Физика решу егэ 4145 - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Свет с длиной волны ангстрем падает нормально на дифракционную решётку. Одному из главных дифракционных максимумов соответствует угол дифракции 35°, а наибольший порядок наблюдаемого спектра равен 5. Найдите период данной решётки. Справка: 1 ангстрем  =  10⁻¹⁰ м.

Спрятать решение

Решение.

Условие наблюдения главных максимумов для дифракционной решетки имеет вид В данной задаче неизвестному порядку m главного максимума соответствует угол дифракции так что где период решетки d неизвестен, а m  — целое число.

Наибольший порядок m_max=5 наблюдаемого спектра соответствует углу дифракции так что период решетки равен

Подставляя это значение периода в формулу для порядка дифракционного максимума, получаем

Ближайшее большее целое число равно 3, поэтому период решетки равен

Ответ:

Спрятать критерии

Критерии проверки:

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 — условие наблюдения главных максимумов для дифракционной решётки и анализ возможных значений порядка известного максимума): II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) 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 необходимые положения теории и физические законы, закономерности, проведены необходимые преобразования, и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один из следующих недостатков. Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, — представлены не в полном объёме или отсутствуют. ИЛИ При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка.	2
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
Максимальный балл	3

Источник

Задания

Версия для печати и копирования в MS Word

Постройте профиль рельефа местности по линии А—В. Для этого перенесите основу для построения профиля на бланк ответов, используя горизонтальный масштаб  — в 1 см 50 м и вертикальный масштаб  — в 1 см 10 м.

Укажите на профиле знаком «Х» положение дороги.

Определите по карте расстояние на местности по прямой от точки В до точки С. Полученный результат округлите до десятков метров. Ответ запишите цифрами.

Определите азимут от точки В на точку С. Ответ запишите цифрами.

Спрятать пояснение

Пояснение.

Спрятать критерии

Критерии проверки:

№	Критерии оценивания ответа на задание	Баллы
K1	Умение пользоваться масштабом
	Ответ включает в себя 1-й и 2-й элементы	2
Ответ включает в себя только 1-й элемент	1
Все ответы, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 и 2 балла	0
K2	Умение строить профиль рельефа
	Ответ включает в себя 3-й элемент	1
Все ответы, которые не соответствуют вышеуказанному критерию выставления оценки в 1 балл	0
Максимальный балл	3

Источник

Варианты, ответы и решения ФИ2210401, ФИ2210402, ФИ2210403, ФИ2210404 тренировочная работа №4 статград пробник ЕГЭ 2023 по физике 11 класс в формате реального экзамена ЕГЭ 2023 года, которая прошла 7 марта 2023 года.

Скачать тренировочные варианты

Скачать ответы для вариантов

ФИ2210401_ФИ2210402_ФИ2210403_ФИ2210404

Вариант ФИ2210401 с ответами

1. Два маленьких тела, находившиеся в состоянии покоя, одновременно начинают двигаться из одной точки по плоскости YOX с разными по модулю постоянными ускорениями. На рисунке изображены векторы 1 a и 2 a ускорений этих тел (масштабы координатной сетки вдоль горизонтальной и вертикальной осей одинаковы). Чему равно отношение путей S1/S2, пройденных этими телами за первые 2 секунды их движения?

2. Ускорение свободного падения на поверхности Юпитера в 2,6 раза больше, чем на поверхности Земли. Первая космическая скорость для Юпитера в 5,4 раза больше, чем для Земли. Во сколько раз радиус Юпитера больше радиуса Земли? Ответ округлите до целого числа.

3. На горизонтальном столе лежит лист бумаги, на котором нарисован равнобедренный треугольник с длиной боковой стороны 12 см и углом 30° при основании. В его вершинах расположены одинаковые маленькие тяжёлые бусинки. На каком расстоянии от основания данного треугольника расположен центр тяжести системы, состоящей из этих трёх бусинок?

4. Небольшая шайба массой 50 г соскальзывает с наклонной плоскости с углом при основании 30°. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. В таблице приведены значения модуля скорости V шайбы в различные моменты времени t. Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта на основании данных, содержащихся в таблице.

1) Сухое трение между шайбой и плоскостью отсутствует.
2) Модуль ускорения шайбы приблизительно равен 3 м/с2 .
3) За первую секунду движения шайба прошла путь менее 1 м.
4) В момент времени t = 0,4 с модуль импульса шайбы примерно равен 0,06 кг⋅м/с.
5) Если в момент времени t = 1,4 с шайба столкнётся с абсолютно неупругим препятствием, то выделится количество теплоты ≈ 0,44 Дж.

5. На двух узких опорах покоится тяжёлая горизонтальная однородная доска. На доске посередине между опорами лежит гиря. Гирю перекладывают так, что она оказывается лежащей на доске ближе к правой опоре. Как после перекладывания гири изменяются модуль силы реакции правой опоры и момент силы тяжести гири относительно левой опоры? 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.

6. На горизонтальном столе установлена в вертикальном положении лёгкая пружина жёсткостью k. Её нижний конец прикреплён к столу, а к верхнему концу прикреплена горизонтальная платформа массой M. На высоте H над платформой удерживают маленький пластилиновый шарик массой m. Шарик отпускают без начальной скорости, после чего он свободно падает и прилипает к покоившейся платформе. В результате этого платформа с шариком начинают совершать колебания, в ходе которых ось пружины остаётся вертикальной, а платформа не касается стола. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их в рассматриваемой задаче (g – ускорение свободного падения). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

7. В сосуде объёмом 8,31 л находится 0,35 моль идеального газа при давлении 100 кПа. Газ сначала изотермически расширяют в 2 раза, а затем изохорически нагревают на 120 К. Чему равно давление газа в конечном состоянии? Ответ выразите в кПа и округлите до целого числа.

8. На рисунке приведена зависимость температуры T однородного твёрдого тела массой 2 кг от времени t в процессе нагревания. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела? Подводимую к телу тепловую мощность можно считать постоянной и равной 450 Вт.

9. На Т–р-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ отдал в этом процессе количество теплоты 80 кДж. Масса газа не менялась. Определите работу, совершённую внешними силами над газом в этом процессе, если р1 = 80 кПа, р2 = 200 кПа, Т0 =300 К.

10. С постоянной массой идеального одноатомного газа происходит циклический процесс 1−2−3−4−1, p–V-диаграмма которого представлена на рисунке. Максимальная температура газа в этом процессе составляет 400 К. На основании анализа этого циклического процесса выберите все верные утверждения.

1) Работа, совершённая газом при его изобарическом расширении, равна 200 Дж.
2) Количество вещества газа, участвующего в циклическом процессе, больше 0,45 моль.
3) Работа, совершённая над газом при его изобарическом сжатии, равна 200 Дж.
4) Изменение внутренней энергии газа в процессе 1–2–3–4–1 равно нулю.
5) Количество теплоты, переданное газу при изохорическом нагревании, равно 400 Дж.

11. В закрытом сосуде под подвижным поршнем находятся влажный воздух и немного воды. Перемещая поршень, объём сосуда медленно увеличивают при постоянной температуре. Как изменяются в этом процессе относительная влажность воздуха и концентрация пара? Известно, что в конечном состоянии в сосуде остаётся вода. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Участок электрической цепи состоит из трёх резисторов, соединённых так, как показано на рисунке. Сила тока I = 3 А. Сопротивления резисторов равны R1 = 20 Ом и R2 = 30 Ом. Каким должно быть сопротивление резистора R, чтобы сила текущего через него тока была равна 2 А?

13. На рисунке показан график зависимости магнитного потока Φ, пронизывающего проводящий контур, от времени t. Сопротивление контура равно 5 Ом. Чему равна сила тока, текущего в контуре, в промежутке времени от 0 до 10 с?

15. Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и В, несут на себе заряды +q > 0 и +4q соответственно (см. рисунок). Расстояние от точки С до точки А в два раза меньше, чем расстояние от точки С до точки В: СВ = 2 АС . Выберите все верные утверждения, соответствующие приведённым данным.

1) Модуль силы Кулона, действующей на бусинку в точке А, в 4 раза больше, чем модуль силы Кулона, действующей на бусинку в точке В.
2) Если бусинки соединить тонким проводником, то они будут притягиваться друг к другу.
3) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке С равна нулю.
4) Если бусинки соединить стеклянной палочкой, то их заряды не изменятся.
5) Если бусинку с зарядом +4q заменить на бусинку с зарядом –4q, то напряжённость результирующего электростатического поля в точке С будет направлена вправо.

16. В первом опыте лазерный луч красного цвета падает перпендикулярно на дифракционную решётку, содержащую 50 штрихов на 1 мм. При этом на удалённом экране наблюдают дифракционную картину. Во втором опыте проводят эксперимент с тем же лазером, заменив решётку на другую, содержащую 100 штрихов на 1 мм, и оставив угол падения лазерного луча на решётку тем же. Как изменяются во втором опыте по сравнению с первым расстояние между дифракционными максимумами первого порядка на экране и количество наблюдаемых дифракционных максимумов? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

17. В однородном вертикальном магнитном поле находится наклонная плоскость с углом α при основании. На этой плоскости закреплён П-образный проводник, по которому скользит вниз с постоянной скоростью V проводящая перемычка длиной L. Взаимное расположение наклонной плоскости, проводника и перемычки показано на рисунке. Сопротивление перемычки равно R, сопротивление П-образного проводника мало. Модуль индукции магнитного поля равен В. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

18. Какая доля радиоактивных ядер (в процентах от первоначального числа ядер) остаётся нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада?

19. В опыте по изучению фотоэффекта металлическая пластина облучалась светом с частотой ν. Работа выхода электронов из металла равна Авых. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (h – постоянная Планка, с – скорость света в вакууме, me – масса электрона). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

20. Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.

1) При равномерном прямолинейном движении за любые равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения.
2) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул гелия уменьшается при увеличении абсолютной температуры газа.
3) В однородном электростатическом поле работа по перемещению электрического заряда между двумя положениями в пространстве не зависит от траектории.
4) При переходе электромагнитной волны из воды в воздух период колебаний вектора напряжённости электрического поля в волне уменьшается.
5) При испускании протона электрический заряд ядра уменьшается.

21. Даны следующие зависимости величин:

А) зависимость модуля импульса материальной точки от её кинетической энергии при неизменной массе;
Б) зависимость количества теплоты, выделяющегося при конденсации пара, от его массы;
В) зависимость периода колебаний силы тока в идеальном колебательном контуре от индуктивности катушки.

Установите соответствие между этими зависимостями и графиками, обозначенными 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.

22. Для определения массы порции подсолнечного масла ученик измерил её объём с использованием мерного цилиндра и получил результат: V = (12 ±1) см3 . Чему равна масса данной порции масла с учётом погрешности измерений?

23. Ученик изучает свойства силы трения скольжения. В его распоряжении имеются установки, состоящие из горизонтальной опоры и сплошного бруска. Площадь соприкосновения бруска с опорой при проведении всех опытов одинакова. Параметры установок приведены в таблице. Какие из этих установок нужно использовать для того, чтобы на опыте обнаружить зависимость коэффициента трения от модуля силы нормального давления тела на опору?

24. В боковой стенке покоящейся на столе бутылки проделано маленькое отверстие, в которое вставлена затычка. В бутылку налита вода, а горлышко бутылки закрыто резиновой пробкой, через которую пропущена вертикальная тонкая трубка. Нижний конец трубки находится выше отверстия в стенке бутылки, но ниже поверхности воды, а верхний конец сообщается с атмосферой (см. рис.). Затычку из отверстия в боковой стенке вынимают, и вода вытекает из бутылки через отверстие. При этом через трубку в бутылку входят пузырьки воздуха. Затем трубку начинают медленно опускать вниз и делают это до тех пор, пока нижний конец трубки не окажется на одном уровне с отверстием. Опишите, как будет изменяться скорость вытекания воды из отверстия по мере опускания трубки. Считайте, что уровень воды всегда находится выше нижнего конца трубки и выше отверстия в стенке. Ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

25. В механической системе, изображённой на рисунке, все блоки, пружины и нити невесомые, нити нерастяжимые, трения в осях блоков нет, все участки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны. Известно, что после подвешивания груза массой M = 40 кг к оси самого правого блока левая пружина в состоянии равновесия растянулась на величину Δx1 = 10 см. Найдите коэффициент жёсткости k1 левой пружины.

26. В центре металлической сферической оболочки толщиной 0,5 см поместили точечный заряд q = 2 мкКл, а на её внешнюю поверхность радиусом R = 10 см – заряд Q = – 1 мкКл. Найдите для равновесного состояния модуль напряжённости E электрического поля на расстоянии r = 1 м от центра оболочки и укажите, куда направлен вектор E  – к центру оболочки или от неё.

27. В большом помещении с размерами 6 × 10 × 3 м3 в зимние холода при температуре Т1 парциальное давление водяного пара в воздухе составляло pп1 = 700 Па, а относительная влажность воздуха равнялась при этом φ1 = 50 %. После обогрева помещения температура в нём поднялась до значения T2 = 25 °С, а относительная влажность снизилась до φ2 = 25 %. Используя приведённый на рисунке график, найдите, как и на сколько в результате обогрева изменилась масса m паров воды в данном помещении.

28. Иногда для измерения индукции магнитного поля используют следующий способ: маленькую плоскую круглую катушку с большим числом витков быстро вводят в область измеряемого поля так, что её плоскость перпендикулярна линиям индукции. Катушка присоединена к входным клеммам баллистического гальванометра, который может измерять электрический заряд Δq, протекший по образовавшейся замкнутой цепи за время ввода измерительной катушки в исследуемое магнитное поле. Этот заряд связан с изменением магнитного потока Ф через катушку, поэтому данный гальванометр часто используют в качестве «флюксметра». Зная поток магнитной индукции и параметры катушки, можно найти величину В проекции индукции на ось катушки. Пусть измеренное таким способом значение В = 0,5 Тл, входное сопротивление гальванометра rф = 0,1 кОм, сопротивление измерительной катушки rк = 900 Ом, диаметр её витков d = 1 см. Определите число N витков в катушке, если протекший через цепь суммарный заряд qΣ = 15 мкКл.

29. Вдоль оптической оси тонкой выпуклой собирающей линзы распространяется в воздухе параллельный приосевой пучок света, собирающийся в точку справа от неё на расстоянии F1. Линза изготовлена из стекла с показателем преломления n1 = 1,4 и ограничена справа и слева сферическими поверхностями радиусами R1 = 15 см. На какое расстояние и в какую сторону сместится точка схождения лучей этого пучка, если заменить линзу на другую, с показателем преломления стекла n2 = 1,6 и радиусами поверхностей R2 = 24 см? Положения обеих линз относительно пучка света одинаковые. Все углы падения и преломления можно считать малыми и использовать для них приближённую формулу sin α ≈ α.

30. На даче у школьника на горизонтальном полу террасы стояла пластмассовая кубическая ёмкость для воды, иногда протекающей с крыши. Когда ёмкость заполнилась наполовину, дедушка попросил внука вылить воду из неё, наклонив вокруг одного из нижних рёбер куба, чтобы вода переливалась через соседнее верхнее ребро. Какую работу А совершил внук к моменту начала вытекания воды из ёмкости, если процесс подъёма был очень медленным, так что поверхность воды всё время оставалась горизонтальной? Объём воды вначале был равен V = 108 л, квадратные стенки ёмкости и её днище тонкие, однородные, массой m = 4 кг каждая (сверху ёмкость открыта). Сделайте рисунки с указанием положения центров масс воды, днища и стенок ёмкости до начала наклона ёмкости и в момент, когда вода начинает выливаться. Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи.

Вариант ФИ2210402 с ответами

2. Ускорение свободного падения на поверхности Земли в 2,65 раза больше, чем на поверхности Марса. Вторая космическая скорость для Земли в 2,24 раза больше, чем для Марса. Во сколько раз радиус Земли больше радиуса Марса? Ответ округлите до целого числа.

3. На горизонтальном столе лежит лист бумаги, на котором нарисован равнобедренный треугольник ABC с основанием BC. Длина боковой стороны этого треугольника 18 см, угол при основании 30°. В его вершинах расположены одинаковые маленькие тяжёлые бусинки. На каком расстоянии от вершины A расположен центр тяжести системы, состоящей из этих трёх бусинок?

4. Небольшая шайба массой 100 г соскальзывает с наклонной плоскости с углом при основании 45°. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. В таблице приведены значения модуля скорости V шайбы в различные моменты времени t. Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта на основании данных, содержащихся в таблице.

1) Между шайбой и плоскостью есть сухое трение.
2) Модуль ускорения шайбы приблизительно равен 7 м/с2 .
3) За первую секунду движения шайба прошла путь менее 2 м.
4) В момент времени t = 0,6 с модуль импульса шайбы примерно равен 0,36 кг⋅м/с.
5) Если в момент времени t = 1,2 с шайба столкнётся с абсолютно неупругим препятствием, то выделится количество теплоты ≈ 2,6 Дж.

5. На двух узких опорах покоится тяжёлая горизонтальная однородная доска. На доске посередине между опорами лежит гиря. Гирю перекладывают так, что она оказывается лежащей на доске ближе к правой опоре. Как после перекладывания гири изменяются модуль силы реакции левой опоры и момент силы тяжести гири относительно правой опоры? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

7. В сосуде объёмом 8,31 л находится 0,35 моля идеального газа при давлении 100 кПа. Газ сначала изотермически расширяют в 2 раза, а затем изобарически нагревают на 24 К. Чему равен объём газа в конечном состоянии?

8. На рисунке приведена зависимость температуры t однородного твёрдого тела массой 5 кг от времени τ в процессе нагревания. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела? Подводимую к телу тепловую мощность можно считать постоянной и равной 520 Вт.

9. На Т–V-диаграмме показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ получил в этом процессе количество теплоты 120 кДж. Масса газа не менялась. Определите работу, совершённую газом в этом процессе, если V1 = 8 л, V2 = 20 л, Т0 = 300 К.

10. С постоянной массой идеального одноатомного газа происходит циклический процесс 1−2−3−4−1, p–V-диаграмма которого представлена на рисунке. Максимальная температура газа в этом процессе составляет 600 К. На основании анализа этого циклического процесса выберите все верные утверждения.

1) Работа, совершённая газом при его изобарическом расширении, равна 400 Дж.
2) Количество вещества газа, участвующего в циклическом процессе, больше 0,45 моля.
3) Суммарное количество теплоты, которым газ обменялся с окружающими телами в процессе 1–2–3–4–1, равно 200 Дж.
4) Изменение внутренней энергии газа в процессе 4–1 равно 600 Дж.
5) Температура газа в состоянии 4 равна 225 К.

11. В закрытом сосуде под подвижным поршнем находятся влажный воздух и немного воды. Перемещая поршень, объём сосуда медленно уменьшают при постоянной температуре. Как изменяются в этом процессе относительная влажность воздуха и плотность пара? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Участок электрической цепи состоит из трёх резисторов, соединённых так, как показано на рисунке. Сила тока I = 6 А. Сопротивления резисторов равны R1 = 10 Ом и R2 = 30 Ом. Каким должно быть сопротивление резистора R, чтобы сила тока, текущего через него, была равна 2 А?

13. На рисунке показан график зависимости магнитного потока Φ, пронизывающего проводящий контур, от времени t. Сопротивление контура равно 3 Ом. Чему равна сила тока, текущего в контуре в промежутке времени от 10 до 20 с?

14. Сила тока i в идеальном колебательном контуре меняется со временем t по закону 0,02cos(5 10 ) 6 i = ⋅ t , где все величины выражены в единицах СИ. Чему равен максимальный заряд одной из пластин конденсатора, включённого в этот колебательный контур?

15. Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и В, несут на себе заряды +q > 0 и –4q соответственно (см. рисунок). Точка С расположена посередине отрезка АВ. Выберите все верные утверждения, соответствующие приведённым данным.

1) Сила Кулона, действующая на бусинку в точке А равна по модулю силе Кулона, действующей на бусинку в точке В.
2) Если бусинки соединить проводником, то они станут отталкиваться друг от друга.
3) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке С направлена влево.
4) Если бусинки соединить стеклянной палочкой, то их заряды станут одинаковыми.
5) Если бусинку с зарядом –4q заменить на бусинку с зарядом +3q, то модуль напряжённости результирующего электростатического поля в точке С уменьшится в 2,5 раза.

16. В первом опыте лазерный луч красного цвета падает перпендикулярно на дифракционную решётку, содержащую 100 штрихов на 1 мм. При этом на удалённом экране наблюдают дифракционную картину. Во втором опыте проводят эксперимент с тем же лазером, заменив решётку на другую, содержащую 50 штрихов на 1 мм, и оставив угол падения лазерного луча на решётку тем же. Как изменяются во втором опыте по сравнению с первым расстояние между дифракционными максимумами второго порядка на экране и угол, под которым наблюдается первый дифракционный максимум? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

18. Какая доля радиоактивных ядер (в процентах от первоначального числа ядер) остаётся нераспавшейся через интервал времени, равный трём периодам полураспада?

1) При равномерном движении по окружности перемещение тела за один период обращения равно нулю.
2) При увеличении средней кинетической энергии теплового движения молекул гелия его давление в закрытом сосуде неизменного объёма уменьшается.
3) При движении заряда по окружности в однородном магнитном поле сила Лоренца, действующая на этот заряд, не совершает работу.
4) При переходе электромагнитной волны из воздуха в воду период колебаний вектора индукции магнитного поля в волне не изменяется.
5) При испускании нейтрона электрический заряд ядра увеличивается.

21. Даны следующие зависимости величин:

А) зависимость кинетической энергии материальной точки от модуля её импульса при неизменной массе;
Б) зависимость количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации воды, от её массы;
В) зависимость энергии конденсатора постоянной ёмкости от его заряда.

22. Для определения массы порции керосина ученик измерил её объём с использованием мерного цилиндра и получил результат: V = (30,0 ± 0,5) см3 . Чему равна масса данной порции керосина с учётом погрешности измерений?

23. Ученик изучает свойства силы трения скольжения. В его распоряжении имеются установки, состоящие из горизонтальной опоры и сплошного бруска. Площадь соприкосновения бруска с опорой при проведении всех опытов одинакова. Параметры установок приведены в таблице. Какие из установок нужно использовать для того, чтобы на опыте обнаружить зависимость коэффициента трения от материала опоры?

24. В боковой стенке покоящейся на столе бутылки проделано маленькое отверстие, в которое вставлена затычка. В бутылку налита вода, а горлышко бутылки закрыто резиновой пробкой, через которую пропущена вертикальная тонкая трубка. Нижний конец трубки находится ниже поверхности воды на уровне отверстия в стенке бутылки, а верхний конец сообщается с атмосферой (см. рис.). Затычку из отверстия в боковой стенке вынимают и начинают медленно поднимать трубку вверх. При этом вода вытекает из бутылки через отверстие, а через трубку в бутылку входят пузырьки воздуха. Опишите, как будет изменяться скорость вытекания воды из отверстия по мере поднимания трубки. Считайте, что уровень воды всегда находится выше нижнего конца трубки и выше отверстия в стенке. Ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

25. В механической системе, изображённой на рисунке, все блоки, пружины и нити невесомые, нити нерастяжимые, трения в осях блоков нет, все участки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны. Известно, что после подвешивания груза M к оси самого правого блока левая пружина, имеющая коэффициент жёсткости k1 = 500 Н/м, в состоянии равновесия растянулась на величину Δx1 = 10 см. На какую величину Δx2 удлинилась при этом правая пружина, если её коэффициент жёсткости равен k2 = 1000 Н/м?

26. В центре металлической сферической оболочки толщиной 0,2 см поместили точечный заряд q = 1 мкКл, а на её внешнюю поверхность радиусом R = 10 см – заряд Q = – 3 мкКл. Найдите для равновесного состояния модуль E напряжённости электрического поля на расстоянии r = 2 м от центра оболочки и укажите, куда направлен вектор E  – к центру оболочки или от неё.

27. В большом помещении с размерами 5 × 10 м2 (пол) и 3,5 м (высота потолка) температура T1 во время зимних холодов понизилась, парциальное давление водяного пара в воздухе опустилось до значения pп1 = 600 Па, а относительная влажность воздуха равнялась при этом φ1 = 50 %. После обогрева помещения температура в нём поднялась до значения T2 = 24 °С, а относительная влажность снизилась до φ2 = 30 %. Используя приведённый на рисунке график, найдите, как и во сколько раз в результате обогрева изменилась масса m паров воды в данном помещении.

28. Иногда для измерения индукции магнитного поля используют следующий способ: маленькую плоскую круглую катушку с большим числом витков быстро вводят в область измеряемого поля так, что её плоскость перпендикулярна линиям индукции. Катушка присоединена к входным клеммам баллистического гальванометра, который может измерять электрический заряд Δq, протекший по образовавшейся замкнутой цепи за время ввода измерительной катушки в исследуемое магнитное поле. Этот заряд связан с изменением магнитного потока Ф через катушку, поэтому данный гальванометр часто используют в качестве «флюксметра». Зная поток магнитной индукции и параметры катушки, можно найти величину В проекции индукции на ось катушки. Пусть входное сопротивление гальванометра rф = 0,2 кОм, сопротивление измерительной катушки rк = 600 Ом, диаметр её витков d = 0,95 см, число витков в ней N = 300. Чему равен измеренный модуль индукции магнитного поля, если протекший через цепь суммарный заряд qΣ = 12 мкКл.

29. Вдоль оптической оси тонкой выпуклой собирающей линзы распространяется в воздухе параллельный приосевой пучок света, собирающийся в точку справа от неё на расстоянии F1. Линза изготовлена из стекла с показателем преломления n1 = 1,5 и ограничена справа и слева сферическими поверхностями радиусами R1 = 20 см. На какое расстояние сместится точка схождения лучей этого пучка, если заменить линзу на другую, с показателем преломления стекла n2 = 1,7 и радиусами поверхностей R2 = 16 см? Положения обеих линз относительно пучка света одинаковые. Все углы падения и преломления можно считать малыми и использовать для них приближённую формулу sinα ≈ α.

30. На даче у школьника на горизонтальном полу террасы стояла пластмассовая кубическая ёмкость для воды, иногда протекающей с крыши. Когда ёмкость заполнилась наполовину, дедушка попросил своего сильного внука вылить воду из неё, наклонив вокруг одного из нижних рёбер куба, чтобы вода переливалась через соседнее верхнее ребро. Оцените, на какую величину ∆E внук увеличит механическую энергию ёмкости с водой к моменту начала вытекания воды из ёмкости, если процесс подъёма был очень медленным, так что поверхность воды всё время оставалась горизонтальной? Объём воды вначале был равен V = 63 л, квадратные стенки ёмкости и её днище тонкие, однородные, массой m = 3 кг каждая (сверху ёмкость открыта). Сделайте рисунки с указанием положения центров масс воды, днища и стенок ёмкости до начала наклона ёмкости и в момент, когда вода начинает выливаться. Обоснуйте применимость используемых законов к решению задачи.

Попробуйте решить другие варианты

Статград ФИ2210301-ФИ2210304 физика 11 класс ЕГЭ 2023 варианты и ответы

ПОДЕЛИТЬСЯ МАТЕРИАЛОМ

Источник

Главная
Новости
ЕГЭ
- ЕГЭ Профиль 2023
- ЕГЭ Профиль 2022
- ЕГЭ Профиль 2016-2021
- Варианты профильного ЕГЭ
- ЕГЭ База 2023
- ЕГЭ База 2022
- ЕГЭ База 2016-2021
ОГЭ
- ОГЭ 2019
- ОГЭ 2023
ГВЭ
- ГВЭ 11 класс
ВПР
- ВПР 4 класс
- ВПР 5 класс
- ВПР 6 класс
- ВПР 7 класс
- ВПР 8 класс
Алгебра
- Алгебра 7-9
- Алгебра 10-11
Геометрия
- Геометрия 7-9
- Геометрия 10-11
YouTube
Прочее
- Class100
- Разработки
- Обо мне
- Репетитор

ЕГЭ профильный уровень. №5 Логарифмические уравнения. Задача 10

ЕГЭ профильный уровень. №5 Логарифмические уравнения. Задача 10admin2023-03-12T19:10:47+03:00

Задача 10. Решите уравнение ({log _{x + 6}}32 = 5.) Если уравнение имеет более одного корня, в ответе запишите меньший из корней.

({log _{x + 6}}32 = 5,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{{{left( {x + 6} right)}^5} = 32}\{x + 6 > 0,,,,,,,,,,}\{x + 6 ne 1,,,,,,,,,,,}end{array}} right.,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{{{left( {x + 6} right)}^5} = {2^5}}\{x + 6 > 0,,,,,,,,}\{x + 6 ne 1,,,,,,,,}end{array}} right.,,,,,, Leftrightarrow )

( Leftrightarrow ,,,,,,,left{ {begin{array}{*{20}{c}}{x + 6 = 2}\{x + 6 > 0}\{x + 6 ne 1}end{array},,,,,, Leftrightarrow } right.,,,,,,,,x + 6 = 2,,,,,,, Leftrightarrow ,,,,,,,x = — 4.)

Ответ: – 4.

Источник

К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника DT через 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7´10–8 Ом´м.)

На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом см. Предположим, что в промежуток между обкладками конденсатора из источника заряженных частиц (и. ч.) влетают ионы, как показано на рисунке. Напряжённость электрического поля в конденсаторе по модулю равна 5 кВ/м. Скорость ионов равна 10⁵ м/с. При каком значении отношения заряда к массе ионы пролетят сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? Считать, что расстояние между обкладками конденсатора мало, напряжённость электрического поля в конденсаторе всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь.

По прямому горизонтальному проводнику длиной 1 м с площадью поперечного сечения подвешенному с помощью двух одинаковых невесомых пружинок жёсткостью 100 Н/м, течёт ток (см. рисунок).

Какой угол составляют оси пружинок с вертикалью после включения вертикального магнитного поля с индукцией если абсолютное удлинение каждой из пружинок при этом составляет ? (Плотность материала проводника )

В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В, емкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом.

В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока, и проводов пренебречь.

Пылинка, имеющая массу и заряд влетает в электрическое поле вертикального высокого конденсатора в точке, находящейся посередине между его пластинами (см. рисунок, вид сверху).

Чему должна быть равна минимальная скорость, с которой пылинка влетает в конденсатор, чтобы она смогла пролететь его насквозь? Длина пластин конденсатора 10 см, расстояние между пластинами 1 см, напряжение на пластинах конденсатора 5 000 В. Система находится в вакууме.

Плоская горизонтальная фигура площадью 0,1 м², ограниченная проводящим контуром, имеющим сопротивление 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Проекция вектора магнитной индукции на вертикальную ось О_z медленно и равномерно возрастает от некоторого начального значения B_1z до конечного значения B_2z = 4,7 Тл. За это время по контуру протекает заряд Δq= 0,08 Кл. Найдите B_1z.

В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут.

Заряд конденсатора ЭДС батарейки её внутреннее сопротивление сопротивление резистора Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.

Тонкий алюминиевый брусок прямоугольного сечения, имеющий длину L = 0,5 м, соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости из диэлектрика в вертикальном магнитном поле индукцией В = 0,1 Тл (см. рисунок). Плоскость наклонена к горизонту под углом a = 30°. Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. Найдите величину ЭДС индукции на концах бруска в момент, когда брусок пройдёт по наклонной плоскости расстояние l = 1,6 м.

Проводящий стержень длиной l = 20 см движется поступательно в однородном магнитном поле со скоростью v = 1 м/с так, что угол между стержнем и вектором скорости = 30° (см. рисунок). ЭДС индукции в стержне равна 0,05 В. Какова индукция магнитного поля?

Как и во сколько раз изменится мощность, выделяющаяся на резисторе в цепи, схема которой изображена на рисунке, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2? Параметры цепи:

На уроке физики школьник собрал схему, изображенную на рисунке. Ему было известно, что сопротивления резисторов равны и Токи, измеренные школьником при помощи идеального амперметра А при последовательном подключении ключа К к контактам 1, 2 и 3, оказались равными, соответственно, Чему было равно сопротивление резистора ?

В цепи, схема которой изображена на рисунке, вначале замыкают ключ а затем, спустя длительное время, ключ Известно, что после этого через ключ протек заряд, равный по модулю Чему равна ЭДС источника тока, если ? Источник считайте идеальным.

В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А положительного полюса, а к точке В отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая мощность равна 14,4 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 21,6 Вт. Укажите, как течёт ток через диод и резисторы в обоих случаях, и определите сопротивления резисторов в этой цепи.

В цепи, изображённой на рисунке, сопротивления резисторов равны между собой: R₁= R₂ = R₃ = R. При разомкнутом ключе К через резистор R₃ течёт ток I₀ =1,4 А. Загорится ли лампа после замыкания ключа, если она загорается при силе тока I = 0,5 А? Сопротивление лампы в этом режиме R_л = 3R. Внутренним сопротивлением источника пренебречь, диод считать идеальным.

Решение

1. Из рисунка видно, что диод включен противоположно направлению тока. Так как диод идеальный, то ток через него и резистор не потечёт.

2. При разомкнутом ключе резисторы и подключены последовательно, а значит, сила тока в этом случае по закону Ома равна

3. Когда ключ замыкают, лампа включается параллельно резистору а значит, сопротивление участка с параллельным соединением проводов будет:

Ток в цепи в этом случае:

Напряжение на параллельных участках одинаково и равно

Тогда через лампу будет проходить ток:

что меньше величины необходимого тока, а значит, лампа не загорится.

Задача 16

Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра сопротивление вольтметра Найдите отношение мощностей выделяемых на резисторах в этих схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Решение

Пусть — сопротивление амперметра, — сопротивление вольтметра, — ЭДС источника. В схеме 1 напряжение на резисторе определяется с помощью закона Ома для замкнутой цепи: где — сопротивление участка цепи, содержащего резистор и вольтметр. Отсюда:

В схеме 2 с помощью закона Ома найдём силу тока через резистор:

Отношение мощностей

Задача 17

Маленький шарик с зарядом и массой 3 г, подвешенный на невесомой нити с коэффициентом упругости 100 Н/м, находится между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. Расстояние между обкладками конденсатора 5 см. Какова разность потенциалов между обкладками конденсатора, если удлинение нити 0,5 мм?

Решение

Условия равновесия: Возведем оба равенства в квадрат и сложим их: откуда

Напряженность электрического поля в конденсаторе:

Таким образом,

Задача 18

По П-образному проводнику постоянного сечения скользит со скоростью медная перемычка длиной из того же материала и такого же сечения.

Проводники, образующие контур, помещены в постоянное однородное магнитное поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости проводников (см. рисунок). Какова индукция магнитного поля если в тот момент, когда разность потенциалов между точками и равна ? Сопротивление между проводниками в точках контакта пренебрежимо мало, а сопротивление проводов велико.

Решение

При движении перемычки в ней возникает ЭДС

Закон Ома для замкнутой цепи :

где — сопротивление перемычки Следовательно,

Задача 19

Два плоских конденсатора ёмкостью С и 2С соединили параллельно и зарядили до напряжения U. Затем ключ К разомкнули, отключив конденсаторы от источника (см. рисунок). Пространство между их обкладками заполнено жидким диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε. Какой будет разность потенциалов между обкладками, если из правого конденсатора диэлектрик вытечет?

Решение

В соответствии с определением понятия «ёмкость» для суммарного заряда конденсаторов имеем:

где 3С — суммарная ёмкость конденсаторов, когда оба они заполнены жидким диэлектриком. После вытекания диэлектрика из правого конденсатора суммарный заряд останется прежним. Так как для плоского конденсатора C~ε, то суммарная ёмкость станет равной (С + 2С/ε), а напряжение будет равно U₁, так что

Решая систему уравнений (1) и (2), получим ответ:

Задача 20

Катод фотоэлемента с работой выхода освещается светом частотой Вылетевшие из катода электроны попадают в однородное магнитное поле с индукцией перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный радиус окружности R, по которой движутся электроны?

Решение

№ этапа	Содержание этапа решения	Чертёж, график, формула	Оценка этапа в баллах
1	Записано уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:		1
2	Записано уравнение, связывающее силу Лоренца, действующую на электрон, с величиной центростремительного ускорения: Уравнение преобразовано к виду, устанавливающему связь между кинетической энергией электрона и радиусом орбиты:		1
3	Решена система уравнений и получен ответ в алгебраической форме: Подставлены значения констант и параметров и получен ответ в числовой форме:		1
Максимальный балл	3

Задача 21

В однородном магнитном поле, индукция которого протон движется перпендикулярно вектору магнитной индукции В по окружности радиусом 5 м. Определите скорость протона.

Решение

Из уравнения, связывающего на основе второго закона Ньютона силу Лоренца, действующую на протон, с модулем центростремительного ускорения: . Откуда выражаем искомую скорость.

Задача 22

К одному концу лёгкой пружины жёсткостью k = 100 Н/м прикреплён массивный груз, лежащий на горизонтальной плоскости, другой конец пружины закреплён неподвижно (см. рисунок). Коэффициент трения груза по плоскости Груз смещают по горизонтали, растягивая пружину, затем отпускают с начальной скоростью, равной нулю. Груз движется в одном направлении и затем останавливается в положении, в котором пружина уже сжата. Максимальное растяжение пружины, при котором груз движется таким образом, равно d = 15 см. Найдите массу m груза.

Решение

1. Начальная энергия системы равна потенциальной энергии растянутой пружины: После того, как пружину отпустили, она остановится в положении, при котором она сжата на величину Тогда конечная энергия системы равна потенциальной энергии сжатой пружины:

Приращение полной энергии системы равно работе силы трения

где — модуль силы реакции опоры.

2. В момент, когда груз остановился, по второму закону Ньютона равнодействующая всех сил стала равна нулю. Пружина сжата, поэтому сила упругости пружины направлена вправо. Её уравновешивает сила трения покоя, которая направлена против возможного движения, причём эта сила максимальна, т. к. по условию начальное положение пружины соответствует максимальному растяжению пружины, при котором груз движется таким образом.

Запишем закон Ньютона для вертикальной и горизонтальной оси:

3. Подставим полученное выражение для в равенство из пункта 1:

После подстановки получим

Задача 23

Хорошо проводящая рамка площадью вращается в однородном магнитном поле с индукцией перпендикулярной оси вращения рамки, с частотой Скользящие контакты от рамки присоединены к цепи, состоящей из резистора сопротивлением к которому последовательно присоединены два параллельно соединенных резистора сопротивлениями и (см. рис.). Найти максимальную силу тока, текущего через резистор в процессе вращения рамки. Индуктивностью цепи можно пренебречь.

Решение

При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции, равная, по закону электромагнитной индукции Фарадея,

(здесь — угловая частота вращения рамки).

В цепи из резисторов, присоединенной к рамке, под действием этой ЭДС возникает ток, равный, согласно закону Ома для полной цепи, где согласно формулам для сопротивления цепи, состоящей из последовательно и, параллельно соединенных резисторов,

Поскольку падение напряжения на параллельно соединенных резисторах и одинаково, по закону Ома для участка цепи причем в точке разветвления тока Из всех записанных уравнений следует, что

откуда искомая максимальная сила тока равна, очевидно,

Подставляя числовые данные и проверяя размерность, получаем:

Задача 24

На двух вертикальных лёгких проводах длиной l каждый подвешен в горизонтальном положении массивный проводящий стержень длиной L. Верхние концы проводов присоединены к обкладкам конденсатора ёмкостью С. Система находится в вертикальном однородном магнитном поле с индукцией В (см. рисунок). Стержень отклоняют от положения равновесия параллельно самому себе на небольшое расстояние и отпускают с нулевой начальной скоростью. Найдите зависимость от времени t заряда q конденсатора, считая, что в начальный момент, при конденсатор был не заряжен. Трением, сопротивлением всех проводников и контактов между ними, а также силами взаимодействия токов в проводниках с магнитным полем пренебречь.

Решение

Согласно условию задачи, взаимодействие токов в проводниках с магнитным полем пренебрежимо мало. Поэтому после отпускания стержень будет совершать свободные колебания, как математический маятник, с круговой частотой по закону где x — текущее отклонение стержня от положения равновесия.

Поток вектора магнитной индукции через замкнутый контур, содержащий все проводники и конденсатор, равен

По закону электромагнитной индукции Фарадея при колебаниях стержня в данном контуре будет возникать ЭДС индукции, равная

Поскольку сопротивлением проводников мы также пренебрегаем, то по закону Ома для полной цепи эта ЭДС равняется напряжению между обкладками конденсатора: откуда

Задача 25

В однородном магнитном поле с индукцией протон движется перпендикулярно вектору индукции со скоростью Определите радиус траектории протона.

Задача 26

Ядро изотопа водорода — дейтерия — движется в однородном магнитном поле индукцией перпендикулярно вектору В индукции по окружности радиусом 10 м. Определите скорость ядра.

Задача 27

В однородном магнитном поле с индукцией B, направленной вертикально вниз, равномерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик массой m, подвешенный на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен скорость движения шарика равна v. Найдите заряд шарика q.

Решение

Задача 28

На непроводящей горизонтальной поверхности стола проводящая жёсткая рамка массой m из однородной тонкой проволоки, согнутая в виде квадрата ACDE со стороной (см. рисунок). Рамка находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен сторонам АЕ и CD и равен по модулю В. По рамке течёт ток в направлении, указанном стрелками (см. рисунок). При какой минимальной силе тока рамка начнет поворачиваться вокруг стороны CD?

Решение

Для того, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил, действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил, направленных вниз.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера Если направление тока и магнитного поля параллельны, то сила Ампера не действует. В данном случае на сторону АЕ действует сила Ампера которая по правилу буравчика направлена вверх (на рисунке — на нас). На каждую из сторон действует сила тяжести т. к. масса всего квадрата равна

Запишем условие моментов: где и — плечи сил относительно оси CD.

Отсюда находим минимальную силу тока

Задача 29

Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов кВ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции (см. рисунок). Радиус траектории движения иона в магнитном поле м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите отношение массы иона к его электрическому заряду Кинетической энергией иона при его вылете из источника пренебрегите.

Решение

Разность потенциалов сообщает иону кинетическую энергию

В магнитном поле, на движущийся ион действует сила Лоренца, которая сообщает ему центростремительное ускорение:

Приравнивая правые части полученных равенств, имеем

Задача 30

Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок).

По стержню протекает ток I. Угол наклона плоскости Отношение массы стержня к его длине Модуль индукции магнитного поля Ускорение стержня Чему равна сила тока в стержне?

Решение

1) На рисунке показаны силы, действующие на стержень с током:

— сила тяжести направленная вертикально вниз;

— сила реакции опоры направленная перпендикулярно к наклонной плоскости;

— сила Ампера направленная горизонтально вправо, что вытекает из условия задачи.

2) Модуль силы Ампера

3) Систему отсчёта, связанную с наклонной плоскостью, считаем инерциальной. Для решения задачи достаточно записать второй закон Ньютона в проекциях на ось х (см. рисунок):

Отсюда находим

Задача 31

В зазоре между полюсами электромагнита вращается с угловой скоростью ω = 100 с^–1проволочная рамка в форме полуокружности радиусом r = 5 см, содержащая N = 20 витков провода. Ось вращения рамки проходит вдоль оси О рамки и находится вблизи края области с постоянным однородным магнитным полем с индукцией В = 1 Тл (см. рисунок), линии которого перпендикулярны плоскости рамки. Концы обмотки рамки замкнуты через скользящие контакты на резистор с сопротивлением R = 25 Ом. Пренебрегая сопротивлением рамки, найдите тепловую мощность, выделяющуюся в резисторе.

Решение

При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает ЭДС индукции, равная по модулю

За малое время рамка поворачивается на угол и её площадь, находящаяся в магнитном, поле увеличивается на так что

Так происходит до тех пор, пока площадь рамки в поле увеличивается. После того как вся рамка окажется в поле, эта площадь начнёт уменьшаться с такой же скоростью, так что ЭДС поменяет знак, но сохранит своё значение.

Таким образом, согласно закону Ома для замкнутой цепи, в рамке всё время будет течь ток с одинаковым значением периодически изменяя своё направление на противоположное.

По закону Джоуля — Ленца тепловая мощность, выделяющаяся при этом процессе в резисторе, не зависит от направления тока и равняется

Задача 32

На шероховатой плоскости, наклонённой под углом к горизонту, находится однородный цилиндрический проводник массой от г и длиной см (см. рисунок). По проводнику пропускают ток в направлении «от нас», за плоскость рисунка, и вся система находится в однородном магнитном поле с индукцией направленной вертикально вниз. При какой силе тока цилиндр будет оставаться на месте, не скатываясь с плоскости и не накатываясь на неё?

РешениеНарисуем силы, действующие на проводник с током: силу тяжести направленную вертикально вниз, силу нормального давления перпендикулярную плоскости, и силу Ампера равную по модулю и направленную в данном случае, согласно правилу левой руки, горизонтально влево (см. рисунок). Заметим, что все эти три силы приложены таким образом, что они не создают моментов сил относительно оси цилиндра. Поэтому в равновесии сила сухого трения цилиндра о шероховатую наклонную плоскость децствительно должна равняться нулю — иначе он бы покатился.

Спроецируем эти силы на направление вдоль плоскости и на перпендикуляр к ней. Условия равновесия имеют вид

Из первого уравнения находим искомую величину силы тока при равновесии цилиндра: Подставляя это значение во второе уравнение, находим (хотя эту величину находить по условию не требовалось).

Задача 33

Проводник движется равноускоренно в однородном вертикальном магнитном поле. Направление скорости перпендикулярно проводнику. Длина проводника — 2 м. Индукция перпендикулярна проводнику и скорости его движения. Проводник перемещается на 3 м за некоторое время. При этом начальная скорость проводника равна нулю, а ускорение 5 м/с². Найдите индукцию магнитного поля, зная, что ЭДС индукции на концах проводника в конце движения равна 2 В.

Решение

При движении проводника в магнитном поле на электроны в проводнике действует сила Лоренца. Сила Лоренца равна Напряжённость поля внутри проводника можно рассчитать по формуле Напряжение на концах проводника равно Движение равноускоренное, поэтому путь, пройденный проводником рассчитывается по формуле откуда Следовательно, откуда

Задача 34

Решение

Выражение для модуля ЭДС индукции в случае однородного поля: где S — площадь фигуры;

Закон Ома: E = IR, где R — сопротивление контура; — ток в контуре за время Δt изменения магнитного поля.

Выражение для заряда, протекающего по цепи:

Задача 35

К конденсатору С1 через диод и катушку индуктивности L подключён конденсатор ёмкостью С2 = 2 мкФ. До замыкания ключа К конденсатор С1 был заряжен до напряжения U = 50 В, а конденсатор С2 не заряжен. После замыкания ключа система перешла в новое состояние равновесия, в котором напряжение на конденсаторе С2 оказалось равным U2 = 20 В. Какова ёмкость конденсатора С1? (Активное сопротивление цепи пренебрежимо мало.)

Решение

Энергия заряженного конденсатора С1 до замыкания ключа К:Заряд конденсатора С1:

q = C1U.

Суммарная энергия заряженных конденсаторов после замыкания ключа К:

Так как процесс зарядки конденсатора С2 происходит медленно, нет потерь энергии на излучение, а следовательно, после замыкания ключа К первоначальная энергия заряженного конденсатора С1 в новом состоянии равновесия распределяется между конденсаторами:

Wэ = Wэ1 + Wэ2.

Кроме того, выполняется закон сохранения заряда: q = q1 + q2 = C1U1 + C2U2. Объединяя соотношения, получаем систему уравнений

Решая эту систему, получаем

Задача 36

Математический маятник, грузик которого имеет массу m = 8 г, совершает малые колебания в поле силы тяжести с периодом T₁ = 0,7 с. Грузик зарядили и включили направленное вниз однородное вертикальное электрическое поле, модуль напряжённости которого равен E = 3 кВ/м. В результате этого период колебаний маятника стал равным T₂ = 0,5 с. Найдите заряд q грузика.

Решение

1. В первом случае период колебаний математического маятника равен где l — длина нити подвеса маятника.

2. Во втором случае период колебаний шарика в электрическом поле, направленном вниз, уменьшился, значит, сила натяжения нити подвеса увеличилась и заряд шарика — положительный.

3. При малых колебаниях математического маятника с грузиком массой m и с зарядом q в поле тяготения модуль F силы натяжения нити близок к mg + qE. Уравнение движения грузика в проекции на горизонтальную ось Х имеет вид: где — угол отклонения нити от вертикали, x — смещение грузика. Отсюда получаем уравнение гармонических колебаний: или где Период этих колебаний равен

4. Из последнего уравнения находим заряд шарика маятника:

мкКл.

Задача 37

По горизонтально расположенным шероховатым рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением могут скользить два одинаковых стержня массой и сопротивлением каждый. Расстояние между рельсами а коэффициент трения между стержнями и рельсами Рельсы со стержнями находятся в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией (см. рисунок). Под действием горизонтальной силы, действующей на первый стержень вдоль рельс, оба стержня движутся поступательно равномерно с разными скоростями. Какова скорость движения первого стержня относительно второго? Самоиндукцией контура пренебречь.

Решение

Задача 38

Два параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в однородном магнитном поле, индукция B которого направлена вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху). На рельсах находятся два одинаковых проводника. Левый проводник движется вправо со скоростью V, а правый — покоится. С какой скоростью v надо перемещать правый проводник направо, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый проводник? (Сопротивлением рельсов пренебречь.)

Решение

Источник