Тапсырма 21 ЕГЭ по физикаға: ФИПИ шешімдері қадамдық жауаптарымен

На протон действуют электрическая сила и магнитная сила Лоренца. Так как протон имеет положительный заряд, электрическая сила направлена так же, как вектор $\vec{E}$, то есть вправо.$$F_\mathrm{э} = qE$$

При начальной скорости, направленной вверх, и магнитном поле, направленном в плоскость рисунка, сила Лоренца направлена влево.$$F_\mathrm{л} = qvB$$

При равномерном движении путь пропорционален времени: $s = vt$. Поэтому график — прямая, проходящая через начало координат.$$s = vt$$

Электроёмкость плоского конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами: $C = \varepsilon_0\varepsilon\dfrac{S}{d}$. Поэтому график имеет вид убывающей гиперболы.$$C \sim \dfrac{1}{d}$$

При плавном уменьшении сопротивления реостата полное сопротивление первой цепи уменьшается. По закону Ома сила тока в цепи возрастает, поэтому показания амперметра увеличиваются.$$I = \dfrac{\mathcal{E}}{R_{\text{полн}}}$$

Увеличение силы тока в катушке приводит к усилению её магнитного поля. Так как катушка и моток находятся на общем железном сердечнике, магнитный поток через витки мотка увеличивается.$$\Phi \uparrow$$

В первоначальном состоянии тело покоится, поэтому электрическая сила уравновешивает силу тяжести. Электрическая сила направлена вверх:$$F_\text{эл}=mg$$

Для однородного поля между пластинами напряжённость связана с напряжением формулой:$$E=\dfrac{U}{d}$$

Между разноимённо заряженными металлическими пластинами существует электрическое поле. В незаряженном металлическом шарике свободные электроны перемещаются под действием этого поля, поэтому на его сторонах возникают индуцированные заряды…

Ближайшая к любой пластине сторона шарика несёт индуцированный заряд противоположного знака. Сила притяжения между ближайшими разноимёнными зарядами оказывается больше силы отталкивания между одноимёнными зарядами на дальней стороне…$$F = k\dfrac{|q_1q_2|}{r^2}$$

Амперметр, реостат, ключ и батарея соединены последовательно. Вольтметр подключён параллельно батарее, так как он измеряет напряжение на её зажимах.

При перемещении движка реостата влево до конца длина участка проволоки, включённого в цепь, увеличивается. Поэтому сопротивление реостата и полное внешнее сопротивление цепи увеличиваются.$$R_{\text{ц}} = R + r$$

До отключения конденсатор заряжен до напряжения $U$. Его начальная энергия равна:$$W_1 = \frac{CU^2}{2}$$

Подставим значения величин:$$W_1 = \frac{10 \cdot 10^{-9} \cdot 10^2}{2} = 5 \cdot 10^{-7}\ \text{Дж}$$

Период пружинного маятника определяется формулой $T = 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$. При постоянной жёсткости $k$ период пропорционален $\sqrt{m}$, поэтому выбираем график 1.$$T \sim \sqrt{m}$$

В изотермическом процессе абсолютная температура постоянна. Поэтому на графике зависимости объёма от температуры значение аргумента фиксировано, что изображается вертикальной прямой — график 2.$$T = \mathrm{const}$$

Потенциальная энергия упруго деформированной пружины определяется формулой:$$E_p = \dfrac{kx^2}{2}$$

При постоянной жёсткости $k$ энергия пропорциональна квадрату удлинения $x$, поэтому ей соответствует возрастающая парабола — график 4.$$E_p \sim x^2$$

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:$$\frac{hc}{\lambda} = A_{\text{вых}} + K_{\max}$$

Найдём максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, используя $h = 6{,}63 \cdot 10^{-34}\ \text{Дж·с}$ и $c = 3{,}0 \cdot 10^8\ \text{м/с}$:

Ток $I = 2\ \text{А}$ в точке $C$ разделяется на две одинаковые ветви, поскольку сопротивления верхней и нижней ветвей равны. Поэтому в каждой ветви течёт ток$$I_1 = I_2 = \frac{I}{2} = 1\ \text{А}$$

Магнитное поле перпендикулярно плоскости рамки, а токи в сторонах рамки лежат в её плоскости. Следовательно, угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен $90^\circ$, и сила Ампера на участке длиной $l$ равна$$F_A = B I_\text{ветви} l$$

Для идеального газа уравнение состояния можно записать в виде$$p=nkT$$

Так как количество вещества постоянно, концентрация обратно пропорциональна объёму:$$n=\frac{N}{V}$$

Так как скорость электронов перпендикулярна линиям магнитной индукции, магнитная сила сообщает электронам центростремительное ускорение.$$evB = \frac{mv^2}{r}$$

Из уравнения движения найдём импульс электрона.$$p = mv = eBr$$

В изображённой схеме реостат включён в цепь как переменное сопротивление. При перемещении его движка вправо длина участка проволоки, включённого в цепь, увеличивается, поэтому сопротивление реостата возрастает.

Реостат и резистор подключены параллельно, поэтому увеличение сопротивления ветви реостата приводит к увеличению общего сопротивления внешней цепи $R$.

Заряд $Q$ отрицательный, поэтому сила поля действует на него влево: $F_{EQ}=|Q|E$. Заряд $q$ положительный, поэтому сила поля действует на него вправо: $F_{Eq}=qE$. Заряды разноимённые, поэтому кулоновские силы направлены навстречу друг…

Чтобы ускорения совпадали по направлению, оба заряда должны ускоряться вправо. Поэтому для заряда $Q$ результирующая сила равна $F_\text{к}-|Q|E$, а для заряда $q$ — $qE-F_\text{к}$.$$\frac{F_\text{к}-|Q|E}{M}=\frac{qE-F_\text{к}}{m}$$

Для постоянного количества одноатомного идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры: $U=\frac{3}{2}\nu RT$. Поэтому постоянство $U$ означает постоянство температуры.$$U \sim T$$

На участке 1–2 внутренняя энергия постоянна, следовательно, $T=\mathrm{const}$. Давление увеличивается. Из уравнения Менделеева–Клапейрона следует, что объём уменьшается, поэтому газ сжимается и совершает отрицательную работу.$$pV=\nu RT=\mathrm{const},\qquad A_{1-2}<0$$

Для одноатомного идеального газа средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул прямо пропорциональна абсолютной температуре.$$\overline{E}_{\text{к}} = \dfrac{3}{2}kT$$

Следовательно, по изменению координаты $\overline{E}_{\text{к}}$ на графике непосредственно устанавливается изменение абсолютной температуры: при увеличении $\overline{E}_{\text{к}}$ температура повышается, а при уменьшении — понижается.

На участке $2\text{–}3$ объём газа постоянен: $V=3V_0$. Следовательно, газ не совершает механической работы.$$A_{2\text{–}3}=\int p\,dV=0$$

Участок $3\text{–}1$ на диаграмме $V\text{–}T$ является прямой, проходящей через начало координат. Поэтому $V/T=\text{const}$, а для одного моля идеального газа $p=RT/V$ постоянно. Процесс $3\text{–}1$ является изобарным сжатием.

На брусок действуют сила тяжести $m\vec g$, направленная вертикально вниз, нормальная реакция доски $\vec N$, перпендикулярная доске, и сила трения $\vec F_{\text{тр}}$, направленная вдоль доски вверх, поскольку брусок стремится скользить…

Угол наклона доски к горизонтали определяется из прямоугольного треугольника: $\sin\alpha = \dfrac{h}{L}$, а $\cos\alpha = \dfrac{\sqrt{L^2-h^2}}{L}$.$$\sin\alpha=\frac{h}{L},\qquad \tan\alpha=\frac{h}{\sqrt{L^2-h^2}}$$

При перемещении ползунка реостата вниз длина включённого участка проволоки увеличивается, поэтому сопротивление внешней цепи возрастает.

Сила тока в первичной цепи определяется законом Ома для полной цепи. При увеличении сопротивления реостата сила тока уменьшается:$$I = \dfrac{\varepsilon}{R + r}$$