ЕГЭ-2018 Физика 21-24

ФизикаЕГЭ-2018

Задания 21-24

Для выполнения экзаменационной работы по физике отводится 3 часа 55 минут (235 минут). Работа состоит из двух частей, включающих в себя 31 задание.
В заданиях 1–4, 8–10, 14, 15, 20, 24–26 ответом является целое число или конечная десятичная дробь. Число запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу в бланк ответа № 1. Единицы измерения физических величин писать не нужно.

Ответом к заданиям 5–7, 11, 12, 16–18, 21 и 23 является последовательность двух цифр. Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу без пробелов, запятых и других дополнительных символов в бланк ответов № 1.


Ответом к заданию 13 является слово. Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу в бланк ответов № 1.

Ответом к заданиям 19 и 22 являются два числа. Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите по приведённому ниже образцу, не разделяя числа пробелом, в бланк ответов № 1.

Ответ к заданиям 27–31 включает в себя подробное описание всего хода выполнения задания. В бланке ответов № 2 укажите номер задания и запишите его полное решение.
При вычислениях разрешается использовать непрограммируемый калькулятор.
Все бланки ЕГЭ заполняются яркими чёрными чернилами. Допускается использование гелевой, или капиллярной, или перьевой ручки.
При выполнении заданий можно пользоваться черновиком. Записи в черновике не учитываются при оценивании работы.
Баллы, полученные Вами за выполненные задания, суммируются.

Ответами к заданиям 1–23 являются слово, число или последовательность цифр или чисел. Запишите ответ в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки. Каждый символ пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами. Единицы измерения физических величин писать не нужно.

Квантовая физика. Изменение физических величин в процессах. Установление соответствия
Квантовая физика, ядерная физика Ядерная физика Ядерная физика, волновая оптика
Механика — квантовая физика, методы научного познания
Погрешность прямых измерений Погрешность косвенных измерений
23 Механика — квантовая физика, методы научного познания
Экспериментальное исследование Анализ графиков Анализ таблиц
24 Солнечная система, звёзды, галактики
Анализ данных
25 Механика, молекулярная физика, расчётная задача
Динамика Кинематика Механика Статика Термодинамика и молекулярная физика

Квантовая физика. Изменение физических величин в процессах. Установление соответствия21. На металлическую пластинку падает пучок монохроматического света. При этом наблюдается явление фотоэффекта. На графиках в первом столбце представлены зависимости энергии от длины волны λ и частоты света ν. Установите соответствие между графиком и той энергией, для которой он может определять представленную зависимость. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение
Рассмотрим указанные виды зависимостей.
Зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты падающего света:
𝐸 𝐾 𝐸𝐸 𝐸 𝐾 𝐾𝐾 𝐸 𝐾 = 0, если ℎ𝑣< 𝐴 вых ℎ𝑣− 𝐴 вых , если ℎ𝑣≥ 𝐴 вых 0, если ℎ𝑣< 𝐴 вых ℎ𝑣− 𝐴 вых , если ℎ𝑣≥ 𝐴 вых 0, если ℎ𝑣𝑣< 𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых 0, если ℎ𝑣< 𝐴 вых ℎ𝑣− 𝐴 вых , если ℎ𝑣≥ 𝐴 вых ℎ𝑣𝑣− 𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых , если ℎ𝑣𝑣≥ 𝐴 вых 𝐴𝐴 𝐴 вых вых 𝐴 вых 0, если ℎ𝑣< 𝐴 вых ℎ𝑣− 𝐴 вых , если ℎ𝑣≥ 𝐴 вых 0, если ℎ𝑣< 𝐴 вых ℎ𝑣− 𝐴 вых , если ℎ𝑣≥ 𝐴 вых
 График — ломанная линия. (Б — 1)
2) Зависимость энергии падающих фотонов от частоты падающего света: E = hv
 График — прямая линия, выходящая из начала координат.
3) Зависимость энергии падающих фотонов от длины волны света: 𝐸𝐸= ℎ𝑐 𝜆 ℎ𝑐𝑐 ℎ𝑐 𝜆 𝜆𝜆 ℎ𝑐 𝜆
График — гипербола. (А — 3)
4) Потенциальная энергия взаимодействия фотоэлектронов с ионами металла не зависит от длины волны падающего света.

Квантовая физика, ядерная физика21-1-2. Установите соответствие между описанием приборов (устройств) и их названиями. К каждому элементу левого столбца подберите соответствующий элемент из правого и внесите в строку ответов выбранные цифры под соответствующими буквами. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: 

Решение
Устройство, в котором осуществляется управляемая ядерная реакция называется ядерным реактором (А — 2).
Устройством для измерения доз ионизирующих излучений и их мощностей является дозиметр (Б — 4).

21-1-4. Как изменяются при α-распаде ядра следующие три его характеристики: число протонов, число нейтронов, заряд ядра? 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.

Решение
В ходе α-распада выполняется закон сохранения зарядового и массового чисел. Ядро испускает α-частицу, то есть ядро атома гелия  2 4 𝐻𝑒, 2 2 4 𝐻𝑒, 4 2 4 𝐻𝑒, 𝐻𝐻𝑒𝑒, 2 4 𝐻𝑒,  а значит, ядро теряет два протона и два нейтрона.
Таким образом, число протонов и число нейтронов при α-распаде уменьшается.
Заряд ядра определяется количеством протонов в нем, следовательно, заряд ядра также уменьшается.

21-1-5. Установите соответствие между названиями постулатов и их формулировками. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам: 

Решение
Первый постулат Бора гласит: «Атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия» (А — 4).
Второй постулат Бора: «Излучение (поглощение) света происходит только при переходе из одного стационарного состояния в другое, при этом излучается (поглощается) квант энергии равный разности энергий в начальном и конечном состояниях» (Б — 2).

21-1-7. На рисунке изображена упрощённая диаграмма энергетических уровней атома. Нумерованными стрелками отмечены некоторые возможные переходы атома между этими уровнями. Установите соответствие между процессами поглощения света наибольшей длины волны и испускания света наибольшей длины волны и стрелками, указывающими энергетические переходы атома. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Решение
Квант энергии поглощается при переходе на более высокий уровень, излучается при переходе на более низкий. При этом расстояние между уровнями обратно пропорционально длине волны:  ∆𝐸𝐸= ℎ𝑐 𝜆 ℎ𝑐𝑐 ℎ𝑐 𝜆 𝜆𝜆 ℎ𝑐 𝜆
Таким образом, поглощению света наибольшей длины волны соответствует энергетический переход 1, а излучению света наибольшей длины волны отвечает переход 4.

21-1-10. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать ( ν — частота фотона, h — постоянная Планка, c — скорость света в вакууме). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Решение
Энергия фотона: 𝐸𝐸=ℎ𝜈𝜈 (A — 2).
Импульс фотона: 𝑝𝑝= 𝐸 𝑐 𝐸𝐸 𝐸 𝑐 𝑐𝑐 𝐸 𝑐 = ℎ𝜈 𝑐 ℎ𝜈𝜈 ℎ𝜈 𝑐 𝑐𝑐 ℎ𝜈 𝑐  (Б — 4).

21-1-12. Монохроматический свет с энергией фотонов Eф падает на поверхность металла, вызывая фотоэффект. Напряжение, при котором фототок прекращается, равно Uзап. Как изменятся модуль запирающего напряжения Uзап и длина волны λкр, соответствующая «красной границе» фотоэффекта, если энергия падающих фотонов Eф увеличится? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится2) уменьшится3) не изменится Запишите в ответ выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Решение
Энергия налетающих фотонов передаётся электронам и расходуется на преодоление электронами работы выхода из металла и увеличение скорости электронов  𝐸 ф 𝐸𝐸 𝐸 ф ф 𝐸 ф = А вых А А вых вых А вых + 𝑚 𝑉 2 2 𝑚𝑚 𝑉 2 𝑉𝑉 𝑉 2 2 𝑉 2 𝑚 𝑉 2 2 2 𝑚 𝑉 2 2
Запирающее напряжение определяется максимальной кинетической энергией вылетевших электронов:  
𝑒𝑒 𝑈 зап 𝑈𝑈 𝑈 зап зап 𝑈 зап = 𝑚 𝑉 2 2 𝑚𝑚 𝑉 2 𝑉𝑉 𝑉 2 2 𝑉 2 𝑚 𝑉 2 2 2 𝑚 𝑉 2 2 = Е ф Е Е ф ф Е ф − А вых А А вых вых А вых
С увеличением энергии налетающих фотонов увеличится запирающее напряжение. «Красная граница» фотоэффекта — это максимальная длина волны при которой ещё происходит фотоэффект и она зависит от работы выхода, не зависит от энергии налетающих фотонов.
Следовательно, при увеличении энергии налетающих фотонов длина волны, соответствующая «красной границе» фотоэффекта не изменится.