ТЕМА: Електродинаміка. Основи електростатики. Закон збереження електричного заряду.

Завдання скеровано на перевірку вміння застосовувати поняття електричний заряд, елементарний заряд та закон збереження електричного заряду.

Металева кулька, що має заряд \(-q\), має надлишок негативно заряджених електронів, \(a+q\) – їхню нестачу в тій самій кількості.

Якщо дві металеві кульки доторкнули, то електрони переросподілились і нескомпенсованим залишився заряд \(+2q\).

За умовою розмір кульок однаковий, тому після роз'єднання заряд ділиться навпіл: \(+q\) і \(+q\).

Відповідь: A.

ТЕМА: Електродинаміка. Магнітне поле. Закон Ампера.

Завдання скеровано на перевірку знання закону Ампера й уміння розв'язувати задачі на визначення напрямку сили Ампера.

За правилом «лівої руки» долоня вказує на північний полюс, а чотири пальці лівої руки направлені до нас із площини рисунка. Тоді відведений на 90° великий палець лівої руки вкаже напрямок дії сили Ампера вниз.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Електродинаміка. Основи електростатики. Напруженість однорідного електричного поля.

Завдання скеровано на перевірку знання понять «напруженість» i «діелектрична проникність речовини».

Напружність двох різнойменних нескінчених пластин з однаковою поверхневою густиною \(\mathbf{\sigma}\) зарядів на них визначають за формулою $$ E=\frac{\mathbf{\sigma}}{\mathbf{\varepsilon}_0\mathbf{\varepsilon}}, $$ тому в першому випадку \(\mathbf{\varepsilon}=6\mathbf{\varepsilon}_{\text{пов}}\) i \(E\) зменшиться, а у другому \(\mathbf{\varepsilon}=\mathbf{\varepsilon}_{\text{пов}}\) і \(E\) не змінюється.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Електординаміка. Електричний струм у різних середовищах. Діод.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв'язувати задачі на розрахунок електричних кіл і вольт-амперну характеристику діода.

За умовою діоди ідеальні, тобто коли діод має пряме підключення \(I\gt 0\) якщо \(U=0\), як за короткога замикання. Коли ідеальний діод підключено обернено, то \(I=0\), якщо \(U\gt 0\), як за розімкненого кола.

На схемі діоди \(\text{Д}_1,\ \text{Д}_3,\ \text{Д}_4\) підключено прямо й напруга на них нуль, а струм проходить. А ось у паралельно підключених лампах \(\text{Л}_1,\ \text{Л}_2,\ \text{Л}_3\ U=0\) і струму не буде.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Електродинаміка. Електричний струм у різних середовищах. Власна й домішкова електропроводність напівпровідників.

Завдання скеровано на перевірку розуміння поняття «домішкова провідність напівпровідників».

У напівпровідниках \(n\)-типу основними носіями заряду є негативно заряджені електрони.

Відповідь: А.

ТЕМА: Механічні коливання і хвилі. Поперечні і поздовжні хвилі.

Завдання скеровано на перевірку вміння розпізнавати напрямки векторів швидкості і прискорення під час поширення поперечних хвиль.

Хвиля поширюється вправо. Якщо дорисувати нову хвилю так, як вона виглядатиме через малий проміжок часу, то стане очевидним, що тільки точка Б рухається вгору й розганяється.

Тому вектори швидкості і прискорення направлені вгору.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Коливання і хвилі. Власна частота й період електромагнітних коливань.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв'язувати розрахункові задачі на залежність періоду власних коливань від параметрів системи й визначати довжину хвилі.

Дано:
\(С=50\ \text{пФ}=50\cdot 10^{-12}\ \text{Ф}\)
\(L=2\ \text{мкГн}=2\cdot 10^{-6}\ \text{Гн}\)
\(\mathbf{\pi}=3\)
\(c=3\cdot 10^8\ \text{м/с}\)

Знайти:
\(\mathbf{\lambda}\ -\ ?\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Оптика. Закони відбивання світла.

Завдання скеровано на перевірку вміння розпізнавати прояви хвильових явищ, зокрема, явище дзеркального відбивання світла.

Металева поверхня не прозора, не чорна, тому заломлення і повне поглинання неможливі.

За умовою поверхня полірована, тому відбивання саме дзеркальне.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Оптика. Лінза. Побудова зображень, які дає тонка лінза.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв'язувати задачі на зображення ходу світлових променів через тонку лінзу.

З рисунків зрозуміло, що йдеться про збиральну лінзу. Тож після заломлення світловий промінь повинен перетнутися зі своєю пібічною віссю у фокальній площині.

Тому потрібно доповнити рисунок, накресливши побічну вісь і фокальну площину.

A
Б
B
Г

Заданій умові відповідає тільки останній рисунок.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Оптіка. Спектральній аналіз.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв'язувати задачі, які передбачають оброблення й аналіз результатів експерименту, поданих на фото або схематичному рисунку.

Усі спектральні лінії \(\mathrm{Na}\) є у спектрі суміші.

Спектральні лінії \(\mathrm{H}\) теж є у спектрі суміші (рис. Б).

Натомість ліній із довжинами хвиль як у \(\mathrm{He}\) в суміші немає.

Відповідь: B.

ТЕМА: Квантова фізики. Тиск світла.

Завдання скеровано на перевірку знання про тиск світла.

$$ \mathbf{\eta}=\frac{F}{S}=\frac{p\triangle t}{S},\ \text{де} $$ \(\mathbf{\eta}\) – тиск
\(F\) – сила
\(S\) – площа поверхні
\(p\) – імпульс фотона
\(\triangle t\) – час.

Імпульс фотона, який відбивається, у два рази більший від імпульсу поглиненого фотона, тому тиск збільшиться, якщо поверхню пофарбувати білою фарбою.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Квантова фізика. Фотоефект і його закони.

Завдання скеровано на перевірку знання понять «фотоефект», «червона межа фотоефекту».

Існує мінімальна частота падного випромінення, за якої фотоефект відбувається. Нижче цієї «червоної межі» фотоефект неможливий.

Відповідь: B.

ТЕМА: Механіка. Ріномірний рух по колу. Період і частота. Лінійна і кутова швидкості.

Завдання скеровано на перевірку вміння розв'язувати розрахункові задачі, застосовуючи функціональні залежності між основними фізичними величинами, на рівномірний рух по колу.

1. \(|\overline{S}|=2R\) – відстань від початку руху точки 1 до кінця точки 2. Отже, 1 – Г.

2. \(|\overline{l}|=\frac{2\mathbf{\pi}R}{2}\) – формула довжини половини кола.
\(|\overline{l}|=\frac{2\mathbf{\pi}R}{2}=\mathbf{\pi}R\). Отже, 2 – B.

3. \(|\overline{V}|=\frac{2\mathbf{\pi}R}{T}\), за умовою період \(T=2t\), тому
\(|\overline{V}|=\frac{2\mathbf{\pi}R}{2t}=\frac{\mathbf{\pi}R}{t}\). Отже, 3 – Б.

4. \(w=\frac{2\mathbf{\pi}}{T}=\frac{2\mathbf{\pi}}{2t}=\frac{\mathbf{\pi}}{t}\). Отже, 4 – A.

Відповідь: 1Г, 2B, 3Б, 4A.

ТЕМА: Термодинаміка. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів.

Завдання скеровано на перевірку вміння роз'язувати розрахункові задачі на газові закони, роботу термодинамічного процесу, перший закон термодинаміки.

Перший закон термодинаміки: кількість теплоти \(Q\), надана системі, використовується на зміну її внутрішньої енергії \(\triangle U\) й на роботу системи \(A\): $$ Q=\triangle U+A\ \ (1) $$

Робота в термодинаміці визначається зміною об'єму \(\triangle V\): $$ A=\mathbf{\eta}\triangle V\ \ (2) $$

Внутрішня енергія $$ \triangle U=\frac i2 R\triangle T\ \ (3) $$ змінюється прямопропорційно до зміни термператури.

1. Ізотермічне \(T=const;\ \triangle T=0\rightarrow\ \text{з}\ (3)\ \triangle U=0\).
Розширення \(V_2\gt V_1;\ \triangle V=V_2-V_1\gt 0\rightarrow\ (2)\ A\gt 0\).
З першого закону термодинаміки (1) \(Q\gt 0\).
\(Q\gt 0,\ A\gt 0\), отже, 1 – B.

2. Адіабатне \(Q=0\).
Стискання \(V_2\lt V_1,\ \triangle V\lt 0\), тому з (2) \(A\lt 0\).
\(Q=0,\ A\gt 0\), отже, 2 – Д.

3. Ізохорне \(V=const,\ \triangle V=0,\ A=0\).
Охолодження \(T_2\lt T_1,\ \triangle U\lt 0\), тому з (1) \(Q\lt 0\).
\(Q\lt 0,\ A=0\), отже, 3 – A.

4. Ізобарне \(\mathbf{\eta}=const,\ \triangle V=0,\ A=0\).
Стискання \(V_2\lt V_1,\ \triangle V\lt 0\rightarrow A\lt 0\)з (2).
За законом Гей-Люссака залежність між об'ємом i температурою прямо пропорційна, тобто \(T_2\lt T_2,\ \triangle T\lt 0\) з (3) \(\triangle U\lt 0\), тому з (1) \(Q\lt 0\).
\(Q\lt 0,\ A\lt 0\), отже, 4 – Б.

Відповідь: 1B, 2Д, 3A, 4Б.