Главная страница
qrcode

Решение задач егэ 2015 Часть 2 Петропавловск-Камчатский


НазваниеРешение задач егэ 2015 Часть 2 Петропавловск-Камчатский
Анкор2. Решение задач.pdf
Дата05.05.2018
Размер8.48 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файла2_Reshenie_zadach.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипРешение
#6163
страница1 из 17
Каталог
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
Камчатский государственный технический университет А. Исаков Физика Решение задач ЕГЭ
2015 Часть 2
Петропавловск-Камчатский
2015

2
УДК 50(075.8)
ББК я
И Рецензент доктор физико-математических наук, профессор Дальневосточного Федерального университета
Стоценко Л.Г.
Исаков Александр Яковлевич
И Физика. Решение задач ЕГЭ
 2015. Часть 2: КамчатГТУ, 2015. 
231 с.
Приведены решения тематических тестовых заданий, составленных Гиголо АИ. По мнению составителей, задания соответствуют в полной мере объёму и тематике ЕГЭ по физике в 2015 г, отражая все внесённые идеологами ЕГЭ актуальные изменения в сравнении с предыдущими годами.
Большинство задач снабжены достаточно подробными решениями с анализом применяемых законов и определений, для стандартных же задач самого начального уровня приведены только схемы решений
Сборник предназначен, прежде всего, для школьников старших классов, намеревающихся овладеть методиками решения задач в рамках современного
ЕГЭ.
Приведенные материалы могут быть также полезными студентам первых курсов, изучающих общую физику в университетском объёме по техническим программам подготовки, особенно студентам заочной формы образования, когда программа осваивается самостоятельно.
Оглавление Вариант 1 ................................................................................................. 4 Вариант 2 ............................................................................................... 23 Вариант 3 ............................................................................................. Вариант 4 ............................................................................................... 61 Вариант 5 ............................................................................................... Вариант 6 ............................................................................................... 98 Вариант 7 ............................................................................................. 112 Вариант 8 ............................................................................................. 139 Вариант 9 ............................................................................................. 153 Вариант 10 ........................................................................................... 179 Вариант 11 ........................................................................................... 195 Вариант 12 ........................................................................................... 212
Вариант 1
1. Представлен график зависимости пути S, пройденного материальной точкой, от времени t. Определить интервал времени после начала движения, когда точка двигалась со скоростью мс. Решение

1. Средняя скорость прямолинейного движения материальной точки
;
t
S
v




2. Исходя из этого, интервалом времени, где средняя скорость движения равна заданной величине, простирается от 1 с до 3 с см. Мимо Земли летит астероид в направлении, указанном на рисунке. Вектор показывает силу притяжения астероида Землей. Вдоль какой стрелки или 4) направлена сила, действующая на Землю со стороны астероида Решение
1. В соответствии с законом гравитационного взаимодействия Ньютона, тела действуют друг на друга с равными по модулю и противоположными по направлению силами, прямо пропорциональными массам взаимодействующих тел и обратно пропорциональным квадрату расстояния между центрами масс тел
;
r
Mm
G
F
2
G


2. Таким образом, сила гравитационного притяжения Земли астероидом должна удовлетворять условиям
;
F
F
;
F
F
A
З
З
A







причём вектор З направлен вдоль стрелки 3.
3. Кубик массой m = 1 кг покоится на гладом горизонтальном столе, сжатый с боков пружинами. Жёсткость правой пружины k
2
= 800 Нм. Левая пружина действует на брусок с силой F
1
= 16 Н. Определить в сантиметрах удлинение правой пружины
Решение
1. В соответствии с третьим законом Ньютона
;
F
F
2 1



2. Действующие на брусок со стороны пружин силы упругости определяются законом Гука
;
см
2
м
10 2
800 16
k
F
x
;
x k
F
2 2
1 2
2 2
1








4. Самосвал массой m
0
при движении на пути к карьеру имеет кинетическую энергию K
0
= 2,5
10 5
Дж. Какова его кинетическая энергия в килоджоулях
K
1
после загрузки, если он двигался с прежней скоростью, а его масса увеличилась в 2 раза Решение
1. Значения кинетической энергии "пустого" и загруженного самосвала
;
кДж
500
Дж
10 5
K
2
K
;
2
v m
2
K
;
2
v m
K
5 0
1 2
0 1
2 0
0







5. Два одинаковых бруска толщиной h = 10 см каждый, связанные друг с другом, плавают вводе так, что уровень воды приходится на границе между ними. Насколько увеличится глубина погружения стопки брусков, если вне добавить ещё один такой же брусок Ответ представить в сантиметрах. Решение
1. Плавающие тела находятся в состоянии равновесия под действием силы тяжести и силы Архимеда см h
h
;
см
15
S
m
3
h
;
см
5 2
h
S
m
;
mg
3
gSh
;
mg
2
gSh
1 1
1

























6. Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине, совершает вертикальные свободные колебания. Как ведёт себя потенциальная энергия пружины и кинетическая энергия груза, когда груз движется вверх от положения равновесия Для каждой величины определить характер изменения
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется Решение
1. Заданная колебательная система является консервативной, потому что действуют два рода сил силы упругости и силы тяжести, что делает справедливым закон сохранения механической энергии. Для любого положения колеблющегося тела сумма кинетической энергии груза и потенциальной энергии пружины остаётся величиной постоянной
;
const
K



2. При прохождении положения статического равновесия скорость груза максимальна, те. кинетическая энергия имеет максимальное значение, а потенциальная энергия пружины, без учёта статического растяжения, рана нулю.
3. При движении по инерции груза вверх, кинетическая энергия груза переходит в потенциальную энергию пружины, те. кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная энергия увеличивается. Кинетическая энергия груза Потенциальная энергия пружины. Грузовик массой m, движущийся по прямолинейному горизонтальному участку дороги со скоростью v, совершает торможение до полной остановки. При экстренном торможении колёса грузовика не вращаются. Коэффициент трения между колёсами и дорогой равен
. Установить соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно вычислить. Решение
1. Модуль силы трения
;
mg
F
;
mg
N
;
N
F
T
T









2. Тормозной путь грузовика определится из условия полной трансформации кинетической энергии в работу против силы трения
;
g
2
v
S
;
mgS
2
mv
2 А Б
1 4 8. К броуновскому движению можно отнести хаотическое движение
1) электронов в металлическом проводнике
2) бильярдных шаров по поверхности стола
3) одноклеточных организмов вводе) пылинок в воздухе
Решение
1. Наблюдать воочию модель теплового движения молекул посчастливилось не физику, не химику, а ботанику, Роберту Броуну (1773
 1858 гг.), хранителю научной библиотеки Королевской академии.
2. Возвратившись из очередной географической экспедиции, Броун в тиши лондонского кабинета в 1827 г. изучал посредствам микроскопа добытые экземпляры растений. Очередь дошла до цветочной пыльцы, представляющей собой, по сути, мелкодисперсные крупинки.
2. Капнув на покровное стеклышко капельку воды, Броун внёс туда некоторое количество цветочной пыльцы. Посмотрев в микроскоп, Броун обнаружил, что в фокальной плоскости микроскопа происходит непонятное.
3. Частицы пыльцы постоянно перемещались хаотичным образом, не позволяя исследователю их рассмотреть. Первое, что пришло в голову ботанику
 конвективные потоки. Разные температуры стекла Т, воды в капле Т и самих частичек Т вполне могли вызвать конвекционные тепловые потоки, которые и увлекали объекты наблюдения.
4. Выждав время, когда температуры должны были сравняться, Броун снова устремил свой пытливый взор в микроскоп. Ничего не изменилось. Пыльца продолжала сновать. Пришла новая идея. На этот раз под подозрение попали английские кэбы, повозки для перевозки грузов и пассажиров, снабжённые деревянными колёсами с железными ободьями.
5. Как предположил Броун, катясь по брусчатке мостовой, колёса экипажей содрогали землю издания. Было решено эксперимент перенести в загородный дом, где нет кэбов, брусчатки и вообще, там спокойнее, чем в Лондоне.
6. Но и эта уловка не принесла желаемых результатов. Необъяснимая суета частиц продолжалась. Исчерпав свои возможности усмирить непокорные пылинки, Броун решил поведать о своих наблюдениях коллегам.
7. Спустя некоторое время, факт нестандартного поведения частиц заинтересовал физиков. Голландец Корнабель в 1880 г. и француз Гуи в 1888 г. повели более тщательные наблюдения, из которых стало ясно, что степень подвижности частиц определяется их массой и температурой. Первоначально предположили, что наблюдаемые частицы движутся от ударов, получаемых от молекул окружающей их жидкости. При несоизмеримо больших размерах частицы получают одновременно множество ударов со всех сторон, поэтому результирующий импульс должен быть равным или близким к нулю.
Наблюдения Роберта Броуна

8 8. В этой связи заметного движения крупных частиц не наблюдается. Если рассматривать частицы мелкие, как это случилось в опытах Броуна, то количество единичных импульсов, получаемых частицей с разных направлений, будет уже неодинаковым. Во-первых, число соударений станет несимметричным, во-вторых скорости с которыми будут подлетать молекулы жидкости к частице тоже будут неодинаковыми, поскольку они являются результатом обмена импульсами с соседними молекулами жидкости.
10. Такая возможная двойная асимметрия сообщает частице некий результирующий импульс, под действием которого она получает некоторое перемещение, которое будет продолжаться, пока новый результирующий импульс не изменит направление её перемещения.
11. Исследователи влияние внутренних течений жидкости отбросили сразу, потому что в области течения частички должны перемещаться водном или близком направлении, на опыте такого не наблюдалось. Соседние частицы двигались совершенно независимо.
12. Ботанику, можно сказать, повезло. Броун совершенно случайно в качестве объектов исследования выбрал частицы, на которые вводе действовали две силы сила тяжести и сила Архимеда, причём модули этих сил были практически одинаковы. Частицы находились вводе в состоянии безразличного равновесия.
13. Физики совершенно справедливо предположили, что броуновское движение является следствием беспорядочного столкновения частиц, в результате которых они обмениваются своими импульсами и энергиями, хаотически меняя направления своих перемещений, так что средняя величина перемещения равна нулю
0
r


14. Если перемещение броуновских частиц охарактеризовать величиной
2
>, то она уже не будет эквивалентна нулю и для неё можно записать следующее уравнение движения
0
dt dr m
2
dt r
d
1
dt r
d m
2 2
2 2
2















, где m масса частицы, коэффициент подвижности частицы, связывающий её скорость v с силой сопротивления F





F
dt dr v
15. Сила сопротивления сферических частиц в жидкости радиусом R определяется законом Стокса
R
6 1



, где коэффициент вязкости жидкости. Первое слагаемое в уравнении движения представляет собой удвоенное значение кинетической энергии частицы






2 2
2 0
v m
dt r
d m
K
2 16. Как будет показано далее, кинетическую энергию частицы можно выразить через термодинамические параметры, абсолютную температуру Т и постоянную Больцмана k
B
T
k
2
i
2
v m
B
2



,
где i = 3 число степеней свободы частицы. Решение уравнение движения с учётом полученных соотношений имеет вид
















mB
t exp
1
T
k
2
r dt d
B
2 17. Величина


mB
t exp

в нормальных условиях пренебрежимо мала, с учётом того, что при наблюдениях за броуновскими частицами t >> 10
 5
с. В этом случае уравнение, характеризующее квадрат среднего перемещения, пе- репишется следующим образом t
T
k
2
r
B
2





18. Таким образом, квадрат перемещения частицы вдоль произвольной оси r пропорционален температуре среды и промежутку времени, в течение которого перемещение происходит.
19. Вернувшись снова к наблюдениям Броуна и его последователей, уч- ные поняли, что ботаник обнаружил прекрасную физическую модель поведения молекул газа, которые, будучи предоставленные самим себе поведут подобным образом. Далее эта модель усложнялась и уточнялась, оставаясь основательным доказательным фактом теплового хаотического движения структурных элементов вещества.
20. Из всех заданных случаев движения к броуновскому варианту более других подходят пылинки.
9. Воздух медленно сжимают в цилиндре под поршнем. Стенки цилиндра и поршень изготовлены из тонкого, но прочного материала. Какое из приведённых ниже уравнений точнее всего описывает процесс, происходящий с воздухом под поршнем Решение
1. Тонкий материал поршня и стенок цилиндра предполагает достаточно интенсивный теплообмен газа с окружающей средой. Медленное сжатие воздуха обуславливает постоянство его температуры (успевает передавать избытки тепла окружающей среде, те. процесс, в первом приближении можно считать изотермическим
;
const pV

10. Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде

1
= 30 %. Какой станет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в три раза Решение
1. Приуменьшении объёма сосуда количество молекул воды в парообразном состоянии не изменяется, следовательно, их концентрация при неизменной
температуре возрастёт пропорционально изменению объёма:
%;
90 3
1 2




11. Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1
 2, график которого изобра- жён на рисунке в координатах p
 T. Как изменяются входе процесса внутренняя энергия газа и его объ-
ём:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется Решение
1. Рассмотрим изопроцессы в идеальном газов в координатах возможных сочетаний макропараметров состояния {p, V, T}
2. Как видно из первого сочетания координат p = f(T) прямая 1
 2 является изохорой, те. заданный процесс протекает при постоянстве объёма
;
const
V

3. Внутренняя энергия одноатомного (i=3) идеального газа определяется уравнением


;
0
U
;
T
T
;
T
T
R
2
i
T
R
2
i
U
1 2
1 2











12. В начальный момент времени под колпаком находится только жидкий эфир. Задан график зависимости температуры эфира от времени
 его нагревания. Установить зависимость между процессами нагревания эфира и последующего его охлаждения и элементами графика Решение
1. Идентификация процессов, сопровождающих соответствующее изменение температуры эфира

11
AB нагревание жидкого эфира
ВС испарение (кипение) жидкого эфира
CD нагревание паров эфира
DE охлаждение паров эфира
EF конденсация паров эфира
FG охлаждение жидкого эфира. А Б
3 1 13. На рисунке изображены два одинаковых электрометра, шары которых несут электрические заряды противоположных знаков. Если шары соединить проводником, то показания обоих электрометров станут
1) равными 2;
2) не изменятся
3) равными 1;
4) равными 0? Решение
1. Физиками обнаружено, что некоторые системы при определённых обстоятельствах обладают неизменными свойствами. Такие системы называются консервативными, в них выполняются законы сохранения. Всякий закон сохранения, по сути, сводится, к утверждению, что в отсутствии источников истоков в системе её параметры неизменны во времени.
2. Электрический заряд тоже относится к категории консервативных характеристик замкнутых систем, не испытывающих влияния извне. Дело в том, что для замкнутых систем алгебраическая сумма их электрических зарядов ос-
таётся неизменной.
3. Так, например, если взять некоторое фиксированное количество воды, обычной H
2
O, и определить суммарный электрический заряд всех структурных элементов, то он не будет изменяться при механических, физических, химических процессах.
4. Закон сохранения заряда является одним из фундаментальных законов природы. Невыполнение этого закона не зафиксировано в известных процессах, происходящих в природе или воспроизводимых человеком. Закон сохранения заряда являет собой принцип несотворимости и неуничтожимости движущейся материи Формулировка закона проста и лаконична Алгебраическая сумма электрических зарядов любой электрически изолированной системы остаётся неизменной, при протекании любых процессов внутри этой системы i
1
i i
const q
Q
, где Q полный электрический заряд системы тел или частиц, q электрический заряд i той части системы, n число частей системы.
5. Этот закон, наряду с законами сохранения импульса и энергии, составляет теоретическую основу анализа широкого круга разнообразных процессов,
как на макроуровне, таки на микро уровнях. В частности, закон сохранения заряда успешно использовался при анализе результатов атомных и ядерных реакций. В твёрдых телах, где связи между упорядоченно расположенными в пространстве ионами сильны, имеется некоторое число свободных электронов, способных перемещаться в пределах тела, или даже покидать его.
7. Электрический заряд не может удерживаться телом бесконечно долго, он стекает на, присутствующие в воздухе капельки воды, которые обладают свойством поляризоваться за счёт энергии заряженных тел.
8. Сточки зрения наличия свободных носителей заряда, электронов и ионов, все вещества условно поделены натри категории, которые количественно характеризуются удельным сопротивлением
, Омм: Проводники   10
 8

10
 6
; Полупроводники
  10
6
– 10
3
;
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

перейти в каталог файлов


связь с админом