Тапсырма 20 ЕГЭ по физикаға: ФИПИ шешімдері қадамдық жауаптарымен

Алюминиевый шарик является проводником. При соприкосновении с пластинами он приобретает заряд, знак которого определяется взаимодействием с соответствующей пластиной.

После столкновения с пластиной шарик движется к противоположной пластине. В рассматриваемом движении при приближении к заземлённой пластине шарик имеет положительный заряд, а при движении к положительно заряженной пластине — отрицательный.

Частота свободных электромагнитных колебаний в контуре определяется формулой:$$\nu = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$$

Чтобы обнаружить зависимость частоты от электроёмкости, необходимо выбрать два контура с одинаковой индуктивностью $L$ и различными значениями ёмкости $C$.

Ёмкость плоского конденсатора определяется формулой:$$C = \varepsilon_0 \varepsilon \dfrac{S}{d}$$

Чтобы исследовать зависимость ёмкости от площади пластин, расстояние между пластинами и диэлектрик должны быть одинаковыми, а площадь — различаться.

Период малых колебаний нитяного маятника определяется его длиной и ускорением свободного падения.$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$$

Для экспериментального определения периода необходимо измерить время нескольких колебаний, поэтому нужен секундомер.

Чтобы исследовать зависимость сопротивления от длины, материал и площадь поперечного сечения проводников должны быть одинаковыми. Диаметр определяет площадь поперечного сечения.

Проводники 3 и 5 изготовлены из меди и имеют одинаковый диаметр $1{,}0$ мм.

До начала скольжения сила трения покоя уравновешивает составляющую силы тяжести вдоль плоскости:$$F_{\text{тр}}=mg\sin\alpha$$

При увеличении угла от $0$ до $0{,}1\ \text{рад}$ сила трения возрастает от $0$ до $2{,}0\ \text{Н}$, поэтому утверждения 1 и 2 неверны. При углах меньше $0{,}1\ \text{рад}$ брусок не скользит, а находится в покое.

После отключения от источника конденсатор изолирован, поэтому заряд на его пластинах остаётся постоянным.

При уменьшении расстояния между пластинами ёмкость плоского конденсатора увеличивается: $C = \varepsilon_0 S/d$. Поэтому первое утверждение неверно.

Для определения жёсткости пружины применяют закон Гука:$$F = k\Delta x$$

Силу растяжения можно определить по массе подвешенного груза:$$F = mg$$

Переведём скорость автомобиля в единицы СИ:$$v=36\ \text{км/ч}=10\ \text{м/с}$$

В верхней точке выпуклого моста центростремительное ускорение направлено вертикально вниз и перпендикулярно скорости автомобиля.$$a_{\text{ц}}=\dfrac{v^2}{R}=\dfrac{10^2}{40}=2{,}5\ \text{м/с}^2$$

Проверим утверждение 1. Первая космическая скорость зависит от массы и радиуса планеты, а не увеличивается просто с расстоянием от Солнца. Например, у Юпитера она равна $42{,}1\ \mathrm{км/с}$, а у Нептуна — $16{,}8\ \mathrm{км/с}$…

Для Сатурна найдём радиус по его диаметру: $R=120536/2=60268\ \mathrm{км}=6{,}0268\cdot10^7\ \mathrm{м}$. Из формулы первой космической скорости $v_1=\sqrt{gR}$ получаем $g=v_1^2/R$.$$g=\frac{v_1^2}{R}=\frac{(25{,}1\cdot10^3)^2}{6{,}0268\cdot10^7}\approx10{,}5\ \mathrm{м/с^2}$$

После отключения от источника конденсатор становится изолированным, поэтому заряд его пластин сохраняется.$$Q=\mathrm{const}$$

При изменении расстояния между пластинами заряд правой пластины не изменяется. Поэтому утверждение 4 верно.

По графику процесс $1\text{–}2$ идёт при постоянном давлении $p_1=0{,}5\cdot10^5\ \text{Па}$: объём уменьшается от $5$ до $1$ л. Поэтому утверждение 1 неверно: объём не увеличивается.$$V_1=5\ \text{л},\quad V_2=1\ \text{л}$$

В процессе $3\text{–}4$ давление постоянно, поэтому абсолютная температура пропорциональна объёму. Объём уменьшается с $3$ до $1$ л, то есть температура уменьшается в 3 раза, а не в 5 раз.$$\frac{T_4}{T_3}=\frac{V_4}{V_3}=\frac{1}{3}$$

Для определения жёсткости жгута используют закон Гука.$$F = kx$$

Удлинение жгута измеряют линейкой.

Для определения жёсткости резинового жгута используют закон Гука.$$F = k\Delta l$$

Нужно измерить силу упругости $F$ и удлинение жгута $\Delta l$.

Плотность меди определяют по формуле:$$\rho = \dfrac{m}{V}$$

С помощью динамометра можно измерить вес медного шарика и найти его массу: $m = \dfrac{P}{g}$.

Для исследования зависимости давления от объёма необходимо сравнивать сосуды с одинаковой массой одного и того же газа при одинаковой температуре.$$pV = \dfrac{m}{M}RT$$

Сосуды 1 и 4 содержат неон при температуре $300\ \text{К}$. Их объёмы различны: $8\ \text{л}$ и $12\ \text{л}$.

Для полностью заряженного конденсатора сила тока становится равной нулю, поэтому падение напряжения на сопротивлениях отсутствует. Напряжение на конденсаторе равно ЭДС аккумулятора.$$U_C = \mathcal{E}$$

Заряд конденсатора определяется его ёмкостью и напряжением. Так как ёмкость во всех схемах одинакова, для исследования зависимости заряда от ЭДС нужно менять только ЭДС источника.$$q = CU_C = C\mathcal{E}$$

При последовательном включении второго такого же резистора внешнее сопротивление цепи увеличивается.

По закону Ома для полной цепи увеличение полного сопротивления приводит к уменьшению силы тока:$$I = \dfrac{\mathcal{E}}{R + r}$$

Конденсатор отключён от источника напряжения, поэтому его заряд не может измениться.$$q = \text{const}$$

При заполнении пространства между пластинами диэлектриком относительная диэлектрическая проницаемость увеличивается, поэтому электроёмкость возрастает.$$C = \varepsilon_0 \varepsilon \dfrac{S}{d}$$

Для газа постоянной массы давление определяется выражением:$$p = \frac{mRT}{MV}$$

Чтобы исследовать влияние молярной массы, необходимо оставить неизменными массу газа, объём сосуда и температуру.