Решения заданий ФИПИ ЕГЭ по физике: «Динамика и гравитация» — с ответами

Показания динамометра

Определите показания динамометра (см. рисунок), если абсолютная погрешность прямого измерения силы равна цене деления прибора. Динамометр проградуирован в ньютонах.

1. 1
   Между отметками $3{,}0$ и $3{,}5$ Н расположено пять равных интервалов.$$c = \frac{3{,}5 - 3{,}0}{5} = 0{,}1\ \text{Н}$$
2. 2
   Указатель расположен на третьем малом делении после отметки $3{,}0$ Н.$$F = 3{,}0 + 3 \cdot 0{,}1 = 3{,}3\ \text{Н}$$

Равновесие рычага

Ученик выполнял лабораторную работу по исследованию условий равновесия лёгкого рычага под действием двух сил. Полученные результаты он занёс в таблицу.

1. 1
   Для равновесия лёгкого рычага моменты двух сил относительно точки опоры должны быть равны.$$F_1l_1 = F_2l_2$$
2. 2
   Выразим неизвестное плечо и подставим значения из таблицы.$$l_1 = \dfrac{F_2l_2}{F_1} = \dfrac{120 \cdot 0{,}2}{60} = 0{,}4\ \text{м}$$

Показания динамометра

При помощи динамометра измеряют силу тяжести, действующую на пластину (см. рисунок). Динамометр проградуирован в ньютонах. Абсолютная погрешность прямого измерения силы динамометром равна цене…

1. 1
   По шкале динамометра определяем показание: указатель находится на отметке $1{,}7\ \text{Н}$.$$F = 1{,}7\ \text{Н}$$
2. 2
   Между отметками $1{,}5\ \text{Н}$ и $2{,}0\ \text{Н}$ расположено пять равных интервалов, поэтому цена деления равна $0{,}1\ \text{Н}$.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Показания динамометра

Определите показания динамометра, если погрешность прямого измерения силы равна цене деления динамометра. Динамометр проградуирован в ньютонах.

1. 1
   По шкале динамометра определяем показание прибора: стрелка указывает на отметку 3,5 Н.$$F = 3{,}5\,\text{Н}$$
2. 2
   Цена наименьшего деления шкалы равна 0,1 Н. По условию она же является погрешностью прямого измерения.$$\Delta F = 0{,}1\,\text{Н}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Сила трения бруска

Динамометр с прикреплённым к нему бруском тянут влево, как показано на рисунке. Брусок движется с постоянной скоростью. Абсолютная погрешность измерения силы при помощи динамометра равна цене…

1. 1
   Брусок движется с постоянной скоростью, поэтому равнодействующая сил равна нулю. Сила тяги по модулю равна силе трения скольжения.$$F_{\text{тр}} = F_{\text{тяги}}$$
2. 2
   По шкале динамометра показание силы равно $4{,}0\ \text{Н}$.$$F_{\text{тр}} = 4{,}0\ \text{Н}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Измерение силы тяжести

При помощи динамометра измеряют силу тяжести, действующую на тело. Динамометр проградуирован в ньютонах. Абсолютная погрешность прямого измерения силы динамометром равна цене деления. Какова сила…

1. 1
   По шкале динамометра указатель находится напротив отметки $3{,}5\ \text{Н}$.$$F = 3{,}5\ \text{Н}$$
2. 2
   Цена деления шкалы равна $0{,}1\ \text{Н}$, поскольку от 3,0 Н до 3,5 Н имеется пять равных делений.$$\Delta F = 0{,}1\ \text{Н}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Определение ускорения свободного падения

Необходимо сделать нитяной маятник и с его помощью экспериментально определить ускорение свободного падения. Для этого школьник уже взял штатив с муфтой и лапкой, линейку и нить. Какие два предмета…

1. 1
   Для определения ускорения свободного падения с помощью нитяного маятника измеряют длину маятника и период его колебаний.$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$$
2. 2
   Длину маятника можно измерить уже имеющейся линейкой. Для измерения времени колебаний необходим секундомер.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Трение на наклонной плоскости

На наклонной плоскости находится брусок массой $m = 2\ \text{кг}$, для которого составили таблицу зависимости модуля силы трения $F_{\text{тр}}$ от угла наклона плоскости к горизонту $\alpha$ с…

1. 1
   При увеличении угла от $0$ до $0{,}1\ \text{рад}$ брусок остаётся в покое, а сила трения покоя уравновешивает составляющую силы тяжести вдоль плоскости.$$F_{\text{тр}} = mg\sin\alpha$$
2. 2
   По таблице сила трения на этом участке увеличивается от $0$ до $2{,}0\ \text{Н}$. Следовательно, утверждение 2 верно.$$0 < 1{,}0 < 2{,}0$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Исследование трения на наклонной плоскости

Необходимо экспериментально изучить зависимость ускорения тела, скользящего по шероховатой наклонной плоскости, от коэффициента трения груза о плоскость. На рисунках указаны массы тел, углы наклона…

1. 1
   При движении тела вниз по шероховатой наклонной плоскости его ускорение определяется выражением$$a = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)$$
2. 2
   Из формулы видно, что ускорение зависит от угла наклона $\alpha$ и коэффициента трения $\mu$, но не зависит от массы тела.

Ещё 2 шага — в полном решении

Трение на наклонной плоскости

На наклонной плоскости находится брусок массой $2\ \text{кг}$. Для бруска составлена таблица зависимости модуля силы трения $F_{\text{тр}}$ от угла наклона плоскости к горизонту $\alpha$ с…

1. 1
   До начала скольжения сила трения покоя уравновешивает составляющую силы тяжести вдоль плоскости:$$F_{\text{тр}}=mg\sin\alpha$$
2. 2
   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.

Ещё 3 шага — в полном решении

Определение жёсткости пружины

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить жёсткость пружины. Для этого школьник взял штатив с лапкой и пружину. Какие два предмета из приведённого перечня…

1. 1
   Для определения жёсткости пружины применяют закон Гука:$$F = k\Delta x$$
2. 2
   Силу растяжения можно определить по массе подвешенного груза:$$F = mg$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Движение автомобиля на мосту

Автомобиль массой $2\ \text{т}$ проезжает верхнюю точку выпуклого моста, радиус кривизны которого равен $40\ \text{м}$, двигаясь с постоянной скоростью $36\ \text{км/ч}$. Выберите два правильных…

1. 1
   Переведём скорость автомобиля в единицы СИ:$$v=36\ \text{км/ч}=10\ \text{м/с}$$
2. 2
   В верхней точке выпуклого моста центростремительное ускорение направлено вертикально вниз и перпендикулярно скорости автомобиля.$$a_{\text{ц}}=\dfrac{v^2}{R}=\dfrac{10^2}{40}=2{,}5\ \text{м/с}^2$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Характеристики планет

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

1. 1
   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 — $16{,}8\ \mathrm{км/с}$…
2. 2
   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 $g=v_1^2/R$.$$g=\frac{v_1^2}{R}=\frac{(25{,}1\cdot10^3)^2}{6{,}0268\cdot10^7}\approx10{,}5\ \mathrm{м/с^2}$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Определение жёсткости жгута

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить жёсткость резинового жгута. Для этого школьник взял штатив с лапкой, резиновый жгут и стальной цилиндр. Какие два…

1. 1
   Для определения жёсткости жгута используют закон Гука.$$F = kx$$
2. 2
   Удлинение жгута измеряют линейкой.

Ещё 2 шага — в полном решении

Определение жёсткости жгута

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить жёсткость резинового жгута. Для этого школьник взял штатив с лапкой и резиновый жгут. Какие два предмета из…

1. 1
   Для определения жёсткости резинового жгута используют закон Гука.$$F = k\Delta l$$
2. 2
   Нужно измерить силу упругости $F$ и удлинение жгута $\Delta l$.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Определение плотности меди

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить плотность меди. Для этого школьник взял динамометр и мензурку. Какие два предмета из приведённого перечня…

1. 1
   Плотность меди определяют по формуле:$$\rho = \dfrac{m}{V}$$
2. 2
   С помощью динамометра можно измерить вес медного шарика и найти его массу: $m = \dfrac{P}{g}$.

Ещё 2 шага — в полном решении

Характеристики планет

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

1. 1
   Проверим утверждение 1. Период вращения Марса примерно 24 часа 37 минут, а Земли — 23 часа 56 минут. Марс вращается не в два раза быстрее.$$T_{\text{Марс}} \approx T_{\text{Земля}}$$
2. 2
   Число марсианских суток за марсианский год равно отношению периода обращения Марса к длительности марсианских суток.$$N = \frac{687}{24 + 37/60} \approx 670$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Характеристики планет

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики планет Солнечной системы. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

1. 1
   Утверждение 1 неверно: число $15{,}1$ в таблице — это первая космическая скорость на Уране, причём её единица измерения — км/с, а не ускорение свободного падения в м/с$^2$.
2. 2
   Ускорение свободного падения на Нептуне действительно составляет примерно $11{,}4\ \text{м/с}^2$, поэтому утверждение 2 верно.$$g_{\text{Нептун}} \approx 11{,}4\ \text{м/с}^2$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Определение плотности алюминия

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить плотность алюминия. Для этого школьник взял стакан с водой и алюминиевый шарик. Какие две позиции оборудования…

1. 1
   Плотность вещества определяется отношением массы к объёму.$$\rho = \dfrac{m}{V}$$
2. 2
   Массу алюминиевого шарика измеряют электронными весами.

Ещё 2 шага — в полном решении

Определение коэффициента трения

Необходимо собрать экспериментальную установку, с помощью которой можно определить коэффициент трения скольжения стали по дереву. Для этого школьник взял стальной брусок с крючком. Какие два…

1. 1
   Для исследования трения стали по дереву нужна деревянная поверхность, по которой будет скользить стальной брусок.
2. 2
   Крючок на бруске позволяет прикрепить динамометр и измерить силу тяги. При равномерном движении эта сила равна силе трения.$$F_{\text{тр}} = F_{\text{тяги}}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении