Transcript R 2

Петрозаводский государственный
университет
ЕГЭ по Физике
КОНСУЛЬТАЦИЯ ДЛЯ АБИТУРИЕНТОВ
7 апреля 2011 года
Структура экзаменационной работы
по физике в 2011 году
Часть 1 содержит 25 заданий А1 – А25 с выбором ответа.
К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, из
которых верен только один.
Часть 2 содержит 4 задания В1 - В4, к которым требуется
дать краткий ответ. В экзаменационной работе
предложены задания, в которых ответы необходимо
привести в виде набора цифр (задачи на соответствие).
Часть 3 содержит 6 заданий С1 - С6, для которых
необходимо привести развернутый ответ.
Система оценивания результатов работы
Часть 1: каждое задание оценивается в 1 балл
Часть 2: каждое задание оцениваются в 2 балла, если
верно указаны все элементы ответа, в 1 балл, если
допущена ошибка в указании одного из элементов ответа,
и в 0 баллов, если допущено более одной ошибки.
Часть 3: оценивается двумя экспертами с учетом
правильности и полноты ответа. Максимальный
первичный балл за каждое задание - 3 балла.
Максимальный первичный балл - 51
В 2010 г. минимальная граница составила 8 первичных
баллов (34 тестовых балла)
Пример (базовый уровень)
Правильно выполнили – 38%
Два тела движутся по взаимно перпендикулярным пересекающимся прямым,
как показано на рисунке. Модуль импульса первого тела р1 = 3 кг⋅м/с, а
второго тела р2 = 4 кг⋅м/с. Чему равен модуль импульса системы этих тел
после их абсолютно неупругого удара?
1) 1 кг⋅м/с
2) 5 кг⋅м/с
3) 4 кг⋅м/с
р  р1  р 2
р  р12  р22  5кг  м / c
р2
р
р1
4) 7 кг⋅м/с
Пример (базовый уровень)
Правильно выполнили – 12%
Два точечных заряда q1 = 200 нКл и q2 = 400 нКл находятся в вакууме. Определите величину напряженности электрического поля этих зарядов в точке А,
расположенного на прямой, соединяющей заряды, на расстоянии L = 1,5 м от
первого и 2L от второго заряда.
q1 = 200 нКл = 2·10-7 Кл
q1
E2
q2 = 400 нКл = 4·10-7 Кл
E
L = 1,5 м
Е-?
q2
E1
А
E2
L
2L
E  E1  E 2
kq1 9  109  2 107
E1  2 
 800 В / м
2
L
1,5
kq 2
9 109  4 107
E2 

 400 В / м
2
2
(2L)
4 1,5
E  E1  E 2  800  400  400 В / м
b
a
c
b
сab
Пример (повышенный уровень)
Однородный стержень длины L = 1 м и массы m = 2 кг удерживается в
горизонтальном направлении с помощью двух опор А и В, расстояние между
которыми S = 0,25 м. Определите силы реакции в опорах А и В.
L=1м
Необходимые условия
m = 2 кг
равновесия:
S = 0,25 м
N 1, N 2 - ?
F1  F2  F3  ...  0
M1  M2  M3  ...  0
MN1  MN2  Mmg  0
MF  F  h
Относительно т. А:
В
А
N1
L/2
mg
h – плечо силы
Относительно т. В:
M N2  Mmg  0
L
0
2
mgL 2  10 1
N2 

 40 H
2S
2  0,25
N2
S
M N1  M mg  0
L

 N1S  mg   S   0
2

 N2S  mg
N1 
mg  L  2S
2S

2 10  1  2  0,25
2  0,25
 20 H
Пример (повышенный уровень)
Правильно выполнили – 8%
Однородный стержень АВ массой m = 100 г покоится, упираясь в стык дна и
стенки банки концом В и опираясь на край банки в точке С. Модуль силы, с
которой стержень давит на стенку сосуда в точке С, равен 0,5 Н. Чему равен
модуль вертикальной составляющей силы, с которой стержень давит на сосуд в
точке В, если модуль горизонтальной составляющей этой силы равен 0,3 Н?
Трением пренебречь.
y
N1y
N1
m = 100 г Необходимые условия равновесия:
N1 = 0,5 Н
N3 = 0,3 Н
N2 - ?

F1  F2  F3  ...  0
M1  M2  M3  ...  0
N2
N1x
N1  N2  N3  mg  0
0x :  N1 sin   N 3  0
0y : N1 cos   N 2  mg  0
N3
sin  
N1
N2  mg  N1 cos   mg  N1 1  sin  
2
2
N3

x
mg
 N3 
2
2
2
2
 mg  N1 1  

mg

N

N

0,1

10

0,5

0,3
 0,6Н

1
3
 N1 
Пример (высокий уровень)
Алюминиевая спица длиной L = 25 см и площадью поперечного сечения S =
0,1 см2 подвешена на нити за верхний конец. Нижний конец опирается на дно
сосуда, в который налита вода. Длина погруженной части спицы l = 10 см. Найти
силу F, с которой спица давит на дно сосуда, если известно, что нить расположена вертикально. Плотность алюминия а = 2,7 г/см3, плотность воды в = 1 г/см3.
L = 25 см
S = 0,1 см2
l = 10 см
а = 2,7 г/см3
в = 1 г/см3
F-?
Условия равновесия:
mg  N  Fарх  Т  0
С
Mmg  MN  MFарх  MТ  0
Fарх
M mg  M N  M Fарх  0
Fарх  в Vпогрg  вlSg
А
О
Т

Уравнение моментов отн. т.О:
mg  OA  N  OC  Fарх  OB  0
L
l

mg  cos   N  Lcos   Fарх   L   cos   0
2
2

L
m  a V  a LS;
В
N

mg
L/2
L - l/2
l

a LSg  NL  вlSg  L    0
2
2

Sg 
l 

F  N   a L  вl  2     0,026Н
2
L 

Пример (повышенный уровень)
Правильно выполнили – 16%
В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находится вода и ее
пар. Поршень начинают выдвигать из сосуда. При этом температура воды и пара
остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде?
Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для
объяснения.
Т = const
Вода и водяной пар находятся в закрытом
сосуде длительное время
водяной пар является насыщенным
(процессы порообразования и конденсации
уравновешивают друг друга)
При выдвигании поршня происходит
изотермическое расширение пара, давление
насыщенного пара в этом процессе не меняются.
Парообразование будет преобладать над конденсацией.
Масса жидкости будет при этом уменьшаться, а масса пара увеличиваться.
При достижении т. b на изотерме вся вода превратится в пар и при
дальнейшем расширении его давление будет уменьшаться
Пример (базовый уровень)
Проводник, имеющий форму эллипсоида, заряжен отрицательно. На каком из
следующих рисунков лучше всего показано распределение зарядов в проводнике
и силовые линии электрического поля?
1
2
3
Условия равновесия зарядов в заряженном проводнике:
1)
Е0
2)
  const
4
Пример (базовый уровень)
Непроводящую сферу с зарядом +Q подносят близко к проводящей сфере
того же радиуса. Выберите верное из следующих утверждений.
1) Внутри проводящей сферы возникает электрическое поле.
2) Общий заряд проводящей сферы становится равным –Q.
3) Сферы начинают притягиваться друг к другу.
4)
Электростатические взаимодействия между сферами отсутствуют.
F
Е=0
F
Пример (базовый уровень)
При проведении эксперимента ученик исследовал зависимость модуля силы
упругости пружины от длины пружины, которая выражается формулой
F (l ) = k|l − l0| , где l0 – длина пружины в недеформированном состоянии. График
полученной зависимости приведен на рисунке. Какое(-ие) из утверждений
соответствует(-ют) результатам опыта?
А. Жесткость пружины равна 100 Н/м.
Б. Длина пружины в недеформированном
состоянии равна 6 см.
1)
2)
3)
4)
только А
только Б
и А, и Б
ни А, ни Б
В недеформированном состоянии l = 0
l0 = 6 см
В - верно
Закон Гука
F
6
Н
k

 100
l 0,06
м
А - верно
Пример (повышенный уровень)
На графике представлены результаты измерения напряжения на концах
участка цепи постоянного тока, состоящего из двух последовательно
соединенных резисторов при различных значениях резистора R2. С учетом
погрешностей измерений (R2 = ± 1 Ом, UAB = ± 0,2 В) определите силу тока
на участке цепи АВ.
1) 80 мА
2) 70 мА
3) 40 мА
4) 50 мА
Запишем теоретический закон
зависимости UАВ от R2:
UAB, B
U АВ  U1  U 2  U1  IR 2
5
причем при R2 = 0, UАВ = U1
4
При I = const зависимость UАВ(R2) - линейная
3
Аппроксимируем экспериментальные точки
прямой, так, чтобы она проходила через все
прямоугольные области.
2
I
UAB  U1 4,5  2

 0,05A  50мА
R2
50
1
0
10
20
30
40
50
R2, Ом
Пример (базовый уровень)
На графике представлены результаты измерения напряжения на концах
участка цепи постоянного тока, состоящего из двух последовательно
соединенных резисторов при различных значениях резистора R2. С учетом
погрешностей измерений (R2 = ± 1 Ом, UAB = ± 0,2 В) Какую из гипотез
подтверждают результаты эксперимента?
1) Сила тока участке АВ прямо
пропорциональна напряжению на его
концах и обратно пропорциональна
сопротивлению участка
2) Напряжение на участке АВ при
постоянной силе тока растет линейно с
увеличением сопротивления R1
3) Сила тока через резисторы R1 и R2
одинакова
4) Сопротивление участка АВ равно
сумме сопротивлений резисторов R1 и R2
UAB, B
5
4
3
2
1
0
10
20
30
40
50
R2, Ом
Пример (повышенный уровень)
Правильно выполнили – 16%
При изобарном нагревании газообразный гелий получил количество теплоты
100 Дж. Каково изменение внутренней энергии гелия? Масса гелия в данном
процессе не менялась.
He
Q = 100 Дж
P = const
m = const
U - ?
PV  RT
Первое начало термодинамики:
3
U  RT
2
A  PV
Q  U  A
- изменение внутренней энергии  молей
одноатомного идеального газа при изменении
его температуры на Т
-работа газа при изменении его объема на V
в изобарном процессе
- уравнение состояния идеального газа
Применительно к изобарному процессу:
PV  RT
3
3
5
2
Q  RT  PV  PV  PV  PV
PV  Q  А
2
2
2
5
2
3
2
U  Q  A  Q  Q  Q   100  60 Дж
5
5
5
Пример (высокий уровень)
Поршень массой m = 2 кг соединен с дном цилиндрического сосуда пружиной
жесткостью k = 100 Н/м. В сосуде под поршнем находится идеальный
одноатомный газ. В начальном состоянии расстояние между поршнем и дном
сосуда h = 0,2 м. Найти количество теплоты, которое нужно сообщить газу,
чтобы расстояние между поршнем и дном сосуда удвоилось. Считать, что
пружина недеформирована при h = 0. Атмосферное давление не учитывать.
m = 2 кг
3
Q


U

A

RT  A
k = 100 Н/м
2
h = 0,2 м
A  (Amg  AFупр )  (mgh  mgh 2
h2 = 2h
kh 2 kh 22
3 2


)  mgh  kh
2
2
2
Q -?
p1S  mg  kh
p1Sh  RT1
(mg  kh)h  RT1
p2S  mg  kh 2
p2Sh 2  RT2
(mg  2kh)2h  RT2
h(mg  3kh)
Q  U  A 
R
3
3 2
5
 h(mg  3kh)  mgh  kh  h( mg  6kh)  34 Дж
2
2
2
T  T2  T1 
Fгаза
Fупр
mg h
h2
Пример (высокий уровень)
По гладкой горизонтальной направляющей длины 2l свободно скользит бусинка с
положительным зарядом Q > 0 и массой m. На концах направляющей находятся
положительные заряды q > 0 (см. рисунок). Бусинка совершает малые колебания
относительно положения равновесия, период которых равен Т1 = 2 c. Чему
будет равен период колебаний бусинки, если заряды на концах направляющей
увеличить в 2 раза?
q
F  F1  F2
1
kqQ
kqQ
Fх  F1х  F2х 

2
(l  x) (l  x)2
Fх  ma x
4kqQlx
(l  x)2 (l  x)2
4kqQx
ma x 
l3
4kqQ

ml3
ma x 
F2
Q
q
F1
2
0
F2
x
x
F1
4kqQ
ax 
x0
3
ml
2
ml3
ml
2
ax   x  0
T
 2
 l

4kqQ
kqQ
T1
T2 
1 c
Если увеличить заряд q в 2 раза T уменьшиться в 2 раз
2
x
l
Пример (повышенный уровень)
Правильно выполнили – 40%
Напряжение на клеммах конденсатора в колебательном контуре меняется
с течением времени согласно графику на рисунке. Какое преобразование
энергии происходит в контуре в промежутке от 2 ⋅10–3 c до 3⋅10–3 с?
1) энергия электрического поля конденсатора
преобразуется в энергию магнитного поля
катушки
2) энергия магнитного поля катушки
преобразуется в энергию электрического поля
конденсатора
3) энергия электрического поля конденсатора
увеличивается до максимального значения
4) энергия движения электронов в проводах
W
преобразуется в энергию электрического поля W
конденсатора
0
Wэл
W  Wэл  Wм
Wм
t
Пример (высокий уровень)
Правильно выполнили – 10%
В идеальном колебательном контуре амплитуда колебаний силы
тока в катушке индуктивности Im = 5 мА, а амплитуда напряжения на
конденсаторе Um = 2 В. В некоторый момент времени напряжение на
конденсаторе равно 1,2 В. Найдите силу тока в катушке в этот
момент.
СU2 LI2
W  Wэл  Wм 

2
2
СU2m LI2m
W

2
2
С I2m
 2
L Um
Im = 5 мА
Um = 2 В
U = 1,2 В
I-?
СU
LI
СU


2
2
2
2
2
2
m
2
L
СU2 2 СUm2
I 
L
L
Im
5 103 2
2
2
I
Um  U 
2  1,22  4 103  4мА
Um
2
С 2
I   Um  U2 
L
2
Спасибо за внимание