РЕШУ ЕГЭ — физика

Задания

Гонщик на мощном «болиде» стартует по горизонтальному прямому треку, вдавив педаль газа «в пол». Вначале ведущие колеса пробуксовывают, резина «горит», болид ускоряется, и пробуксовка в некоторый момент заканчивается. Далее мощность двигателя уже расходуется, кроме ускорения, на преодоление потерь на трение о дорогу и о воздух. Проанализируйте физические процессы, происходящие при ускорении этого автомобиля из состояния покоя до максимально возможной скорости при существующих условиях, оцените эту максимальную скорость и постройте примерный график зависимости скорости автомобиля от времени. Считайте, что максимальная мощность двигателя P  =  1200 л. с. (1 лошадиная сила  =  736 Вт), доля «мощности, подводимой к колесам» (КПД трансмиссии)  — $\eta=0,8,$ а сила трения о воздух определяется «скоростным напором» $F_в=\rho SV в квадрате ,$ где плотность воздуха $\rho\approx 1,27кг/м в кубе ,$ эффективная площадь поперечного сечения «болида» $S\approx 0,9м в квадрате .$

Решение.

1.  В начальный период разгона, когда «горит» резина, сила трения скольжения ведущих колес о трек максимальна, и ускорение болида также максимально и постоянно, а силой трения болида о воздух можно пренебречь.

2.  С ростом скорости при постоянной полной мощности $\eta P,$ подводимой к колесам, увеличивается доля полезной мощности двигателя болида, которая расходуется на увеличение его кинетической энергии, и уменьшаются

бесполезные потери на нагрев горящей резины: P_пол  =  F_тр · V.

3.  Когда эта доля достигает всей мощности, проскальзывание ведущих колес прекращается, и с ростом скорости сила их трения покоя о трек и ускорение болида начинают уменьшаться.

4.  С ростом скорости увеличивается доля полезной мощности, расходуемая на преодоление силы трения о воздух, и когда сумма ускоряющей силы трения о трек и силы трения о воздух обращается в ноль, ускорение болида прекращается, а его скорость достигает максимума.

5.  На максимальной скорости V полезная мощность $P_пол=\eta P=F_в умножить на V=\rho SV в кубе ,$

откуда

$V_макс= левая квадратная скобка \eta дробь: числитель: P, знаменатель: левая круглая скобка \rho S правая круглая скобка конец дроби правая квадратная скобка в степени левая круглая скобка дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби правая круглая скобка = левая квадратная скобка 0,8 умножить на 1200 умножить на дробь: числитель: 736, знаменатель: левая круглая скобка 1,27 умножить на 0,9 правая круглая скобка конец дроби правая квадратная скобка в степени левая круглая скобка дробь: числитель: 1, знаменатель: 3 конец дроби правая круглая скобка \approx 85м/с \approx 306км/ч.$

Ответ: 306.

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: п. 3 и п. 4) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей: (в данном случае: для анализа разгона автомобиля использованы закономерности поведения силы сухого трения и выражения для мощности и силы сопротивления воздуха в зависимости от скорости)	3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И ( ИЛИ ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И ( ИЛИ ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И ( ИЛИ ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.	2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.	0
Максимальный балл	3

№ п/п	№ задания	Ответ
1	24968	306.

Ключ