Егэ 2010 по физике решение задач

ЕГЭ 2010, Физика, Подготовительный курс, Решение задач, Разбор реальных экзаменационных заданий, Касаткина И.Л., 2008.

  В пособии кратко изложен весь курс физики средней школы. Приведены основные законы и формулы, показаны особенности их применения на отдельных примерах. Даны ответы на множество качественных вопросов, встречающихся в тестах части А и показано решение задач средней и повышенной трудности частей В и С Единого государственного экзамена (ЕГЭ) по физике. Для проверки знаний приведены 5 проверочных экзаменов типа ЕГЭ по разным разделам курса физики и ко всем даны пояснения и решения.
Пособие незаменимо при подготовке к ЕГЭ по физике. Оно может быть полезным учащимся старших классов школ, лицеев, гимназий и колледжам, а также абитуриентам и лицам, занимающимся самообразованием.

Дата публикации: 03.09.2013 10:34 UTC

Теги:

ЕГЭ по физике :: физика :: Касаткина

04.10.2013

Полная сборка всех задания с ЕГЭ по физике в 2010 году.

Содержит несколько десятков вариантов, на основе которых были собирались КИМы по физике в 2010 году.

Файл не содержит ответов и критериев оценки заданий. Собраны все варианты всех регионов.

СКАЧАТЬ

https://down.ctege.info/ege/2010/real/fizika/fizika2010real.pdf

Физика. ЕГЭ 2010. 32 реальных варианта (с решениями задач группы С):

Единый государственный экзамен по Физике, 2010г. Варианты № 101 — № 132. Решения заданий группы С. Примечание: Ответов к заданиям групп А и В нет.

Введение……………………………………………………………………………….   3
Методика оценивания решения заданий с развернутым
ответом в экзаменационных работах ЕГЭ по физике……………… 10
1. МЕХАНИКА……………………………………………………………………. 14
1.1. Кинематика…………………………………………………………………….. 14
Примеры решения задач и методические рекомендации…… 14
Задачи для самостоятельного решения…………………………….. 26
1.2. Динамика……………………………………………………………………….. 34
Примеры решения задач и методические рекомендации…… 34
Задачи для самостоятельного решения…………………………….. 45
1.3.Статика…………………………………………………………………………… 54
Примеры решения задач и методические рекомендации…… 54
Задачи для самостоятельного решения…………………………….. 61
1.4. Законы сохранения в механике………………………………………… 71
Примеры решения задач и методические рекомендации…… 71
Задачи для самостоятельного решения…………………………….. 87
1.5. Механические колебания и волны……………………………………100
Примеры решения задач и методические рекомендации……100
Задачи для самостоятельного решения……………………………..118
2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА…..124
2.1. Молекулярная физика………………………………………………………124
Примеры решения задач и методические рекомендации……124
Задачи для самостоятельного решения……………………………..139
2.2. Термодинамика……………………………………………………………….147
Примеры решения задач и методические рекомендации……147
Задачи для самостоятельного решения……………………………..166
3. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА…………………………………………………..180
3.1. Электрическое поле…………………………………………………………180
Примеры решения задач и методические рекомендации……180
Задачи для самостоятельного решения……………………………..203
3.2. Законы постоянного тока…………………………………………………213
Примеры решения задач и методические рекомендации……213
Задачи для самостоятельного решения……………………………..234
3.3. Магнитное поле……………………………………………………………….243
Примеры решения задач и методические рекомендации……243
Задачи для самостоятельного решения……………………………..254
3.4. Электромагнитная индукция……………………………………………260
Примеры решения задач и методические рекомендации……260
Задачи для самостоятельного решения……………………………..269
3.5. Электромагнитные колебания и волны……………………………..278
Примеры решения задач и методические рекомендации……278
Задачи для самостоятельного решения……………………………..289
3.6. Оптика…………………………………………………………………………….292
Примеры решения задач и методические рекомендации……292
Задачи для самостоятельного решения……………………………..318
4. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА…………………………………………………..330
4. ]. Корпускулярно-волновой дуализм……………………………………330
Примеры решения задач и методические рекомендации……330
Задачи для самостоятельного решения……………………………..338
4.2. Физика атома…………………………………………………………………..342
Примеры решения задач и методические рекомендации……342
Задачи для самостоятельного решения……………………………..350
4.3. Физика атомного ядра……………………………………………………..353
Примеры решения задач и методические рекомендации……353
Задачи для самостоятельного решения……………………………..359
Заключение……………………………………………………………………………362
Литература……………………………………………………………………………363
Справочные данные………………………………………………………………364

В настоящее время для выпускников школ значительно расширились возможности выбора высшего учебного заведения для продолжения своего образования. Выпускники могут успешно сдать единые государственные экзамены (ЕГЭ) по ряду предметов, после чего подать заявления о зачислении сразу в несколько вузов. Также школьники имеют возможность участвовать в большом числе различных олимпиад. Это Всероссийские олимпиады школьников по различным предметам, проводимые Федеральным агентством по образованию, а также более 100 предметных и межпредметных олимпиад, проводимых под эгидой Российского союза ректоров органами государственной власти и высшими учебными заведениями. Победа в одной или в нескольких олимпиадах дает выпускнику возможность быть зачисленным в избранный им вуз без сдачи вступительных испытаний, либо получить значительные льготы при участии в конкурсе. Получение высокой оценки за экзаменационную работу ЕГЭ также практически гарантирует поступление в любое высшее учебное заведение.
Возможность подать заявления о зачислении сразу в несколько вузов делает проходной балл на первом этапе конкурсного отбора достаточно высоким. Естественное желание быть зачисленным в вуз как можно раньше может реализовать лишь тот абитуриент, который победил в одной или нескольких олимпиадах, или получил на единых государственных экзаменах весьма высокие оценки. Для этого необходимо не только изучить материал, изложенный в хорошо зарекомендовавших себя учебниках и сборниках задач по физике, но и уметь правильно выполнять задания с развернутым ответом (часть С) экзаменационной работы ЕГЭ. Настоящее пособие поможет выпускникам школы в подготовке к успешному решению заданий части С экзаменационной работы по физике.
На едином государственном экзамене по физике контролируются знания и умения из следующих разделов школьного курса физики.
1.  «Механика» (кинематика, динамика, элементы статики, законы сохранения в механике, механические колебания и волны) -около 30% заданий экзаменационной работы.
2.  «Молекулярная физика и термодинамика» (молекулярно-кинетическая теория, термодинамика, свойства паров, жидкостей и твердых тел) — около 25% заданий экзаменационной работы.
3.  «Электродинамика» (электростатика, законы постоянного тока, электрический ток в различных средах, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны, оптика, основы специальной теории относительности) — около 30% заданий экзаменационной работы.
4.  «Квантовая физика» (корпускулярно-волновой дуализм, физика атома, физика атомного ядра) — около 15% заданий экзаменационной работы.
Предполагается, что экзаменующиеся имеют необходимые представления о применении в физике методов научного познания (о наблюдении и описании физических явлений, моделировании явлений и объектов природы, построении научных гипотез, роли физического эксперимента, измерении физических величин, формулировке физических законов и теорий и установлении границ их применимости).
Экзаменационная работа состоит из трех частей. Первая часть (часть А) — это задания с выбором ответа (к каждому заданию приводится 4 варианта ответа, из которых верен только один). Вторая часть (часть В) содержит задания с кратким ответом (ответ представляется в виде числа, либо в виде указания соответствия между позициями вопроса и ответа). Наконец, третья часть (часть С) включает задания с развернутым ответом.
Экзаменационная работа может включать в себя от 35 до 40 заданий, из них на часть С обычно приходится 5-6 заданий. Общее количество заданий в экзаменационной работе по каждому из разделов приблизительно пропорционально его содержательному наполнению и учебному времени, отводимому на изучение данного раздела в школьном курсе физики. При этом задания части С являются заданиями высокого уровня сложности и проверяют умение использовать физические теории и законы в измененной или новой ситуации. Эти задания также позволяют про-
верить навыки комплексного использования знаний и умений из различных разделов курса физики. По этой причине выполнение таких заданий требует применения знаний сразу из двух-трех разделов физики, т.е. довольно высокого уровня подготовки. Задания части С играют важную роль в структуре контрольной работы ЕГЭ. Они в основном отражают уровень требований к вступительным испытаниям при поступлении на технические и физико-математические специальности большинства вузов нашей страны. Таким образом, включение в часть С сложных заданий разного уровня трудности позволяет дифференцировать абитуриентов при их дальнейшем отборе в вузы с различными требованиями к уровню подготовки поступающих.
Задания в части С группируются в соответствии с их тематической принадлежностью (от раздела «Механика» к разделу «Квантовая физика»). На решение этих заданий отводится около 2 астрономических часов (то есть в среднем около 20 минут на каждое задание). Так как на выполнение всей экзаменационной работы выделяется 3,5 астрономических часа, то процесс решения и оформления заданий части С занимает примерно 50% общего времени написания экзаменационной работы. В экзаменационном варианте перед заданиями части С предлагается инструкция, в которой приведены общие требования к оформлению развернутых решений. При выполнении заданий разрешается использовать линейку, а также непрограммируемый микрокалькулятор с возможностью вычисления тригонометрических функций.
За каждое правильно решенное задание части С экзаменующийся может получить 3 первичных балла, то есть всего за выполнение заданий части С можно получить 15-18 первичных баллов. Поскольку максимальное количество первичных баллов, на которое может быть оценена экзаменационная работа, равно 50, то баллы, полученные за задания части С, составляют 30-35% от максимально возможной суммы первичных баллов. Таким образом, задания части С играют значительную роль в контрольной работе ЕГЭ по физике — получение высокой итоговой оценки за экзамен без решения хотя бы нескольких заданий части С невозможно.
После проведения экзамена Рособрнадзором устанавливается минимальное количество баллов ЕГЭ, подтверждающее освоение выпускником программы среднего (полного) общего образования по физике. Это минимальное число баллов определяется объемом знаний и умений, без которых в дальнейшем невозможно продолжение образования в учреждениях среднего профессионального и высшего профессионального образования.
При подготовке к ЕГЭ по физике рекомендуется использовать учебники, имеющие гриф Министерства образования и науки РФ, пособия, включенные в перечень учебных изданий, допущенных Министерством образования и науки РФ, а также пособия, рекомендованные Федеральным институтом педагогических измерений (ФИПИ) для подготовки к единому государственному экзамену. Список некоторых таких изданий, вышедших к настоящему времени, приведен в конце данной книги.
Настоящее пособие состоит из четырех основных разделов, соответствующих основным разделам школьного курса физики. Внутри каждого раздела выделено несколько подразделов: в разделе «Механика»- пять, в разделе «Молекулярная физика и термодинамика» — два, в разделе «Электродинамика» — шесть, в разделе «Квантовая физика»-три. В каждом из подразделов приведены задачи с подробными решениями, а также задачи с ответами, предназначенные для самостоятельной подготовки. При этом решения первых трех задач в каждом подразделе написаны практически в строгом соответствии с требованиями, предъявляемыми экспертами при проверке решений заданий части С экзаменационной работы. Решения остальных задач в целом соответствуют этим требованиям (с целью сокращения объема пособия не везде упомянуто об используемых стандартных модельных предположениях, а также опущены промежуточные выкладки, числовые расчеты и проверка размерностей полученных ответов — эти операции читателям рекомендуется воспроизвести самостоятельно). В конце каждого решения приведены краткие методические рекомендации, которые могут представлять собой указание на возможность применения в данном случае тех или иных физических законов или формул, пояснения по поводу использованных в решении математических приемов,  описание ошибок, часто
встречающихся при решении задач данного вида. Для того чтобы получить представление о требованиях, предъявляемых к решениям заданий части С, рекомендуется перед началом работы с пособием ознакомиться с приведенной ниже методикой оценивания решения заданий с развернутым ответом в экзаменационных работах ЕГЭ по физике.
Пособие содержит более 600 задач (более 200 — с решениями и около 400 — с ответами). Большинство из вошедших в пособие задач в течение ряда лет использовались в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова в качестве заданий для различных олимпиад школьников по физике, а также при проведении устных и письменных вступительных испытаний на физический факультет, факультет вычислительной математики и кибернетики и факультет наук о материалах. Кроме того, в сборник вошло более 80 задач, которые использовались в качестве заданий экзаменационных работ ЕГЭ по физике прошлых лет (номера таких задач снабжены надстрочным индексом «Е» — например: 1.1.7.Е). Многие задачи из числа приведенных в сборнике давно стали классическими; а большинство задач являются в значительной степени оригинальными. Приведённые в настоящем сборнике условия задач были отредактированы, а решения и методические рекомендации — написаны или отредактированы авторами данной книги.
При работе над данным пособием авторы опирались на многолетние традиции преподавания физики, имеющиеся в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова, а также на богатый педагогический опыт, накопленный многими поколениями замечательных ученых и педагогов, работавших ранее и продолжающих работать в настоящее время на физическом факультете МГУ. Многие из них известны как авторы классических учебников по физике для школы, средних специальных и высших профессиональных учебных заведений, а также как выдающиеся популяризаторы науки. Авторы считают своим долгом упомянуть здесь ряд педагогов физического факультета МГУ, лекции и книги которых открыли удивительный мир физики многим поколениям школьников и студентов: это А. И. Буздин,   Г. А. Бендриков,   Б. Б. Буховцев,   В. И. Григорьев,
В. Г. Зубов, В. А. Ильин, В. И. Ивсронова, С. Г. Калашников, В. В. Керженцев, В. Д. Кривченков, И. В. Кривченков, С. С. Кротов, Г. С. Ландсберг, А. Б. Млодзеевский, А. Н. Матвеев, Г. Я. Мяки-шев, В. К. Петерсон, Г. Е. Пустовалов, Б. И. Спасский, Н. А. Свешников, С. П. Стрелков, К. Ф. Теодорчик, С. Э. Хайкин, В. П. Шаль-нов, М. П. Шаскольская, И. А. Эльцин, И. А. Яковлев.
Авторы выражают свою искреннюю благодарность профессорам и преподавателям физического факультета МГУ, которые своими ценными советами и замечаниями, высказанными в ходе многочисленных обсуждений, способствовали значительному улучшению материала, использованного при подготовке данной книги. Мы благодарим В. А. Алешкевича, П. Ю. Бокова, В. М. Буха-нова, А. В. Грачева, А. И. Гомонову, В. А. Грибова, К. Н. Драбо-вича, В. Ю. Иванова, Ю. А. Кокшарова, Г. А. Миронову, С. Ю. Никитина, В. И. Николаева, И. П. Николаева, К. В. Парфёнова, В. А. Погожева, Н. Б. Подымову, М. С. Полякову, И. М. Сараеву,
A. В. Селиверстова, Ю. В. Старокурова, В. С. Степанову, Н. И. Чистякову, В. И. Шмальгаузена и многих других.
Авторы также признательны руководству физического факультета МГУ, которое постоянно уделяло и уделяет большое внимание вопросам преподавания физики школьникам. Усилиями деканов факультета профессоров В. С. Фурсова, А. П. Сухорукова,
B. И. Трухина, а также профессоров Ю. Г. Пыркина, П. В. Короленко, В. А. Твердислова и доцентов А. И. Соколова, Н. А. Сухаревой, В. Н. Аксенова, в различные годы занимавших должности заместителей декана по учебной работе, в МГУ сформировался высокий уровень требований к задачам для олимпиад и вступительных испытаний по физике, задавший «высокую планку» при конкурсном отборе абитуриентов в высшие учебные заведения страны.
Авторы благодарны рецензенту настоящего пособия — доценту физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова к.ф.-м.н. Г.А. Чижову, внимательно прочитавшему рукопись и сделавшему ряд ценных замечаний, учет которых позволил улучшить структуру и содержание книги.
Пособие предназначено для школьных учителей физики, готовящих своих учеников к сдаче единого государственного экза-
мена по физике, а также учеников 10-х-11-х классов, которые желают углубить свои знания в области физики и подготовиться к сдаче ЕГЭ. Оно также может быть полезно абитуриентам, окончившим школу в прошлые годы и готовящимся сдавать или пересдавать ЕГЭ, руководителям школьных физических кружков, преподавателям заочных и вечерних физико-математических школ и подготовительных курсов. Пособие также может использоваться для подготовки к участию в различных олимпиадах школьников.
Авторы будут признательны за любые конструктивные замечания по содержанию пособия и за сообщения об обнаруженных опечатках, которые можно присылать по электронной почте Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.. С перечнем опечаток, обнаруженных авторами и читателями после сдачи пособия в печать, можно ознакомиться в сети Interact на странице http://genphys.phys.msu.ru/ol/egebook

ЕГЭ 2002-2010. Физика. Примеры решения задач части С — файл k1_p_11_07.doc

приобрести
ЕГЭ 2002-2010. Физика. Примеры решения задач части С
скачать (300.9 kb.)
Доступные файлы (3):

Смотрите также:
• ЕГЭ 2007. Физика. Тесты (Документ)
• Шпоры для ЕГЭ, экзаменов по физике (Документ)
• Второв В.Б. Примеры решения задач по ТАУ (Документ)
• Демонстрационные варианты ЕГЭ по дисциплинам естественно-научного профиля за 2002-2010 гг (Документ)
• Жданов М. Сборник заданий части C. Подготовка к ЕГЭ по математике. Решения задач (Документ)
• ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по электродинамике части С (Документ)
• ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по механике части С (Документ)
• Филонович Н.В. Физика: 7 класс: Задачи и решения к учебнику А.В.Перышкина Физика: 7 класс (Документ)
• ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по квантовой физике части С (Документ)
• ЕГЭ 2002-2004. Физика. Задания части C (Документ)
• Монастырский Л.М. и др. Физика. Подготовка к ЕГЭ-2010. (3 книги) (Документ)
• Боровой А.А., Финкельштейн Э.Б., Херувимов А.Н. Законы электромагнетизма (Документ)

k1_p_11_07.doc

Движение материальной точки по окружности

Лукина Галина Степановна

Методист ХКЗФМШ

Анализ контрольных, экзаменационных, олимпиадных заданий по физике показывает, что одной из наиболее трудных для учащихся тем является вращательное движение. Поэтому еще раз обратимся к вопросам, связанным как с кинематикой, так и с динамикой вращательного движения материальной точки.

1. Кинематика вращательного движения

Если точка движется по окружности радиуса R c угловой скоростью  ( рис. 1), то вектор, соединяющий центр вращения с движущейся точкой, называют радиусом-вектором точки. Радиус-вектор поворачивается на угол , а точка при этом проходит по дуге расстояние S.

1.1. Уг­ловой скоростью вращения ω называет­ся предел отношения угла поворота Δφ радиуса, проходящего через тело, ко времени Δt поворота на этот угол при стремлении Δt к нулю: ω = lim при Δt→ 0.

В СИ угол поворота измеряется в радианах (рад), а время — в секундах (с). Поэтому единица измерения угловой скорости рад/с (радиан в секунду). Размерность этой единицы 1/с или с^-1, что прочитыватся, как «радиан в секунду».

1.2. Модуль скорости |v| при движении по окружности называют линейной ско­ростью. Линейная и угловая скорости в любой момент времени связаны соот­ношением v = ωR, где R — радиус ок­ружности.

1.3. Движение по окружности называется равномерным, если линейная скорость, а значит, и угловая, остается постоянной =const, в противном случае движение называет­ся неравномерным. Угол поворота при равномерном движении по окружности равен  = t.

1.4. Период Т — это время одного оборота, частота n — число оборотов в секунду.

1 оборот соответствует 2 радиан, и ω = 2πn (если задана частота не в об/с, а в об/мин, не забудьте перевести ее значение в об/с, разделив данную частоту на 60 (1 мин = 60 с).

1.5.В случае неравномерного движения по окружности угловая скорость изменяется. По аналогии с поступательным движением характеристикой скорости изменения угловой скорости является ускорение, только в этом случае его называют угловым ускорением и обозначают :  = lim при Δt→ 0. Измеряется угловое ускорение в СИ в 1/с² (радиан в секунду за секунду.

1.6. Очень важный параметр движения — полное ускорение точки а, определяется полное ускорение двумя составляющими: нормальной и тангенциальной а = а_n + а_τ. (рис. 2).

Нормальная составляющая ускорения (или нормальное ускорение) характеризует изменение скорости по направлению в единицу времени, направлено перпендикулярно (нормально) к вектору скорости по радиусу к центру кривой; вычисляется по формулам а_n = = ²R.

Тангенциальная (касательная) составляющая ускорения (тангенциальное ускорение) характеризует изменение скорости по модулю в единицу времени; направлена по касательной к данной точке параллельно (или антипараллельно) к вектору скорости; вычисляется по формуле а_τ.=.

Полное ускорение является векторной суммой нормального и тангенциального; а так как нормальное и тангенциальное ускорения взаимно перпендикулярны, а =.

Даже если точка движется по окружности равномерно, скорость ее постоянно меняет направление, и, значит, присутствует нормальное ускорение.

1.7. Очень часто приходится выражать угловые величины через линейные или наоборот. Посмотрите внимательно на формулы, по которым рассчитываются параметры прямолинейного движения и движения по окружности, и вы обязательно увидите аналогию.

Прямолинейное движение	Движение по окружности
аn= 0
длина пути S = R	угол поворота 
Скорость v = R	угловая скорость 
ускорение тангенциальное a = R	угловое ускорение 
Равномерное
а = 0	 = 0
S = v t	 =  t
Равнопеременное
a = а = const	 = const
S = v0t +	φ = ω0t +
v = v0 + at	 = 0+t
v2 — v02 = 2aS	2 — 02 = 2 
vср=

1. Динамика вращательного движения

2.1. По второму закону Ньютона, F = ma, ускорение появляется только в том случае, если равнодействующая всех сил, действующих на точку, отлична от нуля.

Обратимся еще раз к понятию ускорения. Модуль скорости изменяется только в случае, если равнодействующая сила направлена параллельно вектору скорости. Иными словами, сила, параллельная вектору скорости, сообщает телу тангенциальное ускорение, F_׀׀= ma_τ.

Направление скорости может изменить сила, перпендикулярная вектору скорости. То есть,

сила, перпендикулярная вектору скорости, сообщает телу нормальное ускорение, F_= ma_n.

Поскольку при равномерном движе­нии по окружности а_ = 0, значит, полное ускорение тела а есть ускорение нормальное а_n. Направлено оно к центру вращения (окруж­ности), поэтому при равномерном движе­нии точки по окружности нормальное ускорение называют еще центростремительным.

2.2. При неравномерном движении по ок­ружности вектор ускорения а не на­правлен к центру вращения и его удобно разложить на две составляющие – нормальное и тангенциальное ускорение. Модуль нормального ускорения в любой момент времени можно найти по формуле , где v и ω — линейная и угловая скорости в этот момент. Из рисунка 2 видно, что при неравномерном движении по окружнос­ти проекция ускорения а на ось X, направленную вдоль радиуса к центру вращения, всегда равна а_n. На этом основано решение многих задач на не­равномерное движение по окружности.

2.3. Очень большие трудности у учащихся вызывают задачи, в которых рассматривается движение тела под действием нескольких сил, не всегда направленных вдоль одной оси. В этом случае можно посоветовать не отходить от принятой схемы расчета:

1. Выявление всех сил, действующих на тело.
2. Обязательное изображение всех этих сил на рисунке.
3. Выбор удобной для расчета системы координат.
4. Составление динамических уравнений (вначале в векторном виде, а затем в проекциях на выбранные координатные оси).

5. Сила, параллельная вектору скорости, сообщает телу тангенциальное ускорение. Сила, перпендикулярная вектору скорости, сообщает телу нормальное ускорение: F_׀׀= ma_τ, F_= ma_n.
3. Примеры решения задач
Задача 1. При какой скорости автомобиль «не занесет» на повороте горизонтальной дороги радиусом r = 100 м, если коэффициент трения между колесами и дорогой равен  = 0,1?

Решение

На автомобиль действует сила тяжести mg; сила реакции опоры N и сила трения F_тр, направленная перпендикулярно скорости к центру окружности (рис.3).

Выберем систему координат так, чтобы одна из осей (например, Х) была направлена в плоскости движения к центру вращения. Тогда вторая ось Y, перпендикулярная оси Х, будет направлена вертикально (вверх или вниз – значения не имеет). Направим ось Y вниз.

Запишем динамическое уравнение в векторном виде

mg + N+ F_тр= ma и в проекциях на координатные оси:

на ось Y: mg — N = 0, так как вдоль оси Y ускорение равно 0; отсюда N = mg ; F_тр= N = mg;

на ось Х: F_тр = ma_n, действующая вдоль этой оси сила трения перпендикулярна скорости F_трv, поэтому она сообщает автомобилю нормальное (центростремительное) ускорение a_n = v²/r.

Получаем mg = mv²/r, откуда находим значение скорости v ==10 м/с = 36 км/ч. (ускорение свободного падения принимаем равным 10 м/с² ).

Ответ: скорость автомобиля не должна превышать 10 м/с, что соответствует 36 км/ч.
Задача 2. При каком числе оборотов в минуту тело, лежащее на горизонтальной вращающейся платформе на расстоянии r = 5 м от ее центра, не удержится на ней при коэффициенте трения между телом и платформой  = 0,1?

Решение

На тело действует сила тяжести mg; сила реакции опоры N и сила трения F_тр, направленная перпендикулярно скорости к центру вращения платформы (рис.3).

Выберем систему двух взаимно перпендикулярных координат Х и Y, направив их по принципу, обусловленному в предыдущей задаче. Динамическое уравнение имеет вид: mg+N+F_тр = ma_. Запишем его в проекциях на координатные оси.

На ось Y: mg-N=0, так как вдоль оси Y ускорение равно 0; отсюда N= mg ; F_тр= N = mg.

На ось Х: F_тр = ma_n, так как действующая вдоль этой оси сила трения перпендикулярна скорости, и, значит, сообщает телу нормальное ускорение a_n = ²_минr . Здесь удобен именно этот вариант формулы нормального ускорения, так как искомая величина может быть выражена через угловую скорость n_мин= /2 (заметьте, что значение частоты вращения n получается в этом случае в оборотах в секунду). Итак, mg = m²_минr, g = 4²n² _минr, . Подставляя данные величины, получаем n ≥ 0,45 об/с = 4,2 об/ мин.

Ответ: тело не удержится на платформе при частоте вращения большей, чем 4,2 об/мин.
Задача 3. С какой угловой скоростью  должна вращаться горизонтальная центрифуга, чтобы космонавт испытывал 8-кратную перегрузку, если радиус центрифуги r = 5 м?

Решение

Перегрузкой называют число, равное отношению реакции опоры, действующей на тело (в данном случае, на космонавта), к силе тяжести его. Значит, N = 8 mg.

Рассмотрим силы, действующие на космонавта в горизонтально-вертикальной системе координат ХОУ. В вертикальном направлении сила тяжести mg уравновешивается силой реакции горизонтальной опоры R (рис.4), mg = R.

Сила реакции опоры N (в данной задаче опорой является вертикальная стенка центрифуги) направлена горизонтально к центру вращения. Значит, в направлении оси Х единственная сила реакции опоры N, перпендикулярная скорости движения, сообщает космонавту нормальное ускорение: N = ma_n = m²r. 8 mg = m ²r, отсюда  =;  = 4 с^-1.

Учащимся 10 и 11 класса

Варианты КИМ ЕГЭ по физике прошлых лет, с решениями

• ЕГЭ 2007, 15 вариантов. Часть С (с решениями) (архив, 2,91Мб)
• ЕГЭ 2008, 14 вариантов. Часть С (с решениями) (архив, 1,71Мб)
• ЕГЭ 2008, 14 вариантов. Часть С (с решениями, продолжение) (архив, 1,71Мб)
• ЕГЭ 2008, 15 вариантов. Часть С (с решениями, продолжение) (архив, 1,84Мб)
• МКТ, 16 задач. Часть С (с решениями) (архив, 1,61Мб)
• МКТ и термодинамика, 16 задач. Часть С (с решениями, продолжение) (архив, 1,61Мб)
• Электродинамика, 26 задач. Часть С (с решениями) (архив, 3,71Мб)
• Колебания и волны, 16 задач. Часть С (с решениями) (архив, 1,62Мб)
• Квантовая физика, 16 задач. Часть С (с решениями) (архив, 1,15Мб)
• Качественные задачи, 10 задач. Часть С (с решениями) (архив, 1,53Мб)
• ЕГЭ 2012 Электродинамика, 3 задачи С1 (с решениями)
• Квантовая физика, 23 задачи. Часть С (условия)
• Квантовая физика, 23 задачи. Часть С (решения)
• Электродинамика, 45 задач. Часть С (условия)
• Электродинамика, 45 задач. Часть С (решения)
• МКТ и термодинамика, 29 задач. Часть С (условия)
• МКТ и термодинамика, 29 задач. Часть С (решения)
• Механика, 30 задач. Часть С (условия)
• Механика, 30 задач. Часть С (решения)
• ЕГЭ 2012. 1 вариант (реальное задание)
• ЕГЭ 2011 Варианты 201 202 203 задания части С и решения
• ЕГЭ 2010. 10 вариантов (А,В,С) (архив, 5Мб)

Задачи, тесты

Продолжение. См. № 19,
21/2009,
2,
3,
5/2010

Часть 3

Задания С1–С6 представляют собой задачи, полное решение которых необходимо записать в бланке ответов № 2. Рекомендуется провести предварительное решение на черновике. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1 и т. д.), а затем решение соответствующей задачи.

В задаче С1 следует записать развёрнутый ответ, поясняющий физические процессы, описанные в задаче, и ход ваших рассуждений.

C1. В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и её пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остаётся неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните.

Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать 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.

C2. На гладкой горизонтальной плоскости находится длинная доска массой M = 2 кг. По доске скользит шайба массой m = 0,5 кг. Коэффициент трения между шайбой и доской µ = 0,2. В начальный момент времени скорость шайбы υ₀ = 2 м/с, а доска покоится. Сколько времени потребуется для того, чтобы шайба перестала скользить по доске?

C3. Один моль одноатомного идеального газа переходит из состояния 1 в состояние 3 в соответствии с графиком зависимости его объёма V от температуры T (T₀ = 100 К). На участке 2–3 к газу подводят количество теплоты 2,5 кДж. Найдите отношение работы газа А₁₂₃ ко всему количеству подведённой к газу теплоты Q₁₂₃.

C4. Напряжённость электрического поля плоского конденсатора (см. рисунок) равна 24 кВ/м. Внутреннее сопротивление источника r  = 10 Ом, ЭДС = 30 В, сопротивления резисторов R₁ = 20 Ом, R₂ = 40 Ом. Найдите расстояние между пластинами конденсатора.

C5. На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жёсткая рамка из однородной тонкой проволоки, согнутой в виде равностороннего треугольника ADС со стороной, равной a (см. рисунок). Рамка, по которой течёт ток I, находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого B перпендикулярен стороне CD. Каким должен быть модуль индукции магнитного поля, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг стороны CD, если масса рамки m?

C6. В двух опытах по фотоэффекту металлическая пластинка облучалась светом с длинами волн соответственно λ₁ = 350 нм и λ₂ = 540 нм. В этих опытах максимальные скорости фотоэлектронов отличались в υ₁/ υ₂ = n = 2 раза. Какова работа выхода с поверхности металла?

Инструкция по проверке и оценке работ ч. 3

Решения заданий С1–С6 ч. 3 (с развёрнутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведённых ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 3 баллов.

Задача С1

Задача С2

Задача С3

Задача С4

Задача С5

Задача С6

Продолжение

следует

^* Текст в скобках <…> критериев оценки на 3 балла, а также критерии оценки на 2, 1 и 0 баллов такие же, как в предыдущей задаче. – Ред.