|
Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ
Демонстрационный вариант контрольных измерительных материалов
единого государственного экзамена 2012 года по физике
подготовлен Федеральным государственным научным учреждением
«ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»
(2011 - 2 /2)
Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ
Пояснения к демонстрационному варианту контрольных измерительных материалов 2012 года по ФИЗИКЕ
При ознакомлении с демонстрационным вариантом контрольных измерительных материалов 2012 г. следует иметь в виду, что задания, включённые в демонстрационный вариант, не отражают всех вопросов содержания, которые будут проверяться с помощью вариантов КИМ в 2012 г. Полный перечень вопросов, которые могут контролироваться на едином государственном экзамене 2012 г., приведён в кодификаторе элементов содержания по физике для составления контрольных измерительных материалов (КИМ) единого государственного экзамена 2012 г.
Назначение демонстрационного варианта заключается в том, чтобы дать возможность любому участнику ЕГЭ и широкой общественности составить представление о структуре будущих КИМ, количестве заданий, их форме, уровне сложности. Приведённые критерии оценки выполнения заданий с развёрнутым ответом, включённые в этот вариант, дают представление о требованиях к полноте и правильности записи развёрнутого ответа.
Эти сведения позволят выпускникам выработать стратегию подготовки и сдачи ЕГЭ.
(2011 - 3 /3)
Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ
Демонстрационный вариант 2012
Инструкция по выполнению работы
Для выполнения экзаменационной работы по физике отводится 4 часа (240 минут). Работа состоит из 3-х частей, включающих 35 заданий.
Часть 1 содержит 21 задание (А1–А21). К каждому заданию даётся 4 варианта ответа, из которых правильный только 1.
Часть 2 содержит 4 задания (В1–В4), в которых ответ необходимо записать в виде набора цифр.
Часть 3 содержит 10 задач: А22-А25 с выбором одного верного ответа и С1–С6, для которых требуется дать развёрнутые решения.
При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.
Все бланки ЕГЭ заполняются яркими чёрными чернилами. Допускается использование гелевой, капиллярной или перьевой ручек.
При выполнении заданий Вы можете пользоваться черновиком. Обращаем Ваше внимание, что записи в черновике не будут учитываться при оценке работы.
Советуем выполнять задания в том порядке, в котором они даны. Для экономии времени пропускайте задание, которое не удаётся выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у Вас останется время, Вы сможете вернуться к пропущенным заданиям.
Баллы, полученные Вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов.
Желаем успеха!
Ниже приведены справочные данные, которые могут понадобиться Вам при выполнении работы.
Десятичные приставки
(2011 - 4 /4)
| Константы
число π π = 3,14
ускорение свободного падения на Земле g
= 10 м/с2
гравитационная постоянная G
= 6,7·10–11
Н·м2
/кг2
универсальная газовая постоянная R
= 8,31 Дж/(моль·К) постоянная Больцмана k
= 1,38·10–23
Дж/К постоянная Авогадро N
А
= 6·1023
моль–1
скорость света в вакууме с
= 3·108
м/с
1
коэффициент пропорциональности в законе Кулона k
=  = 9·109
Н·м2
/Кл2
4πε0
модуль заряда электрона (элементарный –19
e
= 1,6·10 Кл электрический заряд)
постоянная Планка h
= 6,6·10–34
Дж·с
|
| Соотношение между различными единицами
температура 0 К = – 273 °С
атомная единица массы 1 а.е.м. = 1,66⋅10–27
кг
1 атомная единица массы эквивалентна 931,5 МэВ
1 электронвольт 1 эВ = 1,6⋅10–19
Дж
|
| Масса частиц
электрона 9,1⋅10–31
кг ≈ 5,5⋅10–4
а.е.м. протона 1,673⋅10–27
кг ≈ 1,007 а.е.м. нейтрона 1,675⋅10–27
кг ≈ 1,008 а.е.м.
|
| Плотность
подсолнечного масла 900 кг/м3
воды 1000 кг/м3
алюминия 2700 кг/м3
древесины (сосна) 400 кг/м3
железа 7800 кг/м3
керосина 800 кг/м3
ртути 13 600 кг/м3
|
| Удельная
теплоёмкость
воды 4,2⋅10 3
Дж/(кг⋅К)
|
алюминия
|
900 Дж/(кг⋅К)
|
| льда 2,1⋅10 3
Дж/(кг⋅К)
|
меди
|
380 Дж/(кг⋅К)
|
| железа 460 Дж/(кг⋅К) свинца 130 Дж/(кг⋅К)
Удельная
теплота
парообразования воды 2,3⋅10 6
Дж/кг плавления свинца 2,5⋅10 4
Дж/кг плавления льда 3,3⋅10 5
Дж/кг
|
чугуна
|
500 Дж/(кг⋅К)
|
 Нормальные условия:
давление – 105
Па, температура – 0 °С
| Молярная ма
азота
|
cса
28⋅10–3
кг/моль
|
кислорода
|
32⋅10–3
кг/моль
|
| аргона
|
40⋅10–3
|
кг/моль
|
лития
|
6⋅10–3
|
кг/моль
|
| водорода
|
2⋅10–3
|
кг/моль
|
молибдена
|
96⋅10–3
|
кг/моль
|
| воздуха
|
29⋅10–3
|
кг/моль
|
неона
|
20⋅10–3
|
кг/моль
|
| гелия
|
4⋅10–3
|
кг/моль
|
углекислого газа
|
44⋅10–3
|
кг/моль
|
(2011 - 5 /5)
Часть 1
При выполнении заданий части 1 в бланке ответов № 1 под номером выполняемого вами задания (А1–А21) поставьте знак «Х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа.
На графике приведена зависимость скорости υ
, м/с
прямолинейно движущегося тела от времени.
45 Определите модуль ускорения тела.
1) 5 м/с2 30
2) 10 м/с2 15
3) 15 м/с2
4) 12,5 м/с2
 0 1 2 3 4 t
, с
Подъёмный кран поднимает груз с постоянным ускорением. На груз со стороны троса действует сила, равная 8⋅103
H. Сила, действующая на трос со стороны груза,
1) равна 8 ⋅ 103
Н и направлена вниз
2) меньше 8 ⋅ 103
Н и направлена вниз
3) больше 8 ⋅ 103
Н и направлена вверх
4) равна 8 ⋅ 103
Н и направлена вверх
Камень массой 200 г брошен под углом 45° к горизонту с начальной скоростью υ = 15 м/с. Модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска, равен
1) 0
2) 1,33 Н
3) 3,0 Н
4) 2,0 Н
  Шары движутся со скоростями, показанными на рисунке, и при столкновении слипаются. Как будет направлен импульс шаров после столкновения?
1)
(2011 - 6 /6)
 Для разрушения преграды часто используют массивный шар, раскачиваемый на стреле подъёмного крана (см. рисунок). Какие преобразования энергии происходят при перемещении шара из положения А в положение Б?
1) кинетическая энергия шара преобразуется в его потенциальную энергию
2) потенциальная энергия шара преобразуется в его кинетическую энергию
3) внутренняя энергия шара преобразуется в его кинетическую энергию
4) потенциальная энергия шара полностью преобразуется в его внутреннюю энергию
На рисунке показан профиль бегущей волны в некоторый момент времени.
Разность фаз колебаний точек 1 и 3 равна
  1) 2π 2) π 3) 4)
Под микроскопом наблюдают хаотическое движение мельчайших частиц мела в капле растительного масла. Это явление называют
1) диффузией жидкостей
2) испарением жидкостей
3) конвекцией в жидкости
4) броуновским движением
 На рисунке приведён график циклического процесса, р
осуществляемого с идеальным газом. Масса газа постоянна. Изотермическому сжатию соответствует участок
1) АВ
2) ВС
3) СD
4) DА
(2011 - 7 /7)
В сосуде с подвижным поршнем находится вода и её насыщенный пар. Объём пара изотермически уменьшили в 2 раза. Концентрация молекул пара при этом
1) не изменилась
2) увеличилась в 2 раза
3) уменьшилась в 2 раза
4) увеличилась в 4 раза
 На графике показана зависимость р
давления одноатомного идеального 4
р
0
газа от его объёма. При переходе из 3р
0
состояния 1 в состояние 2 газ 2р
0
совершил работу, равную 5 кДж. р
0
Количество теплоты, полученное 0
V
0
2V
0
3V
0
4V
0
V
газом при этом переходе, равно
1) 1 кДж
2) 4 кДж
3) 5 кДж
4) 7 кДж
 На рисунке представлено расположение двух неподвижных точечных электрических
зарядов + q
и – q
(q
> 0). Направлению вектора 4
напряженности суммарного электрического поля этих зарядов в точке А соответствует стрелка
1) 1
2) 4
3) 4
4) 4
По проводнику с сопротивлением R
течет ток I
. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в проводнике в единицу времени, если его сопротивление увеличить в 2 раза, а силу тока уменьшить в 2 раза?
1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) не изменится
4) уменьшится в 8 раз
(2011 - 8 /8)
→ → →
Магнитное поле В В В
= +1 2
создано в точке А
двумя параллельными длинными проводниками с А
токами I1
и I2
, расположенными перпендикулярно 
→ → I
1
I
2
плоскости чертежа. Векторы В
1
и В
2
в точке А направлены в плоскости чертежа следующим образом:
→ →
1) В
1
– вверх, В
2
– вниз
→ → 2)
В
1
– вверх, В
2
– вверх
→ → 3)
В
1
– вниз, В
2
– вверх
→ → 4)
В
1
– вниз, В
2
– вниз
На рисунке приведены осциллограммы напряжений на двух различных элементах электрической цепи переменного тока.
Колебания этих напряжений имеют
1) одинаковые периоды, но различные амплитуды
2) различные периоды и различные амплитуды
3) различные периоды, но одинаковые амплитуды
4) одинаковые периоды и одинаковые амплитуды
(2011 - 9 /9)
| угол α
|
20°
|
40°
|
50°
|
70°
|
| sin α
|
0,34
|
0,64
|
0,78
|
0,94
|
 На рисунке представлен опыт по преломлению света. Пользуясь приведённой таблицей, определите показатель преломления вещества.
1) 1,22 2) 1,47 3) 1,88 4) 2,29
Сложение в пространстве когерентных волн, при котором образуется постоянное во времени пространственное распределение амплитуд результирующих колебаний, называется
1) интерференция
2) поляризация
3) дисперсия
4) преломление
Длина волны красного света почти в 2 раза больше длины волны фиолетового света. Энергия фотона красного света по отношению к энергии фотона фиолетового света
1) больше в 4 раза
2) больше в 2 раза
3) меньше в 4 раза
4) меньше в 2 раза
Ядро мышьяка 67
33
As состоит из
1) 33 нейтронов и 34 протонов
2) 33 протонов и 34 нейтронов
3) 33 протонов и 67 нейтронов
4) 67 протонов и 34 электронов
В образце имеется 2 ⋅ 1010
ядер радиоактивного изотопа цезия 137
55
Cs, имеющего период полураспада 26 лет. Через сколько лет останутся нераспавшимися 0,25 ⋅ 1010
ядер данного изотопа?
1) 26 лет 2) 52 года 3) 78 лет 4) 104 года
(2011 - 10 /10)
Идеальный газ в количестве ν молей при температуре Т
и давлении р
занимает объём V
. Какую константу можно определить по этим данным?
1) число Авогадро N
A
2) газовую постоянную R
3) постоянную Планка h
4) постоянную Больцмана k
На графике представлены результаты измерения
 I
напряжения на концах участка AB
цепи B
постоянного тока, состоящей из двух
последовательно соединённых резисторов, при R1
R2
различных значениях сопротивления резистора R
2
и неизменной силе тока I
(см. рисунок).
С учётом погрешностей измерений (ΔR
= ±1 Ом, ΔU
= ± 0,2 В) найдите ожидаемое напряжение на концах участка цепи АВ
при R
2
= 50 Ом.
0
10 20 30 40 50 R
2
, Ом
1) 3,5 В
2) 4 В
3) 4,5 В
4) 5,5 В
(2011 - 11 /11)
Часть 2
Ответом к заданиям этой части (В1–В4) является последовательность цифр. Впишите ответы сначала в текст работы, а затем перенесите их в бланк ответов № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки, без пробелов и каких-либо дополнительных символов. Каждую цифру пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами.
В ходе адиабатного процесса внутренняя энергия одного моля разреженного гелия увеличивается. Как изменяется при этом температура гелия, его давление и объём?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Температура гелия
|
Давление гелия
|
Объём гелия
|
Монохроматический свет с энергией фотонов E
ф
падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При этом напряжение, при котором фототок прекращается, равно U
зап
. Как изменится длина волны λ падающего света, модуль запирающего напряжения U
зап
и длина волны λкр
, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E
ф
увеличится?
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.
| Длина волны λ падающего света
|
Модуль запирающего напряжения U
зап
|
«Красная граница» фотоэффекта λкр
|
(2011 - 12 /12)
G
 Шарик брошен вертикально вверх с начальной скоростью υ y
(см. рисунок). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять (t
0
– время полёта). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию 0
второго и запишите в таблицу
выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А) 1) координата шарика y
2) проекция скорости шарика υy
3) проекция ускорения шарика ay
 0
4) проекция Fy
силы тяжести,
Б)
действующей на шарик
Ответ:
На неподвижном проводящем уединенном кубике находится заряд Q
. Точка O
– центр кубика, точки B
A
 и C
– центры его граней, AB
= OB
, CD
= OC
,
OB
OM
=  . Модуль напряженности
2 электростатического поля заряда Q
в точке A
равен
EA
. Чему равен модуль напряженности электростатического поля заряда Q
в точке D
и точке M
?
Установите соответствие между физическими величинами и их значениями. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу
выбранные цифры под соответствующими буквами .
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ
А) модуль напряжённости электростатического 1) 0
поля кубика в точке D
2) ЕА
Б) модуль напряжённости электростатического 3) 4 ЕА
поля кубика в точке М
4)
16
Е
А
Ответ:
(2011 - 13 /13)
Часть 3
Задания третьей части представляют собой задачи. Рекомендуется провести их предварительное решение на черновике.
При выполнении заданий (А22–А25) в бланке ответов № 1 под номером выполняемого вами задания поставьте знак «Х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа.
Небольшой камень бросили с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту. На какую максимальную высоту поднялся камень, если ровно через 1 с после броска его скорость была направлена горизонтально?
  1) 10 м 2) 5 м 3) 5 3 м 4) 10 2 м
Подвешенный на нити грузик совершает гармонические колебания. В таблице представлены координаты грузика через одинаковые промежутки времени. Какова примерно максимальная скорость грузика?
| t
(с)
|
0
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
0,6
|
0,7
|
| х
(см)
|
4
|
2
|
0
|
2
|
4
|
2
|
0
|
2
|
1) 1,24 м/с 2) 0,31 м/с 3) 0,62 м/с 4) 0,4 м/с
У теплового двигателя, работающего по циклу Карно, температура нагревателя – 500 К, а температура холодильника – 300 К. Рабочее тело за один цикл получает от нагревателя 40 кДж теплоты. Какую работу совершает
| при этом рабочее тело двигателя?
|
| 1) 1,6 кДж 2) 35,2 кДж
|
3) 3,5 кДж
|
4) 16 кДж
|
Две частицы, имеющие отношение масс  = 8, влетели в однородное m
1
магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найдите q
2
отношение зарядов частиц , если их скорости одинаковы, а отношение q
1
R
2
радиусов траекторий: = 2. R
1
1) 16 2) 2 3) 8 4) 4
Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1.
(2011 - 14 /14)
Полное решение задач С1–С6 необходимо записать в бланке ответов № 2. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1, С2 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи. Ответы записывайте чётко и разборчиво.
Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.
Рис. 1 Рис. 2
Почему в моменты времени t
1
и t
2
ток в кольце имеет различные направления? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь.
Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение.
 Грузы массами M
= 1 кг и m
связаны лёгкой нерастяжимой нитью, переброшенной через блок, по которому
нить может скользить без трения (см. m
рисунок). Груз массой M
находится на шероховатой наклонной плоскости (угол наклона плоскости к горизонту α = 30°, коэффициент трения μ = 0,3). Чему равно максимальное значение массы m
, при котором система грузов ещё не выходит из первоначального состояния покоя? Решение поясните схематичным рисунком с указанием используемых сил.
(2011 - 15 /15) (2011 - 16 /16)
Необходимо расплавить лёд массой 0,2 кг, имеющий температуру 0 ºС. Выполнима ли эта задача, если потребляемая мощность нагревательного элемента – 400 Вт, тепловые потери составляют 30%, а время работы нагревателя не должно превышать 5 минут?
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а A
в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А
 положительного полюса, а к точке В
отрицательного R
2
полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая B
мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.
Два параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в
→
однородном магнитном поле, индукция B
которого направлена вертикально вниз (см. рисунок – вид сверху). На рельсах перпендикулярно им лежат два одинаковых проводника, способных скользить по рельсам без нарушения электрического контакта. Левый
→
проводник движется вправо со скоростью V
, а правый покоится. С какой
→
скоростью υ надо перемещать правый проводник, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый проводник?
(Сопротивлением рельсов пренебречь.)
Свободный пион (π0
-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V
, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два γ-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?
(2011 - 17 /17)
Система оценивания экзаменационной работы по физике
Задания с выбором ответа
За правильный ответ на каждое задание с выбором ответа ставится по 1 баллу.
Если указаны два и более ответов (в том числе правильный), неверный ответ или ответ отсутствует – 0 баллов.
| № задания
|
Ответ
|
№ задания
|
Ответ
|
| А1
|
2
|
А14
|
1
|
| А2
|
1
|
А15
|
2
|
| А3
|
4
|
А16
|
1
|
| А4
|
1
|
А17
|
4
|
| А5
|
2
|
А18
|
2
|
| А6
|
2
|
А19
|
3
|
| А7
|
4
|
А20
|
2
|
| А8
|
4
|
А21
|
3
|
| А9
|
1
|
А22
|
2
|
| А10
|
3
|
А23
|
2
|
| А11
|
4
|
А24
|
4
|
| А12
|
2
|
А25
|
4
|
| А13
|
1
|
|
|
|
Задания с кратким ответом
Задание с кратким ответом считается выполненным верно, если в заданиях В1–В4 правильно указана последовательность цифр.
За полный правильный ответ на каждое задание ставится по 2 балла; если допущена одна ошибка – 1 балл; за неверный ответ (более одной ошибки) или его отсутствие – 0 баллов.
| № задания
|
Ответ
|
| В1
|
112
|
| В2
|
213
|
| В3
|
21
|
| В4
|
21
|
(2011 - 18 /18)
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЙ С РАЗВЁРНУТЫМ ОТВЕТОМ
Решения заданий С1–С6 части 3 (с развёрнутым ответом) оцениваются экспертной комиссией. На основе критериев, представленных в приведённых ниже таблицах, за выполнение каждого задания в зависимости от полноты и правильности данного учащимся ответа выставляется от 0 до 3 баллов.
Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.
Рис. 1 Рис. 2
Почему в моменты времени t
1
и t
2
ток в кольце имеет различные направления? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь.
| Возможное решение
|
| 1. Индукционный ток в кольце вызван ЭДС индукции, возникающей при пересечении проводником линий магнитного поля.
ΔΦ
По закону индукции Фарадея ε=−  ЭДС пропорциональна
Δt
скорости изменения магнитного потока Ф
, т.е. количеству линий, пересекаемых кольцом в секунду. Она тем выше, чем больше скорость движения магнита.
Сила тока I
, в соответствии с законом Ома для замкнутой цепи,
ε
пропорциональна ЭДС индукции ε: I
=  .
R
|
(2011 - 19 /19)
| 2. В момент времени t
1
к кольцу приближается магнит, и магнитный поток увеличивается. В момент t
2
магнит удаляется, и магнитный поток уменьшается. Следовательно, ток имеет различные направления.
Примечание для экспертов.
В начальный момент магнит находится далеко от кольца, поэтому G
линии поля В
практически не пересекают проводник. По мере приближения к кольцу поле растёт, и его линии начинают пересекать проводник, вызывая ЭДС индукции. Скорость магнита также растёт с течением времени, поэтому ЭДС быстро возрастает по мере приближения северного полюса магнита к плоскости кольца, поскольку густота линий увеличивается, т.е. растёт магнитный поток Ф
, что приводит к росту модуля ЭДС и модуля силы тока. Когда полюс магнита, пройдя через плоскость кольца, начинает удаляться от проводника, то количество пересекаемых линий уменьшается. Поэтому, несмотря на возрастание скорости, модуль ЭДС падает. В тот момент, когда через плоскость кольца проходит середина магнита, линии поля перпендикулярны плоскости. Проводник в этот момент «скользит» по линиям поля, не пересекая их. Поток вектора магнитной индукции в этот момент достигает максимального значения. При этом сила тока обращается в нуль.
При дальнейшем движении магнита поток начинает уменьшаться, а линии оказываются вновь направлены под углом к плоскости кольца и пересекаются им при движении. Это приводит к возникновению ЭДС, направление которой изменяется на противоположное, поскольку количество линий, оказавшихся внутри контура, уменьшается, а значит, поток поля теперь не увеличивается, а уменьшается. Соответственно, возникает индукционный ток, направленный в противоположную сторону, увеличивающийся по мере приближения южного полюса к плоскости кольца. Поскольку скорость магнита теперь гораздо больше, чем при прохождении северного полюса, ЭДС значительно больше, а значит, и модуль силы тока оказывается больше, чем в начале движения. Пройдя максимум, поле магнита начинает уменьшаться по мере удаления южного полюса от плоскости кольца, что приводит к уменьшению силы тока до нуля тогда, когда магнит оказывается на большом расстоянии от кольца.
|
| Критерии оценки выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. 2
) и исчерпывающие верные рассуждения с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае свободное падение магнита, явление электромагнитной индукции и его описание на основе закона индукции Фарадея, а также закон Ома для полной цепи
)
|
3
|
|
|
(2011 - 20 /20)
| Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, и дано правильное объяснение, но содержится один
из следующих недостатков.
В представленных записях содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи.
ИЛИ
Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объеме, или в них содержатся логический недочет
|
2
|
| Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
Указаны не все необходимые явления и физические законы, даже если дан правильный ответ на вопрос задания. ИЛИ
Указаны все необходимые явления и физические законы, но в некоторых из них допущена ошибка, даже если дан правильный ответ на вопрос задания.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к верному ответу, содержат ошибки
|
1
|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
 Грузы массами M
= 1 кг и m
связаны лёгкой нерастяжимой нитью, переброшенной через блок, по которому
нить может скользить без трения (см. m
рисунок). Груз массой M
находится на шероховатой наклонной плоскости (угол наклона плоскости к горизонту α = 30°, коэффициент трения μ = 0,3). Чему равно максимальное значение массы m
, при котором система грузов ещё не выходит из первоначального состояния покоя? Решение поясните схематичным рисунком с указанием сил, действующих на грузы.
(2011 - 21 /21) (2011 - 22 /22)
| Возможное решение
|
| 1. Если масса m
достаточно велика, но грузы ещё покоятся, то сила трения покоя, действующая на груз массой M
, направлена вниз вдоль наклонной плоскости (см. рисунок).
2. Будем считать систему отсчета, связанную с наклонной плоскостью, инерциальной. Запишем второй закон Ньютона для каждого из покоящихся тел в проекциях на оси введенной системы координат:
 O
1
x
1
:
T
1
− Mg
sinα− F
тр
= 0⎫ y
2
⎪
O
1
y
1
:
N
− Mg
cosα= 0 ⎬ O
2
y
2
: mg
−T
2
= 0 ⎪
⎭
Учтём, что:
T
1
=T
2
=T
(нить лёгкая, между блоком и нитью трения нет), F
тр
≤μN
(сила трения покоя).
Тогда
T
= mg
,
F
тр
= mg
− Mg
sinα,
N
= Mg
cosα,
и мы приходим к неравенству
mg
− Mg
sinα≤μMg
cosα с решением m
≤ M
(sinα+μcosα).
Таким образом,
m
max
= M
(sinα+μcosα)≈ 0,
76кг.
Ответ: m
max
≈ 0,76 кг.
|
x
1
G
T
2
 m
G mg
|
| Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом (в данном случае – II закон Ньютона для двух тел, формула расчёта силы трения)
;
II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ и обозначений, используемых в условии задачи
);
III) представлен схематический рисунок с указанием сил,
|
3
|
|
| поясняющий решение;
IV) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение "по частям" с промежуточными вычислениями);
V) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.
|
| Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности,
проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один
из следующих недостатков. Записи, соответствующие одному или нескольким пунктам: II, III, IV – представлены не в полном объеме или отсутствуют.
ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и(или)
преобразования/вычисления не доведены до конца ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт V, или в нем допущена ошибка
|
2
|
| Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
|
(2011 - 23 /23)
Необходимо расплавить лёд массой 0,2 кг, имеющий температуру 0 ºС. Выполнима ли эта задача, если потребляемая мощность нагревательного элемента – 400 Вт, тепловые потери составляют 30%, а время работы нагревателя не должно превышать 5 минут?
| Возможное решение
|
| Согласно первому началу термодинамики количество теплоты, необходимое для плавления льда, ΔQ
1
= λm
, где λ – удельная теплота плавления льда. ΔQ
2
– подведённое джоулево тепло: ΔQ
2
= ηPt
. В соответствии с заданными условиями ΔQ
1
= 66 кДж и ΔQ
2
= 84 кДж, а значит, ΔQ
1
< ΔQ
2
, и поставленная задача выполнима.
|
| Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом (в данном случае I начало термодинамики, закон Джоуля – Ленца)
;
II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ и обозначений, используемых в условии задачи
);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение "по частям" с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
|
3
|
| Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности,
проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один
из следующих недостатков. Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III – представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и(или)
преобразования/вычисления не доведены до конца ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка.
|
2
|
|
|
(2011 - 24 /24)
| Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а A
 в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А
положительного полюса, а к точке В
отрицательного R
2
полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая B
мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.
(2011 - 25 /25) (2011 - 26 /26)
| Образец возможного решения
|
Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности,
проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один
из следующих недостатков.
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III – представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и(или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
|
2
|
| 1.  При подключении положительного полюса батареи А
к точке А
потенциал точки А
выше потенциала точки В
(ϕA
>ϕB
), поэтому ток через резистор R
1
не течёт, а течёт через резистор R
2
. Эквивалентная R
2 схема цепи имеет вид, изображённый на рис. 1. 2
ε В
Потребляемая мощность P
1
=  .
R
2 Рис. 1
2.  При изменении полярности подключения батареи ϕ
A
<ϕ
B
, ток через резистор R
2
не течёт, но течёт А
через резистор R
1
. Эквивалентная схема цепи в этом случае изображена на рис. 2. При этом
ε2R
1 потребляемая мощность P
2
= .
R
1
2 2
3. Из этих уравнений: R
2
=ε
, R
1
=ε
.
P
1
P
2
Рис. 2
4. Подставляя значения физических величин, указанные в условии, получаем: R
1
=10 Ом, R
2
= 20 Ом.
Ответ:
R
1
=10 Ом, R
2
= 20 Ом.
|
| Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
| Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом (в данном случае порядок протекания тока через диоды, формула расчета мощности)
;
II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин;
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение "по частям" с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
|
3
|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.
|
0
|
Два параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в
→
однородном магнитном поле, индукция B
которого направлена вертикально вниз (см. рисунок – вид сверху). На рельсах перпендикулярно им лежат два одинаковых проводника, способных скользить по рельсам без нарушения электрического контакта. Левый
→
проводник движется вправо со скоростью V
, а правый покоится. С какой
→
скоростью υ надо перемещать правый проводник, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый проводник?
(Сопротивлением рельсов пренебречь.)
| Образец возможного решения
|
| Когда правый проводник покоится, на левый действует сила Ампера ε
F = IBl
, где I
= инд
– индукционный ток, R
– сопротивление цепи, l
–
R
расстояние между рельсами. Поскольку силу Ампера надо уменьшить в
3 раза, ЭДС индукции εинд=−B
 Δ
S
в контуре надо в 3 раза уменьшить. Δt
Значит, скорость изменения площади, ограниченной контуром, также должна быть в 3 раза меньше. Отсюда следует, что правый проводник должен, как и левый, двигаться вправо, причём его скорость должна быть равна: υ= V
.
|
| Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом (в данном случае формула расчёта силы Ампера, закон Фарадея, закон Ома)
;
II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением, возможно, обозначений констант, указанных в варианте КИМ и обозначений, используемых в условии задачи
);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение "по частям" с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
|
3
|
(2011 - 28 /28)
| Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности,
проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один
из следующих недостатков.
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III – представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и(или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
|
2
|
| Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
(2011 - 29 /29)
Свободный пион (π0
-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V
, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два γ-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?
| Образец возможного решения (рисунок не обязателен)
|
|  Пион, движущийся со скоростью V
, имеет импульс p
= mV
и энергию mc
2
Emc
2
, где m
– масса пиона.
Е
γ
Энергия γ-кванта E
γ
и его импульс р
γ
связаны соотношением: p
γ
=  . с
При распаде пиона на два кванта энергия системы и её импульс сохраняются:
mc
2
= +E
1
E
2
, mV
= 1
E
2
.
E
− E
 Разделив второе уравнение на первое, получим: 1 2
. E
1 + E
2
По условию задачи E
1
=1,1⋅ E
2
, так что V
= ≈1,43 10⋅ 7
м/с.
21 Ответ: V
≈1,43 10⋅ 7
м/с.
|
| Критерии оценивания выполнения задания
|
Баллы
|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом (в данном случае выражения для энергии и импульса релятивистской частицы, закон сохранения энергии и импульса системы)
;
II) описаны все вводимые в решение буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ и обозначений, используемых в условии задачи
);
III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение "по частям" с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины
|
3
|
(2011 - 30 /30)
| Правильно записаны необходимые положения теории и физические законы, закономерности,
проведены необходимые преобразования и представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. Но имеется один
из следующих недостатков.
Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III – представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ
При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т.п.).
ИЛИ
При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и(или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ
При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка
|
2
|
| Представлены записи, соответствующие одному
из следующих случаев.
представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи
|
1
|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла
|
0
|
|
