previous arrow
next arrow
Slider

Задание 3 ЕГЭ по физике

Закон сохранения импульса, кинетическая и потенциальные энергии, работа и мощность силы, закон сохранения механической энергии

В. З. Шапиро

Третье задание ЕГЭ по физике проверяет знания по разделу «Законы сохранения в механике». Оно относится к заданиям базового уровня. В нём отсутствует возможность выбора ответа. Для его решения необходимо знать и уметь применять законы сохранения импульса и энергии.

Применение формулы закона сохранения энергии

Необходимая теория: Энергия

1. Шарик массой 100 г падает с некоторой высоты. Начальная скорость шарика равна нулю. Его кинетическая энергия при падении на землю равна 6 Дж, а потеря энергии за счёт сопротивления воздуха составила 1 Дж. С какой высоты упал шарик?

Ответ: ______________________ м.

Так как в момент падения шарик имел кинетическую энергию 6 Дж, а потеря механической энергии из-за сопротивления воздуха составила 1 Дж, то первоначальное значение потенциальной энергии равно: Eп1 = 6 + 1 = 7 (Дж).

По формуле для расчета потенциальной энергии тела, поднятого на высоту h от поверхности Земли, рассчитаем эту неизвестную высоту.

Ответ: 7 м.

При использовании закона сохранения энергии необходимо записать, какой энергией обладало тело в начальный момент времени или в первоначальной точке. После этого рассматриваем последующую ситуацию. Это не тот случай, когда можно взять готовую формулу, подставить в неё значение и получить ответ.

2. Автомобиль с выключенным двигателем сняли со стояночного тормоза, и он покатился под уклон, составляющий угол 30° к горизонту. Проехав 10 м, он попадает на горизонтальный участок дороги. Чему равна скорость автомобиля в начале горизонтального участка дороги? Трением пренебречь.

Ответ: ___________________________ м/с.

В этой задаче необходим чертеж.

Из соотношений в прямоугольном треугольнике получим:

l \sin 30^{\circ }=h;\    h=10 \sin 30^{\circ }=5 (м).

согласно закону сохранения энергии.

mgh=\frac{mv^2}{2}; \, v=\sqrt{2gh}.

v=\sqrt{2\cdot 10\cdot 5}=10 (м/с).

Ответ: 10 м/с.

Секрет решения. В большинстве задач по физике рисунки и чертежи помогают лучше понять условие. Это прежде всего относится к задачам, в которых используются какие-либо геометрические построения.

Применение формулы для расчета кинетической энергии тела

3. Скорость груза массой 0,3 кг равна 2 м/с. Какова кинетическая энергия груза?

Ответ: ___________________________ Дж.

Кинетическая энергия тела рассчитывается по формуле E_k= \frac{mv^2}{2}.

E_k=\frac{0.3\cdot 2^2}{2}=0,6 (Дж).

Ответ: 0,6 Дж.

Секрет решения. В таких задачах необходимо обратить внимание на систему СИ. Простая, на первый взгляд, задача может иметь «подводные камни», связанные с неправильным использованием системы единиц.

Применение формулы для расчета потенциальной энергии упруго деформированного тела

Необходимая теория: Энергия

4. При упругой деформации 2 см стальная пружина имеет потенциальную энергию 2 Дж. Какой станет потенциальная энергия этой пружины при увеличении деформации на 1 см?

Потенциальную энергию упруго деформированной пружины можно рассчитать по формуле:

Разделив Eп2 на Eп1, получим

Ответ: 4,5 Дж.

Секрет решения. Внимательно читайте условие задачи. Условие – это ключ к решению. В этой задаче важно понять, что во втором случае деформация пружины составляет 3 см. Кроме этого, при нахождении отношений деформаций мы не использовали систему СИ, так как при делении результат от этого не изменится.

Сравнение кинетических энергий тела с использованием графика

5. Скорости движения двух одинаковых автомобилей изменяются с течением времени в соответствии с графиками на рисунке. Определите отношение  кинетических энергий автомобилей в момент времени t1 .

Ответ: ________________________.

Так как на графике не указаны конкретные значения скоростей автомобилей, то их можно выразить в некоторых условных единицах.

 

Ответ: 16.

При решении задач нужно уметь «читать» графики. Ведь графические зависимости аналогичны текстовому описанию, но просто по-другому выглядят.