ДЕМОВАРИАНТ ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ 2018 ГОДА

ЧАСТЬ 2 (ЗАДАЧИ 25 - 32)


Задание 25. Снаряд массой 2 кг, летящий со скоростью 200 м/с, разрывается на два осколка. Первый осколок массой 1 кг летит под углом 90 градусов к первоначальному направлению со скоростью 300 м/с. Найдите скорость второго осколка.

Решение. Задача на знание закона сохранения импульса. Поэтому позволю себе привести краткую теорию, может, кому и пригодится. Почему при выстреле пушка откатывается в другую сторону (явление отдачи)? Стрельнули. Из пушки, масса которой 500 кг вылетел снаряд массой 5 кг. Снаряд как бы оттолкнулся от пушки (точнее, от пороховых газов, но они всё равно оттолкнулись от пушки!) Да, ведь и пушка оттолкнулась от снаряда и откатилась в противоположную сторону!

ЕГЭ по физике Закон сохранения импульса

Снаряд полетел со скоростью, допустим 100 м/с. А пушка откатилась со скоростью ... угадайте какой? Правильно! Масса снаряда в 100 раз меньше массы пушки, значит, скорость пушки в 100 раз меньше скорости снаряда то есть 1 м/с. Можно вот так записать:

MV = - mv (1)

Знак "минус" означает, что векторы скорости снаряда и пушки направлены в противоположные стороны.

Ещё пример. Катятся два вагона. Так действительно бывает при роспуске вагонов с сортировочной горки. У одного масса m1 и скорость v1. У другого масса m2 и скорость v2. Вагоны сцепились, автосцепки «защёлкнулись», и дальше эта пара вагонов катится вместе, железнодорожники называют это «сцеп».

Масса сцепа, естественно, m1 + m2 . А скорость сцепа будет такова, что выполняется равенство

(2)

Третий пример. Метеорит массой M, летевший со скоростью v, раскололся на два куска. У этих кусков скорости и массы v1; v2; m1; m2.

Справедливо такое равенство(3)

Обрати внимание: в формуле над скоростью поставлены стрелочки. То есть это не просто сумма, а векторная сумма, которую следует находить по правилу параллелограмма. Собственного говоря, в формулах (1) и (2) тоже векторы, но там это не так существенно, потому что до взаимодействия и после взаимодействия движение тел происходило по одной прямой. В случае с метеоритом направление скорости кусков метеорита изменилось, но изменилось так, что векторная сумма скоростей кусков равна вектору скорости целого метеорита.

Внимательное рассмотрение этих примеров наводит на следующий вывод. Вот это произведение массы тела на скорость – это некая, довольно важная, характеристика движущегося тела. Причём, если было одно движущееся тело, а потом раскололось на куски (как с метеоритом и с ядром в пушке), либо наоборот – было несколько тел, а потом они объединились в одно (как с вагонами, объединившимися в сцеп) – то сумма произведений mv не изменяется.

Это произведение массы на скорость называют импульсом. Если тело неподвижно (то бишь скорость его равна нулю, то и импульс = 0)

(4)

Слово «импульс» в переводе с латыни означает «удар, толчок». Мы нередко употребляем это слово в повседневной речи с довольно разнообразными значениями. Но в физике это совершенно однозначный термин: Импульс – это векторная величина, характеризующая механическое движение тела и равная произведению массы тела на его скорость

СУММА ИМПУЛЬСОВ НЕСКОЛЬКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ТЕЛ НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ ПОСЛЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. Это формулировка Закона сохранения импульса.

А теперь к задаче. Снаряд имел импульс р. Направление импульса р, допустим, горизонтальное вправо. Снаряд, по условию, разделился на два осколка, первый осколок с имульсом р1 полетел под прямым углом к направлению полёта снаряда.. По закону сохранения импульса другой осколок должен полететь в такую сторону, чтобы векторная сумма р1 + р2 = р. Это легко построить по правилу праллелограмма. Из чертёжика хорошо видно, что импульс р2 можно найти по теореме Пифагора, как гипотенузу треугольника, у которого катеты равны р и р1.

Импульс второго осколка равен 500 кг - м /с; масса второго осколка 1 кг (потому что масса снаряда 2 кг, а первого осколка 1 кг), следовательно, его скорость по модулю 500 м/с

Ответ 500


Задание 26. При сжатии идеального одноатомного газа при постоянном давлении внешние силы совершили работу 2000 Дж. Какое количество теплоты было передано при этом газом окружающим телам? (Ответ дайте в Дж.)

Решение. Согласно первому закону термодинамики изменение внутренней энергии газа равно сумме количества теплоты Q , переданной газу, и работе А, совершенной над газом внешними силами.

(1)

Как Q, так и А могут быть положительными, отрицательными, либо равными нулю.
Если газу передают некоторое количество теплоты, то Q пложительно; если газ отдает теплоту окружающим телам, то Q отрицательно. В нашем случае Q отрицательно; это - искомая величина.
Если газ сжимают, то работа внешних сил А положительна, если газ расширяется, то А отрицательна. В нашем случае А положительна, она известна по условию, А = 2000 Дж.
Как найти ?
Известна формула для внутренней энергии одноатомного газа

(2)

А также мы знаем уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)

(3)

Сопоставляя эти уравнения, не трудно вывести такое равенство

(4)

У нас изменился объём от V нач до V кон; при постоянном давлении, поэтому изменение внутренней энергии, вызванное изменением объёма, выразится так

(5)

Заметим, что при сжатии конечный объём меньше начального, разность в скобках будет отрицательной, поэтому и изменение внутренней энергии будет со знаком "минус".

Но при ИЗОБАРНОМ процессе . Отсюда . Тогда исходное уравнение (1) первого закона термодинамики перепишем так

Решаем уравнение относительно неизвестной Q

ЕГЭ-2018 физика задание 26(Дж)

Ответ 5000


Задание 27. Плоская монохроматическая световая волна с частотой Гц падает по нормали на дифракционную решётку. Параллельно решётке позади неё размещена собирающая линза с фокусным расстоянием 21 см.
Дифракционная картина наблюдается на экране в задней фокальной плоскости линзы. Расстояние между её главными максимумами 1-го и 2-го порядков равно 18 мм. Найдите период решётки. Ответ выразите в микрометрах (мкм), округлив до десятых. Считать для малых углов в радианах

Решение. Свет имеет двойные свойства – и свойства волны и свойства частицы (фотон). В данной задаче речь о волновых свойствах света. Для волн характерно два таких явления – интерференция и дифракция. Интерференция – это когда две волны пересекаются друг с другом, и там, где гребень одной волны совпадает с гребнем другой – они складываются и усиливаются – гребень становится ещё выше. А там где гребень одной совпадает с впадиной другой – волны складываются и уничтожают друг дружку. Дифракция – это огибание волной препятствия, изменения направления волны при прохождении через препятствие.
Для изучения свойств света ( в частности – для измерения длины волны) применяют так называемую дифракционную решетку. Решетка представляет собой пластинку, на которой чередуются прозрачные и непрозрачные (непроницаемые для света) полосы, причем довольно мелкие. Ширина прозрачной + ширина непрозрачной полоски в сумме называется периодом решетки d..

Дифракционная решётка

Когда свет, падающий на решётку параллельными лучами, проходит через столь узкие щели, он сначала подвергается дифракции (то есть лучи отклоняются от прямолинейного распространения), а затем, когда попадает на экран, возникает интерференция – гребни волн накладываются друг на друга, образуя ярко светящиеся полосы – максимумы. Вот на картинке внизу показаны один максимум нулевого порядка n = 0; два симметричных максимума первого порядка, два – второго порядка, два – третьего порядка.

ЕГЭ по физике Задание 27 Дифракционная решетка

Для дальнейших выкладок вспомним следующие параметры решётки: период решётки d. Это искомая величина в нашей задаче. Расстояние от максимума нулевого порядка до максимума первого порядка х1, от максимума нулевого порядка до максимума второго порядка х2. В нашем условии дано расстояние между максимумами первого и второго порядка, оно равно 18 мм = 0,018 м. Угол Фк - это угол, под которым наблюдается максимум к-го порядка. f - это фокусное расстояние линзы, ибо в условии сказано, что экран расположен в фокальной плоскости. Собственно говоря, линза как раз и нужна для того, чтобы чётко наблюдать на экране интерференционную картину.

Формула дифракционной решётки(1)

Тангенс, который по условию равен синусу (2)

И наконец, длину волны можно выразить через скорость света в ваккуме и частоту (3)

Из формулы (1) выразим период решетки .Вместо синуса подставим тангенс, выраженный через формулу 2, а вместо длины волны, которая не дана, подставим из формулы (3) частоту, которая дана.

(4)

Формула получилась совсем хорошая, но нам неизвестна Хк. Преобразуем формулу так

Подставляем числовые значения и решаем относительно d

Ответ 4,4


Извините, рекламная вставка. Если кликнешь по картинке - нашему сайту капнет копеечка...

Загрузка...

Задание 28. Опираясь на законы физики, найдите показание идеального вольтметра в схеме, представленной на рисунке, до замыкания ключа К и опишите изменения его показаний после замыкания ключа К. Первоначально конденсатор не заряжен.

ЕГЭ по физике Задание 28

Решение. В задании не требуется выполнять никаких расчётов, просто описать словесно процессы в электрической цепи.
До замыкания ключа вольтметр не покажет ничего. Плюсовой вывод источника тока соединён с вольтметром, минусовой - нет.
Вольтметр подключен к конденсатору, но конденсатор, по условию задачи, не заряжен, поэтому напряжение на нём равно нулю.
После замыкания ключа вольметр покажет напряжение источника, резистора, конденсатора. Все три элемента электрической цепи соединены параллельно, поэтому напряжение на них будет одинаковое.
При этом имеет место некий переходной процесс. Напряжение на конденсаторе установится не мгновенно: оно прямо пропорционально заряду и обратно пропорционально ёмкости. То есть, некоторое время после замыкания ключа показания вольтметра будут нарастать до полного заряда конденсатора, а затем остановятся на установившемся значении. Напряжение на резисторе будет постоянным, поскольку через резистор протекает постоянный ток, силу которого можно найти из закона Ома для полной цепи . А напряжение на резисторе из закона Ома для участка цепи .

Ответ к заданиям 28-32 надо записывать на бланке ответов в развёрнутом виде.


Задание 29. Деревянный шар привязан нитью ко дну цилиндрического сосуда с площадью дна S = 100 см2. В сосуд наливают воду так, что шар полностью погружается в жидкость, при этом нить натягивается и действует на шар с силой T. Если нить перерезать, то шар всплывёт, а уровень воды изменится на h = 5 см. Найдите силу натяжения нити T.

Решение. Подробно и обстоятельно об этом задании рассказывается в видеоролике.


Задание 30. В комнате размерами 4 х 5 х 3 м, в которой воздух имеет температуру 10 градусов Цельсия и относительную влажность 30%, включили увлажнитель воздуха производительностью 0,2 л/ч. Чему станет равна относительная влажность воздуха в комнате через 1,5 ч? Давление насыщенного водяного пара при температуре 10 градусов Цельсия равно 1,23 кПа. Комнату считать герметичным сосудом.

Решение. И вновь предлагаю видеоролик, взятый на Youtube

 


Задание 31. По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня массой m =100 г и сопротивлением R = 0,1 Ом каждый. Расстояние между рельсами l =10 см, а коэффициент трения между стержнями и рельсами "мю" = 0,1. Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией B =1 Тл (см. рисунок). Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.

ЕГЭ по физике задача 31

Решение. И вновь благодарим Владислава Карибьянца за отличный ролик, выложенный в свободный доступ.

 


Задание 32. В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова мощность падающего света P, если в среднем один из 20 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

 

 

Решение смотри на видео.

 

Разбор задач первой части (с 1 по 24) смотри на предыдущей странице