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.

ТЕМА: Коливання і хвилі. Оптика. Механічні коливання і хвилі. Коливання вантажу на пружині.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння гармонічних коливань, а також вміння визначати величини, що їх описують.

Визначмо амплітуду \(A\) коливань тіла на пружині та період \(T\) його коливань за графіком на рисунку:

Обчислімо кількість коливань за \(2\ \text{с}{:}\)

За одне повне коливання тіло проходить шлях, що дорівнює чотирьом амплітудам: \begin{gather*} l_0=4A. \end{gather*}

Тоді за \(2{,}5\) коливання тіло пройде шлях:

Дізнаймося координату тіла через \(2\) секунди. Опишімо рух тіла гармонічним рівнянням:

Тобто через \(2{,}5\) коливання координата тіла буде \(0.\) Отже, переміщення тіла дорівнюватиме нулю.

Відповідь: B.

ТЕМА: Коливання і хвилі. Оптика. Електромагнітні коливання і хвилі.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння гармонічного закону зміни значень фізичних величин.

Змінний електричний струм ‒ це електричний струм, сила якого змінюється за гармонічним законом. На відміну від постійного струму, змінний струм увесь час періодично змінює свої значення та напрямок.

Визначмо період \(T\) поширення хвилі:

Проаналізувавши графіки змінного струму, робимо висновок, що проміжок часу між двома найближчими спалахами становить половину періоду, тобто \(2\) секунди.

Відповідь: B.

Коливання і хвилі. Оптика. Зв’язок між довжиною хвилі, швидкістю її поширення та періодом (частотою).

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння поширення хвиль і зміни під час цього їхніх характеристик.

Світло ‒ це електромагнітна хвиля, швидкість поширення якої у вакуумі дорівнює \(3\cdot 10^8\ \text{м/с}.\) У різних середовищах світло поширюється з різною швидкістю, але завжди повільніше, ніж у вакуумі.

Швидкість поширення хвилі переважно визначають пружні властивості середовища, у якому хвиля поширюється, тому якщо хвиля переходить з одного середовища в інше, то швидкість її поширення змінюється. Відповідно змінюватиметься й енергія хвилі.

Частота \(\nu\) хвилі залишається незмінною, оскільки її визначає частота коливань джерела хвилі.

Щодо довжини хвилі, то відповідно до формули хвилі в разі переходу хвилі з одного середовища в інше її довжина змінюється, оскільки змінюється швидкість поширення хвилі:

Отже, після переходу світла з повітря у скло незмінною залишиться тільки частота хвилі.

Відповідь: A.

ТЕМА: Квантова фізика. Елементи теорії відносності. Взаємозв’язок маси та енергії.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння взаємозв’язку між масою та енергією.

Потужність \(P\) випромінювання зорі визначмо за формулою:

де \(E\) – енергія, яку випромінює зоря, \(t\) – час, протягом якого це випромінювання відбувається.

Енергію, яку віддаватиме зоря щосекунди внаслідок випромінювання, визначмо за формулою взаємозв’язку маси та енергії:

Обчислімо потужність:

Відповідь: Г.

ТЕМА: Квантова фізика. Елементи теорії відносності. Атом та атомне ядро. Склад ядра атома.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння будови атома та його ядра.

Атомне ядро складається із частинок двох видів: протонів, які мають позитивний електричний заряд, і нейтронів, які не мають заряду. Протони й нейтрони в ядрі атома називають нуклонами. Сумарну кількість протонів і нейтронів в атомі називають нуклонним (масовим) числом і позначають символом \(\mathrm{A}.\)

Кількість протонів у ядрі називають зарядовим (протонним) числом і позначають символом \(\mathrm{Z}.\) Порядковий номер елемента в періодичній таблиці хімічних елементів відповідає кількості протонів у ядрі (зарядовому числу).

Отже, у ядрі нукліда \(_3^7\mathrm{Li}\) три протони \((N=3).\) Обчислімо заряд \(q\) ядра:

Відповідь: A.