Global EE

Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00015966

Задание №20. Эксперимент

Исследование Зависимости

№2. Задание 20

ID: 00015966

Учитель поручил школьнику проверить, зависит ли период колебаний пружинного маятника от жёсткости пружины, на которой подвешен груз. Ученик взял из шкафа в школьном кабинете физики набор грузов разной массы и набор пружин. Длины пружин были разными, они были изготовлены из различных материалов, но все имели одинаковый диаметр. Все грузы были изготовлены из стали.

На рисунке изображены пять установок. Пружины показаны в недеформированном состоянии:

1) сталь, короткая пружина, маленький груз
2) бронза, короткая пружина, маленький груз
3) сталь, короткая пружина, большой груз
4) сталь, длинная пружина, маленький груз
5) бронза, длинная пружина, большой груз

Какие две установки нужно использовать школьнику для проведения исследования, если жёсткость он решил менять, подбирая пружины одинаковой длины из разных материалов?

В ответе запишите номера выбранных установок.

Рисунок к заданию 20 ЕГЭ по физике — Исследование Зависимости

Источник: ФИПИ

Решение

Период пружинного маятника зависит от двух величин — массы груза и жёсткости пружины:

$$T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$$

Чтобы проверить, влияет ли на период жёсткость, в двух опытах жёсткость должна быть разной, а масса груза — одинаковой. Иначе разницу в периодах нельзя будет списать на пружину: её мог дать и груз.

Шаг 1 — одинаковый груз. Маленький груз висит в установках 1, 2 и 4, большой — в установках 3 и 5. Значит, пару ищем внутри одной из этих групп.

Шаг 2 — как школьник меняет жёсткость. Жёсткость пружины зависит и от материала, и от длины: при одинаковом диаметре длинная пружина мягче короткой. В условии сказано, что жёсткость меняют, подбирая пружины одинаковой длины из разных материалов. Значит, в паре пружины одной длины, но из разных металлов.

Шаг 3 — проверяем пары. Установки 1 и 2: груз в обеих маленький, обе пружины короткие, одна стальная, другая бронзовая — подходит. Установки 1 и 4: обе пружины стальные, отличаются длиной — материал не меняется, не подходит. Установки 2 и 4: различаются и материал, и длина — не подходит. Установки 3 и 5: пружины разной длины — не подходит.

Остаётся пара установок 1 и 2.

Ответ

12

Видеоразбор

Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)