Задания ЕГЭ по физике: полный разбор с педагогом

Преподаватель физики и математики Моисеенко Александр Алексеевич специально для «Поступи Онлайн» разобрал и описал все нюансы заданий ЕГЭ по физике 2025 года. Вы можете уже сейчас посмотреть все варианты поступления в вуз с ЕГЭ по физике.

С чего начинать решение варианта на ЕГЭ по физике

Согласно рекомендациям по подготовке к ЕГЭ по физике в 2025 году, при решении экзаменационного варианта следует придерживаться следующего алгоритма:

1. Внимательно изучите инструкцию и правила оформления ответов.

• Обратите особое внимание на требования к записи решений и оформлению чертежей/графиков.

2. Распределите время на выполнение заданий обеих частей экзаменационной работы.

• Рекомендуется уделять больше времени части 2 с развернутыми ответами.

3. Начните с более простых заданий части 1.

• Задания на выбор ответа, установление соответствия и определение последовательности, как правило, требуют меньше времени.
• Выполнение этих заданий позволит вам набрать больше баллов.

4. После части 1 переходите к заданиям части 2.

• Уделите больше времени на решение расчетных задач и объяснение физических процессов.
• Эти задания требуют более глубокого понимания предмета.

5. Не забывайте проверять свои ответы, особенно в части 2.

• Перепроверяйте математические вычисления и правильность подстановки данных в формулы.
• Следите за единицами измерения.

Следуя этому алгоритму, вы сможете эффективно распределить время и силы, что позволит вам максимально использовать свои знания и навыки при сдаче ЕГЭ по физике 2025 года.

Разбор изменений ЕГЭ по физике в 2025

В современном образовании всё больше внимания уделяется тому, как оцениваются знания учащихся. Особенно важно это в контексте Единого государственного экзамена (ЕГЭ), который ждет выпускников средней школы. Физика занимает в этом экзамене особое место, ведь она является основой для многих современных технологий и инноваций.

В 2025 году выпускники смогут продемонстрировать свои знания и навыки в этой захватывающей области науки. Актуальность физики не вызывает сомнений: с её помощью мы решаем сложные задачи и создаём новые решения для современного мира. Поэтому ЕГЭ по физике — это не просто экзамен, а важный этап в жизни учеников, которые стремятся осуществить свои мечты и построить успешную карьеру.

Ежегодно структура экзамена и диапазон тем, которые могут попасться в различных заданиях подвергаются внесению некоторых коррективов. 2025 учебный год не стал исключением.

Важно отметить две вещи: 

• Структура и время решения КИМ обошлись без изменений, что означает, что количество заданий останется прежним – желающих сдать ЕГЭ по физике ждёт всего 26 заданий.
• Изменения коснулись заданий под номером: 2, 4, 8, 21, 22 и 26. В них расширился спектр проверяемых тем. 

В данной статье мы предлагаем рассмотреть какие именно изменения появились в контрольно-измерительных материалах и так ли сильно эти изменения могут повлиять на успех сдачи экзамена. А также поговорим об основных ошибках, совершаемых в новых заданиях и отметим на что именно стоит обратить внимание.

В первую очередь, разберём изменения в заданиях, коснувшиеся тем и даже разделов. Для удобства будем отмечать все добавленные нововведения подчёркиванием. 

На данный момент список тем и разделов для каждого затронутого задания выглядит следующим образом:

Задание № 2 (1 первичный балл):

1.2.4. Второй закон Ньютона.

1.2.6. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести, центр тяжести тела.

1.2.7. Сила упругости. Закон Гука.

1.2.8. Сила трения (сухое, скольжение, покоя). Коэффициент трения.

Задание № 4 (1 первичный балл):

1.3.1. Момент силы относительно оси вращения.

1.3.3. Условия равновесия твёрдого тела в ИСО.

1.3.6. Закон Архимеда. Условия плавания тел.

1.5.2. Период и частота колебаний. Математический маятник. Пружинный маятник.

1.5.4. Поперечные и продольные волны. Интерференция и дифракция волн.

1.5.5. Звук. Скорость звука.

Задание № 8 (1 первичный балл):

2.2.4. Количество теплоты. Удельная теплоемкость веществ.

2.2.5. Удельная теплота парообразования, плавления, сгорания топлива.

2.2.6. Элементарная работа в термодинамике. Вычисление работы по графику процесса на pV-диаграмме.

2.2.7. Первый закон термодинамики.

2.2.9. Принципы действия тепловых машин. КПД.

2.2.10. Максимальное значение КПД. Цикл Карно.

Задание № 16 (1 первичный балл):

4.2.1. Планетарная модель атома.

4.3.1. Нуклонная модель ядра Гейзенберга – Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы.

4.3.2. Радиоактивность. Альфа- и бета-распад. Электронный β-распад. Позитронный β-распад. Гамма-излучение.

4.3.3. Закон радиоактивного распада.

4.3.4. Ядерные реакции. Деление и синтез ядер.

Задание № 21 (3 первичных балла):

Механика.

Молекулярная физика. Термодинамика.

Электродинамика.

Задание № 22 (2 первичных балла):

Механика.

Молекулярная физика. Термодинамика.

Задание № 26 (4 первичных балла):

Кинематика.

Динамика.

Статика.

Законы сохранения в механике.

Проведём разбор изменённых заданий:

Задание № 2 (Закон всемирного тяготения. Сила тяжести, центр тяжести тела.)

Стопка из трёх одинаковых брусков, массой m=2кг каждый, покоятся на столе. На сколько уменьшится сила N, действующая со стороны стола на первый брусок, если убрать третий брусок? Ответ дать в H.

Решение: 

Применяя Второй закон Ньютона:

N+mg=0

Проецируя на ось О_у:

N-mg=0

N=mg

Так как мы знаем массу одно бруска, то без труда можем найти разницу в изменении массы всей конструкции стопки, а следовательно, и изменение силы реакции опоры:

△N=N₁-N₂=3mg-2mg=mg

△N=2*10=20H

Ответ: 20 H.

Задание № 4 (Звук. Скорость звука)

Труба (бас) издаёт звуки в диапазоне от ν₁ = 60 Гц до ν₂ = 6000 Гц.

Чему равно отношение граничных длин звуковых волн λ₁ / λ₂ этого диапазона?

Решение: 

1) Определим длину волны для нижней границы значения частоты: λ₁ = V₁ / ν₁

2) Определим длину волны для нижней границы значения частоты: λ₂ = V₂ / ν₂

3) Выразим отношение: λ₁ / λ₂ = V₁ / ν₁ ⋅ V₂ / ν₂ = ν₂ / ν₁

λ₁ / λ₂ = 6000 / 60 = 100 Гц

Ответ: 100 Гц.

Задание № 8 (Количество теплоты. Удельная теплоемкость веществ. Удельная теплота парообразования, плавления, сгорания топлива)

Газ в сосуде сжали, совершив работу, равную 500 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 350 Дж. Какое количество теплоты отдал газ окружающей среде? Ответ дать в джоулях.

Решение: 

1) Определим, чему равна работа газа: т.к. в условиях экзамена рассматривается равномерное скомпенсированное движение поршня, то работа внешних сил Авк по модулю будет равна работе поршня А. Получаем:

A_вн = -A

A = -A_вн = -500 Дж

2) Найдём количество теплоты: Q=A+△U

Q=-500+300=-150Дж - (знак минус в данной ситуации говорит о том, что тепло отдаётся)

Ответ: Q = 150 Дж.

Важно помнить! Многие типы заданий очень коварны к невнимательным и торопливым выпускникам. Необходимо уделять особое внимание знакам и тому что именно требуется указать в ответе.

Задание № 16 (Закон радиоактивного распада)

Ядра хрома 2456Cr испытывают β-распад с периодом полураспада 6 мин. В момент начала наблюдения в образце содержится 8⋅10²⁰ ядер этого изотопа хрома. Через какую из точек (1, 2, 3 или 4), кроме точки А, пройдёт график зависимости от времени числа ещё не распавшихся ядер хрома?

Решение:

1) Согласно закону радиоактивного распада число образующихся ядер золота будет меняться со временем по закону:

N = N₀ ⋅ 2^-t/T

2) Проверим равенство, подставляя значения для каждой из точек. Для удобства счёта отбросим множитель 1020:

Точка №1:  

1. 5 = 8 ⋅ 2^-6/6
2. 5 = 8 ⋅ 2^-1
3. 5 ≠ 4 - следовательно, этот выбор не является верным.

Точка №2:

1. 3 = 8 ⋅ 2^-12/6
2. 3 = 8 ⋅ 2^-2
3. 3 ≠ 2 - следовательно, этот выбор не является верным.

Точка №3:

1. 1 = 8 ⋅ 2^-18/6
2. 1 = 8 ⋅ 2^-3
3. 1 = 1 - следовательно, именно это и есть искомая точка.

Ответ: 3

Задание № 21 (Механика)

Два абсолютно упругих шарика подвешены на длинных нерастяжимых вертикальных нитях одинаковой длины так, что центры шариков находятся на одной высоте и шарики касаются друг друга (см. рис.). Вначале отклоняют в сторону в плоскости нитей легкий шарик, отпускают его, и после лобового удара о тяжелый шар легкий шарик отскакивает и поднимается на некоторую высоту h. Затем такой же опыт проводят, отклоняя из начального положения на ту же высоту тяжелый шар. Во сколько раз высота подъема легкого шарика после удара по нему тяжелым шаром будет отличаться от той, что была в первом случае? Масса легкого шарика намного меньше массы тяжелого, потерями энергии можно пренебречь. Ответ поясните, опираясь на законы механики.

Решение:

1)  Высота h подъема легкого шарика в первом случае, очевидно, будет равна той, на которую его подняли. Это следует из законов сохранения импульса и механической энергии при абсолютно упругом ударе о массивный шар  —легкий шарик просто отскакивает от неподвижного тяжелого с той же по модулю скоростью, с какой он к нему приближался, и поднимается на исходную высоту.

2)  Когда отклонили тяжелый шар, он будет перед столкновением с неподвижным легким шариком иметь ту же скорость υ, что и легкий шарик в первом случае.

3)  В системе отсчета, связанной с тяжелым шаром, относительная скорость υ легкого шарика после отскока сохранится по модулю, но изменит свое направление на противоположное.

4)  Переходя обратно в неподвижную систему отсчета, по закону сложения скоростей получаем, что отскок легкого шарика происходит с удвоенной скоростью: 2υ.

5)  При дальнейшем движении легкого шарика с удвоенной начальной скоростью в силу закона сохранения энергии 

m ⋅ (2υ) / 2² = mgh

 (m  — масса шарика) высота подъема легкого шарика будет в 4 раза больше, чем в первом случае: H=4h.

Ответ: высота подъема будет в 4 раза больше.

Важно знать! Основная сложность этого задания заключается в неопытности общения выпускников на техническом языке. Довольно часто человек, сдающий экзамен достаточно чётко понимает, что от него требуют, и что требуется описать ему для решения поставленной задачи, однако имеет затруднения именно на этапе построения самого алгоритма решения. Решается эта проблема лишь одним способом: необходимо прорешивать большое количество заданий данного типа.

Задание № 22 (Молекулярная физика. Термодинамика)

Один моль идеального одноатомного газа участвует в некотором процессе, в котором теплоемкость газа постоянна. В начале этого процесса газ имеет давление 200 кПа и занимает объем 1 л. В ходе процесса газ расширяется до объема 8 л и его давление становится равным 100 кПа. При этом газ получает от окружающих тел количество теплоты 1,8 кДж. Во сколько раз теплоемкость газа в этом процессе превышает изохорическую молярную теплоемкость одноатомного идеального газа?

Решение:

1) Температуру в первом и во втором случае можно найти из закона Менделеева — Клапейрона:

T = pV / υR

2)   Тогда разность температур равна:

△T = p₂V₂ - p₁V₁ / υR

3) Молярная теплоемкость вычисляется по формуле:

C = △Qυ / △T = △QR / p₂V₂ - p₁V₁

4) Молярная теплоемкость при постоянном объеме для одноатомного идеального газа равна:

C_v = 3 / 2 R

5) Найдём отношение теплоемкостей:

C / C_V = △QR / p₂V₂ - p₁V₁ 2 / 3R = 1,8 ⋅  10³ Дж / 10⁵Па ⋅ 8 ⋅ 10^-3м3 - 2 ⋅ 10⁵Па ⋅ 10^-3м³ ⋅ 2 / 3 = 2

Ответ: 2.

Обратите внимание! Формулы для решения задач с развёрнутым ответом должны строго соответствовать приведённым в кодификаторе. Если формулы, которую Вы собираетесь использовать для решения задачи, нет в кодификаторе, то такую формулу необходимо выводить, или, на крайний случай, приводить её название и пояснять, как именно она относится к решению данного задания.

Задание № 26 (Статика)

На наклонной шероховатой плоскости покоится цилиндр с радиусом 30 см и массой 3 кг, обмотанный легкой невесомой нитью. Угол наклона плоскости к горизонту равен 30°. Между цилиндром и плоскостью сила трения такая, что он покоится. Найдите силу натяжения нити.

Решение:

1) Рассмотрим задачу в системе отсчета, связанной с Землей. Будем считать эту систему отсчета инерциальной (ИСО).

2) Описываем цилиндр моделью твердого тела (форма и размеры тела неизменны, расстояние между двумя точками тела остается неизменным).

3) Любое движение твердого тела является суммой составляющих поступательного и вращательного движений. Поэтому условий равновесия твердого тела в ИСО ровно два: одно −для поступательного движения, другое − для вращательного движения.

4) В качестве оси, относительно которой будем считать сумму моментов сил, действующих на цилиндр, выберем ось, проходящую перпендикулярно плоскости рисунка через точку касания цилиндра плоскости А.

5)  Нить невесома, поэтому модуль силы натяжения нити в любой ее точке один и тот же.

6) Исходя из правила моментов относительно точки А:

mgsinα ⋅ R - T ⋅ 2R = 0

Тогда сила натяжения нити равна

T = mgsinα / 2 = 3 ⋅ 10 ⋅ 0,5 / 2 = 7,5 H

Ответ: 7,5 H.

Частой проблемой на экзамене является нехватка времени и вытекающее из этого волнение. В данной обстановке довольно часто решение на листах приводится правильное, однако в бланки заносятся ответы с ошибками, неверными знаками или неправильным количеством знаков после запятой. Для устранения подобных трудностей советуем взять привычку хотя бы раз в две недели или месяц прорешивать полный вариант с заполнением ответов в бланки, которые можете найти в интернете.

Ежегодные изменения ЕГЭ стали уже своеобразной традицией. Подобные потрясения могут пугать и вводить в заблуждение выпускников и будущих абитуриентов различных учебных заведений. Однако, на примере сегодняшнего списка заданий, мы собственным примером смогли доказать, что ничем серьёзным и страшным эти нововведения нам не грозят. Напротив, постарайтесь воспринимать подобные перестановки в КИМах как, например, игру в карты, в которой кто-то решил сменить часть колоды, что даёт Вам возможность подготовиться к новым заданиям раньше других и заработать дополнительные баллы.

Самые частые ошибки по физике и как их не сделать

Средний балл по физике в 2023 году – 54,85 в 2022 – 54,11, в 2021 и в 2020 – 55, 1 и 54,5 соответственно. Это свидетельствует о том, что решение физических задач является для выпускников сложным заданием. Наибольшее затруднение вызывают задания, связанные с электродинамикой, – их делают 48% выпускников. Чуть лучше ситуация обстоит с квантовой физикой, термодинамикой и механикой – их делают от 54% до 58% учащихся.

Типичные ошибки, которые могут стоить баллов

На ЕГЭ по физике ошибки часто возникают не из-за недостатка знаний, а из-за стресса и спешки. Даже если вы хорошо знаете предмет, неправильное оформление ответов или невнимательность могут привести к потере баллов.

1. Математическая часть

Забывание единиц измерения: торопясь, ученики могут забыть указать единицы измерения в ответах. Внимательно проверяйте каждый ответ, даже если задание кажется простым.

Неправильное округление: некоторые ученики, которые приучились во время подготовки округлять ответы, делают это и на экзамене, не вчитываясь в условия задания. А ведь именно там обычно и кроется важное уточнение по поводу того, в какой форме записывать ответ в бланк.
Проблемы с тригонометрией: недостаточное внимание к тригонометрическим функциям может привести к ошибкам в решении задач. Включите в свой план подготовки повторение этих тем, чтобы не терять баллы из-за волнения.

Путаница в формулировках: стресс может привести к путанице в формулировках, "на сколько" и "во сколько". Приучите себя быть внимательным к таким деталям во время подготовки.

Неправильное использование приставок: важно понимать и правильно использовать приставки в системе СИ.

Проблемы с решением систем уравнений: необходимо отработать навыки решения систем уравнений, которые часто встречаются в задачах по физике.

Неправильное чтение графиков: умение читать и анализировать графики необходимо для решения многих задач. Практикуйтесь в чтении графиков во время подготовки.

2. Физическая часть

Неправильный анализ физического процесса: необходимо глубоко понимать физические процессы и явления, чтобы правильно решить задачу. Используйте черновик для записи вспомогательных мыслей и добирайтесь до сути задачи.

Неправильный выбор формулы: в физике существует множество формул, необходимо уметь выбирать правильную формулу для решения задачи. Регулярно повторяйте формулы и практикуйтесь в их применении.

Невнимательность при чтении задания: внимательно читайте условие задачи, ищите подсказки и не пропускайте важных деталей.

3. Вторая часть экзамена

Неполнота ответа: в ответ должны входить все необходимые формулы, законы и расчеты. Старайтесь решать задачу на максимум, выписывая на черновик все возможные варианты, а затем переписывая самые необходимые на бланк.

Отсутствие переноса ответа на бланк: проверьте, что вы переписали ответ на бланк в конце экзамена.

Отсутствие системы координат и обозначений в рисунке: внимательно оформляйте рисунки, чтобы они содержали все необходимые элементы.

Отсутствие рисунка: если в задании требуется нарисовать рисунок, не забывайте это сделать.

• Вывод: чтобы избежать ошибок на ЕГЭ по физике, необходимо тщательно подготовиться, уделить внимание всем разделам предмета, отработать навыки решения задач, правильно оформлять ответы и быть внимательным во время экзамена.

Разбор других сложных заданий по физике. Где чаще всего теряют баллы и почему

Согласно анализу ФИПИ ЕГЭ 2023 г., можно заметить резкий спад во второй части. Процент правильно решённых задач по-прежнему остаётся на низком уровне. Стоит сказать, чтобы набрать максимум баллов, нужно решить не менее 100 задач из каждого раздела.

Задание 23. МКТ и термодинамика. Электродинамика (расчетная задача)

Пластины большого по размерам плоского заряженного воздушного конденсатоpa расположены горизонтально на расстоянии d  = 1 см друг от друга. В пространстве между пластинами падает капля жидкости, несущая на себе электрический заряд q=8*10^-11 Кл и обладающая массой m=4*10^-6 кг. При каком напряжении между пластинами скорость капли будет постоянной? Влиянием сопротивления воздуха пренебречь.

Разбор задания:

Между пластинами существует однородное электрическое поле, линии напряженности которого направлены вертикально вверх (от положительной пластины к отрицательной). На положительно заряженную каплю со стороны электрического поля действует сила

направленная вертикально вверх.

Запишем второй закон Ньютона для частицы:

Где E – вектор напряженности, a – ускорение капли.

Так как скорость капли постоянна, то ее ускорение равно нулю, значит, второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось запишется в виде:

Напряжение между пластинами равно:

Ответ: U=5кВ.

В задаче о заряженной капле между двумя пластинами сложность состоит в электростатическом взаимодействии и необходимости определить напряжение между пластинами. Задача требует расчёта сил, действующих на каплю.

Важно понимать:

• Как электрическое поле действует на заряженную каплю: сила, действующая на каплю, направлена в сторону, противоположную направлению поля, если заряд капли положительный, и в том же направлении, если заряд капли отрицательный.
• Как связана сила, действующая на каплю, с напряженностью поля и зарядом капли: сила равна произведению заряда капли на напряженность поля.
• Как связана скорость капли с силой, действующей на нее: если скорость постоянна, то равнодействующая на каплю сила равна нулю.

Чтобы успешно решить задачу, нужно:

1. Понять, как электрическое поле влияет на заряженную каплю.
2. Определить силы, действующие на каплю (силу тяжести и силу со стороны электрического поля).
3. Применить условие постоянной скорости для составления уравнения, где сумма сил равна нулю.
4. Правильно использовать формулы для расчета силы со стороны электрического поля (F = qE) и силы тяжести (F = mg), а также формулу для напряженности поля между пластинами конденсатора (E = U/d).
5. Следить за единицами измерения всех величин.

Задание 24. МКТ. Термодинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)

В горизонтально лежащей пробирке находится воздух, заблокированный ртутью. Уровень воздуха в горизонтальном состоянии 24 см, длина столбика ртути 21 см. Пробирку переворачивают в вертикальное положение так, что отпаянная часть пробирки находится сверху. Каков будет уровень воздуха в вертикальном положении, если длина ртути не меняется, а атмосферное давление составляет 739 мм рт. ст.?

Разбор задания:

Для наглядности нарисуем пробирку.

Необходимо найти l₂.

До переворачивания давление воздуха в пробирке было равно атмосферному давлению:

p₁= p₀

После перемещения трубки в вертикальное положение ртуть дополнительно будет давить на воздух. Давление столбика ртути высотой 21 см равно 210 мм рт. ст. Таким образом, давление воздуха станет:

p₂ = p₀ + p_ртути

Так как процесс происходит при постоянной температуре, то, согласно закону Бойля  — Мариотта, для воздуха справедливо условие:

где p, V и l с разными индексами соответствуют давлению, объему и длине столбика воздуха в пробирке до и после переворота.
Подставив сюда p₁ и p₂, получим:

Ответ: 19 см.

Задача про уровень воздуха в перевёрнутой пробирке с ртутью сложна тем, что необходимо учитывать изменение высот, давление и равновесие между внутренним и внешним давлением.

Трудности с задачей могут быть связаны с:

• Непониманием принципа равновесия давления.
• Неправильным применением формулы для давления жидкости.
• Неучитыванием изменения высоты столбов воздуха и ртути.
• Неправильным преобразованим единиц измерения.
• Непониманием основных газовых законов (закон Бойля — Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля и закон Клапейрона — Менделеева).

Задание 25. Электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)

Изначально покоящаяся частица проходит в электрическом поле от одной точки до другой, напряжение между ними составляет U = 5кВ. После она попадает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции, его модуль B = 2Тл. Радиус траектории частицы в поле равен R = 0,25м. Найти отношение массы частицы к ее электрическому заряду: m/q.

Разбор задания:

Первоначально покоящаяся заряженная частица разгоняется электрическим полем, работа которого равна изменению кинетической энергии: A=ΔW_к; при этом работа электрического поля по перемещению заряда A=qU, изменение кинетической энергии первоначально покоящейся частицы ΔW_к = mv²/2, где v – скорость, которую приобрела частица.

Тогда частица приобретает скорость v = √2qU/m.

На частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца FL=Bqv sin α, где sin α =1.

Данная сила становится причиной ускорения, которое по второму закону Ньютона равно a = F/m.

Так как центростремительное ускорение равно a=v²/R, то , объединяя уравнения, находим отношение массы частицы к ее заряду:

Ответ: m/q =25·10^-6 кг/Кл.

Сложности с задачей про частицу в электрическом поле могут возникнуть по нескольким причинам:

• Физика: непонимание силы Лоренца, работы поля и кинетической энергии, применение законов Ньютона.
• Математика: путаницы с формулами, ошибки в вычислениях, неверные единицы измерения.
• Общая невнимательность: неправильно поняли условие или запутались в порядке действий.

Совет: учите теорию, смотрите примеры, решайте больше задач - и всё получится!

Задание 26. Механика (расчетная задача высокого уровня сложности и обоснование)

Снаряд массой 4 кг, летящий со скоростью 400 м/с, разрывается на две равные части, одна из которых летит в направлении движения снаряда, а другая  — в противоположную сторону. В момент разрыва суммарная кинетическая энергия осколков увеличилась на величину ΔE = 0,5МДж. Определите скорость осколка, летящего по направлению движения снаряда. Сопротивлением воздуха пренебречь. Обоснуйте применимость законов, используемых для решения задачи.

Разбор задания:

Начнём с обоснования:

1. Введём инерциальную систему отсчёта, связанную с Землёй, и направим ось Оx системы координат в направлении начальной скорости движения снаряда.
2. При описании движения снаряда и осколков используем модель материальной точки.
3. Для описания разрыва снаряда использован закон сохранения импульса системы тел. Он выполняется в инерциальной системе отсчёта, если сумма внешних сил, приложенных к телам системы, равна нулю.
В данном случае из-за отсутствия сопротивления воздуха внешней силой является только сила тяжести mg, которая не равна нулю. Но этим можно пренебречь, считая время разрыва снаряда малым. За малое время разрыва импульс каждого из осколков меняется на конечную величину за счёт больших внутренних сил, разрывающих снаряд при взрыве. По сравнению с этими большими силами конечная сила тяжести пренебрежимо мала.
4. Так как время разрыва снаряда считаем малым, то можно пренебречь и изменением потенциальной энергии снаряда и его осколков в поле тяжести в процессе разрыва.

Теперь приступим к самому решению задачи:

1. Запишем для снаряда закон сохранения импульса в проекциях на ось Ох и закон сохранения энергии для снаряда:

где: 2m – масса снаряда до взрыва;
υ₀ – модуль скорости снаряда до взрыва;
υ₁ – модуль скорости осколка, летящего вперёд;
υ₂ – модуль скорости осколка, летящего назад.
Выразим υ₂ из первого уравнения: υ₂= υ₁ –2 υ₀ – и подставим во второе уравнение. Получим:

Из двух корней этого квадратного уравнения выбираем наибольший, так как он соответствует условию задачи: υ₁ > υ₀

Скорость осколка:

Ответ: υ₁ = 900 м/с

Сложности при решении данной задачи могут быть связаны с:

1) Пониманием законов сохранения импульса и энергии:
- необходимо знать, что при разрыве снаряда на осколки суммарный импульс системы должен сохраняться;
- необходимо понимать, что при увеличении кинетической энергии осколков происходит изменение их скоростей.

2) Умением применять законы сохранения к конкретной задаче:
- необходимо уметь применять закон сохранения импульса для определения скорости осколка, летящего в направлении движения снаряда;
- необходимо уметь применять закон сохранения энергии для определения изменения кинетической энергии осколков.

3) Умением решать систему уравнений:
- необходимо уметь составлять систему уравнений, используя законы сохранения импульса и энергии, и решать ее для нахождения скорости осколка.

4) Обоснованием применимости законов:
- необходимо обосновать применимость законов сохранения импульса и энергии в данной задаче, учитывая условия задачи и отсутствие сопротивления воздуха.

Для решения данной задачи, можно использовать следующий подход:

1) Обоснование применимости законов сохранения импульса и энергии: учитывая, что сопротивление воздуха пренебрежимо, можно считать, что система осколков движется в вакууме, где действуют только внутренние силы. В таком случае, можно применить законы сохранения импульса и энергии, так как они описывают изменение импульса и энергии системы только под действием внутренних сил.

2) Решение задачи:
- используя закон сохранения импульса, можно записать уравнение для импульсов осколков до и после разрыва снаряда;
- используя закон сохранения энергии, можно записать уравнение для кинетических энергий осколков до и после разрыва снаряда;
- решая систему уравнений, можно найти скорость осколка, летящего в направлении движения снаряда.

Важно убедиться, что применяемые законы и подходы соответствуют условиям задачи и физической ситуации, а также учитывать ограничения и предположения, сделанные при решении.

Выводы:

• Экзамен по физике подтвердил свою репутацию одного из самых сложных предметов ЕГЭ. Акцент был сделан на заданиях, требующих не только знания формул, но и умения их применять.
• Особую трудность, как и прежде, вызвали комплексные задачи, объединяющие в себе разделы механики, термодинамики и электродинамики.

Надеемся, у нас получилось придать вам немного уверенности и поднять мотивацию для изучения нового материала!

Текст подготовил Моисеенко Александр Алексеевич, преподаватель физики и математики