ТЕМА: Механіка. Основи кінематики. Шлях і переміщення.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння поняття переміщення і вміння його визначати.

Зобразімо схематично, як рухався м’яч.

Переміщенням буде довжина відрізка, який з’єднує початкове положення \(1\) м’яча з його кінцевим положенням \(2.\) Це гіпотенуза прямокутного трикутника. Обчислімо її довжину:

Також можна було визначити довжину гіпотенузи за єгипетським трикутником: сторони відносяться, як

Відповідь: B.

ТЕМА: Механіка. Основи динаміки. Додавання сил. Другий закон Ньютона.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння додавання сил, визначення напрямку рівнодійної сил, що діють на тіло, і напрямку прискорення руху тіла.

Напрямок прискорення руху завжди збігається з напрямком рівнодійної сил, які діють на тіло: \begin{gather*} \overrightarrow{a}\ \uparrow\uparrow \overrightarrow{F}. \end{gather*}

На кожному рисунку побудуймо рівнодійну сил за правилом паралелограма, і в такий спосіб визначмо напрямок прискорення.

За побудовою легко побачити, що на рисунку А напрямок прискорення – угору.

Відповідь: A.

ТЕМА: Механіка. Закони збереження в механіці. Імпульс тіла. Кінетична енергія тіла.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння понять імпульсу тіла та кінетичної енергії тіла.

Імпульс тіла до змін: \begin{gather*} p_1=mv_1, \end{gather*} після змін

Змінитися може лише швидкість \(v\) руху тіла, маса \(m\) змінитися не може, тому що тіло те саме.

Кінетичну енергію \(E_k\) тіла визначмо за формулою: \begin{gather*} E_{k1}=\frac{mv_1^2}{2}. \end{gather*}

Після змін

Отже, кінетична енергія \(E_{k2}\) зменшиться в \(9\) разів.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Молекулярна фізика і термодинаміка. Основи молекулярно-кінетичної теорії. Температура та її вимірювання. Шкала абсолютних температур.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння поняття абсолютної температури.

Абсолютний нуль, – температура, за якої рух молекул й атомів має припинитися є правильним твердженням.

Абсолютна температура НЕ може мати від’ємних значень.

Нульова точка шкали Кельвіна ‒ це найнижча теоретично можлива температура. Якщо газ охолодити до температури \(T=0\ \text{K},\) рух його молекул має припинитися. Насправді рух молекул не припиняється ніколи, тому досягти температури \(0\ \text{K}\ (–273\ ^\circ\mathrm{C})\) неможливо.

Одиницею абсолютної температури є кельвін.

Англійський фізик Вільям Томсон (лорд Кельвін) (1824–1907) запропонував 1848 р. абсолютну шкалу температур (зараз її називають шкалою Кельвіна). Температуру \(T\), виміряну за шкалою Кельвіна, називають абсолютною температурою. Одиниця абсолютної температури ‒ кельвін ‒ основна одиниця SІ:

Середня кінетична енергія поступального руху молекул прямо пропорційна абсолютній температурі:

Відповідь: Б.

ТЕМА: Молекулярна фізика і термодинаміка. Властивості газів, рідин і твердих тіл. Плавлення і тверднення тіл. Питома теплота плавлення.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння процесів нагрівання і охолодження речовини, а також зміни агрегатного стану речовини.

За графіком бачимо, що спочатку (процес \(1‒2\)) лід нагріли від \(‒10\ ^\circ\mathrm{C}\) до \(0\ ^\circ\mathrm{C},\) тобто до температури плавлення. Ділянка графіка \(2‒3\) відповідає саме процесу плавлення, який можна описати формулою \begin{gather*} Q=\lambda m. \end{gather*}

Розгляньмо пояснювальний рисунок.

Після досягнення температури \(0\ ^\circ\mathrm{C}\) (точка B) лід починає плавитися, а його температура не змінюється попри те, що нагрівник продовжує працювати. Уся енергія, що надходить від нагрівника, витрачається на руйнування кристалічної ґратки льоду. У цей інтервал часу внутрішня енергія льоду продовжує збільшуватися.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Молекулярна фізика і термодинаміка. Властивості газів, рідин і твердих тіл. Відносна вологість повітря та її вимірювання.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння відносної вологості повітря і вміння визначати її за психометричною таблицею.

Проаналізувавши психометричну таблицю, знаходимо два значення відносної вологості повітря \(60\ \%.\)

За умовою завдання вологий термометр показує \(10\ ^\circ\mathrm{C}.\) У першому випадку різниця показів сухого і вологого термометрів дорівнює \(3\ ^\circ\mathrm{C},\) отже, сухий термометр має показувати температуру \(13\ ^\circ\mathrm{C}.\) Але в таблиці бачимо \(6\ ^\circ\mathrm{C}.\) Такого бути не може, тому що сухий термометр має температуру або вищу за вологий (вода з тканини випаровується, забираючи з собою енергію, і вологий термометр показує нижчу температуру, ніж сухий), або таку саму (якщо вологість \(100\ \%\) ‒ відбувається конденсація ‒ утворюється роса, туман, може йти дощ). Отже, перший варіант не задовольняє умові.

У другому випадку різниця показів сухого і вологого термометрів дорівнює \(4\ ^\circ\mathrm{C},\) отже, сухий термометр має показувати температуру \(14\ ^\circ\mathrm{C}.\) У таблиці бачимо саме це значення температури ‒ \(14\ ^\circ\mathrm{C}.\) Тепер правильно.

Відповідь: B.

ТЕМА: Електродинаміка. Основи електростатики. Закон Кулона.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння закону Кулона.

Запишімо закон Кулона: сила \(F\) взаємодії двох нерухомих точкових зарядів прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів й обернено пропорційна квадрату відстані між ними:

де \(q_1\) і \(q_2\) ‒ заряди \(1\) і \(2\) відповідно; \(r\) ‒ відстань між цими зарядами; \(k\) ‒ коефіцієнт пропорційності.

Відстань між кульками збільшиться вдвічі, якщо їх перемістити так, як зазначено в умові. Зважаючи на те, що сила взаємодії зарядів обернено пропорційна квадрату відстані між кульками, маємо:

Отже, сила кулонівської взаємодії між кульками зменшиться в \(4\) рази.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Електродинаміка. Закони постійного струму. Закон Джоуля – Ленца.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння закону Джоуля – Ленца.

Кількість теплоти \(Q,\) яка виділяється в провіднику зі струмом, прямо пропорційна квадрату сили струму \(I,\) опору \(R\) провідника та часу \(t\) проходження струму (закон Джоуля – Ленца):

Або за законом Ома:

де \(U\) ‒ напруга, що залишиться сталою на відміну від сили струму, яка зміниться внаслідок зміни опору.

До змін кількість теплоти, що виділиться в металевій дротині, становитиме:

Після змін:

Тривалість проходження струму однакова, і напруга також однакова (те саме джерело). Усе залежатиме від параметрів дротини.

Запишімо формулу для електричного опору R:

де \(\rho\) ‒ питомий опір речовини дротини (залишається той самий), \(l\) ‒ довжина дротини, \(S\) ‒ площа поперечного перерізу.

До змін:

після змін:

Визначмо відношення \(\dfrac{Q_2}{Q_1}.\)

Отже, кількість теплоти \(Q_2\) зменшиться вдвічі.

Відповідь: B.

ТЕМА: Електродинаміка. Магнітне поле, електромагнітна індукція. Сила Ампера.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння дії сили Ампера й уміння визначати її напрямок.

Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, ‒ це сила Ампера.

Щоб визначити напрямок сили Ампера, використовують правило лівої руки: Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, а чотири випростані пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий на \(90^\circ\) великий палець укаже напрямок сили Ампера (див. рисунок).

Якщо за цим правилом розташувати ліву руку, то сила Ампера буде напрямлена перпендикулярно до площини рисунка від вас.

Відповідь: Г.