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:
Здесь М и m — массы взаимодействующих (притягивающихся) тел, G -гравитационная постоянная. R – расстояние между этими телами либо между их центрами, если размеры тел соизмеримы с расстоянием между ними (2-му варианту соответствует, например, ситуация, когда рассматривается Земля и ее спутник).
При движении по кругу центростремительное ускорение можно вычислить по формуле:
Период обращения спутника вокруг орбиты равен:
Закон Архимеда: на тело, погруженное в воду, действует сила F=ρgV.
Кинетическая энергия тела, совершающего колебания выражается формулой:
Закон сохранения энергии: механическая энергия тела не изменяется, если не происходит ее перехода во внутреннюю.
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:
- Увеличивается;
- Уменьшается;
- Не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Центростремительное ускорение спутника | Период обращения вокруг Земли |
Алгоритм решения:
- Определяем силы, действующие на спутник. Записываем соответствующие формулы.
- Выражаем скорость спутника через радиус орбиты и делаем вывод относительно ее изменения. Выражаем центростремительное ускорение через радиус орбиты.
- Выражаем период обращения спутника через радиус орбиты.
- Записываем ответы.
Решение:
1. На спутник действует сила притяжения Земли F. Именно она удерживает спутник на орбите. Обозначим массу спутника m, массу Земли – M. Тогда их взаимодействие выглядит так:
По второму закону Ньютона сила F, действующая на спутник, определяется формулой:
F=ma. Но эта же сила является силой взаимного притяжения:
Поскольку спутник движется по круговой орбите, ускорение а является центростремительным. Его можно определить по формуле:
Значит, сила F равна:
2. (1)=(2):
Отсюда
Эта формула выражает зависимости скорости спутника от радиуса орбиты.
По условию спутник изменил орбиту, причем известно, что скорость уменьшается. Из формулы для v следует, что при постоянных G и M скорость и радиус R являются обратно пропорциональными величинами. Это значит, что при уменьшении скорости радиус увеличивается. С ускорением радиус связан через уравнение:
После сокращения в нем массы получим, что ускорение обратно пропорционально радиусу. Это означает, что при увеличении радиуса ускорение уменьшается. Следовательно, в таблицу нужно записать, что центростремительное ускорение спутника уменьшается. Вариант ответа – 2.
3. Время полного оборота (период) спутника на орбите равен
В формуле период прямо пропорционально зависит от радиуса орбиты и обратно пропорционально скорости. Если радиус увеличился (см.п.2), значит, и период тоже увеличился. Вариант ответа – 1.
4. Заполняем таблицу:
| Центростремительное ускорение спутника | Период обращения вокруг Земли |
| 2 (уменьшается) | 1 (увеличивается) |
Ответ: 21
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?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Алгоритм решения:
- Анализируем условие задачи.
- Сравниваем плотности керосина и воды. Делаем вывод относительно глубины погружения.
- 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. Вариант ответа – 3.
2. Плотность керосина меньше, плотности воды. Поскольку FA=ρgV, то при постоянных значениях g и V сила Архимеда пропорциональна плотности. Следовательно, сила Архимеда в керосине будет меньшей, чем в воде, и брусок в воде будет сильнее выталкиваться. Это означает, что в керосине брусок погружается глубже, чем в воде. Т.е. в воде глубина уменьшится. Вариант ответа – 2.
Ответ: 32
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:
- Анализируем условие задачи. Сравниваем период колебаний.
- Сравниваем кинетическую энергию шариков.
- Проводим анализ изменения период колебаний.
- Записываем ответ.
Решение:
1. Если амплитуда колебаний постоянная, то это означает, что грузики отклоняются вверх от положения равновесия на одинаковую высоту. Ускорение свободного падения g не зависит от массы падающего тела. Значит, грузики в одновременно достигнут точки равновесия маятника. То есть период их колебаний будет одинаков, т.е. не изменится. Вариант ответа – 3.
2. Кинетическая энергия грузика достигает максимума, когда груз проходит точку равновесия. Эта энергия равна 
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 алюминиевого грузика меньше, то и энергия его будет меньшей. Вариант ответа – 2.
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:
- Анализируем условие задачи.
- Раскладываем скорость на составляющие.
- Определяем характер изменения полной механической энергии.
- Записываем ответ.
Решение:
1. Шарик брошен под углом к горизонту. Значит, его скорость можно разложить на две составляющие – проекции на выбранные координатные оси. В данном случае можно пренебречь сопротивлением воздуха
2. Горизонтальная составляющая скорости шарика при таком броске постоянна, поскольку нет горизонтальной составляющей ускорения (имеется только вертикально вниз направленное ускорение g). А вертикальная сначала убывает до нуля (когда достигнута наивысшая точка подъема), а потом увеличивается по мере приближения к земле (поскольку направление движения совпадает с направлением ускорения g). Вариант ответа – 1.
3. Если при движении вниз меняется скорость, то меняется и кинетическая энергия шарика, достигая максимального значения в момент касания земли. Потенциальная энергия при этом меняется от наибольшего значения в наивысшей точке подъема до нуля в момент касания шарика с землей. Но поскольку сопротивлением воздуха можно пренебречь, то работает закон сохранения энергии, согласно которому полная механическая энергия не меняется. Вариант ответа – 3.
Ответ: 31