Вариант 5

Тело движется вдоль оси $Ox$. На рисунке приведён график зависимости проекции $v_x$ скорости тела от времени $t$.

Определите среднюю скорость тела в интервале времени от 20 до 40 с.

Школьник провёл исследования зависимости модуля силы трения скольжения $F_{тр}$ от модуля нормальной составляющей силы реакции опоры $N$. Им были получены следующие данные.

Определите по результатам исследования коэффициент трения скольжения.

Скорость волана при подаче в бадминтоне составила 288 км/ч. Масса волана 6 г. Какова кинетическая энергия волана при подаче?

На рисунке показан график зависимости координаты $x$ от времени $t$ для одной из точек колеблющейся струны. Определите частоту колебаний струны.

Два тела, каждое массой 2 кг, движутся по одной прямой, вдоль которой направлена ось $Ox$. На рисунке приведены графики зависимости проекций $v_x$ их скоростей от времени $t$. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения о движении тел.

1) Равнодействующая сил, действующих на тело 1, монотонно убывает в течение всего времени наблюдения.

2) В промежутке времени от 0 до 14 с тела двигались навстречу друг другу.

3) Кинетическая энергия тела 2 за промежуток времени от 6 до 14 с увеличилась в 4 раза.

4) Путь, пройденный телом 1 за промежуток времени от 0 до 18 с, больше пути, пройденного телом 2 за тот же промежуток времени.

5) Модуль импульса тела 2 в момент времени $t=10$ с равен 10 кг·м/с.

В первой серии опытов брусок перемещают при помощи нити равномерно вверх по наклонной плоскости. Во второй серии опытов на брусок ставят груз и продолжают перемещать брусок при помощи нити равномерно вверх по той же наклонной плоскости. В обоих случаях нить параллельна наклонной плоскости.

Как изменяются при переходе от первой серии опытов ко второй модуль силы трения между бруском и плоскостью и коэффициент трения скольжения между бруском и плоскостью?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

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

В сосуде под поршнем находится некоторое постоянное количество разреженного неона. Во сколько раз увеличится среднеквадратическая скорость теплового движения молекул неона, если он перейдёт из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок)?

Тепловая машина за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 80 кДж, и совершает работу 20 кДж. Чему равен КПД тепловой машины?

В вертикальном цилиндре под поршнем находится 2 моль аргона. Поршень может перемещаться в цилиндре без трения. Атмосферное давление считать постоянным. Масса аргона в цилиндре постоянна. Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, характеризующие изменение состояния аргона.

1) При сжатии аргона в цилиндре внешние силы совершают отрицательную работу.

2) При медленном повышении температуры давление аргона в сосуде увеличивается.

3) При медленном понижении температуры сила давления аргона на поршень не изменяется.

4) Если на поршень насыпать некоторое количество песка, то давление аргона после того, как система придёт в равновесие, будет больше первоначального давления.

5) При медленном повышении температуры объём, занимаемый аргоном, уменьшается.

Неизменное количество одноатомного идеального газа участвует в циклическом процессе 1–2–3–1, изображённом на $pV$-диаграмме.

Как изменяются внутренняя энергия газа в процессе 2–3 и концентрация газа в процессе 1–2?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

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

По проводнику сопротивлением 10 Ом течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, возрастает с течением времени согласно графику (см. рисунок). Определите напряжение на концах проводника.

Проволочная рамка вращается в постоянном однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной вектору магнитной индукции. Ось вращения лежит в плоскости рамки. Магнитный поток, пронизывающий поверхность, которая ограничена рамкой, изменяется по закону $\Phi=4\cdot10^{-7}\cos100\pi t$, где все величины выражены в СИ. Модуль вектора магнитной индукции равен 2 мТл. Определите частоту вращения рамки.

Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения равен 15°. Чему равен угол $\gamma$ между падающим и отражённым лучами?

Две маленькие закреплённые металлические бусинки, расположенные в точках $A$ и $B$, несут на себе заряды $+2q>0$ и $+q$ соответственно (см. рисунок). Точка $C$ расположена посередине отрезка $AB$. Внешнее электрическое поле отсутствует. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения относительно этой ситуации.

1) Модуль силы Кулона, действующей на бусинку в точке $A$, в 2 раза больше, чем модуль силы Кулона, действующей на бусинку в точке $B$.

2) Если бусинки соединить стеклянной незаряженной палочкой, то их заряды останутся неизменными.

3) Если бусинку с зарядом $+q>0$ заменить на бусинку с зарядом $-q<0$, то напряжённость результирующего электростатического поля в точке $C$ увеличится по модулю в 3 раза.

4) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке $C$ направлена горизонтально влево.

5) Если бусинки соединить тонкой стальной проволокой, то они станут притягиваться друг к другу.

Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент $t=0$ переключатель $K$ перевели из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отражают изменение с течением времени физических величин, характеризующих свободные электромагнитные колебания, возникшие в контуре после этого ($T$ — период колебаний).

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут изображать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

График А)

График Б)

Физические величины: 1) заряд правой обкладки конденсатора; 2) энергия магнитного поля катушки; 3) энергия электрического поля конденсатора; 4) сила тока в катушке.

Ядра изотопа тантала $^{185}_{73}\mathrm{Ta}$ испытывают $\beta^-$-распад с периодом полураспада 50 мин. В момент начала наблюдения в образце содержится $4\cdot10^{20}$ ядер тантала (см. рисунок). Через какую из точек (1, 2, 3 или 4), кроме точки $A$, пройдёт график зависимости от времени числа ещё не распавшихся ядер тантала?

При исследовании зависимости максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света фотоэлемент освещали через различные светофильтры. В первой серии опытов использовали светофильтр, пропускающий только синий свет, а во второй — пропускающий только зелёный свет. В каждом опыте наблюдали явление фотоэффекта и измеряли запирающее напряжение.

Как изменились длина волны света, падающего на фотоэлемент, и модуль запирающего напряжения при переходе от первой серии опытов ко второй? Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась.

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

Выберите все верные утверждения о физических явлениях, величинах и закономерностях. Запишите цифры, под которыми они указаны.

1) Сила Архимеда, действующая на полностью погружённое в жидкость тело, прямо пропорциональна плотности жидкости.

2) Теплопередача путём теплопроводности происходит за счёт переноса вещества струями и потоками.

3) Работа электростатического поля по перемещению заряда между двумя заданными точками не зависит от формы траектории.

4) Индукционный ток возникает в разомкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

5) В планетарной модели атома число нейтронов в ядре равно числу электронов в электронной оболочке нейтрального атома.

Ученик проводил экспериментальную проверку закона Бойля — Мариотта. Для этого он изменял объём шприца и измерял с помощью манометра давление воздуха. Манометр проградуирован в миллиметрах ртутного столба. Запишите его показания, если абсолютная погрешность измерения давления манометром $\Delta p=3$ мм рт. ст.

Школьнику необходимо на опыте обнаружить зависимость электроёмкости плоского конденсатора от расстояния между его пластинами. У него имеется пять конденсаторов, характеристики которых приведены в таблице.

Какие два конденсатора необходимо взять школьнику, чтобы провести этот опыт?

Запишите в ответе номера выбранных конденсаторов.

Электрическая цепь состоит из источника ЭДС, двух резисторов сопротивлениями $R_1$ и $R_2$, двух идеальных диодов (сопротивление диода при прямом включении равно нулю, при обратном включении ток через диод равен нулю), двух ключей и идеальных амперметра и вольтметра (см. рисунок). В начальный момент времени ключ $K_1$ разомкнут, а ключ $K_2$ замкнут. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменятся показания приборов, если ключ $K_1$ замкнуть, а ключ $K_2$ разомкнуть.

Тележка массой 40 кг движется со скоростью, равной по модулю 1 м/с, слева направо по гладкой горизонтальной дороге. Каким станет модуль скорости тележки, если человек массой 60 кг запрыгнет на тележку со скоростью, равной по модулю 2 м/с относительно дороги и направленной слева направо?

Какова среднеквадратичная скорость хаотического теплового движения молекул аргона, который при плотности 1,8 кг/м³ создаёт давление в сосуде 150 кПа?

В бутылке объёмом 0,75 л находится гелий при нормальном атмосферном давлении. Горлышко бутылки площадью 2 см² заткнуто короткой пробкой, имеющей массу 20 г. Когда бутылку поставили на стол вертикально горлышком вверх, оказалось, что если сообщить гелию в бутылке количество теплоты не менее 18 Дж, то он выталкивает пробку из горлышка. Какую минимальную постоянную силу нужно приложить к пробке, чтобы вытащить её из горлышка бутылки, не нагревая, если бутылка лежит горизонтально? Модуль силы трения, действующей на пробку, считать в обоих случаях одинаковым.

Из нихромовой проволоки с удельным сопротивлением $\rho=110\cdot10^{-8}$ Ом·м и площадью поперечного сечения $S=0{,}2$ мм² изготовлен прямоугольный контур $KLMN$ с диагональю $KM$ (см. рисунок). Стороны прямоугольника $KL=l_1=20$ см и $LM=l_2=15$ см. Контур подключён за диагональ $KM$ к источнику постоянного напряжения с ЭДС $\mathcal E=6$ В и помещён в однородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого параллелен сторонам $KL$ и $NM$. Модуль результирующей сил, с которыми магнитное поле действует на контур, равен 1,6 Н. Определите модуль индукции магнитного поля. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на стороны контура и его диагональ со стороны магнитного поля. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Два сплошных груза массами 1,28 кг и 0,32 кг подвесили за невесомые нерастяжимые нити к концам невесомого рычага и привели рычаг в состояние равновесия. Затем рычаг с грузами расположили над керосином так, что оба груза целиком оказались в керосине. В результате для сохранения равновесия точку опоры пришлось переместить на 10 см. Определите первоначальное расстояние от более тяжёлого груза до точки опоры, если объёмы обоих грузов одинаковы и равны 250 см³. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на рычаг, для двух случаев, а также на погружённые в керосин грузы.

Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.