ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 8. Решение
ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 8. Решение
Задание 1. На рисунке представлен график зависимости пути S велосипедиста от времени t. Определите скорость велосипедиста в интервале времени от 50 до 70 секунд.
Решение.
В интервале времени от 50 до 70 с путь изменился от 100 до 250 м. Тогда скорость можно вычислить как
м/с.
Ответ: 7,5.
Задание 2. Кубик массой 1 кг покоится на гладком горизонтальном столе, сжатый с боков пружинами (см. рисунок). Левая пружина жёсткостью k1 = 400 Н/м сжата на 4 см. С какой силой правая пружина действует на кубик?
Решение.
Так как кубик неподвижен, то сила, с которой действует левая пружина на кубик, равна силе, с которой правая пружина действует на кубик: . Левая пружина в соответствии с законом Гука давит на кубик с силой Н. Следовательно, левая пружина давит на кубик с той же силой, то есть Н.
Ответ: 16.
Задание 3. Скорость груза массой 2 кг равна 4 м/с. Определите кинетическую энергию груза.
Решение.
Кинетическая энергия определяется по формуле
Дж.
Ответ: 16.
Задание 4. Два одинаковых бруска толщиной 4 см каждый, связанные друг с другом, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границу между ними (см. рисунок). Насколько увеличится глубина погружения стопки брусков, если в неё добавить ещё три таких же бруска?
Решение.
Два одинаковых связанных бруска погрузились на половину в воду. Пусть — плотность брусков, а — объем двух брусков. Тогда масса этих брусков будет равна . Сила, с которой бруски действуют на воду, равна силе тяжести . Сила, с которой бруски выталкиваются из воды, равна силе Архимеда , где — плотность воды; V/2 – объем погруженного в воду тела (бруски погружены только на половину). Эти силы уравновешивают друг друга, следовательно, имеем:
,
откуда
,
то есть плотность брусков в 2 раза меньше плотности воды. Это говорит о том, что если взять пять брусков, то они также будут погружены на половину, то есть на величину см и глубина увеличится на 10-4=6 см.
Ответ: 6.
Задание 5. Математический маятник с частотой колебаний 0,5 Гц отклонили на небольшой угол от положения равновесия в положение 1 и отпустили из состояния покоя (см. рисунок). Сопротивлением воздуха пренебречь. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.
1) При движении из положения 2 в 3 модуль центростремительного ускорения груза маятника увеличивается.
2) Потенциальная энергия маятника во второй раз достигнет своего максимума через 4 с после начала движения.
3) Через 2 с маятник первый раз вернётся в положение 1.
4) Кинетическая энергия маятника в первый раз достигнет своего максимума через 0,5 с после начала движения.
5) При движении из положения 2 в 3 полная механическая энергия маятника увеличивается.
Решение.
1) В точке 2 шарик приобретает наибольшую скорость, следовательно, его центростремительное ускорение, равное , уменьшается при движении к точке 3.
2) Частота колебаний 0,5 Гц означает, что период колебаний маятника равен секунды. Значит, после начала движения маятник окажется в точке 3 через 1 секунду (половина колебания) и в этой точке потенциальная энергия максимальна. Второй раз максимум потенциальной энергии будет при достижении точки 1, то есть через 2 секунды.
3) Верно, как указано в п. 2 через 2 секунды маятник возвращается в точку 1.
4) Кинетическая энергия максимальна, когда скорость маятника максимальна. В первый раз это происходит в точке 2 через 0,5 секунд.
5) Полная механическая энергия маятника – это сумма его потенциальной и кинетической энергий. В силу закона сохранения энергии эта сумма будет постоянна.
Ответ: 34.
Задание 6. Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине, совершает вертикальные свободные колебания. Пружина всё время остаётся растянутой. Как ведёт себя потенциальная энергия груза в поле тяжести и его скорость, когда груз движется вверх от положения равновесия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Решение.
Потенциальная энергия груза определяется выражением
,
где m – масса груза; h – высота груза над уровнем земли.
В задаче сказано, что пружина все время растянута и в этом состоянии груз движется вверх. Из формулы видно, что высота груза h увеличивается, следовательно, будет увеличиваться и потенциальная энергия груза. Скорость v тела будет уменьшаться, так как груз движется против силы тяжести и постепенно останавливается.
Ответ: 12.
Задание 7. Автобус массой m, движущийся по прямолинейному горизонтальному участку дороги со скоростью v, совершает торможение до полной остановки. При торможении колёса автобуса не вращаются. Коэффициент трения между колёсами и дорогой равен µ.
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) модуль работы силы трения, действующей на автобус Б) время, необходимое для полной остановки автобуса | ФОРМУЛЫ |
Решение.
А) Работа силы трения определяется выражением:
,
где — длина тормозного пути. Сила трения равна , где — сила реакции опоры со стороны дороги. Соответственно, сила трения
.
Так как автобус полностью останавливается, то его конечная скорость равна 0, а начальная v. Таким образом, ускорение (торможения) равно
,
где t – время торможения. При этом ускорение , вызванное силой трения равно
и время t равно
.
Тогда тормозной путь равен:
и работа силы трения
.
Б) В п. А уже было найдено время для полной остановки автобуса и равно .
Ответ: 43.
Задание 8. На рисунке приведён график процесса 1-2, в котором участвует аргон. Объём, занимаемый газом в состоянии 1, равен 15 л. Определите объём аргона в состоянии 2, если в процессе 1-2 количество вещества газа не меняется.
Решение.
Из уравнения Менделеева-Клайперона для состояния газа в точке 1 имеем:
,
а для точки 2
.
Так как давление одинаково, то для объема в точке 2 получаем:
литра.
Ответ: 3.
Задание 9. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде 40%. Какой станет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 2 раза?
Решение.
Относительная влажность воздуха определяется выражением
,
где — парциальное давление газа; — равновесное давление насыщенного пара.
Давление насыщенного пара не зависит от объема сосуда. Оно зависит лишь от температуры. В данном случае температура остается постоянной, следовательно, давление насыщенного пара меняться не будет.
Парциальное давление газа зависит от объема и для процесса с постоянной температурой, для него можно записать
,
откуда следует, что
,
то есть давление насыщенного пара увеличивается в 2 раза. Таким образом, относительная влажность возрастает до
.
Ответ: 80.
Задание 10. Трём молям одноатомного идеального газа сообщили количество теплоты, равное 1500 Дж, при этом внешние силы совершили над газом работу 600 Дж. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
Решение.
Из первого начала термодинамики, количество теплоты, сообщенное газу, равно
.
В задаче сказано, что газу сообщили Дж теплоты и над газом совершили работу Дж (здесь знак «-» означает, что работу совершил не газ, а над газом совершали работу). Следовательно, внутренняя энергия газа изменилась на величину
Дж.
Ответ: 2100.
Задание 11. В сосуде под поршнем находятся только пары аммиака. Поршень медленно и равномерно опускают, уменьшая объём сосуда. Температура в сосуде поддерживается постоянной. На рисунке показан график изменения со временем t концентрации n молекул паров аммиака внутри сосуда. Какое утверждение можно считать правильным?
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.
1) На участке 1 плотность паров аммиака уменьшалась.
2) На участке 2 давление паров аммиака увеличивалось.
3) На участке 1 пар аммиака ненасыщенный, а на участке 2 насыщенный.
4) На участке 1 давление паров аммиака увеличивалось.
5) На участке 2 плотность паров аммиака уменьшалась.
Решение.
1) На участке 1 концентрация молекул газа увеличивается, следовательно, увеличивается и его плотность.
2) На участке 2 концентрация оставалась неизменной при неизменной температуре, следовательно, давление газа оставалось постоянным.
3) У насыщенного пара концентрация молекул остается постоянной при его постепенном сжатии с постоянной температурой, следовательно, на участке 1 пар ненасыщенный, а на участке 2 – насыщенный.
4) На участке 1 концентрация молекул газа увеличивается, значит, увеличивается и давление пара (при условии постоянства температуры).
5) На участке 2 концентрация оставалась неизменной, следовательно, плотность пара оставалась постоянной.
Ответ: 34.
Задание 12. Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1-2, график которого изображён на рисунке в координатах V-T (V — объём и T — абсолютная температура газа). Как изменяются в ходе этого процесса внутренняя энергия газа и его давление?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Решение.
На графике видим линейную зависимость объема газа от температуры, причем, можно записать (так как прямая исходит из начала координат), где — некоторый коэффициент. Тогда из уравнения состояния идеального газа, следует, что
,
то есть давление пара остается постоянным.
Внутренняя энергия газа зависит от его температуры и при ее уменьшении внутренняя энергия газа также уменьшается.
Ответ: 23.
Задание 13. Два точечных одинаковых отрицательных заряда -q и -q расположены на горизонтальной прямой (см. рисунок). Куда направлен (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор напряжённости результирующего электрического поля E в точке A, равноудалённой от этих зарядов? Ответ запишите словом (словами).
Решение.
Вектор напряженности исходит из положительного заряда и направлен в сторону отрицательного. По своей величине вектор напряженности равен силе, с которой электрическое поле действует в точке А от точечного заряда и определяется по закону Кулона
,
где q, Q – два точечных заряда; r – расстояние между ними.
В точке A расстояния до зарядов –q и –q одинаковое, следовательно, напряженность также будет одинаковой от обоих зарядов. Вектор напряженности будет направлен в стороны этих зарядов (см. рисунок ниже).
Результирующий вектор (синяя линия) будет направлен вертикально вверх от точки А.
Ответ: вверх.
Задание 14. В схеме, изображённой на рисунке, ЭДС источника тока равна 5 В, а его внутреннее сопротивление 2 Ом. Сила тока в цепи 1 А. Каково показание вольтметра, если он идеальный?
Решение.
Показание вольтметра на сопротивлении R найдем из закона Ома:
.
Сопротивление R найдем из закона Ома для полной цепи:
,
откуда
Ом.
Тогда показания вольтметра равны
В.
Ответ: 3.
Задание 15. Длина волны света лазерной указки равна 600 нм в воздухе и 400 нм в стекле. Каков показатель преломления стекла?
Решение.
Абсолютный показатель преломления стекла можно найти как отношение длин волн:
.
Ответ: 1,5.
Задание 16. Металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью E.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, описывающие результаты воздействия этого поля на металлическое тело, и укажите их номера.
1) Напряжённость электрического поля в точке D не равна нулю.
2) Потенциал в точке А меньше, чем в точке D.
3) Концентрация свободных электронов в точке А наименьшая.
4) В точке С индуцируется положительный заряд.
5) В точке В индуцируется отрицательный заряд.
Решение.
1) Под действием электрического поля положительные заряды переместятся в сторону точки C, а отрицательные – в сторону точки B. Причем распределение этих зарядов по модулю будет одинаковым. Следовательно, они создадут электрическое поле внутри проводника, направленное против внешнего поля такое, что напряженность электрического поля в точке D будет равна 0.
2) Так как в точке D напряженность поля равна 0, то и его потенциал равен 0. Потенциал в точке А больше 0, следовательно, в точке A потенциал больше, чем в точке D.
3) Наименьшая концентрация свободных электронов будет наблюдаться в точке C, так как там будет сосредотачиваться положительный заряд.
4) Да, так как положительно заряженные частицы двигаются по направлению вектора напряженности электрического поля.
5) В точке B будет сосредотачиваться отрицательный заряд, так как электроны движутся против вектора напряженности электрического поля.
Ответ: 45.
Задание 17. На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС E и два резистора: R1 и R2. Если ключ К замкнуть, то как изменятся при этом сила тока через резистор R1 и напряжение на резисторе R2? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Решение.
Сила тока в цепи будет определяться по закону Ома для полной цепи:
,
где r – внутреннее сопротивление источника тока. При замыкании ключа K весь ток потечет через него и сопротивление R2 исключается из цепи, то есть на нем будет нулевое напряжение. В соответствии с приведенной формулой, сила тока в цепи увеличится (ЭДС источника постоянно), так как в ней будет отсутствовать сопротивление R2, что приведет к увеличению значения дроби.
Ответ: 12.
Задание 18. Заряженная частица массой m, несущая положительный заряд q, движется со скоростью v по окружности радиусом R перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Действием силы тяжести пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) модуль силы Лоренца, действующей на частицу Б) индукция магнитного поля | ФОРМУЛЫ |
Решение.
А) Сила Лоренца, действующая на частицу со стороны магнитного поля равна
и в соответствии со вторым законом Ньютона можно также записать
,
где — центростремительное ускорение. Тогда сила Лоренца равна
.
Вариант ответа под номером 3.
Б) Индукцию магнитного поля найдем из объединения первых двух формул, получим:
,
откуда
.
Вариант ответа под номером 4.
Ответ: 34.
Задание 19. Укажите массовое и зарядовое число ядра, которое образовалось в результате двух последовательных альфа-распадов ядра радия .
Решение.
При альфа-распаде порядковый номер изотопа уменьшается на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы. Соответственно, при двух альфа-распадах порядковый номер уменьшается на 4, а массовое число на 8.
Изначально в изотопе массовое число равно 224, а порядковый номер 88. После двух альфа-распадов имеем массовое число 224-8=216, а порядковый номер 88-4=84.
Ответ: 21684.
Задание 20. На рисунке приведён график зависимости числа нераспавшихся ядер эрбия от времени. Каков период полураспада этого изотопа?
Решение.
Из графика видно, что изначально объем ядер был равен . Через t=60 секунд он стал равен . Тогда период полураспада T можно найти из формулы радиоактивного распада:
,
откуда
Так как основания равны, переходим к степеням, получаем:
секунд.
Ответ: 60.
Задание 21. На рисунке изображена упрощённая диаграмма энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Какие из этих переходов связаны с поглощением света наименьшей длины волны и излучением кванта света с наибольшей энергией?
Установите соответствие между процессами поглощения и испускания света и стрелками, указывающими энергетические переходы атома.
ПРОЦЕСС А) поглощение света наименьшей длины волны Б) излучение кванта света с наибольшей энергией | ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОД 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 |
Решение.
При решении данной задачи нужно руководствоваться правилом. При поглощении света частица переходит на более высокие уровни, причем, чем выше частота поглощаемого света, тем на более высокие уровни переходит частица. Аналогично и с излучением кванта света: чем большая энергия (более высокая частота) света излучается, тем на более низкие уровни переходит частица.
А) Происходит поглощение света с наименьшей длиной волны, то есть наибольшей частоты. Следовательно, на диаграмме нужно выбрать максимальный переход вверх. Этому соответствует переход под номером 2.
Б) Происходит излучения света с наибольшей энергией, то есть частица движется вниз на наибольшее расстояние – переход под номером 4.
Ответ: 24.
Задание 22. Ученик, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света, направив слева узкий луч на стеклянную пластину (см. фотографию). Погрешность измерения углов падения и преломления равна половине цены деления транспортира.
Чему равен по результатам этих измерений угол преломления?
Запишите ответ с учётом погрешности измерений.
Решение.
Из рисунка следует, что луч преломляется под углом 20 градусов. Причем, цена одного деления транспортира равна 1 градус, следовательно, погрешность измерения – это 0,5 градуса. Таким образом, имеем результат измерения .
Ответ: .
Задание 23. Конденсатор состоит из двух круглых пластин, между которыми находится диэлектрик (ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика). Необходимо экспериментально установить, как зависит электроёмкость конденсатора от площади его пластин. Какие два конденсатора следует использовать для проведения такого исследования?
В ответ запишите номера выбранных установок.
Решение.
Электроемкость конденсатора с диэлектриком между пластинами определяется по формуле
,
где — абсолютная диэлектрическая проницаемость; — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; S – площадь обкладок конденсатора; d – расстояние между обкладками.
Чтобы определить зависимости электроемкости конденсатора С от площади его пластин S, нужно взять конденсаторы с одним и тем же диэлектриком, одним и тем же расстоянием между обкладками, но разными площадями. Этому условию соответствуют конденсаторы под номерами 1 и 5.
Ответ: 15.
Задание 24. Летящая горизонтально пластилиновая пуля массой 9 г попадает в неподвижно висящий на нити длиной 40 см груз массой 81 г, в результате чего груз с прилипшей к нему пулей начинает совершать колебания. Максимальный угол отклонения нити от вертикали при этом α = 60°. Какова скорость пули перед попаданием в груз?
Решение.
Начальный импульс летящей пули (непосредственно перед столкновением) равен , где — скорость пули перед попаданием в груз. После этого пуля прилипает к грузу на нити длиной 40 см и массой и сообщает ему импульс , то есть можно записать равенство
.
Вся сообщенная кинетическая энергия отклоняет маятник на 60 градусов и в крайней точке она полностью переходит в потенциальную энергию, равную
,
где метра – максимальная высота отклонения маятника. То есть можно записать равенство
,
откуда
.
Подставляя числовые значения, получаем:
м/с.
Ответ: 20.
Задание 25. Кусок льда, имеющий температуру 0 °С, помещён в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лёд в воду с температурой 16 °С, требуется количество теплоты 80 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лёд получит от нагревателя количество теплоты 60 кДж? Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь.
Решение.
Найдем сначала массу льда из уравнения теплового баланса, имеем:
,
где Дж/кг – удельная теплота плавления льда; Дж/К/кг – удельная теплоемкость воды; К — изменение температуры воды; m – масса льда. Отсюда получаем:
кг.
Теперь определим, будет ли достаточно 60 кДж тепла, чтобы растопить лед массой 0,2 кг, получим:
Дж.
Полученное значение больше величины 60000 Дж, следовательно, 60 кДж не достаточно чтобы растопить лед и в калориметр установится температура 0 градусов.
Ответ: 0.
Задание 26. В заштрихованной области на рисунке действует однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка, с индукцией В = 0,1 Тл. Квадратную проволочную рамку, сопротивление которой 10 Ом и длина стороны 10 см, перемещают в этом поле в плоскости рисунка поступательно равномерно с некоторой скоростью v. Когда рамка проходит положение 1, в ней протекает индукционный ток, равный 1 мА. Какова скорость движения рамки?
Решение.
В соответствии с законом Фарадея, ЭДС самоиндукции, возникающей в рамке замкнутого контура при изменении магнитного потока, равна
.
В то же время, изменение магнитного потока можно записать как
,
где — изменение площади рамки (в магнитном поле) за время . Следовательно, в состоянии 1, значение ЭДС, возникающее в рамке, равно
,
так как . Из закона Ома следует, что
,
откуда
.
Подставляем числовые значения (учитывая, что 10 см = 0,1 м), получаем:
м/с.
Ответ: 1.
Задание 27. Две порции одного и того же идеального газа нагреваются в сосудах одинакового объёма. Графики процессов представлены на рисунке. Почему изохора I лежит выше изохоры II? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение.
1. Количество вещества в первой порции газа больше, чем во второй.
2. Для описания изохорного нагревания идеального газа используем уравнение Менделеева — Клапейрона: , где v — число молей газа. Отсюда следует, что при одинаковых температуре и объёме .
3. Как следует из рисунка, (при одинаковых температуре и объёме). Поэтому .
Задание 28. Горка с двумя вершинами, высоты которых h и 3h, покоится на гладкой горизонтальной поверхности стола (см. рисунок). На правой вершине горки находится шайба, масса которой в 12 раз меньше массы горки. От незначительного толчка шайба и горка приходят в движение, причём шайба движется влево, не отрываясь от гладкой поверхности горки, а поступательно движущаяся горка не отрывается от стола. Найдите скорость горки в тот момент, когда шайба окажется на левой вершине горки.
Решение.
На систему тел «шайба + горка» действуют внешние силы (тяжести и реакции стола), направленные по вертикали, поэтому проекция импульса системы на горизонтальную ось Ох системы отсчёта, связанной со столом, сохраняется.
В начальный момент , а в момент . Из закона сохранения импульса , получим: , где т — масса шайбы, М=12т — масса горки.
Работа сил тяжести определяется изменением потенциальной энергии, а суммарная работа сил реакции равна нулю, так как поверхности гладкие. Следовательно, полная механическая энергия системы тел, равная сумме кинетической и потенциальной, сохраняется. Так как потенциальная энергия горки не изменилась, получаем уравнение
.
Решение системы даёт скорость горки
.
Ответ: .
Задание 29. Цикл тепловой машины, рабочим веществом которой является v молей идеального одноатомного газа, состоит из изотермического расширения, изохорного охлаждения и адиабатического сжатия. В изохорном процессе температура газа понижается на ∆T, а КПД тепловой машины равен . Определите работу, совершённую газом в изотермическом процессе.
Решение.
1. Коэффициент полезного действия тепловой машины
,
где — работа, совершённая за цикл; — количество теплоты, полученное за цикл рабочим веществом тепловой машины от нагревателя; — количество теплоты, отданное за цикл холодильнику.
В рассматриваемом цикле газ получает количество теплоты в изотермическом процессе и отдаёт в изохорном.
2. В изотермическом процессе внутренняя энергия одноатомного идеального газа не изменяется, следовательно, в соответствии с первым законом термодинамики количество теплоты, полученное газом, равно работе газа: .
3. Поскольку в изохорном процессе газ работу не совершает, количество теплоты, отданное газом, равно изменению его внутренней энергии:
.
Подставляя второе и третье соотношения в первое, получаем искомую работу, совершённую газом в изотермическом процессе.
.
Ответ: .
Задание 30. Какая тепловая мощность выделяется на лампе 4 в цепи, собранной по схеме, изображённой на рисунке? Сопротивление ламп 1 и 2 R1 = 20 Ом, ламп 3 и 4 R2 = 10 Ом. Внутреннее сопротивление источника r = 5 0м, его ЭДС E = 100 В.
Решение.
1. Сопротивление внешней цепи .
2. По закону Ома для полной цепи ток, текущий через источник в цепи,
.
3. Сила тока, текущего через лампу 4, равна половине силы тока, текущего через источник. По закону Джоуля — Ленца мощность, выделяющаяся на лампе 4,
Ответ: 62,5 Вт.
Задание 31. Металлическая пластина облучается светом частотой Гц. Работа выхода электронов из данного металла равна 3,7 эВ. Вылетающие из пластины фотоэлектроны попадают в однородное электрическое поле напряжённостью 130 В/м, причём вектор напряжённости поля E направлен к пластине перпендикулярно её поверхности. Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов на расстоянии 10 см от пластины?
Решение.
Согласно уравнению Эйнштейна для фотоэффекта, энергия поглощаемого фотона равна сумме работы выхода фотоэлектрона из металла и максимальной кинетической энергии фотоэлектрона:
. (1)
В электрическом поле на электрон действует сила, направление которой противоположно направлению вектора напряжённости поля. Поэтому в нашем случае фотоэлектроны будут ускоряться полем. В точке измерения их максимальная кинетическая энергия
, (2)
где U — разность потенциалов между поверхностью пластины и эквипотенциальной поверхностью на расстоянии L = 10 см от неё.
Поскольку поле однородное и вектор Е перпендикулярен пластине, то
. (3)
Решая систему уравнений (1), (2) и (3), находим:
.
Отсюда:
Ответ: 15,9 эВ.
Экзаменационные билеты и задачи по физике.3b
3b
1. На тело массой 1 кг, находящееся на горизонтальной плоскости, действует горизонтальная сила 3 Н. Коэффициент трения тела о плоскость равен 0,5.
1) Какую минимальную дополнительную силу, перпендикулярную первой силе и также направленную горизонтально, надо приложить к телу, чтобы оно начало двигаться по плоскости?
2) Под каким углом к направлению первой силы начнет двигаться тело?
Ответ: 3.87 Н
2. Груз массой 2 кг из состояния покоя равноускоренно поднимают на высоту 10м с помощью верёвки, сила натяжения которой при этом равна 30 Н.
1) Считая g= 10 м/с2, найти время подъема груза.
2) Нарисовать график зависимости времени подъёма груза от силы натяжения верёвки.
Ответ:2с.
3. На нити, выдерживающей натяжение 20 Н, из состояния покоя вертикально вверх поднимают груз массой 1 кг.
1) Считая движение равноускоренным, найти предельную высоту, на которую можно поднять груз за 1 секунду так, чтобы нить не порвалась.
2) На высоте, определенной в п.1 в соответствии с условиями задачи, нить перестают тянуть вверх. На какую максимальную высоту относительно исходной точки движения поднимется тело?
Ответ: 5.1 м.
4. Два тела массами 2 кг и 3 кг, связанные нерастяжимой нитью, поднимают, действуя на первое из них силой 60 Н, направленной вертикально вверх.
- Найти силу натяжения нити, связывающей тела.
- Нарисовать график зависимости скорости подъёма тел от величины приложенной силы.
Ответ: 36 Н.
5. На подставке лежит тело массой 0.5 кг, подвешенное к потолку с помощью пружины, жёсткость которой 39 Н/м. В начальный момент времени пружина не растянута. Подставка начинает опускаться вниз с ускорением 2м/с2.
- Через какое время тело оторвётся от подставки?
- Какова длина пружины в нерастянутом состоянии, если в момент отрыва её длина 30 см?
Ответ: 0. 316 с.
6. Под действием силы Р тело массой т прошло из состояния покоя за некоторое время путь 1 м по гладкой горизонтальной поверхности. Массу тела увеличили на 0.4 кг, и под действием той же силы тело прошло из состояния покоя за то же время путь 0.4 м.
- Найти массу тела.
- Изменится ли ответ в задаче при тех же условиях, если гладкая поверхность, по которой движется тело, будет составлять некоторый угол с горизонтом? Пояснить.
Ответ: 0.27 кг.
7. Два тела массами 3 кг и 2 кг, лежащие на горизонтальной поверхности и связанные невесомой нерастяжимой нитью, под действием силы 20 Н, приложенной к первому телу и направленной под углом 30 вверх к горизонту, начали двигаться с ускорением 2 м/с2.
- Найти коэффициент трения тел о поверхность.
- При каком значении этого коэффициента движение тел будет равномерным?
Ответ: 0.188.
8. Трактор везет сцепку из двух последовательно соединенных платформ массой по 1000 кг каждая с ускорением 0.
1) Какова сила натяжения в каждом сцеплении с платформами?
2) С каким максимальным ускорением может тормозить трактор, чтобы ящик не начал скользить по платформе?
Ответ: 7.2 кН, 3.1 кН.
9. На горизонтальной поверхности лежат два тела массами 1 кг и 2 кг, соединенные легкой нерастянутой пружиной длиной 10 см и жёсткостью 122 Н/м. К первому телу приложена сила 10 Н, направленная под углом 30° вверх к горизонту. Коэффициент трения между телами и поверхностью одинаков и равен 0.1.
1) Найти длину пружины при движении тел.
2) Как изменится эта длина, если силу приложить ко второму телу?
Ответ: 15 см.
10. На две частицы — одну массой m, скользящую по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью V, другую массой 2m , скользящую по этой поверхности со скоростью 2V, перпендикулярно движению первой частицы, в течение некоторого времени действуют одинаковые по модулю и направлению силы. К моменту прекращения действия сил первая частица массой m стала двигаться в обратном направлении со скоростью 2V.
1) С какой скоростью стала двигаться вторая частица?
2) Чему равно изменение модуля импульса второй частицы?
0твет: 5V/2.
11. Локомотив тянет два одинаковых вагона массой 2 т каждый с ускорением 2 м/с2. Коэффициент трения вагонов о рельсы также одинаков и равен 0,1.
- Найти силы, действующие на сцепки между локомотивом и первым вагоном и между первым и вторым вагонами.
- Как зависит отношение этих сил от ускорения, с которым движется данный поезд?
0твет: 11920 Н; 5960 Н.
12. Тело массой 1.6 кг лежит на горизонтальном столе. Невесомой нерастяжимой нитью, перекинутой через неподвижный блок, укреплённый на краю стола, первое тело соединили со вторым телом массой 0.4 кг. Коэффициент трения первого тела о стол равен 0.2. Трение в блоке отсутствует, а нить горизонтальна.
1) Найти путь, пройденный первым телом за 0. 5 с после начала движения.
2) Изменится ли этот путь, если привязанная к первому телу нить не будет горизонтальна?
Ответ: 0.05 м.
13. Для равномерного подъёма тела массой 100 кг по наклонной плоскости с углом наклона 30° к горизонту необходимо приложить силу 600 Н, параллельную плоскости.
1) С каким ускорением будет двигаться тело, если его отпустить?
2) При каком угле наклона плоскости к горизонту тело будет двигаться вниз
Ответ: 3.8 м/с2.
14. По склону горы длиной 50 м и высотой 10 м на верёвке, параллельной склону, равномерно спускают сани массой 6 кг. Сила трения саней о поверхность склона составляет 10% от силы тяжести, действующей на сани.
- Найти силу натяжения верёвки.
- Как изменится результат в п.1), если сани будут спускаться равноускоренно?
Ответ: 58.8 Н.
15. На брусок массой 1 кг, находящийся на наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол 45°, действует горизонтально направленная сила.
- Каково должно быть минимальное значение этой силы, чтобы брусок покоился?
- Нарисовать график зависимости величины этой силы от угла наклона плоскости к горизонту.
Ответ: 6.53 Н.
16. Ящик начинает соскальзывать с наклонной плоскости, образующей угол 30° с горизонтом, с ускорением 0.3 м/с2. Через 5 с после начала движения ящик оказывается на горизонтальном участке, в который переходит наклонная плоскость, и продолжает по нему движение.
- Считая коэффициенты трения между ящиком и поверхностью на наклонной плоскости и на горизонтальном участке одинаковыми, определить весь путь ящика от начала движения до остановки.
- При каком коэффициенте трения движение ящика по наклонной плоскости будет равномерным?
Ответ: 86.4 м.
17. Тело начинает соскальзывать с наклонной плоскости, образующей угол 30° с горизонтом, и оказывается у ее основания через 10 с. Коэффициент трения тела о плоскость 0. 25.
- Какую начальную скорость необходимо сообщить телу у основания плоскости, чтобы оно вернулось на первоначальную высоту?
- Чему равна средняя скорость тела на всем пути с начала соскальзывания до возвращения тела в исходную точку движения?
18. Ледяная горка составляет с горизонтом угол 300. По горке снизу вверх толкают камень так, что за 2 с он проходит расстояние 16 м, после чего скатывается вниз.
- Найти время, за которое камень скатился вниз.
- Каков коэффициент трения между камнем и горкой?
Ответ: 4.216 с.
19. На доске, соскальзывающей без трения с наклонной плоскости, установлен штатив, перпендикулярный наклонной плоскости. К верхнему концу штатива прикреплен отвес — нить с шариком массой 2 г. Плоскость составляет с горизонтом угол 60°.
1) Найти натяжение нити.
2) Как изменится результат п.1, если на соскальзывающую доску будет действовать сила трения?
Ответ: 9.8 мН.
20. Небольшое тело пускают снизу вверх по наклонной плоскости, составляющей угол 30° с горизонтом. Коэффициент трения тела о плоскость
1) Определить отношение времени подъема тела к времени его соскальзывания до начальной точки.
2) При каком минимальном коэффициенте трения тело, пущенное снизу вверх по наклонной плоскости, достигнув верхней точки, остановится?
Ответ: 0.56.
21. На наклонной плоскости, образующей угол а с горизонтом, стоит кубик массой m. Наклонная плоскость находится в лифте, движущемся с ускорением а, направленным вверх.
- Определить силу нормального давления кубика на плоскость.
- При каком минимальном коэффициенте трения между кубиком и плоскостью кубик не будет соскальзывать вниз?
Ответ: m(a + g)cos α.
22. Через невесомый блок, висящий на крюке пружинных весов, перекинута невесомая нерастяжимая нить, на концах которой закреплены грузы. Масса одного из грузов 2 кг. При движении грузов показания весов составляют 62. 7 Н.
1) Найти массу второго груза.
2) Как измелятся показания весов, если блок заклинит?
Ответ 7.99 кг.
23. Невесомый нерастяжимый шнур перекинут через неподвижный блок. К концам шнура привязаны грузы массами 1.5 кг и 3.0 кг. Блок находится на высоте 4.5 м над землей. Грузы удерживаются на одном уровне на высоте 1.6 м над землей.
- На какую максимальную высоту относительно земли поднимется легкий груз, если грузы отпустить?
- Нарисовать график зависимости скорости легкого груза от времени с момента начала движения до верхней точки его подъема.
Ответ:3,73 м.
24. Шарик массой 200 г вертикально падает на пол. В момент удара модуль скорости шарика равен 5 м/с. После удара о пол шарик подпрыгнул на высоту 46 см.
- Найти изменение импульса шарика при ударе.
- С какой средней силой шарик действует на пол при ударе, если длительность удара
0.05 с?
Ответ: 1.6 кг.м/с.
26. Мяч массой 100 г бросают вертикально вверх со скоростью 5 м/с с высоты 2 м. Ударившись о пол, мяч подскочил до высоты 2.5 м.
- Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти импульс силы, полученный полом в результате удара мяча.
- Выполняется ли в этой задаче закон сохранения механической энергии?
Ответ: 1.5 Н-с.
26. Мяч массой 150 г, летящий со скоростью 10 м/с, ударяется о гладкую стенку под углом 30° к ней и отскакивает без потери скорости.
- Найти среднее значение силы, с которой стенка действует на мяч при ударе, если длительность удара равна 0.1 с.
- Изобразить на рисунке импульсы мяча до и после удара.
Ответ: 15 Н.
27. Лодка длиной 3 м и массой 120 кг покоится на поверхности воды. Находящийся в лодке человек массой 60 кг переходит с носа лодки на её корму.
- Пренебрегая сопротивлением воды, найти расстояние, на которое переместится лодка относительно дна водоёма.
- Почему в реальных условиях при перемещении человека с носа лодки на корму и обратно лодка не возвращается в первоначальное положение?
Ответ: 1 м.
28. С платформы, движущейся со скоростью 9 км/ч, производится выстрел из пушки так, что снаряд массой 25 кг вылетает со скоростью 700 м/с горизонтально в направлении движения платформы. Масса платформы с пушкой 20 т.
- Найти скорость платформы сразу после выстрела.
- Как изменится эта скорость, если выстрел будет произведён под углом 450 вверх к горизонту?
Ответ: 6 км/ч.
29. Две неподвижные тележки, находящиеся на горизонтальной поверхности, расталкиваются взрывом порохового заряда, помещённого между ними. Тележка массой 100 г проходит путь 1.8 м и останавливается. Масса второй тележки 300 г. Коэффициент трения о поверхность одинаков для обеих тележек.
- Найти расстояние, которое пройдет вторая тележка до остановки.
- Нарисовать графики зависимости скоростей тележек от пройденного ими пути.
Ответ: 0.2 м.
30. Ракета, летящая вертикально вверх со скоростью 300 м/с, разрывается на два равные по массам осколка. Первый осколок в результате разрыва полетел горизонтально со скоростью 200 м/с.
- Найти скорость второго осколка сразу после разрыва.
- Изобразить на рисунке импульсы ракеты и ее осколков.
Ответ: 632.4 м/с.
31. Плоская круглая шайба, скользящая по льду со скоростью 20 м/с, попадает в другую такую же шайбу, лежащую неподвижно. В результате удара первая шайба, продолжая скользить по льду, стала двигаться со скоростью 10 м/с, которая составляет угол 600 с направлением её первоначального движения.
1) Пренебрегая вращением шайб, найти скорость и направление движения второй шайбы.
2) Нарисовать импульсы шайб до и после удара.
Ответ: 17.32 м/с; угол разлёта шайб 900.
32. Граната, брошенная под углом 45° вверх к горизонту с начальной скоростью 27.7 м/с, через 2 с после броска разрывается на два осколка, массы которых относятся как 2:3. После разрыва меньший осколок полетел горизонтально со скоростью 70.0 м/с в направлении полёта гранаты.
1)Найти скорость и направление движения большего осколка.
2) Как и почему изменился импульс фанаты за время от момента броска до момента разрыва?
Ответ: 14.02 м/с; в сторону, противоположную направлению полёта меньшего осколка.
33. Шар массой 200 г, движущийся по горизонтальной поверхности со скоростью 10 м/с, ударяется о другой шар такого же размера, но массой 100 г, лежащий неподвижно. После удара первый шар продолжает движение под углом 200 к первоначальному направлению со скоростью 8 м/с.
1) Найти скорость второго шара после удара.
2) Нарисовать импульсы шаров до и после столкновения.
Ответ: 7.39 м/с.
Шар массой 1 кг покоится на одном из углов куба. Куб движется со скоростью v =(8 t hat(i)
Вопрос
Обновлено: 05.09.2019
где F=сила на кубе
∴F=(8ˆi−4ˆj)−w
=(8ˆi−4ˆj)−(−10ˆj)
=(8ˆi+6ˆj)
или |F|=√(8)2+(6)2
=10N
Ответ
Пошаговое решение от экспертов в помощь вы сомневаетесь в допуске и получении отличных оценок на экзаменах. (2))
36824975
Мяч массой 2 кг брошен из высокого здания со скоростью
v=(20м/с)ˆi+(24м/с)ˆj в момент времени t=0 с. Изменение потенциальной энергии мяча после t=8 с равно (Предполагается, что мяч находится в воздухе, тормозя свое движение между 0 и 8 с, ˆi вдоль горизонтального направления, а ˆj вдоль вертикального направления. (Возьмем g =10 м/с2)
233090553
2 ानुसार एक घन के अंदर रखा है । घन वेग →v=(5tˆi+2tˆj) मी/गे से Закрыть है । यदि सभी सतह घर्षणहीन हों तो गोले द्वारा घन प्वारा घन पप े गये कुल बल की गणना कीजिए ।
234017983
Твердый шар массой 2 кг покоится внутри куба, как показано на рисунке. Куб движется со скоростью v=5ti + 2tj . Здесь t в секунду. Все поверхности гладкие. Сфера покоится относительно куба. С какой силой действует шар на куб?
576403115
Твердый шар массой 2 кг покоится внутри куба, как показано на рисунке. Куб движется со скоростью . Здесь t в секунду. Все поверхности гладкие. Сфера покоится относительно куба. С какой силой действует шар на куб?
642668549
2 кг लन के रूप में v(t)=2tˆi+t2ˆj से निरूपित करते हैं। т = 2с
642813134
Твердый шар массой 2 кг покоится внутри куба, как показано на рисунке. Куб движется со скоростью . Здесь t в секунду. Все поверхности гладкие. Сфера покоится относительно куба. С какой силой действует шар на куб?
6429(2) шляпа(к))м//с . Здесь t в секунду. При t=1 с
643186724
Тело массой 1 кг приходит в движение под действием зависящей от времени силы →F=(2tˆi+3t2ˆj)N, где ˆi и ˆj — орты вдоль осей x и y . Какую мощность будет развивать сила в момент времени t?
643193821
Небольшой куб массой m находится в состоянии покоя в точке 1 на высоте -Turito
Вы уверены, что хотите выйти?
Вопрос
- 1
- 2
- 3
- 4
Правильный ответ: 3
Связанные вопросы для изучения
Общие
Физика-
Боб, прикрепленный к веревке, держат горизонтально и отпускают.
Натяжение и расстояние по вертикали от точки подвеса можно представить как .Боб, прикрепленный к веревке, держат горизонтально и отпускают. Натяжение и расстояние по вертикали от точки подвеса можно представить как .
Общая физика
Общая
Физика-
Шарик, размер которого чуть меньше ширины трубы радиусом 2,5 м, брошен из нижней точки гладкой трубы, закрепленной в вертикальной плоскости, со скоростью 10 м. /с. Если N
1 и N 2 являются нормальными реакциями внутренней и внешней сторон трубы на шарШар, размер которого немного меньше ширины трубы радиусом 2,5 м, брошен из самого низа точка гладкой трубы, закрепленная в вертикальной плоскости со скоростью 10 м/с. Если N
1 и N 2 — нормальные реакции внутренней и внешней сторон трубы на шарикОбщая физика
Общая
Физика
Блок массы m, движущийся со скоростью v
0 на гладкой горизонтальной поверхности ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:А: стоит на горизонтальной поверхности
Б: стоит на блоке
По мнению наблюдателя B, потенциальная энергия пружины увеличивается
Блок массой m, движущийся со скоростью v
0 по гладкой горизонтальной поверхности, ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рис. фигура. Это явление наблюдают два наблюдателя:A: стоит на горизонтальной поверхности
B: стоит на блоке
По мнению наблюдателя B, потенциальная энергия пружины увеличивается
Общая физика
Общая информация
Физика-
Блок массой m, движущийся со скоростью v0 по гладкой горизонтальной поверхности, ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:
А: стоит на горизонтальной поверхности
В: стоит на бруске
Наблюдателю Б, когда брусок сжимает пружину
Брусок массы m движется со скоростью v0 по гладкая горизонтальная поверхность ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке.
Это явление наблюдают два наблюдателя:A: стоя на горизонтальной поверхности
B: стоя на блоке
Наблюдателю B, когда блок сжимает пружину
Общая физика
Общая
скорость v 0 на гладкой горизонтальной поверхности ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:А: стоит на горизонтальной поверхности
B: стоя на блоке
По мнению наблюдателя A
Блок массы m, движущийся со скоростью v
0 по гладкой горизонтальной поверхности, ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рис. фигура. Это явление наблюдают два наблюдателя:А: стоит на горизонтальной поверхности
Б: стоит на блоке
По словам наблюдателя А
физик-общий
общий
физик-
Брусок массы m, движущийся со скоростью v0 по гладкой горизонтальной поверхности, ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке.
Это явление наблюдают два наблюдателя:A: стоит на горизонтальной поверхности
B: стоит на блоке
Для наблюдателя A чистая работа, выполненная над блоком, равна
Блок массы m движется со скоростью v0 на гладкой горизонтальной поверхности ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:
A: стоя на горизонтальной поверхности
B: стоя на блоке
Для наблюдателя A чистая работа, выполненная на блоке, равна
Общая физика
Общая
Физика-
Блок массой m движется со скоростью v0 на гладкой горизонтальной поверхности ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:
А: стоит на горизонтальной поверхности
Б: стоит на блоке
Для наблюдателя A работа, совершаемая нормальной реакцией N между бруском и пружиной на бруске, равна пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:
A: стоит на горизонтальной поверхности
B: стоит на блоке
Для наблюдателя A работа нормальной реакции N между блоком и пружиной на блоке равна
Общая физика
Общая
Физика-
Блок массы m, движущийся со скоростью v0 по гладкой горизонтальной поверхности, ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:
A: стоит на горизонтальной поверхности
B: стоит на блоке
Для наблюдателя A работа силы пружины равна
Блок массой m движется со скоростью v0 по гладкая горизонтальная поверхность ударяет и сжимает пружину жесткости k до тех пор, пока масса не остановится, как показано на рисунке. Это явление наблюдают два наблюдателя:
A: стоя на горизонтальной поверхности
B: стоя на блоке
Для наблюдателя A работа силы пружины равна
Общая физика
Общая
горизонтальная невесомая пружина постоянной силы 2,75, как показано на рисунке. Блок сжимает пружину на расстоянии 4,0 м от исходного положения. Если коэффициент кинетического трения между бруском и горизонтальной поверхностью равен 0,25, то скорость бруска в момент столкновения равнаБрусок массой 1,0 кг сталкивается с горизонтальной невесомой пружиной с постоянной силой 2,75, как показано на рисунке. Блок сжимает пружину на расстоянии 4,0 м от исходного положения. Если коэффициент кинетического трения между блоком и горизонтальной поверхностью равен 0,25, скорость блока в момент столкновения равна
Общая физика
Общая
Общая физика
На рисунке все поверхности не имеют трения. , а масса блока m = 1 кг. Блок и клин первоначально удерживаются в состоянии покоя. Теперь клину придается горизонтальное ускорение 10 м/с
2 , прикладывая усилие к клину, чтобы блок не скользил по клину. Тогда работа, совершаемая нормальной силой в наземной раме над блоком в секундах, равна. На рисунке все поверхности не имеют трения, а масса блока m = 1 кг.
Блок и клин первоначально удерживаются в состоянии покоя. Теперь клину придается горизонтальное ускорение 10 м/с 2 за счет приложения силы к клину, так что брусок не скользит по клину. Тогда работа, совершаемая нормальной силой в опорной раме на блоке в секундах, равна 9.0019Общая физика
Общая
Физика-
Во всех трех случаях к струне приложена одинаковая сила F (> мг). Начиная с состояния покоя точка приложения силы во всех случаях перемещается вниз на 2 м. В каком случае брусок имеет максимальную кинетическую энергию?
1)
2)
3)
Во всех трех случаях к струне приложена одинаковая сила F (> мг). Начиная с состояния покоя точка приложения силы во всех случаях перемещается вниз на 2 м. В каком случае брусок имеет максимальную кинетическую энергию?
1)
2)
3)
физика-общая
общая
физика-
Гантель помещается на горизонтальный стол без трения. Сфера A прикреплена к шарниру без трения, так что B можно заставить вращаться вокруг A с постоянной угловой скоростью.
Если B совершит один оборот за период P, натяжение стержня составит. Гантель находится на горизонтальном столе без трения. Сфера A прикреплена к шарниру без трения, так что B можно заставить вращаться вокруг A с постоянной угловой скоростью. Если B совершит один оборот за период P, натяжение стержня составит
Общая физика
Общая
Физика-
Маятник качается в вертикальной плоскости так, что его угловая амплитуда меньше 900 . В самой высокой точке нить обрезается. Какая траектория после этого возможна для боба.
Маятник качается в вертикальной плоскости так, что его угловая амплитуда меньше 900 . В самой высокой точке нить обрезается. Какая траектория после этого возможна для боба.
Общая физика
Общий
Физика-
Leave A Comment