Задание 6 ЕГЭ по физике · задача 4DC05B
|
|
В момент камень бросают с начальной скоростью под углом к горизонту с некоторой высоты h (см. рисунок). Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение камня в процессе полёта, от времени t.
Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут представлять. (Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия камня отсчитывается от уровня )
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| ГРАФИКИ | ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | |||||||||||||
|
|
Показать ответ и разбор
Ответ: 21
Разбор
Привет! Давай разберёмся с этой задачей на кинематику и графики. Тема броска под углом к горизонту часто встречается, но если аккуратно расписать формулы, всё становится прозрачным.
Шаг 1. Анализируем движение камня
Камень бросили с высоты h под углом α к горизонту. Сопротивления воздуха нет, значит, на камень действует только сила тяжести. Ускорение камня — это ускорение свободного падения $\vec{g}$, которое направлено вертикально вниз.
Шаг 2. Разбираем график А
График А — это парабола ветвями вверх, причём в начальный момент времени величина не равна нулю, затем она уменьшается до какого-то минимума (но не до нуля), а потом снова растёт.
Давай проверим предложенные величины:
1) Проекция ускорения на ось y: $a_{y} = -g = const$. Это была бы горизонтальная прямая ниже оси t. Не подходит.
2) Кинетическая энергия: $E_{k} = mv$^2/2. Скорость камня в полёте меняется: сначала он летит вверх, его скорость уменьшается (достигает минимума в верхней точке траектории, где остаётся только горизонтальная составляющая $v_{x} = v_{0}\cos\alpha$), а затем, при падении, скорость снова растёт. Значит, кинетическая энергия сначала убывает до минимума (не равного нулю), а потом возрастает. Это идеально описывается параболой на графике А. А — 2.
3) Проекция импульса на ось y: $p_{y} = m v_{y} = m(v_{\text{0y}} - gt)$. Это линейная зависимость (прямая линия), идущая вниз. Не подходит.
4) Потенциальная энергия: $E_{p} = mgy$. Координата y меняется по закону $y = h + v_{\text{0yt}} - gt$^2/2. Это парабола ветвями вниз. Не подходит.
Шаг 3. Разбираем график Б
График Б — это горизонтальная прямая, лежащая ниже оси времени t. То есть это некая постоянная отрицательная величина.
Смотрим на наш список:
Мы уже выяснили, что проекция ускорения на ось y равна $a_{y} = -g$. Ускорение свободного падения постоянно и направлено против оси y, поэтому его проекция отрицательна и не меняется со временем. Это в точности график Б. Б — 1.
Итог:
А — кинетическая энергия (2)
Б — проекция ускорения на ось y (1)
Ответ: 21. Ты отлично справишься с такими заданиями, главное — не торопиться и проверять каждую величину по формулам!
Шаг 1. Анализируем движение камня
Камень бросили с высоты h под углом α к горизонту. Сопротивления воздуха нет, значит, на камень действует только сила тяжести. Ускорение камня — это ускорение свободного падения $\vec{g}$, которое направлено вертикально вниз.
Шаг 2. Разбираем график А
График А — это парабола ветвями вверх, причём в начальный момент времени величина не равна нулю, затем она уменьшается до какого-то минимума (но не до нуля), а потом снова растёт.
Давай проверим предложенные величины:
1) Проекция ускорения на ось y: $a_{y} = -g = const$. Это была бы горизонтальная прямая ниже оси t. Не подходит.
2) Кинетическая энергия: $E_{k} = mv$^2/2. Скорость камня в полёте меняется: сначала он летит вверх, его скорость уменьшается (достигает минимума в верхней точке траектории, где остаётся только горизонтальная составляющая $v_{x} = v_{0}\cos\alpha$), а затем, при падении, скорость снова растёт. Значит, кинетическая энергия сначала убывает до минимума (не равного нулю), а потом возрастает. Это идеально описывается параболой на графике А. А — 2.
3) Проекция импульса на ось y: $p_{y} = m v_{y} = m(v_{\text{0y}} - gt)$. Это линейная зависимость (прямая линия), идущая вниз. Не подходит.
4) Потенциальная энергия: $E_{p} = mgy$. Координата y меняется по закону $y = h + v_{\text{0yt}} - gt$^2/2. Это парабола ветвями вниз. Не подходит.
Шаг 3. Разбираем график Б
График Б — это горизонтальная прямая, лежащая ниже оси времени t. То есть это некая постоянная отрицательная величина.
Смотрим на наш список:
Мы уже выяснили, что проекция ускорения на ось y равна $a_{y} = -g$. Ускорение свободного падения постоянно и направлено против оси y, поэтому его проекция отрицательна и не меняется со временем. Это в точности график Б. Б — 1.
Итог:
А — кинетическая энергия (2)
Б — проекция ускорения на ось y (1)
Ответ: 21. Ты отлично справишься с такими заданиями, главное — не торопиться и проверять каждую величину по формулам!