06 Электродинамика. Электрические цепи - Каталог заданий по ЕГЭ

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#81900Максимум баллов за задание: 3

На рисунке представлена электрическая цепь, состоящая из идеального источника тока с ЭДС равным $ξ$ (внутреннее сопротивление равно нулю), двух резисторов сопротивлениями $R$ и $2R$ , а также идеального вольтметра. Как изменятся показания вольтметра, если мы заменим его на реальный вольтметр с конечным сопротивлением? Ответ поясните, используя физические законы.

Показать ответ и решение

В первом случае вольтметр идеальный, значит, через него ток не протекает, а напряжение равно напряжению на параллельно подключенном элементе, т.е. резисторе $2R$ . Найдем это напряжение.
Резисторы $R$ и $2R$ подключены последовательно, значит их общее напряжение в этом случае равно $R′ = R + 2R =3R$ , тогда ток в цепи по закону Ома для полной цепи, с учетом того, что внутреннее сопротивление источника равно нулю, равен:

′ --ξ--- I = R +2R

Напряжение на вольтметре в этом случае будет равно напряжению на параллельном участкеи равно:

U = ξ− I′⋅R

где $′ I ⋅R$ - напряжение на резсторе сопротивлением $R$ .

Во втором случае вольтметр обладает конечным сопротивлением, значит, наша цепь будет состоять из параллельного участка $2R$ и вольтметра (пусть его сопротивление равно $RV$ ), а так же последовательно подсоединенным к нему резистором $R$ .

Поскольку вольтметр подключен параллельно резистору, найдем сопротивление этого участка цепи:

1 1 1 Ro-= 2R + RV

Откуда видноо соотношение, что

1 1 Ro-> 2R-

Значит:

Ro < 2R

т.е. При подключении вольтметра с конечным сопротивлением, общее сопротивление паралельного участка становится меньше.
Запишем закон Ома для полной цепи в данном случае:

′′ ---ξ-- I = R + Ro

Так как $Ro < 2R$ , получим, что $I′′ > I′$ .
Напряжение на вольтметре равно напряжению на параллельном участке и равно:

UV = ξ− I′′⋅R

здесь, $I′′⋅R$ - напряжение на резисторе $R$ , поскольку $I′′ > I′$ , напряжение на резисторе $R$ во втором случае больше, чем в первом, значит:

UV < U

т.е. показания вольтметра уменьшатся.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано как изменяются показания вольтметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула расчета сопротивления для параллельно и последовательно соединенных элементов, закон Ома для полной цепи, закон Ома для участка цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#61858Максимум баллов за задание: 3

В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны $R$ , ЭДС батарейки равна $ξ$ , её внутреннее сопротивление ничтожно ( $r = 0$ ). Как ведут себя (увеличиваются, уменьшаются, остаются постоянными) показания идеального вольтметра при перемещении движка реостата из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

$PIC$

Источники: Досрочная волна 2013

Показать ответ и решение

Сопротивление идеального вольтметра считается бесконечно большим. Значит, ток через реостат в любом положении равен нулю и напряжение на реостате равно:

Up = IpRp =0,

где $Ip$ – сила тока через реостат.
Значит, вольтметр показывает напряжение на резисторе. Изобразим эквивалентную схему (вольтметр показан как разрыв цепи)

$PIC$

По закону Ома для полной цепи:

ξ I = R-+-r

Так как сопротивление $r = 0$ , то

I = ξ. R

Напряжение на резисторе же составит:

ξ U = IR = RR = ξ.

Таким образом, при любом положении движка реостата показания вольтметра равны ЭДС источника $ξ$ .

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано, как меняются показания вольтметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сказано, на каком элементе цепи вольтметр показывает напряжение, записан закон Ома для участка и для полной цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#119811Максимум баллов за задание: 3

В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны $R$ , ЭДС батарейки равна $ξ$ , её внутреннее сопротивление ничтожно ( $r = 0$ ). Как ведут себя (увеличиваются, уменьшаются, остаются постоянными) показания идеального вольтметра при перемещении движка реостата из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

$PIC$

Источники: Досрочная волна 2013

Показать ответ и решение

Сопротивление идеального вольтметра считается бесконечно большим. Значит, ток через реостат в любом положении равен нулю и напряжение на реостате равно:

Up = IpRp =0,

где $Ip$ – сила тока через реостат.
Значит, вольтметр показывает напряжение на резисторе. Изобразим эквивалентную схему (вольтметр показан как разрыв цепи)

$PIC$

По закону Ома для полной цепи:

ξ I = R-+-r

Так как сопротивление $r = 0$ , то

I = ξ. R

Напряжение на резисторе же составит:

ξ U = IR = RR = ξ.

Таким образом, при любом положении движка реостата показания вольтметра равны ЭДС источника $ξ$ .

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано, как меняются показания вольтметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сказано, на каком элементе цепи вольтметр показывает напряжение, записан закон Ома для участка и для полной цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#30737Максимум баллов за задание: 3

На рисунке изображена схема, содержащая источник тока с некоторым внутренним сопротивлением, резистор, реостат, амперметр и вольтметр.

Как изменятся показания амперметра и вольтметра, если передвинуть ползунок реостата влево

Показать ответ и решение

Сопротивление реостата находится по формуле:

ρl R2 = S-,

где $ρ$ – удельное сопротивление, $l$ – длина реостата, включенного в цепь (количество витков), $S$ – площадь поперечного сечения. При движении реостата влево количество витков, включенных в цепь, уменьшается и сопротивление реостата уменьшается.
Найдем сопротивление параллельного участка:

-1- -1- 1-- R0 = R1 + R2

R0 =-R1⋅R2- = RR1---, R1 + R2 R1-+1 2

При уменьшении $R2$ , $R1∕R2$ увеличивается и общее сопротивление цепи уменьшается.
По закону Ома для полной цепи сила тока в цепи равна:

I = --ℰ--, R0+ r

то есть сила тока в цепи увеличится.
Амперметр измеряет силу тока в цепи, значит, его показания увеличатся.
Вольтметр измеряет напряжение на внешнем участке цепи, следовательно, его показания:

U = ℰ − Ir,

при увеличении $I$ показания уменьшаются

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано как изменяются показания вольтметра и амперметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула для расчета сопротивления проводника, формула расчета сопротивления для параллельно соединенных элементов, закон Ома для полной цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#61857Максимум баллов за задание: 3

На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата и измерительных приборов – идеального амперметра и идеального вольтметра. Как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата вправо? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

$PIC$

Источники: Демонстрационная волна 2024

Показать ответ и решение

Сопротивление реостата находится по формуле:

ρl R2 = S-,

где $ρ$ – удельное сопротивление, $l$ – длина реостата, включенного в цепь (количество витков), $S$ – площадь поперечного сечения. При движении реостата вправо количество витков, включенных в цепь, увеличивается и сопротивление реостата увеличивается.
Сопротивление цепи будет вычисляться по формуле параллельного соединения:

1- -1- -1- R = R1 + R2,

здесь $R$ – общее сопротивление.
Так как $R2$ увеличилось, то $1∕R2$ уменьшилось, значит, $1∕R$ также уменьшилось, следовательно, $R$ – увеличилось.
Также проанализировать изменение общего сопротивления можно было по формуле

R = -R1⋅R2-, R1 + R2

для этого надо было преобразовать формулу

2 2 2 2 R = R1-⋅R2+-R1−-R1-= R1(R1+-R2)−-R1-= R1− ---R1--, R1 +R2 R1+ R2 R1 + R2

так как $R2$ увеличилось, то $--R21-- R1 +R2$ уменьшилось и $R$ – увеличилось. По закону Ома для полной цепи сила тока через амперметр:

--ξ-- I = R + r

Так как сопротивление $R$ увеличивается, то сила тока уменьшается.
Напряжение, измеряемое вольтметром:

U = IR = ξ− Ir

Так как $I$ уменьшается, то напряжение, измеряемое вольтметром увеличивается.
Ответ: ток уменьшается, напряжение увеличивается.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано как изменяются показания вольтметра и амперметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула для расчета сопротивления проводника, формула расчета сопротивления для параллельно соединенных элементов, закон Ома для полной цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#120623Максимум баллов за задание: 3

На фотографии изображена электрическая цепь. Начертите принципиальную схему этой электрической цепи. Опираясь на законы постоянного тока, объясните, как должны измениться (уменьшиться, увеличиться или остаться прежними) показания идеальных амперметра и вольтметра при замыкании ключа. Сопротивлением подводящих проводов и ключа пренебречь. Явление самоиндукции не учитывать.

$PIC$

Показать ответ и решение

Вольтметр подключается параллельно к месту, на котором происходит измерение напряжения, а амперметр подключается последовательно. Значит, вольтметр измеряется напряжение в цепи (на источнике), а амперметр измеряется силу тока в цепи. Пусть ЭДС источника $ℰ$ , его внутреннее сопротивление $r$ , сопротивление реостата $R1$ , сопротивление резистора $R2$ . Реостат и резистор соединены последовательно. Изобразим эквивалентную электрическую цепь.

$PIC$

Здесь $I$ – сила тока, $V$ – вольтметр, $A$ – амперметр. Ток через вольтметр практически не течет (так как его напряжение очень велико), а сопротивление амперметра пренебрежимо мало.
Сила тока в цепи определяется по закону Ома для полной цепи

ℰ I1 = R1+-R2-+r-.

Напряжение, измеряемое вольтметром же равно

U = I1(R1 + R2)= ℰ(R1-+R2-)= ℰ-(R1-+R2-+-r)− ℰ-r= ℰ − I1r. R1 +R2 + r R1+ R2+ r

Когда ключ замыкают, резистор $R 1$ перестает быть в цепи и сила тока равна

--ℰ--- I2 = R2 +r.

то есть сила тока увеличивается Напряжение, измеряемое вольтметром же равно

ℰ(R1 +R2 ) ℰ (R1 +R2 + r)− ℰ r U = I2(R1 + R2)= R1-+R2-+-r =----R1+-R2+-r----= ℰ − I2r.

и показание вольтметра уменьшается

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#61859Максимум баллов за задание: 3

На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифрового вольтметра, подключённого к батарее, и цифрового амперметра. Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи и, используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

$PIC$

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

Вольтметр подключается параллельно к месту, на котором происходит измерение напряжения, а амперметр подключается последовательно. Значит, вольтметр измеряется напряжение в цепи (на источнике), а амперметр измеряется силу тока в цепи. Пусть ЭДС источника $ℰ$ , его внутреннее сопротивление $r$ , сопротивление реостата $R1$ , сопротивление резистора $R2$ . Реостат и резистор соединены последовательно. Изобразим эквивалентную электрическую цепь.

$PIC$

Здесь $I$ – сила тока, $V$ – вольтметр, $A$ – амперметр. Ток через вольтметр практически не течет (так как его напряжение очень велико), а сопротивление амперметра пренебрежимо мало.

Сила тока в цепи определяется по закону Ома для полной цепи

I = ----ℰ----. R1+ R2+ r

Напряжение, измеряемое вольтметром же равно

ℰ(R1-+R2-) ℰ-(R1-+R2-+-r)− ℰ-r U = I(R1 + R2)= R1 +R2 + r = R1+ R2+ r = ℰ − Ir.

Сопротивление реостата находится по формуле:

ρl Rp = S-,

где $ρ$ – удельное сопротивление, $l$ – длина реостата, включенного в цепь (количество витков), $S$ – площадь поперечного сечения. При движении реостата вправо количество витков, включенных в цепь, уменьшается и сопротивление реостата , значит, уменьшается и общее сопротивление цепи. Сила тока в цепи при этом растет, а напряжение на батарее уменьшается.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано, как изменится сила тока, нарисована схема цепи)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записан закон Ома для участка и для полной цепи, записана формула сопротивления цилиндрического проводника с током)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#61861Максимум баллов за задание: 3

Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС $ξ$ и внутренним сопротивлением и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением $R$ . При изменении сопротивления нагрузки изменяется напряжение на резисторе и сила тока в цепи. На рисунке представлен график изменения силы тока в цепи в зависимости от напряжения на резисторе нагрузки. Используя известные вам физические законы, объясните, почему этот график представляет собой линейную зависимость. Чему равна ЭДС батареи?

$PIC$

Источники: Основная волна 2012

Показать ответ и решение

Сила тока в цепи определяется по закону Ома для полной цепи

ℰ I = R-+-r,

где $ℰ$ – ЭДС источника, $R$ – сопротивление нагрузки, $r$ – внутреннее сопротивление источника.
Напряжение на зажимах источника равно

U =IR,

тогда

U = IR = ℰ − Ir.

Отсюда можно найти зависимость $I(U)$ :

I(U)= ℰ-−-U = ℰ-− U, r r r

так как $ℰ$ и $r$ постоянны, то сила тока зависит линейно от $U$ , что и видно по графику.
При этом если ток в схеме равен нулю, то напряжение на зажимах источник равно ЭДС, тогда по графику при $I = 0$ , $U = ℰ =40$ В.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: объяснено построение графика)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: закон Ома для участка цепи и закон Ома для полной цепи, получена зависимость силы тока от напряжения)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#61865Максимум баллов за задание: 3

Нихромовый проводник длиной $l =l2$ включен в цепь постоянного тока. К нему подключают вольтметр таким образом, что одна из клемм вольтметра все время подключена к началу проводника, а вторая может перемещаться вдоль проводника. На рисунке приведена зависимость показаний вольтметра $U$ от расстояния $x$ до начала проводника. Как зависит от $x$ площадь поперечного сечения проводника? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали.

$PIC$

Источники: Демидова 2019 | Основная волна 2014

Показать ответ и решение

По проводнику течёт постоянный ток, поэтому по закону Ома для участка цепи напряжение на проводнике

U =IR.

Сопротивление проводника длиной $x$ определяется по формуле:

x- R = ρS ,

где $ρ$ — удельное сопротивление проводника; $S$ — площадь поперечного сечения этой части проводника.
При $0 <x < l1$ напряжение пропорционально длине участка; значит, площадь поперечного сечения проводника постоянна.
При $l1 < x< l2$ напряжение также линейно зависит от длины участка; значит, площадь поперечного сечения проводника на этом участке тоже постоянна. Однако показания вольтметра на этом участке проводника увеличиваются медленнее, чем на первом, поэтому площадь поперечного сечения проводника на втором участке больше, чем на первом.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, как зависит площадь поперечного сечения)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: проведен анализ двух участков представленного графика; закон Ома для участка цепи, выражение для расчета сопротивления проводника через удельное сопротивление материала, длину проводника и площадь его поперечного сечения)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#125790Максимум баллов за задание: 3

На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, идеальных диодов (сопротивление диода при прямом подключении равно нулю, при обратном подключении ток через диод равен нулю), двух резисторов, идеальных амперметра и вольтметра. Длительный промежуток времени ключ $K2$ замкнут, а ключ $K1$ разомкнут. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменяется показания вольтметра и амперметра, если ключ $K2$ разомкнуть, а ключ $K1$ замкнуть.

$PIC$

Источники: ЕГЭ 2025

Показать ответ и решение

Пока ключ $K2$ замкнут, а $K1$ разомкнут, диод $D2$ ток пропускает (работает в прямом подключении), а диод $D1$ не пропускает (подключен в обратном направлении). В таком случае резисторы 1 и 2 подключены последовательно, амперметр показывает общий ток в цепи, вольтметр показывает напряжение на внешней цепи.
Общее сопротивление в данном случае:

R0 = R1+ R2

Показания амперметра найдем по закону Ома для полной цепи:

IA1 = --ξ---= ----ξ----- r+ R0 r+ R1+ R2

Показания вольтметра равны:

ξ(R1-+R2)- UV1 =IA1 ⋅R0 = r+ R1 +R2

Когда ключ $K2$ разомкнут, а ключ $K1$ замкнут ток через $R2$ не потечет, т.к. диод $D2$ будет закрыт, а резистор $R2$ подключен к нему последовательно. При этом диод $D1$ подключен в обратном направлении и не пропускает ток, значит, ток через амперметр не потечет и его показания станут равны нулю. Вольтметр ток не пропускает, а значит в цепи тока нет, поэтмоу вольтметр покажет напряжение равное ЭДС $ξ$

Ответ: показания амперметра уменьшаться и станут равны 0, показания вольтметра увеличаться и будут равны $ξ$

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано, как меняются показания вольтметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сказано, на каком элементе цепи вольтметр показывает напряжение, записан закон Ома для участка и для полной цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#65313Максимум баллов за задание: 3

Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках В и С. Показания амперметра равны 2 А. Определите показания амперметра при смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

Источники: Демидова 2020

Показать ответ и решение

1. Перерисуем схемы в эквивалентные

2. В первом случае верхний диод включён в обратном направлении, обладает бесконечно большим сопротивлением, и ток через него не течёт. Диод, расположенный в центре схемы, включён в прямом направлении, обладает нулевым сопротивлением и пропускает электрический ток. Эквивалентная электрическая схема для первого случая имеет вид, представленный на рис. 1. Получается, что первый резистор соединён последовательно с двумя другими, соединёнными параллельно друг другу. Используя формулы для вычисления сопротивления последовательно и параллельно подключённых резисторов. При смене полярности подключения аккумулятора оба диода окажутся включёнными в прямом направлении, и ток через левый резистор протекать не будет. Эквивалентная электрическая схема для второго случая примет вид, представленный на рис. б. Определим общее сопротивление цепи для первого и второго случаев

R1 = R +-R⋅R- = 3R- R2 = R-⋅R-= R- R + R 2 R+ R 2

где $R$ – сопротивление каждого из резисторов.

3. Ток находим по закону Ома силу тока в цепи:

ℰ 2ℰ ℰ 2ℰ I1 = R1-= 3R- I2 = R2-= R

То есть сила тока во втором случае:

I2 = 2ℰ = 3I1 = 3⋅2 А = 6 А R

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: определена сила тока через амперметр, нарисованы эквиавалентные схемы)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула расчета сопротивления участка цепи, состоящего из последовательно соединенных резисторов. Описан принцип работы идеального диода)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#22077Максимум баллов за задание: 3

Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках В и С. Показания амперметра равны 2 А. Определите силу тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

$PIC$

Источники: Демидова 2020

Показать ответ и решение

1. Перерисуем схемы в эквивалентные

$PIC$

2. В первом случае верхний диод включён в обратном направлении, обладает бесконечно большим сопротивлением, и ток через него не течёт. Диод, расположенный в центре схемы, включён в прямом направлении, обладает нулевым сопротивлением и пропускает электрический ток. Эквивалентная электрическая схема для первого случая имеет вид, представленный на рис. а. Получается, что первый резистор соединён последовательно с двумя другими, соединёнными параллельно друг другу. Используя формулы для вычисления сопротивления последовательно и параллельно подключённых резисторов. При смене полярности подключения аккумулятора оба диода окажутся включёнными в прямом направлении, и ток через левый резистор протекать не будет. Эквивалентная электрическая схема для второго случая примет вид, представленный на рис. б. Определим общее сопротивление цепи для первого и второго случаев

-1 -1 −1 R-⋅R- 3R- 1- 1-−1 R-⋅R- R- R1 = R +(R + R ) = R + R+ R = 2 R2 = (R + R) = R+ R = 2 .

где $R$ – сопротивление каждого из резисторов.

3. Ток в цепи находим по закону Ома:

I1 = ξ--= 2ξ- I2 =-ξ-= 2ξ R1 3R R2 R

При этом сила тока в параллельном блоке будет ”делиться” на два резистора, значит, сила тока через амперметр также увеличится в 3 раза Тогда:

I2 = 3⋅2 А = 6 А

Ответ:

$I2 = 6 А$

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: определена сила тока через амперметр, нарисованы эквиавалентные схемы)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула расчета сопротивления участка цепи, состоящего из последовательно соединенных резисторов. Описан принцип работы идеального диода)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#13252Максимум баллов за задание: 3

Три одинаковых резистора и три одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках В и С. Показания амперметра равны 2 А. Определите силу тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

$PIC$

Источники: Демидова 2020

Показать ответ и решение

1. Перерисуем схемы в эквивалентные

$PIC$

2. В первых раз все диоды будут пропускать электрический ток и поэтому ток через левый резистор течь не будет (рис. ). Во второй раз диоды не будут пропускать ток совсем и поэтому верхний резистор будет "выключен"из цепи, а ток будет течь по нижним двум (рис. справа )
3. Ток по закону Ома в первый раз будет находиться по формуле

I1 = ξ R

где $R$ – сопротивление резисторов. Здесь не учитывается второй резистор, так как амперметр подключен только к одному из резисторов.
Во второй раз общее сопротивление цепи будет равно $R0 = R +R = 2R$ , а сила тока на амперметре

ξ 2 А I2 = 2R-=-2- = 1 А

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: определена сила тока через амперметр, нарисованы эквиавалентные схемы)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: формула расчета сопротивления участка цепи, состоящего из последовательно соединенных резисторов. Описан принцип работы идеального диода)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#61863Максимум баллов за задание: 3

В цепи, изображенной на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. Все резисторы имеют одинаковое сопротивление, равное внутреннему сопротивлению источника тока. Во внешней цепи выделяется мощность P. Как изменится мощность, выделяющаяся во внешней цепи, при другой полярности подключения источника тока? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.

$PIC$

Источники: Основная волна 2018

Показать ответ и решение

Мощность, выделяемая в цепи равна:

2 P = I R, (1)

где $I$ – сила тока в цепи, $R$ – внешнее сопротивление цепи.
Сила тока в цепи:

ξ I = R-+-r.

Изобразим токи, которые текут в цепи в первом случае:

$PIC$

То есть в цепь включены три резистора, тогда сопротивление цепи

R1 =r +r +r = 3r.

Отсюда сила тока

ξ ξ I1 = 3r+-r = 4r.

мощность в первом случае

2 2 P1 = I21R1 = -ξ--⋅3r = 3ξ-. 16r2 16r

Изобразим токи, текущие в цепи, при переключении полярности

$PIC$

То есть в цепь включены два резистора, тогда аналогично первому случаю:

R2 = r+ r = 2r.

I2 =--ξ--= -ξ. 2r+ r 3r

2 -ξ2 2ξ2- P2 = I2R2 = 9r2 ⋅2r = 9r .

Так как $P2 P1 > 1$ , то мощность увеличится.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано, как меняется мощность)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записана формула мощности, записан закон Ома, записаны формулы расчета сопротивления при последовательном и параллельном включении резисторов, сказано как протекает ток через диоды)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#61864Максимум баллов за задание: 3

В электрической схеме, изображенной на рисунке, сопротивления лампочки и резисторов одинаковы и равны R, ЭДС источников питания равны $ℰ$ , а внутренние сопротивления источников питания пренебрежимо малы.
Основываясь на известных физических законах и закономерностях, опишите, что произойдет с лампочкой, если перевести ключ из состояния 1 в состояние 2. Определите, во сколько раз изменится мощность, выделяемая во внешней цепи.

$PIC$

Показать ответ и решение

Мощность, выделяемая в цепи равна:

2 P = I R, (1)

где $I$ – сила тока в цепи, $R$ – внешнее сопротивление цепи.
Сила тока в цепи:

ξ I = R.

Изобразим токи, которые текут в цепи в первом случае:

$PIC$

То есть в цепь включен только один резистор, так как сопротивление диода пренебрежимо мало, то напряжение на этом участке равно нулю, значит, напряжение на лампе равно нулю и лампа не горит. Сопротивление цепи равно

R1 = R.

Отсюда сила тока

ξ I1 = R.

мощность в первом случае

2 2 P1 = I21R1 = ξ-⋅R = ξ-. R2 R

Изобразим токи, текущие в цепи, при переключении полярности

$PIC$

То есть в цепь включены два резистора и лампа, так как в этом случае ток через лампу течёт, то лампа загорится, ток через диод не течёт, тогда аналогично первому случаю:

R2 =R + R +R = 3R.

I2 =-ξ-. 3R

P2 = I22R2 = -ξ2-⋅3R = -ξ2. 9R2 3R

Так как $P1 P2 = 3$ , то есть мощность уменьшится в 3 раза.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, во сколько раз меняется мощность в электрической цепи)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записана формула мощности, записан закон Ома, сказано, как меняется цепь при переключении ключа, использованы формулы полсдеовательного и параллельного соединения при расчете сопротивления)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#117346Максимум баллов за задание: 3

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из двух одинаковых источников ЭДС, ключа К, одинаковых ламп Л1 и Л2, резистора R и двух одинаковых идеальных диодов D1 и D2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, какие изменения произойдут в работе этой цепи, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2. Сравните накал ламп в этих двух случаях.

Показать ответ и решение

При переключении ключа из положения 1 в положение 2 лампа Л1 потухнет, а лампа Л2 загорится, причём лампа Л2 будет гореть ярче, чем перед этим горела лампа Л1.

1) Когда ключ находится в положении 1, цепь подключена к левому источнику ЭДС. Ветвь цепи, в которой находится правый источник ЭДС, разомкнута. Полярность подключения левого источника такова, что диод D2 оказывается включённым в цепь в обратном направлении, обладает бесконечно большим сопротивлением и не пропускает электрический ток. Значит, в левой ветви ток не протекает, и лампа Л2 не горит. С другой стороны, диод D1 в правой ветви включён в прямом направлении, обладает практически нулевым сопротивлением и пропускает электрический ток. Поэтому в правой ветви протекает электрический ток, и лампа Л1 горит.

2) Когда ключ переводят в положение 2, цепь подключается к правому источнику ЭДС, а ветвь цепи, в которой находится левый источник ЭДС, становится разомкнутой. Полярность подключения правого источника такова, что теперь диод D1 оказывается включённым в цепь в обратном направлении, а диод D2 – в прямом направлении. Поэтому в левой ветви начнёт протекать электрический ток, и лампа Л2 загорится, а в правой ветви электрический ток протекать перестанет, и лампа Л1 потухнет.

3) Следует также отметить, что в первом случае последовательно к лампе Л1 будет включён резистор R, а значит, согласно закону Ома для полной цепи

I1 =----ℰ---- R Л+ R +r

сила тока в цепи будет меньше, чем во втором случае

--ℰ--- I2 = RЛ + r

Значит, согласно формуле $N = I2R Л$ мощность, потребляемая лампой Л2 во втором случае, будет больше, чем мощность, потребляемая лампой Л1 в первом случае, и лампа Л2 будет гореть ярче

Ответ:

Лампа Л2 будет гореть ярче

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано в каком случае накал больше)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: описана работа диода. Сказано в каком направлении протекает ток в цепи при различных положениях ключа. Записан закон Ома для полной цепи. Сказано что накал лампы зависит от мощности, выделяющейся на лампе. Записана формула мощности)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#13539Максимум баллов за задание: 3

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из двух одинаковых источников тока с ЭДС $𝜀$ и внутренним сопротивлением $r$ , резистора сопротивлением $R$ , двух одинаковых ламп Л1 и Л2, двух идеальных диодов Д1 и Д2 и ключа К. Опираясь на законы электродинамики, объясните, какие изменения произойдут в работе этой цепи, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2. Сравните накал ламп в этих двух случаях.

$PIC$

Источники: Основная волна 2021

Показать ответ и решение

Диод – это устройство, которое в одну сторону пропускает ток, в обратном направлении нет.

$PIC$

Ток в цепи идет от ”+” источника к ”-”. В первом случае, когда ключ замкнут в положении 1 Д2 открыт, Д1 закрыт Лампа Л2 горит, Л1 не горит.

$PIC$

Закон Ома для полной цепи в этом случае

𝜀 I1 = r+-R-+-Rл,

где $Rл$ – сопротивление лампы.
Во втором случае, когда ключ замкнут в положении 2, ток будет протекать в обратном направлении, поэтому Д2 будет закрыт, Д1 открыт, лампа Д1 теперь будет гореть, а Л2 – нет.

$PIC$

Закон Ома в этом случае

I2 =--𝜀--. r+ Rл

Так как лампы одинаковые, то накал лампы определяется мощностью, выделяемой на лампе. Из закона Джоуля-Ленца мощность на лампе $2 P = IR л$ . Так как $I2 > I1$ , то $P2 > P1$ , т.е. накал на лампе Л1 во втором случае больше, чем накал на лампе Л2 в первом.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано в каком случае накал больше)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: описана работа диода. Сказано в каком направлении протекает ток в цепи при различных положениях ключа. Записан закон Ома для полной цепи. Сказано что накал лампы зависит от мощности, выделяющейся на лампе. Записана формула мощности)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#61862Максимум баллов за задание: 3

Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС $ξ = 2 В$ и внутренним сопротивлением $r = 0,5 О м$ и подключенного к ней резистора нагрузки с сопротивлением $R$ . При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и мощность тока в нагрузке. Используя известные физические законы, постройте график зависимости мощности тока в нагрузке от силы тока.

Показать ответ и решение

Мощность равна:

2 P = I R (1)

Сила тока в цепи:

ξ I = R-+-r

Отсюда сопротивление нагрузки

R = ξ− r. (2) I

Подставим (2) в (1)

( ) P(I)= I2 ξ − r = ξI − I2r. I

То есть парабола с ветвям, направленными вниз.
Определим нулю параболы и ее вершину

ξ 2 В P(I)= 0⇒ I = 0 I = r = 0,5-Ом-= 4 А

Вершина параболы находится в точке:

Iв =-−-ξ-= ---−2-В---= 2 А 2⋅− r 2 ⋅− 0,5 Ом

Определим максимальное значение мощности:

2 2 P(Iв)= ξIв − Iвr = 2 В⋅2 А− 4 А ⋅0,5 О м= 2 Вт

График, изображен на рисунке

$PIC$

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: построен график зависимости мощности)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: записана формула мощности, записан закон Ома для участка и для полной цепи)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#17854Максимум баллов за задание: 3

Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС $ξ$ и внутренним сопротивлением $r$ и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением $R$ . При изменении сопротивления нагрузки изменяется напряжение на ней и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график зависимости мощности выделяющейся на нагрузке, от напряжения на ней. Используя известные вам физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от напряжения представляет собой параболу.

Показать ответ и решение

Мощность, выделяющаяся на элементе цепи может быть рассчитана по формуле $U2- P =UI = R$ . Из закона Ома для полной цепи найдем ток $I =--ξ-- r +R$ . Тогда напряжение на внешнем сопротивлении (нагрузке) найдем из закона Ома для участка цепи $Rξ U = IR = r+-R-$ . Выразим отсюда сопротивление $R$ :

UR + Ur = Rξ

Ur = R(ξ− U)

Ur R = ξ−-U-

Подставим значение R в формулу $P = U2- R$

2 P = U-(ξ−-U) Ur

P = U-(ξ−-U-) r

U-ξ U2- P = r − r

Это квадратичная функция зависимости мощности от напряжения, график - парабола, ветви вниз.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: формула зависимости мощности от напряжения)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: уравнение для тепловой мощности, выделяющейся на резисторе $R$ , назван и записан закон Ома для замкнутой цепи, закон Ома для участка цепи. Получена зависимость $P(U)$ , проведен ее анализ, на основе анализа сделан верный вывод)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#13244Максимум баллов за задание: 3

Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС $ξ$ и внутренним сопротивлением и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением $R$ . При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график изменения мощности, выделяющейся на нагрузке, в зависимости от силы тока в цепи. Используя известные физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от силы тока является параболой.

$PIC$

Источники: Досрочная волна 2019 | Основная волна 2013

Показать ответ и решение

Мощность выделяющаяся на элементе цепи $R$ равна:

2 P = I R (1)

Сила тока в цепи может быть найдена по закону Ома для полной цепи:

ξ I = R-+-r

Отсюда находим сопротивление нагрузки (внешней цепи) $R$

R = ξ− r. (2) I

Подставим (2) в (1)

( ) P(I)= I2 ξ − r = ξI − I2r. I

Графиком этой функции является парабола с ветвям, направленными вниз.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: формула зависимости мощности от напряжения)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: уравнение для тепловой мощности, выделяющейся на резисторе $R$ , назван и записан закон Ома для замкнутой цепи, закон Ома для участка цепи. Получена зависимость $P(U)$ , проведен ее анализ, на основе анализа сделан верный вывод)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении	2
имеется один или несколько из следующих недостатков.

В объяснении не указано или не используется одно из физических
явлений, свойств, определений или один из законов (формул),
необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение,
лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим
законом, свойством, явлением, определением и т.п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но в них содержится один логический недочёт.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение
(возможно, неверные), которые не отделены от решения
и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических
явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для
полного верного объяснения

Представлено решение, соответствующее одному из следующих	1
случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение,
но в нём не указаны два явления или физических закона,
необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные
на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие
к ответу, содержат ошибки.
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы,
закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на
решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным	0
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл	3