Задание 20 ЕГЭ по физике

Чтобы обнаружить зависимость тока от ЭДС, у двух схем должна отличаться только ЭДС, а внутреннее сопротивление r и внешнее сопротивление — совпадать.

Схема 2 — 2ℰ, r, 2R; схема 4 — ℰ, r, 2R. Других пар с одинаковыми r и R и разной ЭДС нет.

Ответ: 24.

Задание проверяет выбор условий для исследования зависимости объёма газа от давления. При постоянных массе и температуре одного и того же газа выполняется закон Бойля — Мариотта: pV = const. Подходят сосуды 3 и 5: масса газа в каждом 15 г, температура 20 °C, а давления равны 150 кПа и 200 кПа. Тогда V₃/V₅ = p₅/p₃ = 200/150 = 4/3; другие пары с разными давлениями не сохраняют одновременно массу и температуру.

Ответ: 35.

Задание проверяет умение выбрать приборы для измерения сопротивления резистора.

По закону Ома R = U/I: нужно измерить напряжение U в вольтах и силу тока I в амперах, тогда сопротивление получится в омах.

Предметы 1 и 3 подходят: амперметр включают последовательно с резистором, а вольтметр — параллельно ему.

Лампочка, катушка индуктивности и конденсатор не измеряют необходимые величины, поэтому варианты 2, 4 и 5 не подходят.

Ответ: 13.

Задание проверяет выбор оборудования для определения ускорения свободного падения с помощью нитяного маятника.

При малых колебаниях T = 2π√(l/g), откуда g = 4π²l/T²; длину l измеряют от точки подвеса до центра шарика в метрах, период T — в секундах, g получают в м/с².

Вариант 1 верен: секундомер позволяет измерить время t нескольких колебаний и найти период T = t/N, где N — число колебаний.

Вариант 5 верен: алюминиевый шарик нужен в качестве груза маятника.

Варианты 2, 3 и 4 неверны: измерять силу, объём и массу для этого способа не требуется.

Ответ: 15.

Задание проверяет выбор установок для исследования зависимости ускорения от коэффициента трения.

При скольжении вниз по наклонной плоскости a = g(sin α − μ cos α).

Для исследования изменяют коэффициент трения, сохраняя одинаковыми массу тела и угол наклона плоскости.

Установки 4 и 5 подходят: в обеих масса равна m, угол равен α, а коэффициенты трения составляют 2μ и μ соответственно.

Установки 1 и 3 имеют угол 2α, а установка 2 — массу 2m; подходящей пары с изменением только коэффициента трения среди них нет.

Ответ: 45.

Задание проверяет умение выбрать приборы для определения мощности тока в лампочке.

Мощность вычисляют по формуле P = UI: при напряжении в вольтах и силе тока в амперах мощность получается в ваттах.

Подходят предметы 2 и 3: амперметр измеряет ток через лампочку при последовательном включении, а вольтметр — напряжение на ней при параллельном включении.

Резистор, конденсатор и катушка индуктивности не измеряют ток и напряжение, поэтому варианты 1, 4 и 5 не подходят.

Ответ: 23.

Задание проверяет выбор оборудования для определения показателя преломления стекла.

При переходе света из воздуха в стекло n ≈ sin α/sin β, где углы падения и преломления отсчитывают от нормали к поверхности.

Пункт 1 верен: стеклянная пластина позволяет получить и построить преломлённый луч.

Пункт 2 верен: линейкой проводят линии и измеряют отрезки, которые при построении окружности циркулем позволяют найти отношение синусов углов.

Пункт 3 неверен, поскольку пластина изготовлена из другого материала; пункты 4 и 5 не нужны для этого способа измерения.

Ответ: 12.

Задание проверяет выбор электрических цепей для исследования зависимости силы тока от внутреннего сопротивления источника.

По закону Ома для полной цепи I = ε/(R + r), поэтому нужно изменять r при одинаковых ε и R.

Подходят цепи 4 и 5: ЭДС равна 24 В, внешнее сопротивление равно 12 Ом, а внутренние сопротивления составляют 2 Ом и 4 Ом.

Токи различаются: I₄ = 24/(12 + 2) ≈ 1,71 А, I₅ = 24/(12 + 4) = 1,5 А.

Цепи 1, 2 и 3 не имеют пары с одинаковыми ЭДС и внешним сопротивлением.

Ответ: 45.

Задание проверяет умение планировать исследование зависимости давления газа от объёма. По уравнению pV = (m/M)RT необходимо сохранять одинаковыми массу газа, его молярную массу и температуру. Массы по условию одинаковы, а в сосудах 1 и 3 находится один газ — аргон — при одинаковой температуре 320 К. Объёмы различаются: 6 л и 4 л, поэтому эта пара подходит. Сосуды 2 и 5 содержат неон при разных температурах, а сосуд 4 отличается от сосудов 1 и 3 температурой, поэтому эти варианты не подходят для выбранного сравнения. Ответ: 13.

Задание проверяет умение выбрать условия для исследования зависимости давления газа от его массы. Из уравнения pV = (m/M)RT следует: p = mRT/(MV). Значит, нужно сохранить одинаковыми объём, температуру и вид газа, изменяя его массу. Сосуды 1 и 3 подходят: в обоих находится аргон при 320 К в объёме 6 л, а массы равны 10 г и 8 г. Остальные сосуды не образуют пары с одинаковыми объёмом и температурой. Ответ: 13.

Задание проверяет умение выбрать маятники для исследования зависимости периода от массы шарика.

Нужно изменить массу, сохранив одинаковыми длину нити и размеры шарика; начальные отклонения также должны быть одинаковыми.

Маятники 3 и 5 подходят: длина каждой нити 1,0 м, объём каждого шарика 5 см³, но материалы различаются.

По формуле m = ρV при одинаковом объёме стальной и алюминиевый шарики имеют разные массы.

Маятники 1, 2 и 4 не подходят: среди них нет пары с одинаковой длиной нити и разными массами шариков.

Ответ: 35.

Задание проверяет выбор маятников для исследования зависимости частоты колебаний от длины нити. Следует выбрать разные длины при одинаковых объёме и материале грузов, а колебания проводить при одинаковом малом начальном отклонении. Частота малых колебаний математического маятника определяется формулой ν = (1/(2π))√(g/l). Подходят маятники 2 и 5: оба груза алюминиевые объёмом 60 см³, а длины нитей составляют 150 см и 200 см. Ответ: 25.

Задание проверяет умение выбрать цепи для исследования зависимости силы тока от внешнего сопротивления.

По закону Ома для полной цепи I = ε/(R + r), поэтому изменять нужно R, сохраняя одинаковыми ε и r.

Подходят цепи 2 и 5: у обеих ε = 6 В и r = 0,5 Ом, а внешние сопротивления равны 8 Ом и 16 Ом соответственно.

Остальные цепи не образуют подходящей пары с одинаковыми ЭДС и внутренним сопротивлением, но разными внешними сопротивлениями.

Ответ: 25.

Задание проверяет планирование опыта по исследованию зависимости частоты колебаний тока от ёмкости конденсатора. Следует выбрать разные ёмкости при одинаковых индуктивности катушки и максимальном напряжении на конденсаторе. Частота идеального контура определяется формулой ν = 1/(2π√(LC)). Подходят контуры 2 и 4: индуктивность равна 6 мГн, максимальное напряжение — 8 В, а ёмкости составляют 5 мкФ и 10 мкФ. Ответ: 24.

Задание проверяет выбор оборудования для определения оптической силы собирающей линзы.

Экран, вариант 3, нужен для получения резкого действительного изображения пламени свечи.

Линейка, вариант 2, позволяет измерить расстояние a от свечи до линзы и расстояние b от линзы до экрана.

Для тонкой линзы D = 1/F = 1/a + 1/b; если расстояния выражены в метрах, оптическая сила получается в диоптриях.

Гальванометр и динамометр измеряют другие величины, а зеркало для этого способа не требуется.

Ответ: 23.

Задание проверяет умение выбрать цепи для исследования зависимости силы тока от внутреннего сопротивления источника.

По закону Ома для полной цепи I = ε/(R + r), поэтому изменять нужно r при одинаковых ε и R.

Подходят цепи 2 и 4: у обеих ε = 6 В и R = 10 Ом, а внутренние сопротивления равны 2 Ом и 1 Ом соответственно.

Остальные цепи не образуют подходящей пары: вместе с r изменяется ЭДС или внешнее сопротивление.

Ответ: 24.

Задание проверяет выбор контуров для исследования зависимости частоты свободных электромагнитных колебаний от ёмкости конденсатора. Нужно изменять ёмкость, сохраняя одинаковыми остальные приведённые характеристики. По формуле Томсона ν = 1/(2π√(LC)), поэтому при постоянной индуктивности увеличение ёмкости уменьшает частоту. Подходят контуры 1 и 3: индуктивность равна 8 мГн, максимальная сила тока — 0,12 А, а ёмкости составляют 1,2 мкФ и 2,4 мкФ. Ответ: 13.

Задание проверяет умение выбрать конденсаторы для исследования зависимости электроёмкости от площади пластин.

По формуле C = ε₀εS/d для такого опыта необходимо сохранить одинаковыми диэлектрик и расстояние между пластинами.

Подходят конденсаторы 2 и 3: у обоих d = 0,4 мм, пространство между пластинами заполнено слюдой.

Их площади различаются: 30 см² и 20 см², поэтому электроёмкость конденсатора 2 в 1,5 раза больше электроёмкости конденсатора 3.

Ответ: 23.

Задание проверяет умение подбирать оборудование для измерения ускорения свободного падения. Для малых колебаний нитяного маятника T = 2π√(l/g), откуда g = 4π²l/T². Секундомер, вариант 1, нужен для измерения времени t нескольких полных колебаний N и вычисления периода T = t/N. Линейка, вариант 2, нужна для измерения длины l от точки подвеса до центра шарика; длину выражают в метрах, время — в секундах, тогда g получают в м/с². Мензурка, весы и динамометр не нужны: объём, масса шарика и сила в эту формулу не входят. Ответ: 12.

Задание проверяет умение выбирать проводники для исследования зависимости сопротивления от длины. Согласно формуле R = ρl/S, нужно изменять длину, сохраняя материал, площадь поперечного сечения и температуру проводников. Подходят проводники 3 и 5: оба медные, имеют диаметр 1,0 мм, но их длины равны 100 см и 200 см. При одинаковой температуре сопротивление проводника 5 будет вдвое больше сопротивления проводника 3. Остальные проводники отличаются от выбранных материалом или диаметром и не образуют другой подходящей пары. Ответ: 35.