Задание 2 ЕГЭ по физике

Задание проверяет закон Гука и условие равновесия тела. На рисунке пружины соединены последовательно через кубик, а к свободному концу второй пружины приложена сила 9 Н. В равновесии сила упругости второй пружины равна 9 Н, а из равновесия кубика такая же сила действует со стороны первой пружины. По закону Гука удлинение первой пружины x₁ = F/k₁ = 9/300 = 0,03 м = 3 см.

Ответ: 3.

Задание проверяет применение второго закона Ньютона: F = ma. Искомая масса m₂ = (F/2)/(a/4) = 2F/a = 2m₁. Поэтому m₂ = 2 · 3 = 6 кг. Ответ: 6.

Задание проверяет закон сухого трения скольжения: Fтр = μN.

На горизонтальной поверхности при отсутствии других вертикальных сил N = mg, поэтому Fтр = μmg.

При неизменном коэффициенте трения увеличение массы в 3 раза увеличивает силу трения в 3 раза.

В школьной модели сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения поверхностей.

Ответ: 3.

Задание проверяет определение жёсткости пружины по графику силы упругости. По закону Гука F = kx, поэтому k = F/x. На графике при удлинении x = 6 см = 0,06 м сила упругости F = 15 Н. Получаем k = 15/0,06 = 250 Н/м.

Ответ: 250.

Задание проверяет закон всемирного тяготения: F = Gm₁m₂/r².

При увеличении массы каждого шарика вдвое произведение масс увеличивается в 4 раза.

Чтобы сила сохранилась, квадрат расстояния тоже должен увеличиться в 4 раза, а расстояние — в 2 раза.

Следовательно, r₂ = 2 · 40 см = 80 см.

Ответ: 80.

Задание проверяет определение жёсткости пружины по закону Гука: F = kx.

Переведём удлинение в метры: x = 5 см = 0,05 м.

Жёсткость k = F/x = 15 Н / 0,05 м = 300 Н/м.

Ответ: 300.

Задание проверяет зависимость силы трения скольжения от массы тела. На горизонтальной поверхности N = mg, поэтому Fтр = μN = μmg. При неизменном коэффициенте трения увеличение массы в 1,5 раза увеличивает силу трения во столько же раз. Получаем Fтр₂ = 100 · 1,5 = 150 Н.

Ответ: 150.

Задание проверяет применение второго закона Ньютона и закона трения скольжения.

Из Fтр = μN находим силу реакции опоры: N = 2,8/0,2 = 14 Н.

Вертикального ускорения нет, а сила F направлена под углом вверх, поэтому N + F sin α = mg.

При g = 10 м/с² получаем F = (mg − N)/sin 30° = (2·10 − 14)/0,5 = 12 Н.

Ответ: 12.

Задание проверяет связь силы, массы и ускорения по второму закону Ньютона.

По формуле F = ma находим силу: F = 8 · 5 = 40 Н.

Ускорение тела массой 5 кг: a = F/m = 40/5 = 8 м/с².

Ответ: 8.

Задание проверяет определение ускорения и второй закон Ньютона. Постоянная сила сообщает телу постоянное ускорение: a = Δv/Δt = 6/3 = 2 м/с². По второму закону Ньютона F = ma = 2 · 2 = 4 Н. Ответ: 4.

Задание проверяет связь массы, силы и ускорения по второму закону Ньютона. Первоначальная масса m = F/a. После изменения силы и ускорения масса m₂ = (F/2)/(3a) = F/(6a) = m/6. Следовательно, массу необходимо уменьшить в 6 раз.

Ответ: 6.

Задание проверяет применение второго закона Ньютона: a = F/m. Ускорение первого тела a = 50/5 = 10 м/с². При таком же ускорении масса второго тела m₂ = 60/10 = 6 кг. Ответ: 6.

Задание проверяет определение жёсткости пружины по графику силы упругости.

По закону Гука F = kΔx, поэтому k = F/Δx.

На графике при деформации Δx = 0,6 м сила упругости F = 42 Н.

Следовательно, k = 42 Н / 0,6 м = 70 Н/м.

Ответ: 70.