Задание 14 ЕГЭ по физике

Конденсатор не отключён от источника — напряжение U постоянно (3 — неверно).

C = εε₀S/d: d уменьшили в 2 раза — ёмкость выросла в 2 раза (4 — верно). Заряд q = CU вырос в 2 раза (2 — верно). Энергия W = CU²/2 выросла в 2 раза, а не в 4 (1 — неверно). Напряжённость E = U/d выросла в 2 раза (5 — верно).

Ответ: 245.

Проверяются взаимодействие зарядов, перераспределение заряда и принцип суперпозиции полей.

1 — верно: по третьему закону Ньютона силы взаимодействия бусинок равны по модулю, F = 3kq²/AB².

2 — верно: суммарный заряд Q = q − 3q = −2q, поэтому после соединения проводником бусинка A получает отрицательный заряд.

3 — неверно: в середине отрезка оба поля направлены вправо — от положительного заряда A к отрицательному B.

4 — неверно: стекло не проводит заряд между бусинками, поэтому они сохраняют разноимённые заряды и притягиваются.

5 — неверно: если r = AC = BC, первоначально E = 4kq/r², а после замены E′ = 2kq/r², то есть модуль напряжённости уменьшается вдвое.

Ответ: 12.

Задание проверяет свойства отключённого от источника плоского конденсатора при изменении расстояния между пластинами.

1 — неверно: по графику расстояние d увеличивается, поэтому ёмкость C = ε₀S/d уменьшается.

2 — верно: конденсатор отключён от источника, поэтому заряд его обкладок сохраняется.

3 — неверно: при постоянном заряде энергия W = q²/(2C) увеличивается с уменьшением ёмкости.

4 — верно: напряжённость E = q/(ε₀S) остаётся постоянной при неизменных заряде и площади пластин.

5 — неверно: напряжение U = Ed увеличивается вместе с расстоянием между пластинами.

Ответ: 24.

Задание проверяет период свободных электромагнитных колебаний и связь заряда с током и энергией: Wэ = q²/(2C), а при q = 0 модуль тока максимален.

1 — неверно: при 6 мкс заряд равен нулю, поэтому модуль тока максимален.

2 — неверно: при 4 мкс модуль заряда максимален и равен 2 нКл, следовательно, энергия электрического поля максимальна.

3 — верно: при 2 мкс конденсатор разряжен, вся энергия контура находится в магнитном поле катушки и модуль тока максимален.

4 — верно: заряд изменяется от положительного максимума до отрицательного за 4 мкс, что составляет половину периода, поэтому T = 8 мкс.

5 — неверно: частота ν = 1/T = 1/(8 · 10⁻⁶ с) = 125000 Гц = 125 кГц.

Ответ: 34.

Задание проверяет свойства поля плоского конденсатора и сохранение заряда после отключения источника.

1 — верно: между большими близко расположенными пластинами вдали от краёв поле однородное, поэтому его напряжённость в точках А, В и С одинакова.

2 — верно: левая пластина соединена с положительным полюсом источника, поле направлено вправо, а потенциал убывает по направлению поля, поэтому φ_A > φ_C.

3 — неверно: после отключения источника заряд сохраняется, поэтому E = Q/(ε₀S) не зависит от расстояния между пластинами в принятом приближении.

4 — верно: изолированная пластина не обменивается зарядом с окружающими телами, поэтому изменение расстояния не меняет её заряд.

5 — неверно: при заполнении пространства керосином ёмкость C = εε₀S/d увеличивается, а энергия W = Q²/(2C) при постоянном заряде уменьшается.

Ответ: 124.

Задание проверяет закон Кулона, направление электрического поля и свойства проводников и диэлектриков.

1 — верно: разноимённые заряды притягиваются, поэтому сила, действующая на бусинку А, направлена к В, горизонтально вправо.

2 — неверно: в точке С между бусинками поле отрицательного заряда направлено к А, а положительного — от В, поэтому результирующее поле направлено влево.

3 — верно: по закону Кулона модули сил взаимодействия равны: F = k|qАqВ|/r² = 4,5kq²/r², где r — расстояние между бусинками.

4 — неверно: медь проводит электрический заряд, поэтому после соединения заряд перераспределится и бусинки будут иметь заряды одного знака, вызывающие отталкивание.

5 — неверно: стекло — диэлектрик, поэтому соединение стеклянной палочкой не приведёт к выравниванию зарядов бусинок.

Ответ: 13.

Задание проверяет период электромагнитных колебаний и превращения энергии в идеальном контуре.

1 — верно: между максимумом напряжения при 8 мкс и минимумом при 24 мкс проходит половина периода, поэтому T = 32 мкс = 32 × 10⁻⁶ с.

2 — неверно: ν = 1/T = 31 250 Гц = 31,25 кГц.

3 — верно: при 32 мкс напряжение и заряд конденсатора равны нулю, поэтому модуль силы тока максимален.

4 — неверно: при 16 мкс U = 0, поэтому энергия электрического поля равна нулю, а энергия магнитного поля максимальна.

5 — верно: при 8 мкс напряжение достигает амплитуды 8 В, поэтому энергия электрического поля W = CU²/2 максимальна.

Ответ: 135.

Проверяются перенос заряда проводящим шариком и разрядка конденсатора.

1 — неверно: при ударах заряд шарика меняется, поэтому его движение не является гармоническим.

2 — верно: после контакта с положительной пластиной шарик заряжен положительно, а при контакте с заземлённой получает электроны и становится отрицательно заряженным.

3 — неверно: от заземлённой пластины шарик движется с отрицательным зарядом, а не с нулевым.

4 — неверно: ёмкость плоского воздушного конденсатора C = ε₀S/d определяется площадью пластин и расстоянием между ними, которые не увеличивают ёмкость в ходе колебаний.

5 — верно: шарик переносит заряд между пластинами, разряжая конденсатор, поэтому его заряд уменьшается.

Ответ: 25.

Задание проверяет свойства плоского конденсатора, заряд которого после отключения источника сохраняется.

1 — неверно: C = ε₀εS/d, поэтому при уменьшении расстояния между пластинами ёмкость увеличивается.

2 — верно: между большими параллельными пластинами поле практически однородно, поэтому напряжённости в точках А и С одинаковы.

3 — неверно: правая пластина положительна, поле направлено влево, а потенциал убывает вдоль поля, поэтому φВ < φС.

4 — верно: керосин увеличивает ёмкость, поэтому при постоянном заряде энергия W = q²/(2C) уменьшается.

5 — верно: E = q/(ε₀S), поэтому при неизменных заряде и площади пластин увеличение расстояния не меняет напряжённость между ними.

Ответ: 245.

Задание проверяет свойства однородного электростатического поля и связь потенциала с напряжённостью.

1 — верно: линии напряжённости направлены от пластины, поэтому её заряд положительный.

2 — верно: потенциал убывает вдоль направления поля, а точка C расположена выше точки B, поэтому φB > φC.

3 — неверно: точки A и B лежат на одной эквипотенциальной поверхности, поэтому работа A = q(φA − φB) = 0.

4 — неверно: на отрицательный заряд сила действует против направления поля, то есть вертикально вниз.

5 — неверно: в однородном поле напряжённость во всех точках одинакова.

Ответ: 12.

Задание проверяет изменение тока в цепи, магнитное поле катушки и правило Ленца.

При перемещении ползунка влево рабочая часть реостата укорачивается, сопротивление уменьшается, поэтому ток в катушке № 1 увеличивается: утверждение 3 верно.

2) Верно: при увеличении тока возрастает модуль магнитной индукции катушки № 1 и магнитный поток через катушку № 2.

По полярности источника ток в катушке № 1 идёт по часовой стрелке, создавая поле от наблюдателя.

1) Верно: по правилу Ленца поле катушки № 2 препятствует увеличению потока и направлено к наблюдателю.

4) Неверно: такое поле создаёт ток против часовой стрелки; 5) неверно: модуль внешнего магнитного потока через катушку № 2 увеличивается.

Ответ: 123.

Задание проверяет связь заряда, силы тока и энергии при свободных электромагнитных колебаниях.

1 — верно: при t = 2·10⁻⁶ с заряд равен нулю, поэтому модуль силы тока максимален.

2 — неверно: амплитуда — максимальный модуль заряда, qₘ = 2·10⁻⁹ Кл, а не разность его наибольшего и наименьшего значений.

3 — неверно: одинаковые максимумы заряда наблюдаются при 0 и 8·10⁻⁶ с, поэтому T = 8·10⁻⁶ с.

4 — верно: при t = 4·10⁻⁶ с заряд достигает отрицательного экстремума, и ток равен нулю.

5 — неверно: при t = 6·10⁻⁶ с заряд равен нулю, поэтому энергия конденсатора W = q²/(2C) минимальна и равна нулю.

Ответ: 14.

Задание проверяет электромагнитную индукцию и правило Ленца.

1 — неверно: при приближении магнита магнитный поток через замкнутое медное кольцо изменяется, поэтому возникает индукционный ток.

2 — неверно: пластмасса является диэлектриком, поэтому индукционный ток проводимости в кольце № 2 не возникает.

3 — неверно: по правилу Ленца ток в медном кольце препятствует приближению магнита, поэтому кольцо отталкивается.

4 — верно: в принятой школьной модели пластмассовое кольцо не взаимодействует с магнитом.

5 — верно: изменение магнитного потока вызывает ЭДС индукции, модуль которой определяется формулой |ЭДС| = |ΔΦ/Δt|.

Ответ: 45.

Задание проверяет свойства плоского конденсатора, подключённого к источнику постоянного напряжения.

По формуле C = ε₀εS/d уменьшение расстояния вдвое увеличивает ёмкость в 2 раза: утверждение 1 верно.

Источник поддерживает постоянное напряжение U, поэтому утверждение 2 неверно.

Из q = CU следует увеличение модуля заряда в 2 раза: утверждение 3 верно.

Напряжённость E = U/d увеличивается в 2 раза: утверждение 4 верно.

Энергия W = CU²/2 увеличивается в 2 раза, поэтому утверждение 5 неверно.

Ответ: 134.

Задание проверяет закон Кулона и принцип суперпозиции электрических полей.

1) Неверно: силы взаимодействия бусинок равны по модулю независимо от различия зарядов.

2) Неверно: после соединения стальной проволокой бусинки сохранят положительные заряды и не станут притягиваться.

3) Верно: при АС = ВС = r поля направлены противоположно, причём поле заряда +2q сильнее, поэтому E = 2kq/r² − kq/r² = kq/r² и направлено вправо.

4) Неверно: стекло не проводит заряд между бусинками, поэтому их заряды не выровняются.

5) Верно: после замены +q на −q поля в точке С складываются, E′ = 2kq/r² + kq/r² = 3E.

Ответ: 35.

Задание проверяет связь тока с магнитным полем и применение правила Ленца.

1 — верно: при движении ползунка вправо сопротивление включённой части реостата увеличивается, поэтому ток в катушке № 1 уменьшается: I = U/R.

2 и 3 — верно: магнитная индукция пропорциональна току, поэтому уменьшаются и поле катушки № 1, и модуль создаваемого ею потока через катушку № 2.

По правилу Ленца индукционный ток создаёт поле, поддерживающее уменьшающийся внешний магнитный поток.

4 и 5 — неверно: по полярности источника и правилу правой руки поле катушки № 1 направлено к наблюдателю, поэтому поле катушки № 2 также направлено к наблюдателю, а индукционный ток течёт против часовой стрелки.

Ответ: 123.

Задание проверяет свойства электрического поля и взаимодействие зарядов.

1 — неверно: разноимённые заряды притягиваются, поэтому сила на бусинку В направлена к А, влево.

2 — неверно: в точке С поля обоих зарядов направлены вправо — от положительного заряда к отрицательному.

3 — верно: по закону Кулона модули сил одинаковы, F = k|q₁q₂|/r².

4 — верно: стальная проволока проводит заряд, после перераспределения суммарного положительного заряда +1,5q бусинки будут отталкиваться.

5 — неверно: стекло — диэлектрик, поэтому стеклянная палочка не обеспечивает выравнивание зарядов.

Ответ: 34.

Задание проверяет условия возникновения индукционного тока и правило Ленца.

1 — неверно: деревянное кольцо не проводит электрический ток.

2 — верно: при удалении магнита магнитный поток через замкнутое медное кольцо изменяется, поэтому возникает индукционный ток.

3 — неверно: в деревянном кольце индукционного тока нет, поэтому описанного отталкивания не возникает.

4 — верно: по правилу Ленца медное кольцо притягивается к удаляющемуся магниту, препятствуя уменьшению магнитного потока, и следует за ним.

5 — неверно: при удалении магнита медное кольцо притягивается к нему.

Ответ: 24.

Задание проверяет закон Ома, электромагнитную индукцию и правило Ленца.

При перемещении ползунка влево сопротивление включённой части реостата уменьшается, поэтому ток I = U/R увеличивается: утверждение 1 неверно.

Поле катушки № 1 усиливается, а модуль потока Φ = BS через неподвижную катушку № 2 увеличивается: утверждения 2 и 3 верны.

По направлению тока в катушке № 1 её поле направлено от наблюдателя; по правилу Ленца поле катушки № 2 направлено к наблюдателю, поэтому утверждение 4 неверно.

Полю к наблюдателю соответствует индукционный ток против часовой стрелки: утверждение 5 неверно.

Ответ: 23.

Задание проверяет работу реостата и действие силы Ампера на проводник с током.

1 — верно: при перемещении ползунка вправо длина включённого участка реостата уменьшается, поэтому его сопротивление уменьшается.

2 — неверно: вне магнита линии магнитной индукции выходят из северного полюса и вблизи проводника направлены влево.

3 — верно: при постоянном напряжении уменьшение сопротивления цепи приводит к увеличению тока по закону Ома I = U/R.

4 — неверно: сила Ампера F = BIl sin α увеличивается вместе с током.

5 — неверно: ток идёт от А к Б, сила Ампера по правилу левой руки направлена вверх, поэтому при её увеличении натяжение проволочек уменьшается.

Ответ: 13.