ФИЗИКА
ЕГЭ-2018
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ТРЕНИНГ
ВСЕ ТИПЫ ЗАДАНИЙ
Учебно-методическое пособие
тм
ЛЕГИОН
Ростов-на-Дону
2017
ББК22.3я721
Ф50
Авторский коллектив является лауреатом Всероссийской выставки
«Золотой фонд отечественной науки» Российской академии
естествознания.
Рецензенты:
С. А. Российская, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры
математики и естественных дисциплин РИПК и ППРО;
В. А. Шевцов, преподаватель физики;
Л. В. Матюшкина, кандидат физико-математических наук, учитель выс
шей категории, победитель ПНПО 2009, лауреат конкурса лучших учителей
Династия 2010, 2015;
О. Б. Якунина , учитель высшей категории, почётный работник общего об
разования, победитель ПНПО 2006, 2010, 2016, лауреат конкурса лучших
учителей Династия 2008—2015.
Авторский коллектив:
Монастырский Л. М., Богатин А. С., Игнатова Ю. А.,
Безуглова Г.С.
Ф50 Физика. ЕГЭ-2018. Тематический тренинг. Все типы заданий:
учебно-методическое пособие / под ред. Л.М. Монастырского. —
Ростов-на-Дону: Легион, 2017. — 304 с. — (ЕГЭ).
ISBN 978-5-9966-0965-9
В пособии собран материал, необходимый для обстоятельной и заблаговремен
ной подготовки к ЕГЭ по физике в 10—11 -х классах.
Книга содержит:
• 800 заданий базового, повышенного и высокого уровней сложности по всему
курсу физику за 7—11 -й классы;
• краткие теоретические сведения к каждому разделу;
• ответы ко всем заданиям.
В связи с изменениями в проектах спецификации и демонстрационного вари
анта ЕГЭ-2018 в книгу включён параграф «Элементы астрофизики».
Пособие поможет школьникам повторить и систематизировать изученный ма
териал в процессе решения задач и качественно подготовиться к ЕГЭ.
Учителя и методисты смогут использовать пособие для организации темати
ческого повторения курса физики, выявления и устранения возможных пробелов
в подготовке учеников, проведения проверочных работ. Родителям книга поможет
объективно проверить знания своих детей и организовать подготовку к ЕГЭ в до
машних условиях.
12
12
1.1. Основные понятия и законы кинематики............................................. 12
1.2. Основные понятия и законы динамики................................................. 15
1.3. Основные понятия и законы статики и гидростатики......................... 18
1.4. Законы сохранения.................................................................................. 20
1.5. Механические колебания и волны.......................................................... 21
З а д а н и я ............................................................................................................. 23
1.6. Элементы содержания № 1.
Равномерное прямолинейное движение, равноускоренное
прямолинейное движение, движение по окружности........................... 23
1.7. Элементы содержания № 2.
Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука,
сила трения................................................................................................. 34
1.8. Элементы содержания № 3.
Закон сохранения импульса, кинетическая и потенциальные
энергии, работа и мощность силы, закон сохранения
механической энергии............................................................................... 42
1.9. Элементы содержания № 4.
Условие равновесия твёрдого тела, закон Паскаля, сила
Архимеда, математический и пружинный маятники,
механические волны, звук......................................................................... 47
1.10.Элементы содержания N° 5.
Механика (объяснение явлений; интерпретация результатов
опытов, представленных в виде таблицы или графиков)..................... 52
1.11 .Элементы содержания N° 6.
Механика (изменение физических величин в процессах).................... 64
1.12.Элементы содержания N° 7.
Механика (установление соответствия между графиками и
физическими величинами; между физическими величинами и
формулами)................................................................................................. 74
§2.
Молекулярная физика. Термодинамика................................................. 88
Теоретический материал ............................................................................. 88
2.1. Газовые законы ......................................................................................... 89
2.2. Элементы термодинамики........................................................................ 90
З а д а н и я ............................................................................................................. 94
Теоретический материал .............................................................................
4
Оглавление
2.3. Элементы содержания № 8.
Связь между давлением и средней кинетической энергией,
абсолютная температура, связь температуры со средней
кинетической энергией, уравнение Менделеева —Клапейрона,
изопроцессы............................................................................................. 94
2.4. Элементы содержания № 9.
Работа в термодинамике, первый закон термодинамики, КПД
тепловой машины..................................................................................... 97
2.5. Элементы содержания № 10.
Относительная влажность воздуха, количество
теплоты...................................................................................................... 98
2.6. Элементы содержания №11.
МКТ, термодинамика (объяснение явлений; интерпретация
результатов опытов, представленных в виде таблиц или графиков).. 99
2.7. Элементы содержания № 12.
МКТ, термодинамика (изменение физических величин в
процессах; установление соответствия между графиками
и физическими величинами, между физическими
величинами и формулами)........................................................................ 112
§ 3.
Электродинамика......................................................................................133
Теоретический материал ............................................................................. 133
3.1. Основные понятия и законы электростатики....................................... 133
3.2. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия
электрического поля.................................................................................135
3.3. Основные понятия и законы постоянного тока ....................................136
3.4. Основные понятия и законы магнитостатики....................................... 137
3.5. Основные понятия и законы электромагнитной индукции...................139
3.6. Электромагнитные колебания и волны..................................................139
3.7. Основные понятия и законы геометрической
оптики........................................................................................................ 141
3.8. Основные понятия и законы волновой оптики......................................143
3.9. Основы специальной теории относительности..................................... 144
Задания ............................................................................................................146
ЗЛО.Элементы содержания № 13.
Принцип суперпозиции электрических полей, магнитное
поле проводника с током, сила Ампера, сила Лоренца,
правило Ленца (определение направления)..........................................146
3.11.Элементы содержания № 14.
Закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон Ома для
участка цепи, последовательное и параллельное
соединение проводников, работа и мощность тока, закон
Джоуля —Ленца...................................................................................... 153
Оглавление
5
3.12.Элементы содержания № 15.
Поток вектора магнитной индукции, закон электромагнитной
индукции Фарадея, индуктивность, энергия магнитного поля
катушки с током, колебательный контур, законы отражения
и преломления света, ход лучей в линзе................................................ 159
3.13.Элементы содержания № 16.
Электродинамика (объяснение явлений; интерпретация
результатов опытов, представленных в виде таблицы или
графиков).................................................................................................. 164
3.14.Элементы содержания № 17.
Электродинамика (изменение физических величин в процессах). ... 177
3.15.Элементы содержания № 18.
Электродинамика и основы СТО (установление соответствия
между графиками и физическими величинами, между
физическими величинами и формулами)................................................187
§4.
Квантовая физика..................................................................................... 201
Теоретический материал ............................................................................ 201
4.1. Основные понятия и законы квантовой физики.............................. 201
4.2. Основные понятия и законы ядерной физики.......................................201
Задания ........................................................................................................... 203
4.3. Элементы содержания № 19.
Планетарная модель атома. Нуклонная модель ядра.
Ядерные реакции.......................................................................................203
4.4. Элементы содержания № 20.
Фотоны, линейчатые спектры, закон радиоактивного распада............208
4.5. Элементы содержания № 21.
Квантовая физика (изменение физических величин в
процессах; установление соответствия между графиками и
физическими величинами, между физическими величинами
и формулами)............................................................................................. 211
§ 5. Методы научного познания.
Элементы содержания № 22, 23 (механика —квантовая физика) ... 222
Теоретический материал ............................................................................ 222
Задания ........................................................................................................... 224
§ 6. Элементы содержания № 24.
Элементы астрофизики: Солнечная система, звёзды, галактики.......244
Теоретический материал ............................................................................ 244
З а д а н и я ........................................................................................................... 248
Задания повышенного уровня слож ности..................................................... 254
7.1. Элементы содержания № 25.
Механика, молекулярная физика (расчётная
задача) ..................................................................................................... 254
7.2. Элементы содержания № 26.
Молекулярная физика, электродинамика
(расчётная задача)..................................................................................256
7.3. Элементы содержания № 27.
Электродинамика, квантовая физика (расчётная
задача) ..................................................................................................... 260
7.4. Элементы содержания № 28.
Механика —квантовая физика (качественная
задача) ..................................................................................................... 266
Задания высокого уровня сложности ............................................................. 272
§ 8. Механика —квантовая ф изика.............................................................. 272
8.1. Элементы содержания № 29.
Механика (расчётная задача)............................................................... 272
8.2. Элементы содержания № 30.
Молекулярная физика (расчётная задача) ...........................................276
8.3. Элементы содержания № 31.
Электродинамика (расчётная зад ач а)................................................. 280
8.4. Элементы содержания № 32.
Электродинамика, квантовая физика (расчётная
задача) ...................................................................... .............................. 287
Ответы ..................................................................................................................... 291
Дорогие старшеклассники!
Вы выбрали физику и готовитесь к ЕГЭ. Сейчас вы держите в руках эту
книгу. Чем она будет вам полезна?
Учебное пособие содержит более 800 заданий по всему курсу физики
за 7—11-й классы. Задания базового, повышенного и высокого уровней
сложности распределены по разделам курса физики: механика, молеку
лярная физика, электромагнетизм и атомная физика. Большое количество
заданий и их соответствие спецификации ЕГЭ позволит системно работать
с книгой на уроках и дома.
Задания представлены во всех необходимых форматах, включая новые:
графическое представление, представление в форме таблиц, качественные
и расчётные задачи.
В пособии нашли отражения последние изменения спецификации и де
монстрационного варианта ЕГЭ-2018: включён параграф «Элементы аст
рофизики: Солнечная система, звёзды, галактики».
Как работать с книгой
На первом этапе работы необходимо выяснить для себя, насколько
хорошо вы владеете базовыми знаниями. С этой целью следует выполнить
несколько первых заданий из каждого раздела. Это поможет вам вспом
нить учебный материал, изученный ранее, а также выявить пробелы в ва
ших знаниях. В случае, если какая-то тема забыта или недостаточно изу
чена, следует обратиться к учебникам или к краткой теории, которая есть в
начале каждого параграфа. Помните, что ключом к успеху является каче
ственное усвоение (желательно даже выучить наизусть!) основных физи
ческих понятий (определений и законов). Без этого нет смысла двигаться
дальше.
Рекомендуем также ознакомиться с карманным справочником по фи
зике, в котором собрана вся необходимая вам теория в сжатом виде.
На втором этапе работы разумным будет решать несколько зада
ний ежедневно (или хотя бы 3—4 раза в неделю) и двигаться последо
вательно по параграфам — от базового уровня сложности к высокому.
8
От авторов
В случае возникновения расхождений с ответами стоит ещё раз повторить
тот или иной материал.
И, наконец, на третьем, завершающем, этапе подготовки к экзаме
ну ещё раз проверьте себя: выборочно прорешайте задачи из разных па
раграфов. Затем приступайте к выполнению заданий из пособия «Физика.
Подготовка к Е Г Э -2018. 30 тренировочных вариантов по демоверсии 2018
года». Этому этапу необходимо отвести как минимум четыре месяца, а ж е
лательно (для вашего спокойствия) — даже больше.
Качественной вам подготовки и удачи на экзамене!
Уважаемые учителя и методисты!
Пособие представляет собой сборник, состоящий из большого коли
чества заданий разных уровней и форматов. Оно может оказать вам по
мощь в организации учебного процесса в классе и во внеурочное время.
В условиях нехватки времени на систематическую работу в классе (ведь
цели учеников в классе могут быть разными) оно позволит организовать
работу учащихся с учётом их интересов и дальнейших планов.
Книга поможет вам в организации процесса овладения знаниями и их
систематизации, формирования компетенций учащихся, в выявлении име
ющихся у них пробелов, в проведении необходимого тренинга и монито
ринга.
Книгой желательно начинать пользоваться с 10-го класса (и не только
тем школьникам, которые выбрали ЕГЭ по физике), но особенно полез
ным это пособие будем учащимся 11-х классов, сдающим ЕГЭ по пред
мету. Пособие составлено в соответствии как с образовательной програм
мой по физике и содержанием учебников, допущенных к использованию
в образовательном процессе школ РФ, так и с нормативными документа
ми ЕГЭ. Книга поможет школьникам составить представление о структуре
вариантов итоговой аттестации, о форме заданий и уровнях их сложности.
Также это пособие с успехом можно использовать в качестве конструк
тора для промежуточной аттестации учащихся и для текущего контроля
знаний.
Краткие справочные данные
1
ю
о
Десятичные приставки
Наимено Обозна Множитель Наимено Обозна Множитель
вание
чение
чение
вание
гигасантиг
ю9
с
мегамиллим
м
106
мк
килок
103
микро1(Г6
гектон
Г
ю2
нано10-9
децип
пикою -1
ю - 12
Д
со
1
О
т—1
Константы
Число 7Г
Ускорение свободного падения на Земле
Гравитационная постоянная
Универсальная газовая постоянная
Постоянная Больцмана
Постоянная Авогадро
Скорость света в вакууме
Коэффициент пропорциональности в
законе Кулона
Модуль заряда электрона
(элементарный электрический заряд)
Электрическая постоянная
Постоянная Планка
тг = 3,14
д — 10 м /с2
G = 6,7 • 10- i l Н • м2/кг2
R = 8,31 ДжДмоль • К)
к = 1,38 ■К Г 23 Дж /К
А/д = 6 • 1023 моль-1
с = 3 ■108 м/с
к = 9 • 109 Н • м2/К л2
е = 1,6 • 1(Г 19 Кл
£о = 8,8 • 10-12 Ф/м
h = 6,6 • 1(Г34 Дж • с
Соотношение между различными единицами
Температура
О К = —273°С
Атомная единица массы
1 а.е.м. = 1,66 • 10-27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна
931,5 МэВ
1 электронвольт
1 эВ = 1,6 • 10-19 Дж
электрона
протона
нейтрона
Масса частиц
9,1 • 10-31 кг « 5,5- 10-4 а.е.м.
1,673- Ю -27 кг яз 1,007 а.е.м.
1,675- И Г 27 к г » 1,008а.е.м.
10
Краткие справочные данные
П лотность тел ( к г /м 13)
В од а
1000
П одсолн ечн ое м асло
Д р ев ес и н а(со с н а )
400
800
900
А лю м и н и й
К ер о си н
Л ёд
В од а
Л ёд
Ж елезо
С винец
Ж елезо
Р ту ть
Удельная теп л оём к ост ь ( Д ж /( к г • гр а д ))
А лю м и н и й
4200
М едь
2100
Ч угун
460
130
С таль
900
2700
7800
13600
900
380
500
500
Удельная теп л ота ( Д ж /к г )
П а р о о б р а з о в а н и е воды
2,3 • 106
П л а в л е н и е св и н ц а
2,5 • 104
П лавлен и е льда
3,3 • 105
С г о р а н и е сп и р т а
29 • 10б
со
I
О
1 с1
о
со
I
о
О
1
Гелий
to N5
В одород
В оздух
СО
А ргон
То = 273 К = 0 ° С
М олярная м асса (к г /м о л ь )
2 8 -И Г 3 К ислород
4 0 -Ю -3 Л и т и й
Психрометрическая таблица
Р а з н о с т ь п ок а за н и й с у х о г о и в л а ж н о г о
тер м ом етр а, °С
П о к а за н и я
сухого т ер м о-
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
О тноси тельн ая влаж н ость, %
м етр а, °С
0
100
81
63
45
28
11
2
100
84
68
51
35
20
4
100
85
70
56
42
28
14
6
100
86
73
60
47
35
23
10
8
100
87
75
63
51
40
28
18
7
10
100
88
76
65
54
44
34
24
14
5
—
12
100
89
78
68
57
48
38
29
20
11
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
14
100
89
79
70
60
51
42
34
25
17
9
16
100
90
81
71
62
54
45
37
30
22
15
18
100
91
82
73
65
56
49
41
34
27
20
20
100
91
83
74
66
59
51
44
37
30
24
22
100
92
83
76
68
61
54
47
40
34
28
24
100
92
84
77
69
62
56
49
43
37
31
26
100
92
85
78
71
64
58
51
46
40
34
28
100
93
85
78
72
65
59
53
48
42
37
Зав и си м ость давления
н асы щ ен н ого пара от тем п ер атур ы
t, ° с
р, кП а
t, °С
р, кП а
-5
0 ,4 0
11
1 ,3 3
0
0 ,6 1
12
1 ,4 0
1
0 ,6 5
13
1 ,4 9
2
0 ,7 1
14
1 ,6 0
3
0 ,7 6
15
1 ,71
4
0 ,8 1
16
1 ,8 1
5
0 ,8 8
17
1 ,9 3
6
0 ,9 3
18
2 ,0 7
7
1 ,0
19
2 ,2 0
8
1 ,0 6
20
2 ,3 3
9
1 ,1 4
25
3 ,1 7
10
1 ,2 3
20
1 2 ,3
12
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Задания базового уровня сложности
§ 1.
Механика
Теоретический материал
1.1.
Основные понятия и законы кинематики
Часть механики, в которой изучают движение, не рассматривая при
чины, вызывающие тот или иной характер движения, называют кинема
тикой. Механическим движением называют изменение положения тела
относительно других тел.
Системой отсчёта называют тело отсчёта, связанную с ним систему
координат и часы.
Телом отсчёта называют тело, относительно которого рассматрива
ют положение других тел.
Материальной точкой называют тело, размерами которого в данной
задаче можно пренебречь.
Траекторией называют мысленную линию, которую при своём движе
нии описывает материальная точка.
По форме траектории движение делится на:
г) прямолинейное — траектория представляет собой отрезок прямой;
б) криволинейное — траектория представляет собой отрезок кривой.
Путь — это длина траектории, которую описывает материальная точ
ка за данный промежуток времени. Это скалярная величина.
Перемещение — это вектор, соединяющий начальное положение ма
териальной точки с её конечным положением (см. рис. 1).
путь
Рис. 1.
13
§ 1. Механика
Равномерным прямолинейным движением называют движение, при
котором материальная точка за любые равные промежутки времени совер
шает одинаковые перемещения.
Скоростью равномерного прямолинейного движения называют
отношение перемещения ко времени, за которое это перемещение произо
шло:
v=
Аг
v
Т’
=
-
Относительностью механического движения называют зависи
мость пути, перемещения и скорости одной и той же материальной точки
от выбора системы отсчёта.
Закон сложения скоростей: скорость тела у в неподвижной системе
отсчёта равна сумме скорости этого тела щ в подвижной системе отсчёта
и скорости v *2 подвижной системы отсчёта относительно неподвижной:
V = Щ + V2-
Для неравномерного движения пользуются понятием средней скоро
сти. Часто вводят среднюю скорость как скалярную величину. Это ско
рость такого равномерного движения, при котором тело проходит тот же
путь за то же время, что и при неравномерном движении: г>ср =
Мгновенной скоростью называют скорость тела в данной точке тра
ектории или в данный момент времени.
Равноускоренное прямолинейное движение — это прямолинейное
движение, при котором мгновенная скорость за любые равные промежутки
времени изменяется на одну и ту же величину.
Ускорением называют отношение изменения мгновенной скорости те
ла ко времени, за которое это изменение произошло:
_
у
— vp
_
А
f
у
Л =
Зависимость координаты тела от времени в равномерном пря
молинейном движении имеет вид: х = хо + vxt , где жо — начальная ко
ордината тела, ух — скорость движения.
Свободным падением называют равноускоренное движение с посто
янным ускорением g = 9,8 м/с2, не зависящим от массы падающего тела.
Оно происходит только под действием силы тяжести.
14
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Скорость при свободном падении рассчитывается по формуле
V = v0 ± gt.
Перемещение по вертикали рассчитывается по формуле
h = vot ±
Одним из видов движения материальной точки является движение по
окружности. При таком движении скорость тела направлена по касатель
ной, проведённой к окружности в той точке, где находится тело (линейная
скорость). Описывать положение тела на окружности можно с помощью
радиуса, проведённого из центра окружности к телу. Перемещение тела
при движении по окружности описывается поворотом радиуса окружно
сти, соединяющего центр окружности с телом. Отношение угла поворота
радиуса к промежутку времени, в течение которого этот поворот произо
шёл, характеризует быстроту перемещения тела по окружности и носит на
звание угловой скорости си\
UJ
Aip
~ K t'
Угловая скорость связана с линейной скоростью соотношением
v = иг,
где г — радиус окружности.
Время, за которое тело описывает полный оборот, называется перио
дом обращения. Величина, обратная периоду — частота обращения — и.
2 7Г
uj =
2 тпу =
Поскольку при равномерном движении по окружности модуль скоро
сти не меняется, но меняется направление скорости, при таком движении
существует ускорение. Его называют центростремительным ускоре
нием, оно направлено по радиусу к центру окружности:
йи
—
ш2 ■ Г = 4-7Г21'2Г.
15
§ 1. Механика
1.2.
Основные понятия и законы динамики
Часть механики, изучающая причины, вызвавшие ускорение тел, назы
вается динамикой.
Первый закон Ньютона:
существуют такие системы отсчёта, относительно которых тело сохраняет
свою скорость постоянной или покоится, если на него не действуют другие
тела или действие других тел скомпенсировано.
Свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямо
линейного движения при уравновешенных внешних силах, действующих
на него, называется инертностью . Явление сохранения скорости тела
при уравновешенных внешних силах называют инерцией. Инерциальны
ми системами отсчёта называют системы, в которых выполняется пер
вый закон Ньютона.
Принцип относительности Галилея:
во всех инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных усло
виях все механические явления протекают одинаково, т.е. подчиняются
одинаковым законам.
Масса — это мера инертности тела.
Сила — это количественная мера взаимодействия тел.
Второй закон Ньютона:
сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение,
сообщаемое этой силой:
F = та.
Сложение сил заключается в нахождении равнодействующей несколь
ких сил, которая производит такое же действие, как и несколько одновре
менно действующих сил.
Третий закон Ньютона:
силы, с которыми два тела действуют друг на друга, расположены на одной
прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:
F\ = —F2.
Ill закон Ньютона подчёркивает, что действие тел друг на друга носит
характер взаимодействия. Если тело А действует на тело В , то и тело В
действует на тело А (см. рис. 2).
Или короче: сила действия равна силе противодействия. Часто возни
кает вопрос: почему лошадь тянет сани, если эти тела взаимодействуют с
равными силами? Это возможно только за счёт взаимодействия с третьим
телом — Землёй. Сила, с которой копыта упираются в землю, должна быть
16
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг: Все типы заданий
Рис. 2.
больше, чем сила трения саней о землю. Иначе копыта будут проскальзы
вать, и лошадь не сдвинется с места.
Если тело подвергнуть деформации, то возникают силы, препятствую
щие этой деформации. Такие силы называют силами упругости. Закон
Гука записывают в виде
F = —кх,
[к] = —
м
где к — жёсткость пружины, х — деформация тела. Знак « —» указывает,
что сила и деформация направлены в разные стороны.
При движении тел друг относительно друга возникают силы, препят
ствующие движению. Эти силы называются силами трения. Различают
трение покоя и трение скольжения. Сила трения скольжения под
считывается по формуле
F = pN ,
где N — сила реакции опоры, р — коэффициент трения.
Эта сила не зависит от площади трущихся тел. Коэффициент трения
зависит от материала, из которого сделаны тела, и качества обработки их
поверхности. Трение покоя возникает, если тела не перемещаются друг
относительно друга. Сила трения покоя может меняться от нуля до неко
торого максимального значения.
Гравитационными силами называют силы, с которыми любые два те
ла притягиваются друг к другу.
Закон всемирного тяготения:
любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорцио
нальной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату рас
стояния между ними:
Здесь R —расстояние между телами. Закон всемирного тяготения в таком
виде справедлив либо для материальных точек, либо для тел шарообразной
формы.
17
§ 1. Механика
Весом тела называют силу, с которой тело давит на горизонтальную
опору или растягивает подвес.
Сила тяжести — это сила, с которой все тела притягиваются к
Земле:
FT = тд.
При неподвижной опоре вес тела равен по модулю силе тяжести:
Р — FT = тд.
Если тело движется по вертикали с ускорением, то его вес будет изме
няться.
При движении тела с ускорением, направленным вверх, его вес
Р = т(д + а).
Видно, что вес тела больше веса покоящегося тела.
При движении тела с ускорением, направленным вниз, его вес
Р = т(д - а).
В этом случае вес тела меньше веса покоящегося тела.
Невесомостью называется такое движение тела, при котором его
ускорение равно ускорению свободного падения, т.е. а = д. Это возможно
в том случае, если на тело действует только одна сила — сила тяжести.
Искусственный спутник Земли — это тело, имеющее скорость гц,
достаточную для того, чтобы двигаться по окружности вокруг Земли.
На спутник Земли действует только одна сила — сила тяжести, на
правленная к центру Земли.
Первая космическая скорость — это скорость, которую надо сооб
щить телу, чтобы оно обращалось вокруг планеты по круговой орбите.
«1
=
т/дР,
где R — расстояние от центра планеты до спутника.
Для Земли вблизи её поверхности первая космическая скорость
vi = 7,9 км/с.
18
Физика. Е Г Э . Тематический тренинг. Все типы заданий
1.3.
Основные понятия и законы статики и гидростатики
Тело (материальная точка) находится в состоянии равновесия, если
векторная сумма сил, действующих на него, равна нулю. Различают 3 ви
да равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное. Если при
выведении тела из положения равновесия возникают силы, стремящиеся
вернуть это тело обратно, это устойчивое равновесие. Если возникают
силы, стремящиеся увести тело ещё дальше из положения равновесия, это
неустойчивое положение-, если никаких сил не возникает — безразлич
ное (си. рис. 3).
(Т) - неустойчивое
3
(2 ) - устойчивое
® - безразличное
Рис. 3.
Когда речь идёт не о материальной точке, а о теле, которое может иметь
ось вращения, то для достижения положения равновесия, помимо равен
ства нулю суммы сил, действующих на тело, необходимо, чтобы алгебраи
ческая сумма моментов всех сил, действующих на тело, была равна нулю.
М = Fd.
Здесь d —плечо силы. Плечом силы d называют расстояние от оси враще
ния до линии действия силы.
Условие равновесия рычага:
алгебраическая сумма моментов всех вращающих тело сил равна нулю.
Давлением называют физическую величину, равную отношению силы,
действующей на площадку, перпендикулярную этой силе, к площади пло
щадки:
F
Р =
5'
Для жидкостей и газов справедлив закон Паскаля:
давление распространяется по всем направлениям без изменений.
Если жидкость или газ находятся в поле силы тяжести, то каждый вышерасположенный слой давит на нижерасположенные и по мере погруже
ния внутрь жидкости или газа давление растёт. Для жидкостей
V = pgh,
где р — плотность жидкости, h — глубина проникновения в жидкость.
19
§ 1. Механика
Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на
одном уровне. Если в колена сообщающихся сосудов залить жидкость с
разными плотностями, то жидкость с большей плотностью устанавливает
ся на меньшей высоте. В этом случае
Pighi = p2gh2.
Высоты столбов жидкости обратно пропорциональны плотностям:
hi = Р2
h2
pi
Гидравлический пресс представляет собой сосуд, заполненный мас
лом или иной жидкостью, в котором прорезаны два отверстия, закрытые
поршнями. Поршни имеют разную площадь. Если к одному поршню при
ложить некоторую силу, то сила, приложенная ко второму поршню, оказы
вается другой.
Таким образом, гидравлический пресс служит для преобразования ве
личины силы. Поскольку давление под поршнями должно быть одинако
вым, то
Fi S 2
F\ _ F2
Si
f2
S2
Si
*
O
Чем больше отношение
тем больший выигрыш в силе можно поо
1
лучить. Однако выигрыша в работе получить не удаётся. Поскольку жид
кость несжимаема, то h\S\ = h 2 S2. Работа силы F\\ А\ = F\h\\ работа
силы F2:
F\S 2 h 2
F i S 2 hiSi _
А 2 = F2 h 2 =
Si
Si
S2
Тогда Ai = A2.
На тело, погружённое в жидкость или газ, со стороны этой жидкости
или газа действует направленная вверх выталкивающая сила, которую на
зывают силой Архимеда.
Величину выталкивающей силы устанавливает закон Архимеда : на
тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, на
правленная вертикально вверх и равная весу жидкости или газа, вытеснен
ного телом:
F \ = Ржидк
где ржидк — плотность жидкости, в которую погружено тело; Vnorp — объ
ём погружённой части тела.
20
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
Условие плавания тела : тело плавает в жидкости или газе, когда вы
талкивающая сила, действующая на тело, равна силе тяжести, действую
щей на тело.
1.4.
Законы сохранения
Импульсом тела называют физическую величину, равную произведе
нию массы тела на его скорость:
р
=
m v .
Импульс — векторная величина. \р\ =кг-м/с. Наряду с импульсом тела
часто пользуются импульсом силы. Это произведение силы на время её
действия.
Изменение импульса тела равно импульсу действующей на это тело си
лы. Для изолированной системы тел (система, тела которой взаимодей
ствуют только друг с другом) выполняется закон сохранения импульса:
сумма импульсов тел изолированной системы до взаимодействия равна
сумме импульсов этих же тел после взаимодействия.
Механической работой называют физическую величину, которая
равна произведению силы, действующей на тело, на перемещение тела и
на косинус угла между направлением силы и перемещения:
А = F S cos а.
Мощность — это работа, совершённая в единицу времени:
Способность тела совершать работу характеризуют величиной, кото
рую называют энергией. Механическую энергию делят на кинетическую
и потенциальную. Если тело может совершать работу за счёт своего дви
жения, говорят, что оно обладает кинетической энергией. Кинетическая
энергия поступательного движения материальной точки подсчитывается
по формуле
Если тело может совершать работу за счёт изменения своего положе
ния относительно других тел или за счёт изменения положения частей тела,
21
§ 1. Механика
оно обладает потенциальной энергией. Пример потенциальной энергии:
тело, поднятое над землёй; его энергия подсчитывается по формуле
Wu = mgh ,
где h — высота подъёма.
Энергия сжатой пружины:
wn
кх2
_
2
~
’
где к — коэффициент жёсткости пружины, х — абсолютная деформация
пружины.
Сумма потенциальной и кинетической энергии составляет механиче
скую энергию. Для изолированной системы тел в механике справедлив
закон сохранения механической энергии : если между телами изолиро
ванной системы не действуют силы трения (или другие силы, приводящие
к рассеянию энергии), то сумма механических энергий тел этой системы не
изменяется (закон сохранения энергии в механике). Если же силы трения
между телами изолированной системы есть, то при взаимодействии часть
механической энергии тел переходит во внутреннюю энергию.
1.5.
Механические колебания и волны
Колебаниями называются движения, обладающие той или иной степе
нью повторяемости во времени. Колебания называются периодическими,
если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний,
повторяются через равные промежутки времени.
Гармоническими колебаниями называются такие колебания, в кото
рых колеблющаяся физическая величина х изменяется по закону синуса
или косинуса, т.е.
.
.
.
х = Asm{(jut + р).
Величина А , равная наибольшему абсолютному значению колеблю
щейся физической величины х, называется амплитудой колебаний. Вы
ражение а = ujt 4- р определяет значение х в данный момент времени и
называется фазой колебаний. Периодом Т называется время, за которое
колеблющееся тело совершает одно полное колебание. Частотой пери
одических колебаний называют число полных колебаний, совершённых
за единицу времени:
и = т'
Частота измеряется в с -1 . Эта единица называется герц(Гц).
22
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Математическим маятником называется материальная точка мас
сой т , подвешенная на невесомой нерастяжимой нити и совершающая ко
лебания в вертикальной плоскости.
Если один конец пружины закрепить неподвижно, а к другому её концу
прикрепить некоторое тело массой га, то при выведении тела из положения
равновесия пружина растянется и возникнут колебания тела на пружине в
горизонтальной или вертикальной плоскости. Такой маятник называется
пружинным.
Период колебаний математического маятника определяется по
формуле
где I — длина маятника.
Период колебаний груза на пружине определяется по формуле
где к — жёсткость пружины, т — масса груза.
Распространение колебаний в упругих средах.
Среда называется упругой , если между её частицами существуют силы
взаимодействия. Волнами называется процесс распространения колеба
ний в упругих средах.
Волна называется поперечной , если частицы среды колеблются в на
правлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны.
Волна называется продольной , если колебания частиц среды происходят
в направлении распространения волны.
Длиной волны называется расстояние между двумя ближайшими точ
ками, колеблющимися в одинаковой фазе:
Л-
vT,
где v — скорость распространения волны.
Звуковыми волнами называют волны, колебания в которых происхо
дят с частотами от 20 до 20 000 Гц.
Скорость звука различна в различных средах. Скорость звука в воздухе
равна 340 м/с.
Ультразвуковыми волнами называют волны, частота колебаний в ко
торых превышает 20 000 Гц. Ультразвуковые волны не воспринимаются че
ловеческим ухом.
§ 1. Механика
23
Задания
1.6.
Элементы содержания JV® 1.
Равномерное прямолинейное движение,
равноускоренное прямолинейное движение,
движение по окружности.
1. Мяч, брошенный вертикально вверх, падает на землю. Найдите на рис. 4
график зависимости скорости от времени.
Ответ:_____ .
2. На рисунке 5 представлены графики зависимости скорости от време
ни для двух тел. Отношение ускорения второго тела к ускорению первого
равно ...
24
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
3. На рисунке 6 представлены графики зависимости скорости от времени
для двух тел. В момент времени 5 с скорость первого тела больше скорости
второго тела на ...
Ответ:_____ м/с.
4. На рисунке 7 представлен график зависимости координаты тела от вре
мени. Начальная скорость тела равна ...
Ответ:_____ м/с.
5. На рисунке 8 представлен график зависимости координаты тела от вре
мени. Ускорение тела равно ...
Ответ:_____ м /с2.
6. Автомобиль движется по прямой улице. На графике представлена зави
симость скорости автомобиля от времени (см. рис. 9).
Модуль ускорения максимален в интервале времени
Ответ: о т ______с д о ______ с.
§ 1. Механика
25
7. На рисунке 10 изображены зависимости s(t) для четырёх тел. У какого
тела в момент времени t = 3 с скорость будет наибольшей, если в началь
ный момент времени все четыре тела покоились?
26
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. В се типы заданий
8. Зависимость скорости автомобиля, движущегося по прямому участку
трассы, от времени представлена на графике (см. рис. 11). Укажите фор
мулу, правильно, описывающую зависимость пройденного пути от времени
Ответ:_____ t+ ______t2.
9. Какие из графиков, представленных на рис. 12, могут описывать зави
симость пройденного пути от времени?
Ответ:_____ .
10. На рисунке 13 представлены графики движения двух тел. Найдите, на
сколько скорость первого тела больше скорости второго.
Ответ: н а_____ км/ч.
11. Автомобиль, движущийся со скоростью г’о, начинает тормозить с уско
рением а ь развернувшись после остановки, он продолжает движение с
ускорением а 2, причём |а2| = 2|ai|. Какой из графиков зависимости vx
O T t верен (см.рис. 14)?
Ответ:_____ .
27
£ /. Механика
X, КМ I
120
90
60
30
30 60 90 120
t, мин
Рис. 13.
Рис. 14.
12. Тело, брошенное вертикально вверх со скоростью v, через некоторое
время упало на поверхность Земли. Какой график (см. рис. 15) соответ
ствует зависимости проекции скорости на ось Ох от времени? Ось Ох на
правлена вертикально вверх.
28
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
13. Из двух городов навстречу друг другу с постоянной скоростью движут
ся два автомобиля. На графике (см. рис. 16) показано изменение рассто
яния между автомобилями с течением времени. Какова скорость первого
автомобиля в системе отсчёта, связанной со вторым автомобилем?
Ответ:_____ км/ч.
14. На рис. 17 представлен график зависимости модуля скорости от вре
мени. Модуль ускорения максимален в интервале времени...
U
с
Ответ: от
15. Небольшое тело свободно падает с некоторой высоты. Какой из гра
фиков отражает зависимость его координаты у от времени (см. рис. 18)?
Ось у направлена вверх, начало отсчёта лежит на поверхности земли.
Ответ:
29
§ 1. Механика
16. Небольшое тело подбросили вверх с некоторой начальной скоростью.
Какой из графиков (см. рис. 19) отражает зависимость модуля его ускоре
ния от времени?
1)
i ^ а, м /с 2
10'
2)
10-
1
1
1
•
1
ь
1*2
- 1 0 - ______ 1_______ —
i ь а, м /с 2
1
^
1
1
1
'*.
*
■
h
^
t
-1 0 -
О твет:_____ .
17. На рисунке 20 представлены графики скоростей трёх тел, движущихся
прямолинейно. Каким из трёх тел пройден наименьший путь за 3 с?
О твет:_____ .
18. Тело движется по оси Ох. Проекция его скорости vx (t) меняется по за
кону, приведённому на графике (см. рис. 21). Чему равен путь, пройденный
телом за 2 с?
О твет:_____ м.
19. Шарику сообщают начальную скорость для движения вверх по на
клонному жёлобу так, как показано на рис. 22. Какой из графиков на
рис. 23 верно описывает характер зависимости перемещения шарика от
времени? Трением пренебречь.
30
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. В се типы заданий
Рис. 21.
х
Ответ:______.
20 . На рис. 24 представлен график движения автомобиля по прямолиней
ному шоссе. На каком промежутке времени модуль скорости автомобиля
минимален?
Ответ: о т______ч д о ______ ч.
§ 1. Механика
31
21. На рис. 25 представлен график изменения скорости мотоциклиста по
прямолинейному шоссе. На каком промежутке времени модуль ускорения
мотоциклиста максимален?
Ответ: от_____ с д о ______с.
22. На рисунке 26 приведён график зависимости проекции скорости дви
жения тела от времени. Определите проекцию ускорения автомобиля.
Ответ:____ м/с2.
23. На рисунке 27 приведён график зависимости координаты движущегося
тела от времени. Какой путь прошло тело за 20 с?
Ответ:_____м.
24. Координаты движущихся вдоль одной прямой тел А и В изменяются со
временем, как показано на рис. 28. Чему равна скорость тела А относи
тельно тела В?
Ответ:_____м/с.
32
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
25. На рис. 29 представлен график зависимости проекции скорости тела на
ось Ох от времени при прямолинейном движении. Какой путь пройдёт тело
за промежуток времени от 8 с до 16 с?
О твет:_____ м.
26. Придвижении тела, брошенного под углом к горизонту, скорость тела в
каждой точке траектории направлена по касательной (см. рис. 30). Как на
правлено ускорение тела в точке А? Сопротивлением воздуха пренебречь.
О твет:_____ .
27. Материальная точка движется равномерно по окружности по часовой
стрелке (см. рис. 31). В какой точке траектории ускорение направлено по
стрелке?
§ 1. Механика
33
Ответ:______
28. Период равномерного движения материальной точки по окружности
радиусом 2 м равен 10 с. За какое время точка пройдёт по окружности путь,
равный 27г метров?
О твет:_____ с.
29. Чему равен период вращения тела массой 1 кг, если оно вращается по
окружности радиусом 10 м со скоростью 1 м/с?
Ответ:_____ с.
34
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
1.7.
Элементы содержания № 2.
Законы Ньютона, закон всемирного тяготения,
закон Гука, сила трения.
30. Какое ускорение получит тело массой 5 кг, если на него действуют две
силы по 5 Н, направленные под углом 120° друг к другу (рис. 32)?
Рис. 32.
О твет:_____ м /с2.
31. На тело действуют две силы F\ и
направленные на север и на юг
соответственно. Если F\ > F2, то ускорение тела направлено на ...
Ответ:_____ .
32. Если силы F\ — F2 = 3 Н направлены под углом a = 120° друг к другу
(см. рис. 33), то модуль их равнодействующей равен...
Ответ:_____ Н.
33. К концам рычага приложены две силы F\ = 9 Н и F 2 = 3 Н. Плечо
первой силы равно 10 см. Найдите длину рычага.
Ответ:_____ м.
34. Какая из изображённых на рис. 34 сил создаёт относительно точки О
наибольший момент? Длина стороны клетки 10 см.
ЗН
Рис. 34.
35
§ 1. Механика
35. Однородная балка массой 24 кг лежит на земле. Какую минимальную
силу надо приложить к балке, чтобы приподнять над землёй один её край?
Ответ:_____ Н.
36. Чему равен момент силы тяжести груза массой 40 кг, подвешенного на
кронштейне А В С , относительно точки В , если А В = 0,5 м и угол a = 45°
(см. рис. 35)?
Ответ:_____ Н- м.
37. Чему равна сила, которую надо приложить к рычагу в точке А у чтобы
груз находился в равновесии (см. рис. 36)?
Рис. 36.
Ответ:_____ Н.
38. Расстояние между двумя опорами 8 м. Если положить на эти опоры
горизонтальную балку массой 100 кг и длиной 10 м так, чтобы 2 м балки
выступали за левую опору, то какова будет сила давления балки на правую
опору?
Ответ:_____ Н.
39. Чему равна сила, которую надо приложить к рычагу в точке А , чтобы
груз находился в равновесии (см. рис. 37)? Рычаг невесом.
Ответ:_____ Н.
40. Тело, лежащее на горизонтальной поверхности, имеет массу 2 кг. Какой
станет сила реакции опоры, если тело прижать к плоскости вертикально
направленной силой 4 Н?
Ответ:_____ Н.
36
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
В
5 кг
41. Тело массой 10 кг лежит на наклонной плоскости, составляющей угол
60° с горизонтом. Какова сила реакции опоры, действующей на тело?
Ответ:_____ Н.
42. Вес тела в лифте уменьшился в 4 раза. Чему равен модуль ускорения
лифта?
Ответ:_____ м/с2.
43. На тело действуют три силы (см. рис. 38): F\ = F2 = F3 = 2 Н. Най
дите, чему равна сила, действующая на тело в направлении оси х.
Ответ:_____ Н.
44. Груз массой га = 2 кг подвешен на двух тросах, сила натяжения каж
дого из которых равна 20 Н. Найдите, чему равен угол а (см. рис. 39).
Рис. 39.
Ответ:_____ 0.
45. На первоначально покоившееся тело массой 3 кг действуют две силы:
F\ = 5 Н, направленная влево, и F2 = 2 Н, направленная вправо. На какое
расстояние сдвинется тело за 2 секунды?
Ответ:_____ м.
46. Какой путь пройдёт первоначально покоившееся тело массой 2 кг, если
на него в течение 5 секунд будет действовать сила Ю Н ?
Ответ:_____ м.
37
§ 1. Механика
47. На тело массой 5 кг действуют силы, как показано на рис. 40, F i = 15 Н,
F2 = 20 Н. С каким ускорением будет двигаться тело?
Рис. 40.
О твет:_____ м/с2.
48. В инерциальной системе отсчёта сила F сообщает телу массой т уско
рение а. Ускорение тела массой 2га под действием силы 2F в этой системе
отсчёта равно ...
О твет:_____ -а.
49. Груз массой 2 • 103 кг загружают по вертикали в трюм теплохода.
График зависимости скорости движения груза от времени представлен на
рис. 41. Определите равнодействующую сил, действующих на груз в ин
тервале времени 0 — б с.
Рис. 41.
О твет:_____ кН.
50. Книга массой 200 г лежит на столе. Каково отношение силы реакции
стола к весу книги, если масса стола 10 кг?
О твет:_____ .
51. Шарик, подвешенный на нити (см. рис. 42), находится в состоянии по
коя. Какая сила компенсирует силу натяжения нити, приложенную к ша
рику? Ответ запишите словом (словами).
г
г г
О
Рис. 42.
38
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
52. Чему равна максимальная сила трения покоя, действующая на челове
ка массой 70 кг, бегущего по дороге, если коэффициент трения равен 0,5?
О твет:_____ Н.
53. Чему равно отношение силы гравитационного взаимодействия, дей
ствующей со стороны Луны на Землю, к силе гравитационного взаимодей
ствия, действующей со стороны Земли на Луну, если масса Земли в 81 раз
больше массы Луны?
О твет:_____ .
54. Чему равно отношение силы гравитационного взаимодействия, дей
ствующей со стороны Земли на Солнце, к силе гравитационного взаимо
действия, действующей со стороны Солнца на Землю, если масса Солнца
в 330 000 раз больше массы Земли?
О твет:_____ .
55. Какова сила гравитационного взаимодействия двух вагонов массой по
80 т, если расстояние между ними 1000 м?
О твет:_____ мкН.
56. Чему равна жёсткость системы, состоящей из двух соединённых па
раллельно пружин, жёсткостью 2 к Н /м каждая?
О твет:_____ кН /м .
57. Тело массой га висит на пружине жёсткостью к, удлиняя её на величину
х\.Рядом на пружине жёсткостью 2к висит тело массой Зга, удлиняя её на
величину Х2 >Найдите, чему равно отношение Х2 /х\
.
О твет:_____ .
58. Металлический брусок массой га = 10 кг лежит на горизонтальной
поверхности (см. рис. 43), коэффициент трения р = 0,3. С одной стороны
брусок прикреплён к растянутой пружине. Сила упругости F ynp = 1,5 Н.
Чему равна сила трения покоя?
g =
9,8 м/с2.
Рис. 43.
О твет:_____ Н.
59. Для измерения силы трения деревянный брусок массой 50 г равномер
но тянут по деревянной доске с помощью динамометра. Его показания рав
ны 2 Н. Чему будут равны показания динамометра, если на брусок поло
жить добавочный груз массой 150 г?
О твет:_____ Н.
§ 1. Механика
39
60. Тело, движущееся по горизонтальной поверхности, заменили телом,
изготовленным из того же материала, но в два раза большей массы.
Во сколько раз при этом увеличится сила трения скольжения между те
лом и горизонтальной поверхностью?
Ответ: в _____ раз(-а).
61. Тело движется по окружности с постоянной скоростью (см. рис. 44).
Определите направление суммы сил, действующих на тело.
Ответ:_____ .
62. Тело массой 1 кг движется по горизонтальной плоскости под действием
силы, равной 5 Н и направленной под углом 30° к горизонту. Чему равна
сила трения, действующая на тело, если коэффициент трения скольжения
тела по плоскости равен 0,2?
О твет:______Н.
63. На пружине подвешено тело, находящееся в поле тяжести Земли.
Во сколько раз уменьшится сила натяжения пружины, если массу тела
уменьшить на 10 %? Ответ округлите до десятых.
Ответ: в ______раз(-а).
64. Найдите центростремительное ускорение спутника, который движется
по круговой орбите радиусом 6,4 • 106 м, имея скорость 8 км/с.
О твет:______м /с2.
65. На вертикально падающее тело массой 500 г действует сила сопротив
ления воздуха, равная 2 Н. Чему равно ускорение тела?
О твет:______м /с2.
66. Санки съезжают с горки, образующей угол a = 60 ° с горизонтом,
и проходят некоторый путь по горизонтальной поверхности до остановки
(см. рис. 45). Коэффициент трения одинаков на всём пути. Отношение си
лы трения, действующей на санки на участке В С , к силе трения, действу
ющей на участке АВ, равно...
40
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. Все типы заданий
Рис. 45.
Ответ:_____ .
67. Санки съезжают с горки, образующей угол а с горизонтом, и проходят
некоторый путь по горизонтальной поверхности до остановки (см. рис. 46).
В какой из точек траектории — А, В или С — сила тяжести имеет макси
мальное значение?
Ответ:_____ .
68. На рис. 47 представлен график зависимости модуля силы упругости,
возникающей при растяжении пружины, от значения её деформации. Чему
равна жёсткость этой пружины?
Ответ:
69. Если массу спутника, вращающегося по круговой орбите над поверх
ностью Земли на высоте h
3) |Д?| = 2v
4) |ДгТ| = |г ;
Ответ:
200. Груз массой га, подвешенный к пружине жёсткостью к , совершает
гармонические колебания с амплитудой А. Длина пружины в положении
равновесия груза равна I. Установите соответствие между физическими ве
личинами 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 соответ
ствующими буквами.
Физические величины
Формулы
А ) период колебаний
Б) максимальная скорость движения груза
Wf
3)2*Vs
A
Б
201. После удара ракеткой теннисный мяч летит через сетку под углом 25°
к горизонту. Установите соответствие между физическими величинами и
графиками, описывающими зависимость этих величин от времени.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
82
Физика. Е Г Э . Тематический тренинг. В се типы заданий
Графики
Физические величины
1) потенциальная энергия мяча
2) кинетическая
3
энергия мяча
) модуль ускорения мяча
4) модуль скорости мяча
t, с
Б) 'Ь
t, с
Ответ:
202. Груз массой га, подвешенный на длинной невесомой нити длиной Z,
отводят от положения равновесия на небольшой угол а и отпускают. Уста
новите соответствие между физическими величинами и формулами, позво
ляющими эти величины рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Физические величины
А ) циклическая частота колебаний
Б) максимальная кинетическая энергия груза
Формулы
1) mgl cos a
2) m gl( 1 — cos a)
Ответ:
203. Груз массой га, подвешенный на пружине жёсткостью к , отводят от
положения равновесия и отпускают. При прохождении положения равно
весия он развивает скорость v. Установите соответствие между физиче
скими величинами и формулами, позволяющими эти величины рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
83
§ 1. Механика
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ф и зи ческие величины
Ф ормулы
А) циклическая частота колебаний
Б) максимальная потенциальная энергия груза
9 \ mv2
Z) 2
3>\/I
4 > f
Ответ:
204. Тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью.
R — радиус окружности, т — масса тела. 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 соответ
ствующими буквами.
Ф ормулы
Ф и зи ческие величины
А) центростремительное ускорение
Б) центростремительная сила
l ) s f
о\
’
mV2
2
Ответ:
205. Небольшое тело в момент времени t = 0 начинает скользить с вер
шины наклонной плоскости без трения, как показано на рис. 88. Графики
А и Б отражают изменение с течением времени физических величин, ха
рактеризующих движение тела. Установите соответствие между графика
ми и физическими величинами, изменение которых со временем эти графи
ки могут отображать.
84
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. Все типы заданий
Рис. 88.
Граф ики
А)
Ф и з и ч е с к и е ве л и ч и н ы
1[
t
------------ ►
Б)
'
1)
2)
3)
4)
кинетическая энергия
потенциальная энергия
проекция импульса на ось Ох
проекция ускорения на ось Ох
1л
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: — —------- -—
206. Небольшое тело в момент времени t = 0 начинает скользить с вер
шины наклонной плоскости без трения, как показано на рис. 89. Графики
А и Б отражают изменение с течением времени физических величин, ха
рактеризующих движение тела. Установите соответствие между графика
ми и физическими величинами, изменение которых со временем эти графи
ки могут отображать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Рис. 89.
85
§ 1. Механика
Графики
А)
1[
Б>
,i
Ф изические величины
1) кинетическая энергия
2) потенциальная энергия
3) проекция импульса на ось Ох
4) проекция ускорения на ось Ох
\
S
Ответ:
207. Небольшое тело в момент времени t = 0 начинает скользить с верши
ны наклонной плоскости без трения, как показано на рис. 90. 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 соответ
ствующими буквами.
Ф ормулы
A) mg cos a
Б) mg sin а
Ф изические величины
1) сила трения скольжения
2) равнодействующая сила
3) проекция силы тяжести на ось Ох
4) вес тела
Ответ:
208. Маленький шарик, подвешенный к потолку на упругой пружине, со
вершает вертикальные гармонические колебания. Укажите модуль и на
правление векторов скорости и ускорения в тот момент, когда шарик про
ходит положение равновесия, двигаясь вверх.
86
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Вектор
А)скорость шарика
Б)ускорение шарика
А
Модуль и направление вектора
1) достигает максимума; вверх
2) достигает максимума; вниз
3) равняется нулю
Б
209. Установите соответствие между физическими параметрами и прибо
рами, которые используются для их измерения.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Физические параметры
А) давление газа
Б) влажность воздуха
210. Груз, висящий на пружине (см. рис. 91), выводят из положения равно
весия, растягивая пружину, и отпускают. Установите соответствие между
графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени
эти графики могут описывать.
fy
Рис. 91.
87
§ 1. Механика
Графики
А),
\Л /,
/ \
т
Б) i {
у
Физические величины
1 ) координата у
2) проекция скорости v y
3) кинетическая энергия Ek
4) потенциальная энергия упругой
деформации Е р
/^ ч
\ 1
т "
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: — — ----- -—
88
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. В се типы заданий
§ 2.
Молекулярная физика. Термодинамика
Теоретический материал
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)
заключаются в следующем.
1. Вещества состоят из атомов и молекул.
2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
3. Атомы и молекулы взаимодействуют между собой с силами притя
жения и отталкивания.
Характер движения и взаимодействия молекул может быть разным, в
связи с этим принято различать 3 агрегатных состояния вещества: твёр
дое, жидкое и газообразное. Наиболее сильно взаимодействие между
молекулами в твёрдых телах. В них молекулы расположены в так называе
мых узлах кристаллической решётки, т.е. в положениях, при которых рав
ны силы притяжения и отталкивания между молекулами. Движение мо
лекул в твёрдых телах сводится к колебательному около этих положений
равновесия. В жидкостях ситуация отличается тем, что, поколебавшись
около каких-то положений равновесия, молекулы часто их меняют. В газах
молекулы далеки друг от друга, поэтому силы взаимодействия между ни
ми очень малы и молекулы движутся поступательно, изредка сталкиваясь
между собой и со стенками сосуда, в котором они находятся.
Относительной молекулярной массой Мг называют отношение
массы т 0 молекулы к 1/12 массы атома углерода т ос\
1
спо
Мг = -------- .
12 тос
Количество вещества в молекулярной физике принято измерять
в молях.
Молем v называется количество вещества, в котором содержится
столько же атомов или молекул (структурных единиц), сколько их содер
жится в 12 г углерода. Это число атомов в 12 г углерода называется числом
Авогадро :
N a = 6,023 • 1023 моль"1*.
Молярная масса М = МТ ■10~3 кг/моль — это масса одного моля
вещества. Количество молей в веществе можно рассчитать по формуле
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
89
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеаль
ного газа:
р = | п т 0Г 2,
где то — масса молекулы; п — концентрация молекул; V — средняя квад
ратичная скорость движения молекул.
2.1.
Газовые законы
Уравнение состояния идеального газа — уравнение МенделееваКлапейрона:
pv = £М RT.
Изотермический процесс (закон Бойля-Мариотта):
Для данной массы газа при неизменной температуре произведение
давления на его объём есть величина постоянная:
pV = const.
В координатах р —V изотерма — гипербола, а в координатах V - Т и
р —Т — прямые (см. рис. 92).
Изохорный процесс (закон Шарля):
Для данной массы газа при неизменном объёме отношение давле
ния к температуре в градусах Кельвина есть величина постоянная (см.
рис. 93):
= const.
90
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Vi
Рк
>
0
0
Т
Рис. 93.
Изобарный процесс (закон Гей-Люссака):
Для данной массы газа при неизменном давлении отношение объё
ма газа к температуре в градусах Кельвина есть величина постоянная
(см. рис. 94):
— = const.
Т
Закон Дальтона :
Если в сосуде находится смесь нескольких газов, то давление смеси
равно сумме парциальных давлений, т.е. тех давлений, которые каж
дый газ создавал бы в отсутствии остальных.
2.2.
Элементы термодинамики
Внутренняя энергия тела равна сумме кинетических энергий беспо
рядочного движения всех молекул относительно центра масс тела и потен
циальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом.
Внутренняя энергия идеального газа представляет собой сумму
кинетических энергий беспорядочного движения его молекул; так как мо
лекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом, то их потенци
альная энергия обращается в нуль.
91
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
Для идеального одноатомного газа внутренняя энергия
U = ~ . RT.
2М
Количеством теплоты Q называют количественную меру изменения
внутренней энергии при теплообмене без совершения работы.
Удельная теплоёмкость — это количество теплоты, которое получа
ет или отдаёт 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К.
С
т АТ’
И
Дж
кг • К
Работа в термодинамике:
работа при изобарном расширении газа равна произведению давления газа
на изменение его объёма:
A = p { V 2 - V 1) = p - A V .
Закон сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон
термодинамики):
изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состоя
ния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, пе
реданного системе:
AU = A + Q.
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам:
а) изотермический процесс Т = const =$> А Т = 0.
В этом случае изменение внутренней энергии идеального газа
A U = I R A T = 0.
2
Следовательно: Q = А.
Всё переданное газу тепло расходуется на совершение им работы против
внешних сил;
б) изохорный процесс V = const => A V = 0.
В этом случае работа газа
А —р • A V = 0.
92
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Следовательно, AU = Q.
Всё переданное газу тепло расходуется на увеличение его внутренней энер
гии;
в) изобарный процесс р = const => Ар = 0.
В этом случае:
Q = AU + А.
Адиабатным называется процесс, происходящий без теплообмена с
окружающей средой:
Q = 0.
В этом случае А = —AU, т.е. изменение внутренней энергии газа происхо
дит за счёт совершения работы газа над внешними телами.
При расширении газ совершает положительную работу. Работа А , со
вершаемая внешними телами над газом, отличается от работы газа только
знаком:
А = -А !
=
-рА У .
Количество теплоты, необходимое для нагревания тела в твёр
дом или жидком состоянии в пределах одного агрегатного состояния, рас
считывается по формуле
Q = cm(t2 - t\),
где с — удельная теплоёмкость тела, т — масса тела, t\ — начальная тем
пература, t2 — конечная температура.
Количество теплоты, необходимое для плавления тела при тем
пературе плавления, рассчитывается по формуле
Q = Ага,
где А — удельная теплота плавления, га — масса тела.
93
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
Количество теплоты, необходимое для испарения, рассчитывает
ся по формуле
Q = гт,
где г — удельная теплота парообразования, т — масса тела.
Для того чтобы превратить часть этой энергии в механическую, чаще
всего пользуются тепловыми двигателями. Коэффициентом полезного
действия теплового двигателя называют отношение работы А, совер
шаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:
A
Q1-Q2
Q2
’ =«Г" ~ 0. Как изменяются в этом процессе объём и темпе
ратура газа?
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.
О бъём
Т ем п ер атур а
285. После зимнего матча футбольный мяч вносят в тёплое помещение.
Как при этом изменяются среднеквадратичная скорость молекул воздуха
в мяче и давление воздуха внутри мяча?
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.
С реднеквадратичная ск ор ость
Д а в л ен и е в оздуха
м олекул
внутри т ел а
286. На рис. 118 приведён график замкнутого цикла, проведённого над
идеальным одноатомным газом. Установите соответствие между участка
ми цикла и термодинамическими процессами, происходящими с газом на
этих участках.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
120
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
Рк
Т
0
Рис. 118.
Процесс
А) работа газа равна 0, внутренняя энергия газа
уменьшается
Б) газ совершает положительную работу, его
внутренняя энергия не изменяется
Участки цикла
1) А В
2) ВС
3 ) CD
4) DA
Ответ:
287. На рис. 119 приведён график замкнутого цикла, проведённого над
идеальным одноатомным газом. Участок DA соответствует адиабате. Уста
новите соответствие между участками цикла и термодинамическими про
цессами, происходящими с газом на этих участках.
Рис. 119.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Процесс
А) работа газа положительна, внутренняя
энергия газа неизменна
Б) над газом совершается работа, его внутренняя
энергия увеличивается
Ответ:
Участки цикла
1) А В
2) ВС
3 ) CD
4) DA
121
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
288. На рисунках приведены графики процессов, проведённых над идеаль
ным одноатомным газом. Установите соответствие между графиками и тер
модинамическими процессами.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Графики
Процессы
1) над газом совершается работа, его внутрен
няя энергия неизменна
2) сам газ совершает работу, его внутренняя
энергия увеличивается
3) над газом совершается работа, его внутрен
няя энергия уменьшается
4) сам газ совершает работу, его внутренняя
энергия уменьшается
Ответ:
289. На рисунках представлены графики некоторой зависимости двух про
цессов 1—2 и 3—4, происходящих с неизменным количеством идеального
газа. Графики построены в координатах р—U ир—А \ г д е р — давление газа,
U — его внутренняя энергия, А! — работа газа. Установите соответствие
между графиками и утверждениями, характеризующими эти процессы.
Графики
Утверждения
А) Ui к
1 „
2
----------------- ►
Б ) А'‘i
Р
Р
1) изотермический процесс, объём газа
увеличивается
2) изотермический процесс, объём газа
уменьшается
3) изохорный процесс, температура газа
увеличивается
4) изохорный процесс, температура газа
уменьшается
122
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: ——------ -—
290. На рисунках представлены графики зависимости двух процессов —
1—2 и 3—4, происходящих с неизменным количеством идеального газа.
Установите соответствие между графиками и утверждениями, характери
зующими эти процессы. Графики построены в координатах р—U и р—А',
гдер — давление газа, U — его внутренняя энергия, А! — работа газа.
Утверждения
Графики
1) объём газа увеличивается, и он совершает
положительную работу
2) объём газа уменьшается, и над газом совер
1д ^ 2
шается положительная работа
3)
температура и внутренняя энергия газа уве
------------------ ►
р« личиваются
m A'Li
Б)
4) температура и внутренняя энергия газа
уменьшаются
А) Ui i
4
, .3
1
*Р
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: ——------ -—
291. Газ, находящийся под поршнем, который может перемещаться без
трения, совершает изотермический процесс. Графики А и Б представляют
зависимости физических величин от объёма газа под поршнем. Установи
те соответствие между графиками и физическими величинами, которые эти
графики могут представлять.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
123
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
Графики
Ф изич еск и е величины
1 ) работа газа
A )i i
0
2) внутренняя энергия
3) количество теплоты
4) давление газа
*v
Б) !{
0
V
Ответ:
292. В закрытом сосуде находится идеальный одноатомный газ. Формулы
А и Б (р — давление газа, V — объём газа, п — концентрация молекул
газа, Ё — средняя кинетическая энергия поступательного движения мо
лекул газа) позволяют рассчитать значения физических величин, харак
теризующих состояние газа. 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 соответ
ствующими буквами.
Ф ормулы
Ф и зич ески е величины
A ) |p V
1)температура
Б) \ п Ё
2) внутренняя энергия
3) масса газа
4 )давление
Ответ:
293. В закрытом сосуде находится идеальный одноатомный газ. Формулы
А и Б (р — давление газа, V — объём газа, п — концентрация молекул
газа) позволяют рассчитать значения физических величин, характеризую-
124
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
щих состояние газа. Установите соответствие между формулами и физи
ческими величинами, значение которых можно рассчитать по этим форму
лам.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ф о р м ул ы
А>4
Б) n V
Ф и зи че ск и е величины
1) температура
2) внутренняя энергия
3) количество молекул газа
4) давление
Ответ:
294. В закрытом сосуде находится идеальный одноатомный газ. Формулы
А и Б (р — давление газа, V — объём газа, га — масса газа) позволя
ют рассчитать значения физических величин, характеризующих состояние
газа. Установите соответствие между формулами и физическими величи
нами, 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 соответ
ствующими буквами.
Ф о р м ул ы
у га
Ь ) ЩУ
Ф и зи че ск и е величины
1) температура
2) внутренняя энергия
3) количество молекул газа
4) среднеквадратичная скорость молекул газа
Ответ:
295. Установите соответствие между физическими величинами и прибора
ми для их измерения.
125
§ 2. М олекулярная физика. Термодинамика
Ф и з и ч е с к и е ве л и ч и н ы
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: — — --------—
296. Установите соответствие между физическими величинами и единица
ми их измерения.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ф изические величины
А) внутренняя энергия газа
Б) давление газа
А
Е д и н и ц ы и зм е р е н и я
1) ватт
2 ) паскаль
3) джоуль
4 ) кельвин
Б
297. Газ совершает изобарный процесс. А и Б представляют собой физиче
ские величины, характеризующие состояние газа. Установите соответствие
между величинами и графиками, которые отражают зависимости этих ве
личин от объёма.
126
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: ——-------—
298. На рис. 120 приведён экспериментально полученный график зависи
мости температуры от времени при нагревании некоторого вещества. Пер
воначально вещество находилось в жидком состоянии. Выберите из пред
ложенного перечня два утверждения, соответствующих результатам опы
та, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) Участок CD соответствует нагреву газа вещества.
2) Температура плавления вещества равна 80 °С.
3) Участок В С соответствует плавлению вещества.
4) Участок А В соответствует нагреванию жидкого состояния веще
ства.
5) Температура плавления вещества равна 110 °С.
Ответ:
299. Идеальная тепловая машина получает от нагревателя, имеющего тем
пературу Ti, теплоту Qi и отдаёт холодильнику, имеющему температуру Т2,
теплоту Q2. A — работа машины. Установите соответствие между физиче
скими 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 соответ
ствующими буквами.
127
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
Формулы
Физические величины
i
А) коэффициент полезного дей 1)} S
Q2
ствия идеальной тепловой машины
- Т2
Б) работа, совершённая машиной 2)’ T i Ti
за один цикл
3) Q i — Q2
4)
'
T l
~
T2
Тг
Ответ:
300. Установите взаимосвязь между физическими величинами и единица
ми их измерения.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Единицы измерения
301. На рисунке 121 приведён график замкнутого цикла, проведённого с
1 молем идеального газа, р — давление газа, V — его объём, Т — абсо
лютная температура. Установите соответствие между физическими вели
чинами и формулами для их расчёта. А \ — работа газа в замкнутом цикле,
А 2 — работа газа на участке 1— 2.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
128
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Рн
V
Рис. 121.
Ф и зи ч еск и е величины
Ф ормулы
i)6VlPl
2)2VlPl
AMi
Б) Д.2
3 ) 3 V ip i
4 ) V lPl
Ответ:
302. На электроплите мощностью 1,2 кВт нагревают 2 л воды, взятой при
15°С. КПД плитки 50%. Установите соответствие между физическими ве
личинами, описывающими процесс нагревания, и формулами для их на
хождения.
Ф и зи ч еск и е величины
Ф ормулы
А) количество теплоты в зависимости от времени 1 ) q = боог
Б) температура в зависимости от времени
2 ) Q = l,2t
3 ) £воды =
4 ) ^воды =
+ 15
15
4" 14
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ: ——------ -—
303. На графике зависимости температуры от времени (см. рис. 122) по
казаны процессы, происходящие с твёрдым телом, помещённым в пла
вильную печь. Установите соответствие между физическими величинами
129
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
и формулами для их расчёта (с — удельная теплоёмкость вещества, Л —
удельная теплота плавления, г — удельная теплота парообразования, q —
удельная теплота сгорания топлива, Q — количество теплоты, га — масса
вещества).
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ф о р м у лы
Ф и зи ч е ски е величины
А) количество теплоты, поглощённой 1) Q
в процессе А — В
Б) количество теплоты, поглощённой 2) Q
в процессе В — С
3) Q
4) Q
= с •т •А Т
= q • га
= г •т
= X •т
Ответ:
304. Кастрюлю поставили на плиту, а через некоторое время огонь под ней
выключили. На графике зависимости температуры от времени показаны
процессы, происходящие с жидкостью в этой кастрюле (см. рис. 123).
Рис. 123.
130
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. Все типы заданий
Установите соответствие между физическими величинами и формулами
для их расчёта (с — удельная теплоёмкость вещества, Л — удельная теп
лота плавления, г — удельная теплота парообразования, Q — количество
теплоты, m — масса вещества).___________________________________
Ф ормулы
Ф и з и ч е с к и е величины
А) количество теплоты, поглощённой \ ) Q
в процессе А — В
Б) количество теплоты, поглощённой 2) Q
в процессе В - С
3) Q
4) Q
= c - m - { T 2 - T 1)
= Л •m
= г ■m
= c - m - ( T 1 - T 2)
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ:
305. Установите соответствие между изображёнными графиками различ
ных процессов и названием изопроцесса.
Граф ики
Б) Pi i
^ ------ V
-------------- ►
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ответ:
306. Газ совершает изобарный процесс. А и Б представляют собой физиче
ские величины, характеризующие состояние газа. Установите соответствие
между величинами и графиками, которые отражают зависимости этих ве
личин от объёма.
§ 2. Молекулярная физика. Термодинамика
131
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
307. Установите соответствие между изопроцессами и формулами, описы
вающими эти процессы (р — давление газа, V — объём газа, Т — его тер
модинамическая температура).
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
А)изохорный
Процессы
Формулы
1)pv = const
Б) изобарный
2) ^ = const
3) 7^ = const
4) p V = ^ R T
Ответ:
308. На рис. 124 приведены графики двух процессов А и Б. Процессы идут
в направлениях от 1 к 2. Т — термодинамическая температура, р — давле-
132
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
ние газа. Установите соответствие между графиками и физическими утвер
ждениями, соответствующими этим процессам.
1) процесс расширения газа, сопровождающийся уменьшением его
внутренней энергии
2) процесс сжатия газа, сопровождающийся увеличением его внутрен
ней энергии
3) процесс расширения газа, сопровождающийся увеличением его
внутренней энергии
4) процесс сжатия газа, сопровождающийся уменьшением его внут
ренней энергии
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ:
133
$ 2. Электродинамика
§ 3.
Электродинамика
Теоретический материал
3.1.
Основные понятия и законы электростатики
Закон Кулона:
сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме пря
мо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорци
ональна квадрату расстояния между ними:
F =k
ы •ы
Коэффициент пропорциональности в этом законе
QH • м2
к = 9 • 109
Кл
В СИ коэффициент к записывается в виде
47Г£o,
где £0 = 8,85 • 10-12 Ф/м (электрическая постоянная).
Точечными зарядами называют такие заряды, расстояния между ко
торыми гораздо больше их размеров.
Электрические заряды взаимодействуют между собой с помощью элек
трического поля. Для качественного описания электрического поля ис
пользуется силовая характеристика, которая называется «напряжённо
стью электрического поля» ( Е ).
Напряжённость электрического поля равна отношению силы, дей
ствующей на пробный заряд, помещённый в некоторую точку поля, к вели
чине этого заряда:
Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы,
действующей на положительный пробный заряд. [Е]=В/м. Из закона Ку
лона и определения напряжённости поля следует, что напряжённость поля
точечного заряда
Q
134
Физика. Е Г Э . Тематический тренинг. Все типы заданий
где q — заряд, создающий поле; г — расстояние от точки, где находится
заряд, до точки, где создаётся поле.
Если электрическое поле создаётся не одним, а несколькими заряда
ми, то для нахождения напряжённости результирующего поля использует
ся принцип суперпозиции электрических полей: напряжённость результи
рующего поля равна векторной сумме напряжённостей полей, созданных
каждым из зарядов — источников в отдельности:
Е = Е\ + Е 2 + ... + Е п.
Работа электрического поля при перемещении заряда:
найдём работу перемещения положительного заряда силами Кулона в од
нородном электрическом поле. Пусть поле перемещает заряд q из точки 1
в точку 2:
Л = qE(d 1 - d2) = —(qEd2 - qEdi).
В электрическом поле работа не зависит от формы траектории, по кото
рой перемещается заряд. Из механики известно, что если работа не зави
сит от формы траектории, то она равна изменению потенциальной энергии
с противоположным знаком:
A = -(W p2 - W pl).
Отсюда следует, что
Wp = qEd.
Потенциалом электрического поля называют отношение потенци
альной энергии заряда в поле к этому заряду:
Запишем работу поля в виде
А = ~(W P2 - Wpi) = -q(£
Ответ:
453. В цепь переменного тока включён конденсатор ёмкостью С. Часто
ту тока равномерно увеличивают. Графики А и Б представляют зависимо
сти физических величин от частоты переменного тока. Установите соответ
ствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых
от частоты они могут представлять.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими
буквами.
Графики
Физические величины
1) сила тока
2) ёмкостное сопротивление
3) электроёмкость конденсатора
4) напряжение на конденсаторе
Ответ:
454. Установите соответствие между физическими величинами и единица
ми их измерения. К каждой позиции первого столбца подберите соответ
ствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под
соответствующими буквами.
§ 3. Электродинамика
197
Ф и зи ч еск и е величины
Единицы и зм ер ен и я
А) магнитный поток
Б) индуктивность
1) Тесла
2) Генри
3) Вебер
4) Вольт
Ответ:
455. Через сопротивление величиной R протекает ток силой I в течение t
секунд. Установите соответствие между физическими величинами и фор
мулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими
буквами.
Формулы
Ф и зич ески е величины
А) выделившееся тепло
Б) напряжение на сопротивлении
1) P R
2 ) I 2Rt
3) I R
4 )f
Ответ:
456. На рис. 193 показана цепь постоянного тока (Е — ЭДС источника
питания, R — сопротивление резистора, г — внутреннее сопротивление
источника питания). Установите соответствие между формулами и физи
ческими величинами, значение которых можнорассчитать по этим форму
лам.
KZTi
—Ш
—
Рис. 193.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответству
ющими буквами.
198
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
Формулы
Физические величины
А} ^
А' R + r
1) сила тока
м Е2
Б) R + r
2) мощность источника питания
3) КПД источника питания
4) напряжение на зажимах источника
Ответ:
457. На рис. 194 показана цепь постоянного тока (Е — ЭДС источника
питания, R — сопротивление резистора, г — внутреннее сопротивление
источника питания). Установите соответствие между графиками и физи
ческими величинами, зависимости которых от сопротивления нагрузки эти
графики могут представлять.
Ь
Рис. 194.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию
второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответству
ющими буквами.
Графики
А) <
Лг
Б) , 1
г
Ответ:
^
*
Физические величины
1) мощность, выделяемая во внешней цепи
2) мощность источника питания
3) сила тока
4) напряжение на зажимах источника
199
§ 3. Электродинамика
458. Установите соответствие между фамилиями физиков и открытиями,
которые он совершили. К каждой позиции первого столбца подберите со
ответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу вы
бранные цифры под соответствующими буквами.
Физики
А) Ампер
Б) Генри
Физические открытия
1) действие магнитного поля на
проводник с током
2) явление самоиндукции
3) тепловое действие тока
Ответ:
459. Частица массой га движется со скоростью v = 0,9с, где с — скорость
света в вакууме. Установите соответствие между физическими величинами
и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую пози
цию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соот
ветствующими буквами.
Формулы
Физические величины
А) энергия частицы (Е )
Б) импульс частицы (р )
1) гас2
о\
гас2
3)
,mv
\А
" 7
л\
гас
V 1- ?
Ответ:
460. Установите соответствие между физическими величинами и формула
ми, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую пози
цию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соот
ветствующими буквами.
200
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
Ф изические величины
Ф орм улы
А) полная энергия тела массой га, движущегося со
скоростью V
2 )0
Б) энергия покоя тела массой га
з)
1) т
л\
Ответ:
с 2
,тс2
\A~S
\/1+S
т с 2
201
§ 3. Квантовая физика
§ 4.
Квантовая физика
Теоретический материал
4.1.
Основные понятия и законы квантовой физики
Фотоэффектом называется потеря телами электронов под действием
света. Существует критическая длина волны (своя для каждого металла),
с превышением которой фотоэффект прекращается. Т.к. эта длина волны
лежит в длинноволновой области спектра, то её принято называть красной
границей фотоэффекта.
Для фотоэффекта Эйнштейн привлёк представление о фотонах (кван
тах света), предложенное Планком для объяснения теплового излучения
тел. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:
hu
— Двых +
mV2
2
Постулаты Бора:
1) электроны движутся в атоме по стационарным орбитам, на ко
торых они обладают энергией, но энергии не излучают.
Таких стационарных орбит в атоме несколько. Нижняя орбита называ
ется основным состоянием атома, остальные — возбуждённым состоянием
атома;
2) переходя с одной стационарной орбиты на другую, электрон
испускает или поглощает квант электромагнитной энергии, чья энер
гия пропорциональна частоте:
hv — Е2 —Е\.
4.2.
Основные понятия и законы ядерной физики
В 1932 г. советский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг пред
ложили протонно-нейтронную модель ядра атома. По этой модели ядро
атома состоит из двух видов элементарных частиц — протонов и ней
тронов. Так как в целом атом электрически нейтрален, то число протонов
в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число
протонов равно атомному номеру элемента (Z ) таблицы Менделеева. Сум
му числа протонов Z и числа нейтронов N называют массовым числом и
обозначают А.
A = Z + N.
202
Физика. Е Г Э . Тематический тренинг. Все типы заданий
Под энергией связи понимают ту энергию, которая необходима для
полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Энергию связи атом
ных ядер можно рассчитать по формуле
Есв = A M с2.
Величину Д М называют дефектом масс, который определяется по
формуле
Д М = Zrrip + N m n —Мя,
где тр — масса протона, т п — масса нейтрона.
Самопроизвольное испускание неких частиц атомами получило назва
ние радиоактивность. Было установлено, что радиоактивные элементы
испускают три вида излучения. Их назвали а-, /3- и 7 - лучами.
Природа а -, /3- и 7 - лучей различна. 7 -лучи — это электромагнитные
волны с очень маленькой длиной волны (от 10-8 до 10-11 см). /3-лучи —
это электроны, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света,
а-лучи — это поток ядер атомов гелия (дважды ионизированные атомы
гелия), а -, /3- и 7 - лучи испускаются атомами радиоактивных элементов
при их превращениях.
Для а- и /3-распада действует правило смещения: при а-распаде ядро
теряет положительный заряд 2е, а масса его убывает на 4 атомных едини
цы. В результате элемент смещается на 2 клетки к началу периодической
системы. Если а-распад претерпевает элемент X , то в результате получа
ется элемент Y :
-+АZ $ Y +42 Не.
При /3-распаде из ядра вылетает электрон. Он символически изобра
жается _\е, т. к. масса его очень мала. После /3-распада элемент смеща
ется на одну клетку к концу таблицы Менделеева:
U
— *Z
+1
Y+ -1
е-
При 7 -распаде заряд не меняется, масса ядра меняется ничтожно мало.
Число а-распадов
N ( a )
=
М - А2
4
Число /3-распадов
N(p) = 2 N ( a ) - ( Z 1 - Z 2).
203
§ 4. Квантовая физика
4.3.
Элементы содержания № 19.
Планетарная модель атома. Нуклонная модель ядра.
Ядерные реакции.
461. Сколько всего заряженных частиц в нейтральном атоме
Ответ:______.
744VK?
462. Какое количество протонов и нейтронов содержится в ядре атома ко
бальта 27 Со}
Ответ:______ .
463. Сколько нейтронов содержится в ядре изотопа углерода 1%С?
О твет:______ .
464. Сколько протонов содержится в ядре изотопа углерода 1|С ?
Ответ:______.
465. Сколько нуклонов содержится в ядре изотопа углерода 1|С ?
Ответ:______ .
466. По данным таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (см.
рис. 195) определите, насколько число нейтронов в ядре Cz превышает
число протонов.
Cz
55
цезий
133
Рис. 195.
О твет:_____ .
467. Какая схема на рис. 196 соответствует атому \В е?
Ответ:_____ .
468. Какое количество протонов и нейтронов содержится в ядре атома
42 М
о?
Ответ:_____ протона(-ов) и ______ нейтрона(-ов).
469. Какое количество протонов и нейтронов содержится в ядре атома
| 41Л т ?
Ответ:_____ протона(-ов) и ______ нейтрона(-ов).
470. Какое количество протонов и нейтронов содержится в ядре атома
235 гг>
9 2 е7
•
204
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. В се типы заданий
Рис. 196.
О твет:_____ протона(-ов) и ______нейтрона(-ов).
471. Определите число протонов и нейтронов в ядре атома зо Zn.
О твет:_____ протона(-ов) и ______нейтрона(-ов).
472. Чем отличаются друг от друга изотопы урана 2| \U
и 2| | U?
1) зарядом ядра
2) числом протонов в ядре
3) числом электронов на внешнем уровне
4) числом нейтронов в ядре
О твет:_____
473. Радиоактивное ядро некоторого химического элемента ^ X
испускает
Какими после этого станут зарядовое и массовое числа химиче
ского элемента?
1) z + 1уА
2) z —I, А
3) z —2,A —4
4) z, А
7 -квант.
О твет:_____
474. При /3-распаде ядра
1)
получилось ядро Z ...
2)
3) ^ - * Z
4) 4 [ Z
О твет:_____
475. После а-распада ядра д Х
1)
О твет:_____
2) ^ z
получилось ядро Z ...
3)
4) A“ Z
205
§ 4. Квантовая физика
476. Каким станет зарядовое число химического элемента с порядковым
номером Z, испытавшего два бета-распада?
1) Z —2
2) Z + 2
3)Z-1
Ответ:_____
4)Z + 1
477. Каким станет массовое число химического элемента с порядковым
номером Z, испытавшего два бета-распада и один альфа-распад?
1) Л - 4
2) Л —2
3) Л
4) Л + 2
Ответ:_____
478. В ядро какого химического элемента превратится ядро гольмия }$3Но,
поглотив (захватив) электрон и испустив при этом альфа-частицу и гаммаквант?
l) is ° S m
2) ™ E u
3) I f G d
4) ™>ТЬ
Ответ:_____
479. Испытав несколько а - и /3-распадов, радиоактивный уран 926U пре
вратился в изотоп висмута Ц2Bi. Сколько а-распадов и /3-распадов ис
пытал уран?
1) 2а-распада и 4/3-распада
2) За-распада и 6/3-распадов
3) 6а-распадов и 3/3-распада
4) 4а-распада и 3/3-распада
Ответ:_____
480. В изотоп какого вещества превратится ядро радиоактивного плутония
94°Ри, испытав l a - и 3/3-распадов?
1) свинца 828РЬ
2) висмута 8з2Bi
3) тория goATh
4) висмута 8з°Вг
Ответ:_____
481. В изотоп какого вещества превратится радиоактивный уран 926U, ис
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
482. Ядро радиоактивного плутония Ц °Р и, испытав р яд а-
и /3-распадов,
образовало ядро свинца Щ8РЬ. Найдите количество произошедших а - и
/3-распадов.
1) 4а-распада и 8/3-распадов
2) 8а-распадов
3) 8а-распадов и 4/3-распада
4) ба-распадов и 4/3-распада
Ответ:_____
483. Сколько а - и /3- распадов произойдёт при радиоактивном распаде яд
ра тория goAT h и его превращении в ядро свинца 8 2 8РЬ?
1) 10 а-распадов, 9 /3-распадов
2) 9 а-распадов, 8 /3-распадов
3) 9 а-распадов
4) 9 а-распадов, 10 /3-распадов
Ответ:_____
485. Выберите верный вариант продолжения фразы. Ядерные реакции с
участием протонов могут происходить...
1) при любых условиях
2) если кинетическая энергия частиц мала
3) если кинетическая энергия частиц велика
4) при невысоких температурах
Ответ:_____
486. При бомбардировке изотопа азота l\ N альфа-частицами \Н е обра
зуются изотоп кислорода 1780 и .... Ответ запишите словом (словами).
Ответ:_____ .
487. При бомбардировке изотопа бериллия \В е альфа-частицами
об
разуются изотоп углерода 1\С и .... Ответ запишите словом (словами).
Ответ:_____ .
488. Укажите второй продукт реакции \Н
шите словом (словами).
Ответ:_____ .
+ \Н -4 \РТе + ? Ответ запи
§ 4. Квантовая физика
207
489. Определите неизвестный компонент реакции
Ц А 1+ % Х -> \ \N a +2 Не.
Ответ:_____ .
490. Определите один из продуктов ядерной реакции
Ьп +2Ц U -»■ l& N a +A
Z X + ЗдП.
1 ) f eK r
2) Ц К г
3) §оВг
4) Ц В г
Ответ:_____
491. Определите один из продуктов ядерной реакции
2H R a ^ ™ R n + A X .
1) \Н е
2 ) \п
3) >
4) \р
Ответ:_____
492. Определите продукт реакции
\4N + \ p - + * Х.
1) « О
2) Ъ3С
3) 130
4) Ъ5С
Ответ:_____
493. Найдите заряд и массовое число элемента X , образующегося в сле
дующей ядерной реакции:
147АГ+4 Н е = \ Н + ^ Х .
1) Z — А — ^
2) Z = 6, А = 11
3) Z = 8, А = 11
4) Z = 1 0 , А = 19
Ответ:_____
494. Найдите второй продукт реакции \В е +\ Я —*>5° В + X.
1 ) протон
2 ) нейтрон
3) а-частица
4) /3-частица
Ответ:_____
495. Какая частица необходима для осуществления ядерной реакции.
\Ы+1 =™t В +J п.
1) ЬН
2) \ Н
3) \Н е
4) 4Я е
Ответ:_____
496. Каковы заряд и массовое число ядра элемента, получающегося в ре
зультате реакции
\В е + i Я —^ X +J п?
208
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. Все типы заданий
1) А =
2) А =
3) А =
4) А =
11, Z = 5
8, Z = 3
10, Z = 5
12, Z = 5
Ответ:______
497. Какова недостающая частица в ядерной реакции
14ДГ+ ? = 14 С + 1 р ?
О твет:_____ .
498. Азот превращается в углерод 177N ~^176 С 4- X. Какая частица при
этом испускается?
О твет:_____ .
499. Элемент кремний был получен при бомбардировке протонами ядер
элемента X в соответствии с реакцией X +\ р — Si + 7 . Определите
элемент X.
1) ЦА1
2 ) \ \ Si
3) f 2M g
4) f f P
О твет:_____
500. Для возникновения цепной реакции при делении тяжёлых ядер какое
соотношение числа образующихся в ядерной реакции и поглощаемых в си
стеме частиц наиболее существенно?
1) гамма-квантов
2 ) нейтронов
3) протонов
4) электронов
О твет:_____
4.4.
Элементы содержания JV®20.
Фотоны, линейчатые спектры,
закон радиоактивного распада.
501. На рис. 197 представлены энергетические уровни некоторого атома.
В каком случае излучается фотон наименьшей длины волны?
О твет:_____ .
502. На рис. 197 представлены энергетические уровни некоторого атома.
В каком случае поглощается фотон наибольшей частоты?
О твет:_____ .
209
§ 4. Квантовая физика
Еа
Еъ
Е2
Рис. 197.
503. В теории атома водорода Бора энергия его электрона вычисляется по
формуле Еп = —13,6 • -^2 эВ. Если в основном состоянии энергия элек
трона равна -13,6 эВ, то при переходе электрона с 3-й орбиты на 2-ю вы
деляется квант с энергией, равной...
Ответ:_____эВ.
504. Используя модель атома водорода, предложенную Н. Бором, найдите
отношение энергий ^ электрона, находящегося на 4-м и 8-м энергетических уровнях.
Ответ:_____.
505. Сколько граммов радиоактивного вещества с периодом полураспада
8 часов распадётся через сутки, если в начальный момент его масса была
равна 60 г?
Ответ:_____ г.
506. Период полураспада изотопа натрия I f Na составляет 15 ч. Через
сколько часов распадётся около 87,5 % ядер образца, если изначально в
нём содержалось большое количество ядер?
Ответ:_____ ч.
507. На некоторую поверхность падает свет и полностью поглощается ею.
Найдите длину волны падающего света, если каждый фотон передаёт по
верхности импульс 2 • 10-27 кг^ м-.
Ответ:_____ нм.
508. Через какую долю периода полураспада останется 50 % начального
числа радиоактивных ядер, если через промежуток времени, равный трём
периодам полураспада, их осталось 12,5 %?
Ответ:_____ Т.
210
Физика. Е Г Э . Тематический тренинг. Все типы заданий
509. Период полураспада ядер радиоактивного изотопа радия 5,75 лет. Че
рез какое время распадётся 75% ядер радия в исследуемом образце?
Ответ:_____ лет.
510. Найдите импульс фотона с длиной волны, равной 1,24 пм.
Ответ:______10-23 кг-м/с.
511. Какова длина волны фотона, если его энергия Е = 1,98 • 10-19 Д ж ?
Ответ:_____ мкм.
512. Если частота фотона равна 5 • 1014 Гц, то чему равна его энергия?
Ответ:_____ -10-19 Дж.
513. Если длина волны электромагнитного излучения 600 нм, то чему равна
энергия фотона? Ответ выразите в электронвольтах и округлите до целых.
Ответ:_____ эВ.
514. Если круговая частота фотона равна 3,14 • 1015 рад/с, то чему равна
энергия фотона? Ответ округлите до десятых.
Ответ:_____ эВ.
515. Если масса фотона равна 3,7 • 10-36 кг, то чему равна его энергия?
Ответ:_____ эВ.
516. Какой энергии фотон соответствует свету с длиной волны 5 • 10-7 м?
Ответ:_____ эВ.
517. Источник монохроматического света с А = 5 •10-7 м, имеющий мощ
ность 1 мкВт, испускает в 1 мин ... фотонов.
Ответ:_____ -1014.
518. Во сколько раз импульс фотона фиолетового света длиной волны
400 нм превосходит импульс фотона красного света длиной волны 800 нм?
Ответ:_____ .
519. Во сколько раз масса фотона длиной волны 600 нм меньше массы
фотона длиной волны 300 нм?
Ответ:_____ .
520. Чему примерно равен импульс фотона, если соответствующая длина
волны монохроматического света равна 660 нм?
Ответ:_____ -10_27Kr-M/c.
521. Первый лазер излучает монохроматический свет длиной волны
Ai = 200 нм, второй — длиной волны А2 = 500 нм. Чему равно отношение
импульсов pi /р2 этих фотонов?
Ответ:______
211
§ 4. Квантовая физика
522. В таблице приведены длины волн излучения атома водорода, лежа
щие в видимой области спектра. Какова энергия фотона бета-линии? От
вет выразите в электрон-вольтах и округлите до десятых.
О бозн ач ен и я
HQ
Н/э
Н7
Д л и н а в ол н ы , нм
6 5 6 ,3
4 8 6 ,1
4 3 4 ,1
Нs
4 1 0 ,2
О твет:_____ эВ.
523. В таблице приведены длины волн излучения атома водорода, лежащие
в видимой области спектра. Во сколько раз энергия бета-линии больше
энергии альфа-линии? Ответ округлите до сотых.
О бозн ач ен и я
На
н*
Н7
Д л и н а в ол н ы , нм
6 5 6 ,3
4 8 6 ,1
43 4 ,1
Нs
4 1 0 ,2
Ответ: в _____ раз(-а).
524. На сколько джоулей увеличится полная энергия электрона в атоме
водорода при поглощении им излучения длиной волны 0,5 мкм?
Ответ: н а _____ -10-20 Дж.
525. Источник мощностью 100 Вт испускает 5-1015 фотонов за 1 с. Средняя
длина волны излучения равна ...
Ответ:_____ нм.
4.5.
Элементы содержания № 21.
Квантовая физика (изменение физических величин
в процессах; установление соответствия между
графиками и физическими величинами, между
физическими величинами и формулами).
526. Установите соответствие между физической величиной и её единицей
измерения. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию
из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответ
ствующими буквами.
Ф и зи ч е ск а я в ел и ч и н а
А) энергия, выделяемая в ядерной реакции
Б) зарядовое число
Е ди н и ц а и з м е р е н и я
1 ) безразмерная
2 ) Кл
3 ) дптр
4) Дж
5) кВт-ч
212
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
Ответ:
527. По приведённым рисункам определите, какие из них соответствуют
графикам зависимости частоты v волны де Бройля движущейся элемен
тарной частицы от её скорости и длины волны де Бройля Л от импульса
частицы ( v R2).
282
Физика. ЕГЭ . Тематический тренинг. В се типы заданий
Контур помещён в однородное магнитное поле с индукцией В, перпендику
лярной плоскости контура. Поле меняется во времени В = Во — kt. Чему
равна разность потенциалов между точками провода, лежащими на его пе
ресечении?
780. Вдоль контура (см. рис. 258) от его вершины движется перемычка со
скоростью v. Контур находится в перпендикулярном магнитном поле с ин
дукцией В. Сопротивление единицы длины провода контура и перемычки г.
Найдите силу тока, текущего по контуру.
781. Какой заряд пройдёт в электрической схеме (см. рис. 259) через ключ
после его замыкания?
Рис. 259.
782. В середину пространства между обкладками конденсатора вставлена
тонкая прослойка стекла толщиной d\ = 2 см и диэлектрической прони
цаемостью € = 7. Расстояние между обкладками конденсатора d = 10 см,
напряжение между ними U\ = 290 В. Найдите, какое напряжение устано
вится между обкладками, если стекло вытащить.
783. Электрон влетает в пространство между обкладками плоского кон
денсатора в середине зазора в направлении, параллельном обкладкам. Ско
рость электрона 2 • 107 м/с, длина конденсатора 5 см, расстояние между его
обкладками б мм. При какой минимальной разности потенциалов между
обкладками электрон не вылетит из конденсатора?
784. Определите, на сколько градусов за 20 с изменилась температура од
нородного цилиндрического алюминиевого проводника длиной 10 м, если
к нему приложили разность потенциалов 3 В. Изменением сопротивления
проводника и рассеянием тепла на его концах пренебречь. (Удельное со
противление алюминия 2,7 • 10-8 Ом-м.)
283
§7. Механика —квантовая физика
785. Найдите изменение температуры однородного алюминиевого цилин
дрического проводника сечением 4 • 1СГ6 м2 за 10 с, если по нему про
пустили ток 20 А. Изменением сопротивления проводника и рассеяни
ем тепла на его концах пренебречь. (Удельное сопротивление алюминия
2,7- 10"8 Ом-м.)
786. Пять одинаковых конденсаторов соединены последовательно. К од
ному из них параллельно подключён ещё один конденсатор вдвое меньшей
ёмкостью, напряжение на котором U = 500 В. Найдите напряжение на
всей батарее конденсаторов.
787. Пластины плоского конденсатора присоединены к источнику посто
янного напряжения U = 300 В. Пластины сближаются со скоростью
v = 1 мм/с. Какой ток идёт по проводам в тот момент, когда пласти
ны находятся на расстоянии d = 2 мм друг на друга? Площадь пластин
5 = 400 см2.
788. При параллельном соединении двух одинаковых источников тока на
внешнем сопротивлении выделяется мощность 100 Вт. При последова
тельном соединении этих же источников тока на внешнем сопротивлении
выделяется мощность 196 Вт. Какая мощность будет выделяться на внеш
нем сопротивлении при подключении к нему одного источника тока?
789. При подключении к источнику тока внешнего сопротивления на со
противлении выделяется мощность N\ = 100 Вт. Если же к концам этого
сопротивления подключить ещё один такой же источник тока, то мощность
будет равна N 2 = 144 Вт. Какая мощность N 3 будет выделяться на внеш
нем сопротивлении, если подключить к его концам третий такой же источ
ник тока?
790. В схеме, показанной на рис. 260, ключ К долгое время находился
в положении 1. В момент to = 0 ключ перевели в положение 2. К мо
менту t > 0 на резисторе R = 100 кОм выделялось количество теплоты
Q = 25 мкДж. Сила тока в цепи в этот момент I = 0,1 мА. Чему равна
ёмкость С конденсатора? ЭДС батареи £ = 15 В, её внутреннее сопротив
ление г — 30 Ом. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь.
Рис. 260.
284
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. Все типы заданий
791. Два плоских конденсатора ёмкостью С и 2С соединили параллельно и
зарядили до напряжения Uq. Затем ключ К разомкнули и отключили кон
денсаторы от источника тока (см. рис. 261). Пространство между обклад
ками конденсаторов заполнено жидким диэлектриком с диэлектрической
проницаемостью е. Какой будет разность потенциалов между обкладками,
если из левого конденсатора диэлектрик вытечет?
К
С
ШП
2С
2Z2ZZ
£
Рис. 261.
792. Рамка площадью 400 см2 вращается в однородном магнитном поле
индукцией 20 мТл. При периоде вращения рамки 2,5 мс вольтметр, под
ключённый к концам рамки, показывает напряжение 80 В. Сколько витков
проволоки намотано на рамку? (Вольтметр показывает действующее зна
чение ЭДС.)
793. В электрической схеме, изображённой на рис. 262, напряжённость
электрического поля между пластинами конденсатора уменьшилась в
1,2 раза после замыкания ключа. Определите сопротивление лампы, ес
ли внутреннее сопротивление источника тока равно 2 Ом.
794. Колебательный контур настроен на частоту 20 МГц. В процессе ко
лебаний максимальная сила тока на катушке достигает 12 мА, а амплитуда
колебаний напряжения на конденсаторе равна 6,28 мВ. Определите индук
тивность катушки, включённой в колебательный контур.
795. Электрон влетает в пространство между обкладками плоского го
ризонтально расположенного конденсатора параллельно его пластинам
§7. Механика —квантовая физика
285
со скоростью 30 Мм/с. Напряжённость поля внутри конденсатора равна
3,5 кВ/м. На какое расстояние сместится электрон по вертикали при вы
лете из конденсатора, если длина его обкладок равна 10 см?
796. На рис. 263 показана вольт-амперная характеристика туннельного
диода. При последовательном соединении трёх таких диодов в батарею на
пряжение на каждом диоде оказалось равным 0,5 В. Какова ЭДС батареи,
если её внутреннее сопротивление равно 30 Ом?
797. На рис. 264 показана вольт-амперная характеристика лампы накали
вания. При последовательном соединении двух таких ламп и батареи сила
тока в цепи оказалась равной 0,4 А. Какая суммарная мощность потреб
ляется этими лампами?
798. Виток с силой тока, равной 2 А, помещается во внешнее однородное
магнитное поле, индукция которого равна 0,02 Тл, так, что плоскость кон-
286
Физика. ЕГЭ. Тематический тренинг. В се типы заданий
тура перпендикулярна к направлению магнитного поля. Какую работу надо
совершить, чтобы повернуть контур на 90°, если радиус витка равен 3 см?
799. Прямолинейный проводящий стержень АС (см. рис. 265) длиной
L = 40 см подвешен горизонтально на двух одинаковых пружинах в од
нородном магнитном поле В = 0,5 Тл. Вектор магнитной индукции пер
пендикулярен плоскости рисунка и направлен от нас. С помощью лёгких
проводов, параллельных вектору магнитной индукции, по стержню пропу
стили электрический ток силой 2 А, при этом деформация каждой пружины
уменьшилась и стала равной 10 см. Чему равна масса стержня, если жёст
кость каждой пружины равна 10 Н/м?
Рис. 265,
800. В цепи, изображённой на рис. 266, ЭДС батареи равна 100 В, сопро
тивления резисторов R i = 10 Ом и R 2 = 6 Ом, а ёмкости конденсаторов
С\ — 100 мкФ и С 2 = 60 мкФ. В начальном состоянии ключ К разом
кнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замы
кания ключа в системе установится равновесие. Какую работу совершат
сторонние силы к моменту установления равновесия?
'2
Рис. 266,
801. В схеме, показанной на рис. 267, ключ К долгое время находился в
положении 1. В момент to = 0 ключ перевели в положение 2. К момен
ту t > 0 на резисторе R выделилось количество теплоты Q = 25 мкДж.
Сила тока в цепи в этот момент равна I = 0,1 мА. Чему равно сопротив
ление резистора R ? ЭДС батареи J57 = 15 В, её внутреннее сопротивление
г = 30 Ом, ёмкость конденсатора С = 0,4 мкФ. Потерями на электромаг
нитное излучение пренебречь.
