Global EE

Законы Сохранения — Задание 5 ЕГЭ по физике №00012681

Задание №5. Механика. Выбор Утверждений

Законы Сохранения

№2. Задание 5

ID: 00012681

Школьник проводит опыты с пружинным пистолетом. Он заряжает в пистолет стальной шарик и стреляет им, измеряя зависимость модуля скорости v шарика в момент его вылета из пистолета от величины Δx сжатия пружины перед выстрелом. Жёсткость пружины 80 Н/м, масса шарика 30 г. После полного распрямления пружины шарик сразу же вылетает из ствола пистолета. Полученные школьником результаты приведены в таблице.

Выберите все верные утверждения о результатах этих опытов на основании данных, содержащихся в таблице.


1) Когда пружина пистолета сжата на максимальную величину 8 см, в ней запасена потенциальная энергия 256 мДж.

2) Если начальное сжатие пружины равно 5 см, то модуль импульса шарика в момент вылета из пистолета меньше 0,05 кг · м/с.

3) Модуль скорости v шарика убывает при возрастании величины Δx сжатия пружины.

4) Трение пружины и шарика о ствол пистолета отсутствует.

5) Если начальное сжатие пружины равно 2 см, то в процессе выстрела выделяется количество теплоты 4 мДж.


Рисунок к заданию 5 ЕГЭ по физике — Законы Сохранения

Источник: ФИПИ

Решение

Дано

$k = 80$ Н/м
$m = 30$ г $= 0{,}03$ кг

Решение

По закону сохранения энергии энергия сжатой пружины переходит в кинетическую: $\dfrac{k\Delta x^2}{2} = \dfrac{mv^2}{2}$, откуда $v = \Delta x\sqrt{k/m}$.

1. При $\Delta x = 8$ см: $E_п = \dfrac{80\cdot 0{,}08^2}{2} = 0{,}256$ Дж $= 256$ мДж — верно.

2. При $\Delta x = 5$ см: $v = 0{,}05\sqrt{80/0{,}03} \approx 2{,}58$ м/с, $p = mv \approx 0{,}077$ кг·м/с — это больше $0{,}05$ — неверно.

3. Скорость $v = \Delta x\sqrt{k/m}$ с ростом $\Delta x$ увеличивается, а не убывает — неверно.

4. По таблице реальная скорость меньше идеальной — есть потери на трение — неверно.

5. При $\Delta x = 2$ см идеальная энергия $\dfrac{80\cdot 0{,}02^2}{2} = 16$ мДж; по таблице кинетическая меньше на $4$ мДж — они выделяются в виде теплоты — верно.

Верные утверждения — 1 и 5.

Ответ

15

Видеоразбор

Другие задания по теме «Законы Сохранения» (8)