Подготовка к ЕГЭ 2012

Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ

Тренировочный вариант № 1
Инструкция по выполнению работы

Для выполнения экзаменационной работы по физике отводится 3,5 часа (210 минут). Работа состоит из 3 частей, включающих 36 заданий.
Часть 1 содержит 25 заданий (А1–А25). К каждому заданию дается 4 варианта ответа, из которых правильный только один.
Часть 2 содержит 5 заданий (В1–В5), на которые следует дать краткий ответ. Для заданий В1 и В2 ответ необходимо записать в виде набора цифр, а для заданий В3–В5 в виде числа.
Часть 3 состоит из 6 заданий (С1–С6), на которые требуется дать развернутый ответ.
При выполнении заданий В3–В5 части 2 значение искомой величины следует выразить в тех единицах физических величин, которые указаны в ус-ловии задания. Если такого указания нет, то значение величины следует записать в Международной системе единиц (СИ). При вычислении разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.
Внимательно прочитайте каждое задание и предлагаемые варианты ответа, если они имеются. Отвечайте только после того, как вы поняли вопрос и проанализировали все варианты ответа.
Выполняйте задания в том порядке, в котором они даны. Если какое-то задание вызывает у вас затруднение, пропустите его. К пропущенным заданиям можно будет вернуться, если у вас останется время.
За выполнение различных по сложности заданий дается один или более баллов. Баллы, полученные вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов
Желаем успеха!
Ниже приведены справочные данные, которые могут понадобиться вам при выполнении работы.

A1.Тело свободно падает из состояния покоя с высоты 50 м. На какой высоте окажется тело через 3 с падения? Сопротивлением воздуха пренебречь.

1) 0 м 2) 5 м 3) 10 м 4) 45 м
A2. Материальная точка равномерно движется со скоростью  по окружности ра-диусом r. Как изменится модуль ее центростремительного ускорения, если скорость точки будет втрое больше?

1) уменьшится в 3 раза
2) уменьшится в 9 раз
3) увеличится в 3 раза
4) увеличится в 9 раз

В1. Одноатомный идеальный газ в изотермическом процессе совершает работу А > 0. Как меняются в этом процессе объем, давление и внутренняя энергия газа, если его масса остается неизменной?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

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

Объем газа Давление газа Внутренняя энергия газа

Ответ. 123

В2. Фотон с энергией Е движется в вакууме. Пусть h – постоянная Планка, c – скорость света в вакууме. Чему равны частота и импульс фотона?
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА Формула
А) Частота фотона
Б) Импульс фотона
1) \frac{hc}{E}
2)\frac{E}{c^2}
3) \frac{E}{c}
4) \frac{E}{h}


Ответ. 43
В3. Мимо остановки по прямой улице проезжает грузовик со скоростью 10 м/с. Через 5 с от остановки вдогонку грузовику отъезжает мотоциклист, движущийся с ускорением 3 м/с2. На каком расстоянии от остановки мотоциклист догонит грузовик?
Ответ. 150

В4. Нагреваемый при постоянном давлении идеальный одноатомный газ совершил работу 400 Дж. Какое количество теплоты было передано газу?
Ответ. 1000

В5. Три медных шарика диаметром 1 см каждый расположены в воздухе в вершинах правильного треугольника со стороной 20 см. Первый шарик несет заряд q1 = 4 нКл, второй q2 = 3 нКл, а третий q3 = 2 нКл. С какой силой второй шарик действует на первый? Ответ выразите в микроньютонах (мкН), округлив до десятых.
Ответ. 2,7
С1. В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и ее пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остается неизменной. Как будет меняться при этом масса жидкости в сосуде? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали.
Образец возможного решения .
1. Вода и водяной пар находятся в закрытом сосуде длительное время, поэтому водяной пар является насыщенным. При вдвигании поршня происходит изотермическое сжатие пара, давление и плотность насыщенного пара в этом процессе не меняются. Следовательно, будет происходить конденсация паров воды.
2. Значит, масса жидкости в сосуде будет увеличиваться
Критерии оценки выполнения задания
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае – увеличение массы жидкости, п. 2), и полное верное объяснение (в данном случае – п. 1) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае – водяной пар становится насыщенным, независимость плотности (давления) насыщенного пара от объема при данной температуре). 3 балла
Приведено решение и дан верный ответ, но имеется один из следующих недостатков:
— В объяснении содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи, хотя указаны все необходимые физические явления и законы.
ИЛИ
— Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объеме или в них содержатся логические недочеты.
ИЛИ
— Указаны не все физические явления и законы, необходимые для полного правильного решения.
2 балла
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев:
— Приведены рассуждения с указанием на физические явления и законы, но дан неверный или неполный ответ.
ИЛИ
— Приведены рассуждения с указанием на физические явления и законы, но ответ не дан.
ИЛИ
— Представлен только правильный ответ без обоснований.1 балла
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.
0 балла

С2. Кусок пластилина сталкивается со скользящим навстречу по горизонтальной поверхности стола бруском и прилипает к нему. Скорости пластилина и бруска перед ударом направлены противоположно и равны vпл = 15 м/с и vбр = 5 м/с. Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом \mu= 0,17. На какое расстояние переместятся слипшиеся брусок с пластилином к моменту, когда их скорость уменьшится на 30%?
Образец возможного решения .
Пусть m – масса куска пластилина, M – масса бруска, u0 – начальная скорость бруска с пластилином после взаимодействия.
Согласно закону сохранения импульса: Mvбр – mvпл = (M + m)u0.
Так как M = 4m и vбр = vпл, то 4m vпл – mvпл = 5mu0
4mvпл – 3mvпл = 15mu0
u0 = 1/15 vпл.
По условию конечная скорость бруска с пластилином u = 0,7 u0.
Изменение механической энергии бруска с пластилином равно работе силы трения, откуда:
\frac{(M+m)u^2}{2}=\frac{(M+m)u^2}{2}+\mu (M+m)gS
\frac{5m(\frac{1}{15}v_nl)^2}{2}=\frac{5m(0.7\cdot \frac{1}{15}v_nl)^2}{2}+5m\mu gS
S=\frac{0.25}{225}\cdot \frac{v_pl^2}{\mu g}
Ответ: S = 0,15 м.

С3. Газ с температурой Т = 300 К и давлением p = 2\cdot 10^5 Па находится в цилиндрическом сосуде с сечением S = 0,1 м2 под невесомым поршнем, который удерживается пружиной с жесткостью k = 1,5∙104 Н/м на высоте h = 2 м над дном сосуда (см. рис.). Температуру газа увеличили на \Delta T = 15 K. Чему равно при этом смещение поршня h?
Образец возможного решения .
Использование уравнения Клапейрона–Менделеева для начального и конечного состояний газа:
pSh=vRT;  (p+\Delta p)S(h+\Delta h)=vR(T+\Delta T).
Использование закона Гука для определения силы, действующей на поршень:F=-k\Delta x ,\Delta x где – смещение поршня из положения, в котором пружина не деформирована.
Определение условия равновесия поршня: приращение силы давления газа равно приращению силы упругости: \Delta pS=k\Delta h .
Переход к одному уравнению для искомой величины :
(1+\frac{k}{Sp}\Delta h)(1+\frac{\Delta h}{h})=1+\frac{\Delta T}{T} .
Использование малости отношения \frac{\Delta h}{h} для получения приближенного уравнения .
\Delta h(\frac{k}{Sp}+\frac{1}{h})=1+\frac{\Delta T}{T} .
\Delta h=4\cdot 10^{-2}=4см .

С4. Маленький шарик с зарядом q и массой m, подвешенный на невесомой нити с коэффициентом упругости k, находится между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. Расстояние между обкладками конденсатора d. Какова разность потенциалов между обкладками конденсатора, если удлинение нити \Delta l?
Образец возможного решения(рисунок не обязателен).
Условия равновесия: \begin{cases}(k\Delta l sin\alpha=qE\\
k\Delta l cos\alpha=mg \end{cases}
Возведем оба равенства в квадрат и сложим их:(k \Delta l)^2=(mg)^2+(qE)^2,
откуда E=\frac{sqrt((k\Delta l)^2-(mg)^2)}{q} .
Напряженность электрического поля в конденсаторе:
E=\frac{U}{d}
Таким образом,
U=d\cdot \frac{sqrt((k\Delta l)^2-(mg)^2)}{q}

C5.Тонкий металлический брусок прямоугольного сечения, имеющий длину L и массу m, соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости в вертикальном магнитном поле с индукцией В. По стержню протекает электрический ток I в направлении, указанном на рисунке. Плоскость наклонена к горизонту под углом \alpha. Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. Найдите время, в течение которого брусок пройдет по наклонной плоскости расстояние l..
Образец возможного решения.
Брусок движется вниз под действием силы тяжести, горизонтально направленной силы Ампера и силы реакции опоры, направленной перпендикулярно опоре. Второй закон Ньютона в проекциях на ось х, направленную вниз вдоль наклонной плоскости:ma=IBLcos \alpha+mgsin\alpha  (1)
Так как начальная скорость бруска равна нулю, то l=\frac{at^2}{2} (2).
Решая систему уравнений (1) и (2), находим время:t=sqrt(\frac{2lm}{IBLcos\alpha+mgsin\alpha})

C6. В вакууме находятся две покрытые кальцием пластинки, к которым подключен конденсатор емкостью C = 8000 пФ. При длительном освещении одной из пластинок светом фототок, возникший вначале, прекращается, а на конденсаторе появляется заряд q = 11 нКл. Работа выхода электронов из кальция A = 4,42 \cdot 10^{-19}Дж. Определите длину волны \lambda света, освещающего пластинку.
Образец возможного решения.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: \frac{hc}{\lambda}=A+\frac{mv^2}{2}
Фототок прекращается, когда максимальная кинетическая энергия фото-электрона равна модулю работы электростатического поля при торможении электрона: \frac{mv^2}{2}=eU. Следовательно, \lambda=\frac{hc}{A+eU} .
Поскольку q=CU , то \lambda=\frac{hc}{A+\frac{eq}{C}}= 300 нм.
Критерии оценки выполнения задания.
Приведено полное правильное решение, включающее следующие эле-менты:
1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении — уравнение фотоэффекта, условие прекращения вылета фотоэлектронов, связь заряда конденсатора с его емкостью и напряжением на пластинах);
2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ (с указанием единиц измерения). При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями). 3 балла
Представленное решение содержит п.1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков:
— В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка.
ИЛИ
— Необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены.
ИЛИ
— Не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде.
ИЛИ
— Решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа.
2 балла
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, и ответа.
ИЛИ
— В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения 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 задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
1 балла
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.
0 балла