r ,І
(\і\ 'г,І\'
,
і
(\
,,~
'і .;[, .
(~
r"! ~ ,
-" '.•
.,;,~--),'
'(:;
с .... Г-'" 1
------
~a~
о
І
І
І
-,І
І
- J
н.
Струж,
о. Чиж
Фізика Розв'язки завдань деРЖ,авної підсумкової атестації 11'клас
,.
Тернопіль Видавництво «ПідрytIники і посібники» 2012
УДК 371.263 ББК 22.3я721
С83 Редактор: Ярослав Гринчишин - кандидат фіз.-мат. наук ОБЮІадинка Оксани Корнєєвої ,\
Навчальне видання Сmруж Наталія Іванівна ЧШІС Олег Йосипович
Фізика 11 клас Розв'язки завдань державної підСУМКОВОЇ атестації
Формат 6Ох84/16. 3,73 ум. др. арк. 3,28 обл.-ВИД.арк. Тираж 1000. Замовлення N212-105. Видавець і виготовлювач'Редакція газетн«Підручники і посібники». 46020, м. Тернопіль, вул. Поліська, 6а. Тел. (0352)-43-15-15; 43-10-21. Е-таіl:
[email protected] [email protected] Свідоцтво про внесення суб'єкта видавничої справи до Державного реєстру видавців, ., виготівників і розповсюджувачів видавничої продукції серія ДІ{ N2 765 від 11.01.2002 р. Книга-поmтoю: а/с 376, Тернопіль, 46011. Тел.: 097-5035-376; 035-2424-376; 094-9740-376:і 11
-.
1I
~ ~ ~ Струж Н., Чиж О.
с 83
~
Фізика. Розв'язки завдань державної підсумкової атестації." 11 клас. - Тернопіль: Підручники і посібники, 2012. - 64 с.
I111
ISBN 978-966-07-1969-9 У посібникуподано відповіді до всіх завдань ДПА з фізики, яка в 'і 2012 р. проводиться за збірником «Непорожня Л. та ін. Збірник завдань!; для державної підсумкової атестації з фізики. 11 клас. - К. ; Центр на- , вчально-методичної літератури, 2012». ., ~' Посібник буде корисним учням 11 класів У процесі їх підготовкИ до ~ державної піДСУМКО!lОЇ атестації з фізики та зовнішнього незалежного: оцінювання. ~
УДК 371.214 ББК 22.3я721 ;
~
,
ISBN 978-966-07-1969-9
@
Струж Н., чиж О., 2012 !І
~ ~ 11
.~t ..•.•.. ,...c.~
._~
~_,.~---,.-,"--~-~_-_.
,__
~
-
......•... _--""",,-",; ...•... ,." ~.,,""
~I--.-~_.
.~
__
~
1.lm l.sg 2.1а
BAPIAНT.NH А
Б
В
Г
А
х
1.2 1.3 Х 1.4
Б
В
1.6 1.7 1.8
Х
Г
А
Х Х Х
Б
В
2.2 2.3 2.4
Г
Х Х
Х
~500~ 3.2
0,59.
3.3
2500.
Задача 3.] V= 10 л = О01 мз Балон жорсткий (V= const), тому Алпу= О. РІ 100 I 7tl2
За умовою при відстані між точками / різниця фаз між ними 6.q>. Якщо ж відстань ~іж точками дорівнює довжині хвилі, то різниця фаз становить 6.q>1 = 27[. Складаємо пропорцію
v-?
27[ -=-.
=
~
л.
/
ЗВlдси . ,fI,= 4/ . ЧастотахвиЛl . v=-=-v
Одиmщi вимірювання [v) = (м/с):м
v
л. ~
= 1/ с= Гц. Обчислення:
{v} = 2 (ГЦ).
Відповідь: 2 Гц. 1 Оскільки не вказано полярність джерела струму, то правильними можуть бути варіантиВчиГ. 2 Оскільки потенціальна енеогія взаємодії молекул ідеального газу дорівнює О, то відповідь В теж правильна.
21
Задача 4.1 тІ т2
= 1,2 кг = 6 r = 6. 10-3 кг
за умовою удар центральний і непружний. за законом збереження: імпульсу
v=400 ~ с 1= 1 м
=
m2V (тІ + т2) . и, де u - швидкість тіла з кулею після зіткнення:.
h-?
. Звщси
U
mv
2 и=-~-. ~+т2
Якщо знехтувати опором повітря, то повна механічна енергія системи після зіткнення зберігаєrься: ЕІ = Е2•
(~+т)u2
___
2__
2
[h]
=_(~ +m2)gh.
и2
Отже, h=-= 2g
= кг2 . (міс )2 м2 с2 2 2 - -2 .- = м. Обчислення: мlс.кг с м Задача 4.2
12 =0
ос
m2'V2
2 . 2g(ml +т2)2
{h}:::: 0,2
(м). В-дь: 0,2 м.
~
I1
=50 С
С
= 380 Дж/(кг. К)
0
3
РІ = 8900 кг/м 3
Р2 = 900 кг/м
Л. = 340.103 Дж/кг -h--------I --? Н
За рахунок теплоти, що видїЛЯєrься при охолодженні монети до ООС, плавиться лід. Кількість теплоти, ЩОвИДЇЛЯєrьcяпри остиганні монети: QI = стІ (/1 - 12)' де тІ = РІУ1= PISH маса монети. Отже, QI =cpISH(t1 -/2)' Кількість теплоти, що отримав при плавленні лід, дорівнює Q2 = Лт2' де т2 = P2V2= P2Sh - маса розпла-' вленого льоду.
Зamппемо рівняння: теплового балансу (тепловими втратами QI=Q2' Шеля підстановки в рівняння: теплового балансу отримаємо: дж
cP~SH(/1-/2) =А.р2Sh.Звідси.!!...=СРІ(/I-/2). н А.р2
{~} = 0,553.
кг
[.!!...]= ~.;;.K Н дж . кг кг м3
-1.
Оскільки h/H < 1, то монета не повніcno зануриться в лід.
Відповідь: 0,553. 22
знеХ'І)'ЄМО):
ВАРІАНТХ!!9 А
1.1~ 1.2 1.3 1.4
Б
В
Г
А
Б
1.5~ 1.6 1.7 1.8 Х
Х
Х
Х Х
В
А
Г
2.1~ 2.2 2.3 2.4
Х
Б
В
Г
Х Х Х
~86.4'" 3.2 220.
І
3.3 0,13с. Задача 3.1 81 =482
81
82
h2 =0,2м РІ =1000Р2 =800-
кг МЗ
кг МЗ
МI..-?~-? Після того, як у вузьку посудину долили гасу, тиски в обох колінах на рівні розподілу рідин є однаковими: РІ = Р2 • Тиск стовпа води РІ = Plghl ="PIg(dhl +~) Звідси PIg(~
+~)
= P2g~ і dhl + ~
. Тиск ~товпа гасу Р2 = P2gh2 . = P2~ .
(1)
РІ Оскільки об'єм ВОди,щО витісняється
З
вузького коліна, і об'єм води, що надхо-
дять У широке коліно, є однаковими, то 81dhl = 82~
. Звідси ~
=!J.. dhl 82
•
Після підстановки Врівняння (1) отримаємо: МІ.. (1 +~) = P2~ . 82 РІ Тоді МІ.. =
РЛ РI(1+ ~:)
і ~
=
SlРЛ S2PI(1+ ~:)
Перевіримо одиниці вимірювання:
Обрахунок:{~}=0,032
.
[dh]
м; {~}=0,128
м2•КГ.м мз м2• кг
=м.
мз м. Відповідь: 0,032 м; 0,128 м. 23
Задача 3.2
Закон заломлення світла
аl = 60° РІ =40° а2 = 30°
Р2-? . sina Т ОДі -- l sin РІ
sina = --.
2
З'
Отже, sinP2
sin40°.sin30° sin600
тІ =т2 1 кг k2- kl =2100 Юм NI=40 N2 = 100 t(
= t2 = t
А 1.
",,037' "2
·*
Р =arcsin037",,22° '
Задача 3.3
Період коливань пружинного маятника: = -,t k N
. k = ТОДі
т = 21С -
тей ДВОХпружин k2
Т2-?
ТОДі.
sinp, .sina2
А
sin аl
Відповідь: 22°.'
=
.
ВіДСИsш •..• 2 = -----.
sin Р2
kl
ilЛ =
(1
k2- kІ = k2
N/) N,
---2
'
= (N
2
N\
. k2 звіДСИ
2
2
41C
mN 2
t
• . ВJДНошеlffiЯ жорсп= kЛ .
N=200 1= 1 мм= 10-3м л= 7,5'10-7 М k=1
. d І М І sin q> М' П ерlOД =-. аємо --=11.11.; N N
kJ..N sшq>=--. І
ср-? Одиниці вимірювання:
[sin q>] = м = 1. Обчислимо синус куга: м
г.-..
. 1.7,5.10-7 .200 015 sшq> = 10-3 =,.
Задача 3.2 Рівняння фотоефеюу:
Еф = 2,5 еВ Еф2= 2Еф Ек) =Ек E-z = 3Е" Авих - ? {А.их} = 2,5 2
. 015 "" 90 , В'д 'д 90 І повІ Ь: .
\Jlже, q>= arcsm,
{Еф = А.их + Е",
{Еф = 2Е",
2Еф = А.их + 3Е,,;
А.их =Еф
А.их = Еф - Е,,;
Еф
Еф
-2=2'
• ПІД-
ставимо значення фізичиих величин:
= 1,25
(еВ). Відповідь: 1,25 еВ. Задача 3.3
В=0,02Тл
тv2
При русі елекrpoна по колу --
R
р=6,4' 10-23 п'м
с R-?
ТОДІ'R
тV р == -.
еВ
п. ереВІРИМО
= ev В.
..
Одиниц1 ВИМІРЮвання:
еВ
п'м
[R]
с п'м = --.---Кл.Тл с A.c.~
= -2п.~-
= --
с.Н
= м. Підставимо значення фізичних
А,м величин: 26
{R} =
6,4. ~90-2З 1,6.10- .0,02
= 2.10-2 (м). Відповідь:
2 см.
І
Задача 4.1
п R
Період коливань матемаmчного маятника:
= 6400 км = 6,4'
107 м
Т
h-?
= 2х
fI.на поверхні Землі: То = 2х lI.. Vg Vg:
у результаті піднімання маятника над поверхнею Землі його період зростає, оскі-
льки прискорення вільного падіння зменmyєrься: Т
!....= та
Гі:'. ЗаумовоІО Т=пТо, V~
GM На поверхш. З'емт go = -2-'
тому ~
V~
= пТа .
=п; go =п2. g
.h а на виCOТl над поверхнею g -
R
.
g
ВІДНошенняприскорень ;
р
Р2 РІ
О
Оскільки
. 2 . ТоДі п
= (R+h)2 т
2.
R+h ; п=т,
Одиниці вимірювання: [h]=M. h=6,4.107(п-1)M.
О1же, h=R(п-1). Відповідь: h
= (R+h)2 т
GM
~+~
.3
= 6,4'107 \ 2
(п-1) м.
1._
1 !
J'I
J'I = V2 і
Задача 4.2
'
Vз
Знайдемо температуру газу у стані 2 і 4. за законом Гей-Люссака під час ізобарного процесу 2-3: Vз = У2 , під час процесу 4-1: V4 = J'I .
.
1)
Т2
Т4
1j
v
Vз = V4 , то, поділивши рівняння, отримаємо:
Т4 = 1j
1)
Т4Т2 = ТJТз. Оскільки Т2 =Т4, то Т2 = ~1jТз .
Т2'
або (1)
Робота газу за цикл дорівнює площі прямокугника: А = (Р2 - РJ)(VЗ - J'I) = Р2VЗ - P2J'1- рJVз + pJJ'I. Запишемо рівняння Менделєєва - Клапейрона для кожного етану: craн 3: Р2VЗ = vR1) . craн 2: P2J'1 = vRT2 . craн 4: рJVз = vRT4 • craн 1: pJJ'I = vR1j . Тоді А = vR(1) - Т2 - Т4 + 1j) = vR(1) - 2Т2 + 1j) . (2) Після підстановки (1) У (2) отримаємо: А=vR(Тз-2.)1;Тз
+1;)=vR(K
_д)2.
Перевіримо одиниці вимірювання: Відповідь: vR(K
[А] = моль.
дж . к = дж . моль.К
_Д)2. 27
ВАРІАНТ .NHl А
Б
1.1~ 1.2 1.3 1.4
В
А
Г
Б
1.5~ 1.6 1.7 1.8
Х Х Х
В
Г 2.1~A 2.2 Х 2.3 2.4 Х
Х Х Х
Б
В
Г
Х
~2~. 3.20,3 м. 3.3 1,9 МПа.
І
Задача 3.1 S=2с~=2'1О-І~
.~ ~ І @. ІндукцlИНИИструм і = -. R
R= 1 Ом J3 = ОО
Ере індукції у витку
АВ =10 мТл =10-2 Тл At с с lї-?
@.
=
І~~I.
Зміна магнітного потоку АФ = АВ. S. AВS Отже /. =-'-. , І At R
Перевіримо одиниці вимірювання за отриманою формулою:
Тл м2 Вб В .с В [І. ] =_._=--=--=-=А.
І с Ом с,Ом с,Ом Ом Підставимо значення фізичних величин в отриману формулу:
{IJ = 10-2. 2.
~O-l = 2 .10-{j (А).
Відповідь: 2 мкА. v=5.
1014Гц
k=2 d= 10 мкм L = 25м
= 10-5
Задача 3.2 Умовадифракційноroмаксмуму х dsіn
~ = 8 см = 8. 10-2М
Умова дифракційного максимуму d sin q>= ІіА.. для малих кутів d
L
О sin q>'" tgq>= ~ . Звідси -.:.3-
L=4M
L
= ІіА. .
L
d-? Х
= ~LkA...-
k
ВІДстаньвІД нульового максимуму до -го максимуму.
" А_ ВІДстань мІЖдвома максимумами: ~
= Х2 -
Х.
Lk2л. L!Gл. Lл.(k = т-т = d 2-
lr)
"1 •
31
Lл
Orже, d=-(k2-k.).
{d}=2,5.10-s(м).
М'М
[d]=-=M.
~
В-дь:2,5'10-Sм.
М
Задача 4.1 1-
тІ =6кг
т2=5 кг 1.1=0,3 а=300 а-? Fи-?
Оскільки нитка нерозтяжна, то аІ = а2 = а. На зв'язані тіла вздовж нитки діють рівні за модулем сили натягу Fиl =Fн2 =Fи• За другим законом Ньютона:
=
mlg
а
тА =іНI+тІЙ+Ё'.,+Н, для '. Ох: {ща=Fн-щgSinа-Fт, _ _ _ першого nла: { т а =F +m g. Оу: O=N-mgcosa. 2 2 н2 2 Оскільки F.. = J.1N, то ща = F -щgsinа-~lgсоsа. (1) H
для другого тіла: т2а = m2g - F
(2)
•
H
Додамо рівності (1) та (2): (щ +т2)а = т2g-щgsinа-!JтIgсоsа. . т2 -щ sina-~t З ВІДси а = g '---"-~---~-. щ+т2
.
cosa
.
(
З ршносТ1 (2) маємо FH = m2(g-a)
= т2 g- g
т -т sina-~ 2
1
І
cosa)
;
щ+т2
F = m2m1g (l+sina+l.1cosa). щ+т2 H
2
.. [] м/с .кг О ДНИИЦІВИМІрЮВання: а = --кг
[
2
] кг.кг.м/с FH = ---кг
= Н.
{F = 47,0 (Н). 2 Відповідь: прискорення 0,39 м/с ; сила натягу нитки 47 Н. Задача 4.2 Енергія, яка виділяється при ПОДШІядер І = 24 год = 86400 с Урану E=N.E де N=.!!!...N - кільО' М А т =220 г=0,2 кг М= 235. 10-3 кг/моль кість ядер, які зазнають поділу протягом Обчислення:
{а} = 0,39
М ="2; с
(м/с2);
ТІ = 0,25
Ео = 200 МеВ = 3,2' 10-11дж Nл = 6. 1023 l/моль
}
H
доби. Електрична потужність станції:
Р.-? 1 [Р']=кг._ _.Дж: моль 32
~.c моль
Е
mNA
І
ІМ
р. =1'\-=1'\--Ео' =Вт.
{Р.}
=0,52.108
(Вт).
Відповідь:52МВт.
2.1Ш
ВАРІАНТ .N'!!13 А
Б
1.1~ 1.2 1.3 1.4 Х
Х
В
Г
I.SffiA Б ~ Г 1.6 1.7 1.8
Х
Х
Х Х
А
Б
2.2 Х 2.3 Х 2.4
Х
В
Г
~ЗС.
3.2 6 год. 3.3 3,2 В.
І
Задача 3.1 vo=O 12 2 с h2=40 м
= = 10 м/с2
1-?
2
-.ЇЬ
!g
/11
h
для всього часу руху: h
2
z. - --~g(l - (2)2 для часу 1- 12: "\
h2 h2
=h-
hJ, то
gt2
2
g
g
Х
Оскшь'ки
2 (t-t )2
2 2 _ 2'? . _ 2'? 2112-12 --, 2112--+12'
v
=!Е.-.
2 = '? . Звідси 2
g
Отже, t = .!і +!J... g12
2
. ВИМІрЮВаиня: ,. [1] =--2 м -=с. ОДИНИЦІ мІс .с Відповідь: 3 с.
40 2 Обчислення: {1} =--+-=3 10.2 2
(с).
Задача 3.2
1= 24 год за законом радіоактивногорозпаду через час 1 зaтmmлося ядер Np 3,75 . 106 t ( ') No = 4. 106 N, = No .2 т . Розпалося ядер Np = No - N, = No. 1- 2 т ;. Т-?
=
-!... N 2 т =1--Р; No
t
2 t
t
Т
.
6
=1 3,75.10 =-.!-=2-4 4.106 16
24
Отже, -'Т=-4; Т='4=4"=6 (год). Відповідь: 6 год.
33
Задача 3.3 = 3 еБ = 4,8' 10-19дж Из1 =2Б Еф2 1,4' Е.ы~ е = 1,6' 10-19кл
тv2 + -2- .
ЕфІ
Рівняння фотоефекту: Еф = А...х
=
рух електрона в запірному полі:
тv2
Из2-?
= Ав = еИз• Тоді Еф = А...х
-2-
За умовою
ЕФІ {
= А...х + еИ,р
1 4Е ,
_
ФІ-~+е
0,4ЕФI =еИ12-еИзl.Отже, Перевіримо
.. Б1ДНlмемо від дpyroro
И
11
+ еИз
•
рівняння
перше:
12'
0,4Ефl И12 =Изl+-е
[и 12] = Б + дж
одиниці вимірювання:
= Б. Підставимо значення
кл
О 4.4 8.10-19
{и 12} = 2 +'
фізичних величин в отриману формулу:
,
1,6.10-
19
3,2 (В).
Відповідь: 3,2 Б. И= 1,5 кв = 1,5' 103Б d = 2 см = 0,02 м S = 0,2 м2 d2 = 2d є=1 А- ?
Задача 4.1 Після від'єднання від джерела струму заряд на пластинах конденсатора зберігається q = const. За рахунок виконаної роботи змінюється енергія електричного поля конденсатора q2 q2 А = W2 - w; = 2С - 2С .
(О1-? (02 _
Ємність плоского повітряного конденсатора:
2
? EoS
СІ = -
d
-
.
у початковому станІ;
С
2
С
EoS
=-
2
2
d2
EoS.
=-
2d
-
І
2
Звідси С2 =--!... Тоді A=L_L=L. 2 СІ 2СІ
Оскільки q=CP, 2СІ
ср2 _ єоsи2 - -2- - ~'
А _
Перевіримо одиниці вимірювання:
Ф
[А]=
-,м м
2
М
.Б
2
=Ф.Б2
кл
=_.Б2
Б
дж =Кл'_=дж.
кл
Підставимо значення фізичних величин в отриману формулу: {А} == 1.10-4 (Дж).
34
.
у юнцевому станІ. то
Густина енергії електричного поля конденсатора
3ql = q2'
{
