Вариант
3
Инструкция по выполнению работы
Для
выполнения экзаменационной работы по физике отводится 3 часа 55 минут (235
минут). Работа состоит из двух частей, включающих в себя 30 заданий.
В заданиях 1–3, 7–9, 12–14 и 18
ответом является целое число или конечная десятичная дробь. Ответ запишите в
поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу
в бланк ответа № 1. Единицы измерения физических величин писать не нужно.
КИМ Ответ:
–2,5 м/с2. Бланк
Ответом к заданиям 4–6, 10, 11,
15–17, 20, 21 и 23 является последовательность цифр. Ответ запишите в поле
ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу
без пробелов, запятых и других дополнительных символов в бланк ответов № 1.
КИМ Бланк
Ответ:
Ответом к заданию 22 являются
два числа. Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по
приведённому ниже образцу, не разделяя числа пробелом, в бланк
ответов № 1.
КИМ Ответ: ( 1,4
± 0,2
) Н. Бланк
Ответ к заданиям 24–30 включает в
себя подробное описание всего хода выполнения задания. В бланке ответов № 2
укажите номер задания и запишите его полное решение.
При вычислениях разрешается
использовать непрограммируемый калькулятор.
Все бланки ЕГЭ заполняются яркими
чёрными чернилами. Допускается использование гелевой или капиллярной ручки.
При выполнении
заданий можно пользоваться черновиком. Записи в черновике, а также в тексте
контрольных измерительных материалов не учитываются при оценивании работы.
Баллы, полученные Вами за
выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше
заданий и набрать наибольшее количество баллов.
После завершения работы
проверьте, чтобы ответ на каждое задание в бланках ответов № 1 и № 2 был записан
под правильным номером.
Желаем успеха!
Ниже приведены справочные данные,
которые могут понадобиться Вам при выполнении работы.
Десятичные
приставки
Наименование
|
Обозначе- ние
|
Множитель
|
Наименование
|
Обозначение
|
Множитель
|
гига
|
Г
|
109
|
санти
|
с
|
10–2
|
мега
|
М
|
106
|
милли
|
м
|
10–3
|
кило
|
к
|
103
|
микро
|
мк
|
10–6
|
гекто
|
г
|
102
|
нано
|
н
|
10–9
|
деци
|
д
|
10–1
|
пико
|
п
|
10–12
|
Константы
число p
|
p = 3,14
|
ускорение
свободного падения на Земле
|
g = 10 м/с2
|
гравитационная
постоянная
|
G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
|
универсальная
газовая постоянная
|
R = 8,31 Дж/(моль·К)
|
постоянная
Больцмана
|
k = 1,38·10–23 Дж/К
|
постоянная
Авогадро
|
NА = 6·1023 моль–1
|
скорость
света в вакууме
|
с = 3·108 м/с
|
коэффициент пропорциональности в законе Кулона
модуль
заряда электрона
(элементарный
электрический заряд) постоянная Планка
|
k = 1 = 9·109 Н·м2/Кл2
4πε0 e = 1,6·10–19 Кл h = 6,6·10–34
Дж·с
|
Соотношения между различными единицами
температура 0
К = –273 °С
атомная единица массы 1
а.е.м. = 1,66×10–27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна 931,5 МэВ
1 электронвольт 1
эВ = 1,6×10–19 Дж
Масса
частиц электрона
|
9,1×10–31кг » 5,5×10–4 а.е.м.
|
|
протона
|
1,673×10–27 кг » 1,007 а.е.м.
|
|
нейтрона
|
1,675×10–27 кг » 1,008 а.е.м.
|
|
Плотность
|
|
подсолнечного масла
|
900 кг/м3
|
воды
|
1000
кг/м3
|
алюминия
|
2700 кг/м3
|
древесины
(сосна)
|
400
кг/м3
|
железа
|
7800 кг/м3
|
керосина
|
800
кг/м3
|
ртути
|
13 600
кг/м3
|
Удельная теплоёмкость воды 4,2×103 Дж/(кг×К)
|
|
|
алюминия
|
900 Дж/(кг×К)
|
льда 2,1×103 Дж/(кг×К)
|
|
|
меди
|
380 Дж/(кг×К)
|
железа 460 Дж/(кг×К) свинца 130 Дж/(кг×К)
|
|
|
чугуна
|
500 Дж/(кг×К)
|
Удельная теплота
|
|
|
|
|
парообразования
воды 2,3×106 Дж/кг плавления свинца
2,5×104 Дж/кг
плавления
льда
|
3,3×105 Дж/кг
|
Нормальные условия:
|
давление
– 105 Па, температура – 0 °С
|
Молярная ма
азота
|
cса
28×10–3
|
кг/моль
|
гелия
|
4×10–3
|
кг/моль
|
аргона
|
40×10–3
|
кг/моль
|
кислорода
|
32×10–3
|
кг/моль
|
водорода
|
2×10–3
|
кг/моль
|
лития
|
6×10–3
|
кг/моль
|
воздуха
|
29×10–3
|
кг/моль
|
неона
|
20×10–3
|
кг/моль
|
воды
|
18×10–3
|
кг/моль
|
углекислого газа
|
44×10–3
|
кг/моль
|
Часть 1
Ответами к
заданиям 1–23 являются число или последовательность цифр. Ответ запишите в поле
ответа в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 справа от номера
соответствующего задания, начиная с первой клеточки. Каждый символ пишите в
отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами. Единицы
измерения физических величин писать не нужно.
На рисунке приведён график зависимости координаты тела
x от времени t при его прямолинейном движении вдоль оси Ox.
Определите проекцию скорости этого тела на ось Ox в промежутке времени
от 10 до 14 с.
Ответ: ___________________________
м/с.
Два одинаковых маленьких шарика
притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,08 пН. Каким станет
модуль сил их гравитационного взаимодействия, если расстояние между шариками
уменьшить в 2 раза?
Ответ: ___________________________
пН.
p1 =
2,8. Отношение
импульса автобуса к импульсу грузового автомобиля p2 m1 ,
если отношение скорости автобуса к скорости Каково отношение их масс
m2
u1 =2? грузового автомобиля
u2
Ответ: ___________________________.
На рисунке приведены графики зависимости координаты от
времени для двух тел: А и В, движущихся по прямой, вдоль которой и направлена
ось Ох. Выберите все верные утверждения о характере движения тел.
1) Тело
А движется равноускоренно, а тело В – равномерно.
2) В
момент времени t
= 5 с скорость тела В равна нулю.
3) Скорость
тела А в момент времени t
= 4 с равна 20 м/с.
4) Проекция
ускорения тела В на ось Ох
положительна.
5) В
момент времени t = 5 с расстояние между телами А и В составляет 15 м.
Ответ: ___________________________.
На поверхности воды плавает прямоугольный брусок из
древесины плотностью 800 кг/м3. Брусок заменили на другой брусок той
же массы, но из древесины плотностью 500 кг/м3. Как при этом
изменились масса вытесненной жидкости и действующая на брусок сила Архимеда?
Для каждой величины определите
соответствующий характер изменения:
1)
увеличилась
2)
уменьшилась
3)
не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры
для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Масса вытесненной жидкости
|
Сила Архимеда
|
|
|
6 Автобус массой m, движущийся по
прямолинейному горизонтальному участку дороги со скоростью u, 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.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую
позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими
буквами.
ФИЗИЧЕСКИЕ
ВЕЛИЧИНЫ
А) модуль работы
силы трения, действующей на автобус
Б) время, необходимое для полной остановки автобуса
|
ФОРМУЛЫ
1)
μgu
2)
mu2
2μg u
3)
μg
4)
mu2
2
|
Ответ:
2 моль идеального газа при температуре 3T0
и давлении 3p0 занимают объём V0. Сколько
моль идеального газа будут занимать объём 1,5V0 при
температуре 2T0 и давлении p0?
Ответ: ___________________________ моль.
В закрытом сосуде под поршнем находится водяной пар при
температуре 100 °С под давлением 40 кПа. Каким станет давление пара, если,
сохраняя его температуру неизменной, уменьшить объём пара в 4 раза?
Ответ: ___________________________ кПа.
На рисунке показаны различные процессы изменения состояния
идеального газа. Масса газа постоянна. В каком из процессов (1, 2, 3 или 4)
газ совершает наибольшую по модулю работу?
Ответ: ___________________________.
Твёрдый образец вещества нагревают в печи. По мере
поглощения количества
теплоты Q температура образца t
растёт в соответствии с графиком.
Выберите из предложенного перечня все верные утверждения,
которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений.
1)
В процессе 1–2 внутренняя энергия вещества увеличивается.
2)
В состоянии 2 часть вещества находится в жидком состоянии.
3)
В процессе 2 –3
внутренняя энергия вещества не изменяется. 4) Температура кипения вещества равна 80 °C.
5) Удельная теплоёмкость вещества в
жидком состоянии больше, чем в твёрдом.
Ответ: ___________________________.
На рисунке изображена диаграмма четырёх последовательных
изменений состояния 2 моль идеального газа. В каком процессе работа газа
положительна и минимальна по величине, а в каком – работа внешних сил
положительна и максимальна по величине?
Установите соответствие между характеристиками процессов и
номерами процессов на диаграмме.
К каждой позиции первого столбца подберите
соответствующую позицию из второго столбца и запишите в
таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ НОМЕРА ПРОЦЕССОВ А) работа газа положительна 1) 1
и
минимальна 2) 2
Б)
работа внешних сил положительна 3) 3
и
максимальна 4) 4
Ответ:
Пять одинаковых резисторов соединены в электрическую цепь
(см. рисунок). По участку цепи течёт постоянный ток I = 8 А. Какую силу
тока показывает амперметр? Сопротивлением амперметра пренебречь.
Ответ: ___________________________ А.
Две частицы с одинаковыми массами
и зарядами q1 = 2q и q2 = 4q
влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции
со скоростями u1 = 6u и u2 = 3u
соответственно. Определите отношение F1 , действующих на них со стороны
магнитного поля. модулей
сил
F2
Ответ: ___________________________.
Если ключ К находится в положении 1, то период собственных
электромагнитных колебаний в контуре (см. 4C рисунок) равен 3 мс. Каким станет период собственных L электромагнитных
колебаний в контуре, если ключ перевести из положения 1 в положение 2?
Ответ: __________________________ мс.
В
катушке индуктивностью 10 мГн сила тока I зависит от времени t,
как показано на графике, приведённом на рисунке. Выберите все
верные утверждения о процессах, происходящих в
катушке.
0 1 2 3 4 5 6
t, с
1) Энергия
магнитного поля катушки в интервале времени от 2 до 3 с равна 80 мДж.
2) Модуль
ЭДС самоиндукции в катушке минимален в интервале времени от
5 до 6 с.
3) Модуль
скорости изменения тока в катушке максимален в интервале времени от 4 до 5 с.
4) Модуль
ЭДС самоиндукции в катушке максимален в интервале времени от 0 до 1 с.
5) Модуль
ЭДС самоиндукции в катушке в интервале времени от 3 до 5 с равен 5 мВ.
Ответ: ___________________________.
Плоская световая волна
переходит из глицерина в воздух (см. рисунок). Что происходит при этом переходе
со скоростью распространения световой волны и с длиной волны?
Для каждой величины определите соответствующий
характер изменения:
1)
увеличивается
2)
уменьшается
3)
не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической
величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Скорость распространения волны
|
Длина волны
|
|
|
17
Установите соответствие между формулами для расчёта
физических величин в
цепях постоянного тока и названиями этих величин. В формулах использованы
обозначения: R – сопротивление резистора; I – сила тока; U
– напряжение на резисторе.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую
позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под
соответствующими буквами.
ФОРМУЛЫ
ФИЗИЧЕСКИЕ
ВЕЛИЧИНЫ
U 2
1) напряжение
на резисторе
А) R 2) сила тока через резистор
Б) IR 3) мощность тока в
резисторе
4) работа
электрического тока
Ответ:
18
Закон радиоактивного распада ядер некоторого изотопа имеет
вид: N N=
0 ×2-lt, где l = 0,05 с–1. Определите период
полураспада этих ядер.
Ответ: ___________________________ с.
Установите соответствие между графиками, представленными на
рисунках, и законами (зависимостями), которые они могут выражать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую
позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими
буквами.
ГРАФИК
ЗАКОН
2)
закон Эйнштейна пропорциональности массы и энергии
3)
зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов
от частоты падающего света
4)
зависимость энергии фотона от частоты света
Ответ:
Выберите все верные утверждения о физических явлениях,
величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) При
равноускоренном движении скорость тела за любые равные промежутки времени
изменяется одинаково.
2) В
процессе кипения жидкости при постоянном внешнем давлении её температура
возрастает.
3) Сила
тока короткого замыкания определяется только внутренним сопротивлением
источника и его ЭДС.
4) В
продольной механической волне колебания частиц происходят в направлении,
перпендикулярном направлению распространения волны.
5) В
результате α-распада элемент смещается в Периодической системе элементов Д.И.
Менделеева на две клетки ближе к началу.
Ответ: ___________________________.
Даны следующие зависимости величин:
А) зависимость частоты свободных
колебаний пружинного маятника массой груза m от жёсткостью пружины;
Б) зависимость давления постоянной
массы идеального газа от его объёма в изотермическом процессе;
В) зависимость сопротивления
цилиндрического алюминиевого проводника площадью поперечного сечения S| от
его длины.
Установите соответствие между этими зависимостями и
видами графиков, обозначенных цифрами 1–5. Для каждой зависимости А–В подберите
соответствующий вид графика и запишите в таблицу выбранные цифры под
соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.
(1)
(2) (3) (4) (5)
Ответ:
Абсолютная
погрешность прямого измерения силы демонстрационным динамометром, на
столике которого стоит груз, равна цене деления
(см. рисунок). Определите вес груза.
Ответ:
( ±
) Н.
В бланк
ответов № 1 перенесите только числа, не разделяя их пробелом или другим знаком.
Школьник изучает свободные колебания маятника. В его
распоряжении имеется пять маятников, характеристики которых указаны в таблице.
Какие два маятника необходимо взять школьник для того, чтобы на опыте
выяснить, зависит ли период свободных колебаний маятника от длины нити?
№
маятника
|
Длина нити маятника, м
|
Объём шарика, см3
|
Материал, из которого сделан шарик
|
1
|
2,0
|
8
|
алюминий
|
2
|
0,5
|
5
|
сталь
|
3
|
1,0
|
8
|
сталь
|
4
|
1,5
|
8
|
алюминий
|
5
|
1,0
|
5
|
алюминий
|
Запишите в ответе номера выбранных маятников.
Ответ:
Не забудьте
перенести все ответы в бланк ответов № 1 в соответствии с инструкцией по
выполнению работы.
Проверьте,
чтобы каждый ответ был записан в строке с номером соответствующего задания.
Часть 2
Для записи
ответов на задания 24–30 используйте БЛАНК ОТВЕТОВ № 2. Запишите сначала номер
задания (27, 28 и т. д.), а затем решение соответствующей задачи. Ответы
записывайте чётко и разборчиво.
Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3
расположены на одинаковом расстоянии а друг от друга (см. рисунки 1 и
2). В каждом проводнике протекает электрический ток силой I. Токи во
всех проводниках текут в одном направлении. Определите направление
результирующей силы, действующей на проводник 1 со стороны проводников 2 и 3.
Сделайте рисунок, указав в области проводника 1 вектора магнитной индукции
полей, созданных проводниками 2 и 3, вектор магнитной индукции результирующего
магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на
законы электродинамики.
Рис.
1
Полное
правильное решение каждой из задач 25–30 должно содержать законы и формулы,
применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также
математические преобразования, расчёты с численным ответом и при необходимости
рисунок, поясняющий решение.
Тележка массой 2 кг, прикреплённая к горизонтальной
пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает свободные гармонические колебания.
Амплитуда колебаний тележки равна 0,1 м. Какова максимальная скорость тележки?
Массой колёс можно пренебречь.
Плоская монохроматическая световая волна падает по
нормали на дифракционную решетку с периодом 5 мкм. Параллельно решетке позади
нее размещена собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см. Дифракционная
картина наблюдается на экране в задней фокальной плоскости линзы. Расстояние
между ее главными максимумами 1-го и 2-го порядков равно 18 мм. Найдите длину
падающей волны. Считать для малых углов sinφ »
tgφ.
В вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом
сверху, под поршнем находится одноатомный идеальный газ. В начальном состоянии
поршень массой M и площадью основания S покоится на высоте h,
опираясь на выступы (см. рис. 1). Давление газа p0 равно внешнему
атмосферному. Какое количество теплоты Q нужно сообщить газу при
медленном его
нагревании, чтобы поршень оказался на высоте H
(см. рис. 2)? Тепловыми потерями пренебречь.
Источник постоянного тока с ЭДС E=10 В и внутренним , r сопротивлением r=0,4 Ом подсоединён к
параллельно соединённым резисторам R1 =4 Ом, R2 =6 Ом и конденсатору. Определите ёмкость конденсатора C,
если энергия электрического поля конденсатора равна W=60 мкДж.
Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной
волны l = 1,1·10–10
м падает по нормали на пластинку и создаёт давление Р = 1,26·10–6
Па. При этом 70% фотонов отражается, а остальные проходят сквозь пластинку.
Определите концентрацию фотонов в пучке падающего излучения. Рассеянием и
поглощением излучения пренебречь. Считать, что фотоны в пучке распределены
равномерно.
В гладкий высокий стакан
радиусом 4 см поставили однородную тонкую палочку длиной 10 см и массой 0,9 г,
после чего в стакан налили до высоты h=4 см жидкость, плотность которой составляет 0,75
плотности материала
палочки. Найдите модуль силы 𝐹⃗, с которой верхний конец h
палочки давит на стенку стакана. Сделайте рисунок с
указанием сил, действующих на палочку.
|
Проверьте,
чтобы каждый ответ был записан рядом с номером соответствующего задания.
|
|
Ответы к заданиям
№
задания
|
Ответ
|
1
|
- 2,5
|
2
|
0,32
|
3
|
1,4
|
4
|
25
|
5
|
33
|
6
|
43
|
7
|
1,5
|
8
|
100
|
9
|
1
|
10
|
145
|
11
|
23
|
12
|
6
|
13
|
1
|
14
|
6
|
15
|
15
|
16
|
11
|
17
|
31
|
18
|
20
|
19
|
31
|
20
|
135
|
21
|
253
|
22
|
111
|
23
|
14
|
Критерии оценивания заданий с развёрнутым
ответом
Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3
расположены на одинаковом расстоянии а друг от друга (см. рисунки 1 и
2). В каждом проводнике протекает электрический ток силой I. Токи во
всех проводниках текут в одном направлении. Определите направление
результирующей силы, действующей на проводник 1 со стороны проводников 2 и 3.
Сделайте рисунок, указав в области проводника 1 вектора магнитной индукции
полей, созданных проводниками 2 и 3, вектор магнитной индукции результирующего
магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на
законы электродинамики.
Рис. 1
Возможное решение
|
1.
На проводник 1 со стороны проводников 2 и 3 действует
результирующая сила, направленная вертикально вниз (см. рисунок).
2.
Вокруг проводников 2 и 3 возникает магнитное поле, линии
индукции которого являются окружностями. Направление линий индукции
магнитного поля определяется правилом буравчика (см. рисунок). Вектор
магнитной индукции результирующего магнитного по! ля в области ! ! ! проводника
1 определяется принципом суперпозиции: ! B B B23 = +2 3, где B2 и B3 – векторы индукции
магнитных полей, созданных проводниками 2 и 3. Поскольку проводник 1
находится на одинаковом расстоянии а от каждого из проводников 2 и 3,
и по проводникам протекают токи одинаковой силы,
! ! то B2
=B3 =B.
|
! !
3.
Из геометрических построений видно, что угол между векторами B2 и B3 составляет 60о,
а значит, α 30= о.
Следовательно, вектор индукции ! результирующего магнитного поля B23, созданного
проводниками 2 и 3, направлен горизонтально влево (см. рисунок). !
4.
Со стороны результирующего магнитного поля ! B23 на проводник 1 с
током действует сила Ампера FA1, направление которой определяется правилом
левой руки. Таким образом, результирующая сила, действующая на проводник 1 со
стороны проводников 2 и 3, направлена вертикально вниз
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Приведено полное
правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: п. 1)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и
законов (в данном случае: картина линий индукции магнитного поля длинного
проводника с током, принцип суперпозиции магнитных полей, правило буравчика,
правило левой руки)
|
3
|
Дан правильный ответ, и
приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих
недостатков.
В объяснении не указано
или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один
из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.
(Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.) И (ИЛИ)
Указаны все
необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них
содержится один логический недочёт. И (ИЛИ)
|
2
|
В решении имеются
лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не
отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется
неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений,
законов (формул), необходимых для полного верного объяснения
|
|
Представлено решение, соответствующее одному
из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено
объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ
Указаны все
необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения,
направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все
необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся
рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все
необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются
верные рассуждения, направленные на решение задачи
|
1
|
Все случаи решения,
которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2,
3 балла
|
0
|
Максимальный балл
|
3
|
Тележка массой 2 кг, прикреплённая к горизонтальной
пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает свободные гармонические колебания.
Амплитуда колебаний тележки равна 0,1 м. Какова максимальная скорость тележки?
Массой колёс можно пренебречь.
Возможное решение
|
В случае гармонических колебаний максимальная потенциальная энергия
пружины равна максимальной кинетической энергии тележки: kA2 mV2
=
2 2 , где k –
жёсткость пружины, A – амплитуда колебаний тележки, m – масса
тележки, V – максимальная скорость тележки.
|
В итоге получим: V A= k =
0,1 200 =1м/с.
m 2
Ответ: V=1 м/с
|
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Приведено полное
решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и
физические законы, закономерности, применение которых необходимо для
решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон сохранения
механической энергии при гармонических колебаниях);
II)
описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в
варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных
обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III)
проведены необходимые математические преобразования и расчёты
(подстановка числовых данных в конечную формулу), приводящие к правильному
числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями);
IV)
представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины
|
2
|
Правильно записаны все
необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены
преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько
из следующих недостатков.
Записи, соответствующие
пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются
лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не
зачёркнуты. И (ИЛИ)
В необходимых
математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или
в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)
|
1
|
Все случаи решения,
которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2
балла
|
0
|
Максимальный балл
|
2
|
Плоская монохроматическая световая волна падает по
нормали на дифракционную решетку с периодом 5 мкм. Параллельно решетке позади
нее размещена собирающая линза с фокусным расстоянием 20 см. Дифракционная
картина наблюдается на экране в задней фокальной плоскости линзы. Расстояние
между ее главными максимумами 1-го и 2-го порядков равно 18 мм. Найдите длину
падающей волны. Считать для малых углов sinφ »
tgφ.
Возможное решение
|
В соответствии с условием наблюдения главных максимумов при
нормальном падении монохроматического света с длиной волны λ на решётку с
периодом d:
𝑑𝑠𝑖𝑛φ
= 𝑘λ, где k -порядок максимума. Так как можно считать sinφ » tgφ, то ! = #$, где x – расстояние
от нулевого
" %
до k-го максимума; F
– фокусное расстояние линзы, равное расстоянию от дифракционной решетки до
экрана.
Следовательно, расстояние
между главными максимумами 1-го и 2-го порядков 𝑥& − 𝑥’ = $"(#%!)#").
Определим длину волны падающего света
𝑑(𝑥& −
𝑥’) 5 ∙ 10)+ ∙ 18 ∙ 10),
.
0,2 Ответ:
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Приведено полное
решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и
физические законы, закономерности, применение которых необходимо для
решения задачи выбранным способом (в данном случае: формула для
дифракционной решетки, геометрическое соотношение);
II)
описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в
варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных
обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III)
проведены необходимые математические преобразования и расчёты
(подстановка числовых данных в конечную формулу), приводящие к правильному
числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями);
IV)
представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины
|
2
|
Правильно записаны все
необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены
преобразования,
|
1
|
направленные
на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи,
соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются
лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не
зачёркнуты. И (ИЛИ)
В необходимых
математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует
пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения
величины)
|
|
Все
случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления
оценок в 1 или 2 балла
|
0
|
Максимальный балл
|
2
|
В
вертикальном цилиндре с гладкими стенками, открытом сверху, под поршнем
находится одноатомный идеальный газ. В начальном состоянии поршень массой M
и площадью основания S покоится на высоте h, опираясь на выступы
(см. рис. 1). Давление газа p0 равно внешнему
атмосферному. Какое количество теплоты Q нужно сообщить газу при
медленном его
нагревании, чтобы поршень оказался на высоте H
(см. рис. 2)? Тепловыми потерями пренебречь.
Возможное решение
|
1.
Систему отсчёта, связанную с Землёй, будем считать
инерциальной. В процессе медленного подъёма поршня его ускорение считаем
ничтожно малым. Поэтому сумма приложенных к поршню сил при его движении равна
нулю. В проекциях на вертикальную ось y получаем: F F Mg1-
-0 =0, или pS p S Mg1 -
0 -
=0.
Отсюда получаем
давление газа p1 под движущимся поршнем: p1 =
+p0 MgS .
ìïpV=nRT,
2.
Используем модель одноатомного идеального газа: íU=
3nRT.
ïî 2
|
Отсюда получаем: U=pV .
Внутренняя энергия газа в исходном
состоянии U0 =32p Sh0 ,
а в конечном состоянии
U1 = 32 pSH1 = 32(
p S Mg H0 + )
.
3.
Процесс движения поршня идёт при постоянном давлении газа p1.
Поэтому из первого начала термодинамики получаем: Q U U=
1- 0 +p V U U1D =
1- 0 +pS H h1 (
- ).
Подставляя сюда выражения для p1, U0
и U1, получим:
Q=3(
p S Mg H0 + ) - 32p Sh p S Mg H h0
+(
0 + )( - )=. 2
=3Mgh+5(Mg
p S H h+ 0
)×( - )
2 2
Ответ: Q=3Mgh+5(Mg
p S H h+ 0
)×( - )
2 2
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Приведено полное решение, включающее следующие
элементы:
I)
записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение
которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном
случае: второй закон Ньютона, уравнение Менделеева – Клапейрона, выражение
для внутренней энергии одноатомного идеального газа, первое начало
термодинамики, связь давления и силы);
II)
описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в
варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных
обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III)
проведены необходимые математические преобразования и расчёты,
приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с
промежуточными вычислениями);
IV)
представлен правильный ответ
|
3
|
Правильно записаны
все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и
проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из
следующих недостатков.
Записи,
соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
|
2
|
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно,
неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в
скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ)
В необходимых
математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
|
|
Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы,
применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо
преобразований с их использованием, направленных на решение
задачи. ИЛИ
В решении отсутствует
ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или
утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные
преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных
формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в
основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные
преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
Все
случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления
оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
Максимальный балл
|
3
|
Источник постоянного тока с ЭДС E=10 В и внутренним , r сопротивлением r=0,4 Ом подсоединён к
параллельно соединённым резисторам R1 =4 Ом, R2 =6 Ом и конденсатору. Определите ёмкость конденсатора C,
если энергия электрического поля к онденсатора равна W=60 мкДж.
Возможное решение
|
1.
Конденсатор заряжен, поэтому ток через него не течёт. Согласно
закону
Ома для замкнутой
цепи через источник течёт ток силы I =
E , где r + R0
RR
R0 =R R11 2+
2 – сопротивление
внешней цепи (параллельно соединённых
резисторов R1 и R2).
2.
Так как конденсатор подключён параллельно с резисторами R1
и R2, то
ER ER R
напряжение на конденсаторе U =
IR0 = r +R00 = r R( 1+R1 22)+R R1 2 .
3.
Определим энергию электрического поля конденсатора:
W
= CU2 = Cæçr R( 1+ERR R1 22)+R R1 2 øö÷2, откуда найдём ёмкость конденсатора
2 2 è
С:
æ r
R( +R )
+R R ö2
C= 2W èç 1 ER R1 22 1 2 ÷ø
=120 10× -6 ×èçæ 0,4 1024 10× × + 24 ö÷ø2 »1,6 10×
-6Ф.
Ответ: C»1,6 мкФ
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Приведено полное
решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и
физические законы, закономерности, применение которых необходимо для
решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон Ома для полной
электрической цепи и для участка цепи, формула для расчёта сопротивления
параллельно соединённых резисторов, выражение для энергии электрического поля
конденсатора);
II)
описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в
варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи);
III)
проведены необходимые математические преобразования и расчёты,
приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с
промежуточными вычислениями);
IV)
представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины
|
3
|
Правильно записаны все необходимые положения теории,
физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования. Но имеются следующие недостатки.
Записи,
соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
ИЛИ
|
2
|
В решении лишние
записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения
(не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.).
ИЛИ
В необходимых
математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или)
преобразования/ вычисления не доведены до конца.
ИЛИ
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
|
|
Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие
физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без
каких-либо преобразований с их использованием, направленных
на решение задачи, и ответа. ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения
задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически
верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных
формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе
решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с
имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
Все
случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления
оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
Монохроматическое рентгеновское излучение с длиной
волны l = 1,1·10–10
м падает по нормали на пластинку и создаёт давление Р = 1,26·10–6
Па. При этом 70% фотонов отражается, а остальные проходят сквозь пластинку.
Определите концентрацию фотонов в пучке падающего излучения. Рассеянием и
поглощением излучения пренебречь. Считать, что фотоны в пучке распределены
равномерно.
Возможное решение
|
1.
При взаимодействии излучения с пластинкой фотоны, проходящие
через неё, не оказывают давления на пластинку.
2.
Отражённые фотоны передают пластинке импульс, равный по модулю
суммарному изменению импульсов всех отражённых фотонов:
|
pS
=
Dp N p p=
æç!"¢
-
!"ö÷=
2Nhλ , è ø
!"
где p¢ =
-!p", (!p p"
!", ¢–
импульсы падающих и отражённых фотонов
соответственно), а
модуль импульса фотона равен p=h. λ Пусть N – число отражённых фотонов. Тогда
N N=η 0, η = 0,7– доля отражённых фотонов.
N0 – число падающих фотонов.
В соответствии со вторым законом Ньютона сила, с которой
излучение p
действует на
пластинку за время t, равна F =
S , а давление P=F ,
t S
где S – площадь пластины. Получим:
2N ηh
P =.
(1)
3.
Запишем выражение для числа фотонов, падающих на пластинку за время t.
Учтём, что за время t фотоны, двигаясь со скоростью света, попадут на
площадку S из цилиндра с основанием S и боковой
образующей длиной ct. Объём этого цилиндра равен Sct. Поэтому
N0 =nSct,
(2)
где n – концентрация фотонов в пучке, c –
скорость света.
4.
Решая уравнения (1) и (2),
получим: n= Pλ
= 2 0,7 3
101,26 10× -68×1,1 10×6,6
10× × -10-34 =5 10×
8м-3.
2ηch × × ×
Ответ: n=5 10× 8
м–3
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Приведено полное решение, включающее следующие
элементы:
I)
записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение
которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном
случае: второй закон Ньютона, формулы для импульса фотона, давления
излучения, выражение для числа фотонов, падающих на пластинку);
II)
описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в
варианте КИМ, обозначений величин, используемых
в
условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании
физических законов);
III)
представлены необходимые математические преобразования и
расчёты (подстановка числовых данных в конечную формулу),
|
3
|
приводящие к правильному числовому ответу (допускается
решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен
правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
|
|
Правильно записаны все
необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены
необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие
пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются
лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не
отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых
математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или
в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)
|
2
|
Представлены записи, соответствующие одному из
следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие
физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи,
без каких-либо преобразований с их использованием,
направленных на решение задачи. ИЛИ
В решении отсутствует
ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или
утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные
преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных
формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в
основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные
преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
Все случаи решения,
которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3
балла
|
0
|
Максимальный балл
|
3
|
В гладкий высокий стакан
радиусом 4 см поставили однородную тонкую палочку длиной 10 см и массой 0,9 г,
после чего в стакан налили до высоты h=4 см жидкость, плотность которой составляет 0,75
плотности материала
палочки. Найдите модуль силы 𝐹⃗, с которой верхний конец h
палочки давит на стенку стакана. Сделайте рисунок с
указанием сил, действующих на палочку.
Возможное решение
|
Обоснование N→
1.
Выберем систему отсчёта, неподвижно связанную с Землёй, и будем
считать эту систему отсчёта инерциальной (ИСО).
2.
палочку будем считать абсолютно твёрдым телом. H
3.
Сумма сил, приложенных к палочке, равна нулю, так h как она не
движется поступательно.
4.
Условие равновесия относительно вращательного F→1
движения – равенство
нулю суммы моментов сил, приложенных к телу, относительно оси, проходящей
через нижний конец палочки.
5.
По третьему закону Ньютона сила, с которой верхний конец
палочки давит на стенку стакана равна F = N.
Решение
1. Высота конца палочки относительно
дна стакана
H = l2 - 4R2 = 0,12 - 4 0× ,042 = 0,06 м, где l – длина
палочки, R – радиус стакана.
2.
Сила Архимеда ℎ
𝐹Арх = ρж <𝐻
𝑉@ 𝑔 ρ 𝐻 𝑚𝑔,
где V – объём палочки, r – её плотность, ρж– плотность
жидкости.
3.
Поскольку палочка покоится, сумма приложенных к ней сил равна
нулю. Поэтому можно записать правило моментов так, чтобы исключить из него !!" !!" упоминание
неизвестных сил F1 и F2 , т.е. записать
это правило относительно оси, проходящей перпендикулярно рисунку через нижний
конец палочки:
𝑚𝑔𝑅
− 𝐹Арх D1& ctg αI − 𝑁𝐻
= 0, где ctgα=
2HR.
4.
Отсюда:
𝑁
= 𝑚𝑔 −
𝐹Арх D&13
ctg αI =mgHR
æççè1-ρρж çæèHh öø÷2øö÷÷=
|
=9
10× -4
×10× 00,,0406æçè1-0,75× 00,,040622 ö÷ø = 4 10× -3
Н.
По третьему закону Ньютона N
= F, поэтому F=4 10× -3 Н.
Ответ: F=4 10× -3 Н
|
|
Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
Критерий 1
|
|
Верно обоснована
возможность использования законов (закономерностей). В данном случае:
выбор инерциальной системы отсчёта, модель твердого тела, особенности
применимости условий равновесия
|
1
|
В обосновании отсутствует один или несколько из элементов. ИЛИ В
обосновании допущена ошибка.
ИЛИ
Обоснование отсутствует
|
0
|
Критерий 2
|
|
I)
записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение
которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном
случае: условия равновесия твёрдого тела относительно вращательного
движения, закон
Архимеда);
II)
сделан правильный рисунок с указанием сил, действующих на
тело;
III)
описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения
физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в
варианте КИМ, обозначений величин, используемых
в
условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании
физических законов);
IV)
проведены необходимые математические преобразования и расчёты
(подстановка числовых данных в конечную формулу), приводящие к правильному
числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными
вычислениями);
V)
представлен правильный ответ с указанием единиц измерения
искомой величины
|
3
|
Правильно записаны все
необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены
необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих
недостатков.
Записи,
соответствующие пунктам II и III, представлены не в полном объёме или
отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются
лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не
отделены от решения и не зачёркнуты.
|
2
|
И (ИЛИ)
В необходимых
математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/ вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует
пункт V, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения
величины)
|
|
Представлены записи, соответствующие одному из
следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы,
применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо
преобразований с их использованием, направленных на решение
задачи. ИЛИ
В решении отсутствует
ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или
утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные
преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных
формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в
основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные
преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
Все случаи решения, которые не соответствуют
вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
Максимальный балл
|
4
|
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.