07 Электродинамика. Магнетизм - Каталог заданий по ЕГЭ

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 41#91640Максимум баллов за задание: 3

Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции $⃗B$ увеличивается

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

1.При изменении магнитного потока через поверхность по правилу Ленца индукционный ток в контуре направлен так, что создаваемый им поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток,так как внешний магнитный поток возрастает, то индукционный ток своим магнитным полем стремится замедлить это возрастание, и его поле будет направлено против внешнего поля, остюда по правилу буравчика сможем найти направление индукционного тока, а также направление линий индукции поля $′ B$ , создаваемого проводником с током, которое в каждой точке рамки одинаково. В проводнике протекает постоянный ток, поэтому поле проводника постоянно и не влияет на индукционный ток в рамке. (см. рис.)

2. На каждую из сторон рамки будет действовать сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна $Fa = IiBlsinα$ , где $l$ – длина стороны рамки, $α$ – угол между вектором магнитной индукции и направлением проводника. Так как у нас угол $α$ для каждой стороны одинаков, то силы, приложенные к противолежащим сторонам рамки, равны по модулю и направлены взаимно противоположно. Результирующая сил, действующих на рамку со стороны однородного магнитного поля, равна нулю.

3. В магнитном поле проводника на каждую сторону рамки действует сила Ампера. Стороны рамки, перпендикулярные проводнику, расположены на одинаковом расстоянии от проводника. На них действуют силы, равные по модулю и направленные противоположно друг другу. Их сумма равна нулю. Силы, действующие на параллельные проводнику стороны рамки, направлены тоже противоположно друг другу. Из-за неоднородности поля проводник с током притягивает ближнюю сторону рамки сильнее, чем отталкивает более удалённую от него сторону

⃗FАЛ > ⃗FАП.

Результирующая этих сил притягивает рамку к проводнику (см.рисунок).

4. Согласно принципу суперпозиции, однородное магнитное поле и поле проводника с током действуют на рамку независимо друг от друга. Поэтому результирующая сил, приложенных к рамке, направлена влево к проводнику с током.

Ответ: Результирующая сила направлена влево к проводнику с током

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 42#13254Максимум баллов за задание: 3

Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции B уменьшается.

$PIC$

Источники: Демидова 2019 | Демидова 2020

Показать ответ и решение

1.При изменении магнитного потока через поверхность по правилу Ленца индукционный ток в контуре направлен так, что создаваемый им поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток,так как внешний магнитный поток уменьшается, то индукционный ток своим магнитным полем стремится уменьшить это замедление, и его поле будет сонаправлено с внешним полем, остюда по правилу буравчика сможем найти направление индукционного тока, а также направление линий индукции поля $B′$ , создаваемого проводником с током, которое в каждой точке рамки одинаково. В проводнике протекает постоянный ток, поэтому поле проводника постоянно и не влияет на индукционный ток в рамке. (см. рис.)

2. На каждую из сторон рамки будет действовать сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна $Fa = IiBlsinα$ , где $l$ – длина стороны рамки, $α$ – угол между вектором магнитной индукции и направлением проводника. Так как у нас угол $α$ для каждой стороны одинаков, то силы, приложенные к противолежащим сторонам рамки, равны по модулю и направлены взаимно противоположно. Результирующая сил, действующих на рамку со стороны однородного магнитного поля, равна нулю.

3. В магнитном поле проводника на каждую сторону рамки действует сила Ампера. Стороны рамки, перпендикулярные проводнику, расположены на одинаковом расстоянии от проводника. На них действуют силы, равные по модулю и направленные противоположно друг другу. Их сумма равна нулю. Силы, действующие на параллельные проводнику стороны рамки, направлены тоже противоположно друг другу. Из-за неоднородности поля проводник с током отталкивает ближнюю сторону рамки сильнее, чем притягивает более удалённую его сторону

⃗FАЛ > ⃗FАП.

Результирующая этих сил отталкивает рамку от проводника (см.рисунок).

4. Согласно принципу суперпозиции, однородное магнитное поле и поле проводника с током действуют на рамку независимо друг от друга. Поэтому результирующая сил, приложенных к рамке, направлена вправо от проводника с током.

Ответ: Результирующая сила направлена вправо от проводника с током

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: правильно указано направление силы, действующей на рамку)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: правило Ленца, правило левой руки, формула для расчёта силы Ампера, правило буравчика, принцип суперпозиции; указано, что проводник с током создаёт неоднородное магнитное поле)

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 43#106759Максимум баллов за задание: 3

Прямолинейный проводник с током и проводящая рамка лежат в плоскости, перпендикулярной линиям индукции однородного магнитного поля. Опираясь на законы физики, укажите направление силы, действующей на рамку, когда величина магнитной индукции $B$ уменьшается.

$PIC$

Показать ответ и решение

1.При изменении магнитного потока через поверхность по правилу Ленца индукционный ток в контуре направлен так, что создаваемый им поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, которое вызывает данный ток,так как внешний магнитный поток уменьшается, то индукционный ток своим магнитным полем стремится уменьшить это замедление, и его поле будет сонаправлено c внешним полем, остюда по правилу буравчика сможем найти направление индукционного тока, а также направление линий индукции поля $B′$ , создаваемого проводником с током, которое в каждой точке рамки одинаково. В проводнике протекает постоянный ток, поэтому поле проводника постоянно и не влияет на индукционный ток в рамке. (см. рис.)

2. На каждую из сторон рамки будет действовать сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки, а величина равна $Fa = IiBlsinα$ , где $l$ – длина стороны рамки, $α$ – угол между вектором магнитной индукции и направлением проводника. Так как у нас угол $α$ для каждой стороны одинаков, то силы, приложенные к противолежащим сторонам рамки, равны по модулю и направлены взаимно противоположно. Результирующая сил, действующих на рамку со стороны однородного магнитного поля, равна нулю.

3. В магнитном поле проводника на каждую сторону рамки действует сила Ампера. Стороны рамки, перпендикулярные проводнику, расположены на одинаковом расстоянии от проводника. На них действуют силы, равные по модулю и направленные противоположно друг другу. Их сумма равна нулю. Силы, действующие на параллельные проводнику стороны рамки, направлены тоже противоположно друг другу. Из-за неоднородности поля проводник с током притягивает ближнюю сторону рамки сильнее, чем отталкивает более удалённую от него сторону

⃗FАЛ > ⃗FАП.

Результирующая этих сил притягивает рамку к проводнику (см.рисунок).

4. Согласно принципу суперпозиции, однородное магнитное поле и поле проводника с током действуют на рамку независимо друг от друга. Поэтому результирующая сил, приложенных к рамке, направлена влево к проводнику с током.

Ответ: Результирующая сила направлена влево к проводнику с током

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 44#106762Максимум баллов за задание: 3

К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с частотой $ν$ . Электроёмкость $C$ конденсатора колебательного контура можно плавно менять от минимального значения $Cmin$ до максимального $Cmax$ , а индуктивность его катушки постоянна. Ученик постепенно увеличивал ёмкость конденсатора от минимального значения до максимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.

Показать ответ и решение

В колебательном контуре источником тока возбуждаются вынужденные колебания. Частота этих колебаний $νкол$ равна частоте источника $νист$ . Амплитуда колебаний зависит от соотношения между внешней частотой и частотой собственных электромагнитных колебаний $νкол = --1√--- 2π LC$ . По мере увеличения емкости конденсатора уменьшается частота собственных колебаний в колебательном контуре. Амплитуда колебаний достигает максимума при резонансе, когда $νист = νкол$ . После этого амплитуда начинает убывать. В данном случае, ученик меняет частоту собственных электромагнитных колебаний системы. При плавном увеличении емкости контура частота уменьшается. Из того факта, что амплитуда все время увеличивалась, можем сделать вывод, что частота $νкол$ все время приближалась к частоте источника тока, при этом $νист < νколmin$

$PIC$

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 45#103378Максимум баллов за задание: 3

К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с циклической частотой $4 − 1 ω и = 2 ⋅ 10 с$ (см. рисунок). Ёмкость С конденсатора колебательного контура можно плавно менять в пределах от 2,5 нФ до 1 мкФ, а индуктивность его катушки $L = 0, 04 Гн.$

Ученик постепенно уменьшал ёмкость конденсатора от максимального значения до минимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре сперва возрастала, достигала некоего максимального значения и затем уменьшалась. Какое явление наблюдал ученик? Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.

$PIC$

Показать ответ и решение

В описанном опыте колебания в контуре являются вынужденными, они совершаются с частотой $ν$ , задаваемой источником тока. Но колебательный контур имеет собственную частоту колебаний $ν0$ , и амплитуда колебаний тока в нём зависит от разности значений этих частот: по мере уменьшения она увеличивается (резонансная кривая), достигая максимального значения при (явление резонанса). Найдем собственную частоту колебаний в контуре исходя из формулы Томсона и формулы связи частоты с циклической частотой:

-1--- ω = √LC

ν0 =-ω = --√1--- 2π 2π LC

$PIC$

При приближении частоты собственных колебаний, к частоте внешних ( $ν$ ) амплитуда колебаний будет расти и достигнет своего пика при $ν0 = ν$
В нашем случае ученик изменяет частоту колебаний от $1 ν0min = 2π√LC---- max$ до $1 ν0max = 2π√LC---- min$ . При этом сначала амплитуда возрастала $ν0 < ν$ , затем в точке максимального значения амплитуды $ν0 = ν$ , а по мере уменьшения амплитуды $ν0 > ν$ .

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, какое явление наблюдал ученик)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: описаны колебания, сказано про явление резонанса, записана формула частоты и формула Томсона)

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 46#13251Максимум баллов за задание: 3

К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с частотой $ν$ Индуктивность $L$ катушки колебательного контура можно плавно менять от максимального значения $Lmax$ до минимального $Lmin$ а емкость его конденсатора постоянна. Ученик постепенно уменьшал индуктивность катушки от максимального значения до минимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.

Источники: Основная волна 2013

Показать ответ и решение

В описанном опыте колебания в контуре являются вынужденными, они совершаются с частотой $ν$ , задаваемой источником тока. Но колебательный контур имеет собственную частоту колебаний $ν0$ , и амплитуда колебаний тока в нём зависит от разности значений этих частот: по мере уменьшения она увеличивается (резонансная кривая), достигая максимального значения при (явление резонанса). Найдем собственную частоту колебаний в контуре исходя из формулы Томсона и формулы связи частоты с циклической частотой:

-1--- ω = √LC

ν0 =-ω = --√1--- 2π 2π LC

При приближении частоты собственных колебаний, к частоте внешних ( $ν$ ) амплитуда колебаний будет расти и достигнет своего пика при $ν0 = ν$
В нашем случае ученик изменяет частоту колебаний от $ν0min = --√-1---- 2π LmaxC$ до $ν0max =--√-1----- 2π LminC$ Но так как амплитуда все время растет, то $ν0 < ν$

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: объяснены наблюдения ученика)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сказано, что происходят вынужденные колебания и вкаком случае происходит возрастание амплитуды силы тока. Записана формула Томсона, формула связи частоты с циклической частотой. Сказано что происходит с собственной частотой при уменьшении индуктивности катушке)

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