Задание 4. Статика. Механические колебания и волны . ЕГЭ 2027 по физике

За это задание ты можешь получить 1 балл. Уровень сложности: повышенный.
Средний процент выполнения: 70.5%
Ответом к заданию 4 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.

Алгоритм решения задания 4:

  1. Определи, какой физический процесс или явление рассматривается: равновесие тела, действие силы Архимеда, колебания или распространение волн.
  2. Выдели физическую модель, к которой относится ситуация: твёрдое тело, маятник или волновой процесс.
  3. Определи физические величины, описывающие данный процесс, и установи, какие из них заданы в условии.
  4. Соотнеси ситуацию с соответствующим законом или условием: условием равновесия, законом Архимеда, законом колебаний или соотношениями для волн и звука.
  5. Запиши применимый закон или формулу в общем виде, используя физические величины из условия.
  6. Выполни необходимые преобразования или вычисления в рамках выбранной физической модели.
  7. Проверь, что полученный результат согласуется с физическим смыслом рассматриваемого явления.

Задачи для практики

Задача 1

В системе, изображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?

Решение

С учётом свойств подвижных и неподвижных блоков получим силы натяжения нитей, действующие на грузы:

Условие равновесия для груза 1: $m_1g=T$
Условие равновесия для груза 2: $m_2g=2T+2T=4T$

$m_2/m_1={4T}/T=4$

Ответ: 4
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 2

В одно из колен сообщающихся сосудов налита вода, в другое — неизвестная жидкость. Высота столбика воды равна 8 см, а неизвестной жидкости - 10 см. Определите плотность неизвестной жидкости. Ответ дать в ${кг}/{м^3}$. Плотность воды 1000 ${кг}/{м^3}$.

Решение

${H_в}/{H}={ρ}/{ρ_в}$

$ρ={H_в}/{H}{ρ_в}=800$ ${кг}/{м^3}$

Ответ: 800
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 3

Бутылка высотой 20 см с площадью 10 см2 заполнена водой. Чему равна сила давления воды на дно бутылки? Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2. Ответ представить в Н.

Решение

Давление $p=ρgh=1000·10·0.2=2000Па$
Сила давления $F=pS=2000·0,001=2$ Н

2 способ:
сила давления - есть вес жидкости
$F=P = mg=ρVg=ρShg=1000·0,001·0,2·10=2$ Н

Ответ: 2
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 4

Женщина несет груз на легком коромысле . Чтобы удержать в равновесии груз, массой 5 кг , прикрепленный к левому концу коромысла А, она прикладывает ко второму концу B силу 40 Н. OB = 20 см. Чему равно OA? Ответ в см.

Решение

Запишем уравнение моментов $mg·OA= F·OB$. Подставим значения: $5·10·OA= 40·0.2$. От куда ОА=0,16 м = 16 см

Ответ: 16
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 5

В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?

Решение

Распишем проекции второго закона Ньютона:
$T_2=2T_1$
$ T_3=2T_2=4T_1$
$ T_1=m_{2}g$
$ T_3=m_{1}g$
$ 4m_{2}g=m_{1}g$
$ m_2/m_1=0.25$

Ответ: 0.25
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 6

Чтобы удержать в равновесии груз, массой 10 кг , прикрепленный к левому концу рычага, необходимо приложить к правому концу силу 200 Н. Длина левого плеча 20 см. Чему равна длина рычага в (см) ?

Решение

Запишем уравнение моментов: OA*m*g=OB*F. От куда OB= 10 см. Тогда длинна рычага OA+OB = 30 см

Ответ: 30
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 7

В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?

Решение

С учётом свойств подвижных и неподвижных блоков получим силы натяжения нитей, действующие на грузы:

Условие равновесия для груза 1: $m_1g=T$
Условие равновесия для груза 2: $m_2g=2T+T=3T$

$m_2/m_1={3T}/T=3$

Ответ: 3
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 8

В системе, иображенной на рисунке, нити и блоки невесомы, трения нет. Каково должно быть отношение $m_2/m_1$, чтобы система находилась в равновесии?

Решение

Запишем проекции первого закона Ньютона:
$ T_1=m_1g$
$ 2T_1=T_2$
$ 2T_2=T_3$, то есть $T_3=4T_1$
$ T_3+T_1=m_{2}g$
$ 5T_1=m_{2}g$
$ 5m_1g=m_{2}g$
$ m_2/m_1=5$

Ответ: 5
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 9

Для измерения массы однородного стержня ученик воспользовался динамометром. Ученик положил стержень на стол и немного приподнял стержень за один из концов, при этом динамометр показал 10 Н. Чему равна масса стержня? Ответ выразите в кг.

Решение

Ось вращения расположим в том конце стержня, который опирается на стол. Запишем условие равновесия стержня через моменты относительно выбранной точки. Так как стержень однородный, сила тяжести приложена к его центру, тогда плечо силы тяжести будет $l/2$.
Условие равновесия: mg0,5l-Fl=0.
момент силы F, действующей на стержень со стороны динамометра, записываем со знаком минус, так как она вращает стержень против часовой стрелки?
Подставив в условие равновесия значение силы F, получаем m=2 кг

Ответ: 2
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 10

Волна распространяется вдоль резинового шнура со скоростью 4 м/с при частоте 5 Гц. Каково минимальное расстояние между точками шнура, которые одновременно проходят через положение равновесия, двигаясь при этом в одном направлении? Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$υ=4$м/с

$v=5$Гц

$λ-?$

Решение:

$λ={υ}/{v}$ - по закону о гармонических колебаниях.

$λ={4}/{5}=0.8$м.

Ответ: 0.8
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 11

Тело массой 40 г взвешивают на весах с разными плечами. Когда оно находится на левой чашке весов, его можно уравновесить грузом массой 20 г. Грузом какой массы можно уравновесить тело, если его положить на правую чашку весов? Ответ выразите в (г).

Решение

Дано:

$m_0=4·10^{-2}$кг

$m_1=2·10^{-2}$кг

$m_2-?$

Решение:

Составим уравнение на первое и второе взвешивание

$\{\table\m_0·l_1=m_1·l_2; \m_0·l_2=m_2·l_1;$

Разделим первое уравнение на второе: ${m_0}/{m_2}={m_1}/{m_0}⇒m_2={m_0^2}/{m_1}={16·10^{-4}}/{2·10^{-2}}=80$г

Ответ: 80
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 12

Если к некоторому грузу, колеблющемуся на пружине, подвесить дополнительно грузик массой 150 г, то частота колебаний уменьшится в 2 раза. Какой массы груз был первоначально подвешен к пружине? Ответ выразите в (г).

Решение

Дано:

$m_g=0.15$кг

$υ_2={υ_1}/{2}$

$m_0-?$

Решение:

$\{\table\T=2π√{{m}/{K}}; \T={1}/{υ};$ $⇒$ $\{\table\.{1}/{υ_1}=2π√{{m_0}/{K}}; \.{1}/{υ_2}=2π√{{m_0+m_g}/{K}};$

${υ_2}/{υ_1}=√{{m_0}/{m_0+m _g}}; 0.25={m_0}/{m_0+m_g}$.

$0.25·m_0+0.25·m_g=m_0; m_0={0.25}/{0.75}·m_g=50$г

Ответ: 50
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 13

Определите подъёмную силу аэростата, вмещающего 5000 м3 гелия, если масса оболочки и гондолы со всеми приспособлениями равна 1000 кг. ρгелий = 0,18 кг/м3, ρвоздух = 1,29 кг/м3. Ответ выразите в (кН) с точностью до десятых.

Решение

Дано:

$V=5·10^3м^3$

$m_{груза}=10^3$кг

$g=10м/с^2$

$ρ_{гелий}=0.18{кг}/{м^3}$

$ρ_{воздух}=1.29{кг}/{м^3}$

$F-?$

Решение:

Подъемная сила воздушного шара равна разности между выталкивающей силы, направленной вверх и силой тяжести, направленной вниз: $F=F_{выт}-mg$(1),
где $m=m_{гелия}+m_{груза}$(2).
Масса гелия $m_{гелия}=ρ_{гелий}·V$(3),
тогда выражение (2) примет вид: $m=ρ_{гелий}·V+m_{груза}$(4). Выталкивающая сила: $F_{выт}=ρ_{воздух}·g·V$(5).

Тогда подъемная сила: $F=ρ_{воздух}·g·V-(ρ_{гелий}·V+m_{груза})·g=1.29·10·5·10^3-(0.18·5000+1000)·10=64500-19000=45500=45.5$кН.

Ответ: 45.5
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 14

Высота столба ртути ртутного барометра составляет 756 мм. Какова плотность жидкости жидкостного барометра, высота столба которого при данном атмосферном давлении равна 12 852 мм? Плотность ртути 13600 кг/м^3. Ответ выразите в (кг/м3).

Решение

Дано:

$h_p=756мм$

$p_p=13600{кг}/{м^3}$

$h_ж=12852мм$

$p_ж-?$

Решение:

Давление столба ртути равно давлению столба жидкости: $p_p=p_ж$(1), где $p_p=p_p·g·h_p$(2), $p_ж=p_ж·g·h_ж$(3), где $p_p$ и $p_ж$ - плотность ртути и жидкости жидкостного барометра.

Подставим (2) и (3) в (1) и найдем $p_ж$: $p_p·g·h_p=p_ж·g·h_ж⇒p_p·h_p=p_ж·h_ж$.

Подставим числовые значения в (4): $p_ж={13600·756}/{12852}=800{кг}/{м^3}$

Ответ: 800
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 15

Вес груза в воздухе равен 2 Н. При опускании груза в воду на него действует сила Архимеда, равная 0,5 Н. Каков вес груза в воде? Ответ выразите в (H).

Решение

Дано:

$P_{возд}=2H$

$F_{арх}=0.5H$

$P_{вода}-?$

Решение:

По закону Архимеда вычислим: $P_{вода}=P_{возд}-F_{арх}=2-0.5=1.5H$.

Ответ: 1.5
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 16

Канал шириной L = 4 м перегорожен плотиной, причём глубина канала с одной стороны h1, а с другой стороны h2 = 2 м (h1 > h2). Сила давления неподвижной воды на плотину равна 1200 кН. Чему равна глубина канала h1? Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$L=4м$

$h_2=2м$

$h_1 > h_2$

$g≈10м/c^2$

$p_B=10^3кг/м^3$

$F_1-?$

Решение:

Исходя из рисунка, сила давления неподвижной воды на плотину: $F=(F_1-F_2)/2$(1), где $F_1=p_1·S_1=p_B·g·h_1·L·h_1=p_B·g·L·h_1^2$(2). Аналогично, сила $F_2=p_B·g·L·h_2^2$(3)

Подствим (2) и (3) в выражение (1): $2F=p_B·g·L(h_1^2-h_2^2)$ откуда $h_1^2-h_2^2={2F}/{p_B·g·L}$ или $h_1=√{{2F}/{p_B·g·L}+h_2^2}$(4)

Подставим числовые значения в (4): $h_1=√{{2·1.2·10^6}/{4·10^4}+4}=√{60+4}=8м$

Ответ: 8
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 17

Объём плавающего в океане айсберга равен 5,1 км3. Какова плотность льда, если объём надводной части айсберга 0,4 км3, а плотность воды в океане 1,02 г/см3? Ответ выразите и округлите до сотых (г/см3).

Решение

Дано:

$V_A=5.1км^3$

$V_{возд}=0.4км^3$

$ρ_в=1.02г/см^3$

$ρ_л-?$

Решение:

1) По второму закону Ньютона $mg=F_{арх}$

$ρ_л·V_A·g=ρ_вg·(V_A-V_{возд})$

$ρ_л={ρ_вg·(V_A-V_{возд})}/{V_Ag}={1.02(5.1-0.4)}/{5.1}=0.94г/{см^3}$

Ответ: 0.94
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 18

Медный цилиндр массой 3,56 кг полностью опущен в бензин. Определите действующую на него архимедову силу. Плотность меди равна 8900 кг/м3. Плотность бензина равна 700 кг/м3. Ответ выразить в (H).

Решение

Дано:

$m_м=3.56$кг

$ρ_м=8900кг/м^3$

$ρ_б=700кг/м^3$

$F_{арх}-?$

Решение:

На погруженное в жидкость тело, действует выталкивающая сила $F_{арх}=ρ_б·g·V_м=ρ_б·g·{m_м}/{ρ_м}$

$F_{арх}={700·10·3.56}/{8900}=2.8H$

Ответ: 2.8
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 19

Малый поршень гидропресса за один ход опускается на 0,2 м, а большой поршень при этом поднимается на 1 см. С какой силой действует пресс на зажатое в нём тело, если на малый поршень действует сила 500 Н? Ответ выразите в (кН).

Решение

Дано:

$h_1=0.2$м

$h_2=0.01$м

$F_1=500H$

$F_2-?$

Решение:

Работа по перемещению малого поршня $A_м=F_1·h_1$(1), равна работе по перемещению большого поршня $A_б=F_2·h_2$(2), тогда имеем $A_м=A_б$ или $F_1·h_1=F_2·h_2$, откуда $F_2={F_1·h_1}/{h_2}={500·0.2}/{0.01}=10000=10$кН.

Ответ: 10
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 20

Какова глубина моря, если эхолокатор зафиксировал отражённый звук от дна моря через 1 с? Скорость звука в воде 1480 м/с. Ответ выразите в (м).

Решение

Дано:

$t=1$с

$υ_в=1480$м/с

$h-?$

Решение:

При эхолокации звук проходит путь $S$ равный $2h$, где $h$ - глубина моря, поскольку он проходит толщу воды, отражается от дна и идет обратно, т.е. $υ_в={S}/{t}={2h}/{t}$, откуда $2h=υ_в·t⇒h={υ_в·t}/{2}$.

Подставим числа: $h={1480·1}/{2}=740м$.

Ответ: 740
Показать решение
Бесплатный интенсив
Показать еще
  • Без воды
  • Ламповая атмосфера
  • Крутые преподаватели

ЕГЭ 2027: бесплатный курс
по физике

На бесплатном демо-курсе ты:
  • 🔥 Получишь мощный старт для дальнейшей подготовки.
  • 🔥 Прокачаешь свою Кинематику.
  • 🔥 Узнаешь все о Линзах в ЕГЭ.
  • 🔥 Будешь решать задачи с дифракционной решеткой на ИЗИ.
  • 🔥 Улучшишь свои резы на 20 вторичных баллов ЕГЭ.

Что тебя ждет?

  • 👉 7 вебинаров (по 1 вебчику в неделю: согласись, не напряжно, да?).
  • 👉 Домашка после каждого веба (без дедлайна, лето все-таки, делай, когда удобно).
  • 👉 Скрипты и конспекты, полезные материалы к каждому занятию.
  • 👉 Личный кабинет Турбо (это супер-мега удобная площадка 🔥).
  • 👉 Тренажёр для отработки заданий (все в том же личном кабинете).
  • 👉 Отдельная беседа с преподавателями и однокурсниками.
  • 👉 Комфортная атмосфера, эффективная подготовка + чувство, что лето проводишь не зря 🔥.
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.