3 задание ЕГЭ физика

Q: Сколько баллов даёт задание 3 ЕГЭ по физике?

Максимум – 1 первичный балл. Норма времени на экзамене – около 3 мин. Уровень сложности – Б.

Q: Как подготовиться к заданию 3?

Прочитайте теорию выше: алгоритм, нужные факты и ловушки. Затем решите подход из 10 заданий с автопроверкой и разбором – первые без регистрации – и вернитесь к ошибкам. В пробниках Сотки номер встречается в полных вариантах ФИПИ с подсчётом баллов.

Импульс, работа, энергия

1 балл ≈ 3 мин уровень Б Работа силы, законы сохранения

Задание 3 – законы сохранения в механике: импульс, закон сохранения импульса, работа силы, кинетическая и потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии (кодификатор 1.4.1, 1.4.3, 1.4.4, 1.4.6–1.4.8). Ответ – число, 1 балл.

Алгоритм

Определи тип задачи: столкновение/отдача – импульс; подъём, падение, пружина, разгон – энергия; «какую работу совершила сила» – формула работы или теорема о кинетической энергии.
Запиши начальное и конечное состояние: скорости, высоты, деформации.
Составь одно уравнение и вырази искомое.

Формулы

Импульс	$\vec{p} = m \vec{v}$ ; изменение импульса $Δ \vec{p} = \vec{F} Δ t$
Сохранение импульса	$m_{1} {\vec{v}}_{1} + m_{2} {\vec{v}}_{2} = m_{1} {\vec{u}}_{1} + m_{2} {\vec{u}}_{2}$ (замкнутая система, $\vec{u}$ – скорости после взаимодействия)
Работа силы	$A = F s \cos α$ , $α$ – угол между силой и перемещением
Мощность	$N = \frac{A}{t} = F v \cos α$
Кинетическая энергия	$E_{к} = \frac{m v^{2}}{2} = \frac{p^{2}}{2 m}$
Потенциальная энергия	$E_{п} = m g h$ ; пружины $E_{п} = \frac{k x^{2}}{2}$
Теорема о кинетической энергии	$A_{всех сил} = E_{к 2} - E_{к 1}$
Сохранение энергии	$E_{к 1} + E_{п 1} = E_{к 2} + E_{п 2}$ (нет трения)

Разобранный пример (демоверсия). Сани равномерно переместили на 50 м, сила тяги совершила работу 500 Дж. Найдите силу трения. Сила тяги $F = \frac{A}{s} = \frac{500}{50} = 10$ Н. Движение равномерное, значит, сила трения уравновешивает силу тяги: $F_{тр} = 10$ Н. Ответ: 10.

Пример на импульс. Тележка 2 кг со скоростью 3 м/с сцепляется с покоящейся тележкой 1 кг: $2 \cdot 3 = (2 + 1) v$ , $v = 2$ м/с.

Знаки работы: сила по направлению движения – $A > 0$ ; против – $A < 0$ (трение, торможение); перпендикулярно – $A = 0$ (сила реакции опоры на горизонтали, центростремительная сила, сила тяжести при горизонтальном движении).

Ловушки: импульс – вектор: при отскоке от стены $Δ p = 2 m v$ , а не 0; при неупругом ударе механическая энергия НЕ сохраняется, а импульс сохраняется; кинетическая энергия растёт как квадрат скорости (скорость ×2 – энергия ×4); $h$ отсчитывается от выбранного нулевого уровня.

На экзамене

Удар, сцепка, выстрел, разрыв – импульс. Высота, пружина, разгон без трения – энергия.
Скорость выросла в n раз – кинетическая энергия выросла в n² раз.
При упругом отскоке со скоростью v изменение импульса равно 2mv.
Равномерное движение: сила тяги = сила сопротивления, работы равны по модулю.

Разобранные задания 3 из открытого банка ФИПИ

Пример 1 · код ФИПИ D593C1

Потенциальная энергия упругой пружины при её растяжении на 2 см равна 2 Дж. Найдите модуль изменения потенциальной энергии этой пружины при уменьшении её растяжения на 0,5 см.

Ответ: ___ Дж.

Показать ответ и решение

Ответ: 0,875

$E \propto x^{2}$ : при 1,5 см $E = 2 \cdot {(\frac{1, 5}{2})}^{2} = 1, 125$ Дж; $Δ E = 2 - 1, 125 = 0, 875$ Дж.

Пример 2 · код ФИПИ 107015

В инерциальной системе отсчёта тело движется по прямой в одном направлении под действием постоянной силы. За 2 с импульс тела изменился на 8 кг $\cdot$ м/с. Каков модуль силы?

Ответ: ___ Н.

Показать ответ и решение

Ответ: 4

$F = \frac{Δ p}{Δ t} = \frac{8}{2} = 4$ Н.

Пример 3 · код ФИПИ DC2D53

Тело движется по прямой в инерциальной системе отсчёта. На него в течение 3 с действует постоянная сила, направленная вдоль этой прямой и равная по модулю 24 Н. Каков модуль изменения импульса тела за это время?

Ответ: ___ кг·м/с.

Показать ответ и решение

Ответ: 72

$Δ p = F Δ t = 24 \cdot 3 = 72$ кг·м/с.

Частые вопросы о задании 3

Сколько баллов даёт задание 3 ЕГЭ по физике?

Максимум – 1 первичный балл. Норма времени на экзамене – около 3 мин. Уровень сложности – Б.

Что проверяет задание 3?

Как подготовиться к заданию 3?

Прочитайте теорию выше: алгоритм, нужные факты и ловушки. Затем решите подход из 10 заданий с автопроверкой и разбором – первые без регистрации – и вернитесь к ошибкам. В пробниках Сотки номер встречается в полных вариантах ФИПИ с подсчётом баллов.