Сборник вопросов и задач по физике. Пособие для учащихся 9-11 классов

Кавтрев А. Ф., Хаздан И. Б.

«Допущено исполнительным органом государственной власти 
г. Санкт-Петербурга – Комитетом по образованию»

СБОРНИК
вопросов и задач 
по физике

Пособие для учащихся 9–11 классов

КТК "ГАЛАКТИКА"
Москва, 2018

УДК   373.167.1:53+53
ББК   22.3я 721
К12

     Международная Ассоциация «Образование для Новой Эры», 
                        https://trizway.com

     Портал CREATIME, https://creatime.me/ – обучение решению
                        нестандартных жизненных задач

Р е ц е н з е н т ы: А. И. Слободянюк, доцент кафедры методики преподавания физики и информатики БГУ, канд. физ.-мат. наук; В. О. Богомолов, преподаватель физики лицея при БГУ; В. А. Назаркевич, 
учитель физики СШ № 167 г. Минска; Н. Н. Тюлькибаева, доктор 
пед. наук, профессор кафедры методики преподавания физики 
ЧПИ; Н. И. Лазаренко методист Гомельского ИПКУ.
Р е д а к т о р: А. А. Гин, мастер ТРИЗ.

К12  Кавтрев А. Ф., Хаздан И. Б. 
Сборник вопросов и задач по физике: Пособие для учащихся 9–11 классов. / Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: КТК «Галактика», 2018. – 326 с. ил.

         ISBN 978-5-9500662-6-9

Сборник адресован школьникам 9–11 классов. В него включены стандартные задачи с учетом требований Единого Государственного Экзамена (ЕГЭ).
Задания по каждой учебной теме представлены тремя блоками задач: А, Б 
и В, причем в этих блоках задачи с одинаковыми номерами аналогичны по 
содержанию. Задачу из блока А рекомендуется разобрать с учителем на уроке; 
аналогичную задачу из блока Б учащиеся решают на уроке самостоятельно; 
задача с похожим содержанием из блока В задается на дом. Предложенный 
подход позволяет реализовать три фазы обучения: пассивную, полуактивную 
и активную, что способствует прочному усвоению нового материала.
Каждый раздел данного сборника завершается итоговым тестом, который 
позволяет оценить степень усвоения материала учащимся.
В сборник включены анекдоты, цитаты из высказываний учеников, а также 
некоторые прогнозы выдающихся ученых. Эти включения позволят учащимся посмеяться и расслабиться, а учителю – провести нешуточное обсуждение 
изучаемого материала.
Сборник подготовлен авторами на основании идеи руководителя Международной Ассоциации «Образование для Новой Эры» мастера ТРИЗ 
А. А. Гина.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена 
в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного 
разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку 
вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим 
издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

                                                          © Кавтрев А. Ф., Хаздан И. Б., 2017
ISBN 978-5-9500662-6-9                    © Оформление, издание, КТК «Галактика», 2018

Оглавление

Предисловие ............................................................ 6
Основы кинематики ................................................... 8

1.  Механическое движение и его описание ...................................... 8
2.  Прямолинейное равномерное движение. Относительность  
механического движения .......................................................... 14
3.  Неравномерное движение. Средняя скорость. Ускорение ......... 21
4.  Перемещение при равноускоренном движении ......................... 26
5.  Движение тел под действием силы тяжести по вертикали .......... 34
6.  Криволинейное движение .......................................................... 39
Тест. Основы кинематики ...........................................44
Основы динамики .....................................................46

7.  Инерция. Первый закон Ньютона. Масса.................................... 46
8.  Сила. Второй закон Ньютона ...................................................... 49
9.  Третий закон Ньютона ................................................................ 52
10.  Сила упругости. Закон Гука ...................................................... 54
11.  Закон всемирного тяготения. Сила тяжести ............................. 57
12.  Движение тела под действием силы тяжести ........................... 59
13.  Вес тела. Невесомость. Движение планет и их спутников ........ 62
14.  Сила трения. Сила сопротивления среды ................................. 66
15.  Движение тела под действием силы трения ............................. 68
16.  Движение тела под действием нескольких сил ......................... 72
17.  Движение связанных тел .......................................................... 76
Тест. Основы динамики..............................................80
Элементы статики ....................................................83

18.  Равновесие тел ........................................................................ 83
Законы сохранения в механике ...................................87

19.  Импульс. Закон сохранения импульса ...................................... 87
20.  Механическая работа и мощность ............................................ 92
21.  Закон сохранения энергии ..................................................... 100
Тест. Законы сохранения в механике .........................107
Механические колебания и волны .............................110

22.  Механические колебания ....................................................... 110
23.  Механические волны. Звук ..................................................... 116
Тест. Механические колебания и волны ......................119

Оглавление 

Основы молекулярно-кинетической теории 
и термодинамики ...................................................122

24.  Основные положения молекулярно-кинетической теории ........122
24.  Масса и размеры молекул .........................................................123
26.  Основное уравнение молекулярно-кинетической теории .........127
27.  Температура и ее измерение ....................................................133
28.  Скорость молекул газа ........................................................... 139
29.  Уравнение состояния идеального газа ................................... 144
30.  Изопроцессы ......................................................................... 149
31.  Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха ....... 162
32.  Кристаллические и аморфные тела ........................................ 168
33.  Механические свойства твердых тел ...................................... 170
34.  Работа в термодинамике........................................................ 175
35.  Коэффициент полезного действия тепловых двигателей ....... 180
Тест. Основы молекулярно-кинетической теории 
и термодинамики ...................................................184
Электродинамика ...................................................187

36.  Закон сохранения электрического заряда .............................. 187
37.  Закон Кулона .......................................................................... 188
38.  Напряженность электростатического поля ............................. 192
39.  Разность потенциалов. Электрическое напряжение.  
Связь между напряженностью и напряжением ...................... 197
40.  Электрическая емкость конденсатора. Энергия  
заряженного конденсатора ................................................... 203
41.  Закон Ома для участка цепи ................................................... 208
42.  Электродвижущая сила. 3акон Ома для полной цепи ............. 217
43.  Электрический ток в различных средах .................................. 225
44.  Магнитное поле тока .............................................................. 229
45.  Электромагнитная индукция. ЭДС индукции .......................... 238
46.  Свободные электромагнитные колебания .............................. 247
47.  Вынужденные электромагнитные колебания.  
Переменный ток .................................................................... 256
48.  Электромагнитные волны ...................................................... 267
49.  Скорость света. Законы отражения и преломления света ...... 272
50.  Дисперсия света. Интерференция, дифракция света ............. 281
Тест. Электродинамика ...........................................285
Основы квантовой физики ........................................288

51.  Элементы теории относительности. Закон взаимосвязи  
массы и энергии ................................................................... 288

Оглавление 

52.  Фотоэффект. Фотоны ............................................................. 290
53.  Атомная физика ..................................................................... 296
54.  Физика атомного ядра ........................................................... 298
Тест. Основы квантовой физики ................................305

Ответы..................................................................308
Коды ответов к тестам .............................................320
Приложение ..........................................................321
Литература............................................................322
Об авторе ..............................................................323

Предисловие

...Обращаясь к этой теме, авторы прежде всего хотели повернуть физику лицом к учащимся.

Из ответа ученика.

В ваших руках необычный сборник задач по школьному курсу физики. 
Он принципиально отличается от всех известных задачников. 
Во-первых, данный задачник технологичен, он существенно упрощает работу учителя по обучению учащихся решению задач. Каждая 
типовая задача сборника представлена в трех видах, причем под одинаковыми номерами, в блоках А, Б и В. Это позволяет учителю решить 
на уроке вместе с учащимися новую задачу из блока А. Затем, также на 
уроке, дать им для самостоятельного решения похожую задачу из блока Б. И, наконец, предложить учащимся в качестве домашнего задания 
аналогичную задачу из блока В. Предлагаемый подход позволяет использовать известный психологам эффект: для усвоения нового навыка 
ученик должен последовательно пройти три фазы – пассивную, полуактивную и активную. Данный подход хорош тем, что позволяет научить 
решать задачи любого, даже самого слабого ученика.
Во-вторых, данный сборник содержит ряд тематических тестов, составленных на основе требований к Единому государственному экзамену (ЕГЭ). Дело в том, что сборники, предназначенные для подготовки 
к ЕГЭ, как правило, содержат варианты тестов, охватывающие весь курс 
физики. Такие тесты целесообразно использовать лишь в конце 11 класса, когда на серьезную подготовку к экзамену остается уже слишком 
мало времени. Приведенные же в данном задачнике тематические тесты по всем основным разделам курса физики позволяют оценить уровень подготовки школьников к ЕГЭ после прохождения каждого раздела.
В сборник включены анекдоты, цитаты из высказываний учеников, а 
также некоторые прогнозы выдающихся ученых. Эти включения позволят учащимся посмеяться и расслабиться, что по мнению психологов 
существенно повышает эффективность учебного процесса, а учителю – 
провести нешуточное обсуждение изучаемого материала, а также истории развития науки и техники.
Следует отметить, что данный сборник задач адресован как учителям, так и учащимся, самостоятельно изучающим физику на базовом 
уровне среднего (полного) общего образования. 

Предисловие 

При решении расчетных задач имеет смысл придерживаться следую
щего алгоритма:
• 
внимательно прочитайте условие задачи, причем обязательно 
2–3 раза, в противном случае вы рискуете начать решать совсем 
другую задачу;
• 
сделайте краткую запись условия задачи;
• 
выразите числовые данные в единицах СИ;
• 
сделайте рисунок или схему, это поможет вам глубже вникнуть 
в суть условия;
• 
запишите основные законы и формулы, на которых может быть 
основано решение задачи;
• 
решите задачу в общем виде и получите формулу для расчета;
• 
проверьте полученную формулу методом анализа размерности;
• 
подставьте числовые данные (в единицах СИ) в полученную формулу и выполните расчет;
• 
оцените правдоподобность полученного численного ответа;
• 
напишите слово «Ответ.», затем полученное число и укажите размерность.
Данный алгоритм составлен на основе анализа традиционных ошибок учащихся и позволяет избежать многих недоразумений и ошибок 
при решении задач.
Для упрощения расчетов в данном задачнике используются следующие округленные значения физических постоянных и иррациональных 
чисел:
Ускорение свободного падения 
 
g = 10 м/с2

Гравитационная постоянная  
 
G = 6,7 · 10–11 Н·м2/кг2

Средний радиус Земли  
 
 
R = 6,4 · 106 м
Постоянная Авогадро  
 
 
NA = 6 · 1023 моль–1

Универсальная газовая постоянная  
 
R = 8,3 Дж/(моль·К)
Нормальное атмосферное давление  
P0 = 105 Па
Коэффициент в законе Кулона  
 
k = 9 · 109 Н·м2/Кл2

Скорость света в вакууме 
 
 
c = 3 · 108 м/с
Постоянная Планка 
 
 
 
h = 6,6 · 10–34 Дж·с
Элементарный заряд  
 
 
e = 1,6 · 10–19 Кл
Масса покоя электрона 
 
 
me = 9,1 · 10–31 кг
1 электрон-вольт 
 
 
 
1 эВ = 1,6 · 10–19 Дж
Число π 
 
 
 
 
π = 3,14
В приложении в конце задачника приведена таблица со значениями 
кратных и дольных приставок к единицам физических величин СИ.

Основы кинематики

1.  Механическое движение и его описание

Блок А

1.А.1. Какая единица длины является основной в Международной 
системе единиц (СИ)?
1.А.2. Выразите в единицах СИ следующие значения:
а) 2,3 км, 50 дм, 320 см, 40 мм;
б) 30 минут, 0,5 ч, сутки;
в) 36 км/ч, 9 км/мин, 8 км/с, 30 м/мин.
1.А.3. С помощью линейки продемонстрируйте поступательное и 
вращательное движения.
1.А.4. Можно ли принять искусственный спутник Земли за материальную точку при расчете:
а) расстояния от спутника до Земли;
б) пути, пройденного спутником по орбите вокруг Земли за 
одну минуту, за один час;
в) размеров спутника?
1.А.5. В каком направлении (по ходу движения или против хода) 
движется рама велосипеда относительно:
а) поверхности Земли;
б) верхней части колеса;
в) велосипедиста?
1.А.6. Вертолет равномерно поднимается вертикально вверх. Какова траектория движения точки на конце лопасти винта 
вертолета в системе отсчета, связанной с:
а) винтом вертолета;
б) корпусом вертолета;
в) поверхностью Земли?
1.А.7. Спортсмен пробежал дистанцию 400 м по дорожке стадиона 
и возвратился к месту старта. Чему равен:
а) путь, пройденный спортсменом;
б) модуль его перемещения?

1.  Механическое движение и его описание 

1.А.8. На рис. 1 показаны перемещения шести материальных точек. Определите проекции векторов перемещения на оси 
координат.

1s

2s

3s

4s

5s

6s

y, м

x, м
0
2
4
6
8
10

2

4

6

8

10

    Рис. 1
1.А.9. Тело переместилось из точки с координатами х1 = 4 м, 
у1 = –1 м в точку с координатами х2 = 0 м, у2 = 2 м. Сделайте 
чертеж. Определите проекции вектора перемещения на оси 
координат и его модуль.
1.А.10.  На рис. 2 показана траектория движения материальной точки из начального положения А в положение В. Определите:
а) координаты точки в начале и конце движения;
б) проекции вектора перемещения на оси координат;
в) модуль вектора перемещения.

x, м
0

–10

–20

10

20

10
20
30
40

A

B

y, м

    Рис. 2
1.А.11. Тело переместилось из точки А, координаты которой 0 м и 
2 м, в точку В. Проекции вектора перемещения тела на оси 
координат соответственно равны 4 м и –3 м.

Основы кинематики 

 
Сделайте чертеж. Определите координаты точки В и вычислите модуль вектора перемещения тела.
1.А.12. Автомобиль преодолел подъем длиной 200 м с углом наклона к горизонту 30°. Определите графически проекции 
вектора перемещения на вертикальное и горизонтальное 
направления.
1.А.13. Вертолет, пролетев по прямой 400 км, повернул под прямым 
углом и пролетел еще 300 км.

 
Определите модуль перемещения вертолета и пройденный 
им путь.

Блок Б

1.Б.1. 
Какая единица времени является основной в Международной системе единиц (СИ)?
1.Б.2. 
Выразите в единицах СИ следующие значения:
а) 3,2 км, 341 дм, 14 см, 48 мм;
б) 0,5 суток, 6 ч, 3 минуты;
в) 54 км/ч, 60 км/ч, 11 км/с, 18 м/мин, 27 см/с.
1.Б.3. 
Движущийся по дороге велосипедист крутит педали. Каким 
при этом является движение педалей: поступательным или 
вращательным?
1.Б.4. 
Можно ли изучаемое тело принять за материальную точку, 
если:
а) вычисляют давление человека на грунт;
б) определяют высоту ракеты над поверхностью Земли во 
время ее полета;
в) определяют объем горошины.
1.Б.5. 
Два автомобиля движутся прямолинейно таким образом, 
что расстояние между ними не изменяется. Относительно 
каких тел каждый автомобиль находится в покое? Относительно каких тел автомобили движутся?
1.Б.6. 
Жонглер, стоя на равномерно движущейся лошади, подбрасывает мяч вертикально вверх, а затем его ловит. Какова 
траектория полета мяча в системе отсчета, связанной:
а) с движущейся лошадью;
б) с поверхностью Земли?