День: 21.05.2020

Подготовка к ЕГЭ по физике. Задания высокого уровня сложности с развернутыми ответами. ЗАДАНИЕ № 28 (качественная задача) с несколькими вариантами решения.

Качественные задания направлены на проверку умения использовать понятия и законы физики для анализа различных процессов и явлений, а также умения решать задачи на применение одного-двух законов (формул) по какой-либо из тем школьного курса физики. При подготовке к решению качественных задач №28 прежде всего следует обратить особое внимание на то, что эти задания оцениваются по шкале от 0 до 3 баллов. Учащемуся следует тщательно изучить требования к развёрнутому ответу.

ЕГЭ по физике. ЗАДАНИЕ № 28

В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью Е и магнитное поле с индукцией В. Поля однородные В ⊥ Е. В камеру влетает протон р, вектор скорости которого перпендикулярен В и Е, как показано на рисунке 1. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что протон движется прямолинейно.

Объясните, как изменится начальный участок траектории протона, если напряжённость электрического поля увеличить. В ответе укажите, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием силы тяжести пренебречь.

Решение на 3 балла

По правилу левой руки определяем направление силы Лоренца.
Сила Лоренца направлена вправо. Вектор напряжённости направлен вправо от плюса к минусу. Т.к заряд электрона положителен, то электрическая сила направлена вправо. Т.к. движение прямолинейное, то эти силы по модулю равны. При увеличении напряжённости электрическая сила увеличивается и протон начнёт двигаться правее предыдущей траектории. Его начало похоже на часть круга.

(Чёрным шрифтом выделены ключевые слова).
Комментарий. Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ. Приведены в виде формул или описания все необходимые для объяснения ссылки (формулы расчёта сил действия на заряженную частицу электрического и магнитного полей, правило левой руки, второй закон Ньютона). Работа оценивается в 3 балла.

Решение на 2 балла

На протон действуют две силы — сила со стороны электрического поля, направленная вправо, и сила со стороны магнитного поля, направленная влево. При увеличении напряжённости электрического поля сила, направленная вправо, возрастёт, т.к. эта сила пропорциональна напряжённости. В итоге протон будет отклоняться вправо.

Комментарий. Приведён верный ответ, присутствуют верные рассуждения и словесные указания на зависимость (независимость) сил от напряжённости электрического поля. Правило левой руки в явном виде не названо, но верно применено при определении направления сил. Отсутствует объяснение первоначального прямолинейного движения частицы. Работа оценивается в 2 балла.

Решение на 1 балл

Протон начнёт уклоняться вправо, двигаться по окружности. Это в принципе даёт возможность получить один балл.

Пояснение к решению задачи

В первой части вопроса идёт речь о форме траектории протона. Прежде всего, внимательно прочитав условие (а это всегда необходимо), видим, что протон движется прямолинейно. Какой из этого следует вывод?

Рассмотрим силы, действующие на протон. Со стороны электрического поля на протон действует сила F = qE, направленная в сторону вектора Е (вправо). Со стороны магнитного поля на протон действует сила Лоренца F = qvB sin а, где a — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции (в нашем случае угол а равен 90°), направленная влево. Т.к. по условию вначале траектория движения — прямая линия, то из второго закона Ньютона вытекает равенство модулей этих сил. При увеличении напряжённости электрического поля появится нескомпенсированная составляющая этих сил, направленная вправо. Эта составляющая перпендикулярна скорости, и протон начнёт уклоняться вправо, двигаться по окружности.

Среди качественных задач встречаются задания с дополнительными условиями. Например, дополнительно к объяснению предлагается изобразить схему электрической цепи или сделать рисунок с ходом лучей в оптической системе. В этом случае в описание полного правильного решения вводится ещё один пункт (верный рисунок или схема). Отсутствие рисунка (или схемы) или наличие ошибки в них приводит к снижению оценки на 1 балл. С другой стороны, наличие правильного рисунка (схемы) при отсутствии других элементов ответа в части заданий даёт возможность учащемуся получить 1 балл.

Образцы заданий № 28 (с решениями)

В стакане с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень воды в стакане, если весь лёд растает?
Докажите, что крупные капли дождя падают быстрее, чем мелкие. Капли имеют форму шара, силу сопротивления воздуха считать пропорциональной площади поперечного сечения капли.
Если надуть два одинаковых шарика до разных размеров, а потом соединить короткой трубкой, то один шарик начнёт надуваться за счёт другого. Какой и почему?
Тело бросили под углом 30° к горизонту с некоторой начальной скоростью. Дальность его полёта составила 9 метров. Можно ли добиться такой же дальности полёта при другом угле бросания, но с той же по модулю начальной скоростью? Если можно, то под каким?
Математический маятник помещён в кабину покоящегося на первом этаже лифта. Опишите характер изменения колебательного движения маятника до момента прибытия лифта на 5-й этаж. (Ускорение а, которое может развить лифт, меньше д.)
В аквариуме с водой плавает железная миска, в нижней части которой есть небольшое отверстие (см. рис. 2). Через отверстие вода медленно наполняет миску, и она тонет. Опишите, как изменяется уровень воды в аквариуме по мере наполнения миски и после её погружения на дно.
На рисунке 3 изображён график процесса, совершаемого некоторой массой одноатомного идеального газа. Получает или отдаёт газ теплоту в ходе данного процесса? Ответ обоснуйте.
В цилиндре, разделённом на две части незакреплённым поршнем массой m, находится воздух. В одной из частей цилиндра кратковременно повышают давление, после чего предоставляют систему самой себе. Какие процессы будут происходить в цилиндре? Что произойдёт, если масса поршня увеличится?
Температура воздуха в комнате Т₁. Как изменится внутренняя энергия воздуха в комнате, если температуру повысить до Т₂?
В цилиндре под поршнем при комнатной температуре t₀ долгое время находились только вода и её пар. Масса воды в 2 раза больше массы её пара. Первоначальное состояние системы показано точкой на pV-диаграмме (см. рис. 4). Медленно перемещая поршень, объём V под поршнем изотермически увеличивают с V₀ до 5V₀. Постройте график зависимости давления р в цилиндре от объёма на отрезке от V₀ до 5V₀. Укажите, какие закономерности вы при этом использовали.
В некоторых случаях удар молнии может разрушить дерево, как бы «взрывая» его. Эта возможность зависит от степени влажности и гладкости его коры. Объясните природу явления.
Может ли трамвай не только потреблять электрическую энергию, но и запасать её?
Почему электрические лампочки накаливания чаще всего перегорают в момент их включения?
Изобразите вольт-амперную характеристику при фотоэффекте для двух разных световых потоков и объясните их ход.
К клеммам первичной обмотки трансформатора подключён источник линейно возрастающего напряжения. Опишите процессы, происходящие в трансформаторе. Как будет меняться напряжение между клеммами во вторичной обмотке?