Задание 14 ЕГЭ по физике

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

1) Неверно: разноимённые заряды притягиваются, поэтому сила на бусинку А направлена вправо, к В.

2) Верно: в точке С между зарядами поле положительного заряда направлено от А, а отрицательного — к В, то есть оба поля направлены вправо.

3) Верно: модули сил взаимодействия одинаковы и равны F = k|q₁q₂|/r².

4) Неверно: при соединении проводником заряд перераспределяется, и бусинки приобретают отрицательные заряды одного знака, поэтому притяжения не будет.

5) Неверно: стекло — диэлектрик, поэтому стеклянная палочка не обеспечивает свободного перетекания заряда между бусинками.

Ответ: 23.

Задание проверяет самоиндукцию и энергию магнитного поля катушки: |ЭДС| = L|ΔI/Δt|, W = LI²/2.

1) Верно: на участке 0–1 с ток возрастает от 0 до 4 А, поэтому |ΔI/Δt| = 4 А/с и |ЭДС| = 16 мВ — максимальное значение.

2) Верно: на участке 1–3 с ток равен 4 А, поэтому W = 0,004 · 4²/2 = 0,032 Дж = 32 мДж.

3) Неверно: минимальная ЭДС равна нулю на участке 1–3 с, где ток постоянен.

4) Неверно: на участке 3–4 с |ΔI/Δt| = 1 А/с, поэтому |ЭДС| = 4 мВ.

5) Неверно: на участке 4–6 с |ΔI/Δt| = 3/2 = 1,5 А/с, что меньше 4 А/с.

Ответ: 12.

Задание проверяет свойства электростатического поля заряженной проводящей сферы.

1 — неверно: точка B находится внутри проводника, где в электростатическом равновесии E = 0 В/м.

2 — верно: точки A и C находятся на одинаковом расстоянии 2R от центра, поэтому по формуле E = kQ/r² получаем E_C = E_A = 36 В/м.

3 — неверно: потенциал во всём проводнике и на его поверхности одинаков, поэтому φ_B = φ_D = kQ/R.

4 — верно: точки D и F лежат на поверхности сферы, поэтому φ_D = φ_F.

5 — неверно: вне сферы φ = kQ/r, поэтому φ_C = kQ/(2R) меньше φ_F = kQ/R.

Ответ: 24.

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

1) Верно: между большими параллельными пластинами вдали от краёв поле однородно, поэтому напряжённость в точках А, В и С одинакова.

2) Верно: левая пластина положительна, поле направлено вправо, а потенциал убывает вдоль поля, поэтому φА > φС.

3) Неверно: при постоянном напряжении E = U/d, поэтому увеличение расстояния уменьшает напряжённость.

4) Неверно: C = ε₀εS/d и Q = CU, поэтому уменьшение расстояния увеличивает положительный заряд левой пластины.

5) Неверно: керосин увеличивает ёмкость, а при постоянном напряжении энергия W = CU²/2 увеличивается.

Ответ: 12.

Проверяются закон Кулона, сложение электрических полей и свойства проводников и диэлектриков.

1 — верно: разноимённые заряды притягиваются, поэтому сила, действующая на бусинку A, направлена к B — вправо.

2 — верно: между бусинками поле положительного заряда направлено от A, а отрицательного — к B, поэтому оба поля в точке C направлены вправо.

3 — неверно: силы взаимодействия равны по модулю, F = k|q_Aq_B|/r², согласно третьему закону Ньютона.

4 — неверно: при соединении проводником заряд перераспределяется, обе бусинки получают отрицательные заряды и отталкиваются.

5 — неверно: стекло является диэлектриком и не обеспечивает свободного перетекания заряда между бусинками.

Ответ: 12.

Задание проверяет направление магнитного поля и действие силы Ампера на проводник с током.

1 — неверно: при перемещении ползунка вправо длина включённого участка реостата увеличивается, поэтому сопротивление внешней цепи растёт.

2 — неверно: вне магнита линии магнитной индукции выходят из северного полюса, поэтому около проводника поле направлено влево.

3 — верно: при постоянном напряжении I = U/R, поэтому сила тока уменьшается.

4 — неверно: F = BIl sin α, поэтому при уменьшении тока сила Ампера уменьшается.

5 — верно: ток идёт от А к Б, сила Ампера направлена вверх, поэтому её уменьшение приводит к увеличению натяжения подвесов.

Ответ: 35.

Задание проверяет связь мощности тока, напряжения и температуры спирали лампы.

1 — неверно: график P(T) нелинейный, поэтому температура не пропорциональна мощности.

2 — неверно: при I = 2,0 А напряжение U = 100 В и мощность P = UI = 200 Вт, чему соответствует температура выше 3000 К.

3 — неверно: отношение R = U/I меняется с напряжением и нагреванием спирали.

4 — верно: при U = 100 В сила тока I = 2,0 А, поэтому P = 200 Вт, а по графику температура составляет примерно 3500 К, что больше 3400 К.

5 — верно: с увеличением напряжения возрастают ток и мощность P = UI, а по первому графику возрастает и температура.

Ответ: 45.

Задание проверяет самоиндукцию и установление тока в цепи с катушкой.

1 — неверно: напряжение на катушке U_L = ℰ − IR максимально сразу после замыкания ключа, когда ток равен нулю.

2 — неверно: энергия магнитного поля W = LI²/2 минимальна при I = 0, а к 6,0 с достигает практически установившегося максимального значения.

3 — неверно: установившийся ток примерно равен 0,30 А, поэтому ℰ ≈ IR = 0,30 · 60 = 18 В.

4 — верно: при t = 5,0 с напряжение на резисторе U_R = IR = 0,30 · 60 = 18 В.

5 — верно: сразу после замыкания ключа I = 0, поэтому модуль ЭДС самоиндукции равен ЭДС источника, то есть 18 В.

Ответ: 45.

Задание проверяет обмен энергией между катушкой и конденсатором в идеальном колебательном контуре.

1 — верно: при t = 8·10⁻⁶ с ток равен нулю, поэтому энергия магнитного поля Wм = LI²/2 минимальна и равна нулю.

2 — неверно, 5 — верно: при t = 2·10⁻⁶ с ток максимален, вся энергия сосредоточена в магнитном поле, поэтому заряд и напряжение конденсатора равны нулю.

3 — неверно: состояние колебаний повторяется через T = 8·10⁻⁶ с, поэтому частота ν = 1/T = 125 кГц.

4 — неверно: при t = 4·10⁻⁶ с ток равен нулю, поэтому энергия электрического поля конденсатора максимальна.

Ответ: 15.

Задание проверяет связь индукционного тока со скоростью изменения магнитного потока.

На участке 0–1 с ток в правой катушке отрицателен, а на участке 1–2 с положителен, поэтому направления различны: утверждение 1 верно.

В интервале 2–3 с ток постоянен, магнитный поток не меняется и индукционный ток в левой катушке отсутствует: утверждение 2 неверно.

На участке 1–2 с |ΔI/Δt| = 4 А/с, а на участке 3–5 с — 2 А/с; при прочих равных большему изменению потока за секунду соответствует больший индукционный ток, поэтому утверждение 3 верно.

В интервале 0–2 с модуль поля меняется и достигает минимума при I = 0 в момент 1 с, поэтому утверждение 4 неверно.

На прямолинейном участке 1–2 с скорость изменения первичного тока постоянна, поэтому в принятой модели индукционный ток постоянен: утверждение 5 неверно.

Ответ: 13.

Задание проверяет действие магнитного поля на проводник с током.

1 — верно, 3 — неверно: при перемещении ползунка влево рабочая часть реостата сокращается, сопротивление уменьшается, а ток при постоянном напряжении увеличивается: I = U/R.

2 — неверно: вне магнита линии магнитной индукции выходят из северного полюса, поэтому возле проводника поле направлено вправо.

4 — верно: сила Ампера увеличивается вместе с током, поскольку F = BIl sin α.

5 — верно: ток идёт от А к Б, и по правилу левой руки сила Ампера направлена вниз, поэтому увеличение этой силы увеличивает натяжение проволочек.

Ответ: 145.

Проверяются свойства однородного электростатического поля и его потенциала.

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

2 — неверно: потенциал убывает по направлению поля, поэтому φ_C < φ_B.

3 — верно: точки A и B лежат на одной эквипотенциальной поверхности, поэтому работа A = q(φ_A − φ_B) = 0 Дж.

4 — неверно: сила F = qE, действующая на положительный заряд, направлена по полю — вправо.

5 — неверно: в однородном поле модуль напряжённости во всех точках одинаков.

Ответ: 13.

Задание проверяет обмен энергией в идеальном колебательном контуре: Wм = Li²/2, Wэ = q²/(2C), а их сумма постоянна.

1 — неверно: соседние положительные максимумы тока наблюдаются при 1 мс и 5 мс, поэтому период T = 4 мс.

2 — верно: амплитуда тока Imax = 6 мА, поэтому Wэ,max = LImax²/2 = 0,3 · (6 · 10⁻³)²/2 = 5,4 · 10⁻⁶ Дж = 5,4 мкДж.

3 — неверно: при 4 мс ток равен нулю, поэтому модуль заряда конденсатора максимален.

4 — верно: при 2 мс ток равен нулю, следовательно, энергия магнитного поля минимальна и равна нулю.

5 — верно: энергия магнитного поля максимальна при максимальном модуле тока, что за первые 6 мс происходит при 1 мс, 3 мс и 5 мс.

Ответ: 245.

Задание проверяет закон Фарадея и правило Ленца: индукционный ток возникает при изменении магнитного потока и противодействует этому изменению.

1 — неверно: на участке 0–1 с ток правой катушки возрастает, а на участке 2–3 с убывает, поэтому направления тока в левой катушке противоположны.

2 — верно: между 1 и 2 с ток правой катушки постоянен, поэтому ε = −NΔΦ/Δt = 0 и амперметр показывает нуль.

3 — неверно: постоянный ток 2 А в правой катушке создаёт ненулевое магнитное поле в сердечнике.

4 — неверно: между 1 и 2 с индукционного тока нет.

5 — верно: на участках 0–1 с и 2–3 с скорости изменения тока равны по модулю 2 А/с, поэтому при пренебрежении самоиндукцией модули токов в левой катушке одинаковы.

Ответ: 25.

Задание проверяет изменение магнитного потока и направление индукционного тока.

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

Магнитное поле катушки № 1 и модуль потока через катушку № 2 уменьшаются: утверждение 2 верно, а утверждение 3 неверно.

По полярности источника и правилу правой руки поле катушки № 1 направлено к наблюдателю: утверждение 4 верно.

По правилу Ленца катушка № 2 поддерживает уменьшающийся поток, создавая поле к наблюдателю, поэтому индукционный ток направлен против часовой стрелки: утверждение 5 верно.

Ответ: 245.

Задание проверяет чтение графика тока и превращения энергии в колебательном контуре.

1 — неверно: соседние максимумы тока наблюдаются при 1 мс и 5 мс, поэтому T = 4 мс.

2 — верно: амплитуда тока Iₘ = 6 мА, поэтому максимальная энергия конденсатора равна LIₘ²/2 = 0,3 × 0,006²/2 Дж = 5,4 мкДж.

3 — верно: при 5 мс ток максимален, вся энергия сосредоточена в магнитном поле катушки, а заряд конденсатора равен нулю.

4 — неверно: при 3 мс модуль тока максимален, поэтому энергия магнитного поля W = LI²/2 максимальна.

5 — неверно: за первые 6 мс энергия магнитного поля достигает максимума три раза — при 1 мс, 3 мс и 5 мс.

Ответ: 23.

Задание проверяет направление электрической силы, изменение потенциала и работу однородного поля.

1 — неверно: над пластиной поле направлено от неё, значит, пластина заряжена положительно.

2 — неверно: потенциал убывает по направлению поля, поэтому у расположенной ниже точки А потенциал выше, чем у С.

3 — неверно: точки А и В находятся на одной высоте, поэтому φА = φВ и работа A = q(φА − φВ) равна нулю.

4 — верно: на положительный заряд сила F = qE действует по направлению поля, вертикально вверх.

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

Ответ: 45.

Проверяются свойства проводника в электростатическом поле и электростатическая индукция.

1 — неверно: при равновесии зарядов внутри металла напряжённость E = 0 Н/Кл, в том числе в точке D.

2 — верно: весь проводник эквипотенциален, поэтому φ_A = φ_C.

3 — верно: электроны смещаются против внешнего поля, влево, и накапливаются у конца B.

4 — неверно: положительный заряд возникает на правом конце C, а не в точке A.

5 — неверно: избыточный заряд находится на поверхности проводника, а точка D расположена внутри металла.

Ответ: 23.

Задание проверяет закон электромагнитной индукции: ЭДС ε = −NΔΦ/Δt, поэтому при неизменном сопротивлении модуль индукционного тока определяется скоростью изменения магнитного потока.

1 — неверно: в интервале 0–1 с ток правой катушки возрастает, а в интервале 3–5 с убывает, поэтому направления индукционного тока противоположны.

2 — верно: в интервале 2–3 с ток правой катушки постоянен, магнитный поток не меняется и индукционный ток равен нулю.

3 — неверно: скорости изменения тока правой катушки по модулю равны 4 А/с на участке 1–2 с и 2 А/с на участке 3–5 с, поэтому индукционные токи различаются.

4 — неверно: ток в правой катушке создаёт магнитное поле в сердечнике; нулевой ток в отдельный момент не означает отсутствия поля на всём интервале.

5 — верно: скорость изменения тока на участке 0–1 с равна 4 А/с, а на участке 3–5 с по модулю равна 2 А/с, поэтому в первом случае модуль индукционного тока больше.

Ответ: 25.

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

1 — верно: заряд повторяет максимальное значение через T = 8·10⁻⁶ с.

2 — неверно: частота ν = 1/T = 125 кГц.

3 — верно: при t = 2·10⁻⁶ с заряд равен нулю, вся энергия находится в магнитном поле катушки и модуль тока максимален.

4 — неверно: при t = 8·10⁻⁶ с заряд максимален по модулю, ток и энергия магнитного поля равны нулю.

5 — неверно: при t = 4·10⁻⁶ с модуль заряда максимален, поэтому энергия электрического поля W = q²/(2C) максимальна.

Ответ: 13.