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
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 4
Тело массой m удерживается в покое на шероховатой наклонной опоре с углом α к горизонту с помощью силы F. Коэффициент трения тела о плоскость равен µ. 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) модуль силы F Б) модуль силы трения | 1) mg sin α − µmg cos α 2) mg sin α + µmg cos α 3) µmg cos α 4) mg sin α |
Решение
Дано:
$m, α, F, μ$
$|F|-?|F_{тр}|-?$
Решение:
Запишем II закон Ньютона: $m{a}↖{→}=F↖{→}+N↖{→}+{F_{тр}}↖{→}+m{g}↖{→}$(1).
В проекциях на оси Ох и Оу: $Ox: O=F+F_{тр}-mgsinα$(2)
$Oy: O=N-mgcosα$(3)
Из уравнения (2) имеем: $F=mgsinα-F_{тр}$(4), учитывая, что $F_{тр}=μN$(5) и $N=mgcosα$(6), имеем: $F=mgsinα-F_{тр}=mgsinα-μmgcosα$(8).
Задача 5
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 6
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 7
Шарик массой m соскальзывает по наклонному жёлобу с высоты h и делает мёртвую петлю радиусом R. Если увеличить высоту, с которой соскальзывает шарик, то что будет происходить при этом со скоростью шарика и его давлением на жёлоб в верхней точке мёртвой петли? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Давление шарика на жёлоб Б) Скорость | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Так как изначальная потенциальная энергия увеличивается за счет Н, то и кинетическая энергия увеличивается по закону сохранения и скорость соответственно, как и давление шарика на желоб.
Задача 8
С какой начальной скоростью v0 нужно бросить мяч с высоты h, чтобы он подпрыгнул на высоту H (H > h)? Считать удар о поверхность абсолютно упругим. Сколько секунд мяч будет падать обратно? 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) начальная скорость v0 Б) время падения t | 1) $√{2g(H - h)}$ 2) $√{2gH}$ 3) $√{{2H}/{g}}$ 4) $√{2g(H+h)}$ |
Решение
Дано:
$h, H(H > h), g$
$А)υ_0-?;Б)t-?$
Решение:
A) Запишем закон сохранения энергии для положения 1 и 2 мяча: $E_1=E_2$(1), $mgh+{mυ_0^2}/{2}=mgH$, откуда $υ_0=√{2g(H-h)}$.
Б) С высоты $H$ шарик (мяч) проходит путь $S=H={gt^2}/{2}$, тогда время падения $t=√{{2H}/{g}}$.
Задача 9
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 10
Груз массой m колеблется с периодом T и амплитудой A на гладком горизонтальном столе. Что произойдёт с максимальной потенциальной энергией пружины и частотой колебаний, если при неизменной амплитуде увеличить массу груза? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Максимальная потенциальная энергия Б) Частота колебаний | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Поскольку максимальная потенциальная энергия пружины определяется выражением: $E_{п,max}={kx^2}/{2}$ и от массы груза не зависит, следовательно, она не изменится. Частота колебаний равна: $v={1}/{T}$, где $T=2π√{{m}/{k}}$, где $m$ - масса груза, тогда $v={1}/{2π√{{m}/{k}}}$, следовательно, при увеличении массы груза, частота колебаний уменьшится.
Задача 11
Автомобиль массой $m$ движется по выпуклому мосту радиусом $R$ со скоростью $v$. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.
| Физические величины | Формулы |
| А) вес автомобиля Б) центростремительное ускорение | 1) $g$ 2) ${v^2}/{R}$ 3) $m(g-{v^2}/{R})$ 4) $m(g +{v^2}/{R})$ |
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Дано:
$m, R, υ$
$p-?a_{цс}-?$
Решение:
В верхней точке траектории на автомобиль действует сила тяжести ${mg}↖{→}$ и сила реакции опоры $N↖{→}$: запишем Второй закон Ньютона: $m{a_{цс}}↖{→}={mg}↖{→}+N↖{→}$(1), где $a_{цс}={υ^2}/{R}$(2)
В проекции на ось имеем: $ma_{цс}=mg-N$, откуда с учетом (2) имеем: $N=mg-ma_{цс}=m(g-a_{цс})=m(g-{υ^2}/{R})$
Поскольку вес тела равен силе реакции опоры, т.е. $p=N$ по 3-му закону Ньютона, то $p=m(g-{υ^2}/{R})$
Задача 12
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 13
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 14
Тело массой m покоится на 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) сила трения покоя Б) сила реакции опоры | 1) 0 2) mg sin α 3) µmg sin α 4) mg cos α |
Решение
2 закон Ньютона в проекциях на ось x, направленную вдоль плоскости вниз, и на ось y, направленную перпендикулярно плоскости вверх:
Ox: $m·g·sinα-F_{тр}=0$, следовательно, $F_{тр}=m·g·sinα$ (сила трения покоя)
Oy: $N-m·g·cosα=0$, следовательно, $N=m·g·cosα$ (сила реакции опоры)
Задача 15
Мячик бросают с некоторой высоты. Что произойдёт с конечной кинетической энергией мяча и действующей на него силой тяжести, если бросить его с той же высоты, но с большей начальной скоростью? Сопротивление воздуха не учитывать. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Конечная кинетическая энергия Б) Сила тяжести | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Поскольку сила тяжести определяется выражением $F_т=mg$, т.е сила тяжести зависит от массы мяча, а масса мяча не изменится, то сила тяжести не изменится.
Скорость мяча определяется выражением: $υ=υ_0+gt$, тогда в первом и во втором случаях имеем $υ_1=υ_{01}+gt$ и $υ_2=υ_{02}+gt$, поскольку по условию задачи $υ_{02} > υ_{01}$, то $υ_2 > υ_1$, а т.к. кинетическая энергия $E_к={mυ^2}/{2}$, то в первом и во втором случаях имеем: $E_к1={mυ_1^2}/{2}$ и $E_к2={mυ_2^2}/{2}$, значит $E_к2 > E_к1$, то есть конечная кинетическая энергия увеличится.
Задача 16
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 17
С вершины гладкой наклонной плоскости из состояния покоя скользит с ускорением тело. Как изменятся время движения и ускорение тела, если массу тела увеличить в два раза? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Время движения Б) Ускорение | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Из 2 закона Ньютона в проекции на ось, направленную вдоль наклонной плоскости: $ma=mg·sinα$ от массы не зависит ни ускорение, ни время движения соответственно.
Задача 18
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 19
Тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью из верхней точки. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут описывать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
| Графики | Физические величины |
А)  Б)  | 1) координата x 2) проекция скорости vx 3) кинетическая энергия Ek 4) проекция ускорения ax |
Решение
1) Соответствует координата Х, т.к. $υ=ω·R=const$. Тело будет иметь данный график.
2) $E_к$ будет постоянной, т.к. $E_к={mυ^2}/{2}; υ=const$.
Задача 20
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.
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
