Всі запитання НМТ/ЗНО з фізики онлайн із відповідями, починаючи з 1395

Завдання 1396 з 1403

На рисунку зображено графіки процесів, які здійснює ідеальний газ незмінної маси (\(p\) – тиск, \(V\) – об’єм, графік 1 є частиною гіперболи; напрямок процесу збігається з напрямком стрілки на графіку). Доберіть до графіка процесу (1–3) характеристику термодинамічного процесу (А – Д), де \(Q\) – кількість теплоти, отримана газом, \(A\) – робота газу.

1Графік 1

2Графік 2

3Графік 3

А\(Q\gt 0\); \(A=0\)

Б\(Q=A\gt 0\)

В\(Q\gt A\gt 0\)

Г\(Q\lt 0\); \(A=0\)

Д\(Q\lt 0\); \(A\lt 0\)

Позначте відповіді:

	А	Б	В	Г	Д
1
2
3

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Молекулярна фізика і термодинаміка. Основи термодинаміки. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння ізопроцесів, їхньої графічної інтерпретації та вміння застосовувати перший закон термодинаміки до ізопроцесів.

Застосуймо перший закон термодинаміки до ізопроцесів: кількість теплоти \(Q\), передана системі, йде на зміну внутрішньої енергії \(\Delta U\) системи та на виконання системою роботи \(A\) проти зовнішніх сил:

\begin{gather*} Q=\Delta U+A. \end{gather*}

Графік \(1\) відповідає ізотермічному процесу, тобто

\begin{gather*} T=\mathrm{const}. \end{gather*}

Оскільки об’єм \(V\) збільшується, а тиск \(p\) падає (див. рисунок), то це відповідно до рівняння Клапейрона процес ізотермічного розширення:

\begin{gather*} pV=\mathrm{const}\Rightarrow p\downarrow V\uparrow=\mathrm{const} \end{gather*}

(стрілочка, напрямлена вгору, означає зростання значення величини; стрілочка, напрямлена вниз, означає зменшення значення величини).

У ході цього процесу температура, а отже, і внутрішня енергія газу не змінюються \((\Delta U=0),\) тому рівняння першого закону термодинаміки має вигляд:

\begin{gather*} Q=A. \end{gather*}

Під час ізотермічного процесу вся передана газу кількість теплоти йде на виконання механічної роботи (відповідь Б).

Графік \(2\) відповідає ізобарному процесу \((p=\mathrm{const}).\) Під час цього об’єм \(V\) зменшується (див. рисунок), і, відповідно до рівняння Клапейрона для ізобарного процесу, температура \(T\) теж зменшуватиметься:

\begin{gather*} \frac VT=\mathrm{const}\Rightarrow \frac{V\downarrow}{T\downarrow}=\mathrm{const}. \end{gather*}

Отже, це процес ізобарного стиснення (або ж ізобарного охолодження).

У ході цього процесу виконується робота і змінюється внутрішня енергія газу, тому рівняння першого закону термодинаміки має вигляд:

\begin{gather*} Q=\Delta U+A. \end{gather*}

Під час ізобарного стиснення (охолодження) газ повинен віддати певну кількість теплоти \((Q\lt 0),\) а роботу виконуватимуть над газом (щоб стиснути), а не газ \((A\lt 0)\) (відповідь Д).

Графік \(3\) відповідає процесу, під час якого змінюватимуться всі три параметри ідеального газу ‒ тиск, об’єм, абсолютна температура:

\begin{gather*} \frac{pV}{T}=\mathrm{const}\Rightarrow \frac{p\uparrow V\uparrow}{T\uparrow}=\mathrm{const}. \end{gather*}

Під час цього процесу передана газу кількість теплоти \((Q\gt 0)\) витрачається і на виконання механічної роботи \((A\gt 0),\) і на збільшення внутрішньої енергії газу, отже, \(Q\gt A\) (відповідь В).

Відповідь: 1Б, 2Д, 3В.

Вид завдання: Завдання на встановлення відповідності (логічні пари)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1397 з 1403

Поєднайте назву технічного пристрою (1–3) з фізичною основою його дії (А – Д).

1фоторезистор

2світлодіод

3напівпровідниковий діод

Азалежність опору від напрямку струму

Бзалежність опору від температури

Взалежність опору від освітленості

Гперетворення світлової енергії на електричну

Дперетворення електричної енергії на світлову

Позначте відповіді:

	А	Б	В	Г	Д
1
2
3

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Електродинаміка. Електричний струм у різних середовищах.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння будови технічних пристроїв, фізичної основи їхніх дій.

1 – В: на залежності провідності напівпровідників від освітленості ґрунтується дія фоторезисторів (див. рисунок), які застосовують для вимірювання освітленості, у системах сигналізації та автоматики, для сортування виробів тощо. За допомогою фоторезисторів запобігають нещасним випадкам і аваріям, автоматично зупиняючи роботу обладнання в разі порушення процесу.

2 ‒ Д: світлодіод ‒ це напівпровідниковий прилад, який перетворює електричний струм безпосередньо на світлове випромінювання. Він працює на основі принципу електролюмінесценції, де напівпровідниковий кристал випромінює світло внаслідок проходження струму. Світлодіоди відомі завдяки високій енергоефективності, довговічності та швидкому ввімкненню.

3 ‒ А: напівпровідниковий діод ‒ це електронний прилад з одним переходом та двома виводами (анодом і катодом), який проводить електричний струм лише в одному напрямку. Його використовують для випрямлення змінного струму, захисту схем від зворотного струму та перемикання.

Відповідь: 1В, 2Д, 3А.

Вид завдання: Завдання на встановлення відповідності (логічні пари)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1398 з 1403

До лінійки, що лежить горизонтально на двох нерухомих опорах, підвішено два тягарці (див. рисунок).

На яку максимальну відстань можна перемістити лінійку праворуч, щоб вона не втратила рівноваги? Масою лінійки знехтуйте.

Відповідь запишіть у сантиметрах (см).

Впишіть відповідь:

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Механіка. Основи динаміки. Момент сили. Умови рівноваги тіла.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння умови рівноваги тіла.

Якщо рухатимемо лінійку праворуч, то вона може втратити рівновагу й почати обертатися навколо правої нерухомої опори. Щоб лінійка не втратила рівноваги, треба, щоб момент \(M_1\) сили \(\overrightarrow{F}_1\) (вага вантажу \(1\)), яка обертає лінійку проти ходу годинникової стрілки, дорівнював моменту \(M_2\) сили \(\overrightarrow{F}_2\) (вага вантажу \(2\)), яка обертає лінійку за ходом годинникової стрілки (див. рисунок):

\begin{gather*} M_1=M_2,\\[7pt] F_1d_1=F_2d_2. \end{gather*}

З рисунка бачимо, що плечі цих сил початково становлять:

\begin{gather*} d_1=40\ \text{см}=0{,}4\ \text{м},\\[7pt] d_2=(50-40)\ \text{см}=10\ \text{см}=0{,}1\ \text{м}. \end{gather*}

Якщо ж рухатимемо лінійку праворуч на \(x\) м, то плечі становитимуть:

\begin{gather*} d_1=(0{,}4-x)\ \text{м},\\[7pt] d_2=(0{,}1+x)\ \text{м}. \end{gather*}

Вантажі нерухомі, тому вагу кожного тягарця можна визначити за формулою:

\begin{gather*} F_1=m_1g,\\[7pt] F_2=m_2g, \end{gather*}

де \(g\) – прискорення вільного падіння.

Важіль перебуває в рівновазі, тому можемо скористатися правилом важеля:

\begin{gather*} F_1d_1=F_2d_2,\\[7pt] m_1g(0{,}4-x)=m_2g(0{,}1+x),\\[7pt] m_1(0{,}4-x)=m_2(0{,}1+x),\\[7pt] 2(0{,}4-x)=3(0{,}1+x),\\[7pt] 0{,}8-2x=0{,}3+3x,\\[7pt] 5x=0{,}5,\\[7pt] x=0{,}1\ (\text{м}). \end{gather*}

Отже, лінійку можна перемістити праворуч на \(0{,}1\) м або на \(10\) см.

Відповідь: \(10.\)

Вид завдання: Завдання відкритої форми з короткою відповіддю (1 вид)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1399 з 1403

Супутник рухається навколо планети по коловій траєкторії радіуса \(10\ 000\) км, здійснюючи кожен оберт за \(10\ 000\) с. Визначте прискорення, якого надає супутнику сила тяжіння планети. Уважайте, що \(\pi^2=10.\)

Відповідь запишіть у метрах за секунду в квадраті (м/с\(^2\)).

Впишіть відповідь:

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Механіка. Основи кінематики. Рівномірний рух по колу. Доцентрове прискорення.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння рівномірного руху по колу, уміння визначати доцентрове прискорення руху тіла.

У разі рівномірного руху тіла по колу вектор прискорення напрямлений до центра кола − саме тому прискорення рівномірного руху тіла по колу називають доцентровим прискоренням \(\overrightarrow{a}_\text{дц}.\)

Модуль доцентрового прискорення обчислюють за формулою:

\begin{gather*} a_\text{дц}=\frac{v^2}{R}, \end{gather*}

де \(v\) – модуль лінійної швидкості руху тіла, \(R\) − радіус кола.

Час одного повного оберту – це період \(T=10000\ \text{с}.\) За періодом обертання та радіусом колової траєкторії легко визначити модуль лінійної швидкості \(v\) рівномірного руху тіла по колу. Дійсно, за час \((t=T)\) одного оберту тіло долає відстань, що дорівнює довжині кола \(l=2\pi R.\) Оскільки \(v=\frac lt,\) маємо:

\begin{gather*} v=\frac{2\pi R}{T}. \end{gather*}

Запишімо формулу для визначення доцентрового прискорення через радіус кола і період обертання:

\begin{gather*} a_\text{дц}=\frac{v^2}{R}=\frac{(2\pi R)^2}{R\cdot T^2}=\frac{4\pi^2R^2}{R\cdot T^2}=\frac{4\pi^2R}{T^2}. \end{gather*}

Обчислімо:

\begin{gather*} a_\text{дц}=\frac{4\cdot 10\cdot 10^7}{(10^4)^2}=4\ \text{м/с}^2. \end{gather*}

Відповідь: \(4.\)

Вид завдання: Завдання відкритої форми з короткою відповіддю (1 вид)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1400 з 1403

У посудину з холодною водою за температури \(10\ ^\circ\mathrm{C}\) додали гарячу воду, температура якої була \(90\ ^\circ\mathrm{C}.\) У результаті змішування маса води в посудині становила \(6\) кг, а її температура після встановлення теплової рівноваги дорівнювала \(70\ ^\circ\mathrm{C}.\) Обчисліть масу гарячої води, використаної для змішування. Теплоємність посудини та теплообмін із навколишнім середовищем не враховуйте.

Відповідь запишіть у кілограмах (кг).

Впишіть відповідь:

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Молекулярна фізика і термодинаміка. Властивості газів, рідин і твердих тіл. Рівняння теплового балансу для найпростіших теплових процесів.

Завдання скеровано на перевірку знання, розуміння і вміння застосовувати рівняння теплового балансу.

У системі тіл, яка не одержує та не віддає енергію, а внутрішня енергія тіл системи змінюється тільки внаслідок теплопередачі, загальна кількість теплоти, віддана одними тілами системи \((Q^-),\) дорівнює загальній кількості теплоти, одержаної іншими тілами цієї системи \((Q^+)\) ‒ рівняння теплового балансу:

\begin{gather*} Q_1^-+Q_2^-+\ \text{...}\ +Q_n^-=Q_1^++Q_2^++\ \text{...}\ +Q_k^+, \end{gather*}

де \(n\) ‒ кількість тіл, що віддають енергію; \(k\) ‒ кількість тіл, що одержують енергію.

Згідно з умовою, гаряча вода, яку доливали в посудину, віддаватиме певну кількість теплоти \(Q_\text{г}^-,\) а холодна вода в посудині від цього нагріватиметься ‒ одержить кількість теплоти \(Q_\text{х}^+.\) Кінцевим станом теплообміну є теплова рівновага – стан з однаковою температурою всіх частин системи. Запишімо рівняння теплового балансу відповідно до умови завдання:

\begin{gather*} Q_\text{г}^-=Q_\text{х}^+,\\[7pt] cm_\text{г}(90-70)=cm_\text{х}(70-10),\\[7pt] 20m_\text{г}=60m_\text{х},\\[7pt] m_\text{г}=3m_\text{х}, \end{gather*}

де \(c\) ‒ питома теплоємність води (і холодної, і гарячої), \(m_\text{г}\) ‒ маса гарячої води, \(m_\text{х}\) ‒ маса холодної води. У дужках зазначено різницю температур гарячої і холодної води відповідно.

Треба обчислити масу гарячої води, тож виразімо масу холодної води через різницю загальної маси і маси гарячої води:

\begin{gather*} m_\text{х}=m-m_\text{г}. \end{gather*}

Підставмо в попереднє рівняння:

\begin{gather*} m_\text{г}=3(m-m_\text{г}),\\[7pt] 4m_\text{г}=3m,\\[6pt] m_\text{г}=\frac{3m}{4},\\[6pt] m_\text{г}=\frac{3\cdot 6\ \text{кг}}{4}=4{,}5\ \text{кг}. \end{gather*}

Відповідь: \(4{,}5.\)

Вид завдання: Завдання відкритої форми з короткою відповіддю (1 вид)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1401 з 1403

Радіоаматор виготовив плоский конденсатор з однакових квадратних шматків фольги й поліетиленової плівки (рис. 1). Електрична ємність саморобного конденсатора дорівнює \(240\) пФ. Потім радіоаматор розрізав цей конденсатор на чотири однакові частини й склав із них батарею конденсаторів (рис. 2). Визначте загальну електричну ємність цієї батареї.

Відповідь запишіть у пікофарадах (пФ).

Впишіть відповідь:

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Електродинаміка. Основи електростатики. Електроємність плоского конденсатора. З’єднання конденсаторів.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння того, від яких фізичних величин залежить електроємність плоского конденсатора, а також уміння визначати електроємність батареї конденсаторів, з’єднаних послідовно.

За умовою початкова електроємність саморобного конденсатора дорівнює

\begin{gather*} C=240\ \text{пФ}. \end{gather*}

Електроємність плоского конденсатора обчислюють за формулою: \begin{gather*} C=\frac{\varepsilon_0\varepsilon S}{d}, \end{gather*} де \(\varepsilon_0=8,85\cdot 10^{-12}\ \text{Ф/м}\) ‒ електрична стала; \(\varepsilon\) ‒ діелектрична проникність діелектрика; \(S\) ‒ площа пластини конденсатора; \(d\) ‒ відстань між пластинами.

Тобто електроємність конденсатора прямо пропорційна площі пластини:

\begin{gather*} C\sim S. \end{gather*}

Коли радіоаматор розрізав цей конденсатор на чотири однакові частини, то електроємність кожної четвертої частини буде вчетверо менша за початкову:

\begin{gather*} C_{\frac 14}=\frac C4=\frac{240\ \text{пФ}}{4}=60\ \text{пФ}. \end{gather*}

Якщо із цих розрізаних частин скласти батарею конденсаторів, як на рисунку \(2,\) то це буде послідовне з’єднання чотирьох конденсаторів:

Електроємність батареї послідовно з’єднаних конденсаторів можна обчислити, скориставшись формулою:

\begin{gather*} \frac{1}{C_\text{посл}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{1}{C_3}+\frac{1}{C_4}. \end{gather*}

Оскільки ці всі частини (конденсатори) однакові, то скористаймося формулою:

\begin{gather*} \frac{1}{C_\text{посл}}=\frac{4}{C_{\frac 14}}\ \text{або}\ C_\text{посл}=\frac{C_{\frac 14}}{4}. \end{gather*}

Обчислімо:

\begin{gather*} C_\text{посл}=\frac{60\ \text{пФ}}{4}=15\ \text{пФ}. \end{gather*}

Відповідь: \(15.\)

Вид завдання: Завдання відкритої форми з короткою відповіддю (1 вид)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1402 з 1403

Предмет розташовано на відстані \(20\) см від збиральної лінзи. Дійсне зображення цього предмета також на відстані \(20\) см від лінзи. Визначте оптичну силу лінзи.

Відповідь запишіть у діоптріях (дптр).

Впишіть відповідь:

Перевірити Наступне Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Пояснення

ТЕМА: Коливання і хвилі. Оптика. Оптична сила лінзи. Формула тонкої лінзи.

Завдання скеровано на перевірку знання і розуміння зображень, які дає тонка лінза, уміння застосовувати формулу тонкої лінзи.

Фізичну величину, яка характеризує заломні властивості лінзи та обернена до її фокусної відстані \(F,\) називають оптичною силою \(D\) лінзи:

\begin{gather*} D=\frac 1F. \end{gather*}

Одиниця оптичної сили ‒ діоптрія: \begin{gather*} [D]=1\ \text{дптр}. \end{gather*}

Опишімо зазначене в умові розміщення предмета, лінзи й зображення цього предмета формулою тонкої лінзи:

\begin{gather*} D=\frac 1F=\frac 1d+\frac 1f, \end{gather*}

де \(d\) ‒ відстань від предмета до лінзи (за умовою \(d=20\ \text{см}=0{,}2\ \text{м}\)), \(f\) ‒ відстань від лінзи до зображення (за умовою \(f=20\ \text{см}=0{,}2\ \text{м}\)).

Якщо \(d=f,\) то це випадок розміщення предмета у подвійному фокусі збиральної лінзи ‒ зображення дійсне, рівне предмету, перевернуте:

Щодо знаків у формулі: зауважмо, що відстань \(f\) (від лінзи до зображення) треба брати зі знаком плюс, якщо зображення є дійсним (лише збиральна лінза дає дійсні зображення); і фокусна відстань \(F\) збиральної лінзи є додатною.

Обчислімо оптичну силу лінзи:

\begin{gather*} D=\frac 1d+\frac 1f=\frac{1}{0{,}2}+\frac{1}{0{,}2}=\frac{2}{0{,}2}=10\ \text{дптр}. \end{gather*}

Відповідь: \(10.\)

Вид завдання: Завдання відкритої форми з короткою відповіддю (1 вид)
Знайшли помилку? Пишіть на

Завдання 1403 з 1403

У початковий момент часу в радіоактивному зразку кількість ядер першого нукліда така сама, як і кількість ядер другого нукліда \(N_{01}=N_{02}.\) Періоди їхнього піврозпаду такі: \(T_1=2\) год, \(T_2=3\) год. Обчисліть відношення кількостей ядер \(\frac{N_2}{N_1}\) цих нуклідів у зразку через добу.

Впишіть відповідь:

Перевірити Читати пояснення

Пояснення доступні лише для зареєстрованих користувачів. Дивитись умови перегляду пояснень >>>.

Вид завдання: Завдання відкритої форми з короткою відповіддю (1 вид)
Знайшли помилку? Пишіть на