Задание 6. Механика. Изменение физических величин. ЕГЭ 2027 по физике
Средний процент выполнения: 69.2%
Ответом к заданию 6 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.
Алгоритм решения задания 6:
- Определи, какой физический процесс или явление описано, и к какому разделу механики оно относится.
- Выбери физическую модель, соответствующую описываемому процессу или явлению.
- Выдели физические величины, характеризующие процесс, и установи их взаимосвязи.
- Соотнеси ситуацию с основными законами или принципами механики, применимыми к данной модели.
- Используй выбранные физические величины и законы для анализа процесса или явления.
- Сформулируй вывод, опираясь на физический смысл используемых законов и величин.
- Проверь, что вывод согласуется с условиями задания и не противоречит изученным законам физики.
Подпишись на суперполезные материалы
Задачи для практики
Задача 1
Грузик колеблется на пружинке, при чем пружинка всегда остается в растянутом состоянии. Что будет происходить со скоростью груза и потенциальной энергией пружины при движении из положения равновесия вверх? (Цифры в ответе могут повторяться)
1) увеличится 2) уменьшится3) не изменится
Решение
По скольку пружина в любом случае растянута, значит потенциальная энергия пружины будет уменьшаться, так как растяжение будет становится меньше. Но и кинетическая энергия тоже будет становиться меньше, так как по мере приближения к верхней точке колебания скорость груза уменшается.
Задача 2
Грузик колеблется на пружинке, при чем пружинка всегда остается в растянутом состоянии. Что будет происходить с потенциальной энергией груза и растяжением пружины при движении из положения равновесия вниз?
К каждой величине подберите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
В ответе запишите только цифры без пробелов и запятых в следующем порядке: характер изменения потенциальной энергии груза, характер изменения растяжения пружина
Решение
Потенциальная энергия грузика будет уменьшаться, поскольку он будет ближе к земле. Растяжение же пружины напротив будет увеличиваться.
Задача 3
Математический маятник отклонили от положения равновесия на небольшой угол и отпустили без толчка. Установите соответствие между физическими величинами и графиками, которые могут отражать зависимость этих величин от времени.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Графики | Физические величины |
А)  Б)  | 1) кинетическая энергия 2) потенциальная энергия 3) скорость 4) смещение от положения равновесия |
Решение
В начальный момент времени кинетическая энергия $E_k=0$Дж, в момент ${T}/{4}$ (где Т - период колебаний маятника) $E_k=max$, в момент ${T}/{2}$ $E_k=0$Дж и в момент времени ${3T}/{4}$ $E_k=max$, значит, график под буквой А) - график кинетической энергии. В начальный момент времени $T=0$ скорость $υ=0$м/с, в момент времени ${T}/{4}υ=max$ (скорость максимальна), в момент времени ${T}/{2}υ=0$м/с и в этой точке, вектор скорости меняет свое направление на противоположное, поэтому график под буквой Б) - это график скорости.
Задача 4
Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине, совершает вертикальные свободные колебания.Пружина всё время растянута. Как ведёт себя кинетическая энергия груза и потенциальная энергия груза в поле силы тяжести, когда груз движется вверх от положения равновесия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Кинетическая энергия груза Б) Потенциальная энергия груза в поле силы тяжести | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
При движении груза на пружине вверх кинетическая энергия груза уменьшается, т.к. скорость груза уменьшается, а потенциальная энергия в поле силы тяжести увеличивается.
Задача 5
Математическому маятнику, находящемуся в положении равновесия, сообщают горизонтальный импульс, в результате чего он начинает совершать периодическое движение. Установите соответствие между физическими величинами и графиками, которые могут отражать зависимость этих величин от времени. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Графики | Физические величины |
А)  Б)  | 1) кинетическая энергия 2) потенциальная энергия 3) скорость 4) смещение от положения равновесия |
Решение
В начальный момент времени потенциальная энергия $E_п=0$Дж, в момент ${T}/{4}$ (где Т - период колебаний маятника) $E_п=max$, в момент ${T}/{2}$ $E_п=0$Дж и в момент времени ${3T}/{4}$ $E_п=max$, значит, график под буквой А) - график потенциальной энергии. График под буквой Б) - смещение от положения равновесия, т.к. оно описывается уравнением: $x=x_m·sin{2π}/{T}·t$.
Задача 6
Небольшому телу сообщили некоторую начальную скорость, и оно начало двигаться вверх по наклонной плоскости без трения. Что при этом происходит с полной механической энергией тела и равнодействующей силой, приложенной к телу? Сопротивление воздуха не учитывать. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Полная механическая энергия Б) Равнодействующая сила | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
При движении вверх по наклонной плоскости без учета силы трения и силы сопротивления воздуха, кинетическая энергия тела будет переходить в потенциальную энергию полностью, а полная механическая энергия при этом меняться не будет. Равнодействующая сила в нашем случае будет равна векторной сумме силы тяжести $mg↖{→}$ и силы реакции опоры $N↖{→}$, т.к. масса тела неизменна, то и равнодействующая не меняется: $R↖{→}=mg↖{→}+N↖{→}=const$.
Задача 7
Установите соответствие между физической величиной и её выражением через основные единицы СИ.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физическая величина | Её выражение в СИ |
| А) импульс Б) давление | 1) $кг · {м^2}/{с^2}$ 2) ${кг}/{м · с^2}$ 3) ${кг·м}/{с^2}$ 4) ${кг·м}/{с}$ |
Решение
А) Импульс $p↖{→}=mυ↖{→}[кг{м}/{с}]$.
Б) Давление $p={F}/{S}[{кг}/{м·с^2}]$.
Задача 8
Брусок покоится на наклонной плоскости с углом α к горизонту. Коэффициент трения бруска о плоскость равен µ, масса бруска m, ускорение свободного падения g. Установите соответствие между между физическими величинами и формулами, по которым им можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физические величины | Формулы |
| А)сила нормальной реакции опоры, N Б) сила трения, Fтр | 1) mg sin α 2)mg cos α 3) mg tg α 4) µN |
Решение
А) Из задачи очевиден факт того, что $N=mgcosα$, т.к. тело лежит на наклонной плоскости(2).
Б) Сила трения $F_{тр}=F_{скат}=mgsinα$ по третьему закону Ньютона.
Задача 9
Теплоход из Чёрного моря перешёл в Азовское море. Чёрное море более солёное, по сравнению с Азовским (т.е. плотность воды в чёрном море больше, чем в Азовском). Как изменились при этом осадка теплохода и выталкивающая сила? Для каждого случая определите соответствующий характер изменения:
| Физической величины | Характер изменения |
| А) Осадка теплохода Б) Выталкивающая сила | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Так как соленость Черного моря больше, чем Азовского, то при переходе из Черного моря в Азовское, плотность воды уменьшится.
Так как теплоход плавает и не тонет, то выталкивающая сила равна силе тяжести, действующей на теплоход ($F_{Арх}=F_{тяж}$). При переходе из Чёрного моря в Азовское сила тяжести не изменяется. Т.е. и выталкивающая сила не изменится.
Выталкивающая сила (или сила Архимеда) прямопропорциональна произведению плотности жидкости на объем погруженной части тела (теплохода) ($F_{Арх}=ρ_{воды}gV_{погр}$). Так как плотность воды в Азовском море меньше, то объем погруженной части теплохода (осадка) должен стать больше.
Задача 10
Автомобиль массой m движется по выпуклому мосту радиусом R со скоростью v. Установите соответствие между величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физические величины | Формулы |
| А) сила упругости, действующая на автомобиль со стороны моста Б) равнодействующая сила | 1) $mg$ 2) ${mv^2}/{R}$ 3) $m(g-{v^2}/{R})$ 4) $m(g +{v^2}/{R})$ |
Решение
Так как автомобиль движется по выпуклому мосту, то по вертикали вверх на него действует сила упругости, а вниз - центростремительная сила, т.е. $F_{упр}=ma_{ц.с.}=m{υ^2}/{R}$.
Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось y: $ma_{ц.с.}=mg-N$, откуда сила реакции опоры (сила упругости) равна: $N=mg-ma_{ц.с.}=m(g-{υ^2}/{R})$.
Равнодействующая сила всегда сонаправлена с ускорением - поэтому $F=mυ^2/R$
Задача 11
К динамометру подцепили твёрдое тело. Как при этом изменились жёсткость пружины и её потенциальная энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физической величины | Характер изменения |
| A) Жёсткость пружины Б) Потенциальная энергия | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Потенциальная энергия пружины $E_п={kx^2}/{2}$, где $k$ - жесткость пружины, $x$ - удлинение пружины. Когда к динамометру подцепили твердое тело, то потенциальная энергия пружины увеличилась, т.к. увеличилось удлинение пружины. Жесткость же пружины осталась неизменной, т.к. не зависит от того висит или растягивает какое-либо тело пружину динамометра или нет.
Задача 12
Троллейбус массой m = 20 т трогается с места с ускорением a = 1,2 м/с2. Найдите работу силы тяги на первых S = 10 м пути, если коэффициент сопротивления µ = 0,02. Какую кинетическую энергию приобрёл троллейбус? Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физические величины | Формулы |
| А) работа силы тяги Aт Б) кинетическая энергия Eк | 1) µmgS 2) m · (a + µg) 3) m · (a + µg) · S 4) m · a · S |
Решение
Дано:
$m=2·10^4$кг
$μ=0.02$
$a=1.2м/с^2$
$g=10м/с^2$
$S=10$м
$А-?$
Решение:
Запишем второй закон Ньютона: $ma↖{→}=mg↖{→}+F_{тяги}↖{→}+N↖{→}+F_{тр}↖{→}$(1). В проекциях на Ох: $ma=F_{тяги}-F_{тр}$(2), откуда $F_{тяги}=ma+F_{тр}$(3), Oy: $O=N-mg$(4), откуда $N=mg$(5). Учитывая, что сила трения $F_{тр}=μN=μmg$(6), получим: $F_{тяги}=ma+μmg=m(a+μg)=2·10^4·(1.2+0.02·10)=2.8·10^4Н$. Тогда работа силы тяги: $A=F_{тяги}·S=m(a+μg)·S$. $E_к-maS$.
Задача 13
К пружинным весам подвешено твёрдое тело массой m. Как изменятся показание весов и плотность тела, если весы с данным телом поднимать вертикально вверх с ускорением a? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Показание весов Б) Плотность тела | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Когда к весам подвешено тело малой массы, то вес тела $P_1=mg$(1). Если весы с данным телом поднимать вверх с ускорением $a↖{→}$, то вес тела можно найти из второго закона Ньютона, учитывая, что он равен силе упругости пружины, только направлен в сторону противоположную ей: $P_2↖{→}=-F_{упр}↖{→}$, тогда имеем: $ma=F_{упр}-mg⇒F_{упр}=m(a+g)=P_2$(2), значит, показания весов увеличатся. Плотность же тела $ρ={m}/{V}$ не изменится, т.к. масса и объем тела останутся прежними.
Задача 14
Начальная скорость пули v0 , её масса m, её кинетическая энергия высшей точки траектории Eк. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физические величины | Формулы |
| А) косинус угла вылета пули cos α Б) проекция скорости в высшей точке траектории vx | 1) ${√{2E_к}}/{v_0 · √m}$ 2) $v_0 · sin α$ 3) $v_0 · cos α$ 4) $√{{2E_к}/{2}}$ |
Решение
Дано:
$υ_0, m, E_к$
$А)cosα-?;Б)υ_x-?$
Решение:
Из рисунка видно, что $υ_0·cosα=υ_x$(1), откуда $cosα={υ_x}/{υ_0}$(2). В верхней точке траектории скорость $υ=υ_x$, т.к. $υ_y=0$, поэтому исходя из того, что кинетическая энергия $E_к={mυ^2}/{2}={mυ_x^2}/{2}$ имеем: $υ_x={√{2E_к}}/{√m}$(3). Подставим (3) в (2): $cosα={√{2E_к}}/{υ_0√m}$(4).
Задача 15
Тело массой m скатывается по наклонной плоскости, расположенной под углом α к горизонту, µ — коэффициент трения. Установите соответствие между физическими величинами и формулами для их вычисления.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физические величины | Формулы |
| А) проекция ускорения тела на ось Ox Б) проекция силы реакции опоры на ось Oy | 1) g(sin α + µ cos α) 2) g(sin α − µ cos α) 3) µmg cos α 4) mg cos α |
Решение
Для движения тела по наклонной плоскости проекции ускорения тела на ось Ох $g(sinα-μcosα)$, из 2 закона Ньютона $ma=mgsinα-mμcosα$, проекция силы реакции опоры на ось Оу $mgcosα$.
Задача 16
Тело лежит на краю горизонтально расположенного диска, вращающегося вокруг оси с увеличивающейся угловой скоростью. Как меняются сила трения, действующая на тело, и линейная скорость тела? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сила трения Б) Линейная скорость тела | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
1) Центробежную силу компенсирует сила трения $m·{υ^2}/{R}=F_{тр}$, при росте $ω⇒υ=ωR$ увеличивается и сила трения то же.(1)
2) Линейная скорость $υ=ωR$ прямопропорционально растет.(1)
Задача 17
Каучуковый мяч, летящий горизонтально, упруго ударяется о вертикальную стену. Установите соответствие между физическими величинами, описывающими удар, и формулами для их нахождения.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Физические явления | Формулы |
| А) изменение импульса Б) средняя сила удара | 1) mv 2) 2mv 3) ${mv}/{t}$ 4) ${2mv}/{t}$ |
Решение
А) Изменение импульса $∆p=mυ-(-mυ)=2mυ$, т.к. скорость (пар) изменили направление на противоположное и удар упругий.
Б) Средняя сила удара $F_{ср}={∆p}/{t}⇒{2mυ}/{t}$ воспользуемся формулами из основ кинематики.
Задача 18
Ракета движется с постоянной скоростью.Сопло ракеты повернули так, что оно располагается перпендикулярно к скорости ракеты. Из сопла вылетают продукты сгорания топлива, в результате чего на ракету действует сила, направленная перпендикулярно скорости ракеты. Что произойдёт с модулем скорости ракеты и её кинетической энергией? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Модуль скорости ракеты Б) Кинетическая энергия | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
$υ=const$
Решение:
1) Модуль скорости ракеты не изменится, т.к. сопло тоже, только другое положение.
2) Т.к. скорость не изменялась, то и кинетическая энергия не изменилась.
Задача 19
Футбольный мяч погрузили глубоко под воду и отпустили. Как меняется в начале подъёма скорость мяча и выталкивающая сила? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| А) Скорость мяча Б) Выталкивающая сила | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
А) Скорость увеличится, т.к. $ma=F_{арх}-mg; F_{арх}⇒mg⇒a >0$.
Б) Сила Архимеда (выталкивающая) $F_{арх}=ρgV_м$ не изменится, мяч погружен полностью.
Задача 20
С помощью системы невесомых блоков на невесомых и нерастяжимых нитях уравновешены два груза. Модуль силы натяжения участка нити AB равен T/2. Установите соответствие между модулями сил натяжения и участками нитей. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Участки нитей | Модули сил натяжения |
| А) DC Б) EF | 1) T 2) 2T 3) 4T 4) 8T |
Решение
Будем отсчитывать блоки слева направо. На левой нити второго блока сила натяжения равна ${T}/{2}$, следовательно, чтобы блок оставался в равновесии, на центр блока действует сила $T$. Аналогично второму блоку на центр третьего блока действует сила $2T$, тогда сила натяжения, действующая на участок нити СD равна $2T$. Такая же сила натяжения будет на правой нити четвертого блока. Чтобы пятый блок находился в равновесии, необходимо, чтобы центр блока действовала сила $4T$.
Рекомендуемые курсы подготовки
- 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
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ
