|
С1. Шайба, брошенная вдоль наклонной плоскости, скользит по ней, двигаясь вверх, а затем движется вниз. График зависимости модуля скорости шайбы от времени дан на рисунке. Найти угол наклона плоскости к горизонту.
С2. Рассчитайте КПД тепловой машины, использующей в качестве рабочего тела одноатомный идеальный газ и работающей по циклу, изображенному на рисунке.
|
С3. Чему равна энергия конденсатора емкости С, подключенного по электрической схеме, представленной на рисунке? Величины e, R и r считать известными.
С4. На дифракционную решетку с периодом d = 0,01 мм нормально к поверхности решетки падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны l = 600 нм. За решеткой, параллельно ее плоскости, расположена тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием f = 5 см. Чему равно расстояние между максимумами первого и второго порядков на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы?
С5. С какой скоростью вылетает a-частица из радиоактивного ядра, если она, попадая в однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл перпендикулярно его силовым линиям, движется по дуге окружности радиуса 0,5 м (a-частица – ядро атома гелия, молярная масса гелия 0,004 кг/моль).
Инструкция по проверке и оценке работ учащихся по физике
ЧАСТЬ 1
| № задания | ответ | № задания | ответ | № задания | ответ |
| A1 | A13 | A25 | |||
| A2 | A14 | A26 | |||
| A3 | A15 | A27 | |||
| A4 | A16 | A28 | |||
| A5 | A17 | A29 | |||
| A6 | A18 | A30 | |||
| A7 | A19 | A31 | |||
| A8 | A20 | A32 | |||
| A9 | A21 | A33 | |||
| A10 | A22 | A34 | |||
| A11 | A23 | A35 | |||
| A12 | A24 |
Часть 2
| задание | верный ответ | |||||
| B1 | ||||||
| B2 | ||||||
| B3 | ||||||
| B4 | ||||||
| B5 |
Часть 3
В зависимости от содержания задачи учитывается наличие схематического рисунка с указанием действующих сил, ссылка на физический закон, запись его в формульном виде, получение ответа в общем виде, численного результата, анализ полученного результата и т.п. При решении задачи способом, отличным от авторского (например, при совмещении этапов решения), эксперт оценивает, на какой этап предложенного авторами решения выходит экзаменуемый в своем решении. Затем эксперт при наличии обязательных элементов в решении (схематический рисунок, ссылка на законы) ставит сумму баллов за все пройденные этапы авторского решения. Приведение только верного ответа оценивается в 1 балл.
Если ученик не приступал к выполнению задания, то оно оценивается в 0 баллов.
С1. (максимум 4 балла). Задача считается решенной, если набрано не менее 3 баллов.
(1 балл). На основании графика зависимости модуля скорости от времени можно рассчитать модули ускорений шайбы при движении ее вверх a 1 = 1,5м/с2 и при движении вниз а 2 = 1 м/с2, а также сделать вывод о том, что при движении тела и вверх, и вниз действует сила трения, поскольку модули ускорений разные.
(1 балл). Наличие рисунка с указанием сил, действующих на тело, и ссылка на второй закон Ньютона или запись его в векторном виде: 
+ 
+ 
= m 
.
|
(1 балл). Наличие записи второго закона Ньютона в проекциях на ось, перпендикулярную плоскости, и ось, направленную вдоль плоскости вниз, для движения шайбы вверх (рис.):
N – mgcosa = 0, m a 1 = mgsina + mN,
для движения вниз:
m a 2 = mgsina – mN.
(1 балл) Решение системы уравнений с получением буквенного и численного ответа:
m(a 1+ a 2) = 2mgsina, sina = (a 1+ a 2)/2g,
sina = 0,125 или a = arcsin 0,125.
С2. (максимум 7 баллов) Задача считается решенной, если за нее набрано не менее 5 баллов.
(1 балл). Знание определение КПД тепловой машины, работающей по циклу 1-2-3-4: h = 
, где А1234 – работа газа в цикле,
Q13 – суммарное количество теплоты, полученное на участках цикла 1-2 и 2-3.
(1 балл). Знание геометрического смысла работы газа в в цикле. A1234 равна площади прямоугольника 1-2-3-4, изображающего график цикла в координатах p-V: A1234 = 2p0V0.
(1 балл). Понимание того, что тепло подводится к газу на участках 1-2 и 2-3, и того что на участке 2-3 по первому закону термодинамики оно затрачивается только на увеличение внутренней энергии, а на участке 2-3 на увеличение внутренней энергии и совершение работы в изобарном процессе:
Q13= DU13+ A13 = DU13 + A12 + A23 = DU13 + A23.
(1 балл) Умение рассчитывать работу в изобарном процессе 2-3:
А23 = 2p0×2V0 = 4p0V0.
(1 балл) Знание связи между внутренней энергией одноатомного идеального газа и абсолютной температурой: DU13 = 
nRT3 – nRT1.
(1 балл). Использование уравнения Клапейрона-Менделеева для перехода от значений Т к значениям p и V: DU13 = 2p0 3V0 – p0V0 = 
p0V0.
(1 балл) Совмещение всех уравнений для получения значения КПД и правильные алгебраические преобразования с получением численного ответа. Ответ 
может быть приведен и в виде округленной десятичной дроби.
|
|
С3. (максимум 5 баллов) Задача считается решенной, если за нее набрано не менее 3 баллов.
(1 балл) Использование связи между энергией, запасенной в конденсаторе, его емкостью и напряжением на нем для расчета энергии конденсатора: 
.
(1 балл) Указание на то, что напряжение на конденсаторе равно напряжению на резисторе 2R, поскольку ток по резисторам 4R и 5R в установившемся режиме в цепи не течет, и разность потенциалов на них равна нулю.
(1 балл). Применение закона Ома для участка цепи для вычисления напряжения на резисторе 2R: U = I×2R.
(1 балл) Применение закона Ома. Ток через резистор рассчитывается по закону Ома для замкнутой цепи, содержащей источник и резисторы сопротивлением R, 2R, 3R: 
.
(1 балл) Объединение трех уравнений для расчета энергии, запасенной в конденсаторе и правильные алгебраические преобразования с получением ответа, использующего известные из условия задачи величины:
.
С4. (максимум 9 баллов). Задача считается решенной, если за нее набрано не менее 6 баллов.
(1 балл). Понимание принципа действия дифракционной решетки и структуры картины, наблюдаемой на экране.
На экране наблюдаются светлые и темные полосы в результате интерференции световых пучков, образующихся в результате дифракции света на решетке. Прозрачную щель решетки можно представить согласно принципу Гюйгенса-Френеля совокупностью тонких светящихся нитей, параллельных краям щели, которые излучают когерентные цилиндрические волны. Поскольку в условии ничего не говорится о ширине щелей, будем считать их достаточно узкими. Светлые полосы на экране свидетельствуют о том, что волны от разных щелей приходят в эти точки в одинаковой фазе и интерферируют, давая максимум интенсивности световой волны.
(1 балл) Наличие рисунка с ходом лучей от двух щелей через линзу с соблюдением законов геометрической оптики, демонстрирующих путь волн интерферирующих в заданной точке экрана.
На рис. показан ход лучей 1 и 2 (луч – направление распространения световой волны), образующих интерференционный максимум первого порядка на расстоянии X1 от центрального (нулевого) максимума. Ход лучей, образующих второй максимум, строится аналогично, только лучи 3 и 4 пойдут под бóльшим по сравнению с j1 углом j2 по отношению к главной оптической оси линзы.
(1 балл). Вычисление разности хода лучей s1 и s2, образующих первый и второй максимумы, на основе знания геометрии и тригонометрии:
s1 = ВС = d sinj1, s2 = d sinj2.
(1 балл) Указание на то, что прохождение лучей через линзу не приводит к изменению их разности фаз.
(1 балл). Использование условия интерференционных максимумов первого и второго порядков: d sinj1= l, d sinj2 = 2l.
(1 балл). Использование геометрических соотношений для вычисления расстояния между первым и вторым максимумами с использованием фокусного расстояния линзы.
Из рис. видно, что: Х1 = f tgj1, Х2 = f tgj2.
Откуда следует, что искомое расстояние между максимумами равно:
Х2 – Х1 = f(tgj2 – tgj1).
(1 балл). Доказательство малости углов j и j2 и использование их малости для замены тангенсов углов их синусами.
Учтя, что при малых углах j (малость углов sinj = 0,06 Þ j» 3о можно проверить, используя данные задачи) sinj = tgj = j, получим:
Х2 – Х1 = f(sinj2 – sinj1) = f (2l/d – l/d) = fl/d.
(1 балл). Получение численного ответа в результате правильных арифметических расчетов с использованием числовых значений условия.
Подставив численные значения физических величин, выраженных в СИ, получаем ответ: Х2 – Х1 = 3×10–3 м = 3 мм.
С5. (максимум 5 баллов) Задача считается решенной, если за нее набрано не менее 3 баллов.
(1 балл). Использование взаимосвязи модуля силы Лоренца с зарядом частицы, ее скоростью, модулем вектора индукции магнитного поля и углом между направлением вектора магнитной индукции и вектором скорости для вычисления силы Лоренца в заданных условиях: FЛ = BVq sina.
В однородном магнитном поле заряженная частица будет двигаться по окружности, если угол между вектором индукции магнитного поля и вектором скорости равен 90о: a = 90о Þ sina = 1, FЛ = BVq.
(1 балл). Использование второго закона Ньютона для описания движения частицы по окружности с центростремительным ускорением а под действием силы Лоренца, взаимосвязи центростремительного ускорения при равномерном движении по окружности с модулем вектора скорости и радиусом окружности:
FЛ.= m a, a = 
.
(1 балл) Заряд q альфа-частицы равен по модулю удвоенному заряду электрона: q = 2e, а масса примерно равна массе атома гелия: m = M/NA.
(1 балл) Совместное решение системы уравнений с получением ответа в общем виде: 
.
(1 балл) Подстановка численных данных и правильные арифметические расчеты: V = 1,9 × 107 м/с.
