РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ (ЧАСТЬ «С» ЕГЭ) Учитель физики высшей категории МОУ «Лицей информационно-вычислительных технологий МЕГАТЕХ» Полевщикова Валентина Васильевна С1.Около небольшой металлической пластины, укреплённой на изолирующей подставке, подвесили на шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клеммам высоковольтного выпрямителя, подав на неё положительный заряд , гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его. + РЕШЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПЛАСТИНЫ ИЗМЕНИТСЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ГИЛЬЗЕ И ПРОИЗОЙДЁТ ЕЁ ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ: ТА ЕЁ СТОРОНА, КОТОРАЯ БЛИЖЕ К ПЛАТИНЕ, БУДЕТ ИМЕТЬ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД, А ПРОТИВОПОЛОЖНАЯ СТОРОНА – ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ. ПОСКОЛЬКУ СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ УМЕНЬШАЕТСЯ С РОСТОМ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НИМИ, ПРИТЯЖЕНИЕ К ПЛАСТИНЕ ЛЕВОЙ СТОРОНЫ ГИЛЬЗЫ БУДЕТ БОЛЬШЕ ОТТАЛКИВАНИЯ ПРАВОЙ СТОРОНЫ ГИЛЬЗЫ, И ГИЛЬЗА БУДЕТ ДВИГАТЬСЯ К ПЛАСТИНЕ, ПОКА НЕ КОСНЁТСЯ ЕЁ.. В МОМЕНТ КАСАНИЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОНОВ ПЕРЕЙДЁТ НА ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННУЮ ПЛАСТИНУ, ГИЛЬЗА ПРИОБРЕТЁТ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД И ОТТОЛКНЁТСЯ ОТ ОДНОИМЁННО ЗАРЯЖЕННОЙ ПЛАСТИНЫ. ГИЛЬЗА ОТКЛОНИТСЯ ВПРАВО И ЗАВИСНЕТ В ПОЛОЖЕНИИ, КОГДА РАВНОДЕЙСТВУЮЩАЯ ВСЕХ СИЛ РАВНА НУЛЮ. С2.Два шарика, массы которых отличаются в 3 раза, висят, соприкасаясь. на вертикальных нитях. Лёгкий шарик отклоняют на угол 900, отпускают без начальной скорости, и он абсолютно упруго сталкивается с тяжёлым шариком. Какую часть кинетической энергии лёгкого шарика перед ударом составит его кинетическая энергия тотчас после удара? m M РЕШЕНИЕ 2 2 Закон сохранения энергии при ударе m v M u m v 2 2 2 Закон сохранения импульса в проекции на ОХ Решаем систему уравнений: m (v 2 v2 ) M u 2 m v v M u m (v v) v v M u 2 m v v M u 2 m v M u m v v v u Х m v v v v M u 2 m v v M u u v v Подставим это значение в закон сохранения импульса. Получим m v v M v v Раскроем скобки m v m v M v M v m v m v 3 m v 3 m v Упростив, получаем v 2v Согласно условию М=3m. Заменим и получим Знак «-» означает, что после столкновения шар массой m будет двигаться в противоположную сторону. Теперь найдём отношение энергий w m v2 2 v2 v2 1 0,75 2 2 2 w 2 mv v 4v 4 w Ответ: w 0,75 С3. Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке. Газ отдаёт за цикл холодильнику 2 р0 количество теплоты Qx 8кДж. Чему равна работа газа за цикл? р р 1 2 3 0 V0 РЕШЕНИЕ p 2V Работа газа за цикл равна численно площади фигуры Aц 0 0 p0 V0 3V0 V 2 За цикл холодильнику отдаётся количество теплоты на участке ( 2-3), которое можно найти по 1 закону термодинамики Qx U A23 Согласно определению найдём U 3 R (T2 T3 ) 2 Работа имеет геометрический смысл и численно равна площади трапеции A23 p0 2 p0 2V0 3 p 0 V0 2 3 Тогда Qx 2 ( R T 2 R T3 ) 3 p0 V0 Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона имеем 3 2 Тогда Qx (2 p0 3 V0 p0 V0 ) 3 p0 V0 21 p0 V0 2 Объединяя формулы (1) и (2) получаем, что Aц R T2 2 p0 3V0 R T3 p0 V0 (2) 2 Q x 760 Дж. 21 Ответ: Aц 760 Дж. (1) С4.Цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника тока ε=6В. Максимальная Рmax мощность тока, выделяемая в реостате, достигается при промежуточном значении его сопротивления и равна 4,5Вт. Чему равно внутреннее сопротивление источника? РЕШЕНИЕ Согласно определению мощность, выделяемая в цепи, P I U I ( I r ) где Р Рmax (1) , U I r Найдём корни уравнения I ( I r ) 0 (1) . 0 I1 0, I2 2r r При этих значениях силы тока мощность будет равна нулю. Значит максимальное значение функции достигается при I Ответ: r=2Ом. 2r и равен Рmax 2 4r Отсюда r 2 4 Pmax . Вычисляя, получаем r=2Ом. I С5.Медное кольцо, диаметр которого 20см, а диаметр провода кольца 2мм, расположено в однородном магнитном поле, магнитная индукция которого меняется по модулю со скоростью 1,09 8 Ом м 1,72 10 Тл/с. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Удельное сопротивление Cu меди . Чему равен возникающий в кольце индукционный ток ? РЕШЕНИЕ Дано: D=20cм . D=2мм СИ 0,2м 0,002м Тл 1,09 t с Cu 1,72 10 8 Ом м α=0 Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС индукции в кольце Изменение магнитного потока за время Δt можно найти по формуле D2 , где S – площадь кольца, величина постоянная, S S Следовательно, а I ? i S пр d2 4 , i S . По закону Ома t i I i R , где l . d Объединяя формулы получаем формулу для расчёта силы тока D d 2 I i t 16 Cu Ответ: .Ii 10 A i t I 10 A i R 4 l S пр , С6. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой При переходе атома из состояния 13,6 E эВ n 2 n , где n=1,2,3…. Е в состояние Е атом испускает фотон. 2 1 Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, кр 300нм . Чему равен максимальный возможный импульс фотоэлектронов? Согласно постулатам Бора энергия фотона фотоэффекта h A вых m 2 max 2 . Распишем РЕШЕНИЕ h E E . Запишем уравнение Эйнштейна для Ответ: p max 1,33 10 24 кг м с 1 hc A h вых min кр Тогда уравнение Эйнштейна принимает вид hc p 2m E E max e 2 1 кр 2 Рассчитаем h hc кр p max m и p 2 max 2m e 1,33 10 24 2 max 2 p 2max 2m e . Отсюда найдём импульс кг м с ДВЕ ПОРЦИИ ОДНОГО И ТОГО ЖЕ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА НАГРЕВАЮТСЯ В СОСУДАХ ОДИНАКОВОГО ОБЪЁМА. ГРАФИКИ ПРОЦЕССОВ ПРЕДСТАВЛЕНЫ НА РИСУНКЕ. ПОЧЕМУ ИЗОХОРА 1 ЛЕЖИТ ВЫШЕ ИЗОХОРЫ 2? ОТВЕТ П ОЯСНИТЕ, УКАЗАВ, КАКИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫ И СПОЛЬЗОВАЛИ ДЛЯ ОБЪЯСНЕНИЯ. Р 1 2 Т ОТВЕТ Изохора 1 лежит выше изохоры 2 так., как у двух порций одного и того же идеального газа в сосудах одинакового объема разные массы . Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона для 1 и 2 состояний этих газов, которым соответствует р одно и то же давление р, но разные температуры. Получим (1) р 1 2 (2) Приравнивая правые части уравнений (1) и (2), Т получим или . Так как , то С2. Шарик массой 200г. Подвешенный к потолку на лёгкой нерастяжимой нити, привели в движение так, что он движется по окружности в горизонтальной плоскости. Образуя конический маятник (см.рисунок). Модуль силы натяжения нити Т= 2,7Н. Шарик делает один оборот по окружности за период τ=2с. Чему равна длина нити L? Решение Дано: m=200г Т=2,7Н Τ =2с L-? Где СИ =0,2кг Согласно второму закону Ньютона У α В проекциях на оси координат : ОХ: (1) ОУ: (2) (3) Подставим (3) в (1) и выразим L . Получим При вычислении получаем L 1,4м. Ответ: L 1,4м. r Х С4. По гладкой горизонтальной направляющей скользит бусинка с отрицательным зарядом –q и массой m. На расстоянии L от направляющей находится шарик с положительным зарядом +Q. (см. рисунок). Бусинка совершает малые гармонические колебания относительно положения равновесия, период которых равен Т. Заряды бусинки и шарика увеличили в 2 раза. Какой должна быть масса бусинки, чтобы период её колебаний при этом остался прежним? +Q L -q, m Ответ Согласно закону Кулона т.к. согласно теорема Пифагора L α r По второму закону Ньютона В проекции на ось ОХ имеем Так как Тогда , то х . Тогда . Но . Но согласно теории колебаний . Тогда ОТВЕТ: При неизменных периоде и длины нити, но при увеличении каждого из зарядов в 2 раза, масса бусинки увеличится в 4 раза. Х