Решу егэ 6196 физика

Спрятать решение

Источник: ЕГЭ по физике 05.05.2014. Досрочная волна. Вариант 1.

Каталог заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

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

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 3 секунды их движения?

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

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 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

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.

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

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 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

Автор	Сообщение
	Заголовок сообщения: Тренировочный вариант №421  Добавлено: Вчера, 09:59
Администратор Центр пользователя Зарегистрирован: 10 июн 2010, 15:00 Сообщений: 6119	https://alexlarin.net/ege/2023/trvar421.html
OlegTheMath	Заголовок сообщения: Re: Тренировочный вариант №421  Добавлено: Вчера, 11:42
Центр пользователя Зарегистрирован: 06 май 2012, 21:09 Сообщений: 67	Спасибо за интересный вариант! 421.17 Подробности: надеюсь, правильно.
hpbhpb	Заголовок сообщения: Re: Тренировочный вариант №421  Добавлено: Вчера, 11:57
Центр пользователя Зарегистрирован: 18 ноя 2015, 07:49 Сообщений: 1730 Откуда: Ставрополь	OlegTheMath писал(а): Спасибо за интересный вариант! 421.17 Подробности: надеюсь, правильно. Да, правильно.
Показать сообщения за:  Сортировать по:

Энергия связи ядра.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев.

Темы кодификатора ЕГЭ: энергия связи нуклонов в ядре, ядерные силы.

Атомное ядро, согласно нуклонной модели, состоит из нуклонов — протонов и нейтронов. Но какие силы удерживают нуклоны внутри ядра?

За счёт чего, например, держатся вместе два протона и два нейтрона внутри ядра атома гелия? Ведь протоны, отталкиваясь друг от друга электрическими силами, должны были бы разлететься в разные стороны! Может быть, это гравитационное притяжение нуклонов друг к другу не даёт ядру распасться?

Давайте проверим. Пусть два протона находятся на некотором расстоянии друг от друга. Найдём отношение силы их электрического отталкивания к силе их гравитационного притяжения:

Заряд протона Кл, масса протона кг, поэтому имеем:

Какое чудовищное превосходство электрической силы! Гравитационное притяжение протонов не то что не обеспечивает устойчивость ядра — оно вообще не заметно на фоне их взаимного электрического отталкивания.

Следовательно, существуют иные силы притяжения, которые скрепляют нуклоны внутри ядра и превосходят по величине силу электрического отталкивания протонов. Это — так называемые ядерные силы.

к оглавлению ▴

Ядерные силы.

До сих пор мы знали два типа взаимодействий в природе — гравитационные и электромагнитные. Ядерные силы служат проявлением нового, третьего по счёту типа взаимодействий — сильного взаимодействия. Мы не будем вдаваться в механизм возникновения ядерных сил, а лишь перечислим их наиболее важные свойства.

1. Ядерные силы действуют между любыми двумя нуклонами: протоном и протоном, протоном и нейтроном, нейтроном и нейтроном.
2. Ядерные силы притяжения протонов внутри ядра примерно в 100 раз превосходят силу электрического отталкивания протонов. Более мощных сил, чем ядерные, в природе не наблюдается.
3. Ядерные силы притяжения являются короткодействующими: радиус их действия составляет около м. Это и есть размер ядра — именно на таком расстоянии друг от друга нуклоны удерживаются ядерными силами. При увеличении расстояния ядерные силы очень быстро убывают; если расстояние между нуклонами станет равным м, ядерные силы почти полностью исчезнут.

На расстояниях, меньших м, ядерные силы становятся силами отталкивания.

Сильное взаимодействие относится к числу фундаментальных — его нельзя объяснить на основе каких-то других типов взаимодействий. Способность к сильным взаимодействиям оказалась свойственной не только протонам и нейтронам, но и некоторым другим элементарным частицам; все такие частицы получили название адронов. Электроны и фотоны к адронам не относятся — они в сильных взаимодействиях не участвуют.

к оглавлению ▴

Атомная единица массы.

Массы атомов и элементарных частиц чрезвычайно малы, и измерять их в килограммах неудобно. Поэтому в атомной и ядерной физике часто применяется куда более мелкая единица — так
называемая атомная единица массы (сокращённо а. е. м.).

По определению, атомная единица массы есть 1/12 массы атома углерода . Вот её значение с точностью до пяти знаков после запятой в стандартной записи:

а. е. м.кг г.

(Такая точность нам впоследствии понадобится для вычисления одной очень важной величины, постоянно применяющейся в расчётах энергии ядер и ядерных реакций.)

Оказывается, что 1 а. е. м., выраженная в граммах, численно равна величине, обратной к постоянной Авогадро моль:

моль.

Почему так получается? Вспомним, что число Авогадро есть число атомов в 12г углерода. Кроме того, масса атома углерода равна 12 а. е. м. Отсюда имеем:

г а. е. м.,

поэтому а. е. м.=г, что и требовалось.

Как вы помните, любое тело массы m обладает энергией покоя E, которая выражается формулой Эйнштейна:

. (1)

Выясним, какая энергия заключена в одной атомной единице массы. Нам надо будет провести вычисления с достаточно высокой точностью, поэтому берём скорость света с пятью знаками после запятой:

м/с.

Итак, для массы а. е. м. имеем соответствующую энергию покоя :

Дж. (2)

В случае малых частиц пользоваться джоулями неудобно — по той же причине, что и килограммами. Существует гораздо более мелкая единица измерения энергии — электронвольт (сокращённо эВ).

По определению, 1 эВ есть энергия, приобретаемая электроном при прохождении ускоряющей разности потенциалов 1 вольт:

эВ КлВ Дж. (3)

(вы помните, что в задачах достаточно использовать величину элементарного заряда в виде Кл, но здесь нам нужны более точные вычисления).

И вот теперь, наконец, мы готовы вычислить обещанную выше очень важную величину — энергетический эквивалент атомной единицы массы, выраженный в МэВ. Из (2) и (3) получаем:

эВ . (4)

Итак, запоминаем: энергия покоя одной а. е. м. равна 931,5 МэВ. Этот факт вам неоднократно встретится при решении задач.

В дальнейшем нам понадобятся массы и энергии покоя протона, нейтрона и электрона. Приведём их с точностью, достаточной для решения задач.

а. е. м., МэВ;
а. е. м., МэВ;
а. е. м., МэВ.

к оглавлению ▴

Дефект массы и энергия связи.

Мы привыкли, что масса тела равна сумме масс частей, из которых оно состоит. В ядерной физике от этой простой мысли приходится отвыкать.

Давайте начнём с примера и возьмём хорошо знакомую нам -частицу ядро . В таблице (например, в задачнике Рымкевича) имеется значение массы нейтрального атома гелия: она равна 4,00260 а. е. м. Для нахождения массы M ядра гелия нужно из массы нейтрального атома вычесть массу двух электронов, находящихся в атоме:

а. е. м.

В то же время, суммарная масса двух протонов и двух нейтронов, из которых состоит ядро гелия, равна:

а. е. м.

Мы видим, что сумма масс нуклонов, составляющих ядро, превышает массу ядра на

а. е. м.

Величина называется дефектом массы. В силу формулы Эйнштейна (1) дефекту массы отвечает изменение энергии:

МэВ:

Величина обозначается также и называется энергией связи ядра . Таким образом, энергия связи -частицы составляет приблизительно 28 МэВ.

Каков же физический смысл энергии связи (и, стало быть, дефекта масс)?

Чтобы расщепить ядро на составляющие его протоны и нейтроны, нужно совершить работу против действия ядерных сил. Эта работа не меньше определённой величины ; минимальная работа по разрушению ядра совершается в случае, когда высвободившиеся протоны и нейтроны покоятся.

Ну а если над системой совершается работа, то энергия системы возрастает на величину совершённой работы. Поэтому суммарная энергия покоя нуклонов, составляющих ядро и взятых по отдельности, оказывается больше энергии покоя ядра на величину .

Следовательно, и суммарная масса нуклонов, из которых состоит ядро, будет больше массы самого ядра. Вот почему возникает дефект массы.

В нашем примере с -частицей суммарная энергия покоя двух протонов и двух нейтронов больше энергии покоя ядра гелия на 28 МэВ. Это значит, что для расщепления ядра на составляющие его нуклоны нужно совершить работу, равную как минимум 28 МэВ. Эту величину мы и назвали энергией связи ядра.

Итак, энергия связи ядра — это минимальная работа, которую необходимо совершить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны.

Энергия связи ядра есть разность энергий покоя нуклонов ядра, взятых по отдельности, и энергии покоя самого ядра. Если ядро массы состоит из протонов и нейтронов, то для энергии связи имеем:

.

Величина , как мы уже знаем, называется дефектом массы.

к оглавлению ▴

Удельная энергия связи.

Важной характеристикой прочности ядра является его удельная энергия связи, равная отношению энергии связи к числу нуклонов:

.

Удельная энергия связи есть энергия связи, приходящаяся на один нуклон, и имеет смысл средней работы, которую необходимо совершить для удаления нуклона из ядра.

На рис. 1 представлена зависимость удельной энергии связи естественных (то есть встречающихся в природе 1) изотопов химических элементов от массового числа A.

Рис. 1. Удельная энергия связи естественных изотопов

Элементы с массовыми числами 210–231, 233, 236, 237 в естественных условиях не встречаются. Этим объясняются пробелы в конце графика.

У лёгких элементов удельная энергия связи возрастает с ростом , достигая максимального значения 8,8 МэВ/нуклон в окрестности железа (то есть в диапазоне изменения примерно от 50 до 65). Затем она плавно убывает до величины 7,6 МэВ/нуклон у урана .

Такой характер зависимости удельной энергии связи от числа нуклонов объясняется совместным действием двух разнонаправленных факторов.

Первый фактор — поверхностные эффекты. Если нуклонов в ядре мало, то значительная их часть находится на поверхности ядра. Эти поверхностные нуклоны окружены меньшим числом соседей, чем внутренние нуклоны, и, соответственно, взаимодействуют с меньшим числом соседних нуклонов. При увеличении доля внутренних нуклонов растёт, а доля поверхностных нуклонов — падает; поэтому работа, которую нужно совершить для удаления одного нуклона из ядра, в среднем должна увеличиваться с ростом .

Однако с возрастанием числа нуклонов начинает проявляться второй фактор — кулоновское отталкивание протонов. Ведь чем больше протонов в ядре, тем большие электрические силы отталкивания стремятся разорвать ядро; иными словами, тем сильнее каждый протон отталкивается от остальных протонов. Поэтому работа, необходимая для удаления нуклона из ядра, в среднем должна уменьшаться с ростом .

Пока нуклонов мало, первый фактор доминирует над вторым, и потому удельная энергия связи возрастает.

В окрестности железа действия обоих факторов сравниваются друг с другом, в результате чего удельная энергия связи выходит на максимум. Это область наиболее устойчивых, прочных ядер.

Затем второй фактор начинает перевешивать, и под действием всё возрастающих сил кулоновского отталкивания, распирающих ядро, удельная энергия связи убывает.

к оглавлению ▴

Насыщение ядерных сил.

Тот факт, что второй фактор доминирует у тяжёлых ядер, говорит об одной интересной особенности ядерных сил: они обладают свойством насыщения. Это означает, что каждый нуклон в большом ядре связан ядерными силами не со всеми остальными нуклонами, а лишь с небольшим числом своих соседей, и число это не зависит от размеров ядра.

Действительно, если бы такого насыщения не было, удельная энергия связи продолжала бы возрастать с увеличением — ведь тогда каждый нуклон скреплялся бы ядерными силами со всё большим числом нуклонов ядра, так что первый фактор неизменно доминировал бы над вторым. У кулоновских сил отталкивания не было бы никаких шансов переломить ситуацию в свою пользу!

Постулаты Бора

Основу квантовой теории атома Бора составляют два постулата.

Первый постулат Бора гласит: атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия $Е_n$; в стационарном состоянии атом не излучает энергию.

Этот постулат противоречит классической механике, согласно которой энергия движущихся электронов может быть любой. Он противоречит также и электродинамике Максвелла, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн.

Второй постулат Бора: излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией $Е_k$ в стационарное состояние с меньшей энергией $Е_n$. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний:

$hν_{kn}=E_k-E_n$

Отсюда можно получить частоту излучения:

$ν_{kn}={E_k-E_n}/{h}={E_k}/{h}-{E_n}/{h}$

При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией.

Модель атома водорода Бора

Для построения модели простейшей системы — атома водорода — Бор постулировал также правило определения стационарных значений энергии атома (уровней энергии) — так называемое правило квантования.

Правило квантования орбит Бора заключается в следующем.

Стационарным состояниям атома соответствуют разрешенные дискретные значения энергии электрона, такие, что при движении по стационарным круговым орбитам электрон должен иметь дискретные значения момента количества движения:

$m_{e}υr=n{h}/{2π}, n=1,2,3…,$

где $m_{e}$ — масса электрона, $υ$ — его скорость, $r$ — радиус орбиты, $h$ — постоянная Планка, $n$ называется главным квантовым числом (является номером орбиты в спектре атома водорода, в частности).

Используя законы механики Ньютона и правило квантования, Бор вычислил допустимые радиусы орбит и значения энергии стационарных состояний. Минимальный радиус орбиты определяет размер атома (он оказался равным $0.53·10^{-10}$м). Значения энергий стационарных состояний в электронвольтах отложены на вертикальной оси. (В атомной физике энергию выражают в электронвольтах, сокращенно — эВ. $1$ эВ — это энергия, приобретаемая электроном при прохождении разности потенциалов $1$ В. $1$ эВ$ = 1.6·10^{-19}$ Дж.)

Правило квантования орбит и постулаты Бора позволили ему самому и другим ученым объяснить наблюдавшиеся закономерности в оптическом спектре излучения атома водорода, а также в рентгеновских спектрах, и дать физическое истолкование Периодического закона элементов.

Поглощение света

Поглощение света — процесс, обратный излучению, при котором атом с нижних энергетических уровней переходит на верхние уровни. При этом он поглощает излучение тех же частот, которые излучает при переходе с верхних энергетических уровней на нижние.

Гипотеза Планка о квантах

Гипотеза Планка — предположение, что атомы испускают электромагнитную энергию (свет) не непрерывно, а отдельными порциями — квантами.

Энергия каждой порции пропорциональна частоте излучения:

$E=hν,$

где $h=6.63·10^{-34}$ $Дж·с$ — постоянная Планка, $ν$ — частота света.

Постоянная Планка (квант действия) — фундаментальная физическая константа. Введена М. Планком в 1900 г. Наиболее точное значение постоянной Планка $h = 6.626176(36) · 10^{-34}$ $Дж·с$. Чаще пользуются постоянной $h={h}/{2π}=1.0545887(57)·10^{-34}$ $Дж·с$, также называемой постоянной Планка. Формула $p↖{→}={mυ↖{→}}{√{1-{υ^2}/{c^2}}$ — это вторая из простых великих формул физики (первая — формула Эйнштейна, связывающая энергию покоя тела с его массой). После открытия Планка начала развиваться квантовая теория.