вариант 1

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.

ЗАДАНИЕ N 15  Тема: Работа. Энергия

На концах невесомого стержня длины l закреплены два маленьких массивных шарика. Стержень может вращаться в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через середину стержня. Стержень раскрутили до угловой скорости . Под действием трения стержень остановился, при этом выделилось 4 Дж теплоты. Если стержень раскрутить до угловой скорости, то при остановке стержня выделится количество теплоты (в Дж), равное …

1

Решение: Согласно закону сохранения энергии количество выделившейся теплоты равно убыли полной механической энергии, в данном случае – убыли кинетической энергии вращения: . Отсюда следует, что при уменьшении угловой скорости в 2 раза количество выделившейся теплоты уменьшится в 4 раза, то есть 

ЗАДАНИЕ N 16  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 17  Тема: Законы сохранения в механике

Сплошной цилиндр и шар, имеющие одинаковые массы и радиусы, вкатываются без проскальзывания с одинаковыми скоростями на горку. Если трением и сопротивлением воздуха можно пренебречь, то отношение высот , на которые смогут подняться эти тела, равно …

			1