Самые сложные задачи по физике егэ по физике

Физика ЕГЭ 2020. Подробный разбор заданий повышенного и высокого уровня сложности для отработки навыков выполнения самых сложных заданий ЕГЭ по физике, правильное решение которых практически гарантирует высокий результат на экзамене. Даётся методика решения задач высокого уровня сложности, обращается внимание на особенности оформления решений.

Часть 2 варианта ЕГЭ по физике содержит 8 заданий, объединённых общим видом деятельности — решением задач, из них 3 задания с кратким ответом и 5 заданий, для которых необходимо привести развёрнутый ответ. Среди этих пяти заданий есть одно качественное задание повышенного уровня сложности и 4 расчётных задания высокого уровня сложности.

Качественные задания направлены на проверку умения использовать понятия и законы физики для анализа различных процессов и явлений, а также умения решать задачи на применение одного-двух законов (формул) по какой-либо из тем школьного курса физики. Четыре последних задания части 2 (29-32) являются заданиями высокого уровня сложности и проверяют умение использовать законы и теории физики в изменённой или новой ситуации. Выполнение таких заданий требует применения знаний сразу из нескольких разделов физики.

Разбор самых сложных заданий:

Задание № 28. Механика, квантовая физика (качественная задача).

Задание № 29. Механика (расчётная задача)

Задание № 30. Молекулярная физика (расчётная задача).

Задание № 31. Электродинамика (расчётная задача)

Задание № 32. Электродинамика, квантовая физика (расчётная задача).

При подготовке к решению качественных задач №28 прежде всего следует обратить особое внимание на то, что эти задания оцениваются по шкале от 0 до 3 баллов. Учащемуся следует тщательно изучить требования к развёрнутому ответу.

Критерии оценивания выполнения задания № 28

Критерии	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов	3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.). И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения	2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла	0
Максимальный балл	3

Надо внимательно вчитаться в условие задания и тщательно прочитать вопрос к нему.

Критерии оценивания выполнения заданий №№ 29-32

Задания 29 — 32 представляют собой расчётные задачи. В текстах заданий нет указаний на требования к полноте решения, эту функцию выполняет общая инструкция. В каждом варианте экзаменационной работы перед заданиями 29 — 32 приведена инструкция, которая в целом отражает требования к полному правильному решению расчётных задач.

При ручной проверке этих задач по критериям оценивания ФИПИ 3 балла выставляются в следующем случае: Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

1. записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае перечисляются законы и формулы). В качестве исходных принимаются формулы, указанные в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для проведения единого государственного экзамена по физике.;
2. описаны все вновь вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов). Стандартными считаются обозначения физических величин, принятые в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для проведения единого государственного экзамена по физике;
3. проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
4. представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

Очень важно обратить внимание на эти примечания:

Критерии	Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: 1) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; 2) описаны все вновь вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений величин, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); 3) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); 4) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины	3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту 2, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.). И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт 4, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)	2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла	0
Максимальный балл	3

---

Материалы для подготовки к ЕГЭ по физике. Подробный разбор заданий повышенного и высокого уровня сложности для отработки навыков выполнения самых сложных заданий ЕГЭ по физике, правильное решение которых практически гарантирует высокий результат на экзамене. Даётся методика решения задач высокого уровня сложности, обращается внимание на особенности оформления решений.

Просмотров:
17 784

Самые сложные задания в ЕГЭ по физике

Записаться
на консультацию

Наш специалист сможет ответить на ваши вопросы по выбору курсов, специальности и университета. Заполните
поля, мы подготовимся и свяжемся с вами.

Подготовка к ЕГЭ по физике

Что представляет из себя ЕГЭ по физике в 2023 году

Перед тем как готовиться к ЕГЭ по физике, важно узнать больше о его структуре. Экзамен делится на 2 части. В первой школьника ждут 23 задания с кратким ответом. Во второй — 7 заданий с развернутым ответом. Всего на экзамене ученик должен будет решить 30 заданий. Они также делятся по уровням сложности: базовый, повышенный и высокий. В таблице ниже можно увидеть количество заданий для каждого из уровней.

Подробнее познакомиться со структурой экзамена можно на официальном сайте ФИПИ. Там вы найдете демоверсии, методические рекомендации, спецификации и кодификаторы, которые помогут разобраться, чего ожидать от экзамена. Все это поможет как можно лучше подготовиться к ЕГЭ по физике.

Разбор самых сложных задач ЕГЭ по физике

Задания второй части с развернутым ответом — это места, где чаще всего ошибаются на ЕГЭ. Там школьник должен написать полное решение, а во многих из них — еще и нарисовать график или схему и т. д. Такие задания оценивают по нескольким критериям. А значит, нужно быть внимательным, чтобы не потерять баллы.

Но это не означает, что за них не нужно браться из-за сложности. Наоборот — даже верный ход мысли при неверном ответе может принести вам хотя бы 1 балл. А они на ЕГЭ лишними не бывают. Но еще лучше, когда получается идеально решить такую задачу, ведь за них дают больше всего баллов. Чтобы помочь вам в этом, мы разобрали несколько самых сложных заданий экзамена по физике.

Задание 24

На рисунке изображен график циклического процесса в V-T координатах. Рабочим телом в этом процессе является 1 моль гелия. Постройте график данного процесса в P-V координатах и объясните построение графика, указав явления и закономерности, которые вы при этом использовали. Определите отношение модулей теплоты полученной или отданной в процессах 1–2 и 3–4.

Совет

Чтобы решить эту задачу, повторите темы:

• Модель идеального газа в термодинамике.

• Изопроцессы в разреженном газе с постоянным количеством вещества.

• Первый закон термодинамики.

Решение:

1. Процесс 4–1 и процесс 2–3 — изохорные, так как происходят при постоянном объеме. В процессе 4–1 абсолютная температура уменьшилась в два раза, а значит, согласно уравнению Менделеева-Клапейрона, давление также уменьшилось в два раза.

   Аналогично в процессе 2–3 абсолютная температура увеличилась в два раза, значит, давление также увеличилось в два раза.

2. Судя по графику, процессы 1–2 и 3–4 соответствуют уравнению V = kT как лежащие на прямых, проходящих через начало координат. Из этого следует, что процессы 1–2 и 3–4 — изобарные.

3. На основе этих данных построим график.

   

4. Исходя из уравнения термодинамики:

   Q = A + ΔU.

   Теплоту, полученную или отданную в изобарном процессе одноатомным газом, можно рассчитать так:

   Q = 52A.

5. Тогда отношение модулей теплоты будет равно:

   

6. В силу того, что геометрическим смыслом работы газа является площадь под графиком в P-V координатах, по графику определим, что искомое соотношение равно 0,5.

Ответ: 0,5.

Задание 25

Снаряд массой 3 кг движется горизонтально со скоростью 126 м/с и разрывается на две равные части. Первый осколок движется вертикально вниз со скоростью 275 м/с. С какой скоростью летит второй осколок?

Совет:

Чтобы решить эту задачу, повторите темы:

• Импульс материальной точки.

• Импульс системы тел.

• Закон сохранения импульса: в ИСО.

Решение:

1. Перед тем, как начать решать задачу, внимательно прочитайте условие и запишите «Дано».

   Дано:

   m = 3 кг,
   V₀ = 240 м/с,
   m₁ = m₂ = 0,5m,
   V₁ = 320 м/с.

   Найти:

   V₂ = ?

2. Перечитаем условие и выполним чертеж, где укажем все нужные величины. А именно отметим направления скоростей снаряда и его осколков.

   

   Разрыв снаряда происходит практически мгновенно. Изменением скорости под действием силы тяжести можно пренебречь. Таким образом, хотя система не является замкнутой, полный импульс снаряда остается постоянным. Поскольку до разрыва импульс снаряда был направлен горизонтально, то и после разрыва суммарный импульс осколков будет иметь горизонтальное направление. Следовательно, скорость, и, как следствие, импульс второго снаряда будет направлен так, как показано на чертеже.

3. Запишем закон сохранения импульса в векторной форме:

4. Выберем направления координатных осей так, как показано на рисунке.

   

   Направление вертикальной оси можно выбрать вертикально вниз, это повлияет на запись закона, но не повлияет на ответ.

5. Запишем закон сохранения импульса в проекциях на оси:

   

   Поскольку в задаче не нужно определять угол, под которым летит второй осколок, то не будем вводить лишнее данное и введем обозначения: V₂x — проекция скорости второго осколка на ось Ox, V₂y — проекция скорости второго осколка на ось Oy.

6. Решим каждое из уравнений системы в отдельности и определим проекции скорости второго осколка:

   V₂x = 2V₀, V₂y = V₁.

7. По теореме Пифагора найдем скорость второго осколка в общем виде:

   

8. Подставим числа в конечную формулу и выполним расчет:

Проверим, что полученное значение соответствует смыслу задачи, и запишем ответ.

Ответ: 373 м/с.

Задание 30

Камень бросают с башни высотой 90 м под углом 30° к горизонту со скоростью 12 м/с. Сколько времени камень проведет в полете? На каком расстоянии от башни он упадет? Какие законы необходимы для описания движения камня? Обоснуйте их применимость к данному случаю.

Совет

Чтобы решить эту задачу, повторите тему «Движение тела, брошенного под углом α к горизонту».

Решение:

1. Внимательно прочитайте условие задачи и запишите «Дано». Переведите величины в систему СИ.

   Дано:
   h = 90 м,
   α = 30°,
   V₀ = 12 м/с.

   Найти:
   t = ?,
   L = ?.

2. Обоснование: Камень в условиях задачи можно считать материальной точкой и рассматривать его движение как движение тела, брошенного под углом α к горизонту. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. При выборе системы отсчета зададим направления осей так, как показано на рисунке. Следовательно, движение по горизонтали можно рассматривать как равномерное, а по вертикали — равноускоренное с ускорением свободного падения.

3. Разделим весь путь камня на две части: симметричная парабола и оставшаяся часть пути до падения. Запишем уравнения для скорости и перемещения в проекциях на оси:

4. Поскольку первый участок представляет собой симметричную параболу, то перемещение по вертикальной оси на этом участке равно нулю:

5. Выразим время движения камня на первом участке:

6. Из уравнений кинематики следует, что скорость камня в момент времени t₁ совпадает по модулю с начальной, но имеет другое направление:

   

7. Запишем уравнение для перемещения камня вдоль вертикальной оси на втором участке:

8. Решим получившееся квадратное уравнение относительно t₂:

   По смыслу задачи время не может быть отрицательным, следовательно, выбираем положительный корень:

9. Определим общее время полета:

   Подставим числа и выполним расчет:

10. Движение камня вдоль горизонтальной оси можно считать равномерным. Определим дальность полета камня за время t из проекции перемещения на ось Ox:

    .

    Подставим числа и выполним расчет:

11. Проверим, что полученные значения соответствуют смыслу задачи, и запишем ответ.

Ответ: 4,88 с; 50,76 м.

Как оценивают работы на ЕГЭ в 2023 году

Чтобы понять, как хорошо сдать ЕГЭ по физике, важно узнать все о критериях, по которым оценивают задания. Давайте разберемся, за какие из них можно получить максимум баллов и как именно их выставляют.

Если вы правильно выполните задания 1–3, 7–9, 12–14, 18, 22 и 23, то получите за них по 1 баллу. Ответ посчитают верным, если он записан в нужном формате и совпадает с эталоном. Обратите внимание: в задаче № 23 ответ — это ряд символов. То, в каком порядке вы их запишете, не влияет на баллы. Например, если в задании верный ответ — это пункты 1 и 3, то их можно записать и как 13, и как 31.

Задания 5, 6, 11, 16, 17, 19, 21 оценивают 2 баллами, если ответ верный. 1 балл за них могут поставить в том случае, если есть одна ошибка в символе. Во всех остальных — 0 баллов.

За правильный ответ в заданиях 4, 10, 15 и 20 тоже ставят 2 балла. Если одного из символов в ответе нет или он неверный, такую работу оценивают 1 баллом. Во всех остальных случаях ставят 0.

Задания 2-й части (24–30) оценивают по разному: от 0 до 4 баллов. В этом разделе экзамена, как мы писали выше, будут оценивать всё: рисунки, решение, ход мыслей и ответ. Для каждого задания есть несколько критериев. Познакомиться с ними можно в демоверсии ЕГЭ по физике на сайте ФИПИ.

5 рекомендаций, как сдать ЕГЭ по физике

Теперь давайте обсудим приемы и советы, которые помогут вам сдать экзамен как можно лучше. Ниже мы собрали 5 советов от наших преподавателей. Следуйте им, и тогда шансов на высокий балл будет гораздо больше!

Будьте внимательны к заданиям

Перед тем как переходить к решению, внимательно прочтите условие. Если этого не сделать, легко пропустить детали, которые могут стоить вам баллов. Чтобы решить задачу, не забывайте пользоваться справочными материалами. А когда будете готовы записать ответ, проверьте, верны ли единицы измерения и округление.

Причем это касается обеих частей экзамена по физике. Некоторые ученики пытаются сосредоточить все силы на заданиях 2-й части, а 1-ю считают источником легких баллов из-за краткого ответа. Так вот, это не так. Часто бывает, что именно на тесте школьники лишаются баллов из-за обидных ошибок по рассеянности. А еще на 1-ю часть приходится бóльшая часть баллов всего экзамена. Поэтому будьте внимательны с ними!

Распределяйте время на экзамене

Этот совет — продолжение первого. Мы рекомендуем быть внимательным к тесту, но долго засиживаться на нем тоже не стоит: может не хватить времени на 2-ю часть. Если вы чувствуете, что задание «не дается», лучше перейти к другому. Потом, если останется время, к нему можно будет вернуться. А если нет — не переживайте. Лучше потерять 1 балл на тесте, чем не успеть одно–два более «дорогих» заданий.

И не забывайте распределить время так, чтобы потом его хватило на перенос решения в бланк. Часто бывает, что ученики долго решают 2-ю часть, но потом не успевают переписать все в чистовик.

Чтобы научиться грамотно распределять время, советуем сдать пробный экзамен.

Пробуйте разные методы, чтобы выучить формулы

В идеале законы и формулы нужно не заучивать, а понимать. Именно так мы учим школьников на курсах подготовки к ЕГЭ по физике в Skysmart. Но если тема дается трудно, а времени осталось мало, можно пользоваться и другими методами. Например, мнемоническими запоминалками. Ниже оставляем карточку с некоторыми из них. Сохраняйте ее, чтобы учить формулы — это не раз спасало школьников на контрольных и экзаменах.

Готовьтесь с экспертом по ЕГЭ

Чтобы как можно лучше сдать физику на ЕГЭ с нуля, важно учесть все мелочи. Например, вам будет нужно:

• понять свой уровень;

• найти слабые и сильные места;

• составить график подготовки, учесть в нем срок до экзамена, количество тем, практику, пробные экзамены по физике и желаемую оценку;

• собрать материалы — теоретические и практические;

• разобраться в структуре ЕГЭ;

• научиться заполнять бланки и многое другое.

Трудно сделать все это без наставника за спиной. Преподаватель по физике знает, как лучше готовиться к ЕГЭ, и поможет с каждым пунктом этого списка. Например, в Skysmart мы составляем отдельный план подготовки для каждого ученика. Он учитывает особенности и цели школьника, и это помогает добиваться высоких баллов на ЕГЭ. А еще преподаватели школы учат будущих выпускников справляться с волнением на экзамене.

Не забывайте заботиться о себе

Каждому школьнику, которому предстоит сдать экзамен, важно уметь справляться со стрессом. Переживать — это нормально. Но если усердно готовиться и забывать о своем здоровье, это не даст ничего, кроме усталости и выгорания. А с ними шутки плохи — это может отразиться в том числе и на результатах ЕГЭ. Поэтому оставляем вам чек-лист заботы о себе.

Планируйте время, меньше думайте о том, как быстро подготовиться к ЕГЭ по физике, будьте внимательны к здоровью, и тогда все получится!

Готовьтесь к экзамену по физике с умом, и тогда ваших баллов хватит, чтобы поступить в нужный технический вуз. А если хотите повысить шансы на хорошую оценку, найдите преподавателя, который будет вам в этом помогать. На курсах подготовки к ЕГЭ по физике в Skysmart мы рассказываем школьникам всё, что нужно знать об экзамене. Каждый ученик школы готовится по персональной программе, учится справляться с тревожностью и грамотно организовывать время. Узнать свой уровень и составить пошаговый план подготовки можно на вводном уроке. Это бесплатно.

Электродинамика. Квантовая физика. Расчетная задача

В. З. Шапиро

Заключительное задание ЕГЭ по физике относится к высокому уровню сложности. Как правило, это задача по оптике. Ее решение необходимо сопровождать соответствующим чертежом, так как проведение рассуждений без ссылок на рисунок, абсолютно бессмысленно.

Иногда, в этом номере может встретиться задача и по ядерной физике, возможно задача и по фотоэффекту.

1. В плоскости, параллельной плоскости тонкой собирающей линзы, по окружности со скоростью =5 м/с движется точечный источник света. Расстояние между плоскостями d=15 см. Центр окружности находится на главной оптической оси линзы. Фокусное расстояние линзы F=10 см. Найдите скорость движения изображения точечного источника света. Сделайте пояснительный чертёж, указав ход лучей в линзе.

Необходимая теория:

Тонкие линзы. Ход лучей

Тонкие линзы. Построение изображений

Дано:                                      «СИ»

м/с;

d=15 см;                                 0,15 м;

F=10 см.                                0,10 м.

Найти: – ?

Решение:

Построим изображение источника света в линзе. Изображением светящейся точки А будет точка Введём обозначения: радиус, по которому движется источник света, r=AB; радиус, по которому движется изображение источника света, расстояние OB=d; расстояние фокусное расстояние линзы OF=F.

Пояснительный чертеж с учетом хода световых лучей сделан на рис. 1.

Рис. 1

Применим формулу тонкой линзы для отрезка АВ и его изображения

Проведем расчет расстояния f, на котором получилось изображение.

(м).

Увеличение линзы можно рассчитать по формуле  где H – размер предмета, а h – размер его изображения.

Для данной задачи увеличение линзы равно:

Точечный источник света вращается по окружности r = AB, его изображение по окружности

Отсюда,

Так как периоды их обращений источника и его изображения равные, то можно записать следующие равенства:

С подстановкой численных значений получим:

м/c.

Ответ: 10 м/с.

Секрет решения. Первостепенным моментом в этой задаче является грамотное построение чертежа. Для этого надо знать ход основных лучей через тонкую линзу и ход произвольного луча, падающего на линзу.

Применять формулу тонкой линзы надо с учетом правила знаков:

если линза собирающая;

если линза рассеивающая;

если изображение действительное;

если изображение мнимое.

Также, при использовании формулы тонкой линзы, надо иметь ввиду,

что если на линзу падает пучок параллельных световых лучей (см. рис.)

Кроме этого, должно быть понимание термина «увеличение линзы» – величина, показывающая во сколько раз размер изображения предмета больше (меньше) реальных размеров самого предмета

Если Г > 1, изображение увеличенное.

Если Г < 1, изображение уменьшенное.

2. Прямоугольный треугольник расположен перед собирающей линзой с фокусным расстоянием F=20 см, как показано на рисунке. Катет треугольника, расположенный на главной оптической оси, имеет длину A=2 см, а его гипотенуза составляет угол с главной оптической осью линзы. Определите тангенс угла, который составляет с главной оптической осью линзы гипотенуза даваемого линзой изображения этого треугольника. Постройте изображение треугольника в линзе.

Необходимая теория:

Тонкие линзы. Ход лучей

Тонкие линзы. Построение изображений

Дано:                «СИ»

F=20 см;       0,2 м;

A=2 см;        0,02 м.

Найти: – ?

Решение:

Построим изображение треугольника, используя свойства линзы:

А) луч, прошедший через оптический центр О, не преломляется;

Б) параллельный пучок лучей пересекается в фокальной плоскости (см. рис. 1)

Рис. 1

На рис. 1 с – катет треугольника АВС, С – вершина треугольника АВС.

Согласно формуле тонкой линзы, изображение вертикального катета АВ будет располагаться также на двойном фокусном расстоянии.

Увеличение линзы Г для этого катета будет равно 1, то есть

Из треугольника АВС найдем высоту катета АВ.

Проведем расчет:

(м).

Так как АС = с = 2 см, то СО = АО – АС; СО = 0,4 — 0,02 = 0,38 (м).

Используя формулу тонкой линзы найдем изображение точки С на главной оптической оси.

где

(м).

Катет треугольника можно найти следующим образом:

(м).

Выразим из треугольника

Ответ: 1,57.

Секрет решения. Данное решение не является единственно возможным. Можно решать через подобие треугольников ABC и COD и треугольников ODCʹ и AʹBʹCʹ (см. рис. 2) Но этот путь является более трудным, чем тот, который представлен в приведенном решении.

Рис. 1

Выделим опорные моменты в решении:

— чертеж с учетом хода лучей в тонких линзах;

— формула тонкой линзы с правилами знаков;

— формула увеличения линзы;

— соотношения в прямоугольном треугольнике.

3. В опыте по изучению фотоэффекта монохроматическое излучение мощностью Р = 0,21 Вт падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведён на рисунке. Какова частота падающего света, если в среднем один из 30 фотонов, падающих на катод, выбивает электрон?

Необходимая теория:

Фотоэффект

Фотоны

Дано:                  «СИ»

Р = 0,21 Вт;

мА;      А.

Найти: — ?

Решение:

Энергию одного фотона можно определить по формуле Планка:

Для числа фотонов, равного , эта формула примет вид:

С учетом мощности излучения Р за время t энергию излучения можно записать по-другому:

В результате фотоэффекта с поверхности катода выбиваются электроны. Суммарный заряд, переносимый этими электронами, можно выразить как:

где – количество выбиваемых электронов, е – модуль заряда электрона.

С другой стороны, заряд можно выразить через максимальную силу тока и время излучения:

(3).

Приравнивая (2) и (3) получим:

(4).

Объединим уравнения (1) и (4) в систему:

Разделим уравнение (5) на уравнение (6).

(Гц).

 
Ответ: Гц.

Секрет решения. Задачи на тему «Фотоны, явление фотоэффекта» не являются сверхтрудными. Здесь не требуется построения сложных логических моделей, которые описывают ситуации в задачах. Это связано прежде всего с тем, что это явление фотоэффекта легко для понимания и описывается простыми формулами. Особенностью этой задачи является условие, что только один из тридцати падающих фотонов, выбивает электрон. В обычных задачах считалось, что каждый фотон выбивает по одному электрону. Понимание и математическое описание этого факта уже при краткой записи условия  является ключевым моментом решения. Применение формулы Планка, выражение заряда через силу тока и время добавляет все необходимое для составления полной картины решения задачи.