Задание 18 ЕГЭ по физике проверяет понимание физического смысла различных физических величин, их единиц измерения и взаимосвязей между ними. В этом задании требуется выбрать два или три правильных утверждения из пяти предложенных.
Для успешного выполнения задания 18 необходимо хорошо понимать физический смысл основных физических величин во всех разделах физики: механике, молекулярной физике, термодинамике, электродинамике, оптике и квантовой физике.
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Перемещение | Вектор, соединяющий начальное и конечное положения тела | метр (м) |
| Путь | Длина траектории, пройденной телом | метр (м) |
| Скорость | Быстрота и направление движения тела; отношение перемещения ко времени | метр в секунду (м/с) |
| Ускорение | Быстрота изменения скорости; отношение изменения скорости ко времени | метр на секунду в квадрате (м/с²) |
| Угловая скорость | Быстрота вращения тела; отношение угла поворота ко времени | радиан в секунду (рад/с) |
| Угловое ускорение | Быстрота изменения угловой скорости; отношение изменения угловой скорости ко времени | радиан на секунду в квадрате (рад/с²) |
| Период | Время одного полного колебания или оборота | секунда (с) |
| Частота | Число колебаний или оборотов в единицу времени; величина, обратная периоду | герц (Гц) |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Масса | Мера инертности тела и гравитационного взаимодействия | килограмм (кг) |
| Сила | Мера воздействия на тело со стороны других тел или полей | ньютон (Н) |
| Импульс тела | Произведение массы тела на его скорость | килограмм-метр в секунду (кг·м/с) |
| Импульс силы | Произведение силы на время ее действия | ньютон-секунда (Н·с) |
| Момент силы | Произведение силы на плечо силы (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы) | ньютон-метр (Н·м) |
| Момент инерции | Мера инертности тела при вращательном движении | килограмм-метр в квадрате (кг·м²) |
| Момент импульса | Произведение момента инерции на угловую скорость | килограмм-метр в квадрате на секунду (кг·м²/с) |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Работа | Мера изменения энергии тела; произведение силы на перемещение и на косинус угла между ними | джоуль (Дж) |
| Мощность | Работа, совершаемая в единицу времени; скорость совершения работы | ватт (Вт) |
| Кинетическая энергия | Энергия движения тела | джоуль (Дж) |
| Потенциальная энергия | Энергия взаимодействия тел или энергия тела в поле сил | джоуль (Дж) |
| Механическая энергия | Сумма кинетической и потенциальной энергий | джоуль (Дж) |
| КПД | Отношение полезной работы к затраченной работе | безразмерная величина (или %) |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Количество вещества | Число структурных единиц (атомов, молекул и т.д.), деленное на число Авогадро | моль (моль) |
| Молярная масса | Масса одного моля вещества | килограмм на моль (кг/моль) |
| Давление | Сила, действующая на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности | паскаль (Па) |
| Температура | Мера средней кинетической энергии хаотического движения молекул | кельвин (К) |
| Внутренняя энергия | Сумма кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия | джоуль (Дж) |
| Количество теплоты | Энергия, которую получает или отдает тело при теплообмене | джоуль (Дж) |
| Удельная теплоемкость | Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 К | джоуль на килограмм-кельвин (Дж/(кг·К)) |
| Удельная теплота плавления | Количество теплоты, необходимое для плавления 1 кг вещества при температуре плавления | джоуль на килограмм (Дж/кг) |
| Удельная теплота парообразования | Количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения | джоуль на килограмм (Дж/кг) |
| Удельная теплота сгорания | Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива | джоуль на килограмм (Дж/кг) |
| Энтропия | Мера необратимого рассеяния энергии; мера неупорядоченности системы | джоуль на кельвин (Дж/К) |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Электрический заряд | Физическая величина, характеризующая способность тел участвовать в электромагнитных взаимодействиях | кулон (Кл) |
| Напряженность электрического поля | Силовая характеристика электрического поля; сила, действующая на единичный положительный заряд | ньютон на кулон (Н/Кл) или вольт на метр (В/м) |
| Потенциал электрического поля | Энергетическая характеристика электрического поля; потенциальная энергия единичного положительного заряда | вольт (В) |
| Разность потенциалов (напряжение) | Работа электрического поля по перемещению единичного положительного заряда | вольт (В) |
| Электроемкость | Отношение заряда проводника к его потенциалу | фарад (Ф) |
| Диэлектрическая проницаемость | Отношение напряженности электрического поля в вакууме к напряженности поля в диэлектрике | безразмерная величина |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Сила тока | Заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени | ампер (А) |
| Плотность тока | Сила тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника | ампер на квадратный метр (А/м²) |
| Электрическое сопротивление | Физическая величина, характеризующая противодействие проводника электрическому току | ом (Ом) |
| Удельное электрическое сопротивление | Электрическое сопротивление проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения | ом-метр (Ом·м) |
| Электродвижущая сила (ЭДС) | Работа сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда | вольт (В) |
| Работа электрического тока | Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении заряда | джоуль (Дж) |
| Мощность электрического тока | Работа электрического тока в единицу времени | ватт (Вт) |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Индукция магнитного поля | Силовая характеристика магнитного поля; отношение максимальной силы, действующей на проводник с током, к произведению силы тока на длину проводника | тесла (Тл) |
| Магнитный поток | Произведение индукции магнитного поля на площадь контура и на косинус угла между вектором индукции и нормалью к плоскости контура | вебер (Вб) |
| Индуктивность | Отношение магнитного потока, пронизывающего контур, к силе тока в этом контуре | генри (Гн) |
| Магнитная проницаемость | Отношение индукции магнитного поля в веществе к индукции магнитного поля в вакууме | безразмерная величина |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Период электромагнитных колебаний | Время одного полного колебания | секунда (с) |
| Частота электромагнитных колебаний | Число колебаний в единицу времени; величина, обратная периоду | герц (Гц) |
| Длина электромагнитной волны | Расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одинаковых фазах | метр (м) |
| Скорость электромагнитной волны | Скорость распространения электромагнитных колебаний в среде | метр в секунду (м/с) |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Показатель преломления | Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде | безразмерная величина |
| Оптическая сила линзы | Величина, обратная фокусному расстоянию линзы | диоптрия (дптр) |
| Увеличение оптического прибора | Отношение размера изображения к размеру предмета | безразмерная величина |
| Величина | Физический смысл | Единица измерения в СИ |
|---|---|---|
| Энергия фотона | Энергия, переносимая фотоном; произведение постоянной Планка на частоту | джоуль (Дж) или электрон-вольт (эВ) |
| Работа выхода | Минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества | джоуль (Дж) или электрон-вольт (эВ) |
| Энергия связи ядра | Энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны | джоуль (Дж) или электрон-вольт (эВ) |
| Период полураспада | Время, за которое распадается половина радиоактивных ядер | секунда (с) |
| Активность радиоактивного источника | Число распадов ядер в единицу времени | беккерель (Бк) |
При решении задания 18 необходимо:
Выберите два верных утверждения о физических величинах и их единицах измерения в СИ.
Ответ: 24
Проанализируем каждое утверждение:
1. Единица измерения импульса тела – кг·м²/с.
Импульс тела p = m·v, где m – масса тела (кг), v – скорость тела (м/с).
Единица измерения импульса: [p] = [m]·[v] = кг·м/с.
Утверждение неверно, так как единица измерения импульса тела – кг·м/с, а не кг·м²/с.
2. Единица измерения момента силы – Н·м.
Момент силы M = F·r·sin(α), где F – сила (Н), r – плечо силы (м), α – угол между вектором силы и радиус-вектором.
Единица измерения момента силы: [M] = [F]·[r] = Н·м.
Утверждение верно.
3. Единица измерения работы силы – Н·м/с.
Работа силы A = F·s·cos(α), где F – сила (Н), s – перемещение (м), α – угол между вектором силы и вектором перемещения.
Единица измерения работы: [A] = [F]·[s] = Н·м = Дж.
Утверждение неверно, так как единица измерения работы силы – Дж или Н·м, а не Н·м/с.
4. Единица измерения мощности – Дж/с.
Мощность P = A/t, где A – работа (Дж), t – время (с).
Единица измерения мощности: [P] = [A]/[t] = Дж/с = Вт.
Утверждение верно, так как Дж/с = Вт.
5. Единица измерения кинетической энергии – кг·м/с².
Кинетическая энергия E_к = m·v²/2, где m – масса тела (кг), v – скорость тела (м/с).
Единица измерения кинетической энергии: [E_к] = [m]·[v]² = кг·(м/с)² = кг·м²/с² = Дж.
Утверждение неверно, так как единица измерения кинетической энергии – Дж или кг·м²/с², а не кг·м/с².
Таким образом, верными являются утверждения 2 и 4.
Выберите два верных утверждения о физических величинах.
Ответ: 12
Проанализируем каждое утверждение:
1. Индуктивность контура – это физическая величина, равная отношению ЭДС самоиндукции к скорости изменения силы тока в контуре.
ЭДС самоиндукции ε_i = -L·(dI/dt), где L – индуктивность контура, dI/dt – скорость изменения силы тока в контуре.
Отсюда L = -ε_i/(dI/dt).
Утверждение верно.
2. Электроемкость конденсатора – это физическая величина, равная отношению заряда конденсатора к напряжению между его обкладками.
Электроемкость конденсатора C = q/U, где q – заряд конденсатора, U – напряжение между обкладками конденсатора.
Утверждение верно.
3. Удельная теплоемкость вещества – это физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1°C.
Удельная теплоемкость вещества c = Q/(m·ΔT), где Q – количество теплоты, m – масса вещества, ΔT – изменение температуры.
Утверждение верно, но с уточнением: в СИ изменение температуры измеряется в кельвинах (К), а не в градусах Цельсия (°C). Однако, поскольку 1 К = 1°C, это утверждение можно считать верным.
4. Показатель преломления среды – это физическая величина, равная отношению скорости света в среде к скорости света в вакууме.
Показатель преломления среды n = c/v, где c – скорость света в вакууме, v – скорость света в среде.
Утверждение неверно, так как показатель преломления среды равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде, а не наоборот.
5. Период полураспада – это время, за которое распадается весь радиоактивный изотоп.
Период полураспада – это время, за которое распадается половина радиоактивных ядер.
Утверждение неверно.
Таким образом, верными являются утверждения 1 и 2.
Выберите три верных утверждения о физических величинах и их единицах измерения в СИ.
Ответ: 123
Проанализируем каждое утверждение:
1. Единица измерения магнитного потока – Тл·м².
Магнитный поток Φ = B·S·cos(α), где B – индукция магнитного поля (Тл), S – площадь контура (м²), α – угол между вектором индукции и нормалью к плоскости контура.
Единица измерения магнитного потока: [Φ] = [B]·[S] = Тл·м² = Вб.
Утверждение верно, так как Тл·м² = Вб.
2. Единица измерения индуктивности – Гн.
Индуктивность L = Φ/I, где Φ – магнитный поток (Вб), I – сила тока (А).
Единица измерения индуктивности: [L] = [Φ]/[I] = Вб/А = Гн.
Утверждение верно.
3. Единица измерения напряженности электрического поля – Н/Кл.
Напряженность электрического поля E = F/q, где F – сила, действующая на заряд (Н), q – заряд (Кл).
Единица измерения напряженности электрического поля: [E] = [F]/[q] = Н/Кл = В/м.
Утверждение верно, так как Н/Кл = В/м.
4. Единица измерения электрического заряда – А·с.
Электрический заряд q = I·t, где I – сила тока (А), t – время (с).
Единица измерения электрического заряда: [q] = [I]·[t] = А·с = Кл.
Утверждение верно, так как А·с = Кл.
5. Единица измерения энергии фотона – Дж·с.
Энергия фотона E = h·ν, где h – постоянная Планка (Дж·с), ν – частота (Гц).
Единица измерения энергии фотона: [E] = [h]·[ν] = Дж·с·Гц = Дж·с·с⁻¹ = Дж.
Утверждение неверно, так как единица измерения энергии фотона – Дж, а не Дж·с.
Таким образом, верными являются утверждения 1, 2 и 3.
Для успешного решения задания 18 необходимо знать определения, физический смысл и единицы измерения всех основных физических величин, а также формулы, связывающие эти величины. Основные формулы приведены в таблицах выше.