Тема . №25 Геометрическая оптика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.08 Преобразование энергии в RC-цепях (Отсутствует в данном номере в ЕГЭ 2026)

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 геометрическая оптика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#25068

Какое количество теплоты выделится в цепи при переключении ключа K  из положения 1 в положение 2 (см. рисунок)?

PIC

Показать ответ и решение

При последовательном соединении конденсаторов, общая ёмкость батареи может быть посчитана по формуле:

  1    1    1
Cобщ = C1-+ C2-

1. Найдем общую ёмкость цепи в первом и втором случае:

C01 = 6C-⋅2C--= 3C
      6C + 2C   2

     -5C-⋅3C-   15-
C02 = 5C + 3C = 8 C

Энергия на конденсаторе равна

        2
W  = CU--,
      2

где U  – напряжение на конденсаторе, в данном случае оно равно ℰ     .
Откуда разность энергий конденсатора

               15   2  12   2  3Cℰ 2
ΔW  = W2 − W1 = 16C ℰ − 16C ℰ =-16--

2. Рассмотрим конденсаторы и перераспределение зарядов на них. Первый случай:
Конденсаторы 5C  и C  соединены параллельно, а конденсатор 2C  к ним последовательно

q5c+qC = q2C = 3Cℰ-
               2

Кроме того U  = U
 5C   C  . То есть

           3C-ℰ       ℰ-
5CU + CU =   2  ⇒ U = 4

Откуда заряды

      5Cℰ        Cℰ         3C ℰ
q5C = -4--  qC = -4-  q2C = -2--

Второй случай:
Конденсаторы C  и 2C  соединены параллельно, а 5C  к ним последовательно.

               15Cℰ
q5C =qC +q3C = --8--

Кроме того UC =U2C  . То есть

CU  +2CU =  15C-ℰ-⇒ U = 5ℰ-
             8          8

Откуда заряды

q′ = 15Cℰ-  q′ = 5Cξ-  q′ = 5Cℰ-
 5C     8     C    8     2C     4

3. Заряд, которые прошел через источник равен

     ′         15     5     5
Δq = q5C − q5C = 8-Cℰ − 4Cℰ = 8C ℰ

Откуда работа источника

          5C ℰ2
A= Δq ℰ = -8---

В электрической цепи выполняется закон сохранения электрической энергии:

A= Q + ΔW

здесь Q  - количество теплоты, выделившейся в цепи, после переключения ключа.
Окончательно получаем

Q = A− ΔW  = 7Cℰ-2
              16
Ответ:
Критерии оценки

Критерии оценивания выполнения задачи

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

3

I) записаны положения теории и физические законы,

закономерности, применение которых необходимо для решения

задачи выбранным способом (в данном случае: формула расчета ёмкости последовательно соединенных конденсаторов, формула расчета энергии конденсатора, формула заряда конденсатора, формула расчета работы источника, закон сохарнения энергии в электрической цепи);

II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения

физических величин (за исключением обозначений констант,

указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии

задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при

написании физических законов);

III) представлены необходимые математические преобразования и

расчёты, приводящие к правильному числовому ответу

(допускается решение «по частям» с промежуточными

вычислениями);

IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения

искомой величины

Правильно записаны все необходимые положения теории,

2

физические законы, закономерности, и проведены необходимые

преобразования, но имеется один или несколько из следующих

недостатков

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном

объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно,

неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены

в скобки, рамку и т.п.).

И (ИЛИ)

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях

допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не

доведены до конца.

И (ИЛИ)

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка

Представлены записи, соответствующие одному из следующих

1

случаев.

Представлены только положения и формулы, выражающие

физические законы, применение которых необходимо для решения

задачи, без каких-либо преобразований с их использованием,

направленных на решение задачи, и ответа.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая

для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения),

но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися

формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи

(или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена

ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с

имеющимися формулами, направленные на решение задачи

Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным

0

критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла

Максимальный балл

3

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!