ЕГЭ, физика, 2024

ЕГЭ по физике 2024: полное руководство к успешной сдаче

Современное образование неразрывно связано с постоянным совершенствованием методов оценки знаний учащихся. Одним из ключевых этапов в жизни выпускника средней школы является сдача Единого государственного экзамена, включающего в себя различные предметы, в том числе и физику. Предстоящий ЕГЭ по физике 2024 года предоставляет ученикам возможность продемонстрировать свои знания и умения в области данной науки. Актуальность этого школьного предмета подчеркивается в условиях быстрого развития технологий и необходимости формирования компетентных специалистов, готовых к решению сложных задач. Таким образом, ЕГЭ по физике становится важным этапом в жизни выпускников, которые стремятся к успешному старту в будущей профессиональной деятельности.

В данной статье мы предлагаем Вам рассмотреть ключевые моменты и план подготовки к успешной сдаче этого экзамена.

В 2024 году внесли некоторые поправки в КИМ. Одна из главных: уменьшили количество заданий — теперь их 26 вместо 30.

Экзамен по-прежнему состоит из двух частей и проверяет знания 4 разделов физики, среди которых: механика, молекулярная физика, электродинамика и квантовая физика.

Из первой части убрали интегрированное задание на распознавание графических зависимостей и 2 задания на выявление соответствия формул и физических величин по механике и электродинамике. Во второй части будет удалена расчётная задача. Задание из первой половины перенесли из раздела «МКТ и термодинамика» в раздел «Механика».

В заданиях 21 и 23 в этом году будут только задачи по молекулярной физике или электродинамике, в задании 25 – расчетная задача по электродинамике (электростатика, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция), задач по оптике в этом году в данном задании не будет. Заданием 26 теперь станет расчетная задача по механике (динамика, законы сохранения в механике).

На сайте ФИПИ в кодификаторе по сравнению с 2023 годом уменьшили объём проверяемых элементов содержания, требований. Например, больше не будет заданий по специальной теории относительности, движению небесных тел. 

Ещё один важный пункт — максимальный первичный балл уменьшился с 54 до 45. Из-за снижения баллов цена одной ошибки может быть выше, при этом время выполнения работы осталось прежним – 3 часа 55 минут.

Общая структура экзамена представлена в следующем виде:

Первая часть:

1 Кинематика

2 Динамика

3 Импульс. Законы сохранения в механике

4 Статика. Гидростатика. Механические колебания и волны.

5 Механика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)

6 Механика (изменение физических величин в процессах и установление соответствия)

7 Молекулярная физика

8 Термодинамика

9 МКТ и Термодинамика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)

10 МКТ и Термодинамика (изменение физических величин в процессах, установление соответствия)

11 Электрическое поле. Законы постоянного тока

12 Магнитное поле. Электромагнитная индукция

13 Оптика. Электромагнитные колебания и волны

14 Электродинамика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)

15 Электродинамика (изменение физических величин в процессах и установление соответствия)

16 Основы СТО. Квантовая физика

17 Основы СТО. Квантовая физика (изменение физических величин в процессах, установление соответствия)

18 Выбор верных утверждений. Физический смысл физических величин, законов и закономерностей.

19 Определение показаний измерительных приборов

20 Планирование эксперимента

Вторая часть:

21 Качественная задача

22 Механика (Расчетная задача)

23 МКТ и Термодинамика. Электродинамика (Расчетная задача)

24 МКТ. Термодинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

26 Механика (Расчетная задача высокого уровня сложности и обоснование)

С чего начинать решение варианта

Согласно рекомендациям по подготовке к ЕГЭ по физике в 2024 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 2024 года.

Самые частые ошибки по предмету 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.

1. 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.

1. 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 сложных заданий по предмету.

На каких заданиях чаще всего теряют баллы и почему

Согласно анализу ФИПИ прошлого ЕГЭ 2023г., 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.

Разберём задание 21. Как было сказано ранее, это качественная задача.

В решении нужно будет расписать объяснение явления. Для примера возьмём тему электродинамика.

Задание 21. Качественная задача.

На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата вправо. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с ε.

Разбор задания:

1.  При перемещении движка реостата показания амперметра будут плавно уменьшаться, а вольтметр будет регистрировать напряжение на концах вторичной обмотки. Примечание: для полного ответа не требуется объяснения показаний приборов в крайнем правом положении. (Когда движок придет в крайнее правое положение и движение его прекратится, амперметр будет показывать постоянную силу тока в цепи, а напряжение, измеряемое вольтметром, окажется равным нулю.)

2.  При перемещении ползунка вправо сопротивление цепи увеличивается, а сила тока уменьшается в соответствии с законом Ома для полной цепи: I = ε/(r+R)

Изменение тока, текущего по первичной обмотке трансформатора, вызывает изменение индукции магнитного поля, создаваемого этой обмоткой. Это приводит к изменению магнитного потока через вторичную обмотку трансформатора. В соответствии с законом индукции Фарадея возникает ЭДС индукции во вторичной обмотке, а следовательно, напряжение U на ее концах, регистрируемое вольтметром.

Задание 22 Механика (Расчетная задача)

Груз массой M  =  75 кг медленно поднимают с помощью рычага, приложив вертикальную силу F (см. рис.). Рычаг, сделанный из однородного стержня массой m  =  10 кг и длиной L  =  4 м, шарнирно закреплен. Определите модуль силы F если расстояние b от оси шарнира до точки подвеса груза равно 1,6 м. Считать, что трение в шарнире отсутствует.

Разбор задания:

1. Рассмотрим силы, действующие на рычаг.

Считая, что рычаг поднимает груз медленно и равномерно, примем, исходя

из третьего и второго законов Ньютона, что

2. Рассмотрим равновесие рычага относительно оси вращения – шарнира О,

указав плечи сил на рисунке.

Отсюда:

Ответ: F=350H.

Сложности при решении подобных задач могут возникнуть из-за неправильного понимания работы рычага и неточного отображения сил на рисунке, а так же неверного применения уравнения равновесия. Также важно следить за единицами измерения и быть внимательным к деталям при выполнении расчётов.

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 Кл и обладающая массой 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:

• Понять, как электрическое поле влияет на заряженную каплю.

• Определить силы, действующие на каплю (силу тяжести и силу со стороны электрического поля).

• Применить условие постоянной скорости для составления уравнения, где сумма сил равна нулю.

• 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).

• 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:

Следовательно l₂ будет равно:

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: .

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 = , где v – скорость, которую приобрела частица.

Тогда частица приобретает скорость v = .

На частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца F_L=Bqv , где =1.

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

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

Ответ: =25·10^-6кг/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.

1. Выразим υ₂ из первого уравнения: υ₂= υ₁ –2 υ₀ и подставим во второе уравнение. Получим:

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

1. Скорость осколка:

Ответ: υ₁ = 900м/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.

Вывод:

Экзамен по физике подтвердил свою репутацию одного из самых сложных предметов ЕГЭ. Акцент был сделан на заданиях, требующих не только знания формул, но и умении их применять.

Особую трудность, как и прежде, вызвали комплексные задачи, объединяющие в себе разделы механики, термодинамики и электродинамики.

Таким образом, ЕГЭ по физике 2024 года продолжил тренд на усложнение и повышение требований к уровню подготовки экзаменуемых. Это подтверждает необходимость ранней профориентации и серьезной, вдумчивой работы на протяжении всего периода изучения физики в школе.