Задание 5 ЕГЭ по физике · задача B0492e

Тема: 1.5 Механические колебания и волны · 2 балла · ответ подтверждён проверкой ФИПИ

t , c

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

х , см

4,0

2,8

0,0

– 2,8

– 4,0

– 2,8

0,0

2,8

4,0

Небольшой груз, покоящийся на гладком горизонтальном столе, соединён горизонтальной пружиной со стенкой. Груз немного смещают от положения равновесия вдоль оси пружины и отпускают из состояния покоя, после чего он начинает совершать гармонические колебания, двигаясь вдоль оси пружины. В таблице приведены значения координаты груза х в различные моменты времени t . Ось Ox направлена вдоль оси пружины. Выберите все верные утверждения о результатах этого опыта на основании данных, содержащихся в таблице.

 1) 

Период колебаний груза равен 0,8с.

 2) 

Частота колебаний груза равна 0,625Гц.

 3) 

В момент времени 0,4с кинетическая энергия груза равна нулю.

 4) 

В момент времени 1,2с модуль ускорения груза максимален.

 5) 

Модули сил, с которыми пружина действует на груз, в момент времени 0,2 с и в момент времени 0,6 с одинаковы.

Решить в тренажёре с автопроверкой →
Показать ответ и разбор
Ответ: 25 (верны: 2, 5)

Разбор

Посмотрим внимательно на таблицу. Координата груза изменяется так:
при $t = 0$ с: $x = 4{,}0$ см;
при $t = 0{,}8$ с: $x = -4{,}0$ см;
при $t = 1{,}6$ с: $x = 4{,}0$ см.

Значит, за $0{,}8$ с груз переходит из одного крайнего положения в другое, то есть проходит половину полного колебания. Полный период равен $T = 1{,}6$ с.

Теперь разберём утверждения.

1) Период колебаний груза равен 0,8 с.
Неверно. $0{,}8$ с — это только половина периода, так как за это время координата меняется с $+4{,}0$ см на $-4{,}0$ см, а полное повторение состояния происходит через $1{,}6$ с.

2) Частота колебаний груза равна 0,625 Гц.
Верно. Частота связана с периодом формулой $\nu = \dfrac{1}{T}$.
Подставляем: $\nu = \dfrac{1}{1{,}6} = 0{,}625$ Гц.

3) В момент времени 0,4 с кинетическая энергия груза равна нулю.
Неверно. В момент $t = 0{,}4$ с координата груза $x = 0$, то есть груз проходит положение равновесия. При гармонических колебаниях в положении равновесия скорость максимальна, поэтому кинетическая энергия максимальна, а не равна нулю.

4) В момент времени 1,2 с модуль ускорения груза максимален.
Неверно. В момент $t = 1{,}2$ с координата $x = 0$. Для гармонических колебаний $a = -\omega^2 x$, поэтому при $x = 0$ ускорение равно нулю. Модуль ускорения максимален в крайних положениях, где $|x|$ максимально.

5) Модули сил, с которыми пружина действует на груз, в момент времени 0,2 с и в момент времени 0,6 с одинаковы.
Верно. Сила упругости пружины подчиняется закону Гука: $F = kx$, а её модуль $|F| = k|x|$.
В момент $t = 0{,}2$ с: $x = +2{,}8$ см.
В момент $t = 0{,}6$ с: $x = -2{,}8$ см.
Модули отклонений одинаковы: $|+2{,}8| = |-2{,}8| = 2{,}8$ см, значит, одинаковы и модули сил упругости.

Итог: верны утверждения 2 и 5.

Ответ: 25.
← Предыдущая задачаВсе задачи №5 (79)Следующая задача →
Хочешь закрепить? В тренажёре — быстрые колоды по 5 задач этого номера с баллами по правилам ЕГЭ, подсказками ИИ и разбором ошибок. Тренировать задание 5 →