Решения заданий ФИПИ ОГЭ по физике: «Колебания и волны» — с ответами

Длина радиоволны станции

На какую длину волны нужно настроить радиоприёмник, чтобы слушать радиостанцию, которая вещает на частоте 106,2 МГц? Ответ округлите до сотых.

1. 1
   Длина электромагнитной волны связана со скоростью света и частотой соотношением:$$\lambda = \dfrac{c}{\nu}$$
2. 2
   Переведём частоту из мегагерц в герцы:$$\nu = 106{,}2\ \text{МГц} = 106{,}2 \cdot 10^6\ \text{Гц}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение параметров световой волны

Синий луч света переходит из воздуха в стекло. Как изменяются при этом скорость распространения света и частота световой волны?

1. 1
   При переходе света из воздуха в стекло скорость его распространения уменьшается, так как показатель преломления стекла больше показателя преломления воздуха.$$v = \dfrac{c}{n}$$
2. 2
   Частота световой волны определяется источником и при переходе границы раздела двух сред не изменяется.$$\nu = \text{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Диапазон радиоволн

Какая из цифр 1–5 соответствует на рисунке диапазону радиоволн на шкале электромагнитных волн?

1. 1
   Радиоволны занимают диапазон электромагнитного излучения с наименьшей частотой и наибольшей длиной волны.$$c = \lambda \nu$$
2. 2
   На шкале частота уменьшается вправо, поэтому диапазон радиоволн обозначен крайним правым участком с цифрой 5.

Переход света в стекло

Синий луч света переходит из воздуха в стекло. Как изменяются при этом длина световой волны и скорость распространения светового луча?

1. 1
   При переходе света из воздуха в стекло частота световой волны не изменяется.
2. 2
   Стекло является оптически более плотной средой, поэтому скорость распространения света в нём уменьшается.$$v = \frac{c}{n}$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Частота сигнала SOS

По международному соглашению длина волны, на которой суда передают сигнал бедствия SOS, равна 600 м. Определите частоту передаваемого сигнала.

1. 1
   Частота электромагнитной волны определяется через скорость света и длину волны.$$\nu = \dfrac{c}{\lambda}$$
2. 2
   Подставим значения $c = 3 \cdot 10^8\ \text{м/с}$ и $\lambda = 600\ \text{м}$:$$\nu = \dfrac{3 \cdot 10^8}{600} = 5 \cdot 10^5\ \text{Гц}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Переход света из стекла

Зелёный луч света переходит из стекла в воздух. Как изменяются при этом частота и длина световой волны?

1. 1
   При переходе света из одной среды в другую частота световой волны не изменяется.$$\nu = \text{const}$$
2. 2
   Показатель преломления воздуха меньше показателя преломления стекла, поэтому скорость света в воздухе больше. Из соотношения $v = \lambda \nu$ при постоянной частоте следует, что длина волны увеличивается.$$\lambda = \dfrac{v}{\nu}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение параметров световой волны

Синий луч света переходит из воды в воздух. Как изменяются при этом скорость распространения светового луча и частота световой волны?

1. 1
   Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. Поэтому при выходе света из воды в воздух скорость его распространения увеличивается.$$v_{\text{воздух}} > v_{\text{вода}}$$
2. 2
   Частота световой волны при переходе из одной среды в другую не изменяется; изменяется длина волны.$$\nu = \text{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Энергия математического маятника

Математический маятник совершает незатухающие гармонические колебания. Как изменяются кинетическая и потенциальная энергия маятника при переходе из точки А в точку Б?

1. 1
   Точка Б расположена выше точки А, поэтому при переходе из А в Б высота маятника увеличивается.$$E_{\text{п}} = mgh$$
2. 2
   Потенциальная энергия увеличивается. Так как колебания незатухающие, полная механическая энергия постоянна, поэтому кинетическая энергия уменьшается.$$E_{\text{к}} + E_{\text{п}} = \mathrm{const}$$

Энергия математического маятника

Математический маятник совершает незатухающие гармонические колебания (см. рисунок). Как изменяются кинетическая и потенциальная энергия маятника при переходе из точки Б в точку А?

1. 1
   Точка Б расположена выше точки А, поэтому при переходе из Б в А высота маятника уменьшается. Следовательно, потенциальная энергия маятника уменьшается.$$E_{\text{п}} = mgh$$
2. 2
   Колебания незатухающие, поэтому полная механическая энергия сохраняется. Уменьшение потенциальной энергии сопровождается увеличением кинетической энергии.$$E_{\text{к}} + E_{\text{п}} = \text{const}$$

Энергия маятника при колебаниях

Математический маятник совершает незатухающие гармонические колебания (см. рисунок). Как изменяются полная механическая энергия и потенциальная энергия маятника при переходе из точки А в точку Б?

1. 1
   Колебания маятника незатухающие, поэтому потери механической энергии отсутствуют и полная механическая энергия сохраняется.$$E = E_k + E_p = \mathrm{const}$$
2. 2
   Точка Б расположена выше точки А, поэтому при переходе из А в Б увеличивается высота маятника и его потенциальная энергия.$$E_p = mgh,\quad h_B > h_A \Rightarrow E_{pB} > E_{pA}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение скорости и энергии

Пружинный маятник совершает незатухающие гармонические колебания между точками А и В (см. рисунок). Точка О соответствует положению равновесия маятника. Как изменяются скорость бруска и…

1. 1
   Точка В является крайним положением колебаний, поэтому скорость бруска в ней равна нулю. В точке О, соответствующей положению равновесия, скорость максимальна.$$v_{В}=0,\quad v_{О}=v_{\max}$$
2. 2
   При переходе из точки В в точку О деформация пружины уменьшается. Поэтому потенциальная энергия пружины уменьшается.$$E_{пруж}=\dfrac{kx^2}{2}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Переход звука между средами

В бассейне под водой установлен динамик, излучающий звук определённой частоты. Часть звуковой волны отражается от поверхности воды, а часть преломляется и проходит в воздух. Известно, что скорость…

1. 1
   Частота звуковой волны определяется частотой колебаний источника. При переходе из воды в воздух частота не изменяется.$$f = \text{const}$$
2. 2
   На границе воды и воздуха часть энергии звуковой волны отражается, поэтому амплитуда прошедшей в воздух волны уменьшается.$$A_{\text{воздух}} < A_{\text{вода}}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Энергия пружинного маятника

Пружинный маятник совершает незатухающие гармонические колебания между точками $A$ и $B$ (см. рисунок). Точка $O$ соответствует положению равновесия маятника. Как изменяются кинетическая и полная…

1. 1
   Точка $B$ является крайним положением маятника, поэтому в ней скорость равна нулю. При переходе к положению равновесия $O$ скорость маятника увеличивается до максимальной.$$E_{\text{к}} = \frac{mv^2}{2}$$
2. 2
   Так как колебания незатухающие, потерь энергии нет и полная механическая энергия маятника сохраняется.$$E_{\text{мех}} = E_{\text{к}} + E_{\text{п}} = \text{const}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение параметров звука

В бассейне под водой установлен динамик, излучающий звук определённой частоты. Часть звуковой волны отражается от поверхности воды, а часть преломляется и проходит в воздух. Известно, что скорость…

1. 1
   При переходе звуковой волны из воды в воздух частота сохраняется, поскольку определяется частотой колебаний источника.$$f = \text{const}$$
2. 2
   Скорость звука в воздухе меньше скорости звука в воде. Из формулы связи скорости, длины волны и частоты следует, что при постоянной частоте длина волны уменьшается.$$v = \lambda f,\quad \lambda = \dfrac{v}{f}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Шкала электромагнитных волн

На рисунке представлена шкала электромагнитных волн. Используя данные шкалы, выберите два верных утверждения.

1. 1
   Частота $3\cdot10^3\ \text{ГГц}=3\cdot10^{12}\ \text{Гц}$ соответствует инфракрасному диапазону, поэтому утверждение 1 неверно.
2. 2
   Частота $5\cdot10^4\ \text{ГГц}=5\cdot10^{13}\ \text{Гц}$ попадает в диапазон инфракрасного излучения. Утверждение 2 верно.

Ещё 3 шага — в полном решении

Состояние ядра Земли

На рисунке представлены графики зависимости скоростей сейсмических волн от глубины погружения в недра Земли. График для какой из волн $P$ или $S$ указывает на то, что ядро Земли находится не в…

1. 1
   Из материала следует, что поперечные сейсмические волны $S$ распространяются только в твёрдых телах и не распространяются в жидкостях и газах.
2. 2
   На графике скорость волны $S$ на границе мантии и ядра резко падает до нуля. Это означает, что волна $S$ не распространяется внутри ядра.$$v_S = 0$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Зависимость периода от жёсткости

Изучая колебания пружинного маятника, ученик собрал из пружин разной жёсткости и грузов одинаковой массы четыре установки (см. рисунок). Какую из указанных пар установок можно использовать для…

1. 1
   Период колебаний пружинного маятника определяется массой груза и жёсткостью пружины:$$T = 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$$
2. 2
   Чтобы исследовать зависимость периода от жёсткости пружины, масса груза в установках должна быть одинаковой, а жёсткость пружин — различаться.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Зависимость частоты от массы

Необходимо экспериментально установить, зависит ли частота колебаний пружинного маятника от массы груза. Какую пару маятников, изображённых на рисунке, можно использовать для этой цели?

1. 1
   Чтобы исследовать зависимость частоты от массы груза, необходимо сравнить маятники с одинаковой жёсткостью пружины и различными массами грузов.
2. 2
   У маятников В и Г жёсткость пружины одинакова: $k_2$. При этом массы грузов различаются.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Период математического маятника

Необходимо экспериментально установить, зависит ли период колебаний математического маятника от длины нити. Какую из указанных на рисунке пару маятников можно использовать для этой цели?

1. 1
   Чтобы исследовать зависимость периода колебаний от длины нити, необходимо изменять только длину нити, сохраняя остальные условия одинаковыми.
2. 2
   Массы грузов у маятников Б и Г одинаковы: у обоих обозначение $m_2$. Длины их нитей различаются.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Исследование периода маятника

Изучая колебания пружинного маятника, ученик собрал из пружин разной жёсткости и грузов одинаковой массы четыре установки (см. рисунок). Какую из указанных пар установок можно использовать для…

1. 1
   Чтобы исследовать зависимость периода колебаний от массы груза, жёсткость пружины в сравниваемых установках должна быть одинаковой.
2. 2
   В установках А и Г используются пружины одинаковой жёсткости $k$, но массы подвешенных грузов различаются.

Ещё 1 шаг — в полном решении