Задание 3. Законы сохранения в механике . ЕГЭ 2027 по физике

За это задание ты можешь получить 1 балл. Уровень сложности: базовый.
Средний процент выполнения: 82.2%
Ответом к заданию 3 по физике может быть целое число или конечная десятичная дробь.

Алгоритм решения задания 3:

  1. Определи, какой физический процесс рассматривается: изменение импульса, совершение работы или изменение механической энергии.
  2. Выдели физические величины, относящиеся к импульсу, работе или энергии, и установи, какие из них заданы в условии.
  3. Соотнеси описанный процесс с соответствующим законом или теоремой: законом сохранения импульса, теоремой об изменении кинетической энергии или законом сохранения механической энергии.
  4. Запиши применимый закон или формулу в общем виде с использованием физических величин.
  5. Подставь значения величин из условия задания или выполни логический вывод на основе записанного закона.
  6. Проверь, что полученный результат согласуется с физическим смыслом импульса, работы и энергии.

Задачи для практики

Задача 1

На графике представлена зависимость силы упругости от координата груза, прикреплённого к пружине. Какую работу совершила сила упругости при перемещении груза от координаты х = 10 см до 30 см?

Решение

Сила упругости - потенциальная сила, поэтому её работу можно найти как площадь под графиком F(s). Найдём площадь трапеции как полусумму оснований на высоту.

$$A_{упр}={10 {Н} + 25 {Н}}/{2} (30 {см} - 10 {см})={10 {Н} + 25 {Н}}/{2} (0,3 {м} - 0,1 {м})=3,5 {Дж}$$

Ответ: 3,5
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 2

Координата тела массой 2 кг, движущегося вдоль оси х под действием горизонтальной силы F, изменяется по закону: $x(t)=7+10t-5t^2$ Какую работу совершила сила F за 3 с? .

Решение

Дано:

$m=2$кг

$x(t)=7+10t-5t^2$

$t=3c$

$A_{F}$ = ?

Решение:

по теореме о кинетической энергии: $A_{F}=E_{кин2} - E_{кин1}$, где $E_{кин2}$ и $E_{кин1}$ - кинетическая энергия тела в конце движения и в начале движения соответственно

$E_{кин}={mv^2}/2$, где $v$ - скорость тела. Найдём скорость тела в момент времени $t=3c$

В общем виде $$x(t)=x_{0}+v_{0}t+ {at^2}/{2}$$, где $x_{0}$ - начальная координата тела, $v_{0x}$ - проекция начальной скорости тела на ось х, $a_{x}$ - проекция ускорения тела на ось х. В нашем случае зависимости координаты тела от времени: $$𝑥(𝑡)=7+10𝑡-5𝑡^2$$ Тогда $x_{0}=7$ м, $v_{0}=10$ м/с, $a_{x}=-10 {м}/{{с}^2}$

Зависимость скорости тела от времени $$v(t)=v_{0}+at=10-10t$$

Тогда: $$v(t=3)=10-10*3=10-30=-20 {м}/{c}$$

Найдём кинетическую энергию тела через 3 с: $E_{кин2}={mv^2}/2={2*{(-20)}^{2}}/{2}=400$ Дж

Кинетическая энергия в начальный момент времени $E_{кин1}={m{v_{0}}^2}/{2}={2*{10}^{2}}/{2}=100$ Дж

Тогда: $A_{F}=E_{кин2} - E_{кин1} = 400 - 100 = 300$ Дж

Ответ: 300 Дж

Ответ: 300
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 3

Координата тела массой 2 кг, движущегося вдоль оси х под действием горизонтальной силы F, изменяется по закону: $x(t)=7+10t-5t^2$ Определите кинетическую энергию тела в момент времени $t=3$ c.

Решение

Дано:

$m=2$кг

$x(t)=7+10t-5t^2$

$t=3c$

$E_{кин}$ = ?

Решение:

$E_{кин}={mv^2}/2$, где $v$ - скорость тела. Найдём скорость тела в момент времени $t=3c$

В общем виде $$x(t)=x_{0}+v_{0}t+ {at^2}/{2}$$, где $x_{0}$ - начальная координата тела, $v_{0x}$ - проекция начальной скорости тела на ось х, $a_{x}$ - проекция ускорения тела на ось х. В нашем случае зависимости координаты тела от времени: $$𝑥(𝑡)=7+10𝑡-5𝑡^2$$ Тогда $x_{0}=7$ м, $v_{0}=10$ м/с, $a_{x}=-10 {м}/{{с}^2}$

Зависимость скорости тела от времени $$v(t)=v_{0}+at=10-10t$$

Тогда: $$v(t=3)=10-10*3=10-30=-20 {м}/{c}$$

Найдём кинетическую энергию тела: $E_{кин}={mv^2}/2={2*{(-20)}^{2}}/{2}=400$ Дж

Ответ: 400 Дж

Ответ: 400
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 4

Какую работу совершают силы сопротивления при остановке самолёта массой 30 т, движущегося по посадочной полосе со скоростью 360 км/ч? Ответ выразите в МДж

Решение

Дано:

$m=30 {т}= 30 * {10}^{3} {кг}$

$v_{1}=360 {км}/{ч}= 100 {м}/{с} $

$A_{сопр}$ = ?

Решение:

по теореме о кинетической энергии: $A_{сопр}=E_{кин2} - E_{кин1}$, где $E_{кин2}$ и $E_{кин1}$ - кинетическая энергия тела в конце движения и в начале движения соответственно

$E_{кин}={mv^2}/2$, где $v$ - скорость тела. В начале движения скорость тела была равна $v_{1}=100 {м}/{с} $, В конце движения самолёт остановился, поэтому скорость тела $v_{2}=0 {м}/{с}$

Тогда $$E_{кин1}={m{v_{1}}^2}/2={30 * {10}^{3} * {100}^{2} }/{2}=1,5 * {10}^{8} {Дж} = 150 {МДж}$$

$$E_{кин2}={m{v_{2}}^2}/2={30 * {10}^{3} * {0}^{2} }/{2}=0 {Дж} $$

Итого: $$A_{сопр}=E_{кин2} - E_{кин1}=0-150=-150 {МДж}$$

Ответ: -150 МДж

Ответ: -150
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 5

Яблоко, массой 200 г, падало Ньютону на голову с дерева высотой 5 м. Найдите, какую работу при этом совершила сила тяжести, если Ньютон был ростом 1,8 м.

Решение

Дано:

$H= 5{м}$

$m= 200{г}=0,2 {кг}$

$h = 1,8 {м}$

$A_{тяж}= ?$

Сила тяжести - потенциальная сила. Поэтому её работу можем найти как изменение потенциальной энергии тела со знаком минус: $$A_{тяж}= -Δ E_{пот}= E_{пот1} - E_{пот2} = mgH-mgh=mg(H-h)= 0,2 * 10* (5-1,8) =6,4 {Дж}$$

Ответ: 6,4 Дж

Ответ: 6,4
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 6

Найдите работу силы, равной 10 Н, если под действием этой силы тело, движущееся прямолинейно равномерно по горизонтальной поверхности, проходит расстояние 50 см. Угол между направлением силы и направлением движения - 45 ̊ . Ответ округлите до десятых

Решение

Дано:

$F=10$ Н

$S = 50 {см} = 0,5 {м} $

$Α = 45^{o}$

$A_{F}$ = ?

Решение:

Работу силы F можно найти по формуле $$A_{F}=FS*cos{Α}$$

Тогда: $$A_{F} = 10 * 0,5 * {√ 2}/{2} = 3,5{Дж}$$

Ответ: 3,5 Дж

Ответ: 3,5
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 7

Найдите работу силы тяжести, под действием которой тело массой 15 кг перемещается вертикально вверх на 50 см.

Решение

Дано:

m = 15 {кг}

Δ h = 50 {см} = 0,5 {м}

$A_{тяж}= ?$

Сила тяжести - потенциальная сила. Поэтому её работу можем найти как изменение потенциальной энергии тела со знаком минус: $$A_{тяж}= -Δ E_{пот}= E_{пот1} - E_{пот2} = mgh_{1}-mgh_{2}=mg(h_{1}-h_{2})=mg - Δ h=-15*10*0,5=-75 {Дж}$$

Ответ: -75 Дж

Ответ: -75
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 8

Тело массой 2 кг начинает свободно падать с высоты 5 м. Чему равна кинетическая энергия тела на высоте 2 м от земли? Ответ выразите в (Дж).

Решение

Дано:

$m=2$кг

$g=10м/с^2$

$h_1=5$м

$h_2=2$м

$E_{к_2}-?$

Решение:

Полная механическая энергия тела в точке 1 равна полной механической энергии тела в точке 2: $E_1=E_2$(1), где $E_1=E_{п_1}+E_{к_1}=mgh_1+{mυ_1^2}/{2}=mgh_1$(2), $E_2=E_{п_2}+E_{к_2}=mgh_2+E_{к_2}$(3).

Подставим (2) и (3) в (1) и найдем $E_{к_2}:mgh_1=mgh_2+E_{к_2}$, откуда $E_{к_2}=mg(h_1-h_2)$(4).

Подставим числовые значения в (4), получим: $E_{к_2}=2·10·(5-2)=60$Дж.

Ответ: 60
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 9

Из орудия вылетает снаряд со скоростью 700 м/с. Определите массу снаряда, если средняя сила давления пороховых газов равна 2,8 · 106 Н и снаряд двигался внутри ствола 0,003 с. Ответ выразите в (кг).

Решение

Дано:

$υ=700$м/с

$F=2.8·10^6H$

$t=0.003$с

$m-?$

Решение:

Запишем выражение для импульса силы: $F·t=∆p$(1), где $∆p=mυ-mυ_0$(2), т.к. $υ_0=0$, снаряд изначально покоился, то имеем: $F·t=mυ$(2), откуда $m={F·t}/{υ}={2.8·10^6·0.003}/{700}=12$кг.

Ответ: 12
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 10

Материальная точка массой 4,6 кг равномерно движется по окружности. Чему равна её скорость, если изменение её импульса за два с половиной периода составило 18,4 кг·м/с? Ответ выразить в (м/с).

Решение

Дано:

$m=4.6$кг

$t=2.5T$

$Δp↖{→}=18.4кгм/с$

$υ-?$

Решение:

$Δp↖{→}={p_1}↖{→}-{p_2}↖{→}$

Исходя из рисунка $p_1$ и $p_2$ противонаправлены, тогда: $υ={Δp↖{→}}/{2·m}={18.4}/{2·4.6}=2м/с$

Ответ: 2
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 11

Точка финиша трассы горнолыжных соревнований находится на высоте 2 км над уровнем моря, а точка старта — на высоте 400 м над точкой финиша. Чему равна потенциальная энергия лыжника на старте относительно уровня моря? Масса лыжника 70 кг. Ответ выразите в (МДж).

Решение

Дано:

$m=70$кг

$g=10м/с^2$

$h_1=2000$м

$h_2=400$м

$E_{п}-?$

Решение:

Потенциальная энергия лыжника на старте относительно уровня моря по определению равна: $E_{п}=mg(h_1+h_2)=70·10·(2000+400)=700·2400=1680000=1.68$МДж.

Ответ: 1.68
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 12

Зависимость скорости от времени для материальной точки массой 200 г задана на рисунке. Какова её кинетическая энергия в момент времени 2,5 с? Ответ выразите в (Дж).

Решение

Дано:

$m=0.2кг$

$t=2.5с$

$E_к-?$

Решение:

Кинетическая энергия определяется выражением: $E_к={mυ^2}/{2}$(1), где $υ$ - скорость. Из графика видно, что в момент времени $t=2.5c$ скорость $υ=10$м/с, тогда: $E_к={mυ^2}/{2}={0.2·10^2}/{2}=10$Дж

Ответ: 10
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 13

На экране монитора в Центре управления полётом отображены графики скоростей многоступенчатой ракеты массой 50 т и одной из ступеней массой 10 т. Чему равна скорость отделившейся второй ступени? Ответ выразите в (км/с).

Решение

Дано:

$m=50·10^3$кг

$υ=8·10^3$м/с

$m_1=10·10^3$кг

$υ_1=12·10^3$м/с

$υ_2-?$

Решение:

Запишем закон сохранения импульса: импульс ракеты равен сумме импульсов первой и второй ступеней: $mυ=m_1υ_1+m_2υ_2$(1), где $m_2=m-m_1$(2), $m, m_1, m_2$ - массы ракеты первой и второй ступеней; $υ, υ_1, υ_2$ - скорости ракеты первой и второй ступеней. Выразим из (1) скорость $υ_2$ с учетом (2): $υ_2={mυ-m_1υ_1}/{(m-m_1)}={50·10^3·8·10^3-10·10^3·12·10^3}/{40·10^3}={400·10^6-120·10^6}/{40·10^3}={280·10^6}/{40·10^3}=7·10^3=7км/с$

Ответ: 7
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 14

Два шарика движутся по гладкой горизонтальной плоскости вдоль осей Ox и Oy с импульсами, равными по модулю p1 = 0,8 кг·м/с и p2 = 0,6 кг·м/с. Найдите модуль импульса системы этих шариков после их абсолютно неупругого удара. Ответ выразите в (кг·м/с).

Решение

Дано:

$p_1=0.8$кгм/с

$p_2=0.6$кгм/с

$p↖{→}-?$

Решение:

$p↖{→}=p_1↖{→}+p_2↖{→}$ - закон сохранения импульса для не упругого удара.

$p=√{p_1^2+p_2^2}=√{0.64+0.36}=1$

Ответ: 1
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 15

Тело подбросили вертикально вверх с начальной скоростью 6 м/с. На какой высоте кинетическая энергия тела будет в два раза больше его потенциальной энергии? Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$υ_0=6$м/с

$E_к=2·E_n$

$h-?$

Решение:

$\{\table\.{mυ_0^2}/{2}=E'_к+E'_n; \.{E_к}/{2}=E_n;$

$⇒{mυ_0^2}/{2}=3E_n⇒{υ_0^2}/{2}=3gh$.

$h={υ_0^2}/{2g·3}={36}/{60}=0.6$м

Ответ: 0.6
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 16

Санки массой 50 кг из состояния покоя съезжают с гладкой наклонной плоскости высотой 5 м. После этого они продолжают двигаться по горизонтальной поверхности и спустя некоторое время останавливаются. Как при этом изменилась их механическая энергия? В ответе запишите: уменьшилась на _ (кДж).

Решение

Дано:

$m=50$кг

$h=5$м

$∆E_m-?$

$m_0=1·10^{-6}$кг

Решение:

По закону сохранения $∆E_m=∆E_h+∆E_к; ∆E_к=0$

$∆E_r=mgh=50·5·10=2.5$кДж. Тогда $∆E_{мех}=∆E_n=2.5$кДж.

Ответ: 2.5
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 17

В цистерне поливочной автомашины массой 4 т находится 5 м3 воды. Чему равен импульс машины, когда она движется со скоростью 18 км/ч? Ответ выразите в (кг·м/с).

Решение

Дано:

$m_1=4·10^3$кг

$ρ=1000{кг}/{м^3}$

$V=5м^3$

$υ=18 км/ч=5$м/с

$p-?$

Решение:

Импульс поливочной машины по определению равен: $p=mυ$(1), где $m=m_1+m_2$(2), где $m_2=ρ·V$(3) - масса воды в цистине, $m$ - масса автомашины с водой. Подставим (3) в (2), а затем в (1), учитывая, что $ρ$ - плотность воды: $p=mυ=(m_1+m_2)υ=(m_1+ρ·V)·υ=(4·10^3+10^3·5)·5=9000·5=45000{кг·м}/{с}$.

Ответ: 45000
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 18

Тела 1 и 2 взаимодействуют только друг с другом. Изменение кинетической энергии тела 1 за некоторый промежуток времени равно 15 Дж. Работа, которую совершили за этот же промежуток времени силы взаимодействия тел 1 и 2, равна 45 Дж. Чему равно изменение кинетической энергии тела 2 за это время? Ответ выразить в (Дж).

Решение

Дано:

$∆E_1=15$Дж

$∆E_в=45$Дж

$∆E_2-?$

Решение:

По закону сохранения энергии запишем уравнение взаимодействия: $∆E_1+∆E_2=∆E_в⇒∆E_2=∆E_в-∆E_1$

$∆E_2=45-15=30$Дж

Ответ: 30
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 19

Зависимость скорости от времени для материальной точки массой 200 г задана на рисунке. Каков её импульс в момент времени 2,5 с? Ответ выразите в (кг·м/с).

Решение

Дано:

$m=0.2кг$

$t=2.5с$

$p-?$

Решение:

Импульс по определению равен: $p=mυ$(1), где $υ$ - скорость материальной точки в момент времени $t$. Из графика видно, что в момент времени $t=2.5c$ скорость $υ=10$м/с, тогда импульс равен: $p=mυ=0.2·10=2{кг·м}/{с}$

Ответ: 2
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 20

Кинетическая энергия равномерно движущегося тела массой 200 г равна 10 Дж. С какой скоростью движется тело? Ответ выразите в (м/с).

Решение

Дано:

$m=200г=0.2кг$

$Е_к=10Дж$

$υ-?$

Решение:

Кинетическая энергия определяется выражением:$Е_к={mυ^2}/{2}$(1), откуда выразим скорость $υ: $.

Учитывая, что $mυ^2=2Е_к$, $υ^2={2E_к}/{m}$, $υ=√{{2E_к}/{m}}$(2).

Подставим числовые значения в (2): $υ^2=√{{2·10}/{0.2}}=√{100}=10{м}/{с}$

Ответ: 10
Показать решение
Бесплатный интенсив
Показать еще
  • Без воды
  • Ламповая атмосфера
  • Крутые преподаватели

ЕГЭ 2026: бесплатный курс
по физике

На бесплатном демо-курсе ты:
  • Разберешься с термодинамикой
  • Научишься различать изопроцессы
  • Поймешь отличие графиков процессов в разных осях
  • Заберешь 5 первичных баллов на ЕГЭ
  • Порешаешь задания 7-10 из ЕГЭ
Получи бесплатный демо-доступ
Оставь заявку и займи место
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ
Нажимая на кнопку «Отправить», вы принимаете положение об обработке персональных данных.