№18. Верные утверждения: явления и законы всех разделов курса
Задание №18 — пять утверждений из разных тем курса, нужно выбрать верные и записать их номера по возрастанию. Угадать здесь нельзя: каждое утверждение проверяется по формуле, определению или границам применимости закона. Разберём, как делать эту проверку быстро.
Утверждение в этом задании почти всегда построено по одной из четырёх схем: перепутана зависимость (прямая вместо обратной, первая степень вместо квадрата); перепутаны единицы измерения или вектор с его модулем; нарушены границы применимости закона; подменено определение явления. Поэтому проверять утверждение нужно не «на память», а восстановлением формулы или точной формулировки.
- Шаг 1. Определи тему утверждения: механика, МКТ и термодинамика, электричество, оптика, кванты и атом, ядро.
- Шаг 2. Вспомни закон или определение и запиши формулу в буквах.
- Шаг 3. Сравни формулировку с формулой: совпадает ли характер зависимости, направление вектора, знак величины.
- Шаг 4. Проверь границы применимости: идеальный газ, замкнутая система, инерциальная система отсчёта, неподвижные точечные заряды, отсутствие трения.
- Шаг 5. Проверь единицы: м/с², кг·м/с, Н, Дж, Вт, Ом, В, А, эВ.
- Шаг 6. Отметь утверждение верным или неверным и переходи к следующему — не пытайся угадать ответ целиком.
Что проверяют чаще всего. В механике — второй закон Ньютона (ускорение прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе), направление скорости по касательной к траектории, центростремительное ускорение к центру окружности, сохранение импульса в замкнутой системе. В МКТ и термодинамике — изопроцессы, тепловое равновесие как равенство температур, зависимость кипения от внешнего давления, неизменность температуры при плавлении и кристаллизации, КПД тепловой машины через температуры нагревателя и холодильника.
В электродинамике — закон Кулона (обратная пропорциональность квадрату расстояния), закон Джоуля — Ленца (квадрат силы тока), параллельное соединение (одинаковое напряжение, токи складываются), закон Паскаля (давление передаётся одинаково во все стороны), сила Лоренца (зависит от угла между скоростью и индукцией). В оптике — при преломлении частота не меняется, а меняются скорость и длина волны; дифракция возможна для волн любой природы; полное внутреннее отражение только за предельным углом.
В квантовой физике и физике атома — фотоэффект (работа выхода не зависит от частоты, красная граница — это максимальная длина волны), постулаты Бора, рентгеновское и гамма-излучение как электромагнитные волны, деление урана медленными нейтронами и критическая масса, альфа-частица как ядро гелия, а альфа- и бета-излучения как потоки частиц, а не волны.
F = ma · F = k·q₁q₂/r² · Q = I²Rt · a = v²/R · F_Л = Bqv·sin α · hν = Aвых + E_к · E = hc/λ
| Типичная формулировка | Что проверяем | Верно или нет |
|---|---|---|
| Сила Архимеда действует только в жидкостях | F_A = ρж·g·V, нужна плотность среды, а газы тоже среда | неверно: действует и в газах |
| При тепловом равновесии температуры тел равны | определение теплового равновесия | верно |
| Сила взаимодействия зарядов обратно пропорциональна расстоянию | закон Кулона: F = k·q₁q₂/r², там квадрат расстояния | неверно |
| Количество теплоты в проводнике прямо пропорционально силе тока | закон Джоуля — Ленца: Q = I²Rt, там квадрат тока | неверно |
| Работа выхода зависит от частоты падающего света | работа выхода — свойство материала катода | неверно |
| Красная граница фотоэффекта — максимальная длина волны | определение красной границы | верно |
| Альфа- и бета-излучения — электромагнитные волны | α — ядра гелия, β — электроны, это частицы | неверно |
| При преломлении света частота не меняется | частота задана источником, меняются скорость и длина волны | верно |
| Одноимённые полюса магнитов притягиваются | одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются | неверно |
| При плавлении температура не меняется, а внутренняя энергия растёт | теплота идёт на разрушение кристаллической решётки | верно |
Типичные ошибки. Выбирают ответ по звучанию утверждения. Фраза «прямо пропорционально силе тока» звучит правдоподобно, но в законе Джоуля — Ленца стоит квадрат. Подставляй формулу, а не вспоминай ощущение. Забывают про границы применимости. Сохранение импульса работает для замкнутой системы в инерциальной системе отсчёта, закон Кулона — для неподвижных точечных зарядов, сохранение механической энергии — только без трения. Игнорируют, что величина векторная. Скорость при криволинейном движении направлена по касательной, а центростремительное ускорение — к центру окружности. Путают энергию и температуру. При плавлении и кипении температура не меняется, но внутренняя энергия растёт, а при кристаллизации и конденсации уменьшается. Считают, что электромагнитные волны — это только свет. Радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение — всё это электромагнитные волны разных диапазонов. Забывают про форму ответа. Номера верных утверждений записывают подряд, без пробелов и запятых, в порядке возрастания.
Проверь себя
- Какие четыре схемы ловушек чаще всего встречаются в утверждениях этого задания?
- Как проверить утверждение «количество теплоты в проводнике прямо пропорционально силе тока»?
- Почему при преломлении света частота остаётся неизменной, а длина волны меняется?
- В каких случаях нельзя применять закон сохранения механической энергии?
- Почему альфа- и бета-частицы отклоняются магнитным полем в противоположные стороны?
Показательные решения
- Утверждение 1: сила Архимеда действует только в жидкостях. Выталкивающая сила возникает в любой среде, у которой есть плотность, значит в газах она тоже действует — утверждение неверное.
- Утверждение 2: при тепловом равновесии температуры обоих тел одинаковы. Это и есть определение теплового равновесия — верно.
- Утверждение 3: сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Это закон Кулона F = k·q₁q₂/r² — верно.
- Утверждение 4: для рентгеновского излучения невозможно явление дифракции. Рентгеновское излучение — электромагнитная волна, а дифракция возможна для волн любого диапазона при подходящем размере препятствия — неверно.
- Утверждение 5: красная граница фотоэффекта — максимальная длина волны, при которой фотоэффект ещё возможен. Это определение — верно.
- Собираем номера верных утверждений по возрастанию: 2, 3 и 5, то есть ответ 235.
Ответ: 235
Официальное решение из банка ФИПИ
1. Неверно. Сила Архимеда действует в жидкостях и газах. 2. Верно. При тепловом равновесии температура обоих тел одинакова. 3. Верно. Сила взаимодействия точечных неподвижных зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. 4. Неверно. Рентгеновское излучение — вид электромагнитных волн, для которых возможна дифракция. 5. Верно. По определению «красная граница» фотоэффекта — максимальная длина волны, при которой возможен фотоэффект. Ответ: 235.
- Утверждение 1: сила трения скольжения относится к гравитационным силам. Трение имеет электромагнитную природу, к гравитации оно не относится — неверно.
- Утверждение 2: частицы тела постоянно находятся в хаотическом непрерывном движении. Это одно из основных положений МКТ, движение не прекращается и при термодинамическом равновесии — верно.
- Утверждение 3: ускорение альфа-частицы в магнитном поле зависит от её скорости и угла между скоростью и вектором индукции. По формуле F_Л = Bqv·sin α и второму закону Ньютона a = F_Л/m это так — верно.
- Утверждение 4: собирающая линза может давать как действительное, так и мнимое изображение. Вид изображения зависит от расстояния от предмета до линзы — верно.
- Утверждение 5: ионизация воздуха возможна только под действием альфа-частиц. Ионизацию вызывают любые частицы с достаточной энергией — неверно.
- Верные утверждения — 2, 3 и 4, ответ 234.
Ответ: 234
Официальное решение из банка ФИПИ
1. Неверно. Сила трения скольжения не относится к гравитационным силам. 2. Верно. Частицы тела постоянно находятся в хаотическом непрерывном движении. 3. Верно. Сила Лоренца, действующая на движущуюся α-частицу со стороны магнитного поля, определяется формулой F_L = Bqv sin α, а вызванное этой силой ускорение по второму закону Ньютона равно a = F_L/m. Значит, ускорение зависит от скорости и угла между векторами скорости и магнитной индукции. 4. Верно. В зависимости от расстояния от предмета до собирающей линзы изображение может быть как действительным, так и мнимым. 5. Неверно. Ионизация воздуха может происходить под воздействием ударов любых частиц, обладающих достаточной энергией. Ответ: 234. Ответ: 234 Наверх
- Утверждение 1: потенциальная энергия поднятого над Землёй тела зависит от его скорости. Потенциальная энергия определяется массой и высотой, от скорости зависит кинетическая — неверно.
- Утверждение 2: нагретая Солнцем поверхность Земли сама становится источником излучения. Она нагревается и излучает в инфракрасном диапазоне — верно.
- Утверждение 3: индукционный ток всегда создаёт магнитное поле, направленное так же, как вызвавший его поток. По правилу Ленца направление зависит от того, растёт поток или убывает, поэтому «всегда» здесь неверно.
- Утверждение 4: гармонические колебания электрического заряда — источник электромагнитных волн радиодиапазона. Именно так работают излучающие антенны — верно.
- Утверждение 5: альфа- и бета-частицы отклоняются магнитным полем в одну сторону, потому что имеют разные скорости. Отклоняются они в противоположные стороны, так как их заряды противоположны по знаку — неверно.
- Верными оказались утверждения 2 и 4, ответ 24.
Ответ: 24
Официальное решение из банка ФИПИ
1. Неверно. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, зависит от массы тела и высоты, на которой тело находится. 2. Верно. Поверхность Земли получает энергию от Солнца, нагревается, в результате чего сама становится источником излучения. 3. Неверно. В зависимости от характера изменения магнитного потока через контур (увеличивается или уменьшается) индукция магнитного поля индукционного тока может быть как одного, так и противоположного направления с вектором магнитной индукции магнитного потока, создающего индукционный ток. 4. Верно. Гармонические колебания электрического заряда являются источником электромагнитных волн радиодиапазона. 5. Неверно. Отклонение α- и β-частиц в магнитном поле происходит в противоположные стороны, так как эти частицы имеют заряды противоположных знаков. На них действует сила Лоренца, отклоняющая частицы в противоположные стороны. Ответ: 24. Ответ: 24 Наверх