Электродинамика. Магнетизм —Каталог задач по ЕГЭ - Физика

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#27747

Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 расположены на одинаковом расстоянии $a$ друг от друга (см. рисунки а и б). В каждом проводнике протекает электрический ток силой $I$ . Токи во всех проводниках текут в одном направлении. Определите направление результирующей силы, действующей на проводник 1 со стороны проводников 2 и 3. Сделайте рисунок, указав в области проводника 1 векторы магнитной индукции полей, созданных проводниками 2 и 3, вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.

Показать ответ и решение

Вокруг проводников 2 и 3 возникают магнитные поля, направление которых можно определить по правилу правой руки, для этого обхватываем проводник с током ладонью, а большой палец направляем по току, то есть линии магнитной индукции направлены против часовой стрелки (см. рис.). Далее определим направление результирующего магнитного поля $B23$ по правилу параллелограмма. Рассмотрим отдельно векторы $B3$ и $B2$ .

$α =60∘$ , так как проводники образуют равносторонний треугольник. Воспользуемся теоремой о том, что угол между касательной и хордой равен половине дуги, на которую опирается хорда и равен половине центрального угла, то есть $β = α∕2= 30∘$ . Тогда

φ = 180∘− α − β = 180∘ − 60∘− 30∘ = 90∘

Отсюда угол между $B2$ и $B3$

σ = φ − β = 90∘− 60∘.

Так как сила тока и расстояние между проводниками одинаково, то $|⃗B2|= |⃗B3|$ , следовательно, результирующий вектор $B23$ является биссектрисой угла и $δ = σ∕2= 30∘$ . Угол между $AB$ и $B23$ равен $β +δ =60∘ =α$ , следовательно, $B23||AC$ (по накрест лежащим углам) и $B23$ расположена горизонтально. По правилу левой руки определяем силу Ампера, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера направлена вниз.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: п. 1)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: картина линий индукции магнитного поля длинного прямого проводника с током, принцип суперпозиции магнитных полей, правило буравчика, сила Ампера, правило левой руки)

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#22643

Три параллельных длинных прямых проводника 1, 2 и 3 перпендикулярны плоскости рисунка и пересекают её в вершинах равностороннего треугольника со стороной $a$ . Токи в проводниках сонаправлены и равны $I$ . Опираясь на законы электродинамики, определите направление вектора индукции результирующего магнитного поля в точке О – центре треугольника. Как изменится направление вектора индукции результирующего магнитного поля в точке О, если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное?

Источники: Демидова 2021

Показать ответ и решение

Вокруг каждого из проводников возникает магнитное поле, линии индукции которого являются окружностями. Направление линий индукции магнитного поля определяется правилом буравчика (см. рис. а). Вектор индукции результирующего магнитного поля в точке О, определяется принципом суперпозиции: $B0 = B1 +B2 + B3$ , где $B1$ , $B2$ и $B3$ – векторы индукции магнитных полей в точке О, созданных каждым проводником отдельно. Поскольку точка О равноудалена от каждого проводника и по проводникам протекают токи одинаковой силы, то $|B1|=|B2|= |B3 |=B$ .

Из геометрических построений видно, что угол между векторами $B1$ и $B2$ составляет 120 $∘$ , а, значит, $α= 60∘$ . Следовательно,

|B12|= |B1|cosα+ |B2|cosα = 2B cos60∘ = B

Таким образом, $B0 = B1+ B2 +B3 = 0.$ Если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное, то вектор магнитного поля, созданного этим проводником в точке О, будет направлен горизонтально вправо (см. рис. б).

Таким образом,

′ ′ B02 = B1 + B2+ B3 ⁄= 0 =|B12|+|B3|= 2B.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано как меняется направление вектора магнитной индукции)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: с использованием правила буравчика (или иным верным способом) определено направление индукции магнитного поля, создаваемого каждым проводником в точке О, сделан правильный вывод о том, что при равенстве токов в проводниках и расстояний от них до точки О, индукции магнитных полей проводников с токами равны по абсолютной величине, с использованием принципа суперпозиции магнитных полей найдено направление вектора индукции результирующего магнитного поля в точке О как при первоначальном направлении токов в проводниках, так и при изменении направления тока в третьем проводнике)

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#61866

Непосредственно над неподвижно закреплённой проволочной катушкой на её оси на пружине подвешен полосовой магнит (см. рисунок). Куда начнёт двигаться магнит сразу после замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения

$PIC$

Источники: Основная волна 2014 | Демонстрационная волна 2015

Показать ответ и решение

Когда ключ разомкнут, тока в катушке нет, магнит неподвижен, под действием силы тяжести со стороны магнита пружина растягивается. После замыкания ключа по катушке протекает ток, при этом по правилу правой руки индукция магнитного поля направлена вниз, то есть катушка подобна магниту, где северный полюс находится снизу, а южный сверху. Так как магнит расположен северным полюсом вниз, то он будет притягиваться к катушке, то есть начнет движение вниз.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: указано направление движения магнита)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: определено направление тока через катушку после замыкания ключа и направление индукции магнитного поля вблизи верхнего торца катушки с указанием на используемые правила, проведена аналогия с взаимодействием двух магнитов)

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#61877

На гладком столе собрана электрическая цепь, схема которой показана на рисунке. Какую форму примет гибкий проводник, подключенный к точкам $A$ и $C$ после замыкания ключа К, если цепь находится в однородном магнитном поле (см. рисунок - вид сверху)? Поясните свой ответ, опираясь на известные физические законы и закономерности.

$PIC$

Источники: Досрочная волна 2023

Показать ответ и решение

При протекании силы тока на провод в магнитном поле будет действовать сила Ампера. Рассмотрим малые участки провода и силы, действующие на них. Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки, для этого 4 пальца направляем по направлению силы тока, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, тогда большой палец, оттопыренный на 90 градусов, покажет направление силы Ампера. Укажем несколько направлений сил Ампера, они направлены под углом $90∘$ к касательным проводника.

$PIC$

То есть силы Ампера будут растягивать проводник во всех направлениях, значит, он примет форму окружности.

$PIC$

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, какую форму примет проводник)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: сказано, в какие стороны на проводник будут действовать силы Ампера, использовано правило правой руки)

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#17209

Мягкая пружина из нескольких крупных витков провода подвешена к потолку. Верхний конец пружины подключается к источнику тока через ключ К, а нижний - с помощью достаточно длинного мягкого провода (см. рисунок). Как изменится длина пружины через достаточно большое время после замыкании ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Показать ответ и решение

До замыкания ключа пружина находится в равновесии, сила упругости уравновешивает силу тяжести пружины. При замыкании ключа по пружине потечёт ток, при этом в каждом витке пружины он будет сонаправлен с остальными.
Способ I
Вспомним опыт Ампера, согласно которому два тонких проводника притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если направления токов противоположны, так как токи в витках сонаправлены, то витки начнут притягиваться друг к другу и длина пружины уменьшится.
Способ II
Рассмотрим два проводника с сонаправленным движением тока, ток $I$ протекает влево по ним (см. рис.). По правилу правой руки определим направление вектора магнитной индукции, создаваемого каждым из проводников. Для этого проводник с током обхватываем ладонью, большой палец направляем по силе тока, а 4 пальца покажут направление вектора магнитной индукции, в данном случае $B1$ и $B2$ (см. рис.)

$PIC$

Теперь определим силы Ампера, которые действуют на проводники с током, по правилу левой руки. Для этого 4 пальца направляем по направлению силы тока, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, тогда большой палец, оттопыренный на 90 градусов, покажет направление силы Ампера. Силы Ампера показаны на рисунке.

$PIC$

То есть на каждый из витков будет притягиваться к соседнему и длина пружины будет уменьшаться.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: п. 1)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: взаимное притяжение проводников с сонаправленными токами, сила Ампера)

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#17207

Рамку с постоянным током удерживают неподвижно в поле полосового магнита (см. рисунок). Полярность подключения источника тока к выводам рамки показана на рисунке. Как будет двигаться рамка на неподвижной оси $MO$ , если рамку не удерживать? Считать, что рамка испытывает небольшое сопротивление движению со стороны воздуха. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

$PIC$

Показать ответ и решение

На рисунке покажем ток, текущий в рамке, он течёт от ”+” к ”–”, также отметим линии магнитной индукции полосового магнита $⃗ B$ ( $N$ – северный полюс магнита, следовательно, поле "выходит"из него).

На рамку со стороны поля магнита будет действовать сила Ампера. Причём, сила, действующая на ближнюю к магниту сторону, будет направлена вниз (направление определяем по "правилу левой руки"), а на дальнюю сторону – вверх. На стороны, параллельные магниту, также будет действовать сила Ампера (вследствие искривления магнитного поля. Но эти силы будут значительно меньше показанных на рисунке, да к тому же их действие на левую и правую половинки рамки будет почти сконпенсировано. То есть, этими силами мы пренебрежем. Под действием сил, указанных на рисунке рамка начинает поворачиваться против часовой стрелки (разгоняясь при этом). Но как только рамка повернется на угол, больший 90 градусов (от горизонтального положения), эти же силы начнут рамку тормозить.

$PIC$

Так как по условию есть небольшая сила сопротивления, то рамка будет поворачиваться каждый раз на всё меньший угол, пока не остановится в вертикальном положении – в этот момент силы Ампера будут рамку только лишь растягивать в разные стороны, и слегка притягивать к магниту (опять же в силу неоднородности поля), но не поворачивать.

Ответ: рамка встанет вертикально

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: дан ответ на поставленный вопрос)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: верно указано направление силовых линий магнитного поля постоянного магнита в области, где расположена рамка, верно определено направление сил Ампера, действующих на стороны рамки с указанием использованного для определения направления правила левой руки, обосновано, что действующие силы Ампера могут только поворачивать рамку, верно указано направление поворота рамки, обосновано значение угла поворота в $90∘$ с учетом сил сопротивления, действующих со стороны воздуха)

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 7#13257

В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью $⃗ E$ и магнитное поле с индукцией $⃗ B$ . Поля однородные, $E⃗⊥ ⃗B$ . В камеру влетает протон $p$ , вектор скорости которого перпендикулярен $⃗E$ и $⃗B$ как показано на рисунке. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что протон движется прямолинейно. Объясните, как изменится начальный участок траектории протона, если напряжённость электрического поля уменьшить. В ответе укажите, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием силы тяжести пренебречь.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

1. На протон будут действовать электрическая сила $Fe = qE$ , направленная по силовым линиям, так как частица имеет положительный заряд, т. е. вправо и сила Лоренца $Fl = qvB$ , направленная по правилу левой руки влево (см. рис.), а из условия, что первоначально протон движется прямолинейно следует, что они уравновешивают друг друга.

2. При уменьшении напряженности уменьшится электрическая сила, а значит протон начнет отклоняться в сторону силы Лоренца, а траектория будет криволинейной.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: п. 2)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: указаны силы, действующие на заряженную частицу - сила Лоренца и сила со стороны однородного электрического поля, верно обоснованы направления действия этих сил, на основе анализа выражений, определяющих величину каждой из сил, сделан верный вывод о характере изменения траектории)

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#27243

Медная прямоугольная рамка, по которой протекает постоянный электрический ток силой $I$ , может вращаться вокруг вертикальной оси OO’, закрепленной в подшипниках. При вращении рамки на нее действуют силы вязкого трения. Опираясь на законы электродинамики и механики опишите и объясните движение этой рамки после включения однородного магнитного поля с индукцией В (см. рисунок)

Источники: Основная волна 2011

Показать ответ и решение

На стороны рамки будет действовать сила Ампера. По правилу левой руки определяем силу Ампера, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, на левую рамку направлена перпендикулярно ”к наблюдателю”, а на правую ”от наблюдателя”, а на верхнюю и нижнюю стороны рамки сила Ампера не действует.

Значит, рамка будет поворачиваться вокруг закрепленной оси OO’ из-за сил, действующих на левую и правую стороны рамки. Повернувшись на угол $90∘$ , силы Ампера начнут тормозить рамку, но так как она будет обладать некоторой скоростью, то из-за инерции она не остановится сразу, а продолжит движение, пока её скорость не станет равна нулю и рамка не начнёт поворачиваться в обратную сторону и возникнут колебания, при этом из-за силы вязкого трения колебания будут постепенно затухать, пока рамка не установится в равновесии, то есть при котором плоскость рамки будет перпендикулярно вектору $B⃗$

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано движение рамки)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: по правилу левой руки определно направление силы Ампера, указано действие трения)

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#61878

Медный стержень АБ подвешен на тонких проводящих проволочках и подключён к источнику постоянного напряжения $U$ – так, как показано на рисунке. Под проводником находится постоянный полосовой магнит, обращённый к нему северным полюсом. В какую сторону начнёт двигаться проводник сразу после замыкания ключа K? Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, почему это произойдёт. Считать, что магнитное поле вблизи полюса постоянного магнита однородно.

$PIC$

Показать ответ и решение

Сила тока в цепи $I$ , при замыкании ключа, будет направлена от ”+” к ”-”, то есть течь от точки А к Б (см. рис.).
Постоянный магнит создает магнитное поле, магнитные линии которого выходят из северного полюса и входят в южный, то есть вблизи проводника АБ вектор магнитной индукции $B$ направлен вертикально вверх (см. рис. ).
Магнитное поле действует на проводник с током силой Ампера. Направление силы можно определить по правилу левой руки, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера $FA$ направлена вправо (см. рис.).

$PIC$

То есть проводник будет подниматься на проволочках против часовой стрелки.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, куда будет двигаться проводник)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: опредено направление протекания тока, сказано, как направлены линии магнитного поля, созданные магнитом, использовано правило левой руки для направления силы Ампера)

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#61879

По двум вертикальным длинным прямым проводникам 1 и 2 в противоположных направлениях текут одинаковые токи (см. рисунок, вид сверху). На горизонтальной плоскости вне действия магнитного поля проводников находится компас. Нарисуйте, как расположится стрелка этого компаса, если его центр поместить в точку А на этой плоскости, равноудалённую от проводников. Влиянием магнитного поля Земли пренебречь. Ответ поясните, указав, какие закономерности Вы при этом использовали.

$PIC$

Показать ответ и решение

Вокруг проводников 1 и 2 возникают магнитные поля, направление которых можно определить по правилу правой руки, для этого обхватываем проводник с током ладонью, а большой палец направляем по току (см. рис. 1). Вектор индукции результирующего магнитного поля $B$ в точке А, определяется принципом суперпозиции, он направлен вниз (см. рис. ).

$PIC$

Стрелка компаса устанавливается таким образом, чтобы соответствовать вектору $B$ , так как линии магнитной индукции выходят из северного поля и входят в южный, то стрелка компаса должна установиться как на рисунке слева.

$PIC$

Поэтому в точке $A$ стрелка компаса установится, как показано на рисунке справа.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сделан рисунок)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: использовано правило правой руки, сказано как именно располагается магнит, использован принцип суперпозиции)

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#61880

Прямой горизонтальный проводник висит на двух пружинках. По проводнику протекает электрический ток в направлении, указанном на рисунке. В некоторый момент в пространстве создают постоянное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого направлен вниз. Как изменится положение проводника? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы вы использовали для объяснения.

$PIC$

Источники: Пробный вариант 2010

Показать ответ и решение

Первоначально проводник покоится под действием силы тяжести и силы упругости, действующей со стороны пружины на проводник. После создания магнитного поля магнитное поле действует на проводник с током силой Ампера. Направление силы можно определить по правилу левой руки, для этого 4 пальца направляем по току, а ладонь направляем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, значит, сила Ампера $FA$ направлена влево. На проводник, при создании магнитного поля, начнет действовать сила Ампера, которая отклонит проводник влево до тех пор, пока проекция силы упругости, действующей на проводник, не уравновесит силу Ампера, где зависнет в новом положении равновесия, в котором равнодействующая всех сил будет равна нулю.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: описано, как изменится положение проводника)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: определено направление силы Ампера по правилу правой руки, сказано из-за каких сил проводник будет в равновесии)

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#61881

На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают постоянный ток. Каковы в этом случае показания амперметра, подключенного к левой катушке? Как изменится показание амперметра, если в течение некоторого времени постепенно увеличивать напряжение на концах правой катушки? Ответ поясните, указав какие физические законы и явления вы использовали для объяснения.

$PIC$

Источники: Пробный вариант 2010

Показать ответ и решение

При протекании электрического тока по правой катушке создается магнитный поток $Φ1$ .
При этом, так как ток постоянен, то магнитный поток тоже постоянен и ЭДС индукции в левой катушке не возникает, значит, показания амперметра равны нулю. Увеличение тока в правой катушке приводит к увеличению магнитного потока, пронизывающего правую катушку, который также пронизывает и левую катушку. По закону электромагнитной индукции $ξi = − Δ-Ф Δt$ увеличение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока, то есть показания амперметра отличны от нуля.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, как изменяются показания амперметра)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: описано создание магнитного потока, сказано, как изменяется ЭДС индукции и чему равен ток, сказано, к чему приводит изменение тока, записан закон электромагнитной индукции)

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#61882

На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра.

$PIC$

В начальный момент времени ползунок реостата установлен в крайнем правом положении и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с $ℰ.$

Источники: Демонстрационная волна 2011

Показать ответ и решение

Сопротивление реостата находится по формуле:

ρl R = S,

где $ρ$ – удельное сопротивление, $l$ – длина реостата, включенного в цепь (количество витков), $S$ – площадь поперечного сечения.
При перемещении реостата влево количество витков, включенных в цепь уменьшается, значит, сопротивление реостата уменьшается.
Силу тока в контуре можно найти по закону Ома для полной цепи:

ℰ I = R-+-r,

где $r$ – внутреннее сопротивление источника.
Так как сопротивление реостата уменьшается, то сила тока увеличивается, значит, показания амперметра плавно увеличиваются.
Увеличение тока, текущего по первичной обмотке вызовет увеличение магнитного потока в первичной обмотке, что приводит к изменению магнитного потока во вторичной обмотке. По закону Фарадея возникает ЭДС индукции

Δ Ф ξi = − Δt-

во вторичной обмотке, следовательно, вольтметр будет фиксировать ЭДС индукции.
Когда движок реостата придет в левое крайнее положение, сила тока перестанет меняться, и показания амперметра станут постоянными, при этом магнитный поток через первичную обмотку станет тоже постоянен, значит, ЭДС индукции не будет возникать во вторичной обмотке и показания вольтметра станут равными нулю.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: изменение показаний приборов, п. 1)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: электромагнитная индукция, закон индукции Фарадея, 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 14#13254

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.

Источники: Демидова 2019 | Демидова 2020

Показать ответ и решение

1.При изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную проводящим контуром, в контуре возникает индукционный ток $Ii$ , направление которого определяется правилом Ленца (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. Направление линий индукции поля, создаваемого проводником с током, в каждой точке рамки одинаково, оно определяется по правилу буравчика. В проводнике протекает постоянный ток, поэтому поле проводника постоянно и не влияет на индукционный ток в рамке.

4. 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 от него сторону. Результирующая этих сил отталкивает рамку от проводника.

5. 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:

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 15#61884

Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображенного на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.

$PIC$

Почему в момент времени $t2$ модуль силы тока больше, чем в момент времени $t1$ ? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения. Влиянием тока в кольце на движение магнита пренебречь

Источники: Демонстрационная волна 2012

Показать ответ и решение

Стержень создает вокруг себя неоднородное магнитное поле, при удалении от центра стрежня поле уменьшается. При движении стержня к кольцу магнитный поток $Φ$ через кольцо будет увеличиваться, достигая максимума в момент, когда кольцо будет на уровне середины стержня, а затем начнет уменьшаться. По закону Фарадея в кольце будет возникать ЭДС индукции, модуль которой равен

| | |ξ|= ||Δ-Ф-||, | Δt |

значит, по кольцу будет течь индукционный ток,

|ξ| 1 ||Δ Ф|| I =-R = R-||Δt-||,

где $R$ – сопротивление кольца.
Пренебрегая влиянием тока в кольцо, можно сказать, что стержень падает равноускоренно с ускорением $g$ , значит, скорость изменения магнитного потока также будет увеличиваться. Момент $t1$ – соответствует входу стержня в кольцо, а момент $t2$ – выходу, так как скорость в момент $t2$ больше, то и больше изменение магнитного потока, значит, больше ЭДС индукции и сила тока.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано, почему один ток больше другого)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: использован закон Фарадея, записан закон Ома, сказано как ЭДС индукции зависит от изменения модуля магнитного потока)

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#13253

Многовитковая катушка медного провода подключена к источнику тока через реостат. Вблизи торца катушки на шёлковых нитях подвешено замкнутое медное кольцо с малым сопротивлением. Ось кольца совпадает с осью катушки (см. рисунок). Опишите, как начнёт двигаться кольцо (притянется, оттолкнётся или останется неподвижным относительно катушки), если движок реостата резко сдвинуть вверх в крайнее положение. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Источники: Демидова 2020

Показать ответ и решение

При смещении движка реостата вверх его сопротивление уменьшается до нуля, а сила тока в катушке согласно закону Ома для полной цепи увеличивается

ξ I = R-+-r

При этом увеличивается поток вектора магнитной индукции через кольцо. По закону электромагнитной индукции в кольце возникает ЭДС индукции, появляется индукционный ток. В соответствии с правилом Ленца вектор магнитной индукции поля индукционного тока будет направлен против вектора магнитной индукции поля катушки. Взаимодействие токов в кольце и катушке приводит к тому, что кольцо отталкивается от катушки влево — в область, где магнитное поле катушки слабее, чем у торца катушки.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: указано направление движения кольца)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: закон электромагнитной индукции, зкаон Ома, правило Ленца)

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#13255

На железном стержне намотаны две катушки изолированного медного провода А и Б. Катушка А подключена к источнику с ЭДС $ξ$ и внутренним сопротивлением $r$ , как показано на рисунке. Катушка Б замкнута на амперметр малого сопротивления. Ползунок реостата передвигают вправо. В каком направлении протекает при этом ток через амперметр, подключённый к катушке Б? Ответ обоснуйте, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Показать ответ и решение

1. При протекании электрического тока по катушке А создается магнитный поток $Φ1$ , при этом сердечник будет образовывать электромагнит, у левого торца катушки А находится северный полюс этого магнита
2. При движении ползунка вправо увеличивается сопротивление реостата $R$ , а значит по закону Ома для полной цепи уменьшается сила тока

I =--ξ-- R + r

3.Уменьшение тока в катушке А приводит к уменьшению магнитного потока, пронизывающего катушку А, который также пронизывает и катушку Б. По закону электромагнитной индукции $ΔΦ ξi = − Δt$ уменьшение магнитного потока приводит к возникновению индукционного тока, который, по правилу Ленца, возникает такого направления (через амперметр — справа налево), чтобы своим магнитным потоком компенсировать уменьшение магнитного потока сквозь катушку Б.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: возникновение индукционного тока в катушке Б и его направление)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: возникновение магнитного поля вокруг проводника с током; зависимость сопротивления проводника от его длины; закон Ома для цепи, содержащей ЭДС; закон электромагнитной индукции; правило Ленца; правильно применяется правило буравчика для определения направления линий магнитной индукции магнитного поля в стержне)

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#17208

Электрическая цепь состоит из двух лампочек, двух диодов и витка провода, соединённых, как показано на рисунке. (Диод пропускает ток только в одном направлении, как показано в верхней части рисунка). Какая из лампочек загорится, если от витка отдалять северный полюс магнита? Ответ объясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали при объяснении.

Источники: Основная волна 2019

Показать ответ и решение

Силовые линии магнита $⃗ B$ ”выходят” из северного полюса и ”входят” в южный, следовательно, вблизи витка силовые линии магнита направлены влево (см. рис.). При отдалении магнита магнитный поток через кольцо будет уменьшаться, по правилу Ленца, в контуре будет создаваться такой индукционный ток $Ii$ , который будет препятствовать изменению магнитного потока через кольцо, следовательно, вектор магнитной индукции индукционного тока $B⃗′$ направлен также влево (см. рис.). По правилу правой руки определяем направление индукционного тока $Ii$ (см. рис.). Так как диод пропускает ток только в одном направлении, то ток будет течь через левую часть цепи и загорится лампа 1.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: сказано какая лампа загорится)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: верно названо физическое явление наблюдаемое в контуре при движении магнита – явление электромагнитной индукции, верно указано направление силовых линий магнитного поля вблизи северного полюса магнита, на основании правила Ленца определено направление индукционного тока в цепи при отдалении полюса магнита от катушки, с учетом односторонней проводимости диода верно указан номер загорающейся лампочки)

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#25031

Прямоугольную рамку из тонкой проволоки поместили в однородное магнитное поле, перпендикулярно линиям магнитной индукции как показано на рисунке. Как будут направлены силы, действующие на рамку со стороны внешнего поля, если увеличить магнитное поле?

$PIC$

Показать ответ и решение

По закону Фарадея индукционный ток в замкнутом контуре возникает в результате изменения магнитного потока через контур. По закону Ленца индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать изменению магнитного поля. По условию магнитное поле направлено к нам и увеличивается, значит, возникающее магнитное поле будет направлено от нас. По правилу буравчика (правой руки), ток в контуре будет течь по часовой стрелке.

В однородном магнитном поле на проводник с током действует сила Ампера. Для того чтобы определить направление силы Ампера, нужно воспользоваться правилом левой руки. Внешнее поле направлено на нас, ток течёт по часовой стрелке,

$PIC$

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: показано направление сил на рисунке)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: указан закон Фарадея, закон Ленца, использовано правило правой и левой руки)

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#13256

Параллельно катушке индуктивности $L$ подключена лампочка (см. рис. а.) Яркость свечения на ней прямо пропорциональна напряжению на ней. На рис. б представлен график зависимости силы тока $I$ в катушке от времени $t$ . Сопротивлением катушки пренебречь. Опираясь на законы физики, изобразите график яркости свечения лампочки от времени.

Источники: Демидова 2019

Показать ответ и решение

1. По закону электромагнитной индукции $Δ-Ф- ξi =− Δt$ индукционный ток будет постоянен, так как график изменения силы тока до $t0$ имеет вид линейной зависимости.

2. В момент $t0$ ток в катушке прекращает изменяться, а значит и изменение магнитного потока будет равно нулю , а по закону электромагнитной индукции, индукционный ток прекратит существовать, а значит напряжение на лампочке будет равно нулю.

3. Тогда из пунктов 1 и 2 график будет выглядеть следующим образом.

Ответ:

Критерии оценки


Критерии оценивания выполнения задачи	Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный	3
ответ (в данном случае: правильно изображён график зависимости яркости лампочки от времени)
и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием
наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: указано, что при параллельном соединении элементов цепи напряжения на них одинаковы, формула для расчёта ЭДС самоиндукции катушки)

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

05 Электродинамика. Магнетизм