Задание №3 ЕГЭ по физике

импульс и энергия - законы сохранения
Первичный бал: 1 Сложность (от 1 до 3): 1 Среднее время выполнения: 1 мин.

Описание задания

В задании №3 ЕГЭ по физике необходимо решить задачу по теме импульс и энергия. Это могут быть задания по нахождению импульса или энергии с использованием законов сохранения.

Задание EF19083 Шарик массой 100 г падает с высоты 100 м с начальной скоростью, равной нулю. Чему равна его кинетическая энергия в момент перед падением на землю, если потеря энергии за счёт сопротивления воздуха составила 20 Дж?

Алгоритм решения

  1. Записать исходные данные и перевести единицы измерения величин в СИ.
  2. Записать закон сохранения механической энергии.
  3. Записать закон сохранения применительно к задаче.
  4. Выполнить общее решение.
  5. Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

  • Масса шарика: m = 100 г.
  • Высота, с которой начал падать шарик: h = 100 м.
  • Энергия, потерянная за счет сопротивления воздуха: Q = 20 Дж.

100 г = 0,1 кг

Закон сохранения механической энергии для замкнутой системы:

Ek0 + Ep0 = Ek + Ep = const

Согласно условию задачи, система не является замкнутой, так как на шарик действует сила сопротивления воздуха. Поэтому закон сохранения энергии примет вид:

Ek0 + Ep0 = Ek + Ep + Q

Шарик начал падать из состояния покоя, поэтому начальная кинетическая энергия равна нулю. В момент приземления кинетическая энергия максимальная, а потенциальная равна нулю. Поэтому:

Ep0 = Ek + Q

Потенциальная энергия определяется формулой:

Ep0 = mgh

Следовательно:

mgh = Ek + Q

Отсюда кинетическая энергия шарика в момент перед падением на землю равна:

Ek = mghQ = 0,110100 – 20 = 80 (Дж)

Ответ: 80

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17731 Какой из графиков, приведённых на рисунке, показывает зависимость полной энергии Е тела, брошенного под углом к горизонту, от его высоты h над Землёй? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Алгоритм решения

  1. Записать закон сохранения энергии.
  2. Установить зависимость полной механической энергии от высоты.
  3. Найти тип графику, соответствующий выявленной зависимости.

Решение

Запишем закон сохранения механической энергии:

E = const

Полная механическая энергия тела равна:

E = Ek + Ep

Исходя из закона, сумма потенциальной и кинетической энергии в начальный момент движения тела равно сумме потенциальной и кинетической энергии в конечный момент времени:

Ek0 + Ep0 = Ek + Ep

Так как полная механическая энергия не меняется с течением времени, ее графиком должна быть прямая, параллельная оси времени. Поэтому верный ответ — а.

Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF22589

Тело, брошенное вертикально вверх от поверхности Земли, достигло максимальной высоты 20 м. С какой начальной скоростью тело было брошено вверх? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Ответ:

а) 4,5 м/с

б) 10 м/с

в) 20 м/с

г) 40 м/с

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения величин в СИ.
2.Записать закон сохранения механической энергии.
3.Записать закон сохранения применительно к задаче.
4.Выполнить общее решение.
5.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Из условия задачи известна только высота h = 20 м.

Закон сохранения механической энергии для замкнутой системы:

Ek0 + Ep0 = Ek + Ep = const

Тело изначально находилось на поверхности Земли, поэтому его начальная потенциальная энергия равна нулю. Но кинетическая энергия в момент броска была максимальной. В верхней точке траектории скорость тела нулевая, поэтому кинетическая тоже равна нулю. Но потенциальная энергия в этот момент времени максимальна.

Поэтому:

Ek0 = Ep

Кинетическая и потенциальная энергии определяются формулами:

Приравняем их:

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17556

Импульс частицы до столкновения равен p1, а после столкновения равен p2, причём p1 = p, p2 = 2p, p1p2. Изменение импульса частицы при столкновении Δp равняется по модулю:

а) p

б) p√3

в) 3p

г) p√5

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.
2.Построить чертеж, обозначить векторы начального и конечного импульсов, а также вектор изменения импульса. Для отображения вектора изменения импульса использовать правило сложения векторов методом параллелограмма.
3.Записать геометрическую формулу для вычисления длины вектора изменения импульса.
4.Подставить известные значения и вычислить.

Решение

Запишем исходные данные:

 Модуль импульса частицы до столкновения равен: p1 = p.
 Модуль импульса частицы после столкновения равен: p2 = 2p.
 Угол между вектором начального и вектором конечного импульса: α = 90о.

Построим чертеж:

Так как угол α = 90о, вектор изменения импульса представляет собой гипотенузу треугольника, катами которого являются вектора начального и конечного импульсов. Поэтому изменение импульса можно вычислить по теореме Пифагора:

Δp=p21+p22

Подставим известные данные:

Δp=p2+(2p)2=5p2=p5

.

Ответ: г

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF22520

Снаряд, имеющий в точке О траектории импульсp0, разорвался на два осколка. Один из осколков имеет импульс p1 . Импульс второго осколка изображается вектором:

а) AB

б) BC

в) CO

г) OD

Алгоритм решения

1.Сформулировать закон сохранения импульса и записать его в векторной форме.
2.Применить закон сохранения импульса к задаче.
3.Выразить из закона импульс второго осколка и найти на рисунке соответствующий ему вектор.

Решение

Согласно закону сохранения импульса, импульс замкнутой системы тел сохраняется. Записать его можно так:

p1+p2=p′ 1+p2

Можем условно считать осколки замкнутой системой, так как они не взаимодействуют с другими телами. Применяя к ним закон сохранения импульса, получим:

p0=p1+p2

Отсюда импульс второго осколка равен векторной разности импульса снаряда и импульса первого осколка:

p2=p0p1

Известно, что разностью двух векторов является вектор, начало которого соответствует вычитаемому вектору, а конец — вектору уменьшаемому. В нашем случае вычитаемый вектор — вектор импульса первого осколка. Следовательно, начало вектора импульса второго осколка лежит в точке А. Уменьшаемый вектор — вектор импульса снаряда. Следовательно, конец вектора лежит в точке В. Следовательно, искомый вектор — AB.

Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF17557 Какую мощность развивает сила тяги трактора, перемещая прицеп со скоростью 18 км/ч, если она составляет 16,5 кН? Ответ: а) 916 Вт б) 3300 Вт в) 82500 Вт г) 297000 Вт

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения в СИ.
2.Записать формулу для расчета мощности.
3.Выполнить общее решение задачи.
4.Подставить известные данные и выполнить вычисления.

Решение

Запишем исходные данные:

 Сила тяги, перемещающая прицеп, равна: Fт = 16,5 кН.
 Скорость перемещения прицепа под действием силы тяги: v = 18 км/ч.

Переведем единицы измерения в СИ:

16,5 кН = 16,5∙103 Н

18 км/ч = 18000/3600 м/с = 5 м/с

Мощность равна отношению работы ко времени, в течение которого эта работа совершалась:

N=At..

Но работа равна произведению силы, перемещения и косинуса угла между векторами силы и перемещения. В данном случае будем считать, что угол равен нулю, следовательно косинус — единице. Тогда работа равна:

A = Fs

Тогда мощность равна:

N=Fst..=Fv=16,5·103·5=82500 (Вт)

.

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить


👀 8.9k |

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *