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 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:

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

Закон Архимеда: на тело, погруженное в воду, действует сила F=ρgV.

Кинетическая энергия тела, совершающего колебания выражается формулой:

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

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:

  1. Увеличивается;
  2. Уменьшается;
  3. 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:
  1. Определяем силы, действующие на спутник. Записываем соответствующие формулы.
  2. Выражаем скорость спутника через радиус орбиты и делаем вывод относительно ее изменения. Выражаем центростремительное ускорение через радиус орбиты.
  3. Выражаем период обращения спутника через радиус орбиты.
  4. 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:

ЕГЭ по физике задание 6

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:

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

Значит, сила F равна:

2. (1)=(2):

Отсюда

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

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:

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

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

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. 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:
  1. Анализируем условие задачи.
  2. Сравниваем плотности керосина и воды. Делаем вывод относительно глубины погружения.
  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. 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:
  1. Анализируем условие задачи. Сравниваем период колебаний.
  2. Сравниваем кинетическую энергию шариков.
  3. Проводим анализ изменения период колебаний.
  4. 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
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 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:
  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 – 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

image_pdfСкачать PDFimage_printРаспечатать

Даниил Романович

Автор статей и модератор разделов сайта.