Два одинаковых бруска толщиной 4

В задании №5 ЕГЭ по физике необходимо выбрать верные варианты утверждений, характеризующие то или иное явление. Теория аналогична другим заданиям по механике, но мы напомним основные моменты.

Теория к заданию №5 ЕГЭ по физике

Колебания

Колебание – это многократно повторяющийся процесс, характеризующийся изменением значения некоторой физической величины около ее равновесного состояния.

Пружинный маятник

В пружинном маятнике сила упругости пропорциональна удлинению пружины F = – kx. Здесь k - коэффициент жесткости пружины, который не зависит от величины силы и смещения.

Максимальное отклонение от положения равновесия называется амплитудой. Сила упругости при этом отклонении максимальна, потому максимальным является и ускорение тела. При приближении к положению равновесия растяжение пружины уменьшается, что влечет за собой уменьшение ускорения тела, ведь оно зависит от силы упругости. Достигнув точки равновесия, тело не останавливается, хотя в этой точке сила и ускорение равны нулю. Скорость тела в точке равновесия пружины имеет наибольшее значение. По инерции тело продолжит движение мимо этого положения, деформируя пружину в противоположную сторону. Сила упругости, которая возникает при этом, тормозит маятник. Она направлена в сторону, противоположную движению маятника. Вновь достигнув амплитуды, тело останавливается, а потом начинает движение в обратную сторону, повторяя все описанное выше.

Период колебаний

Период колебаний такого маятника определяется формулой:

где m – масса тела (груза) на пружине

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия равна произведению силы на отклонение, то есть

где х – расстояние от точки, в которой находится груз маятника, до положения его равновесия

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия зависит от скорости маятника и определяется формулой Здесь т – масса маятника, v – его скорость.

Ускорение тела

Модуль ускорения на отрезке пути определяется формулой

где v , v 0 – соответственно конечная и начальная скорости тела на указанном промежутке; t , t 0 – конечное и начальное время соответственно.

Импульс тела

Импульс тела можно вычислить, используя формулу:

где m – масса тела, v – его скорость

Сила Архимеда

Сила Архимеда является силой, с которой жидкость выталкивает тело, погруженное в нее. Она определяется формулой:

F =ρ gV

где ρ – плотность погруженного физ.тела, g – ускорение своб.падения, V – объем тела.

Разбор типовых вариантов заданий №5 ЕГЭ по физике

Демонстрационный вариант 2018

В таблице представлены данные о положении шарика, прикрепленного к пружине и колеблющегося вдоль горизонтальной оси Ох, в различные моменты времени.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера:

1. Потенциальная энергия пружины в момент времени 1,0 с максимальна
2. Период колебаний шарика равен 4,0 с
3. Кинетическая энергия шарика в момент времени 2,0 с минимальна
4. Амплитуда колебаний шарика равна 30 мм
5. Полная механическая энергия маятника, состоящего из шарика и пружины, в момент времени 3,0 с минимальна

Алгоритм решения:

1. Анализируем таблицу данных движения шарика.

2–6. Определяем истинность утверждений 1–5.

7. Записываем ответ.

Решение:

Первый вариант задания (Демидова, №3)

В инерциальной системе отсчёта вдоль оси Ох движется тело массой 20 кг. На рисунке приведён график зависимости проекции скорости vx этого тела от времени t. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, описывающих движение тела.

1. Модуль ускорения тела в промежутке времени от 60 до 80 с в 3 раза больше модуля ускорения тела в промежутке времени от 80 до 100 с.
2. В промежутке времени от 80 до 100 с тело переместилось на 30 м.
3. В момент времени 90 с модуль равнодействующей сил, действующих на тело, равна 1,5 Н.
4. В промежутке времени от 60 до 80 с импульс тела увеличился на 40 кг∙м/с.
5. Кинетическая энергия тела в промежутке времени от 10 до 20 с увеличилась в 4 раза.

Алгоритм решения:

1. Ищем модуль ускорения и проверяем истинность первого утверждения.
2. Определяем расстояние, пройденное телом за указанный в утверждении 2 отрезок времени, и проверяем истинность его.
3. Определяем величину равнодействующей всех сил, действующих на тело.
4. Вычисляем изменение импульса в указанный промежуток.
5. Находим кинетическую энергию в начале и конца проежутка и сравниваем их значения.
6. Записываем ответ.

Решение:

1. Модуль ускорения на отрезке времени от 60 до 80 с равен а на отрезке от 80 до100 с: Как видим, утверждение неверно, (так как в условии сказано наоборот):

2. Используем только что найденное значение ускорения для вычисления координаты тела:

Это и есть пройденное расстояние. Утверждение верно.

3. Равнодействующая всех сил, действующих на данное тело, равна F = ma . Вычислим ее, учитывая, что по условию масса тела m=20 кг, а ускорение a=3/20. Тогда F= 20 ∙3/20 кг м/с 2 = 3 Н. Утверждение неверно.

4. Изменение импульса определяем таким образом: кг∙м/с. Утверждение неверное. 5. Кинетическую энергию тела в момент времени 10 с определяем по формуле: , а в момент 20 с . Найдем их отношение: Значит, Е 2 =4Е 1 — последнее утверждение верное.

Второй вариант задания (Демидова, №27)

Два одинаковых бруска толщиной 5 см и массой 1 кг каждый, связанные друг с другом, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границу между ними (см. рисунок). Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1. Если воду заменить на керосин, то глубина погружения брусков уменьшится.
2. Сила Архимеда, действующая на бруски, равна 20 Н.
3. Плотность материала, из которого изготовлены бруски, равна 500 кг/м3.
4. Если на верхний брусок положить груз массой 0,7 кг, то бруски утонут.
5. Если в стопку добавить ещё два таких же бруска, то глубина её погружения увеличится на 10 см.

Алгоритм решения:

1. Анализируем условие задачи. Проверяем правильность первого утверждения.
2. Определяем силу Архимеда, действующую на бруски. Сравниваем ее с указанным в утверждении 2.
3. Находим плотность материала и определяем истинность утверждения 3.
4. Проверяем истинность утверждения 4.
5. Находим правильный ответ на последний вопрос.
6. Записываем ответ.

Решение:

1. Частота свободных вертикальных гармонических колебаний пружинного маятника равна 4 Гц. Какой будет частота таких колебаний маятника, если увеличить жёсткость его пружины в 4 раза?

2. Шарик массой 0,4 кг, подвешенный на легкой пружине, совершает свободные гармонические колебания вдоль вертикальной прямой. Какой должна быть масса шарика, чтобы частота его свободных вертикальных гармонических колебаний на этой же пружине была в 2 раза больше?

3. Тело массой 0,3 кг подвешено к невесомому рычагу так, как показано на рисунке. Груз какой массы надо подвесить к третьей метке в правой части рычага для достижения равновесия?

4. Два одинаковых бруска толщиной 10 см каждый, связанные друг с другом, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границу между ними (см. рисунок). Насколько увеличится глубина погружения стопки брусков, если в неё добавить ещё один такой же брусок?

5. Коромысло весов, к которому подвешены на нитях два тела (см. рисунок), находится в равновесии. Массы тел m1 = 2 кг и m2 = 4 кг соответственно, а длина плеча d1=60 см. Чему равна длина плеча d2? (Коромысло и нити считать невесомыми.)

6. Груз массой 200 г, подвешенный на пружине, совершает свободные вертикальные колебания с частотой 4 Гц. С какой частотой будет совершать такие колебания груз 50 г, если его подвесить на ту же пружину?

7. Подвешенный на нити алюминиевый кубик целиком погружён в воду и не касается дна сосуда. Длина ребра кубика равна 10 см. На кубик действует выталкивающая (архимедова) сила, равная

8. Аквариум, изображённый на рисунке, доверху наполнили водой. Найдите силу давления воды на дно аквариума, если величина a = 20 см. Атмосферное давление не учитывать.

9. В таблице представлены данные о положении шарика, колеблющегося вдоль оси Ох. в различные моменты времени.

10. Сигнал гидролокатора подводной лодки, отразившись от цели, отстоящей от неё на 3 км, зарегистрирован через 4 с после его подачи. Частота колебаний вибратора гидролокатора 10 кГц. Определите длину звуковой волны в воде.

11. Какова скорость звуковых волн в среде, если при частоте 400 Гц длина волны λ = 4 м?

12. Легковой автомобиль и грузовик движутся по мосту. Масса легкового автомобиля m = 1000 кг. Какова масса грузовика, если отношение значений потенциальной энергии грузовика и легкового автомобиля относительно уровня воды E1/E2 равно 4?

13. На рисунке изображена зависимость амплитуды установившихся вынужденных колебаний маятника от частоты вынуждающей силы (резонансная кривая). Определите амплитуду колебаний этого маятника при резонансе.

14. С использованием нити ученик зафиксировал рычаг. Масса подвешенного к рычагу груза равна 0,1 кг. Какова сила натяжения нити?

15. Коромысло весов, к которому подвешены на нитях два тела (см. рисунок), находится в равновесии. Во сколько раз нужно уменьшить плечо d1, чтобы после увеличения массы первого тела в 3 раза равновесие сохранилось? (Коромысло и нити считать невесомыми.)

Ответы:

1. 8. 2. 0,1. 3. 0,4. 4. 5. 5. 30. 6. 8 7. 10. 8. 320. 9. 4. 10. 15. 11. 1600.

12. 4000. 13. 10. 14. 0,6. 15. 3.

Приведены решения тематических тестовых заданий, составленных Гиголо А.И. По мнению составителей, задания соответствуют в полной мере объёму и тематике ЕГЭ по физике в 2015 г., отражая все внесённые идеологами ЕГЭ актуальные изменения в сравнении с предыдущими годами.
Большинство задач снабжены достаточно подробными решениями с анализом применяемых законов и определений, для стандартных же задач самого начального уровня приведены только схемы решений Сборник предназначен, прежде всего, для школьников старших классов, намеревающихся овладеть методиками решения задач в рамках современного
ЕГЭ.
Приведенные материалы могут быть так же полезными студентам первых курсов, изучающих общую физику в университетском объёме по техническим программам подготовки, особенно студентам заочной формы образования, когда программа осваивается самостоятельно.

Примеры.
Представлен график зависимости пути S, пройденного материальной точкой, от времени t. Определить интервал времени после начала движения, когда точка двигалась со скоростью v = 2,5 м/с.

Мимо Земли летит астероид в направлении, указанном на рисунке.
Вектор FA показывает силу притяжения астероида Землей. Вдоль какой стрелки (1, 2, 3 или 4) направлена сила, действующая на Землю со стороны астероида?

Два одинаковых бруска толщиной h = 10 см каждый, связанные друг с другом, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границе между ними. На сколько увеличится глубина погружения стопки брусков, если в неё добавить ещё один такой же брусок? Ответ представить в сантиметрах.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физика, Решение задач ЕГЭ 2015, Часть 2, Исаков А.Я. - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Следующие учебники и книги.

Задача №1. -1 балл

Два одинаковых бруска толщиной h , положенные друг на друга, плавают в воде так, что уровень воды приходится на границу между ними (см. рисунок). На сколько изменится глубина погружения, если в стопку добавить еще один брусок?

Решение.

Основой решения является 2-й закон Ньютона. На тело действуют сила тяжести и сила Архимеда. Тело находится в равновесии и

Следовательно, плотность воды в 2 раза больше плотности материала бруска. Таким образом, брусок любого размера будет погружаться ровно на половину: 3 бруска погрузятся на глубину 3h /2, т.е. глубина изменится на h /2.

Задача №2. -2 балла

В результате перехода с одной круговой орбиты на другую центростремительное ускорение спутника Земли уменьшается. Как изменяются в результате этого перехода радиус орбиты спутника, скорость его движения по орбите и период обращения вокруг Земли?

Решение

В этой задаче также нужно рассмотреть силы, которые действуют на тело, и записать 2-й закон Ньютона.На спутник действует сила тяготения со стороны Земли (силами тяготения со стороны остальныхтел Солнечной системы – пренебрегаем).

2-й закон Ньютона:

Из последней формулы действительно видно, что при уменьшении ускорения радиус орбиты – увеличивается (постоянная тяготения и масса Земли – константы).

Формулу центростремительного ускорения можно использовать для анализа изменения скорости:

Следовательно, при переходе наболее высокую орбиту скорость спутника уменьшается.

Период обращения спутника -при увеличении R также увеличивается:

Задача №3. –3 балла

Кусок льда, имеющий температуру 0 о С, помещен в калориметр с электронагревателем. Чтобы превратить этот лёд в воду с температурой 12 о С, требуется количество теплоты, равное 80 кДж. Какая температура установится внутри калориметра, если лёд получит от нагревателя количество теплоты, равное 60 кДж? Теплоемкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь.

Решение

В этой задаче очень важно понимать, что лёд не просто нагревается, а сначала тает, а только затем нагревается. Количество теплоты, затрачиваемое на эти процессы

Задача №4. -1 балл

На рисунке показаны графики изменения температуры четырех тел одинаковой массы по мере поглощения ими энергии. В начальный момент времени тела находились в твердом состоянии. Какой из графиков соответствует твердому телу с наименьшей теплоемкостью? Почему?

Задача №5. -1 балл

Точка росы для водяного пара в комнате равна 6 о С. В комнату внесли с балкона сухую бутылку с водой. Вскоре она покрылась мелкими капельками воды. Почему?

Решение

Если при данной влажности в комнате, температура на улице меньше 6 градусов, тогда около поверхности внесенной в комнату бутылки водяной пар становится пересыщенным и поэтому конденсируется.

Задача №6. -3 балла

Задача №7. -1 балл

Точка В находится на середине отрезка АС. Неподвижные точечные заряды +q и -2q расположены в точках А и С соответственно (см. рисунок). Какой заряд нужно поместить в точку С вместо заряда -2q , чтобы напряженность электрического поля в точке В увеличилась в 2 раза?

Задача №8. -2 балла

При одном сопротивлении реостата вольтметр показывает 6 В, амперметр – 1 А (см. рисунок). При другом сопротивлении реостата показание приборов 4 В и 2А. Чему равно внутреннее сопротивление и эдс источника тока?

Решение

Вольтметр в данном случае показывает напряжение как на реостате, так и на источнике тока с учетом его внутреннего сопротивления. Это следует и из закона Ома для полной цепи.