Разбор ЕГЭ по физике, часть 1, задачи 13-19

Понедельник, Июль 25, 2016

В данной статье представлен разбор заданий по теме «Электричество и магнетизм», «Оптика» и «Специальная теория относительности» из части 1 ЕГЭ по физике. По традиции для удобства читателей представлен также видеоразбор всех заданий с подробными и понятными разъяснениями от профессионального репетитора по физике. Идеальный вариант для тех, кто только начал подготовку к предстоящему экзамену.

13. Четырём небольшим шарикам, подвешенным на капроновых нитях, сообщили одинаковые по модулю заряды. Знаки зарядов двух шариков указаны на рисунке. Какой вывод относительно знаков зарядов шариков А и Б можно сделать на основании указанного на рисунке отклонения шариков:

1) знаки зарядов шариков А и Б положительны

2) знак заряда шарика А положителен, знак заряд шарика Б отрицателен

3) знаки зарядов шариков А и Б отрицательны

4) знак заряда шарика А отрицателен, знак заряда шарика Б положителен

Одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, а разноимённые — притягиваются.

Можно предположить, что шарик A заряжен отрицательно. Тогда, чтобы он не соединился с ближайшими положительно заряженными шариками, сила притяжения к ним должна быть уравновешена силой отталкивания от шарика Б, который также должен быть заряжен отрицательно. Но чтобы эта ситуация реализовалась, модули зарядов шариков A и Б должны быть больше модулей зарядов других шариков, поскольку они находятся на большем расстоянии друг от друга, чем остальные шарики. Это противоречит условию.

Значит шарик А заряжен положительно, а значит и шарик Б заряжен положительно, иначе он притягивался бы ко всем трём оставшимся шарикам, а не отталкивался бы от них. Правильный ответ: 1.

Точечные заряды, расположенные в вершинах квадрата, из задания 14 ЕГЭ по физике14. Три точечных заряда –q, +q, –q (q > 0) расположены в вершинах углов квадрата (см. рисунок). Если расположить в центре этого квадрата точечный заряд +2q, то куда будет направленная кулоновская сила, действующая на него со стороны остальных зарядов?

1) на восток

2) на юго-запад

3) на северо-восток

4) на северо-запад

Кулоновские силы \vec{F}_1\vec{F}_2 и \vec{F}_3, действующие на заряд +2q со стороны трёх других зарядов, изображены на рисунке:

Силы, действующие на точечный заряд, расположенный в центре квадрата, в вершинах которого расположены другие заряды

Все три силы в соответствии с законом Кулона равны по модулю (заряды, расположенные в вершинах квадрата, равны по модулю, и расстояния от каждой из вершин до центра квадрата также равны). Поэтому сила \vec{F}_1 уравновешивает силу \vec{F}_2. Остаётся только сила \vec{F}_3. Итак, суммарная сила, действующая на заряд, расположенный в центре квадрата, со стороны остальных зарядов направлена на северо-восток. Правильный ответ: 3.

15. По участку электрической цепи, изображенном на рисунке, протекает ток, сила которого I = 6 А. Каковы показания амперметра, сопротивление которого равно нулю? Ответе дайте в амперах.

Электрическая схема из задания 15 ЕГЭ по физике

Так как сопротивление параллельно соединённых участков одинаково (оно равно 2R, если сопротивление амперметра равно нулю, как сказано в условии), то ток между этими участкам разделится пополам. То есть сила тока, которую будет показывать амперметр, равна I_A = \frac{I}{2} = 3 А.

Рисунок к задаче на закон отражения из части 1 ЕГЭ по физике16. Луч падает на поверхность плоского зеркала под углом 30° к вертикали. Каков по величине станет угол γ между отражённым и падающим лучами, если развернуть плоское зеркало на 10°, как изображено на рисунке, не меняя при этом положения источника освещения?

По закону отражения угол падения равен углу отражения. До поворота зеркала угол γ был равен 60°. Если, не меняя положения источника освещения, повернуть плоское зеркало на 10°, то эти 10° добавятся как к углу падения, так и к углу отражения. В результате угол γ увеличится на 20° и станет равен 80°.

17. В однородном магнитном поле мощного магнита под воздействием силы Лоренца по окружности вращается α-частица. После замены магнита было обнаружено, что протон, движущийся с той же скоростью, что и α-частица, вращается в однородном магнитном поле нового магнита по той же окружности. Определите, как изменились величина индукции магнитного поля и модуль силы Лоренца? Для обеих величин укажите характер изменения:

1) увеличилась

2) уменьшилась

3) не изменилась

Индукция магнитного поля Модуль силы Лоренца
место для заполнения место для заполнения

Радиус R круговой траектории, по которой движется заряженная частица в однородном магнитном поле, определяется по формуле:

    \[ R = \frac{m\upsilon}{qB}, \]

где m — масса частицы, υ — модуль скорости движения частицы, q — заряд частицы, В — величина индукции магнитного поля.

Пусть mp — масса протона, которая приблизительно равна массе нейтрона, а qp — заряд протона. Тогда масса α-частицы равна 4mp, а заряд α-частицы равен 2qp, поскольку α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов (это полностью ионизированный атом 4He). Поскольку после замены магнита частицы, обладающие той же скорость, стали двигаться по таким же траекториям, то имеет место равенство:

    \[ \frac{4m_p\upsilon}{2q_pB_1} = \frac{m_p\upsilon}{q_pB_2} \Rightarrow \frac{B_2}{B_1} = \frac{1}{2}. \]

Индукция магнитного поля уменьшилась в 2 раза.

Что касается модуля силы Лоренца, то он вычисляется по следующей формуле:

    \[ F = q\upsilon B. \]

Ищем во сколько раз изменилась сила Лоренца:

    \[ \frac{F_2}{F_1} = \frac{q_p\upsilon B_2}{2q_p\upsilon B_1} = \frac{1}{2}\cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4}. \]

Модуль силы Лоренца уменьшился в 4 раза.

Правильный ответ: 22.

18. Индуктивность катушки идеального колебательного контура составляет 4 мГн. Величина заряд на конденсаторе колеблется с течением времени в соответствии со следующей формулой:
q(t) = 2·10-4·cos(5000t) (все величины выражены в СИ).
Приведите в соответствие физические величины из первого столбика таблицы и выражения из второго столбика таблицы, которые отражают характер их изменения во времени.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ
А) сила тока i(t) в колебательном контуре
Б) энергия W_L(t) магнитного поля катушки
1) 1·cos(5000t+π/2)
2) 20·sin(5000t)
3) 2·10-3·sin2(5000t)
4) 2·10-3·cos2(5000t)
A Б
место для заполнения место для заполнения

Сила тока i(t) в идеальном колебательном контуре определяется по формуле:

    \[ i(t) = \frac{dq(t)}{dt} = \frac{d\left(2\cdot 10^{-4}\cos(5000t)\right)}{dt} = \]

    \[ = -1\cdot\sin(5000t) = 1\cdot\cos\left(5000t+\frac{\pi}{2}\right). \]

Энергия W_L(t) магнитного поля катушки определяется по формуле:

    \[ W_L(t) = \frac{Li^2(t)}{2} = 2\cdot 10^{-3}\sin^2(5000t), \]

где L — индуктивность катушки.

Правильный ответ: 13.

Рисунок к задачи по Специальной теории относительности из ЕГЭ по физике19. В некоторой инерциальной системе отсчёта неподвижный источник излучает свет, распространяющийся в вакууме со скоростью c. Свет отражается от зеркала, приближающегося к источнику со скоростью \upsilon относительно данной системы отсчёта. Какова скорость отражённого света в данной системе отсчёта?

1) c+\upsilon

2) c-\upsilon

3) c\sqrt{1-\frac{\upsilon^2}{c^2}}

4) c

В соответствии со вторым постулатом Специальной теории относительности скорость света инвариантна (не зависит) относительно выбора системы отсчёта и во всех системах отсчета равна c. Правильный ответ: 4.

Разбор заданий части 1 ЕГЭ по физике представлен репетитором, Сергеем Валерьевичем

Смотрите также:

Добавить комментарий