Часть 1

№ задания	Ответ	№ задания	Ответ
А1	3	А14	1
А2	2	А15	3
А3	2	А16	3
А4	1	А17	3
А5	4	А18	1
А6	2	А19	2
А7	4	А20	4
А8	2	А21	4
А9	1	А22	4
А10	3	А23	2
А11	2	А24	3
А12	4	А25	1
А13	1

Часть 2

№ задания	Ответ
В1	213
В2	34
В3	15
В4	59
В5	9

Часть 3

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ

С РАЗВЕРНУТЫМ ОТВЕТОМ

С1. На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают постоянный ток. Каковы в этом случае показания амперметра, подключенного к левой катушке? Как изменятся показания амперметра, если в течение некоторого времени напряжение на концах правой катушки постепенно увеличивать? Ответ поясните, указав какие физические законы и явления вы использовали для объяснения.
Образец возможного решения

1. Пока по правой катушке идет постоянный ток, амперметр не фиксирует наличие тока в левой катушке. При изменении силы тока в цепи правой катушки амперметр фиксирует некоторую силу тока.

2. При увеличении напряжения на концах правой катушки сила тока через нее в соответствии с законом Ома также увеличивается. Изменение тока вызывает изменение индукции магнитного поля, создаваемого правой катушкой. При этом изменяется магнитный поток через левую катушку. Наблюдается явление электромагнитной индукции: в соответствии с законом Фарадея в левой катушке возникает ЭДС индукции, а амперметр фиксирует электрический ток.
С2. Однородный цилиндр с площадью поперечного сечения 10^–2 м² плавает на границе несмешивающихся жидкостей с плотностью 800 кг/м³ и 1000 кг/м³ (см. рисунок). Пренебрегая сопротивлением жидкостей, определите массу цилиндра, если период его малых вертикальных колебаний c.

Образец возможного решения

При выведении цилиндра из положения равновесия возникает возвращающая сила .

Поскольку эта сила пропорциональна смещению x, период малых собственных колебаний можно найти по формуле:

, где .

Тогда кг.

С3. В понтон, лежащий на дне моря, закачивается сверху воздух. Вода вытесняется из понтона через нижнее отверстие (см. рисунок), и когда объем воздуха в понтоне достигает 28 м³, понтон всплывает вместе с прикрепленным к нему грузом. В момент начала подъема расстояние от поверхности воды в понтоне до поверхности воды в море равно 73,1 м. Масса оболочки понтона 2710 кг. Определите массу поднимаемого груза. Температура воды равна 7С, атмосферное давление на уровне моря равно 10⁵ Па. Объемом груза и стенок понтона пренебречь.
Образец возможного решения

Понтон с грузом начнет всплывать при условии: rVg = Mg + m_гg + m_вg, где М и m_г — масса оболочки понтона и масса груза, V и m_в — объем и масса воздуха в понтоне, r — плотность воды.

Следовательно, m_г = rV – М – m_в.

Согласно уравнению Менделеева–Клапейрона, для воздуха в понтоне имеем:

pV = , причем давление воздуха равно давлению воды на заданной глубине h: p = р_а + rgh, где р_а — атмосферное давление. Отсюда:

= ≈ 290 (кг). Следовательно,

m_г = 10³·28 – 2,71·10³ – 0,29·10³ ≈ 25·10³ (кг). Ответ: М = 25·10³ кг.

С4. Две большие параллельные неподвижные вертикальные пластины расположены напротив друг друга. Расстояние между пластинами равно d. Пластины заряжены равномерно разноименными зарядами. Напряженность поля в зазоре между пластинами равна Е. Посередине между ними помещен шарик с зарядом q  и массой m. После того как шарик отпустили, он начинает падать, и ударяется об одну из пластин. Насколько уменьшится высота шарика над землей h к моменту его удара об одну из пластин?

Образец возможного решения

ma_эл = F_эл где F_эл = qE
₀ = 0  .


С5. Положительно заряженный шарик массой m подвешен на нити длиной L и равномерно движется по окружности в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией (см. рисунок). Заряд шарика q. Нить образует с вертикалью угол  = 60°. Найдите угловую скорость равномерного обращения шарика по окружности.










 L

L

m

Образец возможного решения

Шарик движется под действием силы тяжести, силы Лоренца и силы упругости нити. II-й закон Ньютона

Центростремительное ускорение

Решая квадратное уравнение, находим выражение для скорости равномерного движения

. Угловая скорость , следовательно,



С6. На рисунке изображены несколько энергетических уровней атома и указаны длины волн фотонов, излучаемых и поглощаемых при переходах с одного уровня на другой. Экспериментально установлено, что минимальная длина волны для фотонов, излучаемых при переходах между этими уровнями, равна ₀ = 250 нм. Какова величина ₁₃, если ₃₂ = 545 нм, ₂₄ = 400 нм?
Образец возможного решения

Минимальная длина волны соответствует максимальной частоте и энергии фотона. То есть ₀ = ₄₁, и ₁₄ =

Имеем: ;

.

Частота фотона, испускаемого атомом при переходе с одного уровня энергии на другой, пропорциональна разности энергий этих уровней. Поэтому ₁₃ = ₁₄ – ₂₄ + ₃₂ = 110¹⁵ Гц, .