Задания третьей части представляют собой задачи. Рекомендуется провести их предварительное решение на черновике.

Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ

Демонстрационный вариант

Контрольных измерительных материалов единого государственного экзамена 2012 года по физике

Подготовлен Федеральным государственным научным учреждением

«ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ»

 

Единый государственный экзамен по физике

Пояснения к демонстрационному варианту контрольных

Измерительных материалов 2012 года по ФИЗИКЕ

 

При ознакомлении с демонстрационным вариантом контрольных измерительных материалов 2012 г. следует иметь в виду, что задания, включённые в демонстрационный вариант, не отражают всех вопросов содержания, которые будут проверяться с помощью вариантов КИМ в 2012 г. Полный перечень вопросов, которые могут контролироваться на едином государственном экзамене 2012 г., приведён в кодификаторе элементов содержания по физике для составления контрольных измерительных материалов (КИМ) единого государственного экзамена 2012 г.

Назначение демонстрационного варианта заключается в том, чтобы дать возможность любому участнику ЕГЭ и широкой общественности составить представление о структуре будущих КИМ, количестве заданий, их форме, уровне сложности. Приведённые критерии оценки выполнения заданий с развёрнутым ответом, включённые в этот вариант, дают представление о требованиях к полноте и правильности записи развёрнутого ответа.

Эти сведения позволят выпускникам выработать стратегию подготовки и сдачи ЕГЭ.

 

Единый государственный экзамен по ФИЗИКЕ

­Демонстрационный вариант 2012­

Инструкция по выполнению работы

 

Для выполнения экзаменационной работы по физике отводится 4 часа (240 минут). Работа состоит из 3-х частей, включающих 35 заданий.

Часть 1 содержит 21 задание (А1–А21). К каждому заданию даётся 4 варианта ответа, из которых правильный только 1.

Часть 2 содержит 4 задания (В1–В4), в которых ответ необходимо записать в виде набора цифр.

Часть 3 содержит 10 задач: А22-А25 с выбором одного верного ответа и С1–С6, для которых требуется дать развёрнутые решения.

При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.

Все бланки ЕГЭ заполняются яркими чёрными чернилами. Допускается использование гелевой, капиллярной или перьевой ручек.

При выполнении заданий Вы можете пользоваться черновиком. Обращаем Ваше внимание, что записи в черновике не будут учитываться при оценке работы.

Советуем выполнять задания в том порядке, в котором они даны. Для экономии времени пропускайте задание, которое не удаётся выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у Вас останется время, Вы сможете вернуться к пропущенным заданиям.

Баллы, полученные Вами за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов.

 

Желаем успеха!

Ниже приведены справочные данные, которые могут понадобиться Вам при выполнении работы.

 

Десятичные приставки

 

Наимено­вание	Обозна­чение	Множи­тель	Наимено­вание	Обозна­чение	Множи­тель
гига	Г	10 9	санти	с	10–2
мега	М	10 6	милли	м	10–3
кило	к	10 3	микро	мк	10–6
гекто	г	10 2	нано	н	10–9
деци	д	10–1	пико	п	10–12

 

 

Константы
число p	p = 3,14
ускорение свободного падения на Земле	g = 10 м/с2
гравитационная постоянная	G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
универсальная газовая постоянная	R = 8,31 Дж/(моль·К)
постоянная Больцмана	k = 1,38·10–23 Дж/К
постоянная Авогадро	N А = 6·1023 моль–1
скорость света в вакууме	с = 3·108 м/с
коэффициент пропорциональности в законе Кулона	k = = 9·109 Н·м2/Кл2
модуль заряда электрона (элементарный электрический заряд)	e = 1,6·10–19 Кл
постоянная Планка	h = 6,6·10–34 Дж·с

 

Соотношение между различными единицами
температура	0 К = – 273 °С
атомная единица массы	1 а.е.м. = 1,66×10–27 кг
1 атомная единица массы эквивалентна	931,5 МэВ
1 электронвольт	1 эВ = 1,6×10–19 Дж
Масса частиц
электрона	9,1×10–31кг » 5,5×10–4 а.е.м.
протона	1,673×10–27 кг » 1,007 а.е.м.
нейтрона	1,675×10–27 кг » 1,008 а.е.м.
Плотность		подсолнечного масла	900 кг/м3
воды	1000 кг/м3	алюминия	2700 кг/м3
древесины (сосна)	400 кг/м3	железа	7800 кг/м3
керосина	800 кг/м3	ртути	13 600 кг/м3

 

 

Удельнаятеплоёмкость
воды	4,2×10 3	Дж/(кг×К)	алюминия		Дж/(кг×К)
льда	2,1×10 3	Дж/(кг×К)	меди		Дж/(кг×К)
железа		Дж/(кг×К)	чугуна		Дж/(кг×К)
свинца		Дж/(кг×К)
Удельнаятеплота
парообразования воды	2,3×10 6 Дж/кг
плавления свинца	2,5×10 4 Дж/кг
плавления льда	3,3×10 5 Дж/кг
Нормальные условия: давление – 105 Па, температура – 0 °С

 

Молярная маcса

азота

28×10–3

кг/моль

кислорода

32×10–3

кг/моль

аргона

40×10–3

кг/моль

лития

6×10–3

кг/моль

водорода

2×10–3

кг/моль

молибдена

96×10–3

кг/моль

воздуха

29×10–3

кг/моль

неона

20×10–3

кг/моль

гелия

4×10–3

кг/моль

углекислого газа

44×10–3

кг/моль

 

 

 

Часть 1

При выполнении заданий части 1 в бланке ответов № 1 под номером выполняемого вами задания (А1–А21) поставьте знак «Х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа.

 

 

A1

 

 

Н а графике приведена зависимость скорости прямолинейно движущегося тела от времени. Определите модуль ускорения тела.

 

 

1)	5 м/с2
2)	10 м/с2
3)	15 м/с2
4)	12,5 м/с2

 

 

A2

 

 

Подъёмный кран поднимает груз с постоянным ускорением. На груз со стороны троса действует сила, равная 8×10³ H. Сила, действующая на трос со стороны груза,

 

 

1)	равна 8 × 103 Н и направлена вниз
2)	меньше 8 × 103 Н и направлена вниз
3)	больше 8 × 103 Н и направлена вверх
4)	равна 8 × 103 Н и направлена вверх

 

 

A3

 

 

Камень массой 200 г брошен под углом 45° к горизонту с начальной скоростью u = 15 м/с. Модуль силы тяжести, действующей на камень в момент броска, равен

 

 

1)
2)	1,33 Н
3)	3,0 Н
4)	2,0 Н

 

 

A4

 

 

Шары движутся со скоростями, показанными на рисунке, и при столкновении слипаются. Как будет направлен импульс шаров после столкновения?

 

 

1)
2)
3)
4)

 

 

A5

 

 

Для разрушения преграды часто используют массивный шар, раскачиваемый на стреле подъёмного крана (см. рисунок). Какие преобразования энергии происходят при перемещении шара из положения А в положение Б?

 

 

 

1)	кинетическая энергия шара преобразуется в его потенциальную энергию
2)	потенциальная энергия шара преобразуется в его кинетическую энергию
3)	внутренняя энергия шара преобразуется в его кинетическую энергию
4)	потенциальная энергия шара полностью преобразуется в его внутреннюю энергию

 

 

A6

 

 

На рисунке показан профиль бегущей волны в некоторый момент времени. Разность фаз колебаний точек 1 и 3 равна

 

 

 

1)

2p

2)

p

3)

4)

 

 

A7

 

 

Под микроскопом наблюдают хаотическое движение мельчайших частиц мела в капле растительного масла. Это явление называют

 

 

1)	диффузией жидкостей
2)	испарением жидкостей
3)	конвекцией в жидкости
4)	броуновским движением

 

 

A8

 

 

На рисунке приведён график циклического процесса, осуществляемого с идеальным газом. Масса газа постоянна. Изотермическому сжатию соответствует участок

 

 

1)	АВ
2)	ВС
3)	СD
4)	DА

 

 

A9

 

 

В сосуде с подвижным поршнем находится вода и её насыщенный пар. Объём пара изотермически уменьшили в 2 раза. Концентрация молекул пара при этом

 

 

1)	не изменилась
2)	увеличилась в 2 раза
3)	уменьшилась в 2 раза
4)	увеличилась в 4 раза

 

 

A10

 

 

На графике показана зависимость давления одноатомного идеального газа от его объёма. При переходе из состояния 1 в состояние 2 газ совершил работу, равную 5 кДж. Количество теплоты, полученное газом при этом переходе, равно

 

 

 

1)	1 кДж
2)	4 кДж
3)	5 кДж
4)	7 кДж

 

 

A11

 

 

На рисунке представлено расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + q и – q (q > 0). Направлению вектора напряженности суммарного электрического поля этих зарядов в точке А соответствует стрелка

 

 

1)
2)
3)
4)

 

 

A12

 

 

По проводнику с сопротивлением R течет ток I. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в проводнике в единицу времени, если его сопротивление увеличить в 2 раза, а силу тока уменьшить в 2 раза?

 

 

1)	увеличится в 2 раза
2)	уменьшится в 2 раза
3)	не изменится
4)	уменьшится в 8 раз

 

 

A13

 

Магнитное поле создано в точке А двумя параллельными

I 1

I 2

А

длинными проводниками с токами I₁ и I₂, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа. Векторы и в точке А направ­лены в плоскости чертежа следующим образом:

 

 

 

1)	– вверх, – вниз
2)	– вверх, – вверх
3)	– вниз, – вверх
4)	– вниз, – вниз

 

 

A14

 

 

На рисунке приведены осциллограммы напряжений на двух различных элементах электрической цепи переменного тока.

Колебания этих напряжений имеют

 

 

1)	одинаковые периоды, но различные амплитуды
2)	различные периоды и различные амплитуды
3)	различные периоды, но одинаковые амплитуды
4)	одинаковые периоды и одинаковые амплитуды

 

 

A15

 

 

На рисунке представлен опыт по преломлению света. Пользуясь приведённой таблицей, определите показатель преломления вещества.

 

 

угол a	20°	40°	50°	70°
sin a	0,34	0,64	0,78	0,94

 

 

1)

1,22

2)

1,47

3)

1,88

4)

2,29

 

 

A16

 

Сложение в пространстве когерентных волн, при котором образуется постоянное во времени пространственное распределение амплитуд результирующих колебаний, называется

 

 

1)	интерференция
2)	поляризация
3)	дисперсия
4)	преломление

 

 

A17

 

 

Длина волны красного света почти в 2 раза больше длины волны фиолетового света. Энергия фотона красного света по отношению к энергии фотона фиолетового света

 

 

1)	больше в 4 раза
2)	больше в 2 раза
3)	меньше в 4 раза
4)	меньше в 2 раза

 

 

A18

 

 

Ядро мышьяка состоит из

 

 

1)	33 нейтронов и 34 протонов
2)	33 протонов и 34 нейтронов
3)	33 протонов и 67 нейтронов
4)	67 протонов и 34 электронов

 

 

A19

 

 

В образце имеется 2 × 10¹⁰ ядер радиоактивного изотопа цезия Cs, имеющего период полураспада 26 лет. Через сколько лет останутся нераспавшимися 0,25 × 10¹⁰ ядер данного изотопа?

 

 

1)

26 лет

2)

52 года

3)

78 лет

4)

104 года

 

 

A20

 

 

Идеальный газ в количестве n молей при температуре Т и давлении р занимает объём V. Какую константу можно определить по этим данным?

 

 

1)	число Авогадро N A
2)	газовую постоянную R
3)	постоянную Планка h
4)	постоянную Больцмана k

 

 

A21

 

На графике представлены результаты измерения напряжения на концах участка AB цепи постоянного тока, состоящей из двух последовательно соединённых резисторов, при различных значениях сопротивления резистора R ₂ и неизменной силе тока I (см. рисунок).

 

С учётом погрешностей измерений (Δ R = ±1 Ом, Δ U = ± 0,2 В) найдите ожидаемое напряжение на концах участка цепи АВ при R ₂ = 50 Ом.

 

 

 

1)	3,5 В
2)	4 В
3)	4,5 В
4)	5,5 В

 

Часть 2

Ответом к заданиям этой части (В1–В4) является последовательность цифр. Впишите ответы сначала в текст работы, а затем перенесите их в бланк ответов № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки, без пробелов и каких-либо дополнительных символов. Каждую цифру пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами.

 

 

B1

 

В ходе адиабатного процесса внутренняя энергия одного моля разреженного гелия увеличивается. Как изменяется при этом температура гелия, его давление и объём?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

 

1)	увеличивается
2)	уменьшается
3)	не изменяется

 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

 

Температура гелия	Давление гелия	Объём гелия

 

 

 

 

B2

 

Монохроматический свет с энергией фотонов E _ф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. При этом напряжение, при котором фототок прекращается, равно U _зап. Как изменится длина волны l падающего света, модуль запирающего напряжения U _зап и длина волны l_кр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов E _ф увеличится?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

 

1)	увеличится
2)	уменьшится
3)	не изменится

 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

 

Длина волны l падающего света	Модуль запирающего напряжения U зап	«Красная граница» фотоэффекта lкр

 

 

 

B3

 

B4

 

 

Шарик брошен вертикально вверх с начальной скоростью (см. рисунок). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять (t ₀ – время полёта). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 

 

ГРАФИКИ		ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
А)     Б)		1)   координата шарика y   2)   проекция скорости шарика uy   3)   проекция ускорения шарика ay   4)   проекция Fy силы тяжести, действующей на шарик

 

 

Ответ:	А	Б

 

 

На неподвижном проводящем уединенном кубике находится заряд Q. Точка O – центр кубика, точки B и C – центры его граней, AB = OB, CD = OC,

C

DD

BD

AD

O

M

. Модуль напряженности электростатического поля заряда Q в точке A равен E_A. Чему равен модуль напряженности электростатического поля заряда Q в точке D и точке M?

Установите соответствие между физическими величинами и их значениями.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 

 

 

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА		ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ
А)   модуль напряжённости электростатического поля кубика в точке D   Б)   модуль напряжённости электростатического поля кубика в точке М		1)     2)   ЕА   3)   4 ЕА   4)   16 ЕА

 

 

Ответ:	А	Б

 

 

Часть 3

 

Задания третьей части представляют собой задачи. Рекомендуется провести их предварительное решение на черновике.

При выполнении заданий (А22–А25) в бланке ответов № 1 под номером выполняемого вами задания поставьте знак «Х» в клеточке, номер которой соответствует номеру выбранного вами ответа.

 

 

A22

 

Небольшой камень бросили с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту. На какую максимальную высоту поднялся камень, если ровно через 1 с после броска его скорость была направлена горизонтально?

 

1)

10 м

2)

5 м

3)

м

4)

м

 

 

A23

 

Подвешенный на нити грузик совершает гармонические колебания. В таблице представлены координаты грузика через одинаковые промежутки времени. Какова примерно максимальная скорость грузика?

t (с)		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
х (см)

 

 

 

1)

1,24 м/с

2)

0,31 м/с

3)

0,62 м/с

4)

0,4 м/с

 

 

A24

 

У теплового двигателя, работающего по циклу Карно, температура нагревателя – 500 К, а температура холодильника – 300 К. Рабочее тело за один цикл получает от нагревателя 40 кДж теплоты. Какую работу совершает при этом рабочее тело двигателя?

 

 

1)

1,6 кДж

2)

35,2 кДж

3)

3,5 кДж

4)

16 кДж

 

 

A25

 

Две частицы, имеющие отношение масс = 8, влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Найдите отношение зарядов частиц , если их скорости одинаковы, а отношение радиусов траекторий: = 2.

 

 

1)

2)

3)

4)

 

Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1.

 

Полное решение задач С1–С6 необходимо записать в бланке ответов № 2. При оформлении решения в бланке ответов № 2 запишите сначала номер задания (С1, С2 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи. Ответы записывайте чётко и разборчиво.

 

C1

 

Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.

I

Рис. 2

N

S

Рис. 1

t 1

t 2

O

t

Почему в моменты времени t ₁ и t ₂ ток в кольце имеет различные направления? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь.

 

 

 

Полное правильное решение каждой из задач С2–С6 должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчёты с численным ответом и при необходимости рисунок, поясняющий решение.

 

 

C2

 

 

Грузы массами M = 1 кг и m связаны лёгкой нерастяжимой нитью, переброшенной через блок, по которому

M

m

m

a

нить может скользить без трения (см. рисунок). Груз массой M находится на шероховатой наклонной плоскости (угол наклона плоскости к горизонту a = 30°, коэффициент трения m = 0,3). Чему равно максимальное значение массы m, при котором система грузов ещё не выходит из первоначального состояния покоя? Решение поясните схематичным рисунком с указанием используемых сил.

 

 

C3

 

Необходимо расплавить лёд массой 0,2 кг, имеющий температуру 0 ºС. Выполнима ли эта задача, если потребляемая мощность нагревательного элемента – 400 Вт, тепловые потери составляют 30%, а время работы нагревателя не должно превышать 5 минут?

 

 

 

C4

 

В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает

R 2

R 1

A

B

сопротивление резисторов. При подключении к точке А положительного полюса, а к точке В отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 14,4 Вт.

Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.

 

 

 

C5

 

Два параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в

l

однородном магнитном поле, индукция которого направлена вертикально вниз (см. рисунок – вид сверху). На рельсах перпендикулярно им лежат два одинаковых проводника, способных скользить по рельсам без нарушения электрического контакта. Левый проводник движется вправо со скоростью ,а правый покоится.С какой скоростью надо перемещать правый проводник, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый проводник? (Сопротивлением рельсов пренебречь.)

 

 

 

 

C6

 

Свободный пион (π⁰-мезон) с энергией покоя 135 МэВ движется со скоростью V, которая значительно меньше скорости света. В результате его распада образовались два γ-кванта, причём один из них распространяется в направлении движения пиона, а другой – в противоположном направлении. Энергия одного кванта на 10% больше, чем другого. Чему равна скорость пиона до распада?