Вариант #58 (ответы и решения)
| № | Ответ | Максимальный балл |
| 1 | −10 |
1 |
| 2 | 150 |
1 |
| 3 | 16 |
1 |
| 4 | 6250 |
1 |
| 5 | 135 |
2 |
| 6 | 13 |
2 |
| 7 | 4 |
1 |
| 8 | 100 |
1 |
| 9 | 12 |
2 |
| 10 | 11 |
2 |
| 11 | 1,5 |
1 |
| 12 | 3 |
1 |
| 13 | 2 |
1 |
| 14 | 124 |
2 |
| 15 | 13 |
2 |
| 16 | 0,75 |
1 |
| 17 | 14 |
2 |
| 18 | 35 |
2 |
| 19 | 422 |
1 |
| 20 | 15 |
1 |
| 21 | Ускорение направлено внутрь траектории правее нити. |
3 |
| 22 | 2 | |
| 23 | 2 | |
| 24 | 3 | |
| 25 | 3 | |
| 26 | 4 |
На рисунке приведен график зависимости проекции скорости тела от времени Определите проекцию ускорения этого тела в интервале времени от 0 до 2 с.
Ответ: м/c2
Решение
Ответ
−10
Сила трения скольжения, действующая на движущийся по горизонтальной поверхности брусок массой 50 кг, равна 100 Н. Какой станет сила трения скольжения, если увеличить массу бруска в 1,5 раза, оставив коэффициент трения прежним?
Ответ: Н
Решение
Ответ
150
С какой начальной скоростью было брошено вертикально вверх от поверхности Земли тело, если максимальная высота, которой оно достигло, равна 12,8 м? Сопротивлением воздуха пренебречь.
Ответ: м/с
Решение
Ответ
16
Какова скорость звуковых волн в стали, если при частоте 5000 Гц длина волны
Ответ: м/с
Решение
Ответ
6250
Мотоцикл массой 500 кг проезжает верхнюю точку выпуклого моста, двигаясь с постоянной по модулю скоростью 72 км/ч. Радиус кривизны моста равен 80 м. Из приведенного ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующие движение мотоцикла по мосту.
-
Равнодействующая сил, действующих на мотоцикл в верхней точке моста, перпендикулярна его скорости.
-
Сила, с которой мост действует на мотоцикл в верхней точке моста, меньше 20000 Н и направлена вертикально вниз.
-
В верхней точке моста мотоцикл действует на мост с силой, равной 2500 Н.
-
Центростремительное ускорение мотоцикла в верхней точке моста равно 10 м/с2.
-
Ускорение мотоцикла в верхней точке моста направлено перпендикулярно его скорости.
Ответ:
Решение
-
Верно. Мгновенная скорость направлена по касательной к траектории, то есть в верхней точке моста — горизонтально. Поскольку мотоцикл движется с постоянной по модулю скоростью, то силы сопротивления компенсируют силу тяги двигателя, которая в верхней точке моста направлена горизонтально. Значит, равнодействующая сил равна и направлена вертикально вниз. поскольку тело движется по окружности, центр которой находится под телом.
-
Неверно. Мост действует на мотоцикл вертикально вверх (сила реакции опоры).
-
Верно.
-
Неверно.
-
Верно. Ускорение сонаправлено с равнодействующей сил, то есть направлено вертикально вниз. Скорость направлена горизонтально.
Ответ
135
Груз изображённого на рисунке пружинного маятника совершает незатухающие гармонические колебания между точками 1 и 3. Как меняется кинетическая энергия груза и жесткость пружины при движении груза маятника от точки 3 к точке 2?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Кинетическая энергия груза | Жесткость пружины |
Решение
-
Кинетическая энергия груза увеличивается, поскольку скорость при движении к положению равновесия 2 увеличивается.
-
Жесткость пружины — характеристика пружины и не зависит от величины ее упругой деформации.
Ответ
13
В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Газ переходит из состояния 1 в состояние 2, как показано на рисунке. Чему равно отношение температуры газа в состоянии 1 к его температуре в состоянии 2?
Ответ:
Решение
Ответ
4
Внешние силы совершили над газом работу 60 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 40 Дж. Какое количество теплоты отдал газ в этом процессе?
Ответ: Дж
Решение
Значит, газ отдал 100 Дж теплоты.
Ответ
100
На -диаграмме показаны два процесса, проведенные с одним и тем же количеством разреженного газообразного гелия. Из приведенного ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие процессы на графике.
-
В процессе 1-2 внутренняя энергия гелия увеличилась в 5 раз.
-
В процессе 3-4 абсолютная температура гелия изобарно увеличилась в 3 раза.
-
В состоянии 2 абсолютная температура гелия в 2 раза выше, чем в состоянии 3.
-
Работа, совершенная гелием в процессе 1-2 меньше, чем в процессе 3-4.
-
В процессе 1-2 гелий совершил работу 100 Дж.
Ответ:
Решение
-
Верно. объем увеличился в 5 раз при неизменном давлении, значит, и внутренняя энергия тоже увеличилась в 5 раз.
-
Верно. Из уравнения Менделеева-Клапейрона В три раза увеличился объем при неизменном давлении, значит, и температура выросла в 3 раза.
-
Неверно.
-
Неверно. Работа численно равна площади под графиком а в данных процессах эти площади одинаковы.
-
Неверно.
Ответ
12
Идеальный газ находится в цилиндрическом сосуде, расположенном горизонтально. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться без трения. Давление снаружи атмосферное. Объем газа быстро уменьшают. Как изменятся в результате этого давление газа в сосуде и внутренняя энергия газа?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Давление газа | Внутренняя энергия газа |
Решение
2) Имеем адиабатный процесс, то есть Тогда первое начало термодинамики дает где — работа внешних сил над газом. Поскольку газ сжимают, работа внешних сил над ним положительна. Значит, то есть внутренняя энергия увеличилась.
1) Из уравнения Менделеева-Клапейрона Объем уменьшился, температура увеличилась (т.к. температура пропорциональна внутренней энергии). Значит, давление увеличилось.
Примечание
На графике ниже изображено две изотермы (черные линии), а красная линия соответствует адиабатическому сжатию. Поскольку адиабата в координатах идет круче изотермы, газ переходит на более высокую изотерму, соответствующую большей температуре. Сразу понятно, что и давление, и температура (а значит, и внутренняя энергия) увеличатся.
Приведем еще один способ понять (без формул), что температура должна увеличиваться при адиабатическом сжатии. Столкновения молекул газа со стенками сосуда и поршнем можно считать абсолютно упругими. Если газ сжимают, то при столкновении с поршнем скорость молекул увеличивается, из-за чего внутренняя энергия газа (а значит, и температура) увеличивается.
Обратная ситуация: при адиабатическом расширении молекулы «догоняют» удаляющийся от них поршень, поэтому при соударении их скорость уменьшится, из-за чего уменьшится и температура.
Ответ
11
Сила тока, текущего по проводнику, равна 6 А. Какой заряд пройдет по проводнику за 250 мс?
Ответ: Кл
Решение
Ответ
1,5
По проволочной катушке протекает постоянный электрический ток силой 2 А. При этом поток вектора магнитной индукции через контур, ограниченный витками катушки, равен 4 мВб. Электрический ток какой силы должен протекать по катушке для того, чтобы поток вектора магнитной индукции через указанный контур был равен 6 мВб?
Ответ: А
Решение
Ответ
3
Какая точка является изображением точечного источника (см. рисунок), создаваемым тонкой собирающей линзой с фокусным расстоянием
Ответ: точка
Решение
Чтобы найти изображение источника, построим ход двух удобных лучей. Луч, прошедший через оптический центр тонкой линзы, не преломляется. Луч, падающий параллельно главной оптической оси, пройдет через фокус. Пересечение лучей дает точку 2.
Ответ
2
В однородное магнитное поле помещена проволочная рамка площадью 50 см2. Проекция индукции магнитного поля на нормаль к плоскости рамки меняется во времени согласно графику на рисунке. Из приведенного ниже списка выберите все правильные утверждения о процессах, происходящих в рамке.
-
Модуль ЭДС индукции, возникающей в рамке в промежутке времени от 6 мс до 8 мс, равен 0,75 В.
-
Индукционный ток в рамке в промежутке времени от 2 мс до 7 мс меняет свое направление два раза.
-
Магнитный поток, пронизывающий рамку, в момент времени 1,5 мс равен 8 мВб.
-
Индукционный ток в рамке в промежутке времени от 0 мс до 2 мс равен нулю.
-
ЭДС индукции в рамке была отлична от 0 все время в промежутке времени от 0 мс до 8 мс.
Ответ:
Решение
-
Верно.
-
Верно. Индукционный ток меняет свое направление в 4 и в 6 мс. Направление индукционного тока зависит от того, растет или убывает со временем.
-
Неверно.
-
Верно, поскольку магнитный поток не меняется.
-
Неверно. от 0 до 2 мс.
Ответ
124
Ион калия движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменятся скорость движения иона в магнитном поле и период его обращения, если модуль вектора магнитной индукции останется неизменным, а радиус окружности, по которой движется ион, увеличится?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Скорость иона | Период обращения иона |
Решение
-
Запишем второй закон Ньютона для иона, учитывая, что центростремительное ускорение равно а сила Лоренца Раз ион движется по окружности, а не по винтовой линии, то то есть
откуда Радиус увеличился, значит, и скорость увеличилась.
-
Период равен отношению пути (длина окружности) к скорости:
Период не зависит от радиуса, значит, не изменится.
Ответ
13
Период полураспада изотопа золота равен 48 минут. Какая часть атомов распадется за 96 минут?
Ответ:
Решение
Полезная табличка:
| Осталось | Распалось | |
| 1/2 | 1/2 | |
| 1/4 | 3/4 | |
| 1/8 | 7/8 | |
| 1/16 | 15/16 | |
| 1/32 | 31/32 |
Либо считаем по формуле: , то есть осталась нераспавшейся четверть вещества. Значит, распалось 3/4.
Ответ
0,75
На рисунке изображена упрощённая диаграмма нижних энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между уровнями. Какие из этих четырёх переходов связаны с поглощением света с наибольшей длиной волны и излучением света с наибольшей длиной волны?
Установите соответствие между процессами излучения света и энергетическими переходами атома, указанными стрелками.
А) поглощение света с наибольшей длиной волны
Б) излучение света c наибольшей длиной волны
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Ответ:
| А | Б |
Решение
А) При поглощении света электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Наибольшая длина волны соответствует минимальной энергии фотона, поскольку Выбираем самую короткую стрелочку из направленных вверх. Подходит переход 1.
Б) При излучении света электрон переходит на более низкий энергетический уровень. Наибольшая длина волны соответствует минимальной энергии фотона, поскольку Выбираем самую короткую стрелочку из направленных вниз. Подходит переход 4.
Ответ
14
Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.
-
Если тело движется равноускоренно, то его ускорение увеличивается за одинаковые промежутки времени равномерно.
-
При изотермическом расширении постоянной массы идеального газа его внутренняя энергия увеличивается.
-
В металлических проводниках электрический ток представляет собой упорядоченное движение свободных электронов, происходящее на фоне их теплового движения.
-
Силой Лоренца называют силу, с которой однородное электрическое поле действует на постоянные магниты.
-
При β-минус распаде заряд ядра увеличивается на один элементарный заряд.
Ответ:
Решение
-
Неверно. Ускорение постоянно.
-
Неверно. то есть внутренняя энергия остается постоянной, если не меняется температура.
-
Верно.
-
Неверно. Сила Лоренца действует на электрические заряды, движущиеся в магнитном поле.
-
Верно. При β-минус распаде один из нейтронов ядра превращается в протон и электрон. Электрон вылетает из ядра, а положительный протон увеличивает заряд ядра на один элементарный заряд.
Ответ
35
При исследовании зависимости давления газа от температуры ученик измерял давление в сосуде с газом (1) с помощью манометра (2). Шкала манометра проградуирована в мм рт. ст. Абсолютная погрешность измерений давления равна цене деления шкалы манометра. Каково показание манометра с учетом погрешности измерений?
Ответ: ( ± ) мм рт. ст.
Решение
мм рт. ст.
Ответ
422
Ученик изучает законы постоянного тока. В его распоряжении имеется пять аналогичных электрических цепей (см. рисунок) с различными источниками и внешними сопротивлениями, характеристики которых указаны в таблице. Какие две цепи необходимо взять ученику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость силы тока, протекающего в цепи, от внешнего сопротивления?
| № цепи | ЭДС источника В | Внутреннее сопротивление источника Ом | Внешнее сопротивление Ом |
| 1 | 9 | 1 | 5 |
| 2 | 6 | 2 | 10 |
| 3 | 12 | 2 | 15 |
| 4 | 6 | 1 | 10 |
| 5 | 9 | 1 | 15 |
Ответ:
Решение
Надо выбрать цепи, в которых отличается только внешнее сопротивление. Подходят цепи 1 и 5.
Ответ
15
В вертикальной плоскости маленький шарик, подвешенный к потолку на легкой нерастяжимой нити, совершает колебания. Угол соответствует максимальному отклонению нити от вертикали. В момент, когда шарик движется влево-вверх, а нить образует с вертикалью угол (см. рисунок), сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к шарику. На этом рисунке покажите, куда направлено в этот момент ускорение шарика (внутрь траектории, наружу от траектории, по нити, перпендикулярно нити). Сопротивление воздуха не учитывать. Ответ обоснуйте.
Решение
Ответ
Ускорение направлено внутрь траектории правее нити.
Из сосуда объемом 0,1 м3 выкачали воздух до состояния тяжелого вакуума. Затем в нем разбили пробирку с водой объемом 1 см3. На рисунке приведен график зависимости давления насыщенных паров воды от температуры. Определите установившееся значение относительной влажности воздуха в сосуде. Температура в сосуде постоянна и равна 36 °С.
Решение
Примечание
График построен по таблице из справочника, поэтому числовые значения могут не соответствовать тому, что вы увидите в других вариантах этого задания.
Ответ
Тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием дает мнимое изображение предмета, увеличенное в раза. Каково расстояние от изображения предмета до линзы? Изобразите ход лучей в линзе.
Решение
Примечание
Совет: чтобы построить изображение с заданным увеличением, нарисуйте сначала главную ось, предмет, а потом изображение в нужное количество раз больше или меньше предмета. Потом положение линзы найдете, соединив верхушки предмета и изображения (луч, проходящий через оптический центр линзы без преломления).
Ответ
В цикле теплового двигателя, изображенном на диаграмме, используется в качестве рабочего тела некоторое количество одноатомного идеального газа. Найдите КПД теплового двигателя, если
Решение
Ответ
В горизонтальной плоскости находится рамка площадью 0,1 м2, изготовленная из проводящего материала и имеющая сопротивление После включения внешнего магнитного поля за время наблюдения проекция индукции поля на вертикальную ось равномерно увеличивается от до а по рамке протекает заряд Чему равна
Решение
Ответ
Однородный брусок AB массой M постоянного прямоугольного сечения лежит на гладкой горизонтальной поверхности стола, свешиваясь с него менее чем наполовину (см. рисунок). К правому концу бруска прикреплена лёгкая нерастяжимая нить. Другой конец нити закреплён на меньшем из двух дисков идеального составного блока. На большем диске этого блока закреплена другая лёгкая нерастяжимая нить, на которой висит груз массой Диски скреплены друг с другом, образуя единое целое. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на брусок M, блок и груз m. Найдите минимальное значение M, при котором система тел остаётся неподвижной. Обоснуйте применимость законов, используемых при решении задачи.
Решение
