Задание №6 ЕГЭ по физике


Изменение физических величин


В задании №6 ЕГЭ по физике необходимо выбрать правильное заключение, проанализировав условие задачи. Тематика задач - механика.


Теория к заданию №6 ЕГЭ по физике


Кратко напомним основные моменты.

По второму закону Ньютона сила, действующая на тело, равна F=ma

Сила всемирного тяготения определяется по формуле:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.5.jpg
Здесь М - масса Земли, G -гравитационная постоянная, а R - радиус орбиты спутника, который считается от центра Земли.

При движении по кругу центростремительное ускорение можно вычислить по формуле:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.3.jpg

Период обращения спутника вокруг орбиты равен:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.9.jpg

Кинетическая энергия тела, совершающего колебания выражается формулой:

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/3_6.files/image001.gif


Разбор типовых заданий №6 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

В результате перехода спутника Земли с одной круговой орбиты на другую скорость его движения уменьшается. Как изменится при этом центростремительное ускорение спутника и период обращения вокруг Земли?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. Увеличивается;
  2. Уменьшается;
  3. Не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Центростремительное ускорение спутникаПериод обращения вокруг Земли
  
 Алгоритм решения:
  1. Определяем силы, действующие на спутник. Записываем второй закон Ньютона.
  2. Записываем выражение ускорения спутника и подставляем его в формулу силы.
  3. .Выражаем скорость спутника через радиус орбиты и делаем вывод относительно новой орбиты.
  4. Выражаем центростремительное ускорение через радиус орбиты.
  5. Выражаем период обращения спутника через радиус орбиты.
  6. Записываем ответы.
Решение:

1. На спутник действует сила притяжения Земли F. Именно она удерживает спутник на орбите:

ЕГЭ по физике задание 6

По второму закону Ньютона сила, действующая на спутник определяется формулой:

F=ma. Но эта же сила является силой взаимного притяжения:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.5.jpg

2. Поскольку спутник движется по круговой орбите, ускорение а является центростремительным. Его можно определить по формуле:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.3.jpg

Значит, сила F равна:

3. Приравниваем правые части выражений для сил, поскольку они равны.

Отсюда

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.7.jpg

Эта формула выражает зависимости скорости спутника от радиуса орбиты.

Условие гласит, что спутник изменил орбиту, но нет информации, каков новый радиус орбиты, но указано, что скорость уменьшается. Значит, радиус увеличивается, потому как остальные величины не изменяются.

4. А теперь связываем центростремительное ускорение и радиус:

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.8.jpg

Если сократить массу с обеих сторон, от получится, что ускорение обратно пропорционально радиусу. Это означает, что при увеличении радиуса ускорение становится меньше. Следовательно, в таблицу нужно записать: уменьшается.

5.Время полного оборота спутника на орбите равен

http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_6.9.jpg

В формуле период прямо пропорционально зависит от радиуса орбиты и обратно пропорционально скорости. Скорость уменьшалась, радиус увеличивался. Следовательно, период увеличивается.

6.

Центростремительное ускорение спутникаПериод обращения вокруг Земли
2 (уменьшается)1 (увеличивается)

Ответ: 2,1


Первый вариант задания (Демидова, №1)

На поверхности керосина плавает деревянный брусок, частично погружённый в жидкость. Как изменятся сила Архимеда, действующая на брусок, и глубина погружения бруска, если он будет плавать в воде?Первый вариант задания (Демидова, №1)

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Алгоритм решения:
  1. Анализируем условие задачи.
  2. Сравниваем плотности керосина и воды. Делаем вывод.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. По условию брусок плавает каждой из указанных жидкостей. Это говорит о том, что сила выталкивания уравновешивает силу тяжести бруска и равна ей. Сила тяжести не изменяется. Следовательно, не изменится и сила Архимеда.

2. Плотность керосина меньше, плотности воды. По этой причине в керосине брусок погружается глубже, чем в воде.

Это можно обосновать математически. По формуле силы Архимеда F=ρgV. Брусок один и тот же, значит силы Архимеда одинаковы в воде и в керосине. Приравниваем силы:

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_6.files/image002.gif

Отсюда

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_6.files/image003.gif

Ответ: 3 2


Второй вариант задания (Демидова, №3)

Железный сплошной грузик совершает малые свободные колебания на лёгкой нерастяжимой нити. Затем этот грузик заменили на сплошной алюминиевый грузик тех же размеров. Амплитуда колебаний в обоих случаях одинакова. Как при этом изменятся период колебаний и максимальная кинетическая энергия грузика?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

 Алгоритм решения задачи:
  1. Анализируем условие задачи. Сравниваем период колебаний.
  2. Сравниваем кинетическую энергию шариков.
  3. Проводим анализ изменения период колебаний.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Амплитуда колебаний постоянная, тогда грузики падают с одинаковой высоты. Ускорение свободного падения g не зависит от массы падающего тела. Значит, грузики в одновременно достигнут точки равновесия импровизированного маятника. То есть период их колебаний будет одинаков.

2. Кинетическая энергия грузика достигает максимума, когда груз проходит точку равновесия. Эта энергия равна
http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/3_6.files/image001.gif

Период колебаний грузиков не изменился. Следовательно, скорость их движения тоже одинакова. Отсюда делаем вывод: отличие кинетических энергий грузов будет отличаться на их массу. А поскольку масса железного грузика больше, то и энергия его будет большей.

Ответ: 32


Третий вариант задания (Демидова, №7)

Мальчик бросил стальной шарик вверх под углом к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите, как меняются по мере приближения к земле полная механическая энергия шарика и модуль вертикальной составляющей его скорости.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем условие задачи.
  2. Раскладываем скорость на составляющие.
  3. Определяем характер изменения полной механической энергии.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Шарик брошен под углом к горизонту. Значит его скорость можно разложить на две составляющие. В данном случае можно пренебречь сопротивлением воздуха.

2. Горизонтальная составляющая скорости шарика при таком броске постоянна. А вертикальная сначала убывает до нуля, а потом увеличивается по мере приближения к земле.

3. Следовательно, кинетическая энергия шарика изменяется. Но при этом она частично переходит в потенциальную. Нагревания шарика не происходит. По закону сохранения энергии полная механическая энергия шарика не изменится.

Ответ: 3 1