Подготовка к егэ по физике задание 18. Подборка задач с решениями и ответами

1. Установите соответствие между физическими величинами, описывающими протекание постоянного тока через резистор, и формулами для их расчёта. В формулах использованы обозначения: R — сопротивление резистора; I — сила тока; U — напряжение на резисторе; ∆t — промежуток времени.

А) мощность тока

А) Мощность тока определяется как P=UI, что соответствует формуле под номером 3.

Б) Работа тока определяется как . Учитывая, что U=IR, имеем:

что соответствует формуле под номером 1.

2. Установите соответствие между физическими величинами, описывающими протекание постоянного тока через резистор, и формулами для их расчёта. В формулах использованы обозначения: R — сопротивление резистора; I — сила тока; U — напряжение на резисторе; ∆t — промежуток времени.

А) сопротивление резистора

А) В соответствии с законом Ома, сопротивление резистора можно записать по формуле , что соответствует формуле под номером 4.

Б) Работа тока – это величина, равная , где - мощность тока. Соответственно, для работы имеем: - формула под номером 2.

3. На рисунке показана цепь постоянного тока. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (E — ЭДС источника тока; R — сопротивление резистора).

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

А) сила тока через источник при замкнутом ключе К

Б) мощность источника при разомкнутом ключе К

А) При замкнутом ключе К сопротивление внешней цепи равно . Тогда по закону Ома, сила тока в цепи, равна: , что соответствует формуле под номером 1.

Б) Мощность источника при разомкнутом ключе К определяется как - формула под номером 2.

4. На рисунке показана цепь постоянного тока. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (E — ЭДС источника тока; R — сопротивление резистора).

А) сила тока через источник при разомкнутом ключе К

Б) мощность источника при замкнутом ключе К

А) При разомкнутом ключе К сопротивление внешней цепи равно R, и согласно закону Ома, сила тока в цепи равна - формула под номером 4.

Б) Мощность источника определяется как . При замкнутом ключе К сопротивление внешней цепи равно и мощность источника: - формула под номером 3.

5. Конденсатор колебательного контура полностью заряжён от источника постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого. Т — период электромагнитных колебаний.

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

1) сила тока в катушке

2) энергия электрического поля конденсатора

3) энергия магнитного поля катушки

4) заряд левой обкладки конденсатора

А) Так как график уходит в отрицательную область, то это не может быть энергией конденсатора или катушки. Сила тока в катушке тоже не подходит, т.к. в начальный момент времени, при переключении ключа К, она равна 0. Следовательно, это заряд левой обкладки конденсатора. В соответствии с рисунком он изначально заряжается положительно, а затем, в процессе колебаний, постоянно меняет свое значение.

Б) Под этот график подходит изменение энергии. Энергия электрического поля конденсатора не подходит, т.к. в начальный момент времени он заряжен и его энергия максимальна. Подходит энергия магнитного поля катушки, которая возрастает по мере разрядки конденсатора, а затем, убывает.

6. Конденсатор колебательного контура полностью заряжён от источника постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого. T — период электромагнитных колебаний.

1) заряд правой обкладки конденсатора

2) энергия электрического поля конденсатора

3) энергия магнитного поля катушки

4) сила тока в катушке

А) Так как график уходит в отрицательную область, то это не может быть энергией конденсатора или катушки. Сила тока в катушке тоже не подходит, т.к. в начальный момент времени, при переключении ключа К, она равна 0. Следовательно, это заряд на правой обкладке конденсатора. В соответствии с рисунком она изначально заряжается отрицательно, а затем, в процессе колебаний, постоянно меняет свое значение.

Б) Под этот график подходит изменение энергии. Энергия магнитного поля катушки не подходит, т.к. в начальный момент времени она не заряжена и ее энергия равна нулю. Подходит энергия электрического поля конденсатора, которая сначала имеет максимальное значение, а затем, убывает.

7. Протон массой m и зарядом q движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля B по окружности со скоростью v. Действием силы тяжести пренебречь.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) период обращения протона по окружности

Б) модуль ускорения протона

Сила Лоренца, действующая на частицу со стороны магнитного поля равна

и так как в данном случае , то

Перепишем это выражение в соответствии со вторым законом Ньютона, получим:

откуда модуль ускорения протона равен:

Это центростремительное ускорение , поэтому:

откуда радиус окружности

Период обращения частицы по окружности – это время, за которое она проходит по этой окружности. Длина окружности равна

тогда время прохождения будет равно

8. Протон массой m и зарядом q движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля B по окружности со скоростью v. Действием силы тяжести пренебречь.

А) модуль силы Лоренца, действующей на протон

Б) радиус окружности, по которой движется протон

Сила Лоренца, действующая на частицу со стороны магнитного поля равна

и так как в данном случае , то

Перепишем это выражение в соответствии со вторым законом Ньютона, получим:

откуда модуль ускорения протона равен:

Это центростремительное ускорение , поэтому:

откуда радиус окружности

тогда время прохождения будет равно

9. Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивностью 4 мГн. Заряд на пластинах конденсатора изменяется во времени в соответствии с формулой (все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимость от времени в условиях данной задачи. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) сила тока i(t) в колебательном контуре

Б) энергия WL(t) магнитного поля катушки

А) Сила тока в цепи определяется как , что, в пределе означает производную от q(t) по времени t. Найдем , получим:

Б) Энергия магнитного поля катушки определяется как

10. Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивностью 4 мГн. Заряд на пластинах конденсатора изменяется во времени в соответствии с формулой (все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимость от времени в условиях данной задачи.

А) напряжение u(t) на конденсаторе

Б) энергия Wc(t) электрического поля конденсатора

А) Сначала найдем емкость конденсатора в колебательном контуре из формулы Томпсона: , где - период колебаний. Из закона изменения заряда q(t) видно, что ω = 5000, следовательно, и емкость:

Б) Энергия электрического поля конденсатора

11. В первой экспериментальной установке отрицательно заряженная частица влетает в однородное магнитное поле так, что вектор скорости v0 перпендикулярен индукции магнитного поля (рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор скорости v0 такой же частицы параллелен напряжённости электрического поля (рис. 2). Установите соответствие между экспериментальными установками и траекториями движения частиц в них.

А) в первой установке

Б) во второй установке

А) На частицу со стороны магнитного поля будет действовать сила Лоренца, равная

и так как вектор скорости перпендикулярен индукции магнитного поля, то имеем и

Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки. Учитывая, что данное правило разработано для направления тока от «+» к «-», получаем направление силы Лоренца перпендикулярно направлению движения частицы (изначально она направлена вниз, так как отрицательная частица движется к положительному заряду). В результате частица будет описывать круговое движение. Ответ под номером 2.

Б) Здесь на частицу действует сила Кулона , направленная в сторону отрицательного заряда. Под действием этой силы, частица будет продолжать движение в горизонтальном направлении. Ответ под номером 1.

12. В первой экспериментальной установке положительно заряженная частица влетает в однородное магнитное поле так, что вектор v0 перпендикулярен индукции магнитного поля (рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор v0 той же частицы параллелен напряжённости электрического поля (рис. 2).

Установите соответствие между экспериментальной установкой и траекторией движения частицы в ней.

А) в первой установке

Б) во второй установке

А) На частицу со стороны магнитного поля будет действовать сила Лоренца, равная

и так как вектор скорости перпендикулярен индукции магнитного поля, то имеем и

Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки. Учитывая, что данное правило разработано для направления тока от «+» к «-», получаем направление силы Лоренца перпендикулярно направлению движения частицы (изначально она направлена вниз. В результате частица будет описывать круговое движение. Ответ под номером 3.

Б) На частицу в электрическом поле действует сила Кулона , направленная в сторону отрицательного заряда. Под действием этой силы, положительная частица будет тормозиться, а затем, полетит в обратном направлении, то есть движение будет происходить по прямой линии. Ответ под номером 2.

13. Пучок монохроматического света переходит из воды в воздух. Частота световой волны — v, длина световой волны в воде — λ, показатель преломления воды относительно воздуха — n.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

А) скорость света в воздухе

Б) длина световой волны в воздухе

А) Показатель преломления воды относительно воздуха n можно выразить формулой

где - скорость света в воздухе; - скорость света в воде. Отсюда имеем:

и скорость света в воздухе

Б) Из формулы (1) имеем:

и длина волны в воздухе

14. Пучок монохроматического света переходит из воздуха в воду. Скорость света в воздухе c, длина световой волны в воздухе — λ, показатель преломления воды относительно воздуха — n. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) длина световой волны в воде

Б) частота световой волны в воде

А) Показатель преломления воды относительно воздуха n можно выразить формулой

где - скорость света в воздухе; - скорость света в воде; v – частота волны (остается постоянной в разных средах). Отсюда получаем:

Б) Так как частота волны постоянна, то из формулы получаем

15. Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью C и катушки индуктивностью L. При свободных электромагнитных колебаниях, происходящих в этом контуре, максимальный заряд пластины конденсатора равен q. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Сопротивлением контура пренебречь.

А) максимальная энергия электрического поля конденсатора

Б) максимальная сила тока, протекающего через катушку

А) Максимальная энергия электрического поля конденсатора равна

где - максимальное напряжение на конденсаторе. Отсюда получаем:

Б) Максимальное значение тока, протекающего через катушку, можно найти из формулы

где - циклическая частота колебаний колебательного контура. Объединяя эти выражения, имеем:

16. Установите соответствие между формулами для вычисления физических величин в схемах постоянного тока и названиями этих величин. В формулах использованы обозначения: I — сила тока; U — напряжение; R — сопротивление резистора.

1) заряд, протёкший через резистор

2) сила тока через резистор

3) мощность тока, выделяющаяся на резисторе

4) сопротивление резистора

А) По закону Ома U=IR, следовательно - сопротивление резистора.

Б) Мощность тока, выделяемая на резисторе равна .

17. В опыте нить накала лампочки расположена вблизи главной оптической оси тонкой линзы с фокусным расстоянием F перпендикулярно этой оси. Расстояние от линзы до спирали равно 2F. Сначала в опыте использовали рассеивающую линзу, а затем — собирающую. Установите соответствие между видом линзы, использовавшейся в опыте, и свойствами изображения. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) линза рассеивающая

Б) линза собирающая

1) действительное, перевёрнутое, равное по размерам

2) мнимое, прямое, уменьшенное

3) действительное, увеличенное, перевёрнутое

4) мнимое, увеличенное, перевёрнутое

А) Рассеивающая линза с фокусным расстоянием F формирует мнимое прямое, уменьшенное изображение предмета (см. красная отметка на рисунке ниже), расположенного на расстоянии больше фокусного, в частности, 2F. Ответ 2.

Б) Собирающая линза формирует изображение предмета на расстоянии от линзы. Данное расстояние можно найти по формуле

где - расстояние от предмета до линзы. Получаем:

то есть предмет и его изображение находятся на одном расстоянии от линзы, следовательно, изображение является действительным, перевернутым и равное по размерам самому предмету. Ответ 1.

18. В опыте нить накала лампочки расположена вблизи главной оптической оси тонкой линзы с фокусным расстоянием F перпендикулярно этой оси. Расстояние a от линзы до спирали равно 3F. Сначала в опыте использовали собирающую линзу, а затем — рассеивающую. Установите соответствие между видом линзы, использовавшейся в опыте, и свойствами изображения. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) линза собирающая

Б) линза рассеивающая

1) действительное, увеличенное, перевёрнутое

2) мнимое, прямое, уменьшенное

3) действительное, уменьшенное, перевёрнутое

4) мнимое, увеличенное, перевёрнутое

А) Собирающая линза формирует изображение предмета на расстоянии от линзы. Данное расстояние можно найти по формуле

где - расстояние от предмета до линзы. Получаем:

то есть изображение предмета расположено ближе к линзе, чем сам предмет. Из этого следует, что изображение предмета получается уменьшенным. А так как используется собирающая линза, то оно также будет действительным и перевернутым. Ответ 3.

Б) Рассеивающая линза с фокусным расстоянием F формирует мнимое прямое, уменьшенное изображение предмета (см. красная отметка на рисунке ниже), расположенного на расстоянии больше фокусного, в частности, 3F. Ответ 2.

19. На рисунке показана цепь постоянного тока. Сопротивления обоих резисторов одинаковы и равны R. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (E — ЭДС источника тока). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) тепловая мощность на резисторе R1 при замкнутом ключе К

Б) тепловая мощность на резисторе R1 при разомкнутом ключе К

А) Тепловая мощность, выделяемая на резисторе R1, определяется выражением

При замкнутом ключе К сила тока, протекающая через сопротивление R1 равна

и выделяемая мощность

Б) При разомкнутом ключе К внешнее сопротивление цепи становится равным , а сила тока . Тогда выделяемая мощность равна

20. Колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью C и катушки индуктивностью L. При свободных электромагнитных колебаниях, происходящих в этом контуре, максимальная сила тока, протекающего через катушку индуктивности, равна I. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Сопротивлением контура пренебречь.

А) максимальная энергия магнитного поля катушки индуктивности

Б) максимальный заряд конденсатора

А) Максимальная энергия магнитного поля катушки индуктивности равна .

Б) Максимальный заряд конденсатора , где напряжение U можно найти из равенства максимальных энергий в конденсаторе и катушке:

и максимальный заряд конденсатора

21. Установите соответствие между физическими величинами и их единицами измерения в системе СИ.

А) Ёмкость конденсатора

Б) Сопротивление резистора

А) Емкость конденсатора определяется в фарадах – ответ под номером 1.

Б) Сопротивление резистора определяется в омах – ответ под номером 2.

22. Установите соответствие между физическими величинами и их единицами измерения в системе СИ.

А) Магнитный поток

Б) Потенциал электростатического поля

А) Магнитный поток измеряется в веберах – единица измерения под номером 4.

Б) Потенциал электростатического поля измеряется в вольтах – единица измерения под номером 2.

23. Зависимость силы тока от времени в идеальном колебательном контуре описывается выражением , где Т — период колебаний. В момент энергия катушки с током равна энергии конденсатора: , — а напряжение на конденсаторе равно U. Каковы напряжение на конденсаторе в момент и амплитуда напряжения на конденсаторе?

А) напряжение на конденсаторе в момент

Б) амплитуда напряжения на конденсаторе

ФОРМУЛЫ ДЛЯ ИХ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Энергия катушки равна энергии конденсатора когда максимальная энергия уменьшается вдвое, то есть при

откуда напряжение на конденсаторе равно

А) В момент сила тока равна

Используя выражение (1), напряжение на конденсаторе будет равно

Б) Максимальное напряжение на конденсаторе найдем из равенства энергий на конденсаторе и в катушке. Учитывая выражение (1), имеем:

24. Зависимость силы тока от времени в идеальном колебательном контуре описывается выражением , где Т — период колебаний. В момент энергия катушки с током равна энергии конденсатора: , — а сила тока в контуре равна I. Каковы заряд конденсатора в момент и амплитуда заряда конденсатора?

А) заряд конденсатора в момент

Б) амплитуда заряда конденсатора

ФОРМУЛЫ ДЛЯ ИХ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Энергия катушки равна энергии конденсатора когда максимальная энергия уменьшается вдвое, то есть при

Так как сила тока в контуре в этот момент равна I, то из равенства

можно записать, что

Учитывая, что заряд на конденсаторе равен , а период колебаний , имеем:

А) В момент сила тока равна

Следовательно, выполняется выражение (1) (по модулю) и заряд на конденсаторе в соответствии с (3) равен .

Б) Амплитуда заряда конденсатора достигается при максимальном токе в цепи, то есть когда ток (из выражения (1)) и заряд

25. При подключении проводника к полюсам гальванического элемента на поверхности проводника появляются заряды: положительные вблизи положительного полюса, отрицательные вблизи отрицательного полюса — и возникает электрический ток. Заряды на поверхности проводника создают в пространстве электрическое поле, а ток — магнитное поле. Проводник, подключённый к гальваническому элементу, проходит через отверстие в доске. На рисунках 1-4 при помощи линий поля изображены электрическое и магнитное поля, создаваемые проводником в плоскости доски (вид сверху). Установите соответствие между видами поля и рисунками, изображающими линии поля.

А) электрическое поле

Б) магнитное поле

ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛИНИЙ ПОЛЯ

А) Вектор напряженности электрического поля исходит из положительного заряда и входит в отрицательный заряд. Так как доска расположена вблизи положительного полюса, то вокруг проводника с током будет сосредоточен положительный заряд, от которого во все стороны будут исходить линии напряженности электрического поля. Рисунок под номером 1.

Б) Направление линий магнитного поля, циркулирующих вокруг проводника с током, можно найти по правилу буравчика. Направим буравчик от «+» к «-» и будем его ввинчивать по направлению движения тока (также от «+» к «-»). Направление вращения ручки буравчика в плоскости доски будет соответствовать рисунку 4.

26. При подключении проводника к полюсам гальванического элемента на поверхности проводника появляются заряды: положительные вблизи положительного полюса, отрицательные вблизи отрицательного полюса — и возникает электрический ток. Заряды на поверхности проводника создают в пространстве электрическое поле, а ток — магнитное поле. Проводник, подключённый к гальваническому элементу, проходит через отверстие в доске. На рисунках 1-4 при помощи линий поля изображены электрическое и магнитное поля, создаваемые проводником в плоскости доски (вид сверху). Установите соответствие между видами поля и рисунками, изображающими линии поля.

А) электрическое поле

Б) магнитное поле

ИЗОБРАЖЕНИЯ ЛИНИЙ ПОЛЯ

А) Вектор напряженности электрического поля исходит из положительного заряда и входит в отрицательный заряд. Так как доска расположена вблизи отрицательного полюса, то вокруг проводника с током будет сосредоточен отрицательный заряд, к которому со всех сторон будут входить линии напряженности электрического поля. Рисунок под номером 2.

27. На рисунке показан ход луча света через стеклянную призму, находящуюся в воздухе. Точка О — центр окружности.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их в рассматриваемой задаче.

А) показатель преломления стекла n

Б) синус угла преломления в точке О

А) Показатель преломления стекла n можно выразить формулой

где α – угол падения луча; γ – угол преломления луча. Так как угол падения – это угол между нормалью к призме и падающим лучом, то синус угла α равен отношению длины отрезка AB к радиусу (гипотенузе) окружности AO (см. рисунок). Аналогично для преломленного угла γ имеем, что его синус равен отношению . Таким образом, показатель преломления стекла равен (при условии, что OC=AO):

Б) Синус угла преломления в точке О – это угол COD, синус которого равен

28. На рисунке показан ход луча света через стеклянную призму, находящуюся в воздухе. Точка О — центр окружности.

Установите соответствие между формулами и физическими величинами, которые они выражают в рассматриваемой задаче.

1) синус угла падения в точке О

2) синус угла преломления в точке О

3) показатель преломления воздуха

4) показатель преломления стекла

А)-Б) Показатель преломления стекла n можно выразить формулой

29. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L и конденсатора ёмкостью С. В процессе свободных электромагнитных колебаний, происходящих в этом контуре, максимальный заряд пластины конденсатора равен q. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

А) максимальная энергия электрического поля конденсатора

Б) максимальная сила тока, протекающего через катушку

А) Максимальная энергия электрического поля конденсатора равна

Заряд конденсатора q связан с емкостью C и напряжением U выражением

Подставляя это выражение в формулу энергии конденсатора, получаем:

Б) Максимальное значение тока I можно найти из равенства максимальных энергий:

откуда величина максимального тока

30. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L и конденсатора ёмкостью С. В процессе свободных электромагнитных колебаний, происходящих в этом контуре, максимальная сила тока в катушке индуктивности равна I. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

А) максимальная энергия магнитного поля катушки индуктивности

Б) максимальный заряд на обкладке конденсатора

А) Максимальная энергия магнитного поля катушки индуктивности определяется как

Б) Максимальный заряд на обкладке конденсатора найдем из равенства максимальных энергий на катушке и конденсаторе:

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎