En 2017, les matériaux de mesure de contrôle en physique subiront des changements importants.

La version examen comprendra deux parties et comprendra 31 tâches. La partie 1 contiendra 23 éléments à réponse courte, y compris des éléments d'auto-évaluation qui nécessitent un nombre, deux nombres ou un mot, ainsi que des éléments de correspondance et à choix multiples qui nécessitent que les réponses soient écrites sous la forme d'une séquence de nombres. La partie 2 contiendra 8 tâches unies par un type d'activité commun : la résolution de problèmes. Parmi celles-ci, 3 tâches avec une réponse courte (24-26) et 5 tâches (29-31), pour lesquelles vous devez fournir une réponse détaillée.

Le travail comprendra des tâches de trois niveaux de difficulté. Les tâches du niveau de base sont incluses dans la partie 1 du travail (18 tâches, dont 13 tâches avec la réponse enregistrée sous la forme d'un nombre, de deux nombres ou d'un mot, et 5 tâches d'appariement et de choix multiples). Parmi les tâches du niveau de base, on distingue les tâches dont le contenu correspond au standard du niveau de base. Le nombre minimum de points à l'examen d'État unifié en physique, confirmant qu'un diplômé a maîtrisé un programme d'enseignement secondaire général (complet) en physique, est établi sur la base des exigences de maîtrise du niveau de base.

L'utilisation de tâches de niveaux de complexité accrus et élevés dans le travail d'examen nous permet d'évaluer le degré de préparation d'un étudiant à poursuivre ses études dans une université. Les tâches de niveau avancé sont réparties entre les parties 1 et 2 de l'épreuve d'examen : 5 tâches à réponse courte dans la partie 1, 3 tâches à réponse courte et 1 tâche à réponse longue dans la partie 2. Les quatre dernières tâches de la partie 2 sont des tâches de un haut niveau de complexité.

Partie 1 Le travail d'examen comprendra deux blocs de tâches : le premier teste la maîtrise de l'appareil conceptuel du cours de physique scolaire, et le second teste la maîtrise des compétences méthodologiques. Le premier bloc comprend 21 tâches, regroupées par affiliation thématique : 7 tâches sur la mécanique, 5 tâches sur la MCT et la thermodynamique, 6 tâches sur l'électrodynamique et 3 sur la physique quantique.

Le groupe de tâches pour chaque section commence par des tâches avec une formulation indépendante de la réponse sous la forme d'un nombre, de deux nombres ou d'un mot, puis vient une tâche à choix multiples (deux réponses correctes sur cinq proposées), et à la fin - des tâches sur la modification des grandeurs physiques dans divers processus et l'établissement d'une correspondance entre les grandeurs physiques et des graphiques ou des formules dans lesquels la réponse est écrite sous la forme d'un ensemble de deux nombres.

Les tâches à choix multiples et de correspondance sont en 2 points et peuvent être basées sur n'importe quel élément de contenu de cette section. Il est clair que dans la même version, toutes les tâches liées à une section testeront différents éléments de contenu et concerneront différents sujets de cette section.

Les sections thématiques sur la mécanique et l'électrodynamique présentent les trois types de ces tâches ; dans la section sur la physique moléculaire - 2 tâches (l'une d'elles est à choix multiples et l'autre est soit pour les changements de grandeurs physiques dans les processus, soit pour la correspondance) ; dans la section sur la physique quantique, il n'y a qu'une seule tâche sur la modification des quantités physiques ou la correspondance. Une attention particulière doit être portée aux tâches à choix multiples 5, 11 et 16, qui évaluent la capacité à expliquer les phénomènes et processus étudiés et à interpréter les résultats de diverses études présentées sous forme de tableaux ou de graphiques. Vous trouverez ci-dessous un exemple d'une telle tâche mécanique.

Vous devez prêter attention au changement dans la forme des lignes de tâches individuelles. La tâche 13 pour déterminer la direction des grandeurs physiques vectorielles (force de Coulomb, intensité du champ électrique, induction magnétique, force Ampère, force de Lorentz, etc.) est proposée avec une réponse courte sous forme de mot. Dans ce cas, les options de réponse possibles sont indiquées dans le texte de la tâche. Un exemple d'une telle tâche est donné ci-dessous.

Dans la section sur la physique quantique, j'aimerais attirer votre attention sur la tâche 19, qui teste les connaissances sur la structure de l'atome, le noyau atomique ou les réactions nucléaires. Cette mission a changé sa forme de présentation. La réponse, composée de deux chiffres, doit d'abord être notée dans le tableau proposé, puis transférée sur le formulaire de réponse n°1 sans espaces ni caractères supplémentaires. Vous trouverez ci-dessous un exemple d'un tel formulaire de tâche.

A la fin de la première partie, 2 tâches d'un niveau de complexité de base seront proposées, testant diverses compétences méthodologiques et relatives à différentes sections de la physique. La tâche 22, à l'aide de photographies ou de dessins d'instruments de mesure, vise à tester la capacité d'enregistrer les lectures d'instruments lors de la mesure de grandeurs physiques, en tenant compte de l'erreur de mesure absolue. L'erreur de mesure absolue est précisée dans le texte de la tâche : soit sous la forme de la moitié de la valeur de division, soit sous la forme de la valeur de division (selon la précision de l'appareil). Un exemple d'une telle tâche est donné ci-dessous.

La tâche 23 teste la capacité à choisir un équipement pour mener une expérience selon une hypothèse donnée. Dans ce modèle, la forme de présentation de la tâche a changé, il s'agit désormais d'une tâche à choix multiples (deux éléments sur cinq proposés), mais qui vaut 1 point si les deux éléments de la réponse sont correctement indiqués. Trois modèles de tâches différents peuvent être proposés : un choix de deux dessins, représentant graphiquement les paramètres correspondants des expériences ; sélectionner deux lignes dans un tableau décrivant les caractéristiques de l'installation expérimentale et sélectionner les noms de deux équipements ou instruments nécessaires à la réalisation de l'expérience spécifiée. Vous trouverez ci-dessous un exemple d'une telle tâche.

Partie 2 le travail est consacré à la résolution de problèmes. Il s'agit traditionnellement du résultat le plus significatif de la maîtrise d'un cours de physique au lycée et de l'activité la plus populaire dans la poursuite des études sur le sujet dans une université.

Dans cette partie, KIM 2017 comportera 8 tâches différentes : 3 problèmes de calcul avec un enregistrement indépendant d'une réponse numérique d'un niveau de complexité accru et 5 problèmes avec une réponse détaillée, dont un qualitatif et quatre de calcul.

Dans le même temps, d'une part, les mêmes éléments de contenu peu significatifs ne sont pas utilisés dans différentes tâches dans une version, d'autre part, l'application des lois fondamentales de conservation peut être trouvée dans deux ou trois tâches. Si l'on considère le « lien » des thèmes de tâches avec leur position dans l'option, alors en position 28 il y aura toujours une tâche sur la mécanique, en position 29 - sur le MCT et la thermodynamique, en position 30 - sur l'électrodynamique, et en position 31 - principalement sur la physique quantique (si seulement le matériel de la physique quantique n'est pas impliqué dans le problème qualitatif en position 27).

La complexité des tâches est déterminée à la fois par la nature de l'activité et par le contexte. Dans les problèmes de calcul d'un niveau de complexité accru (24-26), l'utilisation d'un algorithme étudié pour résoudre le problème est supposée et des situations éducatives typiques sont proposées aux étudiants rencontrés au cours du processus d'apprentissage et dans lesquelles des modèles physiques explicitement spécifiés sont utilisés. Dans ces tâches, la préférence est donnée aux formulations standards, et leur sélection s'effectuera principalement en s'appuyant sur une banque ouverte de tâches.

La première des tâches avec une réponse détaillée est un problème qualitatif dont la solution est une explication logiquement structurée basée sur des lois et des régularités physiques. Pour les problèmes de calcul d'un haut niveau de complexité, une analyse de toutes les étapes de la solution est requise, elles sont donc proposées sous la forme des tâches 28 à 31 avec une réponse détaillée. Ici, des situations modifiées sont utilisées, dans lesquelles il est nécessaire d'opérer avec un plus grand nombre de lois et de formules que dans les problèmes standards, d'introduire des justifications supplémentaires dans le processus de solution, ou des situations complètement nouvelles qui n'ont jamais été rencontrées auparavant dans la littérature pédagogique et nécessitent une activité sérieuse dans l'analyse des processus physiques et un choix indépendant d'un modèle physique pour résoudre le problème.

Préparation à l'OGE et à l'examen d'État unifié

Enseignement secondaire général

Ligne UMK A.V. Grachev. Physique (10-11) (de base, avancé)

Ligne UMK A.V. Grachev. Physique (7-9)

Ligne UMK A.V. Perychkine. Physique (7-9)

Préparation à l'examen d'État unifié de physique : exemples, solutions, explications

Lebedeva Alevtina Sergeevna, professeur de physique, 27 ans d'expérience professionnelle. Certificat d'honneur du ministère de l'Éducation de la région de Moscou (2013), gratitude du chef du district municipal de Voskresensky (2015), certificat du président de l'Association des professeurs de mathématiques et de physique de la région de Moscou (2015).

Le travail présente des tâches de différents niveaux de difficulté : basique, avancé et élevé. Les tâches du niveau de base sont des tâches simples qui testent la maîtrise des concepts, modèles, phénomènes et lois physiques les plus importants. Les tâches de niveau avancé visent à tester la capacité à utiliser les concepts et les lois de la physique pour analyser divers processus et phénomènes, ainsi que la capacité à résoudre des problèmes en utilisant une ou deux lois (formules) sur l'un des sujets du cours de physique de l'école. Dans le travail 4, les tâches de la partie 2 sont des tâches d'un haut niveau de complexité et testent la capacité à utiliser les lois et théories de la physique dans une situation modifiée ou nouvelle. L'accomplissement de telles tâches nécessite l'application des connaissances de deux ou trois sections de la physique à la fois, c'est-à-dire haut niveau de formation. Cette option correspond entièrement à la version démo de l'examen d'État unifié 2017, les tâches sont extraites de la banque ouverte des tâches de l'examen d'État unifié.

La figure montre un graphique du module de vitesse en fonction du temps t. Déterminez à partir du graphique la distance parcourue par la voiture dans l'intervalle de temps de 0 à 30 s.

Solution. Le trajet parcouru par une voiture dans l'intervalle de temps de 0 à 30 s peut être défini le plus facilement comme l'aire d'un trapèze dont les bases sont les intervalles de temps (30 – 0) = 30 s et (30 – 10 ) = 20 s, et la hauteur est la vitesse v= 10 m/s, soit

Répondre. 250 m.

Une charge pesant 100 kg est soulevée verticalement vers le haut à l'aide d'un câble. La figure montre la dépendance de la projection de vitesse V charge sur l'axe dirigé vers le haut, en fonction du temps t. Déterminer le module de la force de tension du câble pendant le levage.

Solution. D'après le graphique de dépendance à la projection de vitesse v charge sur un axe dirigé verticalement vers le haut, en fonction du temps t, on peut déterminer la projection de l'accélération de la charge

La charge est sollicitée par : la force de gravité dirigée verticalement vers le bas et la force de tension du câble dirigée verticalement vers le haut le long du câble (voir Fig. 2. Écrivons l'équation de base de la dynamique. Utilisons la deuxième loi de Newton. La somme géométrique des forces agissant sur un corps est égale au produit de la masse du corps et de l'accélération qui lui est impartie.

+ = (1)

Écrivons l'équation de projection des vecteurs dans le système de référence associé à la Terre, en dirigeant l'axe OY vers le haut. La projection de la force de tension est positive, puisque la direction de la force coïncide avec la direction de l'axe OY, la projection de la force de gravité est négative, puisque le vecteur force est opposé à l'axe OY, la projection du vecteur accélération est également positif, donc le corps se déplace avec une accélération vers le haut. Nous avons

T – mg = maman (2);

de la formule (2) module de force de traction

T = m(g + un) = 100 kg (10 + 2) m/s 2 = 1200 N.

Répondre. 1200N.

Le corps est entraîné le long d'une surface horizontale rugueuse à une vitesse constante dont le module est de 1,5 m/s, en lui appliquant une force comme le montre la figure (1). Dans ce cas, le module de la force de frottement de glissement agissant sur le corps est égal à 16 N. Quelle est la puissance développée par la force ? F?

Solution. Imaginons le processus physique spécifié dans l'énoncé du problème et réalisons un dessin schématique indiquant toutes les forces agissant sur le corps (Fig. 2). Écrivons l'équation de base de la dynamique.

Tr + + = (1)

Après avoir choisi un système de référence associé à une surface fixe, nous écrivons les équations de projection des vecteurs sur les axes de coordonnées sélectionnés. Selon les conditions du problème, le corps se déplace uniformément, puisque sa vitesse est constante et égale à 1,5 m/s. Cela signifie que l’accélération du corps est nulle. Deux forces agissent horizontalement sur le corps : la force de frottement de glissement tr. et la force avec laquelle le corps est traîné. La projection de la force de frottement est négative, puisque le vecteur force ne coïncide pas avec la direction de l'axe X. Projection de force F positif. Nous vous rappelons que pour trouver la projection, on abaisse la perpendiculaire du début et de la fin du vecteur à l'axe sélectionné. En tenant compte de cela nous avons : F cosα – F tr = 0 ; (1) exprimons la projection de force F, Ce F cosα = F tr = 16N ; (2) alors la puissance développée par la force sera égale à N = F cosα V(3) Effectuons un remplacement, en tenant compte de l'équation (2), et substituons les données correspondantes dans l'équation (3) :

N= 16 N · 1,5 m/s = 24 W.

Répondre. 24 W.

Une charge attachée à un ressort léger d'une raideur de 200 N/m subit des oscillations verticales. La figure montre un graphique de la dépendance au déplacement X charger de temps en temps t. Déterminez quelle est la masse de la charge. Arrondissez votre réponse à un nombre entier.

Solution. Une masse sur un ressort subit des oscillations verticales. Selon le graphique de déplacement de charge X de temps t, on détermine la période d'oscillation de la charge. La période d'oscillation est égale à T= 4 s ; de la formule T= 2π exprimons la masse m cargaison

Répondre: 81 kg.

La figure montre un système de deux blocs lumineux et d'un câble en apesanteur, avec lesquels vous pouvez maintenir l'équilibre ou soulever une charge pesant 10 kg. Les frottements sont négligeables. Sur la base de l'analyse de la figure ci-dessus, sélectionnez deux affirmations vraies et indiquez leurs numéros dans votre réponse.

1. Afin de maintenir la charge en équilibre, il faut agir sur l'extrémité de la corde avec une force de 100 N.
2. Le système de blocs représenté sur la figure ne donne aucun gain de solidité.
3. h, vous devez retirer une section de corde de longueur 3 h.
4. Lever lentement une charge à une hauteur hh.

Solution. Dans ce problème, il faut rappeler des mécanismes simples, à savoir des blocs : un bloc mobile et un bloc fixe. Le bloc mobile donne un double gain de force, tandis que la section de corde doit être tirée deux fois plus longtemps et que le bloc fixe est utilisé pour rediriger la force. Au travail, les mécanismes simples de victoire ne donnent pas. Après avoir analysé le problème, nous sélectionnons immédiatement les affirmations nécessaires :

1. Lever lentement une charge à une hauteur h, vous devez retirer une section de corde de longueur 2 h.
2. Afin de maintenir la charge en équilibre, il faut agir sur l'extrémité de la corde avec une force de 50 N.

Répondre. 45.

Un poids en aluminium attaché à un fil léger et inextensible est complètement immergé dans un récipient contenant de l'eau. La charge ne touche pas les parois et le fond du navire. Ensuite, un poids en fer, dont la masse est égale à la masse du poids en aluminium, est immergé dans le même récipient contenant de l'eau. Comment le module de la force de tension du fil et le module de la force de gravité agissant sur la charge changeront-ils en conséquence ?

1. Augmentations ;
2. Diminue;
3. Cela ne change pas.

Solution. Nous analysons l'état du problème et mettons en évidence les paramètres qui ne changent pas au cours de l'étude : ce sont la masse du corps et le liquide dans lequel le corps est immergé sur un fil. Après cela, il est préférable de faire un dessin schématique et d'indiquer les forces agissant sur la charge : tension du fil F contrôle, dirigé vers le haut le long du fil; gravité dirigée verticalement vers le bas ; force archimédienne un, agissant du côté du liquide sur le corps immergé et dirigé vers le haut. Selon les conditions du problème, la masse des charges est la même, donc le module de la force de gravité agissant sur la charge ne change pas. Puisque la densité de la cargaison est différente, le volume sera également différent.

La densité du fer est de 7 800 kg/m3 et celle de la cargaison d’aluminium est de 2 700 kg/m3. Ainsi, V et< V un. Le corps est en équilibre, la résultante de toutes les forces agissant sur le corps est nulle. Dirigons l'axe de coordonnées OY vers le haut. On écrit l'équation de base de la dynamique, prenant en compte la projection des forces, sous la forme F contrôle + FA – mg= 0 ; (1) Exprimons la force de tension F contrôle = mg – FA(2); La force d'Archimède dépend de la densité du liquide et du volume de la partie immergée du corps FA = ρ gV p.h.t. (3); La densité du liquide ne change pas et le volume du corps de fer est plus petit V et< V un, donc la force d'Archimède agissant sur la charge de fer sera moindre. Nous concluons sur le module de la force de tension du fil, en travaillant avec l'équation (2), il augmentera.

Répondre. 13.

Un bloc de masse m glisse sur un plan incliné rugueux fixe avec un angle α à la base. Le module d'accélération du bloc est égal à un, le module de vitesse du bloc augmente. La résistance de l'air peut être négligée.

Établir une correspondance entre les grandeurs physiques et les formules avec lesquelles elles peuvent être calculées. Pour chaque position de la première colonne, sélectionnez la position correspondante dans la deuxième colonne et notez les nombres sélectionnés dans le tableau sous les lettres correspondantes.

B) Coefficient de frottement entre le bloc et le plan incliné

3) mg cosα

Solution. Cette tâche nécessite l'application des lois de Newton. Nous vous recommandons de réaliser un dessin schématique ; indiquer toutes les caractéristiques cinématiques du mouvement. Si possible, représentez le vecteur accélération et les vecteurs de toutes les forces appliquées au corps en mouvement ; rappelez-vous que les forces agissant sur un corps sont le résultat d’une interaction avec d’autres corps. Écrivez ensuite l’équation de base de la dynamique. Sélectionnez un système de référence et notez l'équation résultante pour la projection des vecteurs force et accélération ;

En suivant l'algorithme proposé, nous réaliserons un dessin schématique (Fig. 1). La figure montre les forces appliquées au centre de gravité du bloc et les axes de coordonnées du repère associé à la surface du plan incliné. Puisque toutes les forces sont constantes, le mouvement du bloc sera uniformément variable avec l'augmentation de la vitesse, c'est-à-dire le vecteur accélération est dirigé dans la direction du mouvement. Choisissons la direction des axes comme indiqué sur la figure. Notons les projections de forces sur les axes sélectionnés.

Écrivons l'équation de base de la dynamique :

Tr + = (1)

Écrivons cette équation (1) pour la projection des forces et de l'accélération.

Sur l'axe OY : la projection de la force de réaction du sol est positive, puisque le vecteur coïncide avec la direction de l'axe OY New York = N; la projection de la force de frottement est nulle puisque le vecteur est perpendiculaire à l'axe ; la projection de la gravité sera négative et égale mg y= – mg cosα; projection du vecteur d'accélération un oui= 0, puisque le vecteur accélération est perpendiculaire à l'axe. Nous avons N – mg cosα = 0 (2) à partir de l'équation, nous exprimons la force de réaction agissant sur le bloc depuis le côté du plan incliné. N = mg cosα (3). Écrivons les projections sur l'axe OX.

Sur l'axe OX : projection de force N est égal à zéro, puisque le vecteur est perpendiculaire à l'axe OX ; La projection de la force de frottement est négative (le vecteur est dirigé dans le sens opposé par rapport à l'axe sélectionné) ; la projection de la gravité est positive et égale à mgx = mg sinα (4) à partir d’un triangle rectangle. La projection d’accélération est positive un x = un; Puis on écrit l'équation (1) en tenant compte de la projection mg sinα – F tr = maman (5); F tr = m(g sinα – un) (6); N'oubliez pas que la force de friction est proportionnelle à la force de pression normale N.

Prieuré A F tr = µ N(7), on exprime le coefficient de frottement du bloc sur le plan incliné.

Nous sélectionnons les positions appropriées pour chaque lettre.

Répondre. A-3 ; B-2.

Tâche 8. L'oxygène gazeux se trouve dans un récipient d'un volume de 33,2 litres. La pression du gaz est de 150 kPa, sa température est de 127° C. Déterminez la masse de gaz dans ce récipient. Exprimez votre réponse en grammes et arrondissez au nombre entier le plus proche.

Solution. Il est important de prêter attention à la conversion des unités vers le système SI. Convertir la température en Kelvin T = t°C + 273, volume V= 33,2 l = 33,2 · 10 –3 m 3 ; Nous convertissons la pression P.= 150 kPa = 150 000 Pa. Utilisation de l'équation d'état des gaz parfaits

Exprimons la masse du gaz.

Assurez-vous de faire attention aux unités qui sont invitées à écrire la réponse. Il est très important.

Répondre.'48

Tâche 9. Un gaz monoatomique idéal en une quantité de 0,025 mole se dilate de manière adiabatique. Dans le même temps, sa température est passée de +103°C à +23°C. Quelle quantité de travail le gaz a-t-il effectué ? Exprimez votre réponse en Joules et arrondissez au nombre entier le plus proche.

Solution. Premièrement, le gaz est un nombre monoatomique de degrés de liberté je= 3, deuxièmement, le gaz se dilate de manière adiabatique, c'est-à-dire sans échange thermique Q= 0. Le gaz fonctionne en diminuant l'énergie interne. En tenant compte de cela, nous écrivons la première loi de la thermodynamique sous la forme 0 = ∆ U + UN G; (1) exprimons le travail du gaz UN g = –∆ U(2); Nous écrivons la variation de l’énergie interne pour un gaz monoatomique comme

Répondre. 25 J.

L'humidité relative d'une partie de l'air à une certaine température est de 10 %. Combien de fois faut-il modifier la pression de cette portion d'air pour qu'à température constante, son humidité relative augmente de 25 % ?

Solution. Les questions liées à la vapeur saturée et à l'humidité de l'air posent le plus souvent des difficultés aux écoliers. Utilisons la formule pour calculer l'humidité relative de l'air

Selon les conditions du problème, la température ne change pas, ce qui signifie que la pression de vapeur saturée reste la même. Écrivons la formule (1) pour deux états de l'air.

φ 1 = 10 % ; φ2 = 35 %

Exprimons la pression de l'air à partir des formules (2), (3) et trouvons le rapport de pression.

Répondre. La pression doit être augmentée de 3,5 fois.

La substance liquide chaude a été lentement refroidie dans un four de fusion à puissance constante. Le tableau montre les résultats des mesures de la température d'une substance au fil du temps.

Sélectionnez dans la liste fournie deux des déclarations qui correspondent aux résultats des mesures prises et indiquent leurs numéros.

1. Le point de fusion de la substance dans ces conditions est de 232°C.
2. Dans 20 Minutes. après le début des mesures, la substance n’était plus qu’à l’état solide.
3. La capacité thermique d’une substance à l’état liquide et solide est la même.
4. Après 30 minutes. après le début des mesures, la substance n’était plus qu’à l’état solide.
5. Le processus de cristallisation de la substance a duré plus de 25 minutes.

Solution.À mesure que la substance refroidissait, son énergie interne diminuait. Les résultats des mesures de température permettent de déterminer la température à laquelle une substance commence à cristalliser. Lorsqu'une substance passe de liquide à solide, la température ne change pas. Sachant que la température de fusion et la température de cristallisation sont les mêmes, on choisit l'énoncé :

1. Le point de fusion de la substance dans ces conditions est de 232°C.

La deuxième affirmation correcte est :

4. Après 30 minutes. après le début des mesures, la substance n’était plus qu’à l’état solide. Puisque la température à ce moment est déjà inférieure à la température de cristallisation.

Répondre. 14.

Dans un système isolé, le corps A a une température de +40°C et le corps B a une température de +65°C. Ces corps ont été mis en contact thermique les uns avec les autres. Après un certain temps, l'équilibre thermique s'est produit. Comment la température du corps B et l’énergie interne totale des corps A et B ont-elles changé en conséquence ?

Pour chaque grandeur, déterminez la nature correspondante du changement :

1. Augmenté;
2. Diminué;
3. N'a pas changé.

Notez les nombres sélectionnés pour chaque grandeur physique dans le tableau. Les chiffres dans la réponse peuvent être répétés.

Solution. Si dans un système isolé de corps aucune transformation d'énergie ne se produit autre que l'échange de chaleur, alors la quantité de chaleur dégagée par les corps dont l'énergie interne diminue est égale à la quantité de chaleur reçue par les corps dont l'énergie interne augmente. (Selon la loi de conservation de l'énergie.) Dans ce cas, l'énergie interne totale du système ne change pas. Les problèmes de ce type sont résolus sur la base de l’équation du bilan thermique.

où ∆ U– changement d’énergie interne.

Dans notre cas, suite à l'échange thermique, l'énergie interne du corps B diminue, ce qui signifie que la température de ce corps diminue. L’énergie interne du corps A augmente, puisque le corps reçoit une quantité de chaleur du corps B, sa température va augmenter. L'énergie interne totale des corps A et B ne change pas.

Répondre. 23.

Proton p, volant dans l'espace entre les pôles de l'électro-aimant, a une vitesse perpendiculaire au vecteur d'induction du champ magnétique, comme le montre la figure. Où est la force de Lorentz agissant sur le proton dirigée par rapport au dessin (haut, vers l'observateur, loin de l'observateur, bas, gauche, droite)

Solution. Un champ magnétique agit sur une particule chargée avec la force de Lorentz. Afin de déterminer la direction de cette force, il est important de rappeler la règle mnémotechnique de la main gauche, n'oubliez pas de prendre en compte la charge de la particule. On dirige les quatre doigts de la main gauche le long du vecteur vitesse, pour une particule chargée positivement, le vecteur doit entrer perpendiculairement dans la paume, le pouce réglé à 90° montre la direction de la force de Lorentz agissant sur la particule. En conséquence, nous constatons que le vecteur force de Lorentz est éloigné de l’observateur par rapport à la figure.

Répondre. de la part de l'observateur.

Le module de l'intensité du champ électrique dans un condensateur à air plat d'une capacité de 50 μF est égal à 200 V/m. La distance entre les plaques du condensateur est de 2 mm. Quelle est la charge du condensateur ? Écrivez votre réponse en µC.

Solution. Convertissons toutes les unités de mesure au système SI. Capacité C = 50 µF = 50 10 –6 F, distance entre les plaques d= 2 · 10 –3 m. Le problème concerne un condensateur à air plat - un dispositif pour stocker la charge électrique et l'énergie du champ électrique. De la formule de la capacité électrique

Où d– distance entre les plaques.

Exprimons la tension U=E d(4); Remplaçons (4) par (2) et calculons la charge du condensateur.

q = C · Éd= 50 10 –6 200 0,002 = 20 µC

Veuillez faire attention aux unités dans lesquelles vous devez écrire la réponse. Nous l'avons reçu en coulombs, mais le présentons en µC.

Répondre. 20 µC.

L'étudiant a mené une expérience sur la réfraction de la lumière, montrée sur la photographie. Comment l'angle de réfraction de la lumière se propageant dans le verre et l'indice de réfraction du verre changent-ils avec l'augmentation de l'angle d'incidence ?

1. Augmentations
2. Diminutions
3. Ne change pas
4. Enregistrez les nombres sélectionnés pour chaque réponse dans le tableau. Les chiffres dans la réponse peuvent être répétés.

Solution. Dans des problèmes de ce genre, on se souvient de ce qu’est la réfraction. Il s'agit d'un changement de sens de propagation d'une onde lors du passage d'un milieu à un autre. Cela est dû au fait que les vitesses de propagation des ondes dans ces milieux sont différentes. Après avoir déterminé dans quel milieu la lumière se propage, écrivons la loi de la réfraction sous la forme

Où n 2 – indice de réfraction absolu du verre, milieu vers lequel passe la lumière ; n 1 est l'indice de réfraction absolu du premier milieu d'où provient la lumière. Pour l'air n 1 = 1. α est l'angle d'incidence du faisceau sur la surface du demi-cylindre de verre, β est l'angle de réfraction du faisceau dans le verre. De plus, l'angle de réfraction sera inférieur à l'angle d'incidence, puisque le verre est un milieu optiquement plus dense - un milieu avec un indice de réfraction élevé. La vitesse de propagation de la lumière dans le verre est plus lente. A noter que l'on mesure les angles à partir de la perpendiculaire restituée au point d'incidence du faisceau. Si vous augmentez l'angle d'incidence, l'angle de réfraction augmentera. Cela ne changera pas l'indice de réfraction du verre.

Répondre.

Cavalier en cuivre à un moment donné t 0 = 0 commence à se déplacer à une vitesse de 2 m/s le long de rails conducteurs horizontaux parallèles, aux extrémités desquels une résistance de 10 Ohm est connectée. L’ensemble du système est dans un champ magnétique vertical uniforme. La résistance du cavalier et des rails est négligeable ; le cavalier est toujours situé perpendiculairement aux rails. Le flux Ф du vecteur induction magnétique à travers le circuit formé par le cavalier, les rails et la résistance change avec le temps t comme le montre le graphique.

À l’aide du graphique, sélectionnez deux énoncés corrects et indiquez leurs numéros dans votre réponse.

1. Par le temps t= 0,1 s de changement du flux magnétique à travers le circuit est de 1 mWb.
2. Courant d'induction dans le cavalier compris entre t= 0,1 s t= 0,3 s maximum.
3. Le module de la force électromotrice inductive apparaissant dans le circuit est de 10 mV.
4. L'intensité du courant d'induction circulant dans le cavalier est de 64 mA.
5. Pour maintenir le mouvement du sauteur, on lui applique une force dont la projection sur la direction des rails est de 0,2 N.

Solution.À l'aide d'un graphique de la dépendance du flux du vecteur induction magnétique à travers le circuit en fonction du temps, nous déterminerons les zones où le flux F change et où le changement de flux est nul. Cela nous permettra de déterminer les intervalles de temps pendant lesquels un courant induit apparaîtra dans le circuit. Déclaration vraie :

1) Au moment t= 0,1 s de changement du flux magnétique à travers le circuit est égal à 1 mWb ∆Ф = (1 – 0) 10 –3 Wb ; Le module de la force électromotrice inductive apparaissant dans le circuit est déterminé à l'aide de la loi EMR

Répondre. 13.

À l'aide d'un graphique du courant en fonction du temps dans un circuit électrique dont l'inductance est de 1 mH, déterminez le module EMF auto-inductif dans l'intervalle de temps de 5 à 10 s. Écrivez votre réponse en µV.

Solution. Convertissons toutes les quantités au système SI, c'est-à-dire on convertit l'inductance de 1 mH en H, on obtient 10 –3 H. Nous convertirons également le courant indiqué sur la figure en mA en A en multipliant par 10 –3.

La formule de la FEM d'auto-induction a la forme

dans ce cas, l'intervalle de temps est donné en fonction des conditions du problème

∆t= 10 s – 5 s = 5 s

secondes et à l'aide du graphique, nous déterminons l'intervalle de changement de courant pendant ce temps :

∆je= 30 10 –3 – 20 10 –3 = 10 10 –3 = 10 –2 A.

On substitue des valeurs numériques dans la formule (2), on obtient

| Ɛ | = 2 ·10 –6 V, ou 2 µV.

Répondre. 2.

Deux plaques transparentes planes parallèles sont étroitement pressées l'une contre l'autre. Un rayon de lumière tombe de l’air sur la surface de la première plaque (voir figure). On sait que l'indice de réfraction de la plaque supérieure est égal à n 2 = 1,77. Établir une correspondance entre les grandeurs physiques et leurs significations. Pour chaque position de la première colonne, sélectionnez la position correspondante dans la deuxième colonne et notez les nombres sélectionnés dans le tableau sous les lettres correspondantes.

Solution. Pour résoudre les problèmes de réfraction de la lumière à l'interface entre deux milieux, en particulier les problèmes de passage de la lumière à travers des plaques planes parallèles, la procédure de résolution suivante peut être préconisée : faire un dessin indiquant le trajet des rayons provenant d'un milieu vers un autre; Au point d'incidence du faisceau à l'interface entre les deux milieux, tracer une normale à la surface, marquer les angles d'incidence et de réfraction. Portez une attention particulière à la densité optique du milieu considéré et rappelez-vous que lorsqu'un faisceau lumineux passe d'un milieu optiquement moins dense à un milieu optiquement plus dense, l'angle de réfraction sera inférieur à l'angle d'incidence. La figure montre l'angle entre le rayon incident et la surface, mais nous avons besoin de l'angle d'incidence. Rappelons que les angles sont déterminés à partir de la perpendiculaire restituée au point d'impact. On détermine que l'angle d'incidence du faisceau sur la surface est de 90° – 40° = 50°, indice de réfraction n 2 = 1,77; n 1 = 1 (air).

Écrivons la loi de la réfraction

Traçons le chemin approximatif du faisceau à travers les plaques. Nous utilisons la formule (1) pour les limites 2-3 et 3-1. En réponse, nous obtenons

A) Le sinus de l'angle d'incidence du faisceau sur la limite 2-3 entre les plaques est 2) ≈ 0,433 ;

B) L'angle de réfraction du faisceau lors du franchissement de la limite 3–1 (en radians) est 4) ≈ 0,873.

Répondre. 24.

Déterminer combien de particules α et combien de protons sont produits à la suite de la réaction de fusion thermonucléaire

+ → X+ oui;

Solution. Dans toutes les réactions nucléaires, les lois de conservation de la charge électrique et du nombre de nucléons sont respectées. Notons x le nombre de particules alpha, y le nombre de protons. Faisons des équations

+ → x + y ;

en résolvant le système, nous avons ça X = 1; oui = 2

Répondre. 1 – particule α ; 2 – protons.

Le module d'impulsion du premier photon est de 1,32 · 10 –28 kg m/s, soit 9,48 · 10 –28 kg m/s de moins que le module d'impulsion du deuxième photon. Trouvez le rapport énergétique E 2 /E 1 du deuxième et du premier photons. Arrondissez votre réponse au dixième près.

Solution. L'impulsion du deuxième photon est supérieure à l'impulsion du premier photon selon la condition, ce qui signifie qu'elle peut être représentée p 2 = p 1 + Δ p(1). L'énergie d'un photon peut être exprimée en termes de quantité de mouvement du photon à l'aide des équations suivantes. Ce E = MC 2 (1) et p = MC(2), alors

E = ordinateur (3),

Où E– l'énergie des photons, p– moment du photon, m – masse du photon, c= 3 · 10 8 m/s – vitesse de la lumière. En tenant compte de la formule (3) nous avons :

Nous arrondissons la réponse aux dixièmes et obtenons 8,2.

Répondre. 8,2.

Le noyau de l’atome a subi une désintégration β des positons radioactifs. Comment la charge électrique du noyau et le nombre de neutrons qu'il contient ont-ils changé en conséquence ?

Pour chaque grandeur, déterminez la nature correspondante du changement :

1. Augmenté;
2. Diminué;
3. N'a pas changé.

Notez les nombres sélectionnés pour chaque grandeur physique dans le tableau. Les chiffres dans la réponse peuvent être répétés.

Solution. Positron β - la désintégration dans le noyau atomique se produit lorsqu'un proton se transforme en neutron avec l'émission d'un positron. En conséquence, le nombre de neutrons dans le noyau augmente de un, la charge électrique diminue de un et le nombre de masse du noyau reste inchangé. Ainsi, la réaction de transformation de l'élément est la suivante :

Répondre. 21.

Cinq expériences ont été réalisées en laboratoire pour observer la diffraction à l'aide de différents réseaux de diffraction. Chacune des grilles était éclairée par des faisceaux parallèles de lumière monochromatique d’une longueur d’onde spécifique. Dans tous les cas, la lumière tombait perpendiculairement à la grille. Dans deux de ces expériences, le même nombre de maxima de diffraction principaux a été observé. Indiquez d'abord le numéro de l'expérience dans laquelle un réseau de diffraction avec une période plus courte a été utilisé, puis le numéro de l'expérience dans laquelle un réseau de diffraction avec une période plus grande a été utilisé.

Solution. La diffraction de la lumière est le phénomène d'un faisceau lumineux dans une région d'ombre géométrique. La diffraction peut être observée lorsque, sur le trajet d'une onde lumineuse, il existe des zones opaques ou des trous dans de grands obstacles opaques à la lumière, et que la taille de ces zones ou trous est proportionnelle à la longueur d'onde. L'un des dispositifs de diffraction les plus importants est le réseau de diffraction. Les directions angulaires vers les maxima du diagramme de diffraction sont déterminées par l'équation

d péchéφ = kλ (1),

Où d– période du réseau de diffraction, φ – angle entre la normale au réseau et la direction vers l'un des maxima du diagramme de diffraction, λ – longueur d'onde de la lumière, k– un nombre entier appelé ordre du maximum de diffraction. Exprimons à partir de l'équation (1)

En sélectionnant les paires en fonction des conditions expérimentales, nous sélectionnons d'abord 4 où un réseau de diffraction avec une période plus courte a été utilisé, puis le numéro de l'expérience dans laquelle un réseau de diffraction avec une période plus grande a été utilisé - c'est 2.

Répondre. 42.

Le courant circule à travers une résistance bobinée. La résistance a été remplacée par une autre, avec un fil du même métal et de la même longueur, mais ayant la moitié de la section transversale et la moitié du courant le traversait. Comment la tension aux bornes de la résistance et sa résistance changeront-elles ?

Pour chaque grandeur, déterminez la nature correspondante du changement :

1. Augmentera;
2. Diminuera;
3. Ne changera pas.

Notez les nombres sélectionnés pour chaque grandeur physique dans le tableau. Les chiffres dans la réponse peuvent être répétés.

Solution. Il est important de se rappeler de quelles valeurs dépend la résistance du conducteur. La formule pour calculer la résistance est

Loi d'Ohm pour une section du circuit, à partir de la formule (2), on exprime la tension

U = Je R (3).

Selon les conditions du problème, la deuxième résistance est constituée d'un fil du même matériau, de même longueur, mais de section transversale différente. La superficie est deux fois plus petite. En remplaçant par (1), nous constatons que la résistance augmente de 2 fois et que le courant diminue de 2 fois, donc la tension ne change pas.

Répondre. 13.

La période d'oscillation d'un pendule mathématique à la surface de la Terre est 1,2 fois supérieure à la période de son oscillation sur une certaine planète. Quelle est l’ampleur de l’accélération due à la gravité sur cette planète ? L'influence de l'atmosphère dans les deux cas est négligeable.

Solution. Un pendule mathématique est un système constitué d'un fil dont les dimensions sont bien plus grandes que les dimensions de la balle et de la balle elle-même. Des difficultés peuvent surgir si la formule de Thomson pour la période d'oscillation d'un pendule mathématique est oubliée.

T= 2π (1);

je– longueur du pendule mathématique ; g- Accélération de la gravité.

Par condition

Exprimons de (3) g n = 14,4 m/s2. Il est à noter que l'accélération de la gravité dépend de la masse de la planète et du rayon

Répondre. 14,4 m/s2.

Un conducteur droit de 1 m de long parcouru par un courant de 3 A se trouve dans un champ magnétique uniforme avec induction DANS= 0,4 Tesla à un angle de 30° par rapport au vecteur. Quelle est la force exercée par le champ magnétique sur le conducteur ?

Solution. Si vous placez un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique, le champ sur le conducteur porteur de courant agira avec une force ampère. Écrivons la formule du module de force Ampère

F UNE = Je LB sinα ;

F A = 0,6N

Répondre. F A = 0,6 N.

L'énergie du champ magnétique stockée dans la bobine lorsqu'un courant continu la traverse est égale à 120 J. Combien de fois faut-il augmenter l'intensité du courant circulant dans l'enroulement de la bobine pour que l'énergie du champ magnétique qui y est stockée augmente vers 5760 J.

Solution. L'énergie du champ magnétique de la bobine est calculée par la formule

Par condition W 1 = 120 J, alors W 2 = 120 + 5760 = 5880 J.

Alors le ratio actuel

Répondre. La force actuelle doit être augmentée 7 fois. Vous saisissez uniquement le chiffre 7 sur le formulaire de réponse.

Un circuit électrique se compose de deux ampoules, de deux diodes et d'un tour de fil connectés comme indiqué sur la figure. (Une diode ne permet au courant de circuler que dans un seul sens, comme indiqué en haut de l'image.) Laquelle des ampoules s'allumera si le pôle nord de l'aimant est rapproché de la bobine ? Expliquez votre réponse en indiquant les phénomènes et les modèles que vous avez utilisés dans votre explication.

Solution. Des lignes d'induction magnétique émergent du pôle nord de l'aimant et divergent. À mesure que l’aimant s’approche, le flux magnétique à travers la bobine de fil augmente. Conformément à la règle de Lenz, le champ magnétique créé par le courant inductif de la bobine doit être dirigé vers la droite. Selon la règle de la vrille, le courant doit circuler dans le sens des aiguilles d'une montre (vu de gauche). La diode du deuxième circuit de lampe passe dans cette direction. Cela signifie que la deuxième lampe s'allumera.

Répondre. La deuxième lampe s'allumera.

Longueur des rayons en aluminium L= 25 cm et surface en coupe S= 0,1 cm 2 suspendu à un fil par l'extrémité supérieure. L'extrémité inférieure repose sur le fond horizontal du récipient dans lequel l'eau est versée. Longueur de la partie immergée du rayon je= 10 cm. Trouvez la force F, avec lequel l'aiguille à tricoter appuie sur le fond du récipient, si l'on sait que le fil est situé verticalement. Densité de l'aluminium ρ a = 2,7 g/cm 3, densité de l'eau ρ b = 1,0 g/cm 3. Accélération de la gravité g= 10 m/s2

Solution. Faisons un dessin explicatif.

– Force de tension du fil ;

– Force de réaction du fond de la cuve ;

a est la force d'Archimède agissant uniquement sur la partie immergée du corps et appliquée au centre de la partie immergée du rayon ;

– la force de gravité agissant sur le rayon depuis la Terre et appliquée au centre de l’ensemble du rayon.

Par définition, la masse du rayon m et le module de force archimédien sont exprimés comme suit : m = SLρ une (1);

F une = Slρ dans g (2)

Considérons les moments d'efforts relatifs au point de suspension du rayon.

M(T) = 0 – moment de force de traction ; (3)

M(N)= T.-N.-L. cosα est le moment de la force de réaction d'appui ; (4)

En tenant compte des signes des moments, on écrit l'équation

considérant que selon la troisième loi de Newton, la force de réaction du fond du récipient est égale à la force F d avec lequel l'aiguille à tricoter appuie sur le fond du récipient nous écrivons N = F d et à partir de l'équation (7) nous exprimons cette force :

Remplaçons les données numériques et obtenons cela

F d = 0,025 N.

Répondre. F d = 0,025 N.

Cylindre contenant m 1 = 1 kg d'azote, lors des tests de résistance, explosé à la température t 1 = 327°C. Quelle masse d'hydrogène m 2 pourrait être stocké dans un tel cylindre à une température t 2 = 27°C, avec une marge de sécurité multipliée par cinq ? Masse molaire d'azote M 1 = 28 g/mol, hydrogène M 2 = 2 g/mole.

Solution.Écrivons l'équation d'état des gaz parfaits de Mendeleev – Clapeyron pour l'azote

Où V– volume du cylindre, T 1 = t 1 + 273°C. Selon les conditions, l'hydrogène peut être stocké sous pression p 2 = p 1 /5 ; (3) Considérant que

On peut exprimer la masse d'hydrogène en travaillant directement avec les équations (2), (3), (4). La formule finale ressemble à :

Après avoir remplacé les données numériques m 2 = 28g.

Répondre. m 2 = 28g.

Dans un circuit oscillant idéal, l'amplitude des fluctuations de courant dans l'inductance est Je suis= 5 mA, et l'amplitude de tension sur le condensateur Euh= 2,0 V. À l'heure t la tension aux bornes du condensateur est de 1,2 V. Trouvez le courant dans la bobine à ce moment.

Solution. Dans un circuit oscillatoire idéal, l’énergie oscillatoire est conservée. Pour un instant t, la loi de conservation de l'énergie a la forme

Pour les valeurs d'amplitude (maximales) nous écrivons

et à partir de l'équation (2) nous exprimons

Remplaçons (4) par (3). En conséquence nous obtenons :

je = Je suis (5)

Ainsi, le courant dans la bobine à ce moment tégal à

je= 4,0 mA.

Répondre. je= 4,0 mA.

Il y a un miroir au fond d'un réservoir de 2 m de profondeur. Un rayon de lumière traversant l’eau est réfléchi par le miroir et sort de l’eau. L'indice de réfraction de l'eau est de 1,33. Trouver la distance entre le point d'entrée du faisceau dans l'eau et le point de sortie du faisceau hors de l'eau si l'angle d'incidence du faisceau est de 30°

Solution. Faisons un dessin explicatif

α est l'angle d'incidence du faisceau ;

β est l'angle de réfraction du faisceau dans l'eau ;

AC est la distance entre le point d'entrée du faisceau dans l'eau et le point de sortie du faisceau hors de l'eau.

Selon la loi de réfraction de la lumière

Considérons le ΔADB rectangulaire. Dedans AD = h, alors DB = AD

On obtient l'expression suivante :

Remplaçons les valeurs numériques dans la formule résultante (5)

Répondre. 1,63 m.

En préparation à l'examen d'État unifié, nous vous invitons à vous familiariser avec programme de travail en physique pour les classes 7 à 9 de la ligne UMK de Peryshkina A.V. Et programme de travail de niveau avancé pour les classes 10-11 pour le matériel pédagogique Myakisheva G.Ya. Les programmes peuvent être consultés et téléchargés gratuitement pour tous les utilisateurs enregistrés.

Examen d'État unifié 2017 Physique Tâches typiques du test Loukachev

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Les tâches de test typiques en physique contiennent 10 ensembles de tâches variantes, compilées en tenant compte de toutes les caractéristiques et exigences de l'examen d'État unifié de 2017. L'objectif du manuel est de fournir aux lecteurs des informations sur la structure et le contenu des matériaux de mesure des tests de physique 2017, ainsi que sur le degré de difficulté des tâches. La collection contient des réponses à toutes les options de test, ainsi que des solutions aux problèmes les plus difficiles dans les 10 options. De plus, des exemples de formulaires utilisés lors de l'examen d'État unifié sont fournis. L'équipe d'auteurs est composée de spécialistes de la commission fédérale des matières de l'Examen d'État unifié en physique. Le manuel s'adresse aux enseignants pour préparer les élèves à l'examen de physique, et aux lycéens pour la préparation et la maîtrise de soi.

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Taille: 4,3 Mo

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CONTENU
Instructions pour effectuer les travaux 4
OPTION 1 9
Partie 1 9
Partie 2 15
OPTION 2 17
Partie 1 17
Partie 2 23
OPTION 3 25
Partie 1 25
Partie 2 31
OPTION 4 34
Partie 1 34
Partie 2 40
OPTION 5 43
Partie 1 43
Partie 2 49
OPTION 6 51
Partie 1 51
Partie 2 57
OPTION 7 59
Partie 1 59
Partie 2 65
OPTION 8 68
Partie 1 68
Partie 2 73
OPTION 9 76
Partie 1 76
Partie 2 82
OPTION 10 85
Partie 1 85
Partie 2 91
RÉPONSES. SYSTÈME D'ÉVALUATION DES EXAMENS
TRAVAUX SUR LA PHYSIQUE 94

Pour réaliser les travaux de répétition en physique, 3 heures 55 minutes (235 minutes) sont allouées. Le travail se compose de 2 parties, comprenant 31 tâches.
Dans les tâches 1-4, 8-10, 14, 15, 20, 24-26, la réponse est un nombre entier ou une fraction décimale finale. Écrivez le nombre dans le champ de réponse dans le texte de l'ouvrage, puis transférez-le selon l'exemple ci-dessous dans le formulaire de réponse n° 1. Il n'est pas nécessaire d'écrire des unités de mesure de grandeurs physiques.
La réponse aux tâches 27 à 31 comprend une description détaillée de l'ensemble de la progression de la tâche. Dans le formulaire de réponse n°2, indiquez le numéro de la tâche et notez sa solution complète.
Lors des calculs, il est permis d'utiliser une calculatrice non programmable.
Tous les formulaires d'examen d'État unifié sont remplis à l'encre noire brillante. Vous pouvez utiliser des stylos à gel, capillaires ou plumes.
Lorsque vous effectuez des devoirs, vous pouvez utiliser un brouillon. Les inscriptions au projet ne sont pas prises en compte lors de la notation des travaux.
Les points que vous recevez pour les tâches accomplies sont résumés. Essayez d'accomplir autant de tâches que possible et marquez le plus de points.