Задание 18 ЕГЭ по физике: решения ФИПИ с ответами по шагам

Энергия характеризует способность тела или системы совершать работу. Утверждение 1 верно.

При адиабатном расширении газ не получает тепло извне и совершает работу за счёт своей внутренней энергии, поэтому его температура понижается. Утверждение 2 верно.

Температура поверхности Ригеля равна $11\,200\ \mathrm{K}$. Такие температуры соответствуют горячим звёздам спектрального класса B, поэтому утверждение 1 верно.

Альдебаран имеет большую массу и радиус, а его средняя плотность очень мала: $7{,}7 \cdot 10^{-5}$ плотности воды. Это звезда-гигант, а не белый карлик, поэтому утверждение 2 неверно.

Период и частота колебаний связаны соотношением $T = \dfrac{1}{\nu}$, поэтому период обратно пропорционален частоте. Утверждение 1 верно.$$T = \dfrac{1}{\nu}$$

Внутренняя энергия идеального газа постоянной массы зависит от абсолютной температуры. При понижении температуры внутренняя энергия уменьшается, а не увеличивается. Утверждение 2 неверно.$$U \sim T$$

Проверим первое утверждение. Вторая космическая скорость вблизи планеты связана с первой соотношением:$$v_2 = \sqrt{2}\,v_1$$

Для Марса первая космическая скорость равна $3{,}55$ км/с, поэтому:$$v_2 = \sqrt{2}\cdot 3{,}55 \approx 5{,}02\ \text{км/с}$$

Проверим утверждение 1. Вторая космическая скорость связана с первой соотношением:$$v_2 = \sqrt{2}v_1$$

Для Меркурия получаем:$$v_2 = \sqrt{2} \cdot 3{,}01 \approx 4{,}26\ \text{км/с}$$

Принадлежность звёзд к одному созвездию не означает, что они находятся на одинаковом расстоянии от Земли. Утверждение 1 неверно.

Алголь А имеет высокую температуру поверхности $12\,000\ \text{К}$ и небольшой радиус $2{,}3$ радиуса Солнца. Такие характеристики соответствуют звезде главной последовательности. Утверждение 2 верно.

Утверждение 1 неверно: первая космическая скорость определяется массой и радиусом планеты, а не только расстоянием планеты от Солнца. Данные таблицы также показывают, что с увеличением расстояния от Солнца скорость не возрастает монотонно.

У Нептуна ось вращения наклонена к перпендикуляру к плоскости орбиты, поэтому на планете может наблюдаться смена времён года.$$\alpha=28^\circ19'$$

При равномерном прямолинейном движении скорость постоянна по величине и направлению, поэтому за равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Утверждение 1 верно.$$\vec{s} = \vec{v}t$$

При изохорном процессе объём газа не изменяется, поэтому работа газа равна нулю, а не является положительной. Утверждение 2 неверно.$$A = p\Delta V = 0$$

Утверждение 1 неверно: импульс тела равен произведению массы на скорость, а не на ускорение.$$\vec p = m\vec v$$

Утверждение 2 неверно: перенос вещества в струях и потоках характерен для конвекции. При теплопроводности вещество в целом не переносится.

Утверждение 1 верно: абсолютно твёрдое тело сохраняет форму и размеры при любых внешних воздействиях.

Утверждение 2 верно: при плавлении вещество получает энергию, поэтому внутренняя энергия постоянной массы увеличивается.

Работа силы равна $A = Fs\cos\alpha$. При перпендикулярном направлении силы и движения $\alpha = 90^\circ$, поэтому работа равна нулю.$$A = Fs\cos 90^\circ = 0$$

При кристаллизации температура вещества остаётся постоянной, но внутренняя энергия системы уменьшается, поскольку выделяется скрытая теплота кристаллизации. Поэтому утверждение 2 неверно.

По вертикальной шкале диаграммы видно, что при увеличении светимости абсолютная звёздная величина уменьшается: шкала величины направлена от больших отрицательных значений к большим положительным значениям сверху вниз.$$L \uparrow \Rightarrow M \downarrow$$

Звёзды спектрального класса $O$ имеют значительно большую светимость и температуру, чем звёзды класса $F$, поэтому быстрее расходуют запасы ядерного топлива и меньше времени находятся на главной последовательности.

Проверим утверждение 1. Звёзды класса B горячее и массивнее звёзд класса G, поэтому расходуют ядерное топливо быстрее и находятся на главной последовательности меньше времени. Утверждение неверно.

Проверим утверждение 2. На диаграмме класс F расположен правее класса A, а температура по верхней шкале уменьшается слева направо. Следовательно, звёзды класса F холоднее звёзд класса A. Утверждение верно.

Проверим утверждение 1. Вторая космическая скорость связана с первой соотношением $v_2=\sqrt{2}v_1$. Для Нептуна $v_1=16{,}8$ км/с.$$v_2=\sqrt{2}\cdot16{,}8\approx23{,}8\ \text{км/с}$$

Утверждение 1 верно.

Сила гравитационного притяжения к Луне определяется законом всемирного тяготения и убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Луны. Первое утверждение неверно.$$F = G\dfrac{Mm}{r^2}$$

Внутренняя энергия идеального газа зависит от его температуры. При изотермическом сжатии температура постоянна, поэтому внутренняя энергия не изменяется. Второе утверждение неверно.$$\Delta U = 0$$

Сила трения скольжения направлена противоположно относительному движению соприкасающихся тел. Утверждение 1 верно.

Внутренняя энергия идеального газа постоянной массы зависит только от температуры и прямо пропорциональна абсолютной температуре: $U \sim T$. Утверждение 2 верно.$$U = \dfrac{i}{2}\nu RT$$

Утверждение 1 неверно. При равноускоренном движении ускорение постоянно, поэтому оно не изменяется на равные промежутки времени.

Утверждение 2 верно. При кипении жидкости при постоянном внешнем давлении подводимая энергия расходуется на парообразование, а температура жидкости не меняется.

Утверждение 1 неверно. Если модуль скорости тела увеличивается, тангенциальная составляющая ускорения направлена в сторону скорости, а не противоположно ей.$$a_{\tau} > 0$$

Утверждение 2 верно. При кристаллизации температура вещества остаётся постоянной, а внутренняя энергия уменьшается, поскольку энергия выделяется в окружающую среду.$$\Delta U < 0,\quad T = \mathrm{const}$$

Белые карлики имеют очень малые размеры при значительной массе, поэтому их средняя плотность чрезвычайно велика. Сверхгиганты и гиганты имеют большие размеры, поэтому их средняя плотность значительно меньше.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$

Массивные горячие звёзды спектрального класса $B$ расходуют запасы ядерного топлива быстрее, чем менее массивные звёзды класса $G$. Поэтому звёзды класса $G$ дольше находятся на главной последовательности.

Проверим первое утверждение. На диаграмме спектральный класс $B$ расположен левее класса $G$, то есть температура звёзд класса $B$ выше, чем температура звёзд класса $G$. Утверждение неверно.

Альтаир с радиусом $1{,}9R_{\odot}$ не относится к сверхгигантам: сверхгиганты имеют радиусы, во много раз превышающие солнечный. Утверждение 2 неверно.