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
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 4
При вертикальном подъёме тела массой m на высоту h совершена работа A. С каким ускорением двигалось тело? Сколько по времени длился подъём тела? 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) ускорение тела a Б) время подъёма t | 1) $√{{2mh^2}/{A-mgh}}$ 2) ${A}/{h·m}-g$ 3) $√{2gH}$ 4) $A·h·m-g$ |
Решение
Дано:
$h, m, A$
$А)a-?;Б)t-?$
Решение:
A) При подъеме тела на высоту $h$ с ускорением $a$ действует сила $F$. Запишем второй Ньютона: $ma=F–mg$, откуда $F=m(a+g)$, тогда $A=F·h=m(a+g)·h$, откуда ускорение $a={A}/{m·h}-g$.
Б) Выражение для времени подъема $t$ найдем, проанализируя единицы измерения в формулах: $√{{2mh^2}/{A-mgh}}=√{{кг·м^2}/{Дж}}=√{{кг·м^2}/{Н·м}}=√{{кг·м·с^2}/{кг·м}}=√{с^2}=с$..
Или выразим время из уравнения: $h={at^2}/2$, тогда $t=√{{2h}/{a}}=√{{2h}/{{A-mhg}/{mh}}}=√{{2mh^2}/{A-mgh}}$
Задача 5
Груз изображённого на рисунке пружинного маятника совершает гармонические колебания между точками 1 и 3. Как меняется кинетическая энергия груза маятника и модуль его скорости при движении груза маятника от точки 2 к точке 1? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Кинетическая энергия Б) Модуль скорости | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
По закону сохранения энергии в положении 2 $E=E_к+E_п$. В положении 2 пружина не растянута, и потенциальная энергия равна нулю, значит кинетическая энергия имеет максимальное значение, следовательно, и скорость максимально. $E_к={mυ^2}/{2}$. В положении 1 скорость груза становится равной нулю, значит физические величины $E_к$ и $υ$ при движении груза от точки 2 к точке 1 уменьшаются.
Задача 6
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 7
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 8
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 9
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) сила Б) работа | 1) ${м}/{с^2}$ 2) ${кг}/{м·с^2}$ 3) ${кг·м}/{с^2}$ 4) ${кг·м^2}/{с^2}$ |
Решение
А) Сила, знаем 2-й закон Ньютона $F∆t=∆p↖{→}$ выразим $F={∆p↖{→}}/{∆t}=[{кг·м}/{с^2}]$.
Б) Работа $A=F·S=[{кг·м^2}/{с^2}]$.
Задача 10
Искусственный спутник с кинетической энергией Eк движется вокруг Земли по круговой орбите радиусом R с частотой обращения ν. 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) масса спутника Б) импульс спутника | 1) ${πE_к}/{Rν}$ 2) ${E_к}/{πRν}$ 3) ${2π^2E_к}/{R^2ν^2}$ 4) ${E_к}/{2π^2R^2ν^2}$ |
Решение
А) Масса спутника для данного случая может быть выражена с помощью выражения для кинетической энергии и линейной скорости: $E_к={mυ^2}/{2}$, $υ={2πR}/{T}=2πRv$. Подставим 2 в 1 и выразим m: $m={E_к}/{2π^2R^2v^2}$
Б) Импульс спутника $p↖{→}=m{υ}↖{→};p={E_к}/{πRv}$.
Задача 11
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 12
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 13
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 $4T$.
Задача 14
Телу массой m, находящемуся на вершине наклонной плоскости высотой h и длиной l, сообщают начальную скорость v0. В самом низу наклонной плоскости тело останавливается. 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) работа силы трения Б) модуль силы трения | 1) $mgh + {mv_0^2}/{2}$ 2) $−µmgl$ 3) $−mgh −{mv_0^2}/{2}$ 4) ${µmg√{l^2 − h^2}}/{l}$ |
Решение
Дано:
$m, h, l, υ_0$
$μ, g$
$F_{тр}-?|F_{тр}|-?$
Решение:
Работа силы трения равна: $A=∆E$(1), где $∆E=E_2-E_1$(2).
Полная механическая энергия в (1) равна: $E_1=mgh+{mυ_0^2}/{2}(3), E=0$(4).
Тогда имеем: $A=∆E=E_2-E_1=0-mgh-{mυ_0^2}/{2}=-mgh-{mυ_0^2}/{2}$.
Модуль силы трения равен: $|F_{тр}|=μN=μmg·cosα$, где $cosα={√{l^2-h^2}}/{l}$, тогда имеем: $|F_{тр}|={μmg√{l^2-h^2}}/{l}$
Задача 15
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 16
В результате перехода спутника Земли с одной круговой орбиты на другую, он начинает двигаться дальше от поверхности планеты. Как изменяются в результате этого перехода его центростремительное ускорение и период обращения вокруг Земли? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Центростремительное ускорение Б) Период обращения вокруг Земли | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
1) Т.к. центростремительное ускорение $a_ц={mυ^2}/{R}$, $R$ увеличивается, а $а_ц$ уменьшается.
2) Период обращения Т увеличивается, т.к. увеличивается радиус.
Задача 17
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 18
Искусственный спутник Земли переходит с одной круговой орбиты на другую, в результате чего его центростремительное ускорение уменьшается. Как изменяются при этом кинетическая энергия спутника и радиус орбиты спутника? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Кинетическая энергия Б) Радиус орбиты | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Закон всемирного тяготения: $F=G{mM}/{R^2}$
$F=ma_ц$
$ma_ц=G{mM}/{R^2}$
Центростремительное ускорение уменьшилось, значит, увеличился радиус ообращения. Кроме того, $a_ц={v^2}/{R}$
Значит, $m{v^2}/{R}=G{mM}/{R^2}$
$$v^2=G{M}/{R}$$
При увеличении радиуса умешьнается скорость, значит уменьшается кинетическая энергия
Задача 19
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 20
Пружинный маятник совершает вертикальные колебания. Как изменятся частота колебаний и жёсткость пружины, если увеличить массу груза? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физической величины | Характер изменения |
| A) Частота колебаний Б) Жёсткость пружины | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Известно, что период колебаний пружинного маятника равен $T=2π√{{m}/{k}}$, где $m$ - масса груза, $k$ - жесткость пружины. Учитывая, что частота $v={1}/{T}$ или $v={1}/{2π}√{{k}/{m}}$, видно, что при увеличении массы груза, частота колебаний $v$ уменьшится. Масса груза на жесткость пружины не влияет, следовательно, жесткость пружины не изменится.
Рекомендуемые курсы подготовки
- 🔥 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 🔥.
на бесплатном курсе Турбо ЕГЭ
