Главная страница «Первого сентября» • Главная страница журнала «Физика» • Содержание №21/2009

Задачи, тесты

Тренировочный вариант ЕГЭ-2010

Продолжение. См. № 19/09

Часть 3

Задания С1–С6 представляют собой задачи, полное решение которых необходимо записать в бланке ответов № 2. Рекомендуется провести предварительное решение на черновике. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи.

рис.1

C1. Около небольшой металлической пластины, укреплённой на изолирующей подставке, подвесили на шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на неё положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано.

Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и (при необходимости) рисунок, поясняющий решение.

рис.2

C2. Два шарика, массы которых отличаются в 3 раза, висят, соприкасаясь, на вертикальных нитях (см. рисунок). Лёгкий шарик отклоняют на угол 90° и отпускают без начальной скорости. Каким будет отношение кинетических энергий тяжёлого и лёгкого шариков тотчас после их абсолютно упругого центрального удара?

рис.3

C3. Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Qн = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

C4. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ЭДС = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

C5. Медное кольцо диаметром 20 см, диаметр провода кольца 2 мм, расположено в однородном магнитном поле. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите модуль скорости изменения магнитной индукции поля со временем, если при этом в кольце возникает индукционный ток 10 А. Удельное сопротивление меди ρCu = 1,72 · 10–8 Ом · м.

C6. Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой формула1 где n = 1, 2, 3, … . При переходе атома из состояния Е2 в состояние Е1 атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, фотон выбивает фотоэлектрон. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, λкр = 300 нм. Чему равна максимальная возможная скорость фотоэлектрона?

 

Инструкция по проверке и оценке работ ч. 3

Решения заданий С1–С6 ч. 3 (с развёрнутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведённых ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 3 баллов.

Внимание! При выставлении баллов за выполнение задания в «Протокол проверки ответов на задания бланка № 2» следует иметь в виду, что, если ответ отсутствует (нет никаких записей, свидетельствующих о том, что экзаменуемый приступал к выполнению задания), то в протокол проставляется «×», а не «0».

Задача С1

Образец возможного решения

1) Гильза притянется к пластине, коснётся её, а потом отскочит и зависнет в отклонённом состоянии.

2) Под действием электрического поля пластины изменится распределение электронов в гильзе и про­изойдёт её электризация: та её сторона, которая ближе к пластине (левая), будет иметь отрицательный заряд, а противоположная сторона (правая) – положительный. Поскольку сила взаимодействия заряженных тел уменьшается с ростом расстояния между ними, притяжение к пластине левой стороны гильзы будет больше отталкивания правой стороны гильзы. Гильза будет притягиваться к пластине и двигаться, пока не коснётся её.

3) В момент касания часть электронов перейдёт с гильзы на положительно заряженную пластину, гильза приобретёт положительный заряд и оттолкнётся от теперь уже одноимённо заряженной пластины.

4) Под действием силы отталкивания гильза отклонится вправо и зависнет в положении, когда равнодействующая силы электростатического отталкивания, силы тяжести и силы натяжения нити станет равна нулю.

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее  правильный ответ (в данном случае – описание движения гильзы, п. 1), и полное верное объяснение (в данном случае – п. 2–4) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае – электризация во внешнем поле и при контакте с заряженным телом, взаимодействие заряженных тел).

3

Приведено решение и дан верный ответ, но имеется один из следующих недостатков:

– В объяснении содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи, хотя указаны все необходимые физические явления и законы.

ИЛИ

– Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объёме или в них содержатся логические недочёты.

ИЛИ

– Указаны не все физические явления и законы, необходимые для полного правильного решения.

2

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев:

– Приведены рассуждения с указанием на физические явления и законы, но дан неверный или неполный ответ.

ИЛИ

– Приведены рассуждения с указанием на физические явления и законы, но ответ не дан.

ИЛИ

– Представлен только правильный ответ без обоснований.

1

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным  критериям  выставления оценок в 1, 2, 3 балла.

0

 

Задача С2

Образец возможного решения

Закон сохранения механической энергии при ударе:

формула2

Закон сохранения импульса при ударе:

                    mυ = mυ′ + MV.                                      (2)

Решая систему уравнений (1), (2) с учётом условия

M = 3m, получаем  формула3

Ответ: формула3

Критерии оценки выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – закон сохранения механической энергии, закон сохранения импульса);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

3

Представленное решение содержит п. 1 полного решения, но имеет один из следующих недостатков:

– В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка.

ИЛИ

– Необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены.

ИЛИ

– Не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде.

ИЛИ

– Решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа.

2

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев:

– Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.

ИЛИ

– В решении отсутствует ОДНА из исход­ных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

– В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена

1

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

 

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным  критериям  выставления оценок в 1, 2, 3 балла.

0

 

Задача С3

Образец возможного решения

За цикл количество теплоты, полученное газом от нагревателя:

формула4

Критерии оценки выполнения задания* на 3 балла

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – первое начало термодинамики, уравнение Клапейрона–Менделеева, формула для работы газа);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

 

Задача С4

Образец возможного решения
рис.3

Мощность, выделяемая на реостате: 

Р = IU = I (ЭДС– Ir).

Корни уравнения

I (ЭДС– Ir) = 0:

I1 = 0,  I2 = ЭДС/r.

Поэтому максимум функции P(I) достигается при I = ЭДС/(2r) и равен

формула5

Ответ: Pmax = 4,5 Вт.

Критерии оценки выполнения задания* на 3 балла

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – закон Ома для полной цепи и формула для мощности тока);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

 

Задача С5

Образец возможного решения

ЭДС индукции в кольце формула6

Изменение магнитного потока за время ∆t равно  ΔΦ = Δ(BS), где S = πD2/4 (площадь кольца) постоянна. 

формула7

С другой стороны,  по закону Ома, формула8 где   Sпр  = πd2/4 – площадь поперечного сечения медного провода, длина кольца l = πD.

формула9

Критерии оценки выполнения задания* на 3 балла
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – закон Фарадея, закон Ома, формула для сопротивления длинного тонкого проводника, формула для магнитного потока);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

 

Задача С6

Образец возможного решения

Энергия фотона hν = E2 – E1. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: формула10

формула11

Ответ: υmax ≈ 1,46 · 106 м/с.

Критерии оценки выполнения задания на 3 балла

Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:

1) правильно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – выражение для энергии фотона, излучаемого атомом водорода при переходе из возбуждённого состояния в основное; уравнение Эйнштейна для фотоэффекта);

2) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Продолжение следует


* Критерии оценки выполнения заданий С3–C6 на 2, 1 и 0 баллов такие же, как и для задачи С2. – Ред.