Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ

Демонстрационный вариант 2003 г.

Ниже приведены справочные данные, которые могут понадобиться Вам при выполнении работы.

Ускорение свободного падения на Земле

g = 10 м/с2

Гравитационная постоянная

G = 6,7·10-11 Н· м2/кг2

Газовая постоянная

R = 8,31 Дж/(моль· К)

Постоянная Больцмана

k = 1,38· 10-23 Дж/К

Постоянная Авогадро

N А = 6· 1023 1/моль

Скорость света в вакууме

с = 3· 108 м/с

Коэффициент пропорциональности

в законе Кулона

k = 9· 109 Н· м2 /Кл2

Постоянная Планка

h = 6,6· 10-34 Дж· с

Заряд электрона

e = – 1,6· 10-19 Кл
Масса частиц: электрона 9,1× 10 –31кг » 5,5× 10 –4 а.е.м.

протона

 		1,673× 10–27 кг » 1,007 а.е.м.

нейтрона

 		1,675× 10–27 кг » 1,008 а.е.м.
1 атомная единица массы эквивалентна 931,5 МэВ

Электрон-вольт

1 эВ = 1,6· 10-19 Дж

Желаем успеха!

Часть 1

На рисунках изображены графики зависимости модуля ускорения от времени движения. Какой из графиков соответствует равномерному прямолинейному движению?

1) а 2) а 3) а 4) а

Сила тяги ракетного двигателя первой отечественной экспериментальной ракеты на жидком топливе равнялась 660 Н. Стартовая масса ракеты была равна 30 кг. Какое ускорение приобретала ракета во время старта?
    1. 22 м/с2
    2. 0,045 м/с2
    3. 10 м/с2
    4. 19800 м/с2

При увеличении в 3 раза расстояния между тяготеющими телами сила притяжения между ними
    1. увеличивается в 3 раза.
    2. уменьшается в 3 раза.
    3. увеличивается 9 раз.
    4. уменьшается в 9 раз.

 

На рисунке изображен тонкий стержень. В точках 1 и 3 к стержню приложены силы F 1 = 100 Н и F 2 = 300 Н. В какой точке надо расположить ось вращения, чтобы стержень находился в равновесии?

1 2 3 4 5 6

• • • • • •

    1. В точке 2.
    2. В точке 6.
    3. В точке 4.
    4. В точке 5.

Мальчик подбросил футбольный мяч массой 0,4 кг с поверхности Земли на высоту 3 м. Какой потенциальной энергией будет обладать мяч на этой высоте?
    1. 4 Дж
    2. 12 Дж
    3. 1,2 Дж
    4. 7,5 Дж

При гармонических колебаниях вдоль оси ОХ координата тела изменяется по закону х = 0,9· c o s 5t (м). Чему равна амплитуда колебаний?
    1. 5 м
    2. 4,5 м
    3. 0,9 м
    4. 0,18 м

Человеческое ухо может воспринимать звуки частотой от 20 до 20 000 Гц. Какой диапазон длин волн соответствует этому интервалу слышимости звуковых колебаний? Скорость звука в воздухе примите равной 340 м/с.
    1. от 20 до 20 000 м
    2. от 6800 до 6 800 000 м
    3. от 0,06 до 58,8 м
    4. от 17 до 0,017 м

Диффузия происходит быстрее при повышении температуры вещества, потому что
    1. увеличивается скорость движения частиц.
    2. увеличивается взаимодействие частиц.
    3. тело при нагревании расширяется.
    4. уменьшается скорость движения частиц.

При неизменной концентрации частиц идеального газа средняя кинетическая энергия теплового движения его молекул увеличилась в 3 раза. При этом давление газа
    1. уменьшилось в 3 раза.
    2. увеличилось в 3 раза.
    3. увеличилось в 9 раз.
    4. не изменилось.

На рисунке изображен график зависимости давления газа на стенки сосуда от температуры. Какой процесс изменения состояния газа изображен?
    1. Изобарное нагревание.
    2. Изохорное охлаждение.
    3. Изотермическое сжатие.
    4. Изохорное нагревание.

При охлаждении твердого тела массой m температура тела понизилась на D T . Какое из приведенных ниже выражений определяет количество отданной теплоты Q , если удельная теплоемкость вещества этого тела с?
    1. с· m · D T 2) 3) 4)

Внутренняя энергия идеального газа при его охлаждении
    1. увеличивается.
    2. уменьшается.
    3. увеличивается или уменьшается в зависимости от изменения объема.
    4. не изменяется.

Температура кипения воды существенно зависит от

    1. мощности нагревателя.
    2. вещества сосуда, в котором нагревается вода.
    3. атмосферного давления.
    4. начальной температуры воды.

На рисунке изображен график плавления и кристаллизации нафталина. Какая из точек соответствует началу отвердевания вещества?
    1. Точка 2.
    2. Точка 4.
    3. Точка 5.
    4. Точка 6.

Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов, если расстояние между ними увеличить в n раз?
    1. Увеличится в n раз.
    2. Уменьшится в n раз.
    3. Увеличится в n 2 раз.
    4. Уменьшится в n 2 раз.

Если напряжение на концах проводника и площадь его сечения увеличить в 2 раза, то сила тока, протекающая по нему,
    1. не изменится.
    2. увеличится в 2 раза.
    3. увеличится в 4 раза.
    4. уменьшится в 4 раза.

Как изменится мощность, потребляемая электрической лампой, если, не изменяя её электрическое сопротивление, уменьшить напряжение на ней в 3 раза?
    1. Уменьшится в 3 раза.
    2. Уменьшится в 9 раз.
    3. Не изменится.
    4. Увеличится в 9 раз.

Что нужно сделать для того, чтобы изменить полюса магнитного поля катушки с током?

    1. Ввести в катушку сердечник.
    2. Изменить направление тока в катушке.
    3. Отключить источник тока.
    4. Увеличить силу тока.

Как изменится электроемкость конденсатора, если заряд на его обкладках увеличить в n раз при неизменной разности потенциалов?
    1. Увеличится в n раз.
    2. Уменьшится n раз.
    3. Не изменится.
    4. Увеличится в n 2 раз.

Колебательный контур радиоприемника настроен на радиостанцию, передающую на волне 100 м. Индуктивность катушки считать неизменной. Как нужно изменить емкость конденсатора колебательного контура, чтобы он был настроен на волну 25 м?
    1. Увеличить в 4 раза.
    2. Уменьшить в 4 раза.
    3. Увеличить в 16 раз.
    4. Уменьшить в 16 раз.

Объектив фотоаппарата является собирающей линзой. При фотографировании предмета он дает на пленке изображение
    1. действительное прямое.
    2. мнимое прямое.
    3. действительное перевернутое.
    4. мнимое перевернутое.

Два автомобиля движутся в одном и том же направлении со скоростями u 1

и u 2 относительно поверхности Земли. Скорость света от фар первого

автомобиля в системе отсчета, связанной с другим автомобилем, равна
    1. с - (u 1 + u 2)
    2. с + (u 1 + u 2)
    3. с + (u 1 - u 2)
    4. с

На рисунке приведены варианты графика зависимости максимальной энергии фотоэлектронов от энергии падающих на фотокатод фотонов. В каком случае график соответствует законам фотоэффекта?

1) 1 2) 2

3) 3 4) 4

Какое из приведенных ниже высказываний правильно описывает способность атомов к излучению и поглощению энергии?

Атомы могут:
    1. поглощать и излучать любую порцию энергии.
    2. поглощать и излучать лишь некоторый дискретный набор значений энергии.
    3. поглощать любую порцию энергии, а излучать лишь некоторый дискретный набор значений энергии.
    4. излучать любую порцию энергии, а поглощать лишь некоторый дискретный набор значений энергии.

Какой из графиков правильно отражает закон радиоактивного распада (см. рис.)?
    1. 1
    2. 2
    3. 3
    4. 4

Неподвижная лодка вместе с находящимся в ней охотником имеет массу 250 кг. Охотник выстреливает из охотничьего ружья в горизонтальном направлении. Какую скорость получит лодка после выстрела? Масса пули 8 г, а ее скорость при вылете равна 700 м/с.

1) 22,4 м/с

2) 0,05 м/с

3) 0,02 м/с

4) 700 м/с

Тепловая машина с КПД 40 % за цикл получает от нагревателя 100 Дж. Какое количество теплоты машина отдает за цикл холодильнику?
    1. 40 Дж
    2. 60 Дж
    3. 100 Дж
    4. 160 Дж

Магнит выводят из кольца так, как изображено на рисунке. Какой полюс магнита ближе к кольцу?
    1. Северный.
    2. Южный.
    3. Отрицательный.
    4. Положительный.

 

Линзу, изготовленную из двух тонких сферических стекол одинакового радиуса, между которыми находится воздух (воздушная линза), опустили в воду (см. рис.). Как действует эта линза?
    1. Как собирающая линза.
    2. Как рассеивающая линза.
    3. Она не изменяет хода луча.
    4. Может действовать и как собирающая, и как рассеивающая линза.

 

Чему равна энергия связи ядра изотопа натрия ? Масса ядра равна 22,9898 а.е.м.

    1. 3× 1011 Дж
    2. 3× 10 –11 Дж
    3. 207× 10 –16 Дж
    4. 253 Дж

Часть 2

Ответом на задания этой части будет некоторое число. Это число надо записать в бланк ответов рядом с номером задания (В1 – В5), начиная с первой клеточки. Каждую букву или цифру пишите в отдельной клеточке. Единицы измерений писать не нужно.

 

Шарик, прикрепленный к пружине, совершает гармонические колебания на гладкой горизонтальной плоскости с амплитудой 10 см. На сколько сместится шарик от положения равновесия за время, в течение которого его кинетическая энергия уменьшится вдвое? Ответ выразите в см.

 

Какое количество теплоты выделится, если охладить 80 г гелия с 200 ºС до 100 ºС, а процесс проводить при постоянном давлении? Ответ выразите в кДж.

 

Замкнутый проводник сопротивлением R = 3 Ом находится в магнитном поле. В результате изменения этого поля магнитный поток, пронизывающий контур, возрос с Ф1 = 0,002 Вб до Ф2 = 0,005 Вб. Какой заряд прошел через поперечное сечение проводника? Ответ выразите в мКл.

 

Выполняя экспериментальное задание, ученик должен был определить период дифракционной решетки. С этой целью ученик направил световой пучок на дифракционную решетку через красный светофильтр. Красный светофильтр пропускает свет длиной волны 0,76 мкм. Дифракционная решетка находилась от экрана на расстоянии 1 м. На экране между спектрами первого порядка расстояние получилось равным 15,2 см. Какое значение периода дифракционной решетки было получено учеником? Ответ выразите в мкм. (При малых углах s i n j » t g j )

Определите энергию, выделившуюся при протекании следующей реакции:

(Масса - 7,016004 а.е.м.; - 1,007825 а.е.м; - 4,002603 а.е.м.) Ответ выразите в пДж. (1 пико = 10-12)

Часть 3

Для ответов на задания этой части (С1 – С5) используйте специальный бланк. Запишите сначала номер задания (С1 и т.д.), а затем запишите полное решение.

Тележка массой 0,8 кг движется по инерции со скоростью 2,5 м/с. На тележку с высоты 50 см падает кусок пластилина массой 0,2 кг и прилипает к ней. Рассчитайте энергию, которая перешла во внутреннюю при этом ударе.

Некоторое количество гелия расширяется: сначала адиабатно, а затем — изобарно. Конечная температура газа равна начальной. При адиабатном расширении газ совершил работу, равную 4,5 кДж. Чему равна работа газа за весь процесс?

Маленький заряженный шарик массой 50 г, имеющий заряд 1мкКл, движется с высоты 0,5 м по наклонной плоскости с углом наклона 300. В вершине прямого угла, образованного высотой и горизонталью, находится неподвижный заряд 7,4 мкКл. Чему равна скорость шарика у основания наклонной плоскости, если его начальная скорость равна нулю? Трением пренебречь.

При облучении металла светом с длиной волны 245 нм наблюдается фотоэффект. Работа выхода металла равна 2,4 эВ. Рассчитайте величину задерживающего напряжения, которое нужно приложить к металлу, чтобы уменьшить максимальную скорость вылетающих фотоэлектронов в 2 раза.

Вакуумный диод, у которого анод (положительный электрод) и катод (отрицательный электрод) — параллельные пластины, работает в режиме, когда между током и напряжением выполняется соотношение I = сU 3/2 (где с – постоянная величина). Во сколько раз увеличится сила, действующая на анод из-за удара электронов, если напряжение на диоде увеличить в два раза? Начальную скорость вылетающих электронов считать равной нулю.

ОТВЕТЫ

Часть 1

№

А1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

Ответ

2

1

4

3

2

3

4

1

2

2

№

А11

А12

А13

А14

А15

А16

А17

А18

А19

А20

Ответ

1

2

3

3

4

3

2

2

1

4

№

А21

А22

А23

А24

А25

А26

А27

А28

А29

А30

Ответ

3

4

3

2

4

3

2

1

2

2

Часть 2

В1 Ä 7 см

В2 Ä 42 кДж

В3 Ä 1 мКл

В4 Ä 10 мкм

В5 Ä 3 пДж

Часть 3

С1 ¾ Q = 1,5 Дж

С2 ¾ A = 7500 Дж

С3 ¾ u = 3,5 м/с

С4 ¾ U З = 2 В

С5 ¾ в 4 раза

ИНСТРУКЦИЯ

по оценке части 3 экзаменационной работы

В зависимости от содержания задачи учитывается наличие схематического рисунка, ссылка на физический закон, запись его в аналитическом виде, вывод расчетной формулы в общем виде, получение численного результата, анализ результата и т.п. При решении задачи способом, отличным от авторского (например, при совмещении этапов решения), эксперт оценивает, на какой этап предложенного авторами решения выходит экзаменуемый в своем решении. Затем эксперт при наличии обязательных элементов в решении (схематический рисунок, ссылка на законы) ставит сумму баллов за все пройденные этапы авторского решения. Приведение только верного ответа оценивается в 1 балл.

Если ученик не приступал к выполнению задания, то оно оценивается в 0 баллов.

С1 (максимум 2 балла). Задача считается решенной, если набрано не менее 1 балла.

(1 балл): применение закона сохранения механической энергии с указанием нулевого уровня потенциальной энергии. Наличие рисунка обязательно.

Ек1 + Ер2 = Ек12 + Q

Q = Ек1 + Ер2 – Ек12

Q = m 1u 02 /2 + m 2g h – (m 1 + m 2)u 2 /2.

(1 балл): применение закона сохранения импульса, запись его в проекциях на координатную ось Х.

S Р = S Р¢

(0Х) m 1u 0 = (m 1 + m 2)u Þ u = m 1u 0/(m 1 + m 2).

Умение получить расчетную формулу и численный ответ.

Q = m 1u 02 /2 + m 2g h – m 12· u 02/2(m 1 + m 2).

Q = 1,5 Дж

С2 (максимум 3 балла). Задача считается решенной, если за нее набрано 2 балла.

(1 балл): понимание того, что работа за весь процесс равна сумме работ на каждом из участков, знание первого закона термодинамики, умение сопроводить решение рисунком в системе координат РV .

2 3 Т = c o n s t

0 V

А123 = А12 + А23

D U = Авн.с. + Q

(1 балл): понимание того, что А12 = – Авн.с., знание того, что при адиабатном процессе нет теплообмена, знание формулы расчета изменения внутренней энергии.

Так как Q 12 = 0, то А12 = – D U 12. D U 12 = 3/2· n R D T 12.

Значит, А12 = – 3/2· n R D T 12 Þ А12 = – 3/2· n R (Т2 - Т1) Þ

А12 = 3/2· n R (Т1 - Т2).

(1 балл): знание формулы расчета работы при изобарном процессе, умение получить расчетную формулу и получить числовой результат.

А23 = n R D T 23 Þ А23 = n R (Т3 - Т2).

Так как по условию Т3 = Т1 , то А23 = n R (Т1 - Т2).

А123 = 3/2· n R (Т1 - Т2) + n R (Т1 - Т2) = 5/2n R (Т1 - Т2).

Из формулы А12 = 3/2· n R (Т1 - Т2) выражаем · n R = 2А12/3(Т1 - Т2). Тогда

А123 = 5/3А12

А123 = 7500 Дж.

С3 (максимум 3 балла). Задача считается решенной, если за нее набрано 2 балла.

(1 балл): умение применить закон сохранения энергии для двух положений заряженного шарика q 1, умение сопроводить решение рисунком.

Ер1 + Ер2 = Ер + Ек,

где Ер1 - потенциальная энергия заряда q 1 в поле тяготения (положение I ),

Ер2 - потенциальная энергия заряда q 1 в электрическом поле заряда q 2 (положение I ),

Ер - потенциальная энергия зарядов в положении I I ,

Ек - кинетическая энергия заряда q 1 в положении I I .

(1 балл): знание формул расчета потенциальной и кинетической энергии, умение записать закон сохранения энергии для двух положений заряда q 1.

m q h + k · q 1q 2/h = m u 2/2 + k · q 1q 2/l

(1 балл): умение выразить l из прямоугольного треугольника, получить расчетную формулу и численное значение скорости шарика у основания наклонной плоскости.

l = h /t g a , где a = 300.

2k q 1q 2

u = v 2g h + — — — · (1/h – 1/l ).

u = 3,5 м/с

С4 (максимум 4 балла). Задача считается решенной, если за нее набрано 3 балла.

(1 балл): знание уравнения Эйнштейна для фотоэффекта и умение применить его для данной ситуации, знание формулы связи частоты излучения и длины волны.

h n = Авых + m u 12/2 и n = с/l , где с - скорость света в вакууме, u 1 - скорость движения электронов после вырывания с поверхности металла.

Отсюда, h c / l = Авых + m u 12/2.

(1 балл): знание формулы расчета работы электрического поля и умение применить ее для движения фотоэлектрона.

А = q U з.

(1 балл): умение решить систему двух уравнений

ì h c / l = Авых + m u 12/2

î h c / l = q U з + m u 22/2, где u 2 - скорость движения электронов под влиянием электрического поля.

(1 балл): умение выразить единицы длины волны, работы выхода в СИ и получить ответ U з = 2 В.

С5 (максимум 4 балла). Задача считается решенной, если за нее набрано 3 балла.

(1 балл): умение применить второй закон Ньютона, знание формулы расчета импульса тела (заряда), знание того, что заряд любой частицы кратен заряду электрона.

F D t = D R

F = P /D t

P = m u N , где N = I D t /| е| .

Значит, F = m u I / | е| .

(1 балл): знание теоремы о кинетической энергии, умение применить ее для данной ситуации.

D Еk = А.

(1 балл): знание формулы работы электрического поля, умение выразить скорость электронов.

А = | е| U .

Значит, m u 2/2 = е| U и u = v 2еU /m .

(1 балл): умение получить формулу для расчета силы, действующей на анод во время удара электронов, и применить ее для двух значений напряжений.

F =m | e | · v 2| e | U /m · сU 3/2

После преобразований получаем формулу для расчета силы: F = c · v 2m /| e | · U 2.

Для двух значений напряжений:

F / F 0 = (U /U 0)2 Þ F / F 0 = 4.

Следовательно, сила, действующая на анод из-за удара электронов, увеличится в 4 раза.

назад

На  главную

 

Используются технологии uCoz