Демоверсия ЕГЭ 2020 по физике с ответами. Экзаменационная работа включает в себя 32 задания. На выполнение экзаменационной работы по физике отводится 235 минут.
Ответами к заданиям 1–24 являются слово, число или последовательность цифр или чисел.
1. Из двух городов навстречу друг другу с постоянной скоростью движутся два автомобиля. На графике показано изменение расстояния между автомобилями с течением времени. Каков модуль скорости первого автомобиля в системе отсчёта, связанной со вторым автомобилем?
2. Два одинаковых маленьких шарика массой m каждый, расстояние между центрами которых равно r, притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,2 пН. Каков модуль сил гравитационного притяжения двух других шариков, если масса каждого из них равна 2m, а расстояние между их центрами равно 2r?
3. Максимальная высота, на которую шайба массой 40 г может подняться по гладкой наклонной плоскости относительно начального положения, равна 0,2 м. Определите кинетическую энергию шайбы в начальном положении. Сопротивлением воздуха пренебречь.
4. Человек несёт груз на легкой палке (см. рисунок).
Чтобы удержать в равновесии груз весом 80 Н, он прикладывает к концу B палки вертикальную силу 30 Н. OB = 80 см. Чему равно OA?
5. В таблице представлены данные о положении шарика, прикрепленного к пружине и колеблющегося вдоль горизонтальной оси Ох, в различные моменты времени.
Из приведенного ниже списка выберите два правильных утверждения относительно этих колебаний.
1) Потенциальная энергия пружины в момент времени 2,0 с максимальна.
2) Период колебаний шарика равен 4,0 с.
3) Кинетическая энергия шарика в момент времени 1,0 с минимальна.
4) Амплитуда колебаний шарика равна 30 мм.
5) Полная механическая энергия маятника, состоящего из шарика и пружины, в момент времени 2,0 с минимальна.
6. Деревянный шарик плавает в стакане с водой. Как изменятся сила тяжести, действующая на шарик, и глубина погружения шарика в жидкость, если он будет плавать в подсолнечном масле?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Сила тяжести, действующая на шарик | Глубина погружения шарика в жидкость |
7. После удара в момент t = 0 шайба начала скользить вверх по гладкой наклонной плоскости со скоростью υ0, как показано на рисунке. В момент t0 шайба вернулась в исходное положение. Графики А и Б отображают изменение с течением времени физических величин, характеризующих движение шайбы.
Установите соответствие между графиками и физическими величинами, изменение которых со временем эти графики могут отображать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
1) полная механическая энергия Eмех
2) проекция импульса py
3) кинетическая энергия Eк
4) координата у
8. В ходе эксперимента давление разреженного газа в сосуде снизилось в 5 раз, а средняя энергия теплового движения его молекул уменьшилась в 2 раза. Во сколько раз уменьшилась при этом концентрация молекул газа в сосуде?
9. На рисунке показано расширение газообразного гелия двумя способами: 1-2 и 3-4.
Найдите отношение A12/A34 работ газа в процессах 1-2 и 3-4.
10. На рисунке показана зависимость температуры металлической детали массой 2 кг от переданного ей количества теплоты.
Чему равна удельная теплоемкость металла?
11. Сосуд разделен на две равные по объёму части пористой неподвижной перегородкой. В начальный момент времени в левой части сосуда содержится 4 моль гелия, в правой – 40 г аргона. Перегородка может пропускать молекулы гелия и является непроницаемой для молекул аргона. Температура газов одинаковая и остается постоянной.
Выберите два верных утверждения, описывающих состояние газов после установления равновесия в системе.
1) Концентрация гелия в правой части сосуда в 2 раза меньше, чем аргона.
2) Отношение давления газов в правой части сосуда к давлению газа в левой части равно 1,5.
3) В правой части сосуда общее число молекул газов меньше, чем в левой части.
4) Внутренняя энергия гелия и аргона одинакова.
5) В результате установления равновесия давление в правой части сосуда увеличилось в 3 раза.
12. Температуру холодильника тепловой машины Карно понизили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины и работа газа за цикл?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| КПД тепловой машины | Работа газа за цикл |
13. Положительный точечный заряд +q находится в поле двух неподвижных точечных зарядов: положительного +Q и отрицательного –Q (см. рисунок).
Куда направлено относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) ускорение заряда +q в этот момент времени, если на него действуют только заряды +Q и –Q? Ответ запишите словом (словами).
14. Пять одинаковых резисторов с сопротивлением R = 1 Ом соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I = 2 А (см. рисунок).
Какое напряжение показывает идеальный вольтметр?
15. На рисунке показан график зависимости магнитного потока, пронизывающего контур, от времени.
На каком из участков графика (1, 2, 3 или 4) в контуре возникает максимальная по модулю ЭДС индукции?
16. Плоский воздушный конденсатор ёмкостью С0, подключенный к источнику постоянного напряжения, состоит из двух металлических пластин, находящихся на расстоянии d0 друг от друга. Расстояние между пластинами меняется со временем так, как показано на графике.
Выберите два верных утверждения, соответствующих описанию опыта.
1) В момент времени t4 емкость конденсатора увеличилась в 5 раз по сравнению с первоначальной (при t = 0).
2) В интервале времени от t1 до t4 заряд конденсатора возрастает.
3) В интервале времени от t1 до t4 энергия конденсатора равномерно уменьшается.
4) В промежутке времени от t1 до t4 напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора остаётся постоянной.
5) В промежутке времени от t1 до t4 напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора убывает.
Альфа-частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменятся ускорение альфа-частицы и частота её обращения, если уменьшить ее кинетическую энергию?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Ускорение α-частицы | Частота обращения α-частицы |
18. Исследуется электрическая цепь, собранная по схеме, представленной на рисунке.
Определите формулы, которые можно использовать для расчётов показаний амперметра и вольтметра. Измерительные приборы считать идеальными.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ПОКАЗАНИЯ ПРИБОРОВ
А) показания амперметра
Б) показания вольтметра
ФОРМУЛЫ
19. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространенность изотопа в природе.
Укажите число протонов и число нейтронов в ядре самого распространенного стабильного изотопа лития.
| Число протонов | Число нейтронов |
20. Образец радиоактивного висмута находится в закрытом сосуде. Ядра висмута испытывают α-распад с периодом полураспада пять суток. Какая доля (в процентах) от исходно большого числа ядер этого изотопа висмута распадётся за 15 суток?
21. На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта.
На графике А представлена зависимость энергии фотонов, падающих на катод, от физической величины x1, а на графике Б – зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от физической величины x2.
Какая из физических величин отложена на горизонтальной оси на графике А и какая – на графике Б?
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА x
1) длина волны
2) массовое число
3) заряд ядра
4) частота
22. Пакет, в котором находится 200 шайб, положили на весы. Весы показали 60 г. Чему равна масса одной шайбы по результатам этих измерений, если погрешность весов равна ±10 г? Массу самого пакета не учитывать.
23. Ученик изучает законы постоянного тока. В его распоряжении имеется пять аналогичных электрических цепей (см. рисунок) с различными источниками и внешними сопротивлениями, характеристики которых указаны в таблице.
Какие две цепи необходимо взять ученику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость силы тока, протекающего в цепи, от внешнего сопротивления.
24. Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звездах.
Выберите все верные утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд.
1) Температура звезды α Центавра А соответствует температуре звезд спектрального класса О.
2) Звезда Ригель является сверхгигантом.
3) Наше Солнце относится к гигантам спектрального класса B.
4) Средняя плотность звезды Сириус В больше, чем у Солнца.
5) Звезда ε Возничего В относится к звёздам главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга – Рессела.
Ответом к заданиям 25 и 26 является число.
25. Медный прямой проводник расположен в однородном магнитном поле, модуль вектора магнитной индукции которого равен 20 мТл. Силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно проводнику. К концам проводника приложено напряжение 3,4 В. Определите площадь поперечного сечения проводника, если сила Ампера, действующая на него, равна 6 Н. Удельное сопротивление меди равно 1,7·10–8 Ом·м.
26. В опыте по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. При этом измеряется запирающее напряжение. В таблице представлены результаты исследования зависимости запирающего напряжения U, от длины волны λ падающего света.
| Запирающее напряжение U, В | 0,4 | 0,6 |
| Длина волны света λ, нм | 546 | 491 |
Чему равна постоянная Планка по результатам этого эксперимента? Ответ округлите до десятых.
Для записи ответов на задания 27–32 запишите сначала номер задания (27, 28 и т. д.), а затем решение соответствующей задачи.
27. 1 моль разреженного гелия участвует в циклическом процессе 1–2–3–4–1, график которого изображён на рисунке в координатах V–T, где V – объем газа, Т – абсолютная температура. Постройте график цикла в координатах p–V, где р – давление газа, V – объем газа. Опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики, объясните построение графика. Определите, во сколько раз работа газа в процессе 2–3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4–1.
Полное правильное решение каждой из задач 28–32 должно содержать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчеты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение.
28. Брусок массой 2 кг движется по горизонтальному столу. На тело действует сила F под углом α = 30° к горизонту (см. рисунок).
Коэффициент трения между бруском и столом равен 0,3. Каков модуль силы F, если модуль силы трения, действующей на тело, равен 7,5 Н?
29. Два небольших шара массами m1 = 0,2 кг и m2 = 0,3 кг закреплены на концах невесомого стержня AB, расположенного горизонтально на опорах C и D (см. рисунок).
Расстояние между опорами l = 0,6 м, а расстояние AC равно 0,2 м. Чему равна длина стержня L, если сила давления стержня на опору D в 2 раза больше, чем на опору C? Сделайте рисунок с указанием внешних сил, действующих на систему тел «стержень – шары».
30. Гелий в количестве ν = 3 моль изобарно сжимают, совершая работу A1 = 2,4 кДж. При этом температура гелия уменьшается в 4 раза: T2 = T1/T4. Затем газ адиабатически расширяется, при этом его температура изменяется до значения T3 = T1/8. Найдите работу газа А2 при адиабатном расширении. Количество вещества в процессах остается неизменным.
31. Маленький шарик массой m с зарядом q = 5 нКл, подвешенный к потолку на легкой шелковой нитке длиной l = 0,8 м, находится в горизонтальном однородном электростатическом поле E с модулем напряженности поля E = 6 ⋅ 105 В/м (см. рисунок).
Шарик отпускают с нулевой начальной скоростью из положения, в котором нить вертикальна. В момент, когда нить образует с вертикалью угол α = 30°, модуль скорости шарика υ = 0,9 м/с. Чему равна масса шарика m? Сопротивлением воздуха пренебречь.
32. Квадратная проволочная рамка со стороной l = 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией B. На рисунке изображена зависимость проекции вектора B на перпендикуляр к плоскости рамки от времени.
Какое количество теплоты выделится в рамке за время t = 10 с, если сопротивление рамки R = 0,2 Ом?
Ответы на Демоверсию ЕГЭ 2020 по физике
1-40
2-0,2
3-0,08
4-30
5-23
6-31
7-42
8-2,5
9-1
10-900
11-25
12-11
13. Вправо
14-1
15-2
16-12
17-23
18-43
19-34
20-87,5
21-14
22. 0,300±05
23-15
24-245
25-1,5
26-5,2
27.
1) A23/A41 = 3.
2) Перестроим график цикла в координатах p–V.
Процесс 1–2 является изохорным, в нём абсолютная температура газа увеличилась в 3 раза, а значит, согласно закону Шарля (p/T = const) и давление газа увеличилось в 3 раза.
Процесс 2–3 является изобарным, поскольку его график в координатах V–T проходит через начало координат (V/T = const). В этом процессе и объем, и абсолютная температура газа увеличились в 2 раза.
В процессе 3–4 газ изохорно уменьшил свою абсолютную температуру и давление в 3 раза, а в процессе 4–1 изобарно вернулся в исходное состояние (см. рисунок).
3) Из графика видно, что работа газа в процессе 2–3 A23 = 3p0(2V0 − V0) = 3p0V0, а модуль работы внешних сил в процессе 4–1 |A41| = p0(2V0 − V0) = p0V0.
Таким образом, искомое отношение A23/|A41| = 3
28.
На брусок, кроме сил F и FТр, действуют еще сила тяжести mg и сила реакции опоры N. Проекция второго закона Ньютона на вертикальную ось имеет вид: 0 = N − mg − Fsinα.
Сила трения скольжения FТр = μN = μ(mg + Fsinα).
Для искомой силы получаем:
F = FТр − μmg / μsinα = 7,5 − 0,3 ⋅ 2 ⋅ 10 / 0,3 ⋅ 0,5 = 10 Н.
29.
1) На твердое тело, образованное стержнем и двумя шарами, действуют силы тяжести mg1 и mg2, приложенные к центрам шаров, и силы реакции опор N1 и N2. По третьему закону Ньютона, модули сил реакции равны соответствующим модулям сил давления стержня на опоры, поэтому
2) В инерциальной системе отсчета Oxy, связанной с Землей, условия равновесия твёрдого тела приводят к системе уравнений:
| N1 + N2 − m1g − m2g = 0 — центр масс не движется вдоль оси Oy
| N1x + N2(l + x) − m2gL = 0 — нет вращения вокруг оси
Здесь x = AC = 0,2 м – плечо силы реакции N1.
3) С учетом условия N2 = 2N1 систему логично привести к виду:
| 3N1 = m1 + m2g
| (3x + 2l)N1 = m2gL
Поделив второе уравнение на первое, получим:
L m2 / m1 + m2 = x + 2/3l, откуда:
L = (1 + m1/m2) ⋅ (x + 2/3l) = (1 + 0,2/0,3) ⋅ (0,2 + 2/30,6) = 1 м.
30.
1) При изобарном сжатии над гелием совершается работа, модуль которой
A1 = |pΔV|,
где р – давление гелия в этом процессе, ΔV – изменение его объема.
2) В соответствии с уравнением Клапейрона – Менделеева для этого процесса можно записать:
pΔV = νR(T1 − T2).
3) В адиабатном процессе (процессе без теплообмена) в соответствии с первым законом термодинамики сумма изменения внутренней энергии газа и его работы равна нулю:
3/2νR(T3 − T2) + A2 = 0.
При записи последнего соотношения учтено выражение для изменения внутренней энергии идеального одноатомного газа:
ΔU = 3/2νR(T3 − T2).
Преобразуя записанные уравнения с учетом соотношений температур, заданных в условии задачи, получаем:
A1 = 3νRT2; A2 = 3/4νRT2.
Следовательно,
A2 = A4/4 = 2400/4 = 600 Дж
Ответ: A2 = 600 Дж
31.
1) Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. На шарик действуют вертикальная сила тяжести mg, горизонтальная сила со стороны электрического поля qE и вдоль нити сила ее натяжения T (см. рисунок).
2) По теореме об изменении кинетической энергии материальной точки в ИСО, ΔEкин = Aвсех сил. Работа силы T равна нулю, так как эта сила в любой момент времени перпендикулярна скорости шарика.
Силы mg и qE потенциальны, поэтому их работа при переходе из начальной точки в конечную не зависит от выбора траектории.
3) Выберем траекторию перехода в виде двух последовательных шагов: сначала из исходного положения вверх на расстояние h, затем по горизонтали на расстояние b в конечное положение. На этой траектории сумма работ силы тяжести и силы со стороны электрического поля
A = −mgh + qEb, где h = l(1 − cosα), b = lsinα.
4) В результате получаем:
ΔEкин = mυ2 − 0 = Aвсех сил = −mgl(1 − cosα) + qElsinα.
Отсюда:
m = 2qElsinα / υ2 + 2gl(1 − cosα) = 2 ⋅ 5 ⋅ 10−9 ⋅ 6 ⋅ 105 ⋅ 0,8 ⋅ 0,5 / 0,81 + 2 ⋅ 10 ⋅ 0,8 ⋅ (1 − √3/2)
Ответ: m = 8,1 ⋅ 10−4 кг
32. Ответ: Q = 0,155 мДж