужно понимать, что в этом случае закон сохранения механической энергии не выполняется и следует сначала применить закон сохранения импульса.

Пример . Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, соединенную с неподвижной стенкой, и прилипает к ней. Чему равна полная энергия системы при ее дальнейших колебаниях. Трением пренебречь.
1) 0,025 Дж 2) 0,05 Дж 3) 0,5 Дж 4) 0,1 Дж
Применив закон сохранения импульса: mv = 2mu, находим скорость системы после удара и = u/2, а затем кинетическую энергию E=2mu 2 /2= mu 2 =0,025 Дж.

Сложными оказываются задания на применение закона сохранения энергии.

Пример . Камень бросили с балкона три раза с одинаковой по модулю начальной скоростью. Первый раз вектор скорости камня был направлен вертикально вверх, во второй раз - горизонтально, в третий раз - вертикально вниз. Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, то модуль скорости камня при подлете к земле будет
1) больше в первом случае; 2) больше во втором случае; 3) больше в третьем случае; 4) во всех случаях одинаковым
Большая часть учеников выбирает неверный ответ (3) чисто интуитивно, не решая задачу. Этот ответ кажется очевидным, но оказывается неверным. Применение закона сохранения энергии: mgh+mv 2 /2=mu 2 /2 сразу дает ответ u=√v 2 +2gh из которого ясно, что искомая скорость не зависит от угла бросания камня, а полностью определяется начальной скоростью v и начальной высотой h.

ЕГЭ 2008: физика. Часть 1Демонстрационный вариант ЕГЭ 2008 по физике. Часть 1 (А1-А30).

На рисунке представлен график движения автобуса из пункта А в пункт Б и обратно. Пункт А находится в точке х = 0, а пункт Б – в точке х = 30 км. Чему равна максимальная скорость автобуса на всем пути следования туда и обратно?

1) 40 км/ч 2) 50 км/ч 3) 60 км/ч 4) 75 км/ч

Льдинку, плавающую в стакане с пресной водой, перенесли в стакан с соленой водой. При этом архимедова сила, действующая на льдинку,

1) уменьшилась, так как плотность пресной воды меньше плотности соленой 2) уменьшилась, так как уменьшилась глубина погружения льдинки в воду 3) увеличилась, так как плотность соленой воды выше, чем плотность пресной воды 4) не изменилась, так как выталкивающая сила равна весу льдинки в воздухе

На рисунке приведены условные изображения Земли и Луны, а также вектор FΠ силы притяжения Луны Землей. Известно, что масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны. Вдоль какой стрелки (1 или 2) направлена и чему равна по модулю сила, действующая на Землю со стороны Луны?

1) вдоль 1, равна FΠ 2) вдоль 2, равна FΠ 3) вдоль 1, равна 81FΠ 4) вдоль 2, равна FΠ/81

Тело равномерно движется по плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 20 Н, сила трения 5 Н. Коэффициент трения скольжения равен

1) 0,8 2) 0,25 3) 0,75 4) 0,2

При выполнении лабораторной работы ученик установил наклонную плоскость под углом 60° к поверхности стола. Длина плоскости равна 0,6 м. Чему равен момент силы тяжести бруска массой 0,1 кг относительно точки О при прохождении им середины наклонной плоскости?

1) 0,15 Н⋅м 2) 0,30 Н⋅м 3) 0,45 Н⋅м 4) 0,60 Н⋅м

Шары одинаковой массы движутся так, как показано на рисунке, и абсолютно неупруго соударяются. Как будет направлен импульс шаров после соударения?

Если и длину математического маятника, и массу его груза увеличить в 4 раза, то период свободных гармонических колебаний маятника

1) увеличится в 2 раза 2) увеличится в 4 раза 3) уменьшится в 4 раза 4) уменьшится в 2 раза

После толчка брусок скользит вверх по наклонной плоскости. В системе отсчета, связанной с плоскостью, направление оси 0x показано на левом рисунке. На каком из рисунков правильно показаны направления векторов скорости бруска, его ускорения a и равнодействующей силы F?

Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, и прилипает к тележке (см. рисунок). Чему равна полная механическая энергия системы при ее дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.

1) 0,1 Дж 2) 0,5 Дж 3) 0,05 Дж 4) 0,025 Дж

Постоянная масса идеального газа участвует в процессе, показанном на рисунке. Наибольшее давление газа в процессе достигается

1) в точке 1 2) в точке 3 3) на всем отрезке 1–2 4) на всем отрезке 2–3

На фотографии представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха. Ниже приведена психометрическая таблица, в которой влажность указана в процентах.

Психометрическая таблица

1) 37% 2) 40% 3) 48% 4) 59%

При постоянной температуре объём данной массы идеального газа возрос в 4 раза. Давление газа при этом

1) увеличилось в 2 раза 2) увеличилось в 4 раза 3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось в 4 раза

На рисунке представлен график зависимости абсолютной температуры T воды массой m от времени t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P. В момент времени t = 0 вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоемкость льда по результатам этого опыта?

Одноатомный идеальный газ в количестве 4 молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Работа, совершаемая газом в этом процессе, равна

1) 0,5 кДж 2) 1,0 кДж 3) 1,5 кДж 4) 2,0 кДж

Тепловая машина имеет КПД 25%. Средняя мощность передачи теплоты холодильнику в ходе ее работы составляет 3 кВт. Какое количество теплоты получает рабочее тело машины от нагревателя за 10 с?

1) 0,4 Дж 2) 40 Дж 3) 400 Дж 4) 40 кДж

Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним?

1) увеличится в 81 раз 2) уменьшится в 81 раз 3) увеличится в 9 раз 4) уменьшится в 9 раз

На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов +2q и -q.

Модуль вектора напряженности электрического поля этих зарядов имеет

1) максимальное значение в точке А 2) максимальное значение в точке В 3) одинаковые значения в точках А и С 4) одинаковые значения во всех трех точках

В участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 2 Ом. Полное сопротивление участка равно

1) 8 Ом 2) 6 Ом 3) 5 Ом 4) 4 Ом

На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на ее клеммах. При напряжении 30 В мощность тока в лампе равна

1) 135 Вт 2) 67,5 Вт 3) 45 Вт 4) 20 Вт

Сравните индуктивности L1 и L2 двух катушек, если при одинаковой силе тока энергия магнитного поля, создаваемого током в первой катушке, в 9 раз больше, чем энергия магнитного поля, создаваемого током во второй катушке.

1) L1 в 9 раз больше, чем L2 2) L1 в 9 раз меньше, чем L2 3) L1 в 3 раза больше, чем L2 4) L1 в 3 раза меньше, чем L2

Среди приведенных примеров электромагнитных волн максимальной длиной волны обладает

1) инфракрасное излучение Солнца 2) ультрафиолетовое излучение Солнца 3) излучение γ-радиоактивного препарата 4) излучение антенны радиопередатчика

Какой из образов 1 – 4 служит изображением предмета AB в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

Два первоначально покоившихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый в поле с разностью потенциалов U, второй – 2U. Ускорившиеся электроны попадают в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно

1) 1/4 2) 1/21 3) √2/2 4) √2

Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе стекло – воздух равен 8/13. Какова скорость света в стекле?

1) 4,88·10 8 м/с 2) 2,35·10 8 м/с 3)1,85·10 8 м/с 4) 3,82·10 8 м/с

Один ученый проверяет закономерности колебания пружинного маятника в лаборатории на Земле, а другой ученый – в лаборатории на космическом корабле, летящем вдали от звезд и планет с выключенным двигателем. Если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях эти закономерности будут

1) одинаковыми при любой скорости корабля 2) разными, так как на корабле время течет медленнее 3) одинаковыми только в том случае, если скорость корабля мала 4) одинаковыми или разными в зависимости от модуля и направления скорости корабля

На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черными точками обозначены электроны. Какая схема соответствует атому 13B?

Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?

1) 25% 2) 50% 3)75% 4) 0%

В результате серии радиоактивных распадов уран 238/92U превращается в свинец 206/82Pb. Какое количество α- и β-распадов он испытывает при этом?

1) 8 α и 6 β 2) 6 α и 8 β 3)10 α и 5 β 4) 5 α и 10 β

В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода 3,4·10-19 Дж и стали освещать ее светом частоты 6·1014 Гц. Затем частоту уменьшили в 2 раза, одновременно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,

1) увеличилось в 1,5 раза 2) стало равным нулю 3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось более чем в 2 раза

На графике представлены результаты измерения длины пружины при различных значениях массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов (рисунок справа).

С учетом погрешностей измерений (Δm = ±1 г, Δl = ± 0,2 см) жесткость пружины k приблизительно равна

1) 7 Н/м 2) 10 Н/м 3) 20 Н/м 4) 30 Н/м

1 . За 2 с прямолинейного равноускоренного движения тело I прошло 20 м, увеличив свою скорость в 3 раза. Определить начальную скорость тела.

2 . Какой путь пройдет свободно падающее тело за шес­тую секунду? v 0 = 0 м/с, ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2 .

3 . Мальчик на санках спустился с ледяной горы. Коэф­фициент трения при его движении по горизонтальной поверхности равен 0,2. Расстояние, которое мальчик проехал по горизонтали до остановки, равно 30 м. Чему равна высота горы? Считать, что по склону горы санки скользили без трения

4 .Чему равен тормозной путь автомобиля массой 1000 кг, движущегося со скоростью 30 м/с по горизонтальной дороге? Коэффициент трения скольжения между дорогой и шинами автомобиля равен 0,3 (g=10 м/с 2).

5 . Парашютист массой 80 кг спускается на парашюте с установившейся скоростью 5 м/с. Какой будет установившаяся скорость, если на том же парашюте будет спускаться мальчик массой 40 кг? Считать, что сила сопротивления воздуха пропорциональна скорости парашютиста. Ответ округлите до десятых.

6 . Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, прикрепленную к пружине, и прилипает к тележке (см. рис). Чему равна максимальная кинетическая энергия системы при ее даль­нейших колебаниях? Трением пренебречь. Удар считать мгновенным.

7 . Тело массой 1 кг совершает свободные колебания вдоль оси ОХ так, что его координата меняется по закону х = 2sin3t (м). Чему равна полная механическая энергия тела через 1 с после начала движения?

8 . Пуля, летящая с горизонтальной скоростью 400 м/с, попадает в мешок, набитый поролоном, массой М = 4 кг, висящий на длинной нити. Высота, на которую поднимается мешок, если пуля застрянет в нем, равна 5 см. Чему равна масса пули? Ответ выра­зите в граммах.

9 . Маленькая шайба массой 2 г может скользить без тре­ния по цилиндрической выемке ра­диуса 0,5 м. Начав движение сверху, она сталкивается с другой такой же шайбой, покоящейся внизу (см. ри­с). Чему равно количество теп­лоты, выделившееся в результате абсолютно неупругого столкнове­ния шайб?

10 . Брусок массой m 1 = 500 г соскальзывает но наклон­ной поверхности с высоты h = 0,8 м и, двигаясь по горизонтальной поверхности, сталкивается с неподвижным бруском массой m 2 = 300 г. Считая столкновение абсолютно неупругим, определите изменение кинетической энергии первого бруска в результате стол­кновения. Трением при движении пренебречь.. Считать, что наклон­ная плоскость плавно переходят в горизонтальную.

11 . Динамик подключен к выходу генератора электричес­ких колебаний звуковой частоты. Частота колебаний 6800 Гц. Оп­ределите длину звуковой волны, зная, что скорость звука в воздухе 340м/с.

Часть с

1 . С высоты Н = 30 м свободно падает стальной шарик. Через t = 2 с после начала падения он сталкивается с неподвижной плитой, плоскость которой наклонена под углом 30º к горизонту. На какую высоту h над поверхностью Земли поднимется шарик после удара? Удар шарика о плиту считать абсолютно упругим.

2 . К нижнему концу легкой пружины подвешены связанные невесо­мой нитью грузы: верхний массой m 1 = 0,2 кг и нижний массой m 2 = 0,1 кг (см. рис). Нить, соединяющую гру­зы, пережигают. С каким ускорением начнет двигаться верхний груз?

3 . Начальная скорость снаряда, выпущенного из пушки вертикально вверх, равна 10 м/с. В точке максимального подъема снаряд разорвался на два осколка, массы которых относятся как 1:2. Осколок меньшей массы полетел горизонтально со скоростью 20 м/с. На каком расстоянии от точки выстрела упадет второй осколок?

Единый государственный экзамен по физике, 2008 год
демонстрационная версия

Часть A

A1. На рисунке представлен график движе­ния автобуса из пункта А в пункт Б и обратно. Пункт А находится в точке x = 0, а пункт Б - в точке x = 30 км. Чему равна максимальная скорость автобуса на всём пути следования туда и обратно?

Решение. Из графика видно, что автобус ехал из пункта А в пункт Б с постоянной скоростью , а из пункта Б в пункт А - с постоянной скоростью . Максимальная скорость автобуса равна 60 км/ч.

Правильный ответ: 3.

А2. Льдинку, плавающую в стакане с пресной водой, перенесли в стакан с солёной водой. При этом архимедова сила, действующая на льдинку,

Решение. Для плавающих тел действующая на них архимедова сила равна силе тяжести. Поскольку сила тяжести льдинки не изменилась, не изменилась и архимедова сила.

Правильный ответ: 4.

A3. На рисунке приведены условные изображе­ния Земли и Луны, а также вектор силы притяжения Луны Землёй. Известно, что масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны. Вдоль какой стрелки (1 или 2) направлена и чему равна по модулю сила, действующая на Землю со стороны Луны?

Решение. По третьему закону Ньютона сила действия равна и противоположно направлена силе противодействия. Сила, действующая на Землю со стороны Луны, направлена вдоль 2 и равна .

Правильный ответ: 2.

А4. Тело равномерно движется по плоскости. Сила давления тела на плоскость равна 20 Н, сила трения 5 Н. Коэффициент трения скольжения равен

Решение. Коэффициент трения связывает силу давления тела на плоскость и силу трения:

Правильный ответ: 2.

А5. При выполнении лабораторной работы ученик установил наклонную плоскость под углом 60° к поверхности стола. Длина плоскости равна 0,6 м. Чему равен момент силы тяжести бруска массой 0,1 кг относительно точки O при прохождении им середины наклонной плоскости?

Решение. Угол между направлением силы тяжести наклонной плоскостью равен 30°. Момент силы тяжести равен

Правильный ответ: 1.

A6. Шары одинаковой массы движутся так, как показано на рисунке, и абсолютно неупруго соударяются. Как будет направлен импульс шаров после соударения?

Решение. Период колебаний математического маятника равен

Увеличение длины маятника в 4 раза увеличивает период в 2 раза. Масса груза не влияет на период.

Правильный ответ: 1.

А8. После толчка брусок скользит вверх по наклонной плос­кости. В системе отсчёта, связанной с плоскостью, направ­ление оси 0x показано на левом рисунке. На каком из рисунков правильно показаны направления векторов скорости бруска , его ускорения и равнодействующей силы ?

1)		2)
3)		4)

Решение. Поскольку брусок скользит вверх, его скорости сонаправлена с осью 0x . По второму закону Ньютона ускорение тела направлено в сторону равнодействующей силы. Подходит только рисунок 1.

Правильный ответ: 1.

A9. Пластилиновый шар массой 0,1 кг имеет скорость 1 м/с. Он налетает на неподвижную тележку массой 0,1 кг, при­креплённую к пружине, и прилипает к тележке (см. ри­сунок). Чему равна полная механическая энергия системы при её дальнейших колебаниях? Трением пренебречь.

Решение. По закону сохранения импульса скорость тележки с прилипшим пластилиновым шаром равна

Правильный ответ: 4.

A10. Постоянная масса идеального газа участвует в процессе, показанном на рисунке. Наибольшее давление газа в процессе достигается

Решение. Проведём на графике линии изобар, проходящие через точки 1, 2 и 3 (см. рис.). В координатах T –V чем больше угол наклона линии изобары, тем больше давление. Таким образом, наибольшее давление газа в состоянии 1.

Правильный ответ: 1.

А11. На фотографии представлены два термо­метра, используемые для определения относи­тельной влажности воздуха. Ниже приведена психрометрическая таблица, в которой влажность указана в процентах.

Относительная влажность воздуха в помещении, в котором проводилась съёмка, равна

Решение. По закону Бойля - Мариотта при изотермическом процессе давление обратно пропорционально объёму. При увеличении объёма в 4 раза давление уменьшается в 4 раза.

Правильный ответ: 4.

A13. На рисунке представлен график зависимости абсолютной температуры T воды массой m от времени t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P .

В момент времени t = 0 вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоёмкость льда по результатам этого опыта?

Решение. На графике участки ломаной соответствуют следующим процессам (слева направо): охлаждение водяного пара, конденсация пара в воду, охлаждение воды, кристаллизация воды в лёд, охлаждение льда. Теплоёмкость льда можно определить из последнего участка графика как отношение забранной теплоты к массе и изменению температуры льда. Забранная теплота равна произведению мощности на время. В итоге получаем:

Правильный ответ: 4.

А14. Одноатомный идеальный газ в количестве 4 молей поглощает количество теплоты 2 кДж. При этом температура газа повышается на 20 К. Работа, совершаемая газом в этом процессе, равна

Решение. По первому началу термодинамики

Правильный ответ: 2.

А15. Тепловая машина имеет КПД 25 %. Средняя мощность передачи теплоты холодильнику в ходе её работы составляет 3 кВт. Какое количество теплоты получает рабочее тело машины от нагревателя за 10 с?

Решение. За 10 с тепловая машина отдаёт холодильнику теплоты. Теплота, получаемая от нагревателя, и теплота, отдаваемая холодильнику, связаны соотношением:

Правильный ответ: 4.

А16. Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним?

Решение. Сила электростатического взаимодействия двух точечных электрических зарядов обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости среды. Диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1. При переносе зарядов в среду с диэлектрической проницаемостью 81 сила их взаимодействия уменьшится в 81 раз.

Правильный ответ: 2.

А17. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов +2q и –q . Модуль вектора напряжённости электрического поля этих зарядов имеет

Решение. Обозначим расстояние между зарядами 2a . Рассчитаем модули векторов напряжённости электрического поля этих зарядов в точках A , B и C :

,

,

.

Видно, что максимальное значение получилось в точке B .

Правильный ответ: 2.

A18. В участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 2 Ом. Полное сопротивление участка равно

Решение. Сопротивление двух параллельно соединённых резисторов равно

.

Полное сопротивление равно .

Правильный ответ: 3.

A19. На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на её клеммах. При напряжении 30 В мощность тока в лампе равна

Решение. Из графика видно, что при напряжении 30 В сила тока равна 1,5 А. Мощность тока равна .

Правильный ответ: 3.

А20. Сравните индуктивности и двух катушек, если при одинаковой силе тока энергия магнитного поля, создаваемого током в первой катушке, в 9 раз больше, чем энергия магнитного поля, создаваемого током во второй катушке.

Решение. При одинаковой силе тока энергия магнитного поля в катушке прямо про­порциональна её индуктивности. Поскольку энергия магнитного поля первой катушки в 9 раз больше, то и её индуктивность в 9 раз больше второй.

Правильный ответ: 1.

А21. Среди приведённых примеров электромагнитных волн максимальной длиной волны обладает

Решение. Максимальной длиной волны среди приведённых примеров обладает излучение антенны радиопередатчика.

Правильный ответ: 4.

A22. Какой из образов 1–4 служит изображением предмета AB в тонкой линзе с фокусным рас­стоянием F ?

Решение. Собирающая линза даёт действительное перевёрнутое изображение предметов, находящихся на рас­стоянии большем фокусного.

Правильный ответ: 2.

А23. Два первоначально покоившихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый в поле с разностью потенциалов U , второй - 2U . Ускорившиеся электроны попадают в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно

Решение. Радиус кривизны траекторий прямо пропорционален импульсу частицы. Приобретаемый импульс, в свою очередь, прямо пропорционален корню квадратному из разности потенциалов. Поскольку разность потенциалов для первого электрона составляет 1/2 от разности потенциалов для второго электрона, то отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов равно .

Правильный ответ: 3.

А24. Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе стекло - воздух равен 8/13. Какова скорость света в стекле?

1)
2)
3)
4)

Решение. Обозначим предельный угол полного внутреннего отражения α. По закону преломления

Правильный ответ: 3.

А25. Один учёный проверяет закономерности колебания пружинного маятника в лабора­тории на Земле, а другой учёный - в лабора­тории на космическом корабле, летящем вдали от звёзд и планет с выключенным двигателем. Если маятники одинаковые, то в обеих лабораториях эти закономерности будут

Решение. Согласно постулату специальной теории относительности, все физические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта. Лабораторию на Земле и космический корабль можно считать инерциальными системами отсчёта. Закономерности будут одинаковыми при любой скорости корабля.

Правильный ответ: 1.

А26. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Чёрными точками обозначены электроны. Какая схема соответствует атому ?

1)

2)

3)

4)

Решение. Число электронов в нейтральном атоме совпадает с числом протонов, которое записывается внизу перед наименованием элемента. В атоме 5 электронов.

Правильный ответ: 3.

А27. Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?

Решение. По закону радиоактивного распада

Правильный ответ: 1.

А28. В результате серии радиоактивных распадов уран превращается в свинец . Какое количество α- и β-распадов он испытывает при этом?

Решение. При α-распаде масса ядра уменьшается на 4 а. е. м., а при β-распаде масса не изменяется. В серии распадов масса ядра уменьшилась на 238 – 206 = 32 а. е. м. Для такого уменьшения массы требуется 8 α-распадов.

Правильный ответ: 1.

А29. В опытах по фотоэффекту взяли пластину из металла с работой выхода и стали освещать её светом частоты . Затем частоту уменьшили в 2 раза, одно­временно увеличив в 1,5 раза число фотонов, падающих на пластину за 1 с. В результате этого число фотоэлектронов, покидающих пластину за 1 с,

Решение. При уменьшении частоты падающего света в 2 раза энергия фотонов, равная , станет меньше работы выхода. Фото­эффект перестанет наблюдаться, число фотоэлектронов, покидающих пластину, станет равным нулю.

Правильный ответ: 2.

A30. На графике представлены результаты измерения длины пружины при различных значениях массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов.

С учётом погрешностей измерений (, ) жёсткость пружины k приблизительно равна

Решение. Проведём через точки графика прямую линию (см. рис.).

Видно, что при отсутствии груза (m = 0 г) длина пружины равна . Жёсткость пружины равна отношению силы, действующей на пружину, к величине деформации:

Правильный ответ: 3.

Часть B

В1. Плоский воздушный конденсатор отключили от источника тока, а затем увеличили расстояние между его пластинами. Что произойдёт при этом с зарядом на обкладках конденсатора, электроёмкостью конденсатора и напряжением на его обкладках?

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

Получившуюся последовательность цифр перенесите в бланк ответов (без пробелов).

Решение. По закону сохранения заряд на обкладках конденсатора не изменится. Электро­ёмкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. При увеличении расстояния между ними, электроёмкость уменьшается. Напряжение, равное отношению заряда к электроёмкости, наоборот, возрастёт.

Ответ: 321.

В2. Груз массой 2 кг, закреплённый на пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает гармони­ческие колебания. Максимальное ускорение груза при этом равно . Какова макси­мальная скорость груза?

Решение. Ускорение груза максимально при максимальной действующей силе, которая возникает в крайних положениях растяжения или сжатия пружины. В этот момент скорость груза равна нулю, а полная энергия равна потенциальной энергии деформированной пружины:

.

Наибольшая скорость у груза в момент прохождения положения равновесия. В этот момент полная энергия равна кинетической энергии груза:

В3. В баллоне находятся 20 кг азота при температуре 300 К и давлении . Каков объём баллона? Ответ округлите до целых.

Решение. Используя уравнение Менделеева - Клапейрона, получаем:

В4. Прямолинейный проводник длиной l = 0,2 м, по которому течет ток I = 2 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,6 Тл и расположен перпендикулярно вектору . Каков модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля?

Решение. Сила Ампера равна .

Ответ: 0,24.

Часть C

С1. Кусок пластилина сталкивается со скользящим навстречу по горизонтальной поверхности стола бруском и прилипает к нему. Скорости пластилина и бруска перед ударом направлены противоположно и равны и . Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом μ = 0,17. На какое расстояние переместятся слипшиеся брусок с пластилином к моменту, когда их скорость уменьшится на 30 %?

Решение. Обозначим массу пластилина m , тогда масса бруска равна 4m . Используя закон сохранения импульса, определим скорость бруска с пластилином после соударения:

Вес бруска с пластилином на горизонтальной поверхности равен , а сила трения, действующая на брусок, равна . Используя закон сохранения энергии, определим искомое расстояние:

Ответ: 0,15 м.

C2. 10 моль одноатомного идеального газа сначала охладили, уменьшив давление в 3 раза, а затем нагрели до перво­начальной температуры 300 К (см. рис.). Какое количество теплоты получил газ на участке 2−3?

Решение. Поскольку при изохорном охлаждении давление уменьшилось в 3 раза, температура также уменьшилась в 3 раза и составила . На участке 2–3 давление газа остаётся постоянным. Теплоёмкость идеального одноатомного газа в изобарном процессе равна . Количество теплоты, переданное газу на участке 2–3, равно

Ответ: 41550 Дж.

С3. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,002 м. Какова напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора?

Решение. Сила электрического тока в цепи равна . Разность потенциалов между клеммами резистора равна . Токая же разность потенциалов будет между обкладками конденсатора. Напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора равна

Ответ: 4 кВ/м.

С4. На поверхности воды плавает надувной плот шириной 4 м и длиной 6 м. Небо затянуто сплошным облачным покровом, полностью рассеивающим солнечный свет. Определите глубину тени под плотом. Глубиной погружения плота и рассеиванием света водой пренебречь. Показатель преломления воды относительно воздуха принять равным 4/3.

Решение. Обозначим ширину плота , предельный угол полного внутреннего отражения α (см. рис.). Глубина тени равна . По закону преломления света:

.

Получаем

.

Ответ: 1,76 м.

C5. Предположим, что схема энергетических уровней атомов некоего ве­щества имеет вид, показанный на рисунке, и атомы находятся в состоянии с энергией . Электрон, столкнувшись с одним из таких атомов, отскочил, приобретя некоторую дополнительную энергию. Импульс электрона после столкновения с покоящимся атомом оказался равным . Определите кинетическую энергию электрона до столкновения. Возможностью испускания света атомом при столкновении с электроном пренебречь.

Решение. Обозначим энергию электрона до столкновения W . Энергия электрона увеличилась, значит, энергия атома уменьшилась. Из состояния с энергией атом мог перейти только в состояние с энергией . Используя закон сохранения энергии, получаем:

Ответ: .

«Энергия и ее виды» - Урок - смотр знаний в 7 классе. Группа «техников-экспериментаторов». Составь задачу по рисунку. Цель урока. Несколько опытов с превращениями энергии. . “Теоретики”. Центробежная дорога. Модель маятника Максвелла. Заполни таблицу. Задача. Скорости движения животных. План урока. "Знатоки истории науки".

«Законы сохранения в механике» - Работа постоянной силы. Тело массой т, находящееся на вершине наклонной плоскости высотой Н. Законы сохранения – фундаментальные законы природы. Работа переменной силы. Условия выполнения закона сохранения механической энергии. Импульс. Тело массой т падает свободно с высоты Н. Проверяемые элементы и их размещение.

«Сохранение энергии» - Результаты занесите в таблицу. Установить направляющую рейку под углом? =30° к поверхности стола. Рефлексия участников. Измерить силу тяжести каретки динамометром, найти массу груза. Мотивация проверки закона сохранения энергии (компьютерные задачи – идеальный процесс). Рассчитать значение конечной скорости и кинетическую энергию тела.

«Механическая энергия тела» - Полезная энергия. - энергия взаимодействия тела с Землей. Полезная работа какого - либо устройства всегда меньше затраченной работы. - энергия взаимодействия частей тела. - - жесткость тела; - удлинение. Механическая мощность Р. - Скалярная физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу.

«Энергия физика» - Вопрос 1 1 укажите единицы измерения энергии А) Дж Б) Н В) Вт 2 Укажите единицы измерения работы А) Дж Б)Н В) Вт. Тесты по физике