ЗАДАНИЕ N 1 сообщить об ошибке Тема: Эффект Комптона. Световое давление Давление   света на поверхность, имеющую коэффициент отражения  , при энергетической освещенности   составляет ______ мкПа.

1 |

Решение: Давление света определяется по формуле  , где   энергетическая освещенность поверхности, то есть энергия, падающая на единицу площади поверхности в единицу времени;   скорость света;   коэффициент отражения. Давление света 

  ЗАДАНИЕ N 2 сообщить об ошибке Тема: Интерференция и дифракция света На узкую щель шириной   падает нормально плоская световая волна с длиной волны   На рисунке схематически представлена зависимость интенсивности света от синуса угла дифракции: Если расстояние от щели до экрана составляет  , то ширина центрального максимума (в  ) равна … (Учесть, что  .)

20 |

Решение: Ширина центрального максимума равна расстоянию между минимумами первого порядка. Условие минимумов для дифракции на щели имеет вид  , где   – ширина щели,   – угол дифракции,   – порядок минимума,   – длина световой волны. Из рисунка для минимума первого порядка  . Тогда с учетом того, что  , получаем  .

  ЗАДАНИЕ N 3 сообщить об ошибке Тема: Тепловое излучение. Фотоэффект На рисунке представлены кривые зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины волны при разных температурах. Отношение энергетических светимостей   при этих температурах равно …

			256
			16

Решение: Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от частоты излучения и температуры объясняется законами Стефана – Больцмана и Вина. Энергетическая светимость   абсолютно черного тела связана со спектральной плотностью энергетической светимости соотношением  . В соответствии с законом Стефана − Больцмана  , где   постоянная Стефана – Больцмана. Согласно закону смещения Вина,  , где   длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости;   постоянная Вина. Отсюда 

  ЗАДАНИЕ N 4 сообщить об ошибке Тема: Поляризация и дисперсия света На пути естественного света помещены две пластинки турмалина. После прохождения пластинки 1 свет полностью поляризован. Если J₁ и J₂  – интенсивности света, прошедшего пластинки соответственно 1 и 2, и  , тогда угол между направлениями OO и O’O’ равен …

Решение: Интенсивность   света, прошедшего через вторую пластинку турмалина (анализатор), меняется в зависимости от угла   между направлениями OO и O’O’ оптических осей пластин турмалина по закону Малюса:  , где   – интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через первую пластинку1 (поляризатор). Отсюда  , а угол  .

 ЗАДАНИЕ N 5 сообщить об ошибке Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия В ходе необратимого процесса при поступлении в неизолированную термодинамическую систему тепла для приращения энтропии верным будет соотношение …

  ЗАДАНИЕ N 6 сообщить об ошибке Тема: Средняя энергия молекул Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре   зависит от их конфигурации и структуры, что связано с возможностью различных видов движения атомов в молекуле и самой молекулы. При условии, что имеет место поступательное, вращательное движение молекулы как целого и колебательное движение атомов в молекуле, средняя кинетическая энергия молекулы кислорода ( ) равна …

Решение: Для статистической системы в состоянии термодинамического равновесия на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная  , а на каждую колебательную степень –   Средняя кинетическая энергия молекулы равна:  . Здесь  – сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы:  , где   – число степеней свободы поступательного движения, равное 3;   – число степеней свободы вращательного движения, которое может быть равно 0, 2, 3;   – число степеней свободы колебательного движения, минимальное количество которых равно 1. Для молекулярного кислорода (двухатомной молекулы)  ,   и  . Следовательно,  . Тогда средняя энергия молекулы кислорода( ) равна:  .

 ЗАДАНИЕ N 7 сообщить об ошибке Тема: Распределения Максвелла и Больцмана На рисунке представлен график функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где   – доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от   до   в расчете на единицу этого интервала. Для этой функции неверными являются утверждения, что …

			при понижении температуры величина максимума функции уменьшается
			при понижении температуры площадь под кривой уменьшается
			с ростом температуры наиболее вероятная скорость молекул увеличивается
			положение максимума кривой зависит не только от температуры, но и от природы газа

  ЗАДАНИЕ N 8 сообщить об ошибке Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах При изотермическом расширении 0,5 моля газа при температуре 200 К объем увеличился в   раз ( ). Работа газа (в Дж) равна …

831 |

Решение: При изотермическом расширении газа работа находится по формуле: 

  ЗАДАНИЕ N 9 сообщить об ошибке Тема: Волны. Уравнение волны На рисунке представлена мгновенная фотография электрической составляющей электромагнитной волны, переходящей из среды 1 в среду 2 перпендикулярно границе раздела АВ.  Относительный показатель преломления   двух сред равен …

			1,50
			1,33
			0,67
			0,84

Решение: Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:  , где   и   – абсолютные показатели преломления среды 1 и среды  , равные отношению скорости   электромагнитной волны в вакууме к фазовым скоростям   и   в этих средах. Следовательно,  . Скорость волны  , где  – частота;  длина волны, которую можно определить, используя рисунок. Тогда при условии  (при переходе электромагнитной волны из среды 1 в среду 2 частота не меняется) относительный показатель преломления равен: 

  ЗАДАНИЕ N 10 сообщить об ошибке Тема: Сложение гармонических колебаний Сопротивление, катушка индуктивности и конденсатор соединены последовательно и включены в цепь переменного тока, изменяющегося по закону (А). На рисунке схематически представлена фазовая диаграмма падений напряжения на указанных элементах. Амплитудные значения напряжений соответственно равны: на сопротивлении  ; на катушке индуктивности  ; на конденсаторе  Установите соответствие между сопротивлением и его численным значением. 1. Полное сопротивление  2. Активное сопротивление 3. Реактивное сопротивление

1
2
3

Решение: Для решения используется  метод векторных диаграмм. Длина вектора равна амплитудному значению напряжения, а угол, который вектор составляет с осью ОХ, равен разности фаз колебаний напряжения на соответствующем элементе и силы тока в цепи. Амплитудное значение полного напряжения равно  . Величина   Полное сопротивление цепи связано с амплитудными значениями тока и напряжения законом Ома:  . Амплитудное значение силы тока, как это следует из закона его изменения, равно  . Тогда   Активное сопротивление   Полное сопротивление цепи равно:  , где   реактивное сопротивление;   индуктивное и емкостное сопротивления соответственно. Отсюда 

  ЗАДАНИЕ N 11 сообщить об ошибке Тема: Свободные и вынужденные колебания В колебательном контуре за один период колебаний в тепло переходит 4,0 % энергии. Добротность контура равна …

157 |

Решение: По определению добротность равна   где   и   – энергия контура в некоторый момент времени и спустя период соответственно. Следовательно, 

  ЗАДАНИЕ N 12 сообщить об ошибке Тема: Энергия волны. Перенос энергии волной Плоская электромагнитная волна распространяется в диэлектрике с проницаемостью  . Если амплитудное значение электрического вектора волны  , то интенсивность волны равна … (Электрическая постоянная равна  . Полученный ответ умножьте на   и округлите до целого числа.)

8 |

Решение: Интенсивностью волны называется скалярная величина, равная модулю среднего значения вектора плотности потока энергии (вектора Умова – Пойнтинга)  , где   – скорость волны,   – объемная плотность ее энергии. Среднее значение объемной плотности энергии электромагнитной волны определяется выражением  , а скорость волны в среде  , где   – абсолютный показатель преломления среды, причем  . Для неферромагнитных сред  . Таким образом, выражение для интенсивности электромагнитной волны можно представить в виде  .

 ЗАДАНИЕ N 13 сообщить об ошибке Тема: Спектр атома водорода. Правило отбора Закон сохранения момента импульса накладывает ограничения на возможные переходы электрона в атоме с одного уровня на другой (правило отбора). В энергетическом спектре атома водорода (см. рис.) запрещенным является переход …

 ЗАДАНИЕ N 14 сообщить об ошибке Тема: Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга В опыте Дэвиссона и Джермера исследовалась дифракция прошедших ускоряющее напряжение электронов на монокристалле никеля. Если ускоряющее напряжение увеличить в 8 раз, то длина волны де Бройля электрона _____ раз(-а).

			уменьшится в
			увеличится в 8
			уменьшится в 4
			увеличится в

 ЗАДАНИЕ N 15 сообщить об ошибке Тема: Уравнение Шредингера (конкретные ситуации) Момент импульса электрона в атоме и его пространственные ориентации могут быть условно изображены векторной схемой, на которой длина вектора пропорциональна модулю орбитального момента импульса   электрона. На рисунке приведены возможные ориентации вектора  . Значение орбитального квантового числа и минимальное значение главного квантового числа для указанного состояния соответственно равны …

			,
			,
			,
			,

  ЗАДАНИЕ N 16 сообщить об ошибке Тема: Уравнения Шредингера (общие свойства) Верным для уравнения Шредингера    является утверждение, что оно …

			является нестационарным
			соответствует одномерному случаю
			является стационарным
			описывает состояние микрочастицы в одномерном бесконечно глубоком прямоугольном потенциальном ящике

Решение: Уравнение   называют нестационарным (временным) уравнением Шредингера, так как функция   является функцией не только пространственных координат, но и времени, и оно содержит производную от функции   по времени.

 ЗАДАНИЕ N 17 сообщить об ошибке Тема: Электростатическое поле в вакууме Электростатическое поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью ( – поверхностная плотность зарядов). Градиент потенциала поля в точке А ориентирован в направлении …

3

 ЗАДАНИЕ N 18 сообщить об ошибке Тема: Явление электромагнитной индукции По параллельным металлическим проводникам, расположенным в однородном магнитном поле, с постоянной скоростью перемещается проводящая перемычка, длиной   (см. рис.). Если сопротивлением перемычки и направляющих можно пренебречь, то зависимость индукционного тока от времени можно представить графиком …

 ЗАДАНИЕ N 19 сообщить об ошибке Тема: Электрические и магнитные свойства вещества Диамагнетиком является вещество с магнитной проницаемостью …

			=0,999864
			=1,00036
			=2600
			=1

  ЗАДАНИЕ N 20 сообщить об ошибке Тема: Магнитостатика На рисунке показаны траектории заряженных частиц, с одинаковой скоростью влетающих в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка. При этом для зарядов и удельных зарядов частиц верным является утверждение …

			,  ,
			,  ,
			,  ,
			,  ,

Решение: На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. В том случае, когда скорость частицы   перпендикулярна линиям магнитной индукции, направление силы Лоренца удобно находить по правилу левой руки. Тогда из рисунка следует, что  ,  ,  ,  . В данном случае траектории заряженных частиц – дуги окружностей с различающимися радиусами. Поскольку радиус окружности обратно пропорционален удельному заряду частицы,  , то из рисунка следует, что  .

 ЗАДАНИЕ N 21 сообщить об ошибке Тема: Законы постоянного тока На рисунке представлены результаты экспериментального исследования зависимости силы тока в цепи от значения сопротивления, подключенного к источнику постоянного тока. ЭДС источника и его внутреннее сопротивление соответственно равны …

			12 В, 1 Ом
			9 В, 0,5 Ом
			24 В, 3 Ом
			18 В, 2 Ом

  ЗАДАНИЕ N 22 сообщить об ошибке Тема: Уравнения Максвелла Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме имеет вид: , , ,  0. Система распадается на две группы независимых уравнений: ,    ; ,     0 – при условии, что …

			,
			,

Решение: Из сопоставления второй системы с первой следует, что   и  , то есть магнитное и электрическое поля стационарны:   и   (а следовательно, и  ). В этом случае электрическое и магнитное поля независимы друг от друга.

  ЗАДАНИЕ N 23 сообщить об ошибке Тема: Работа. Энергия Для того чтобы раскрутить стержень массы   и длины  (см. рисунок) вокруг вертикальной оси, проходящей перпендикулярно стержню через его середину, до угловой скорости  , необходимо совершить работу  . Для того чтобы раскрутить до той же угловой скорости стержень массы   и длины  , необходимо совершить работу в  _____  раз(-а) бόльшую, чем  .

8 |

Решение: Совершенная работа равна кинетической энергии вращательного движения стержня  , где момент инерции стержня  пропорционален массе и квадрату длины,    (момент инерции стержня массы   и длины   относительно оси, проходящей перпендикулярно ему через середину стержня, равен   ). Следовательно, работа по раскручиванию до такой же угловой скорости   стержня вдвое бόльшей массы и в два раза длиннее будет в 8 раз больше:  .

 ЗАДАНИЕ N 24 сообщить об ошибке Тема: Динамика поступательного движения Тело массой   движется равномерно по вогнутому мосту со скоростью  . В нижней точке  сила давления тела на мост вдвое превосходит силу тяжести. Радиус кривизны моста (в  ) равен …

10

  ЗАДАНИЕ N 25 сообщить об ошибке Тема: Элементы специальной теории относительности Космический корабль летит со скоростью   (  скорость света в вакууме) в системе отсчета, связанной с некоторой планетой. Один из космонавтов медленно поворачивает метровый стержень из положения 1, перпендикулярного направлению движения корабля, в положение 2, параллельное направлению движения. Длина этого стержня с точки зрения другого космонавта …

			равна 1,0 м при любой его ориентации
			изменяется от 1,0 м в положении 1 до 1,67 м в положении 2
			изменяется от 1,0 м в положении 1 до 0,6 м в положении 2
			изменяется от 0,6 м в положении 1 до 1,0 м в положении 2

Решение: Движение макроскопических тел со скоростями, соизмеримыми со скоростью света в вакууме, изучается релятивистской механикой. Одним из следствий преобразований Лоренца является так называемое Лоренцево сокращение длины, состоящее в том, что линейные размеры тела сокращаются в направлении движения:  . Здесь   – длина тела в системе отсчета, относительно которой тело неподвижно;  – длина тела в системе отсчета, относительно которой тело движется со скоростью  . При этом поперечные размеры тела не изменяются. Поскольку с точки зрения другого космонавта стержень покоится и в положении 1, и в положении 2, то длина стержня равна 1,0 м при любой его ориентации.

  ЗАДАНИЕ N 26 сообщить об ошибке Тема: Динамика вращательного движения Величина момента импульса тела изменяется с течением времени по закону  (в единицах СИ). Если в момент времени   угловое ускорение составляет  , то момент инерции тела (в  ) равен …

			5
			6
			0,2
			0,5

Решение: Cкорость изменения величины момента импульса относительно неподвижной оси равна величине суммарного момента внешних сил относительно этой оси, то есть    где   – величина момента импульса,   – величина момента силы. Вычислив производную от функции, характеризующей зависимость величины момента импульса от времени, получим величину момента силы   . Используя основной закон динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси, можем определить его момент инерции:   .

 ЗАДАНИЕ N 27 сообщить об ошибке Тема: Кинематика поступательного и вращательного движения Тело движется с постоянной по величине скоростью по траектории, изображенной на рисунке: Для величин полного ускорения а тела в точках А и В справедливо соотношение …

  ЗАДАНИЕ N 28 сообщить об ошибке Тема: Законы сохранения в механике График зависимости кинетической энергии от времени для тела, брошенного с поверхности земли под некоторым углом к горизонту, имеет вид, показанный на рисунке …

Решение: Кинетическая энергия тела  , где   и   – проекции скорости тела  на оси OX и OY соответственно. Для тела, брошенного под углом α к горизонту,  ,  . Тогда  . Это уравнение параболы со смещенной вершиной, ветви которой направлены вверх, причем  . Поэтому график зависимости кинетической энергии тела, брошенного с поверхности земли под некоторым углом к горизонту, от времени имеет вид:

Физика i-exam вариант 1

ЗАДАНИЕ N 1  Тема: Электростатическое поле в вакууме

Электростатическое поле создано положительно заряженной сферой. Правильно отражает зависимость потенциала от расстояния рисунок …

2

ЗАДАНИЕ N 2  Тема: Законы постоянного тока

На рисунке представлена зависимость плотности тока j, протекающего в проводниках 1 и 2, от напряженности электрического поля Е: Отношение удельных сопротивлений r₁/r₂ этих проводников равно …

			2
			4

ЗАДАНИЕ N 3  Тема: Магнитостатика

Два заряда  и  движутся параллельно в одну сторону на расстоянии r друг от друга, как показано на рисунке: Магнитная составляющая силы, действующей на второй заряд со стороны первого заряда, имеет направление …

			4
			2
			3
			1

Решение: Индукция магнитного поля свободно движущегося заряда равна  , где  заряд частицы,  скорость частицы,  радиус-вектор, характеризующий положение заряда  относительно заряда  . Используя определение векторного произведения, находим, что вектор  в месте нахождения заряда  направлен «от нас». Сила Лоренца  по правилу левой руки имеет направление 4.

ЗАДАНИЕ N 4  Тема: Явление электромагнитной индукции

На рисунке показана зависимость силы тока от времени в электрической цепи с индуктивностью 1 мГн: Модуль среднего значения ЭДС самоиндукции в интервале от 0 до 5 с (в мкВ) равен …

			6
			30
			0
			15

ЗАДАНИЕ N 5  Тема: Уравнения Максвелла

Утверждение «Переменное электрическое поле, наряду с электрическим током, является источником магнитного поля» раскрывает физический смысл уравнения …

			0.

ЗАДАНИЕ N 6  Тема: Электрические и магнитные свойства вещества

На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости величины намагниченности I вещества (по модулю) от напряженности магнитного поля Н: Парамагнетикам соответствует кривая …

			3
			1
			2
			4

Решение: К парамагнетикам относятся вещества, атомы (молекулы) которых обладают собственным магнитным моментом. Однако вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно в отсутствие внешнего магнитного поля, и намагниченность вещества в этих условиях равна нулю. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов (молекул) в направлении поля. Таким образом, парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его. Диамагнитный эффект наблюдается и в парамагнетиках, но он значительно слабее парамагнитного и поэтому остается незаметным. Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна, значительно меньше единицы и составляет величину  . В слабом магнитном поле намагниченность пропорциональна напряженности внешнего поля. В очень сильном магнитном поле (и при достаточно низкой температуре) магнитные моменты всех молекул располагаются практически параллельно полю. При этом намагниченность парамагнетика достигает максимального значения (но существенно меньшего по сравнению с ферромагнетиками). Парамагнетикам соответствует кривая 3.

Задание n 7 Тема: Сложение гармонических колебаний

Складываются два взаимно перпендикулярных колебания. Установите соответствие между номером соответствующей траектории и законами колебаний точки  вдоль осей координат 

1
2
3
4

Решение: При одинаковой частоте складываемых колебаний уравнение траектории точки имеет вид:  , где  – разность фаз колебаний. Если разность фаз  , то уравнение преобразуется к виду  , или  , что соответствует уравнению прямой:  . Если  , то  , что является уравнением эллипса, причем если амплитуды равны  , то это будет уравнение окружности. Если складываются колебания с циклическими частотами  и  , где  и  целые числа, точка  описывает более сложную кривую, которую называют фигурой Лиссажу. Форма кривой Лиссажу зависит от соотношения амплитуд, частот и начальных фаз складываемых колебаний.

ЗАДАНИЕ N 8  Тема: Свободные и вынужденные колебания

На рисунках изображены зависимости от времени координаты и ускорения материальной точки, колеблющейся по гармоническому закону. Циклическая частота колебаний точки равна …

2

Решение: Амплитудное значение ускорения определяется по формуле  , где  амплитуда координаты (максимальное смещение материальной точки),  циклическая частота. Используя графики, находим:  ,  Следовательно,  .

ЗАДАНИЕ N 9  Тема: Второе начало термодинамики. Энтропия

Если КПД цикла Карно равен 60%, то температура нагревателя больше температуры холодильника в ______ раз(а).

			2,5
			3
			2
			1,7

ЗАДАНИЕ N 10  Тема: Распределения Максвелла и Больцмана

Зависимость давления от высоты для изотермической атмосферы описывается барометрической формулой  . Для этой зависимости справедливы следующие утверждения …

			зависимость давления  одного и того же газа при двух разных температурах  представлена на рисунке:
			зависимость  определяется не только температурой газа, но и массой его молекул
			зависимость давления  одного и того же газа при двух разных температурах  представлена на рисунке:
			с понижением температуры давление газа на высоте  стремится к давлению на высоте

Решение: Из барометрической формулы следует, что зависимость давления от высоты определяется как температурой газа, так и массой его молекул. Для одного и того же газа с повышением температуры зависимость  становится все более слабо выраженной, так что молекулы оказываются распределенными по высоте почти равномерно. При понижении температуры давление на высотах, отличных от нуля, убывает, обращаясь в нуль при  . При этом давление  определяется весом всего газа и не меняется при изменении температуры. Для разных газов при одинаковой температуре давление газа с более тяжелыми молекулами убывает с высотой быстрее, чем для газа с легкими молекулами.

ЗАДАНИЕ N 11  Тема: Средняя энергия молекул

Молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении равна  где  – универсальная газовая постоянная. Число вращательных степеней свободы молекулы равно …

			2
			3
			1
			0

ЗАДАНИЕ N 12  Тема: Первое начало термодинамики. Работа при изопроцессах

На рисунке представлена диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа: За цикл газ получает количество теплоты (в  ), равное …

33

ЗАДАНИЕ N 13  Тема: Динамика поступательного движения

Тело массой  движется равномерно по вогнутому мосту со скоростью  . В нижней точке сила давления тела на мост вдвое превосходит силу тяжести. Радиус кривизны моста (в  ) равен …

10

ЗАДАНИЕ N 14  Тема: Динамика вращательного движения

Диск может вращаться вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его центр. К нему прикладывают одну из сил ( ,  ,  или  ), лежащих в плоскости диска и равных по модулю. Верным для угловых ускорений диска является соотношение …

			,

Решение: Согласно основному уравнению динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси угловое ускорение равно:  . Отсюда следует, что угловое ускорение прямо пропорционально моменту приложенной к диску силы, который, в свою очередь, прямо пропорционален величине плеча силы (при условии равенства модулей сил). Таким образом,  ,  , так как плечо силы  равно нулю, и поэтому момент силы  равен нулю.