Этот тест предназначен для изучающих углубленный курс физики - Advanced placement (AP). Успешная сдача экзамена АР даёт возможность студенту быть зачисленным в том числе в самые престижные вузы США и других стран, признающих АР программы.
Экзамен AP Physics B состоит из двух частей (I и II), каждая из которых длится 90 мин. В части I необходимо выбрать один верный ответ из пяти данных к каждому из 70 вопросов. В части II даются 6-8 задач, которые необходимо решить в свободной форме. Ответы и число баллов за их решение нами даны в скобках.
Примеры части I экзамена АР Physics B с выбором ответа.
На первой части экзамена калькулятором пользоваться запрещено. Ниже даны несколько примеров задач из части I экзамена АР Physics B.
К каждому из вопросов или неполных утверждений ниже предложены ответы или завершения утверждений. Выберите тот вариант ответа, который по-вашему подходит наилучшим образом в каждом случае.
Примеры части II экзамена АР Physics B со свободным ответом.
В части II экзамена разрешено пользоваться калькулятором и очень подробным списком формул по физике и математике (приведён ниже). Этот список является официальной шпаргалкой.
Ответьте на вопросы следующих заданий, за каждый правильный ответ из которых дается опереленное число баллов. Ответы для самоконтроля и число баллов приведены нами в скобках после формулировки задачи.
1. (Всего 10 очков). Женщина массой 70 кг и её сын массой 35 кг стоят на льду, как показано на рисунке. Затем они в течение 0,6 с отталкиваются друг от друга и начинают скользить в разные стороны. Скорость женщины сразу после того, как они оттолкнулись, составляет 0,55 м/с. Силой трения во время отталкивания можно пренебречь.
Вычислите начальную скорость сына после отталкивания (2 очка; 1,1 м/с)
Вычислите модуль средней силы, действующей со стороны матери на сына при отталкивании (2 очка; 64 Н)
Как модуль и направление средней силы, действующей на мать со стороны сына соотносятся с теми же параметрами средней силы, действующей на сына со стороны матери? Ответ обоснуйте. (3 очка; силы равны и напрвавлены противоположно друг другу)
После отталкивания силой трения уже нельзя пренебрегать, и мать, проехав по льду 7 м, останавливается. Считая, что коэффициент трения у матери и сына одинаков, вычислить, как далеко проедет сын до полной остановки. (3 очка; 28 м)
2. (Всего 15 очков) Грузовик массой 4700 кг, перевозящий ящик массой 900 кг, движется со скоростью 25 м/с вправо по прямой горизонтальной дороге, как показано на рисунке. Затем водитель начинает тормозить, в результате чего за следующие 3 с грузовик проезжает 55 м. Ящик не скользит в кузове автомобиля.
Вычислите ускорение грузовика, считая его постоянным (2 очка; -4,4 м/с2)
На рисуйте и обозначьте все силы, действующие на ящик при торможении (см. рис. ниже) (3 очка)
Вычислите минимальный коэффициент трения между ящиком и грузовиком, при котором ящик не скользит (3 очка; 0,45)
Обозначьте, является ли это трение трением покоя или скольжения (1 очко; покоя)
Допустим сейчас, что ящик может скользить по кузову грузовика без трения, но есть пружина жёсткостью 9200 Н/м, фиксирующая ящик в кузове, как это показано на рисунке. Сначала грузовик не движется.
Считая, что грузовик и ящик имеют одинаковое ускорение, вычислите удлинение пружины, когда грузовик ускоряется до скорости 25 м/с за 10 с (3 очка; 0,24 м)
Через некоторое время грузовик движется с постоянной скоростью 25 м/с, и ящик не движется относительно грузовика. Является ли при этом растяжение пружины больше, меньше или таким же, как было, когда грузовик ускорялся? Объясните (3 очка; меньше)
3. (15 очков). Ученик измеряет индукцию магнитного поля, создаваемого прямым проводником с постоянным током. Измеритель (Probe) магнитного поля помещают на различных расстояниях d от проводника, как показано на рисунке выше. На рисунке ниже на графике показана зависимость модуля индукции (Magnetic Field) от расстояния (Distance) до проводника результаты измерения в пяти точках, соединённые кривой. К сожалению, ученик забыл об индукции магнитного поля Земли, которая в этих местах имеет величину 0,05 мТ и направлена на север.
Постройте на графике новые точки, соответствующие только магнитному полю проводника (2 очка; точки должны лежать выше на 0,05 мТ)
Вычислите величину тока в проводнике (3 очка; 50 А)
Другой ученик, у которого нет измерителя магнитного поля, использует компас и известную величину индукции магнитного поля Земли, чтобы определить индукцию поля проводника с током. Выключив ток через проводник, ученик помещает компас на расстоянии 4 см от проводника, и компас точно указывает в сторону проводника (Wire), как показано на рисунке. Ученик затем включает ток силой 35 А, направленный от читателя.
Начертите на компасе прямую (приблизительно), вдоль которой будет расположена его стрелка после включения тока (2 очка; против часовой стрелки градусов на 30-80)
Вычислите на сколько градусов повернётся стрелка от своего первоначального положения (4 очка; 74 градуса)
Проводник является элементом цепи, содержащей источник тока с ЭДС 120 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.
Вычислить общее сопротивление цепи (2 очка; 3,4 Ом)
Вычислить мощность, которая рассеивается в контуре (2 очка; 4200 Вт)
4. (10 очков). Фонтан с уровня земли выбрасывает вверх воду со скоростью 6 м/с через отверстие радиусом 15 мм. Плотность воды 1000 кг/м3.
Вычислите объёмную скорость воды (3 очка; 4,2.10-3 м3/с)
Воду к фонтану подводят с помощью трубы радиусом 25 мм, через которую нагнетают воду с глубины 2,5 м. Вычислите давление воды в трубе на этой глубине (3 очка; 140 кПа)
Владелец фонтана хочет, чтобы фонтан поднимался на высоту 4,0 м при той же объёмной скорости воды. Для это необходимо изменить выходное отверстие фонтана. Вычислите радиус нового отверстия (4 очка; 12 мм)
5. (10 очков) Тонкая собирающая линза L с фокусным расстоянием 10 см используется в качестве увеличительного стекла для рассматривания объекта О, расположенного на расстоянии 6 см от линзы.
На рисунке обозначьте ход хотя бы двух лучей, а также положение и размер получаемого изображения (3 очка)
Является изображение действительным или мнимым? (1 очко; мнимым)
Обоснуйте свой ответ (1 очко)
Вычислите расстояние от изображения до линзы (2 очка; 15 см)
Передвигаем объект на 3 см вправо, как показано на рисунке. Как изменится размер изображения – станет больше, меньше или останется тем же? Ответ обоснуйте. (3 очка; станет больше)
6. (10 очков) 0,004 моля одноатомного газа изменяют свое состояние в соответствии с диаграммой pV, показанной на рисунке.
Вычислите Т2и Т3 (4 очка; 1500 К, 1800 К)
Вычислите работу, совершённую над газом в течение этого цикла (2 очка; -100 Дж)
Работа, совершённая над газом в течение этого цикла положительная, отрицательная или равна нулю? (1 очко; отрицательная)
Вычислите количество теплоты, полученное газом при переходе из состояния 1 в состояние 2 (3 очка; 60 Дж)
7. (10 очков) После ядерной реакции ядро алюминия оказалось неподвижным в возбуждённом состоянии, обозначенном 2713Al, как показано на рисунке слева. Возбужденное ядро возвращается к основному состоянию, испуская фотон (photon) энергией 1,02 МэВ, как показано на рисунке справа.
Ядро алюминия в основном состоянии имеет массу 4,48·10-26 кг. Применив нерелятивистские уравнения к движению ядер,
Вычислите длину волны фотона (3 очка; 1,22·10-12 м)
Вычислите импульс фотона в кг·м/с (2 очка; 5,43·10-22 кг·м/с)
Вычислите скорость «отдачи» ядра в м/с (3 очка; 1,21·104 м/с)
Вычислите кинетическую энергию движущегося ядра (2 очка; 3,28·10-18 Дж)
1. (Всего 10 очков). Женщина массой 70 кг и её сын массой 35 кг стоят на льду, как показано на рисунке. Затем они в течение 0,6 с отталкиваются друг от друга и начинают скользить в разные стороны. Скорость женщины сразу после того, как они оттолкнулись, составляет 0,55 м/с. Силой трения во время отталкивания можно пренебречь.
2. (Всего 15 очков) Грузовик массой 4700 кг, перевозящий ящик массой 900 кг, движется со скоростью 25 м/с вправо по прямой горизонтальной дороге, как показано на рисунке. Затем водитель начинает тормозить, в результате чего за следующие 3 с грузовик проезжает 55 м. Ящик не скользит в кузове автомобиля. 
Допустим сейчас, что ящик может скользить по кузову грузовика без трения, но есть пружина жёсткостью 9200 Н/м, фиксирующая ящик в кузове, как это показано на рисунке. Сначала грузовик не движется.
