Петрович Г.И. Анализ задач тренировочного тестирования по физике 2007 года

В данной статье проведен экспресс-анализ заданий контрольного теста из пособия "Физика: готовимся к централизованному тестированию: Анализ ошибок. Комментарии к ответам. Тренировочные тесты / Респ. ин-т контроля знаний М-ва образования Респ. Беларусь. — Минск: Аверсев, 2007".

Пункт 1

Задача А1 содержит математическую "изюминку". Так как сумма углов α₁=55° и α₂=35⁰ равна 90°, то эту задачу можно и следует решать, не вычисляя значений синусов и косинусов этих углов, а используя общеизвестные соотношения:

Ответ в задаче А1 не зависит от значений углов α₁, α₂ и промежутка времени ∆t.

Пункт 2

Задача A3 сформулирована антинаучно. Нет определения расстояния между телами: расстояния между разными точками тел различны.

Закон всемирного тяготения Ньютона задает алгоритм нахождения направления и модуля гравитационной силы взаимодействия двух материальных точек, а не произвольных тел.

Пункт 3

В задании A11, вопреки утверждению авторов, тепловой двигатель не является идеальным, так как теплообмен между рабочим телом двигателя (идеальным газом), нагревателем (теплоотдатчиком) и холодильником (теплоприемником) происходит не по циклу Карно, который является 4-тактным и состоит из чередующихся между собой двух изотермических и двух адиабатических процессов.

Названия "идеальный тепловой двигатель" и "цикл Карно" — синонимы: мы говорим "идеальный тепловой двигатель", а подразумеваем "цикл Карно"; мы говорим "цикл Карно", а подразумеваем "идеальный тепловой двигатель"!

Пункт 4

Задача А13 соответствует школьному курсу физики, но является сложной расчетной задачей.

Основное время при решении этой задачи уходит на вывод формулы для подсчета изменения электроемкости плоского конденсатора при указанном способе заполнения пространства между его обкладками однородным диэлектриком (ε_r>1) :

Задание А13 следовало бы отнести к заданиям типа В.

Пункт 5

Задача А14 является сложнейшей задачей на нахождение распределений токов, напряжений и мощностей в разветвленных электрических цепях постоянного тока.

Сложность этой задачи обусловлена тем, что в заданной схеме соединения резисторов нет ни последовательно, ни параллельно соединенных резисторов.

Метод скачков электрических напряжений (потенциалов) при решении подобных задач изучают только в высших учебных заведениях физико-технического профиля.

Подмена тестовых заданий, а тем более тестов типа А, сложнейшими расчетными задачами, методы решения которых не изучают в общеобразовательных школах, недопустима!

Пункт 6

Условие задачи А19 сформулировано в научном отношении безграмотно.

При колебаниях пружинного маятника можно говорить (писать) о кинетической и потенциальной энергии системы, совершающей колебания.

При детализации, используемой экспертами РИКЗ в А19, необходимо говорить (писать) о кинетической энергии материальной точки и пружины, а при m_пр<м.т. — о кинетической энергии только материальной точки и о потенциальной энергии упругой деформации пружины, а не о потенциальной энергии материальной точки.

Пункт 7

Переменный электрический ток — это электрический ток, величина которого изменяется с течением времени без изменения направления тока либо с изменением его направления на противоположное.

Для периодических переменных электрических токов связь между действующим и амплитудным (максимальным) значениями тока зависит от конкретного вида зависимости величины тока от времени:

Поэтому условие задачи А20 необходимо дополнить, указав (задав) структуру переменного электрического тока. Это можно сделать по-разному: для "пилообразного" (линейно изменяющегося) тока, для гармонически изменяющихся (синусоидального и косинусоидального) токов и т.д.

Без уточнения структуры переменного электрического тока условие задачи А20 является логически незавершенным, научно некорректным.

Пункт 8

Подведем итоги экспресс-анализа заданий контрольного теста 2007 года.

■ Все тесты прежде всего должны быть сформулированы научно корректно с явным указанием основных ограничений, используемых в каждом задании.

Так называемые ограничения по умолчанию, иногда используемые на стадии обучения при рассмотрении множества однотипных заданий, уже неуместны на заключительном этапе централизованной проверки знаний абитуриентов по всему курсу физики в условиях разноуровневой подготовки учащихся по всем предметам.

■ Недопустима подмена тестов олимпиадными и сложнейшими расчетными задачами, методы решения которых не изучают в общеобразовательных школах.

■ В тестах типа А не должно быть громоздких расчетных задач, им место только в тестах типа В.

■ После обозначения тестового задания следует указывать в скобках число баллов, начисляемых за его выполнение.

■ Эксперты РИКЗ должны предоставлять Министерству образования Республики Беларусь обоснования возможности решения всех 30 тестов за время, отводимое на проведение централизованного тестирования абитуриентов по физике (180 минут). В первом приближении время, затрачиваемое на выполнение тестов, можно приравнять ко времени, затрачиваемому на простое переписывание подробных авторских решений всех 30 тестов.

■ Число тестов типа В надо сократить, а число тестов типа А увеличить, чтобы наиболее подготовленные абитуриенты могли решить все 30 тестов за 180 минут.

Контрольный тест из пособия РИКЗ 2007 года (извлечения)

А1. Два тела одновременно брошены с поверхности Земли под углами α₁=55° и α₂=35°  к горизонту так, что траектории их движения лежат в одной плоскости (рис. 75).

Через промежуток времени  ∆t = 1,0 с от начала движения модуль скорости удаления первого тела от второго u=15 м/с. Если модуль начальной скорости второго тела υ₀₂=12 м/с, то модуль начальной скорости υ₀₁ первого тела равен:

1) 3,0 м/с; 2) 9,0 м/с; 3) 18,0 м/с; 4) 20,0 м/с; 5) 27,0 м/с;

A3. Модуль силы F гравитационного взаимодействия между орбитальной станцией массой M=20 т и космическим кораблем массой m=8,0 т, расстояние между которыми r=100 м, равен:

1) 1,1 мкН; 2) 1,5 мкН;  3) 1,8 мкН; 4) 2,1 мкН; 5) 2,5 мкН.

A11. Идеальный тепловой двигатель, коэффициент полезного действия которого h=13%, работает по циклу, изображенному на рисунке 78.

Рабочим телом двигателя является один моль идеального одноатомного газа. Температура газа в состоянии 1 составляет Т₁=670 К. Если V₂=2V₁ то работа A, совершенная силами давления газа при изотермическом расширении, равна:

1) 5,1 кДж; 2) 6,2 кДж;  3) 7,6 кДж; 4) 8,5 кДж; 5) 9,0 кДж.

А13. Плоский воздушный конденсатор с квадратными обкладками площадью S=100 см² каждая, расположенными на расстоянии d=2,0 мм друг от друга, подключен к источнику постоянного тока. В пространство между обкладками равномерно со скоростью, модуль которой υ=5,02 м/с, вдвигают пластину из диэлектрика (ε=5,5) толщиной d и площадью S. Если напряжение на клеммах источника U=100 В, то сила тока I в цепи равна:

1) 1,0 мкА; 2) 1,5 кА; 3) 2,0 мкА; 4) 2,5 мкА; 5) 3,0 мкА.

A14. Электрическая цепь, схема которой изображена на рисунке 80, состоит из резисторов, сопротивления которых R₁=1 кОм, R₂=2 кОм, R₃=4 кОм, R₄=2 кОм, R₅=3 кОм.

Цепь подключена к источнику постоянного тока. Если напряжение на клеммах источника U=12 В, то мощность Р₄, выделяемая на резисторе R₄, равна:

1) 8,0 мВт;  2) 16 мВт; 3) 32 мВт; 4) 48 мВт; 5) 72 мВт.

A19. График зависимости потенциальной энергии материальной точки, совершающей гармонические колебания вдоль оси Ox, от времени изображен на рисунке 82.

Если масса этой точки m=1,5 г, то в момент времени t=20 мс модуль ее смещения х из положения равновесия равен:

1) 0 см;   2) 4 см; 3) 6 см; 4) 8 см; 5) 9 см.

A20. В резисторе сопротивлением R = 5,0 Ом, включенном в цепь переменного тока, амплитудное значение силы тока I₀=2 А. Ток совершил работу A = 0,60 кДж за промежуток времени ∆t, равный:

1) 20 с;  2) 30 с; З) 40 с;  4)50с; 5) 60 с.