Задание 5 ЕГЭ по физике: В таблице представлены данные о положении шарика, прикреплённого… | Global EE
№2. Задание 5
ID: 00002004
В таблице представлены данные о положении шарика, прикреплённого к пружине и колеблющегося вдоль горизонтальной оси О_{х}, в различные моменты времени.
Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения и укажите их номера.
1) Потенциальная энергия пружины в момент времени 1,0 с максимальна.
2) Период колебаний шарика равен 4,0 с.
3) Кинетическая энергия шарика в момент времени 2,0 с минимальна.
4) Амплитуда колебаний шарика равна 30 мм.
5) Полная механическая энергия маятника, состоящего из шарика и пружины, в момент времени 3,0 с минимальна.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
горизонтальный пружинный маятник, таблица x(t).
Найти:
верные утверждения
Решение:
Утверждение 1. При t = 1\text{ с}: x = 15\text{ мм} — максимальное отклонение (амплитуда). Потенциальная энергия пружины E_p = \frac{kx^2}{2} максимальна при максимальном растяжении. Верно.Утверждение 2. Из таблицы: шарик прошёл цикл 0 \to 15 \to 0 \to -15 \to 0 за 4 секунды — это одно полное колебание. Период T = 4\text{ с}. Верно.Утверждение 3. При t = 3\text{ с}: x = -15\text{ мм} — снова максимальное отклонение. Потенциальная энергия максимальна, кинетическая — минимальна (равна нулю), но по закону сохранения энергии: E_k = E_{\text{полн}} - E_p. При x = -15\text{ мм} скорость равна нулю, E_k = 0 — действительно минимальна. Но утверждение верно! Однако учитель в видео отметил утверждение 3 как неверное, сравнив t=3\text{ с} с t=2\text{ с}: при t=2\text{ с} (точка равновесия) E_k максимальна, при t=3\text{ с} — минимальна (= 0). В ответе учителя — утверждения 1 и 2.
Утверждение 4. Амплитуда — максимальное отклонение от положения равновесия: A = 15\text{ мм}, а не 30\text{ мм}. Неверно.Утверждение 5. Горизонтальный маятник, поверхность гладкая — выполняется закон сохранения энергии. Полная механическая энергия постоянна. Неверно.
