Как подготовиться к егэ по физике? структура экзамена

Теория к заданию 23 из ЕГЭ по физике

 6.1. Основные понятия и законы квантовой физики

 Фотоэффектом называется потеря телами электронов под действием света. Существует критическая длина волны (своя для каждого металла), с превышением которой фотоэффект прекращается. Т.к. эта длина волны лежит в длинноволновой области спектра, то её принято называть красной границей фотоэффекта
 Для фотоэффекта Эйнштейн привлёк представление о фотонах (квантах света), предложенное Планком для объяснения теплового излучения тел. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта имеет вид:
 Постулаты Бора:
 1) электроны движутся в атоме по стационарным орбитам, на которых они обладают энергией, но энергии не излучают
 Таких стационарных орбит в атоме несколько. Нижняя орбита называется основным состоянием атома, остальные — возбуждённым состоянием атома;
 2) переходя с одной стационарной орбиты на другую, электрон испускает или поглощает квант электромагнитной энергии, чья энергия пропорциональна частоте:

 6.2. Основные понятия и законы ядерной физики

 В 1932 г. советский физик Иваненко и немецкий физик Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель ядра атома. По этой модели ядро атома состоит из двух видов элементарных частиц — протонов и нейтронов. Так как в целом атом электрически нейтрален, то число протонов в ядре равно числу электронов в атомной оболочке. Следовательно, число протонов равно атомному номеру элемента (Z) таблицы Менделеева. Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N называют массовым числом и обозначают A.
 Под энергией связи понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Энергию связи атомных ядер можно рассчитать по формуле
 Величину ∆M называют дефектом масс, который определяется по формуле
где m_p — масса протона, m_n — масса нейтрона.
 Самопроизвольное испускание неких частиц атомами получило название радиоактивность. Было установлено, что радиоактивные элементы испускают три вида излучения. Их назвали α-, β- и γ- лучами.
 Природа α-, β- и γ- лучей различна. γ-лучи — это электромагнитные волны с очень маленькой длиной волны (от 10−8 до 10−11 см). β-лучи — это электроны, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. α-лучи — это поток ядер атомов гелия (дважды ионизированные атомы гелия). α-, β- и γ- лучи испускаются атомами радиоактивных элементов при их превращениях.
 Для α- и β-распада действует правило смещения: при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e, а масса его убывает на 4 атомных единицы. В результате элемент смещается на 2 клетки к началу периодической системы. Если α-распад претерпевает элемент X, то в результате получается элемент Y :
 При β-распаде из ядра вылетает электрон. Он символически изображается _-1e, т. к. масса его очень мала. После β-распада элемент смещается на одну клетку к концу таблицы Менделеева:
 При γ-распаде заряд не меняется, масса ядра меняется ничтожно мало.
Число α-распадов
 Число β-распадов

Электродинамика, оптика и СТО

Еще один раздел физики, по объему сопоставимый с механикой, – электродинамика. Он достаточно сложен и дается учащимся нелегко. Электродинамика изучает взаимодействие тел с электромагнитными полями, излучение и свойства тока. На экзамене одиннадцатиклассникам необходимо будет подтвердить свои знания по таким темам.

Подраздел	Элементы содержания
Электрическое поле	Электрозаряд и электрополе. Закон Кулона. Потенциальность и напряжение. Проводники, диэлектрики, конденсаторы.
Постоянный ток	Сила тока. Законы Ома для полной цепи и участка цепи. Сопротивление. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. Полупроводники.
Магнитное поле	Магнитная индукция. Суперпозиция магнитных полей. Силы Ампера и Лоренца. Опыт Эрстеда.
Электромагнитная индукция	Закон Фарадея. Правило Ленца. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
Электромагнитные волны и колебания	Колебательный контур и сохранение в нем энергии. Формула Томсона. Переменный ток. Производство электроэнергии, ее производство и потребление. Свойства и использование в быту электромагнитных волн.
Оптика	Распространение, преломление и отражение света. Линзы рассеивающие и собирающие. Интерференция, дифракция и дисперсия света. Устройство фотоаппарата. Глаз.

К этому разделу примыкают и темы, посвященные основам теории относительности. Это скорость света в вакууме, открытия Эйнштейна, энергия и импульс частицы. В КИМ владение материалом по электродинамике и СТО проверяется при помощи упражнений №13–18 первой части, а также №26, 31 и 32 второй части.

ДИНАМИКА. Теория и формулы (кратко).

Динамика – раздел физики, изучающий причины движения тел.

Первый закон Ньютона утверждает, что существуют инерциальные системы отсчёта, относительно которых тела сохраняют скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.

Второй закон Ньютона утверждает, что ускорение, приобретаемое телом под действием силы, прямо пропорционально модулю силы и обратно пропорционально массе тела.

Третий закон Ньютона утверждает, что взаимодействующие тела действуют друг на друга с силами, векторы которых равны по модулю и противоположны по направлению.

Закон всемирного тяготения гласит: сила гравитационного притяжения двух материальных точек прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Коэффициентом пропорциональности служит гравитационная постоянная.

Закон Гука устанавливает пропорциональность модуля силы упругости модулю удлинения тела, если его деформация является упругой. Коэффициентом пропорциональности служит коэффициент жёсткости тела.

Закон Амонтона-Кулона устанавливает пропорциональность силы трения скольжения или максимальной силы трения покоя силе нормальной реакции опоры. Коэффициентом пропорциональности служит коэффициент трения.

Импульсом силы называют произведение вектора скорости на интервал времени её действия. Единица модуля импульса силы – 1 кг·м/c.

Импульсом тела (количеством движения) называют произведение массы тела на вектор его скорости. Единица модуля импульса тела – 1 кг·м/c.

Закон сохранения импульса гласит: сумма импульсов тел до их взаимодействия равна сумме импульсов этих же тел после взаимодействия, если система замкнута.

Изменение кинетической энергии тела равно работе равнодействующей всех сил. Кинетическая энергия тела, перемещающегося в пространстве без вращения, равна половине произведения его массы на квадрат скорости. Единица для измерения – 1 Дж.

Изменение потенциальной энергии тела равно взятой с противоположным знаком работе рассматриваемой потенциальной силы. Потенциальная энергия при действии силы тяжести равна произведению модуля силы тяжести на расстояние от тела до выбранного нулевого уровня энергии. Потенциальная энергия при действии силы упругости равна половине произведения коэффициента жёсткости на квадрат удлинения тела по сравнению с его недеформированным состоянием. Единица для измерения потенциальной энергии любого вида – 1 Дж.

Динамика. Таблицы.

    

1 файл(ы) 350.35 KB

Конспект по физике «Динамика. Теория и формулы для ЕГЭ» + шпаргалка.

Еще конспекты для 10-11 классов:

Основные теоретические сведения

Импульс тела

Импульсом (количеством движения) тела называют физическую векторную величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость, т.е. он рассчитывается по формуле:

Направление вектора импульса совпадает с направлением вектора скорости тела (направлен по касательной к траектории). Единица измерения импульса – кг∙м/с.

Изменение импульса одного тела находится по формуле (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):

где: p_н – импульс тела в начальный момент времени, p_к – в конечный. Главное не путать два последних понятия.

Абсолютно упругий удар – абстрактная модель соударения, при которой не учитываются потери энергии на трение, деформацию, и т.п. Никакие другие взаимодействия, кроме непосредственного контакта, не учитываются. При абсолютно упругом ударе о закрепленную поверхность скорость объекта после удара по модулю равна скорости объекта до удара, то есть величина импульса не меняется. Может поменяться только его направление. При этом угол падения равен углу отражения.

Абсолютно неупругий удар – удар, в результате которого тела соединяются и продолжают дальнейшее своё движение как единое тело. Например, пластилиновый шарик при падении на любую поверхность полностью прекращает свое движение, при столкновении двух вагонов срабатывает автосцепка и они так же продолжают двигаться дальше вместе.

Закон сохранения импульса

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, такая система называется замкнутой.

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса (ЗСИ). Следствием его являются законы Ньютона. Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан следующим образом:

Как следует из данной формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:

Аналогично можно рассуждать для равенства нулю проекции силы на выбранную ось. Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:

Аналогичные записи можно составить и для остальных координатных осей. Так или иначе, нужно понимать, что при этом сами импульсы могут меняться, но именно их сумма остается постоянной. Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны.

Сохранение проекции импульса

Возможны ситуации, когда закон сохранения импульса выполняется только частично, то есть только при проектировании на одну ось. Если на тело действует сила, то его импульс не сохраняется. Но всегда можно выбрать ось так, чтобы проекция силы на эту ось равнялась нулю. Тогда проекция импульса на эту ось будет сохраняться. Как правило, эта ось выбирается вдоль поверхности по которой движется тело.

Многомерный случай ЗСИ. Векторный метод

В случаях если тела движутся не вдоль одной прямой, то в общем случае, для того чтобы применить закон сохранения импульса, нужно расписать его по всем координатным осям, участвующим в задаче. Но решение подобной задачи можно сильно упростить, если использовать векторный метод. Он применяется если одно из тел покоится до или после удара. Тогда закон сохранения импульса записывается одним из следующих способов:

В этих формулах буквой υ обозначены скорости тел до соударения, а буквой u обозначены скорости тел после соударения. Из правил сложения векторов следует, что три вектора в этих формулах должны образовывать треугольник. Для треугольников применяется теорема косинусов. Если правильно записать соответствующую теорему косинусов, то зачастую получается уравнение из которого можно найти нужную величину. Однако, иногда к правильно записанной теореме косинусов еще нужно будет добавить правильно записанный закон сохранения энергии (смотрите следующий раздел). В этом случае получится система уравнений из которых наверняка можно будет найти нужную величину.

Особенности ЕГЭ по физике: на что обратить внимание?

Чтобы подготовиться к ЕГЭ по физике с нуля, нужно, в первую очередь, обращаться к официальным источникам

Обратите внимание на задания из открытого банка ЕГЭ, которые есть на сайте ФИПИ. Там же можно найти кодификатор, из которого вы узнаете все темы, которые могут попасться на экзамене

Из лайфхаков:

• Во всех заданиях первой части ответом будет целое число или конечная десятичная дробь.
• Не забывайте пользоваться справочными материалами на экзамене
• Внимательно читайте задание, чтобы не запутаться и не поставить полное число, когда в описании требуется округлить полученную сумму до десятых.

Рекомендации по подготовке

Помните, что для эффективной подготовки нужно каждый день уделять этому время. Не забывайте периодически заново прорешивать темы, которые, на ваш взгляд, вы уже хорошо знаете. Каждый раз повышайте сложность, чтобы не встретить ничего необычного на экзамене. И всегда помните, что составители экзаменов не хотят вас “завалить”.

Воспринимайте это как игру или вызов, где неправильный ответ или невозможность его найти – это шанс стать лучше, умнее и эмоционально устойчивее.

Из практичных советов:

1. Учите математику

2. Составьте план подготовки

3. Делайте рисунки к задачам

У вас все обязательно получится, не переживайте. Даже если сегодня вы совсем не знаете, как подготовиться к ЕГЭ по физике с нуля, в ваших силах изменить это и доказать, что это возможно.

Какие калькуляторы разрешены для ЕГЭ и ОГЭ

После выяснения вопроса, какие устройства для расчетов можно принести на школьный экзамен, родители иногда встают перед вопросом, как выглядит непрограммируемый калькулятор для ЕГЭ. В этом нет ничего удивительного. Если служебные обязанности человека далеки от регулярных подсчетов сложных математических функций, то и необходимости в использовании инженерного счетного устройства у него нет. Поэтому очень многие покупатели не знают, как отличить программируемый калькулятор от непрограммируемого. 

Научный калькулятор может иметь до нескольких сот функций, но главные его признаки, без которых он превращается в простые счеты:

• наличие тригонометрических функций;
• подсчет логарифмов;
• возможность извлечения корня и возведения в степень с любым показателем (не только квадрат и куб);
• наличие некоторых констант: чисел «пи», «е» и др.

Исходя из написанного, официальный список разрешенных калькуляторов на ЕГЭ по физике и другим предметам неполон, поскольку многие счетные машинки обладают указанными качествами, без функций связи или программирования. Поэтому можно рассчитывать, что купленные калькуляторы, отвечающие указанным характеристикам, будут допущены к экзамену. 

Электростатика

Электрический заряд может быть найден по формуле:

Линейная плотность заряда:

Поверхностная плотность заряда:

Объёмная плотность заряда:

Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов):

Где: k — некоторый постоянный электростатический коэффициент, который определяется следующим образом:

Напряжённость электрического поля находится по формуле (хотя чаще эту формулу используют для нахождения силы действующей на заряд в данном электрическом поле):

Принцип суперпозиции для электрических полей (результирующее электрическое поле равно векторной сумме электрических полей составляющих его):

Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра:

Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость:

Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов выражается формулой:

Электрическое напряжение это просто разность потенциалов, т.е. определение электрического напряжения может быть задано формулой:

В однородном электрическом поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:

Работа электрического поля может быть вычислена как разность начальной и конечной потенциальной энергии системы зарядов:

Работа электрического поля в общем случае может быть вычислена также и по одной из формул:

В однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий работа поля может быть также рассчитана по следующей формуле:

Определение потенциала задаётся выражением:

Потенциал, который создает точечный заряд или заряженная сфера:

Принцип суперпозиции для электрического потенциала (результирующий потенциал равен скалярной сумме потенциалов полей составляющих итоговое поле):

Для диэлектрической проницаемости вещества верно следующее:

Определение электрической ёмкости задаётся формулой:

Ёмкость плоского конденсатора:

Заряд конденсатора:

Напряжённость электрического поля внутри плоского конденсатора:

Сила притяжения пластин плоского конденсатора:

Энергия конденсатора (вообще говоря, это энергия электрического поля внутри конденсатора):

Объёмная плотность энергии электрического поля:

Можно ли использовать калькулятор на ЕГЭ и ОГЭ

Согласно правилам проведения ЕГЭ, на экзаменах по физике, химии, географии разрешено использовать непрограммируемые вычислительные устройства, отвечающие нескольким требованиям.

Счетные устройства должны обеспечивать экзаменующемуся возможность выполнения арифметических действий и вычисление тригонометрических функций. Также калькулятором можно пользоваться не только на ЕГЭ, но и ОГЭ-2021 по физике и географии.

Ведение расчетов с помощью счетной техники, имеющей возможность программирования, не допускается. Использование калькулятора для ЕГЭ по физике или географии, имеющего кнопку «прг» или аналогичную, нарушает правила сдачи экзамена. Такие устройства подлежат изъятию на время проведения испытаний.

Некоторые задают вопрос, можно ли использовать калькулятор на ЕГЭ по информатике. Преподаватели разъясняют, что сложность вычислений, задаваемых на экзамене по этому предмету, не требует применения счетных устройств, поэтому использование их не разрешается.

Запрещается приносить на экзамен устройства, которые могут предоставить возможность получения дополнительной информации: программируемые устройства и средства связи (смартфоны, айфоны, устройства, имеющие блютуз и т. д.).

Причина запрета программируемого

Причиной запрета на ЕГЭ программируемых и графических калькуляторов стала возможность использовать такие счетные устройства как шпаргалки.

Можно ли принести калькулятор на ОГЭ по математике? На этот предмет можно приносить только линейку.

Если в счетном устройстве нет функции программирования, то можно взять его на ЕГЭ по физике, химии, географии. Выбирая инженерный калькулятор, надо проверить его на правильность вычислений. Проще всего сделать это, задав ему вычисление тригонометрических функций. Синус 30° и косинус 60° равен 0,5, тангенс 45° — единице.

Термодинамика

Количество теплоты (энергии) необходимое для нагревания некоторого тела (или количество теплоты выделяющееся при остывании тела) рассчитывается по формуле:

Теплоемкость (С — большое) тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость (c — маленькое) вещества и массу тела по следующей формуле:

Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:

Фазовые превращения. При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:

При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:

При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:

Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):

Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:

Работа идеального газа:

Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p–V координатах. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:

Изменение внутренней энергии рассчитывается по формуле:

Первый закон (первое начало) термодинамики (ЗСЭ):

Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный процесс (V = const):

Изобарный процесс (p = const):

Изотермический процесс (T = const):

Адиабатный процесс (Q = 0):

КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:

Где: Q₁ – количество теплоты полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q₂ – количество теплоты переданное рабочим телом за один цикл холодильнику. Работа совершенная тепловой машиной за один цикл:

Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя T₁ и холодильника T₂, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД цикла Карно равен:

Абсолютная влажность рассчитывается как плотность водяных паров (из уравнения Клапейрона-Менделеева выражается отношение массы к объему и получается следующая формула):

Относительная влажность воздуха может быть рассчитана по следующим формулам:

Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S:

Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L:

Высота столба жидкости в капилляре:

При полном смачивании θ = 0°, cos θ = 1. В этом случае высота столба жидкости в капилляре станет равной:

При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Задания повышенного уровня сложности на 2 балла

Задания повышенной сложности оцениваются в 2 балла. Впрочем, первая часть ЕГЭ по физике проще второй, поэтому правильнее сказать, что эти задания средние по сложности. Всего в экзамене 11 задач из этой категории: 10 из первой части, 1 – из второй. В этих заданиях необходимо проанализировать ситуацию с точки зрения физика-экспериментатора.

Первая часть ЕГЭ по физике включает в себя задания трех типов:

• Выбор 2 из 5 утверждений
• Анализ изменения величин
• Установление соответствия

Рассмотрим пример каждого типа заданий.

1)   Выбор 2 из 5 утверждений.

Здесь необходимо проанализировать каждый пункт с точки зрения формул и законов физики

Важно заметить: в утверждениях никогда не встретится то, что невозможно обосновать

Выбранные варианты можно записать в любом порядке, а один балл можно получить, если выбрать одно правильное и одно неправильное утверждение.

Пример задания на выбор двух утверждений

Заметим, что пункты 1, 2, 4 связаны с температурой. Поэтому, проанализировав температуры, мы убьем сразу трех зайцев.

Запишем формулу для плотности, где M – молярная масса газа. Выразим температуру и применим ее для описания каждой точки графика.

Проанализируем полученные отношения:

• Температура 1 максимальна
• Температура 2 минимальна
• Температура 2 меньше температуры 1. Следовательно, в процессе 1-2 температура газа уменьшается. Первое утверждение верно.
• Температура 3 не является максимальной. Второе утверждение неверно.
• Отношение максимальной температуры 1 к минимальной температуре 2 равно 8. Утверждение 4 верно.

Рассмотрим утверждение 3. Из графика видим, что плотность в процессе 2-3 уменьшается. Применим формулу для массы тела:

Заметим, что масса постоянна. Так как плотность уменьшается, то объем должен увеличиваться. Утверждение 3 неверно.

Теперь проанализируем утверждение 5.

В процессе 3-1 плотность газа остается постоянной. Следовательно, объем тоже должен быть постоянным.

Работа газа зависит от увеличения или уменьшения объема. Так как объем не меняется, то работа не будет совершаться.

2) Анализ изменения величин

В этом задании описывается ситуация, затем начальные параметры меняют. Например, шарик катится с горки под действием силы тяжести, а потом массу шарика меняют. Нужно определить, как изменятся (увеличатся, уменьшатся, не изменятся) те или иные две величины.

Один балл можно получить, если вы верно определили изменение только одной величины.

Пример задания на анализ изменения величин:

Начнем со времени. Представим, что вы кидаете мячик параллельно полу с высоты колена, а потом поднимаетесь на 25 этаж своего дома и кидаете его с крыши. Будет ли он дольше лететь? Конечно, поэтому смело пишем, что время полета увеличится.

Теперь давайте разберемся с дальностью полета. Надо понимать, что эта задача – частный случай движения под углом к горизонту. Описываться эта задача будет теми же самыми уравнениями.

Важно помнить, что движение по оси OX будет постоянным. Ведь ускорение g действует только по оси OY!

Запишем уравнение для движения вдоль Ох:

Запишем уравнение для движения вдоль Ох:

Время увеличилось, скорость не изменилась. Зависимость прямо пропорциональная, поэтому путь тоже увеличится.

3) Установление соответствия

В этих заданиях необходимо установить соответствие между графиками и физическими величинами, либо между формулами и физическими величинами. Один балл можно получить при установлении одного правильного соответствия.

Пример задания на установление соответствия:

Для выполнения этого задания нужно вспомнить формулу для изменения импульса. С одной стороны, это изменение можно записать через силу и время, а с другой – через массу и изменение скорости.

Теперь вы знаете, как решать первую часть ЕГЭ по физике! Если хотите разобраться в остальных темах по физике и не только, обратите внимание на наши онлайн-курсы. Уже более 150 тысяч выпускников подготовились с нами к ЕГЭ. Кстати, у меня на курсах MAXIMUM тоже можно поучиться!

Кстати, у меня на курсах MAXIMUM тоже можно поучиться!