Вариант № 10 Часть 1

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 

При выполнении заданий части 1 в бланке ответов № 1 под но-
мером выполняемого вами задания (Al - АЗО) поставьте
знак «X» в клеточке, номер которой соответствует номеру вы-
бранного вами ответа.

А1

В таблице приведена скорость корабля, плывущего по прямому ка-

равномерно в течение всего времени наблюдения

равноускоренно в течение всего времени наблюдения

равноускоренно в течение первых 10 минут, а затем остановился

равноускоренно в течение первых 10 минут и равномерно в те­чение последующих 10 минут

А2 Какая из описанных ситуаций отражает смысл второго закона Нью-
             тона?

При вращении искусственного спутника вокруг Земли по круго­вой траектории модуль силы, действующей на спутник со сторо­ны Земли, во всех точках траектории одинаков.

Между Землей и Луной есть точка, находясь в которой космиче­ский корабль испытывает равные по модулю силы притяжения со стороны Земли и Луны.

При спуске головной части ракеты на Землю ее ускорение про­порционально равнодействующей сил тяжести и сопротивления воздуха, действующих на нее.

Космонавты одинаковой массы, находясь в одном космическом корабле, притягиваются к Земле с одинаковой силой.

A3 Одна книга массой m лежит на покоя­щемся относительно земли столе, а вто­рая книга такой же массы свободно па­дает в воздухе (рис.). При этом вес пер­вой и второй книги, соответственно, ра­вен

1) ОиО .

3) - mg и mg 2) mg и mg 4) mg и О

А4    Кубик массой m движется по

гладкому столу со скоростью

v и налетает на покоящийся кубик такой же массы (рис.). После удара кубики движут­ся как единое целое, при этом скорость кубиков равна

і) о

.3) v 4) 2v

А5 Деревянный брусок и тонкостенный
             металлический короб, имеющие одинаковую форму и размеры, плавают в
воде, погрузившись в нее наполовину
(рис.). Если оба тела вынуть из воды,
обтереть и положить на разные чаши
равноплечих весов, то

перетянет деревянный брусок

перетянет металлический короб

весы будут находится в равновесии

поведение весов однозначно предсказать нельзя

А6    Груз колеблется на пружине подвешенной вертикально к потолку,
             при этом максимальное расстояние от потолка до центра груза рав-
но Н, минимальное h. Положение, в котором кинетическая энергия
груза максимальна, находится от потолка на расстоянии

l)h        2)Н      3)—     4)h + ^

А7 К легкому рычагу сложной формы с точкой вращения в точке О (рис.) под­вешен груз массой 1 кг и прикреплена пружина, второй конец которой прикре­плен к неподвижной стене. Сила натя­жения пружины примерно равна...

1) 1 Н  2) 2Н

3) ЮН 4) 14 Н

А8 На вопрос «Почему увеличивается давление газа в закрытом сосуде
             при увеличении температуры?» ученики назвали три причины:

увеличивается средняя сила удара молекул по стенке сосуда;

увеличивается концентрация частиц в газе;

увеличивается частота,ударов частиц по стенке сосуда.

С точки зрения молекулярно кинетической теории идеального газа верными утверждениями являются:

1) только I и II           2) только I и III

3) только II и III        4) и I, и II, и III

А9 На графике показана зависимость температуры воды в

чайнике от времени. Такой

ход графика возможен, если

первые 20 минут чайник стоял на горячей плите, а вторые 20 минут - на сто­ле

первые 20 минут чайник стоял на столе, а вторые 20 минут - на горячей плите

все 40 минут чайник стоял на столе

все 40 минут чайник стоял на горячей плите

А10    Давление газа в закрытом сосуде уменьшилось в 2 раза. Это может быть связано с тем, что сосуд...

охладили от 100 °С до 50 °С

охладили от 127 °С до - 73 °С

при неизменной температуре дал трещину, и из него вытекло 33% газа

нагрели от 50 °С до 100 °С, выпустив при этом 50% газа

АН    В сосуде находится газ. Масса каждой молекулы газа равна т, средняя квадратичная скорость молекул - v, абсолютная темпера-

Т

тура газа - Т. Если абсолютная температура газа уменьшится до —, то средняя квадратичная скорость молекул газа будет равна

1) -       2)         3) у/2-v            4) 2-v

2 л/2

А12 Гелий в количестве, равном 1 моль, изотермически сжимают,
             уменьшая его объем в 2 раза. При этом внутренняя энергия гелия

увеличивается за счет работы совершенной внешними силами

уменьшается за счет совершения работы газом

не меняется, поскольку работа внешних сил равна по модулю ра­боте газа

не меняется, поскольку при этом работа внешних сил равна ко­личеству теплоты, отведенной от газа

А13„  У двух идеальных тепловых машин температуры холодильников в

3 раза ниже температур нагревателей соответствующих машин, но

при этом не равны между собой. У машины с меньшей температу­рой холодильника КПД

выше в 3 раза, чем у машины с большей температурой холодиль­ника

ниже в 3 раза, чем у машины с большей температурой холодиль­ника

также как у машины с большей температурой холодильника ра­вен 67%

ничего определенного утверждать нельзя, если неизвестны тем­пературы нагревателей

і

А14 На рисунке показано явление, которое на-
             блюдал ученик во время опыта: нить с ви-
сящим на ней пластмассовым шариком от-
клонилась от вертикали на угол а под дей-
ствием положительно заряженного метал-
лического шарика, расположенного на
стойке. На основании рисунка можно ут-
верждать, что пластмассовый шарик

обязательно заряжен положительно

обязательно заряжен отрицательно

заряжен положительно или не заряжен, но взаимодействует с металлическим шариком за счет поляриза­ции диэлектрика

заряжен отрицательно или не заряжен, но взаимодействует с ме­таллическим шариком за счет поляризации диэлектрика

А15    В электростатическом однородном поле разность потенциалов ме-
             жду точками А и В равна 100 В, расстояние между ними 1 см. Мо-
дуль напряженности поля

равен 100 В/м

равен 10000 В/м

может лежать в пределах 100 В/м до 10000 В/м в зависимости от расположения точек

может быть любым в зависимости от расположения точек

А16 Участок цепи, состоящий из двух одинаковых резисторов, соеди­ненных первый раз параллельно, а второй раз последовательно, подключается к источнику тока, обеспечивающему в обоих случаях одинаковое напряжение на его концах. Количество теплоты, выде­ляющееся на каждом из резисторов за одинаковый промежуток времени, во втором случае

в 4 раза меньше, чем в первом случае

в 16 раза меньше, чем в первом случае

в 4 раза больше, чем в первом случае

в 16 раз больше, чем в первом случае

А17    Известно, что между расположенными в воздухе положительным и ~~        отрицательным электродами    при малой разности потенциалов электрический ток не течет, а при большой разности потенциалов -между электродами проскакивает искра. Это объясняется тем, что при большой разности потенциалов в воздухе образуются

только положительные ионы

только отрицательные ионы

только свободные электроны

и положительные ионы, и отрицательные ионы, и свободные электроны

А18 В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции с одинаковыми скоростями влетают ионы Н+ и Н~. Части­цы будут двигаться в магнитном поле

равномерно, прямолинейно

равноускоренно, прямолинейно

равномерно, по дугам окружностей одинакового радиуса

равномерно, по дугам окружностей разного радиуса

А19 Проводящая рамка помещена в переменное магнитное поле электромагнита, сила тока в об­мотке которого меняется по за­кону, показанному на рисунке. В какой из указанных моментов времени мощность тепловыде­ления в рамке максимальна по модулю?

1) t= 1,0 с        2) t =1,5 с

3)t = 2,0c         4)t = 3,0c

A20    Примером дисперсии света может служить образование

радужных пятен на поверхности лужи при попадании в нее бен­зина

темных пятен на Солнце, наблюдаемых в телескоп

разноцветной радуги в солнечный день при разбрызгивании во­ды на газонах

разноцветных пятен на белом белье при стирке его с цветным

Фокусное расстояние плосковыпуклой стеклянной линзы в воздухе равно F. Линзу опускают в жидкость, показатель преломления ко­торой меньше показателя преломления стекла, и на нее направляют луч лазера перпендикулярно плоской поверхности линзы, но не че­рез ее центр. После прохождения линзы луч

пойдет параллельно оптической оси

отклонится в сторону от оптической оси

пересечет оптическую ось на расстоянии от ее центра, равном F

пересечет оптическую ось на расстоянии от ее центра, большем F

Минимальная энергия фотона, способного выбить электрон с по­верхности пластины из золота, равна 4,3 эВ. Такая энергия соответ­ствует фотонам

инфракрасного излучения (> 800 нм)

видимого света (400 - 800 нм)

ультрафиолетового излучения (80 - 400 нм)

рентгеновского излучения (1 - 10 нм)

Известно, что криптон имеет в видимой части спектра излучения линии, соответствующие длинам волн 557 и 587 нм, а кислород -линии, соответствующие 419, 441 и 470 нм. Отсюда следует, что в спектре излучения смеси этих газов в его видимой части имеются...

1) только 2 линии     2) только 3 линий

3) только 5 линий     4) более 5 линий

Ядро изотопа 22?6 Rn испускает альфа-частицу. При этом в ядре об­разовавшейся частицы остается

1) 86 протонов, 216 нейтронов       2) 84 протона, 220 нейтронов 3) 86 протонов, 134 нейтрона        4) 84 протона, 132 нейтрона

Кубик массой 200 г, стоящей на _
доске такой же массы, двигают с    І     1 Q

ускорением   2 м/с2 Относительно

гладкого пола. При этом кубик не 1 ======^=

проскальзывает по доске. При ка­ком минимальном коэффициенте трения между доской и кубиком возможно такое движение?

1) 0,1   2) 0,2   3) 0,4   4) 0,5

А26 Кубик 1 массой 100 г и ребром 5 см прикреплен к стене одновременно и нитью длиной 11 см (рис.), и невесомой пружиной жесткостью 250 Н/м, длина которой в недеформированном состоя­нии равна 15 см. На расстоянии /— 19,9 см от стены на гладком столе стоит кубик 2 той же массы. Нить пережигают, кубики сталкиваются. Какова суммарная кинети­ческая энергия двух кубиков сразу после абсолютно неупругого столкновения?

1) 0,2 Дж

2) 0,1 Дж

3) 0,02 Дж

4) 0,01 Дж

А27 Воздух, влажность которого 30%, находится в сосуде объемом 1 л при температуре 373 К. Сосуд охлаждают до 300 К. Какое из ут­верждений правильно описывает изменение параметров воздуха в сосуде? Влажность воздуха

уменьшается, а давление увеличивается

и давление уменьшаются

увеличивается, а давление уменьшается

и давление увеличиваются

А28 На . нити висит рамка, намотан-
             ная из провода с электрическим

сопротивлением 0,1 Ом, и его концы тонкими гибкими прово­дами подсоединены к источнику тока с внутренним сопротивле­нием 0,9 Ом и ЭДС, равной 4 В (рис.). Нижняя часть рамки на­ходится в зазоре между полюса­ми подковообразного магнита шириной 1 см и при замыкании ключа втягивается в зазор так,

что натяжении нити, на которой висит рамка, увеличивается на 0,064 Н. Считая, что магнитное поле однородно, имеет модуль ин­дукции 0,04 Тл и действует только между полюсами магнита, оце­ните число витков провода, образующих рамку.

А29    Ток в катушке с индуктивностью 0,01 Гн нарастает по закону

I(t) = I0 cos cot, где І о = 30 А, со = — с   . Модуль ЭДС самоиндукции

в катушке через 6 с после начала возрастания силы тока примерно равен

1) 0,00 В         2) 0,05 В         3) 0,16 В         4) 0,30 В

АЗО    При поглощении фотона с длиной волны X черной мишенью мас­сой М энергия мишени

не меняется

увеличивается на величину Мс2

he

увеличивается на величину —

X

h

увеличивается на величину —

Часть 2

Ответом к каждому заданию этой части будет некоторое
число. Это число надо записать в бланк ответов № 1 справа
от номера задания (Bl - В4), начиная с первой клеточки. Каж-
дый символ (цифру, запятую, знак минус) пишите в отдельной
клеточке в соответствии с приведенными в бланке образцами.
Единицы физических величин писать не нужно.

В1

Стрела, пущенная вертикально вниз с обрыва высотой 30 м со ско­ростью 5 м/с достигает воды. Чему равно время полета стрелы?

В2

В 1 л колбу с воздухом при нормальном атмосферном давлении на­лили 1 г жидкого азота и закрыли плотной крышкой. Во сколько раз возросло давление в колбе после полного испарения азота и прогре­ва колбы до комнатной температуры (300 К). Ответ округлить до десятых.

На горизонтальном столе на диэлектрических стойках одинаковой высоты на расстоянии 60 см друг от друга стоят 2 заряженных шара А и В (рис.). Заряд на шаре В отрицателен и равен по модулю 2 мкКл. На прямой CD, параллельной АВ и удаленной от нее на 60 см, на стойке такой же высоты укреплена легкая незаряженная стрелка из алюминиевой фольги, которая может свободно вращать­ся в горизонтальной плоскости. При перемещении вдоль прямой CD, стрелка ориентируется под разными углами к прямой АВ и только в точке М, такой что СМ = 20 см, стрелка устанавливается параллельно прямой АВ. Определите по этим данным знак и мо­дуль заряда на шаре В.

Две одинаковые дифракционные решетки скрестили так, что их штрихи оказались под углом 90° друг к другу направили на них луч лазера (X = 500 нм) перпендикулярно плоскости решетки. На экра­не, удаленном на 1,5 м от решеток и параллельном плоскости реше­ток, образовалась серия пятен, расположенных в углах квадрата со стороной 30 см. Сколько штрихов нанесено на 1 мм решеток ?

Каплю черной жидкости теплоемкость 2500 Дж/кг-К и массой 0,04 г освещают пучком лазерного света с длиной волны 800 нм и интен­сивностью 1017 фотонов в секунду. За какое время капля нагреется на 5 К?

Поршень площадью 15 см массой 6 кг может без трения переме­щаться в вертикальном цилиндрическом сосуде, обеспечивая при этом его герметичность. Сосуд с поршнем, заполненный газом, по­коится на полу неподвижного лифта при атмосферном давлении 100 кПа. При этом расстояние от нижнего края поршня до дна сосу­да находится на расстоянии 20 см. Когда лифт начинает двигаться вверх с ускорением, поршень смещается на 2 см. С каким ускорени­ем движется лифт, если изменение температуры газа можно не учи­тывать?

Критерии оценивания заданий с развернутым ответом

Вариант № 1

Средний радиус Марса примерно в 2 раза меньше среднего радиуса Земли, а его масса примерно в 10 раз меньше. Во сколько раз примерно отличаются периоды обращения искусственного спутника вблизи поверхности Земли и Марса?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Ускорение спутника, движущегося со скоростью и вокруг планеты по орбите радиуса R

Так как спутники движутся на небольшой высоте, то R - это радиус планеты.

Ускорение спутника создается благодаря силе тяготения, действующей на спутник со стороны планеты:

Согласно второму закону Ньютона и с учетом уравнения 2, можно

Mm

записать: ma = G——, откуда следует, что R

Сопоставляя (1) и (3) получаем: GM R

и период обращения спутника вокруг планеты R7"

(4)

1 м _

Сопоставление периодов обращение спутников Марса и Земли дает:

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие блоки:

I) верно записаны: закон всемирного тяготения, второй закон
Ньютона, формула для расчета ускорения и периода обращения
при движении тела по окружности;

Над идеальным одноатомным газом в количестве вещества 2 моль совершили процесс 1 -2 — 3 (рис.) Температура газа в состоянии 1 равна 280 К, участок 1 - 2 является изотермой. Какое количество теплоты было передано газу на участке 2-3?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Согласно рисунку, участок 1 - 2 является изотермой, а участок 2 - 3 -изохорой, следовательно, можно записать (применяя закон Шарля: р/Т = const при V = const):

1-2: Т, = Т2 = 280 К;

2 - 3: V3 = V2; Р2/Т2 = Р3/Т3, отсюда получаем рз/р2 = Т3/Т2 = 2 => Т3 = 2Т2 = 560 К => АТ23 = Т3 - Т2 = 280 К (1)

Первый закон термодинамики в общем виде: AU = Q + Авиешх

Так  как  на  участке  2-3  V = const,  то  Авнсш с = 0. Следовательно,

AU23 = Q23 (2)

Так как газ является одноатомным, то можно записать:

Ли23 = | vRAT23 = 1,5-2-8,3-280 Дж = 6972 Дж - 7,0 кДж

Отсюда, с учетом (2), следует: на участке 2-3 газу было передано количество теплоты, равное Q23 = AU23 ~ 7,0 кДж

Ответ: Q23 ~ 7,0 кДж


Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие блоки:

I)         верно записаны все формулы, выражающие физические законы,
применение которых необходимо для решения задачи выбранным
способом:  закон Шарля, первый закон термодинамики в общем
виде, формулы    расчета внутренней энергии для идеального
одноатомного газа, значение работы внешних сил над газом при
изохорном процессе;

II)        правильно    использованы    данные,    представленные в
графическом виде;

III)      проведены необходимые математические преобразования и
расчеты,   приводящие   к   правильному   числовому  ответу, и
представлен ответ.

Решение задачи по частям (как показано выше) является допустимым так же, как и решение, представленное в общем виде (с  выводом  конечной  формулы  и  дальнейшим получением численного ответа).

3

В ответе присутствуют только блоки решения I и II, блок III либо отсутствует, либо выполнен с ошибками.

2

В ответе присутствует только блок I, блоки II и III либо вовсе отсутствуют, либо оба выполнены с ошибками.

1

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям.

0

 

Ученик, имея в распоряжении батарейку (1), амперметр (2), вольтметр (3), резистор (4), ключ (5), лампочку (6) и соединительные провода, последовательно собрал две электрические цепи (рис. 1 и 2). По показаниям приборов определите КПД источника напряжения в первом опыте, считая приборы идеальными.

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Для двух случаев (рис. 1) и (рис. 2) запишем законы Ома для полной цепи и для участка цепи:

По рисункам определим силу тока и напряжение на       внешнем участке
цепей 1 и 2:

Решим систему уравнений (1) - (4), получим:

3 Ом

(5)

4)         Вычислим значение ЭДС источника тока с учетом (1) и (2):
5)         Запишем формулу для расчета КПД источника тока в первой цепи:
Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие блоки:

I) верно записаны: формулы для вычисления мощности резистора и закон Ома для участка цепи;

И) правильно определены и записаны показания приборов электрической цепи;

III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ.

Решение задачи по частям (как показано выше) является
допустимым так же, как и решение, представленное в общем виде
(с выводом конечной формулы и дальнейшим получением
численного ответа).

В ответе присутствуют только блоки решения I и II, блок III либо
отсутствует, либо выполнен с ошибками.

В ответе присутствует только блок I, блоки II и III либо вовсе
отсутствуют, либо выполнены с ошибками.

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям.     ^

С4 На экране с помощью тонкой линзы с фокусным расстоянием 40 см получено четкое изображение предмета с пятикратным увеличением. На каком расстоянии от линзы находится предмет?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Линейное увеличение линзы можно определить по формуле: Г = —, где

а - расстояние от предмета до линзы, Ъ - расстояние от линзы до изображения. Отсюда (с учетом числового данного из условия) получаем: Ь = Га = 5а (1)

С помощью линзы получено четкое изображение на экране, это значит, что линза собирающая, а изображение действительное. В этом случае

формула    тонкой    линзы    выглядит так:

воспользовавшись соотношением (1) и данными из условия задачи,

получаем: — = —+ — = — =           (2)

F   а   5а   5а   0,4 м

3) Решив    уравнение    — = *

получаем    искомый результат:

Ответ: предмет находится от линзы на расстоянии а = 48 см.

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

На поверхность серебра падает ультрафиолетовое излучение с длиной волны 260 нм. Чему равна максимальная скорость выбиваемых электронов, если красная граница фотоэффекта составляет 4,3

Образец возможного решения

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hv = Авых +

Выразим значение работы выхода через единицы СИ: Авых = 4,3 эВ = 4,3-1,6-10"19 Дж - 6,9 - КГ19

Вычислим значение энергии фотона:

Подставим в уравнении 1 полученные (2 и 3) числовые значения:

Получаем уравнение:

По таблице «Масса частиц» находим массу электрона: m = 9,1 • 10 кг.

Решаем уравнение 4 и получаем числовой ответ:

Ответ: максимальная скорость фотоэлектронов итах -410 м/с.

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие блоки:

I)         верно записаны: уравнение Эйнштейна, формула для вычис-
ления энергии фотона через длину волны, соотношение между
1эВ и 1 Дж;

II)        проведены необходимые математические преобразования и
расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и пред-
ставлен ответ.

Решение задачи по частям (как показано выше) является допустимым так же, как и решение, представленное в общем виде (с выводом конечной формулы и дальнейшим получением численного ответа).

В ответе присутствуют блок решения I, а в блоке II допущены
ошибки в арифметическом счете, хотя математические преоб-
разования выполнены верно.

В ответе присутствуют блоки решения I и II, но в блоке II до­пущены ошибки в математических преобразованиях.

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям.

Между двумя параллельными, вертикально расположенными диэлектрическими пластинами создано однородное электрическое поле, напряженность которого равна Е = 2 • 105 В/м. Между пластинами помещен шарик на расстоянии d = 1,5 см от левой пластины и Ъ = 2,5 см от правой. Заряд шарика q = -0,2 нКл, масса т = 20 мг. Шарик освобождают, и он начинает двигаться. На сколько успеет сместиться шарик по вертикали до удара об одну из пластин? Пластины имеют достаточно большой размер.

(2)

FM = тях = \q\E, отсюда ях =

4) Запишем формулу для расчета пути при равноускоренном     движении     с нулевой

начальной скоростью для оси Ох:

Отсюда, с учетом уравнений 1 и 2, получаем: 2    2d 2dm

ах \q\E Следовательно, t =

2>1,5-10"2-20-10"6 0,2-Ю-9-2-Ю5

с = 0,122 с

5) За время t шарик сместится по вертикали на расстояние, равное

S = — -0,075 м = 7,5 см

у 2

Ответ: до удара о стенку шарик сместится по вертикали вниз на 7,5 см

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие блоки:

I)         правильно нарисован рисунок с указанием направления всех
сил, действующих на шарик;

II)        верно записаны: второй закон Ньютона, формулы для
определения пути при равноускоренном движении; формулы для
вычисления сил, действующих на шарик (силы тяжести и силы со


стороны электрического поля)

III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ.

Решение задачи в общем виде (с выводом конечной формулы и дальнейшим получением численного ответа, как показано выше) считается так же верным, как и решение "по частям" (с промежуточными вычислениями).

 

В ответе присутствуют только блоки решения I и II, блок III либо отсутствует, либо выполнен с ошибками.

2

В ответе присутствует только один блок решения I или II, остальные два блока либо вовсе отсутствуют, либо оба выполнены с ошибками.

1

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям.

0

CI

Вариант № 2

Среднее расстояние от планеты Земля до Солнца составляет 149,6 млн. км., а от планеты Юпитер до Солнца - 778,3 млн. км.,

тт         -           - V3

Чему равно отношение линейных скоростей двух планет —— при их

Цо

движении вокруг Солнца, если считать их орбиты окружностями?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Согласно закону всемирного тяготения между любыми телами сущест­вует сила взаимного притяжения: F = О—— (1)

Силы притяжения, действующие со стороны Солнца на планеты, можно рассчитать по соответствующим формулам:

р   -оМз „р    -ГтМсмю т

При движении каждой из планет вокруг Солнца по круговой орбите ус­корения каждой из планет:

a=Y (3)

Согласно второму закону Ньютона и с учетом (3) и (1), получаем:

Из (4), отношение линейных скоростей двух планет:

vm   \R3    V 149,6 ' Ответ: —— ~ 2,3

Над идеальным одноатомным газом в ко­личестве вещества 1,4 моль совершили процесс 1 - 2 - 3 - 1 (рис.). Какое коли­чество теплоты подведено к системе на участке 1 - 2, если температура газа в точке 3 равна 580 К?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Из уравнение Менделеева-Клапейрона: pV = vRT для состояния 1: p^vRT," (1)

Из рисунка:

Т2 = Т3 = 580 К; 2Т] = Т2; отсюда следует

ЛТ12 = Т2-Т, = 290К (2)

Участок 1 - 2 является изобарой, что означает справедливость закона Гей-Люссака (V/T = const при р = const). Следовательно, можно записать: Vj/Tj = V2/T2. Откуда, учитывая (2), получаем

V2 = 2V] (3)

Для участка 1-2 первый закон термодинамики:

Q12 = Ди12 + Агаза.12

а работа газа при изобарном процессе, с учетом (1), (2) и (3):

Агаза 12= P.(V2 - V,) = р, V, = vRTj (4)

Для одноатомного газа:

AU12= -vRAT12= -vRT, (5) 5) Окончательный ответ:

Q12 = AU12 + Агаза12 = - vRTj + vRT, = - vRT, = 2,5-vRTj = 2 2

= 2,5-l,4-8,3-290 Дж = 8424,5 Дж - 8,4 кДж

Ответ: на участке 1 - 2 к системе было подведено количество теплоты
Q13 « 8,4 кДж

Ученик, имея в распоряжении батарейку (1), амперметр (2), вольт­метр (3), резистор (4), ключ (5), лампочку (6) и соединительные провода, последовательно собрал две электрические цепи (рис. 1 и 2). По показаниям приборов (считая их идеальными) определите, в какой случае мощность тока на внешнем участке цепи больше и во сколько раз.

Образец возможного решения

- "(рисунок не обязателен, но схемы в подобных заданиях желательно представлять)

Запишем показания приборов:

Ui - 3,6 В, / , = 0,4 A; U2 = 4,2 В, 12 = 0,2 А (1)

Считая амперметр, вольтметр, ключ и провода идеальными, запишем формулы для вычисления мощности тока на внешнем участке цепи для двух случаев:

Рх = U\I\ => с учетом (1), Pi = 1,44 Вт (2) Р2 = U212 => с учетом (1), Р2 = 0,84 Вт (3)

Сравним численные значения мощностей и найдем искомое число: N = Рх/Р2 =1,44 Вт/0,84 Вт - 1,7

Ответ: мощность тока на внешнем участке цепи больше в первом случае (рис. 1) примерно в 1,7 раз.

На экране с помощью тонкой линзы с фокусным расстоянием 30 см получено четкое изображение предмета с трехкратным увеличени­ем. Каково расстояние от предмета до экрана с его изображением?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Линейное увеличение линзы можно определить как: Г = —, где а - рас-

стояние от предмета до линзы, Ъ - расстояние от линзы до изображения. Следовательно: Ъ = Га = За (1)

Известно, что с помощью линзы получено четкое изображение на экра­не. Это значит, что линза собирающая, а изображение действительное. В

этом случае формула тонкой линзы выглядит так: — = — + — (2)

Воспользовавшись соотношением 1 и уравнением 2, получаем соотношение: — = — +— = — =    .

Решив уравнение — =          , получаем:   а-—м = 0,4м = 40см. Теперь, воспользовавшись соотношением 1, получаем окончательный ответ: 6 = 3а = 120см и а + b =

Ответ: расстояние между предметом и его изображением на экране равно 1,6 м.

С5 Поверхность золотой пластины освещают ультрафиолетовым излу­чением с длиной волны 270 нм. Красная граница фотоэффекта со­ставляет 285 нм. Какова максимальная скорость выбиваемых элек­тронов?

Образец возможного решения

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hv = Авых + (1)

Формула, связывающая частоту и длину волны: v = — (2)

Работа выхода, с учетом соотношения 2 и связи ее с частотой красной границы фотоэффекта:

С учетом числовых данных:

Авых = 6>10~34-3;1()8 Дж - 6,95-Ю"19 Дж (3) 2,85-10"7

hv =hT = 6,6 • 10~34 ^7-7^Дж - 7,33 • 10~19Дж (4)

энергия фотона падающего излучения:

X 2,70-10"

Максимальная энергия фотоэлектронов из (1), (3) и (4):

mlW = Пу-Авых=7,33-10~19Дж - 6,95-Ю"19 Дж - 0,38-10~19 Дж (5)

С учетом массы электрона (см. таблицу «Масса частиц»)

m = 9,1-10-31 кг, решаем уравнение 5 и получаем числовой ответ:

2-0,38-10"19   ,    „ОЛ , м/с - 289 км/с.

мах   V 9Д-10-31 Ответ: максимальная скорость фотоэлектронов рмах ~ 289 км/с.

С6    Между двумя    параллельными, горизонтально расположенными диэлектрическими пластинами создано однородное электрическое поле с напря-       q • женностью Ь = 3-106Н/Кл.   Между пластинами помещен шарик на расстоянии d = 1,0 см, от верх- \~В ней пластины и Ь = 1,8 см - от нижней. Заряд ша­рика q = - 27 пКл, масса m = 3 мг. Шарик осво- •"""""'""^^ бождают, и он начинает двигаться. Через какой промежуток време­ни шарик ударится об одну из пластин, если система находится в поле силы тяжести Земли?

Образец возможного решения (рисунок обязателен)

Заряд шарика отрицателен, поэтому сила, действующая на шарик со стороны электри­ческого поля, направлена вверх.

Вдоль оси Оу на шарик действует две си­лы: сила со стороны электрического поля F3Jl = qE, и сила тяжести mg (рис.)

Согласно второму закону Ньютона в про­екции на вертикальную ось

ускорение направлено вверх, что означает: шарик будет двигаться вверх и пройденный им путь до удара о пластину будет равен d: sy = d (2)

4) Для пути при равноускоренном движении с нулевой начальной скоростью для оси Оу: sv =

Следовательно, /= )•

Ответ: удар произойдет через / ~ 34 мс.

Вариант № З

С1 Отношение массы планеты Венера к массе планеты Земля составляет величину, равную 0,815, а отношение среднего радиуса Венеры к среднему радиусу Земли равно 0,96. Какова сила тяжести спускаемого на Венеру аппарата массой 500 кг на ее поверхности?

С2

Над идеальным одноатомным газом в количестве вещества 0,8 моль совершили процесс 1-2-3-1 (рис.). Какое количество теплоты газ отдает на участке 3 - 1, если температура газа в точке 1 равна 280 К?

Первый закон термодинамики в общем виде: AU = Q + Авнешс, отсюда AU3] == Q31 + Авнсш.с.з, (4)

с учетом уравнений 3 и 1 получаем: Ависш.с.з1= p3(V3 - V,) = Pl V! = vRT! (5)

Газ является одноатомным, поэтому с учетом уравнения 2, изменение внутренней энергии на участке 3-1 вычисляется по формуле:

5) Используя уравнение 4, а также соотношения 5 и 6, получаем:

ди3

Ученик, имея в распоряжении батарейку (1), амперметр (2), вольт­метр (3), резистор (4), ключ (5), лампочку (6) и соединительные провода, последовательно собрал две электрические цепи (рис.1 и 2). По показаниям приборов (считая их идеальными) определите, во сколько раз отличаются сопротивления нити накала лампочки в первом и во втором опыте если сопротивление резистора известно и составляет 5 Ом (рис. 2).

Образец возможного решения (рисунок* не обязателен)

По фотографии определим силу тока в цепи и напряжение на клеммах источника напряжения: /] ~ 0,3 А и U\ ~ 3,8 В; (1) /2-0,25 А и (/2 = 4,2 В (2)

Используя закон Ома для участка цепи (рис.1), получим значение сопротивления лампочки в первом опыте: Rn\ = U\ II\ ~ 3,8 В / 0,3 А -12,7 0м

Используя закон Ома для участка цепи (рис.2), вычислим суммарное сопротивление резистора и лампочки: U2 = I2(R + Rni) => ^+ Rni = U2I h ~ 4,2 В/0,25 A = 16,8 0m

При последовательном соединении сопротивления элементов складываются. Будем считать, что провод резистора нагревается несильно и его сопротивление не меняется поэтому Rn2 = 16.8 Ом - 5 Ом=11,8 Ом, что означает, что накал лампы во втором случае меньше и температура спирали ниже. Искомое отношение

к = 12,7/11,8- 1,08 раза

Ответ: Сопротивления нити накала лампочки в опытах отличаются
примерно в 1,1 раза

На экране с помощью тонкой линзы с фокусным расстоянием 40 см получено четкое изображение предмета, находящегося на главной оптической оси. Экран с изображением предмета находится от линзы на расстоянии, равном 50 см. Определите линейное увеличение оптической системы.

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Так как с помощью линзы получено четкое изображение на экране, это значит, что линза собирающая, а изображение действительное. В этом

случае формула тонкой линзы выглядит так: — = — + —, где а - расстояние

Fab

от предмета до линзы, b - расстояние от линзы до изображения. Подставим в формулу известные числовые данные, получим:

a   F   b   0,4м   0,5м м откуда следует, что а = 2 м.

Линейное увеличение линзы можно высчитать по формуле:

Г = І = М^ = 0,25 а     2 м

Ответ: линейное увеличение оптической системы равно Г= 0,25.

С5    Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 240 нм освещает ' медную   пластинку.   Красная   граница   фотоэффекта  для меди соответствует 270 нм. Какова максимально возможная скорость фотоэлектронов во время фотоэффекта?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hv = Авьтх +   ^ (1)

Запишем формулу, связывающую частоту и длину волны фотона: Л = 1

Для работы выхода справедливо соотношение:

Запишем формулу для расчета энергии фотона через длину волны и

проведем вычисления: hv = /2—= 6,6-10~34       ^     Дж =8,25 - Ю-19 Дж

Используя уравнение (1), вычислим максимальную энергию фотоэлектронов:

Используя равенство 2, вычислим значение максимальной скорости

фотоэлектронов: имах = J    Тл— м/с « 450 км/с.

Ответ: максимальная скорость фотоэлектронов имах ~ 450 км/с.

Между двумя параллельными, вертикально расположенными диэлектрическими пластинами создано однородное электрическое поле (рис.) напряженностью Е = 2,5 • 105 В/м. Между пластинами помещен шарик на расстоянии d = 0,5 см от правой пластины и Ъ — 2,5 см от левой. Заряд шарика q = -20 пКл, масса т=10~мг. Шарик освобождают, и он начинает двигаться. На сколько успеет сместиться шарик по вертикали до удара об одну из пластин? Пластины имеют достаточно большой размер и находятся в поле силы тяжести Земли.

Образец возможного решения (рисунок обязателен)

Вдоль оси Ох на шарик действует сила со стороны электрического поля, по модулю равная

О)

F,n = \q\E (1) Заряд шарика отрицателен, поэтому в горизонтальном направлении он будет смещаться  вправо и ударится о правую    пластину,    при    этом    вдоль    оси Ох переместившись на sx = Ь (2)

Запишем второй закон Ньютона, используя при этом уравнение 1:

3) Запишем формулу для расчета пути при равноускоренном движении с

нулевой начальной скоростью

4) Применим формулу 4 для движения шарика по оси Ох: sx = х   , отсюда (с учетом уравнений 1, 2, 3) получаем:

5) Чтобы получить искомый ответ, применим формулу 4 для движения шарика вдоль оси Оу, используя при этом равенство 5:

Ответ: до момента удара шарик успеет переместиться по вертикали на 50 см.

Вариант № 4

С1     Среднее расстояние  от Солнца до  планеты  Уран составляет 1 2875,03 млн. км., а до планеты Земля - 149,6 млн. км. Какова при­близительно средняя линейная скорость планеты Уран при ее дви­жении вокруг Солнца, если известно, что средняя скорость движе­ния Земли по орбите вокруг Солнца составляет 30 км/с?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Согласно закону всемирного тяготения между любыми телами сущест­вует сила взаимного притяжения:

Силы притяжения, действующие со стороны Солнца на планеты можно рассчитать по формулам:

Считая, что каждая из планет движется вокруг Солнца по круговой ор­бите, можно записать формулу, связывающую модуль ускорения каждой из планет и ее скорость:

Используя второй закон Ньютона (F = та), а затем соотношения 1 и 2,

получаем: —=G—^, отсюда и =G—— или и =.IG—— (3)

Применим уравнение (3) к каждой из планет (Земля и Уран), получаем выражения для линейных скоростей их движения вокруг Солнца:

Используя систему уравнений 4, получаем уравнение:

С2 Над идеальным одноатомным газом в ко­личестве вещества 1,6 моль совершают процесс 1-2-3-1 (рис.). Какое количе­ство теплоты газ отдает на участке 2 -3, если температура газа в точке 1 равна 220 К?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона (pV = vRT) для парамет­ров газа, находящегося в состоянии 3 справедливо соотношение:

p3V3 = vRT3 (1)

Согласно рисунку можно записать соотношения:

Т3 = Ті (2) 2Т3 = Т2, отсюда

дТ2з = Т3-Т2 = -Т3=-Т1 (3)

Рз = Ръ с учетом справедливости уравнения 2 и закона Гей-Люссака для

участка 2-3 (при р = const справедливо V/T = const) получаем:

V2 = 2V3 (4)

Запишем первый закон термодинамики в общем виде: AU = Q + Авнеш.с. Для участка 2 - 3 он выглядит так:

AU23 = Q23 + Ав„еш.с.23 (5)

Для участка 2-3 работа внешних сил над газом, с учетом уравнений 4, 1, 2 можно рассчитать по формуле:

АВНеш.с.2з= p3(V2 - V3) = р3 V3 = vRT3 = vRT, (6)

Газ является одноатомным, поэтому с учетом уравнения 3, справедливо

равенство: AU2

6) Принимая во внимание справедливость равенств 5,6,7, получаем: 3

Q23 = AU23 - Ав„еш.с2з =~vRTi-vRT, =

= -2,5 vRT] = - 2,5-1,6-8,3-220 Дж = -7304 Дж ~ - 7,3 кДж

Ответ: на участке 2 - 3 газ отдает количество теплоты, равное 7,3 кДж.

СЗ

Ученик, имея в распоряжении батарейку (1), амперметр (2), вольт­метр (3), ключ (4), два одинаковых резистора (5 и 6), лампочку (7) и соединительные провода, последовательно собрал две электриче­ские цепи (рис. 1 и 2). По показаниям приборов (считая их идеаль­ными) определите сопротивление спирали лампы.

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

По рисунку определим силу тока и напряжение на внешнем участке це­пи для обоих.случаев:

U, -4,0 В, I, -0,4 А U2 - 4,2 В, 12 - 0,25 А

Для первой цепи запишем закон Ома (для участка цепи) и вычислим сопротивление каждого резистора;

І! R,= Ub где Rj = 2R =>' R - U,/(2I0 = 4,0 В/(2 0,4 А) = 5 Ом

Для второй цепи запишем закон Ома (для участка цепи) и вычислим со­противление лампочки: I2 (R + Rл) - U2, =>

Rл = U2/I2 - R = 4,2 ВА0,25 А - 5 Ом - 11,8 Ом - 12 Ом:

Ответ: сопротивление лампочки составляет - 12 Ом.

На экране с помощью тонкой линзы с фокусным расстоянием F = 48 см получено четкое изображение предмета, находящегося на главной оптической оси на расстоянии, равном 1,5F от линзы. Оп­ределите линейное увеличение оптической системы.

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Так как с помощью линзы получено четкое изображение на экране, это значит, что линза собирающая, а изображение действительное. В этом случае формула тонкой линзы выглядит так:

где а - расстояние от предмета до линзы, b - расстояние от линзы до изо­бражения.

Вычислим а: а =1,5 F- 0,72 м

Вычислим величину Ь, воспользовавшись формулой 1:

Линейное увеличение оптической системы можно рассчитать по фор-

Ответ: линейное увеличение оптической системы равно 2.

С5

Поверхность никеля освещена ультрафиолетовым излучением с длиной волны 220 нм. Красная граница фотоэффекта для никеля соответствует 1,2 • 1015 Гц. Чему равна максимальная скорость вы­биваемых с поверхности лития электронов?

Образец возможного решения

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Запишем формулу для вычисления энергии фотона через длину волны:

Вычислим работу выхода для никеля в единицах СИ: ABbIX=hvKp= 6,6-Ю"34- 1,2-Ю15 Дж-7,92-10"19Дж

Вычислим максимальную энергию фотоэлектронов, используя уравне­ние 1:

Ответ: максимальная скорость фотоэлектронов DMax ~ 487 км/с.

Между двумя     параллельными, горизонтально —^ расположенными диэлектрическими пластинами создано однородное электрическое поле напря­женностью Ь = 4 • 106Н/Кл (рис.). Между пласти- ч нами помещен шарик на расстоянии d = 1,2 см от верхней пластины и Ъ = 2,5 см от нижней. Заряд шарика q = 3 нКл, масса m = 3 г. Шарик освобож­дают, и он начинает двигаться. Через какой про­межуток времени шарик ударится об одну из пластин, если система находится в поле силы тяжести Земли?

Образец возможного решения (рисунок обязателен)

Заряд шарика положителен, поэтому си­ла, действующая на шарик со стороны элек­трического поля, будет направлена вверх.

Вдоль оси Оу на шарик действует две си­лы: сила со стороны электрического поля F3JI = qE, направленная вверх, и сила тяже­сти mg, направленная вниз.

Применим второй закон Ньютона для движения шарика вдоль оси Оу: тау = mg - qE, отсюда

подставим сюда числовые данные, получим:

нулевой начальной скоростью 2Ь

п_    3-10-9-4-106ч     2 2
ау = (10           ) м/с = 6 м/с , следовательно, ускорение направ-
лено вниз, тело начнет двигаться вниз и ударится о нижнюю пластинку,
пройдя при этом путь Sy = Ъ (2).

Запишем формулу для расчета пути при равноускоренном движении с

, откуда получаем искомую величину:

, отсюда (с учетом уравнений

Ответ: удар произойдет через 91 мс.

Вариант № 5

С1 Среднее расстояние от Солнца до планеты Уран составляет 2875,03 млн. км, а до планеты Земля - 149,6 млн.. км. Чему примерно равен период обращения Урана вокруг Солнца, если орбиты обеих планет считать окружностями?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Ускорение физического тела, движущегося со скоростью и по круговой

орбите радиуса R, равно а—— О)

На  планету,  двигающуюся  по  орбите  вокруг Солнца, действует

гравитационная сила со стороны Солнца: F = G-^-^j—■ (2)

Согласно второму закону Ньютона и на основании формул 1, 2 можно

записать:     та - G—отсюда     a = G—^ = —, следовательно,
Период обращения планеты вокруг Солнца равен

T = 2nR/\) = 2nl-^— (3) VGMc

Применив уравнение 3 для двух планет, получаем систему двух уравнений, которые впоследствии дают соотношение:

2875,03 V

6) Зная, что для Земли период обращения вокруг Солнца равен 1 году, получаем: Ту - 84 года

Ответ: период обращения Урана вокруг Солнца равен примерно 84 года.

Над идеальным одноатомным газом в количестве вещества 1 моль совершили процесс 1-2-3-1 (рис.). Температура газа в состоянии 2 составила 320 К, участок 1 - 2 является изопроцессом. Какое количество теплоты отдал газ на участке 3 - 1 ?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Судя по диаграмме, участок 1 - 2 является изотермой, участок 2 - 3 -изохорой, участок 3 - 1 - изобарой. Отсюда следует, что параметры газа, находящегося в состояниях 1, 2,3, связаны между собой соотношениями: Т2 = Ті = 320 К; Т3 = 2 Т2, отсюда

ДТ3] = Т,-Тз = -Т, (1) Рз = Рі (2) V3 = V2; У3 = 2У, (3)

Запишем первый закон термодинамики в общем виде: AU = Q + Авнеш.с. (4)

Для изобарного процесса на участке 3 - 1 (с учетом уравнений 3 и 2) справедливо уравнение:

Авнеш.с з-1= Рз(У3 - V,) = p3V] = piVj (5)

Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона (pV = vRT) для параметров газа, находящегося в состоянии 1, можем записать: pi Vi = vRTb отсюда, учитывая соотношение 5, получаем: ...

: 3-і = vRT,

(6)

Газ является одноатомным, следовательно (учитывая уравнение 1), можно записать:

AU31 = |vRAT31=-|vRT1 (7)

Учитывая уравнения 4, 6 и 7, получаем:

Q3i - AU31 - Авеш-сзі ——vRT]

Ответ: на участке 3 - 1 газ отдает количество теплоты, равное 6,6 кДж.

СЗ Ученик, имея в распоряжении батарейку (1), амперметр (2), вольтметр (3), ключ (4), два одинаковых резистора (5 и 6), лампочку (7) и соединительные провода, последовательно собрал две электрические цепи (рис. 1 и 2). По показаниям приборов (считая их идеальными) определите, во сколько раз мощность тока в спирали лампочки больше, чем на резисторе (рис. 2).

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

По рисунку определим силу тока и напряжение на внешнем участке цепи для обоих случаев:

U, «4,0 В, 1,-0,4 А U2 - 4,2 В, 12 - 0,25 А

Для первой цепи запишем закон Ома (для участка цепи) и вычислим сопротивление каждого резистора:

Для второй цепи запишем закон Ома (для участка цепи) и вычислим
сопротивление лампочки: I2 (R + Rn) = U2,.

Rл = U2/I2 - R = 4,2 BA0,25 A - 5 Ом = 11,8 Ом 4) Искомое значение: n = Рл1 P= Rn l\ I R l\ = Rn I R = 11,8/5 - 2,4 Ответ: мощность тока на лампочке больше, чем на резисторе во второй цепи в 2,4 раза

С4 На экране с помощью тонкой линзы с фокусным расстоянием 50 см получено четкое изображение предмета с двукратным увеличением. Каково расстояние между предметом и экраном?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)

Линейное увеличение оптической системы определяется как Г = — = 2,

где а - расстояние от предмета до линзы, Ь - расстояние от линзы до изображения.^ Ь = Га = 2а

Так как с помощью линзы получено четкое изображение на экране, это значит, что линза собирающая, а изображение действительное. В этом

случае формула тонкой линзы выглядит так: — = — + — =>

Следовательно, а + Ь= 2,25 м

Ответ: расстоянию от предмета до экрана равно 2,25 м.

С5 Какова максимальная скорость фотоэлектронов, вылетающих с поверхности цезия под действием света с длиной волны А = 5-10-7м, если красная граница фотоэффекта для цезия соответствует Хкр — 620 нм?

Образец возможного решения

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Запишем формулу, связывающую частоту и длину волны: X = —.

Для работы выхода справедливо соотношение:

hc        л       6,6-10'34-3-Ю8 _     . 101п-і9тт

Авых =—, отсюда Авых =   -           Дж - 3,19-10 Дж

К»       620-Ю-9

Запишем формулу для расчета энергии фотона через длину волны и

проведем вычисления: hv =h— = 6,6 • 10~34   ^ ^ . Дж ~ 3,96 • 10~19Дж

Используя уравнению (1), вычислим максимальную энергию фотоэлектронов:

-hv-ABbIX- 3,96-10"1У Дж -3,19-10~1У Дж - 0,77-10_1У Дж (2)

2-0,77-Ю"19   .    ллл .

м/с - 411 км/с.

6) Используя равенство 2, вычислим значение максимальной скорости фотоэлектронов:

V   9,1-КГ1

Ответ: максимальная скорость фотоэлектронов им

Между двумя параллельными, вертикально расположенными диэлектрическими пластинами создано однородное электрическое поле напряженностью Е = 4 • 104 Н/м (рис.). Между пластинами помещен шарик на расстоянии d = 0,8 см от левой пластины (рис.) и 6 =1,6 см от правой. Заряд шарика д = -2нКл, масса m = 40 мг. Шарик освобождают, и он начинает двигаться. Через какой промежуток времени шарик ударится об одну из пластин? Пластины имеют достаточно большой размер.

Образец возможного решения* (рисунок обязателен)

Вдоль оси Ох на шарик действует одна сила, со стороны электрического поля:

Заряд шарика отрицателен, поэтому в горизонтальном направлении он будет смещаться влево и ударится о левую пластину, при этом перемещение вдоль оси Ох будет равно sx = d (2)

Применим второй закон Ньютона для движения тела вдоль оси Ох, используя при этом уравнение 1:   

получаем ах = —— m

Запишем формулу для расчета пути при равноускоренном движении с нулевой начальной скоростью для оси Ох:

S =

, отсюда (с учетом уравнений 1, 2) получаем: t

2d_

2 dm

Отсюда получаем искомый ответ:

2 dm

2-0,8-10   -40-IP" \q\E ~ V     2 10~9-4-Ю4 Ответ: удар произойдет через t: