ЕГЭ 2017. Физика. 30 вариантов. Вариант 9. Решение (стр. 1 )

ЕГЭ 2017. Физика. 30 вариантов. Вариант 9. Решение

Задание 1. На графике приведена зависимость проекции скорости vх от времени t. Определите проекцию aх ускорения тела.

Решение.

Ускорение тела на интервале времени можно найти как

.

Из графика видно, что при секунд, скорость м/с, следовательно, ускорение равно

м/с2.

Ответ: 6.

Задание 2. Четыре одинаковых кирпича массой m = 3 кг каждый сложены в стопку (см. рисунок). Сверху положили ещё один такой же кирпич. Насколько при этом увеличится модуль силы N, действующей со стороны первого кирпича на второй?

Решение.

Модуль силы реакции опоры N со стороны 1-го кирпича в данном случае будет равна весу, который давит на 1-й кирпич: . Так как сверху положили еще 5-й кирпич, то значение силы N изменится на величину, пропорциональную весу этого кирпича, то есть:

Н.

Ответ: 30.

Задание 3. Тело массой 1 кг, брошенное вертикально вверх с поверхности Земли, достигло максимальной высоты 20 м. Какой кинетической энергией обладало тело тотчас после броска? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение.

Так как сопротивление воздуха равно нулю, то вся начальная кинетическая энергия тела перешла в потенциальную, и на высоте 20 метров эта потенциальная энергия равна

Дж.

Следовательно, кинетическая энергия в начальный момент времени также была равна 200 Дж.

Ответ: 200.

Задание 4. Коромысло весов, к которому подвешены на нитях два тела (см. рисунок), находится в равновесии. Массы тел m1 = 2 кг и m2 = 4 кг соответственно, а длина плеча d1=60 см. Чему равна длина плеча d2? (Коромысло и нити считать невесомыми.)

Решение.

Так как коромысло находится в равновесии, то моменты для левого и правого плеча равны, то есть можно записать равенство

,

где F1, F2 – силы, с которыми тела массами m1 и m2 давят на плечи длиной d1 и d2 соответственно. Так как грузы висят на нитях, то силы , . Таким образом, для плеча d2 имеем:

Ответ: 30.

Задание 5. На рисунке приведены графики зависимости от времени t проекций скоростей Vx на ось Ох двух тел, движущихся по этой оси. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1) Проекция на ось Ох ускорения тела 1 меньше проекции на ось Ох ускорения тела 2.

2) Проекция на ось Ох ускорения тела 1 равна 0,3 м/с2.

3) Тело 2 в момент времени 15 секунд находилось в начале отсчёта.

4) Первые 15 секунд тела двигались в противоположные стороны.

5) Проекция на ось Ох ускорения тела 2 равна 0,1 м/с2.

Решение.

1) Чем выше ускорение тела, тем вертикальнее будет проекция скорости тела. Из рисунка видно, что проекция скорости 1-го тела возрастает быстрее, чем проекция скорости 2-го тела. Следовательно, ускорение 1-го тела выше.

2) Из рисунка видно, что за время с скорость изменилась на м/с. Следовательно, ускорение 1-го тела равно м/с2.

3) При t=15 секунд скорость тела стала равна 0 – это момент, когда тело меняет направление своего движения (так как далее знак скорости меняется).

4) Из графика видно, что первые 15 секунд скорость 1-го тела была положительной, а второго – отрицательной. Следовательно, тела двигались в противоположных направлениях.

5) За время секунд скорость 2-го тела изменилась на м/с. Следовательно, ускорение 2-го тела равно м/с2.

Ответ: 24.

Задание 6. Груз изображённого на рисунке пружинного маятника совершает свободные гармонические колебания между точками 1 и 3. Как меняется кинетическая энергия груза маятника и потенциальная энергия пружины при движении груза маятника от точки 2 к точке 1?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Решение.

В точке 2 скорость движения груза максимально, следовательно, кинетическая энергия груза маятника, равная в точке 2 будет максимальна, и при движении в точку 1 будет убывать.

Потенциальная энергия пружины, равная , где x – степень деформации пружины (сжатие или растяжение), будет возрастать, так как при движении в точку 1 пружина сжимается на большую величину, чем в точке 2.

Ответ: 21.

Задание 7. Груз, привязанный к нити, отклонили от положения равновесия и в момент t=0 отпустили из состояния покоя (см. рисунок). На графиках А и Б показано изменение физических величин, характеризующих движение груза после этого. (Т — период колебаний груза.) Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

ГРАФИКИ

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ 1) координата х 2) проекция скорости vx 3) кинетическая энергия Ек 4) потенциальная энергия Еп

Решение.

1) Координата x, как видно из рисунка, сначала принимает отрицательное значение, затем проходит через 0, становится положительной, а затем, вновь возвращается в исходную точку и становится отрицательной. Это один период колебания T маятника. Данное описание подходит к рисунку Б.

2) Изначально скорость маятника равна 0. Это не соответствует ни одному из графиков.

3) Кинетическая энергия маятника при t=0 равна 0, так как скорость маятника равна 0. Также не подходит ни для одного графика.

4) Потенциальная энергия при t=0 максимальна, затем, в точке 0 становится равной 0, после этого вновь достигает максимального значения, и все повторяется при обратном ходе маятника. Это соответствует рисунку под буквой А.

Ответ: 41.

Задание 8. На рисунке приведён график процесса 1-2, в котором участвует неон. Абсолютная температура газа в состоянии 1 равна 150 К. Определите абсолютную температуру неона в состоянии 2, если в процессе 1-2 количество вещества газа не меняется.

Решение.

Из уравнения состояния идеального газа имеем для точки 1

,

для точки 2

.

Так как давления одинаковы, то имеем равенство:

,

откуда

К.

Ответ: 750.

Задание 9. На рисунке изображён график зависимости температуры тела от подводимого к нему количества теплоты. Удельная теплоёмкость вещества этого тела равна 500 Дж/(кг • К). Чему равна масса тела?

Решение.

Из рисунка видно, что при передаче телу количества теплоты Q=60 кДж оно нагревается на К. Найдем массу тела из формулы

,

откуда

кг.

Ответ: 2.

Задание 10. 12 г гелия в ходе адиабатического процесса сжали, увеличив его внутреннюю энергию на 1500 Дж. Какую работу при этом совершили внешние силы?

Решение.

При адиабатическом процессе обмен тепла с окружающей средой отсутствует. Тогда первое начало термодинамики можно записать в виде

,