Автомобиль движется вдоль прямой дороги на рисунке представлен график зависимости проекции ускорения

Автомобиль массой 2 т проезжает верхнюю точку выпуклого моста, двигаясь с постоянной по модулю скоростью 36 км/ч. Радиус кривизны моста равен 40 м. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения, характеризующих движение автомобиля по мосту.

1) Равнодействующая сил, действующих на автомобиль в верхней точке моста, сонаправлена с его скоростью.

2) Сила, с которой мост действует на автомобиль в верхней точке моста, меньше 20 000 Н и направлена вертикально вниз.

3) В верхней точке моста автомобиль действует на мост с силой, равной 15 000 Н.

5) Ускорение автомобиля в верхней точке моста направлено противоположно его скорости.

Переведем скорость

Рассмотрим рисунок, поясняющий движение автомобиля по выпуклому мосту.

1. Неверно. Равнодействующая сил реакции опоры N и силы тяжести mg по второму закону Ньютона сонаправлена с вектором ускорения. А т. к. автомобиль движется по окружности, то ускорение направлено к центру окружности, т. е. вниз. Следовательно, и равнодействующая направлена вниз. Скорость автомобиля при движении по окружности направлена по касательной (в данном случае — горизонтально).

2. Неверно. Сила, с которой мост действует на автомобиль — сила реакции опоры — направлена вертикально вверх.

3. Верно. Сила, с которой автомобиль действует на мост, равна весу тела. По третьему закону Ньютона P = N. Найдём силу реакции опоры по второму закону Ньютона Центростремительное ускорение равно Значит, Р = 15 кН.

4. Верно. (см. пункт 3).

5. Неверно. Вектор ускорения направлен вертикально вниз, вектор скорости — горизонтально (см. пункт 1).

Источник

Автомобиль движется вдоль прямой дороги на рисунке представлен график зависимости проекции ускорения

На рисунке показана система, состоящая из лёгких тросов и четырёх идеальных блоков, с помощью которой можно удерживать в равновесии или поднимать груз массой M. Трение пренебрежимо мало.

На основании анализа приведённого рисунка выберите все верные утверждения и укажите в ответе их номера.

1) Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец верёвки с силой

2) Для того чтобы удерживать груз в равновесии, нужно действовать на конец верёвки с силой

3) Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок верёвки длиной 2h.

4) Для того чтобы медленно поднять груз на высоту h, нужно вытянуть участок верёвки длиной 4h.

5) Изображённая на рисунке система блоков не даёт выигрыша в силе.

Для того, чтобы поднять груз на высоту h необходимо, чтобы 4 веревки, присоединенные к грузу через 2 подвижных блока, стали короче на h, а значит, придется вытянуть веревку длиной 4h (утверждение 3 неверно, утверждение 4 верно).

Таким образом, подвижные блоки дают выигрыш в силе, но проигрыш в расстоянии и, тем самым, они не изменяют величину работы по подъему груза.

В сосуд с водой полностью погружён алюминиевый груз, закреплённый на невесомой нерастяжимой нити. Груз не касается стенок и дна сосуда. Затем в такой же сосуд с водой погружают железный груз, масса которого равна массе алюминиевого груза. Как в результате этого изменятся модуль силы натяжения нити и модуль действующей на груз силы тяжести?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Модуль силы натяжения нити

Модуль действующей на груз силы

Брусок массой m соскальзывает с закреплённой шероховатой наклонной плоскости с углом α при основании. Коэффициент трения между бруском и наклонной плоскостью равен μ, модуль скорости бруска возрастает. Сопротивлением воздуха можно пренебречь.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, при помощи которых их можно вычислить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) Модуль силы трения, действующей на брусок

Б) Модуль ускорения бруска

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ФОРМУЛА

Газообразный кислород находится в сосуде объёмом 33,2 литра. Давление газа 150 кПа, его температура 127 °С. Определите массу газа в этом сосуде. Ответ выразите в граммах и округлите до целого числа.

Найдем отсюда массу газа:

Идеальный одноатомный газ в количестве 0,05 моль подвергся адиабатическому сжатию. При этом его температура повысилась с +23 °C до +63 °C. Какая работа была совершена над газом? Ответ выразите в джоулях и округлите до целого числа.

где A — это работа газа. Таким образом, внешние силы совершили работу над газом

Относительная влажность порции воздуха при некоторой температуре равна 10%. Во сколько раз следует изменить давление этой порции воздуха для того, чтобы при неизменной температуре его относительная влажность увеличилась на 25%?

Один моль идеального одноатомного газа переходит из состояния 1 в состояние 2 так, как показано на pV-диаграмме.

На основании анализа этого графика выберите все верные утверждения.

1) В процессе 1−2 температура газа всё время увеличивается.

2) В состоянии, соответствующем точке 1, температура газа равна 400 К.

3) В процессе 1−2 внутренняя энергия газа всё время уменьшается.

4) В процессе 1−2 газ совершает работу 6232,5 Дж.

5) В состоянии, соответствующем точке 2, плотность газа достигает максимального значения в течение процесса 1−2.

Состояние идеального газа описывается уравнением Клапейрона — Менделеева:

Найдем отсюда температуру газ в точке 1:

откуда следует, что утверждение 2 верно.

Внутренняя энергия является функцией температуры газа, а значит, она сначала увеличивается, а затем уменьшается (утверждение 3 неверно)

Работа газа на pV-диаграмме равна площади фигуры под графиком:

откуда следует, что утверждение 4 верно.

В состоянии 2 объём газа максимален, значит, его плотность минимальна (утверждение 5 неверно).

В изолированной системе тело А имеет температуру +40 °C, а тело Б — температуру +65 °C. Эти тела привели в тепловой контакт друг с другом. Через некоторое время наступило тепловое равновесие. Как в результате изменились температура тела Б и суммарная внутренняя энергия тел А и Б?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Температура тела Б

Суммарная внутренняя энергия тел

Электрон движется со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией так, как показано на рисунке. Как направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Лоренца, действующая на электрон? Ответ запишите словом (словами).

Модуль напряжённости электрического поля в плоском воздушном конденсаторе ёмкостью 50 мкФ равен 200 В/м. Расстояние между пластинами конденсатора 2 мм. Чему равен заряд этого конденсатора? Ответ выразите в микрокулонах.

Заряд на обкладках конденсатора связан с емкостью и напряжением:

Луч света падает из воздуха на поверхность стекла. Угол падения луча можно изменять. В таблице приведена зависимость угла преломления β луча от угла падения α луча (углы выражены в градусах). Чему равен показатель преломления стекла? Ответ округлите до десятых долей.

α, °	10	20	30	40	50	60	70	80
β, °	6,23	12,34	18,21	23,69	28,61	32,77	35,97	37,99

Медная перемычка в момент времени t₀ = 0 с начинает двигаться со скоростью 2 м/с по параллельным горизонтальным проводящим рельсам, к концам которых подсоединён резистор сопротивлением 10 Ом (см. рисунок). Вся система находится в вертикальном однородном магнитном поле. Сопротивление перемычки и рельсов пренебрежимо мало, перемычка всё время расположена перпендикулярно рельсам. Поток Ф вектора магнитной индукции через контур, образованный перемычкой, рельсами и резистором, изменяется с течением времени t так, как показано на графике.

Используя график, выберите все верные утверждения и укажите в ответе их номера.

1) К моменту времени t = 5 с изменение магнитного потока через контур равно 1,6 Вб.

2) Модуль ЭДС индукции, возникающей в контуре, равен 0,32 В.

3) Индукционный ток в перемычке течёт в направлении от точки C к точке D.

4) Сила индукционного тока, текущего в перемычке, равна 32 мА.

5) Для поддержания движения перемычки к ней прикладывают силу, проекция которой на направление рельсов равна 0,2 мН.

Согласно правилу Ленца, возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван. Таким образом, применяя правило правой руки, индукционный ток должен быть направлен от точки D к точке C (утверждение 3 неверно).

Сила тока, возникающего в контуре, по закону Ома равна (утверждение 4 верно).

На перемычку, по которой течет индукционный ток, со стороны магнитного поля действует сила Ампера, которая согласно правилу Ленца тормозит ее движение. Движение перемычки будет равномерным, если к ней будет приложена внешняя сила где l — длина перемычки. Домножим и поделим это выражение справа на скорость движения перемычки:

откуда следует, что утверждение 5 неверно.

Проволочная обмотка генератора переменного тока равномерно вращается в постоянном магнитном поле. Угловую скорость вращения увеличивают. Как изменятся частота генерируемого переменного тока и амплитуда ЭДС индукции, действующей в обмотке?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Частота переменного тока

ЭДС индукции в обмотке

ЭДС индукции, возникающей в контуре равна Чем быстрее вращается рамка, тем больше изменяется поток магнитной индукции, а значит, ЭДС увеличится.

Две прозрачные плоскопараллельные пластинки плотно прижаты друг к другу. Из воздуха на поверхность первой пластинки падает луч света (см. рисунок). Известно, что показатель преломления верхней пластинки равен n₂ = 1,77. Установите соответствие между физическими величинами и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) Синус угла падения луча на границу 2−3 между пластинками

Б) Угол преломления луча при переходе границы 3−1 (в радианах)

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ

Тогда синус угла падения луча на границу 2−3 между пластинками равен

Запишем три закона для преломления луча на трех границах:

тут было учтено, что угол преломления равен углу падения на следующую границу. Перемножив левые части на левые, правые на правые во всех трех выражениях, получим:

откуда следует, что после пластинок луч пойдет под тем же самым углом, под каким и падал на них. Тогда угол преломления луча при переходе границы 3−1 равен

Определите, сколько α-частиц и сколько протонов получается в результате реакции термоядерного синтеза →

Количество α-частиц

Количество протонов

где — скорость света. Тогда отношение энергий примет значение:

Ядро атома претерпело радиоактивный электронный β-распад. Как в результате этого изменялись электрический заряд ядра и количество нейтронов в нём?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Электрический заряд ядра

Количество нейтронов в ядре

В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решёток. Каждая из решёток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определённой длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решётке. В двух из этих экспериментов наблюдалось одинаковое количество главных дифракционных максимумов. Укажите сначала номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с меньшим периодом, а затем – номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с бóльшим периодом.

падающего света

d/2

Необходимо экспериментально изучить зависимость ёмкости плоского конденсатора от свойств диэлектрика, помещённого между его пластинами. На всех представленных ниже рисунках S — площадь пластины конденсатора, d – расстояние между пластинами. Какие две установки следует использовать для проведения такого исследования?

Для экспериментального изучения емкости конденсатора в зависимости от свойств диэлектрика необходимо выбрать два конденсатора с разными диэлектриками между обкладками, но с одинаковыми остальными параметрами. Для этого подходят конденсаторы под номерами 1 и 3.

Период колебаний математического маятника на поверхности Земли в 1,2 раза больше периода его колебаний на некоторой планете. Чему равен модуль ускорения свободного падения на этой планете? Влияние атмосферы в обоих случаях пренебрежимо мало. Ответ выразите в метрах на секунду в квадрате.

Найдем отношение ускорения свободного падения на некоторой планете и на Земле:

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; II) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); III) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины	2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но допущена ошибка в ответе или в математических преобразованиях или вычислениях. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла	0
Максимальный балл	2

Два прямых проводника П₁ и П₂ расположены в одной горизонтальной плоскости. Между их левыми концами включён конденсатор ёмкостью C = 0,1 нФ. По проводникам с постоянной скоростью V = 2 м/с движется проводящий стержень, который находится в контакте с проводниками. Вся система находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией В = 0,15 Тл. В некоторый момент времени расстояние между точками D и E, в которых стержень касается проводников, равно L = 40 см, общее сопротивление цепи в этот момент равно R = 2 Ом, и в цепи протекает ток силой I = 0,05 А. Чему равен в этот момент заряд конденсатора? Индуктивность цепи пренебрежимо мала. Ответ выразите в пикокулонах.

где x — перемещение стержня. Найдем мощность как производную по времени от работы, совершаемой на каждом участке Стоит отметить, что сила тока показывает как изменяется заряд за единицу времени, т. е.

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
2
1
0
Максимальный балл	2

Энергия магнитного поля, запасённая в катушке при пропускании через неё постоянного тока, равна 120 Дж. Во сколько раз нужно увеличить силу тока, протекающего через обмотку катушки, для того, чтобы запасённая в ней энергия магнитного поля увеличилась на 5760 Дж?

Запишем выражения для двух случаев:

Таким образом, необходимо увеличить силу тока в 7 раз.

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1 или 2 балла

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
2
1
0
Максимальный балл	2

Каким образом возникает газовый разряд и свечение в стеклянных трубках с достаточно разреженными газами при подаче на электроды в трубках высокого напряжения? Какие частицы (ионы или электроны) играют основную роль в обеспечении ионизации газа? Оцените, во сколько раз отличаются кинетические энергии электронов и ионов атомарного водорода (протонов) после их ускорения в электрическом поле. Ответ поясните на основании известных законов механики и электродинамики.

2. Заряженные частицы, ускоряясь в электрическом поле и сталкиваясь с нейтральными атомами газа, могут вызывать либо их ионизацию (отрыв электрона), либо их возбуждение, при котором электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Это возможно в том случае, если за время ускорения заряженных частиц они приобретают достаточную для осуществления указанных процессов кинетическую энергию.

3. При обратных переходах в основное состояние возбуждённые атомы излучают кванты света, в результате чего газоразрядные трубки светятся.

4. Если в какой-то момент атом газа (например, водорода) в трубке был ионизирован и возникла пара «протон + электрон» с одинаковыми разноимёнными зарядами, равными по модулю e, и сильно отличающимися массами m, то в электрическом поле с напряжённостью E, существующем в трубке при подаче на электроды высокого напряжения U, эти частицы ускоряются. Приобретённая ими кинетическая энергия W_к за время t при этом равна работе сил F = eE электрического поля на пути s = at 2 /2, который проходят частицы, двигаясь с ускорением a = F/m:

то есть лёгкие частицы (электроны) ускоряются быстрее и приобретают бóльшую кинетическую энергию, чем тяжёлые ионы.

5. Поэтому ионизация и возбуждение атомов в газовом разряде осуществляются в основном за счёт их столкновений с электронами, то есть «электронного удара», причём кинетическая энергия ускоренных электронов превышает кинетическую энергию протонов (в случае атомарного водорода) в

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: лёгкие электроны ускоряются быстрее и приобретают гораздо бóльшую кинетическую энергию, чем тяжёлые ионы, что и обеспечивает главную роль электронов в осуществлении газового разряда) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей (в данном случае: указание на причину возникновения электрического тока, способ ионизации и возбуждения излучения атомов в газовом разряде, на связь изменения кинетической энергии частиц с работой ускоряющих их сил электрического поля, а также на зависимость ускорения и пройденного пути от массы частиц)	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.) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. 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.). 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. Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. 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

На гладком горизонтальном столе покоится брусок с прикреплённой к нему гладкой изогнутой в вертикальной плоскости тонкой жёсткой трубкой (см. рисунок). Общая масса бруска с трубкой равна M = 0,8 кг. В верхний конец вертикальной части трубки, находящийся на высоте H = 70 см над бруском, опускают без начальной скорости маленький шарик массой m = 50 г. Другой конец трубки наклонён к горизонту под углом α = 30° и находится на высоте h = 20 см над бруском. Найдите модуль скорости, с которой будет двигаться брусок после того, как шарик вылетит из трубки.

2. Поскольку шарик в системе отсчёта, связанной с бруском, вылетает вдоль трубки со скоростью направленной под углом к горизонту, а сама трубка в момент вылета шарика движется влево со скоростью согласно классическому закону сложения скоростей имеем: и и по теореме косинусов

3. Поскольку механическая энергия системы сохраняется, то можно записать:

4. Сохраняется также и нулевая горизонтальная проекция импульса системы, так что

5. Решая полученную систему уравнений, находим модуль искомой скорости бруска:

м/с.

Ответ: м/с.

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: второй закон Ньютона и кинематические соотношения);

III) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.

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.).

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

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.

Источник