7356 физика егэ - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

В состав колебательного контура входят конденсатор ёмкостью 2 мкФ, катушка индуктивности и ключ. Соединение осуществляется при помощи проводов с пренебрежимо малым сопротивлением. Вначале ключ разомкнут, а конденсатор заряжен до напряжения 8 В. Затем ключ замыкают. Чему будет равна запасённая в конденсаторе энергия через 1/6 часть периода колебаний, возникших в контуре? Ответ выразите в микроджоулях.

Спрятать решение

Решение.

Энергия конденсатора может быть посчитана по формуле:

В колебательном контуре зависимость напряжения на конденсаторе описывается выражением:

Через 1/6 периода:

Найдём запасенную энергию:

Ответ: 16.

Источник

В статье представлен разбор заданий второй части ЕГЭ по физике под номерами 25-27. Представлен также видеоурок от репетитора по физике с подробными и понятными пояснениями по каждому из заданий. Если вы только начали свою подготовку к ЕГЭ по физике, эта статья может оказаться для вас очень и очень полезной.

25. К потолку лифта с помощью пружины жёсткостью 100 Н/м подвешен груз. Известно, что лифт опускается равноускоренно, причём за 2 с он проходит 5 м пути. Определите массу груза, если удлинение пружины составляет 1,5 см? Ответ дайте в килограммах.

Начнём с того, что определим ускорение, с которым движется лифт. Он движется из состояния покоя, поэтому справедлива формула: $S = frac{1}{2}at^2$ , где S — пройденный пусть, a — ускорение лифта, t — время движения. Отсюда получаем: $a = frac{2S}{t^2} = 2.5$ м/с².

Изобразим силы, действующие на этот груз. Вертикально вниз направлена сила тяжести , вертикально вверх — сила упругости пружины $vec{F}_H$ (сила Гука), где k — жёсткость пружины, x — удлинение пружины:

После затухания колебаний груза на пружине, вызванных началом движения лифта, груз станет опускаться относительно земли синхронно с лифтом с ускорением . Для этой ситуации в проекции на вертикальную ось OY, сонаправленную с ускорением, из Второго закона Ньютона получаем:

$[ m(g-a) = kx Rightarrow m = frac{kx}{g-a}. ]$

Расчёты дают $m = frac{100cdot 1.5cdot 10^{-2}}{10-2.5} = 0.2$ кг.

26. 1 моль гелия перешёл из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок). При этом р₁ = 100 кПа, V₁ = 10 л, V₂ = 30 л. Чему равна совершенная газом работа?

Найдём сначала чему равно p₂. Для этого используем то, что зависимость p от V в указанном процессе прямо пропорциональная: $frac{p_1}{V_1} = frac{p_2}{V_2}$ , откуда получаем $p_2 = p_1cdotfrac{V_2}{V_1} = 300$ кПа.

Из школьного курса термодинамики известно, что работа газа численно равна площади под графиком газового процесса в координатах (p;V). Эта работа положительна, если газ расширялся, и отрицательна в обратном случае. Следовательно, в данном процессе работа газа положительна и численно равна площади трапеции 12V₂V₁ (на рисунке она выделена жёлтым цветом):

Площадь трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту. То есть получаем в данном случае:

$[ A = frac{1}{2}(p_1+p_2)(V_2-V_1). ]$

Расчёты дают значение:

$A = frac{1}{2}(300+100)cdot 10^3cdot(30-10)cdot 10^{-3} = 4$ кДж.

При вычислениях мы использовали, что 1 л равен 10^-3 м³.

27. Под воздействием излучения некоторой длины волны из металла выбиваются фотоэлектроны с максимальной кинетической энергией 1,2 эВ. Если вдвое уменьшить длину волны падающего излучения, то эта энергия станет равной 3,95 эВ. Вычислите энергию фотонов в первом случае.

Энергия фотона связана с длиной волны известным соотношением: $E=frac{hc}{lambda}$ , где h — постоянная Планка, c — скорость света в вакууме, λ — длина световой волны в вакууме. Это означает, что если искомая энергия фотонов в первом случае была равна E, то при уменьшении длины волны падающего излучения вдвое, энергия фотонов станет равной 2E. Запишем уравнения Эйнштейна для фотоэффекта в обоих случаях:

$[ begin{cases} E = A+E_{K1} \ 2E = A+E_{K2}. end{cases} ]$

Здесь E_K1 и E_K2 — максимальные кинетические энергии фотоэлектронов в первом и втором случае, соответственно, A — работа выхода электронов из металла. Тогда, вычитая почленно первое уравнение из второго, получаем $E = E_{K2}-E_{K1} = 2.75$ эВ.

Разбор задач представлен репетитором по физике, Сергеем Валерьевичем

Смотрите также:

разбор заданий по механике из первой части ЕГЭ по физике
разбор заданий первой части ЕГЭ по физике (молекулярная физика и термодинамика)
разбор задач 13-19 части 1 ЕГЭ по физике
задачи 20-24 из ЕГЭ по фихике

Решение
→

Задание 18176

Внимательно прочитайте текст задания и выберите верный ответ из списка

Решение
→

Задание 18473

Внимательно прочитайте текст задания и выберите верный ответ из списка

Решение
→

Источник

Реальные варианты ЕГЭ 2019

1. Вспоминай формулы по каждой теме

2. Решай новые задачи каждый день

3. Вдумчиво разбирай решения

Тренировочные варианты «Школково». Основная волна. (Вторая часть)

В закрытой комнате нагревается воздух. Как изменятся относительная влажность и плотность водяных паров в комнате? Считайте, что парциальное давление паров не изменяется.

Относительная влажность вычисляется по формуле: [phi=dfrac{p}{p_text{ н}}] где (p) – парциальное давление паров, (p_text{н}) – парциальное давление насыщенных паров. При увеличении температуры давление насыщенных паров возрастает, следовательно, относительная влажность уменьшается.
Из уравнения Менделеева – Клапейрона получаем: [pV=dfrac{m}{mu}RT Rightarrow rho =dfrac{pmu}{RT}] При увеличении температуры плотность водяных паров в комнате уменьшается.

Ответ:

Дан невесомый стержень, к концам которого подвешены шары массами (m_1) и (m_2) (см. рис.). Стержень опирается на две опоры в точках C и D. Длина стержня L равна 1 м, (m_2) = 0,3 кг. Сила реакции опоры в точке D в два раза больше, чем в точке С. Также известно, что расстояния (CD = 0,6) м, (AC = 0,2) м. Найдите массу левого шарика (m_1).

На твердое тело, образованное двумя шарами и стержнем действует силы тяжести первого и второго шаров (m_1 g)и (m_2g), а также силы реакции опоры (N_1) и (N_2). По условию (2N_1=N_2) Запишем второй закон Ньютона и правило моментов относительно точки А. [begin{cases}
N_1 +N_2 -m_1g -m_2 g=0\
N_1 x +N_2 (l+x)-m_2 g L=0\
end{cases}] где (x) – AC и плечо силы (N_1). Так как (N_2=2N_1), то систему уравнений можно переписать в виде [begin{cases}
3N_1 =g(m_1 +m_2)\
N_1 x +2N_1 (l+x)=m_2 g L\
end{cases}] Поделим второе уравнение на первое [x+dfrac{2l}{3}=Ldfrac{m_2}{m_1+m_2}] Преобразуем уравнение [dfrac{m_2L}{x+dfrac{2}{3}l}-m_2=m_1] Подставим числа из условия [m_1=m_2left(dfrac{L}{x+dfrac{2}{3}l}-1right)dfrac{1text{ м}cdot 0,3text{ кг}}{0,2text{ м}+0,4text{ м}}-0,3text{ кг}=0,2text{ кг}]

Ответ: 0,2

Постоянную массу идеального одноатомного газа изобарно сжали так, что (T_2=dfrac{T_1}{k}) Затем этот же газ адиабатически расширяется так, что (T_3=dfrac{T_2}{2}) Отношение модулей работ в изобарном и адиабатическом процессах (n=4) Найдите (k).

При изобарном сжатии над гахов совершается работа, модуль которой (A_1=|pDelta V|) где (p) – давление гелия в этом процессе, (Delta V) – изменение его объёма.
В соответствии с уравнением Менделеева—Клапейрона для этого процесса можно записать: [pDelta V =nu R (T_1-T_2)=A_1] В адиабатном процессе (процессе без теплообмена) в соответствии с первым законом термодинамики сумма изменения внутренней энергии газа и его работы равна нулю: [dfrac{3}{2}nu R (T_3-T_2)+A_2=0] При записи последнего соотношения учтено выражение для изменения внутренней энергии идеального одноатомного газа: [Delta U =dfrac{3}{2}nu R (T_3-T_2)] Преобразуя записанные уравнения с учётом соотношений температур, заданных в условии задачи, получаем: [A_1=nu RT_2(k-1)hspace{5 mm}A_2=dfrac{3}{4}nu RT_2] По условию (dfrac{A_1}{A_2}=n=4) Следовательно [dfrac{4nu RT_2(k-1)}{3nu R T_2}=4 Rightarrow 4k-4=12 Rightarrow 4k=16 Rightarrow k=4]

Ответ: 4

В цепи изображённой на рисунке (R_1=R_2=R_3=3) Ом, (r=0,5 ) Ом В начальный момент ключ K замкнут. Во сколько раз уменьшится мощность, выделяемая на (R_1) после размыкания ключа?

Сила тока по закону Ома для полной цепи равна: [I=dfrac{xi}{R_0+r}] Общее сопротивление в первом и во втором случаях равно: [R_{01}=R_1+dfrac{R_2cdot R_3}{R_3}=4,5text{ Ом}] [R_{02}=R_1+R_2=6text{ Ом}] Мощность, выделяемая на резисторе определяется формулой: [P=I^2R] То есть отношение мощностей: [dfrac{P_1}{P_2}=dfrac{I_1^2}{I_2^2}=left(dfrac{R_{02}+r}{R_{01}+r}right)^2=left(dfrac{6text{ Ом}+0,5 text{ Ом}}{4,5text{ Ом}+0,5text{ Ом}}right)^2=1,69]

Ответ: 1,69

Вылетевший при фотоэффекте с катода электрон попадает в электромагнитное поле как показано на рисунке. Вектор напряжённости электрического поля направлен вертикально вверх. Вектор магнитного поля направлен от наблюдателя. Определите, при каких значениях напряжённости электроны, вылетевшие с максимально возможной скоростью, отклоняются вверх. Частота падающего на катод света (nu=6,2cdot 10^{14}text{ Гц}) Работа выхода (A_{text{ вых}}=2,39) эВ Магнитная индукция поля (B=0,5) Тл. Ответ дайте в кВ/м

Электроны заряжены отрицательно, следовательно, сила Кулона (F_k=qE), действуйющая на электроны направлена вниз, сила Лоренца (F_l=qvB) же наоборот направлена вверх, следовательно, чтобы электроны отклонялись вверх должно выполняться неравенство [F_l>F_k Rightarrow qvB>qE Rightarrow E < vB] Максимальную скорость найдем из уравнения Энштейна: [hnu=A_text{ вых}+dfrac{mv^2}{2} Rightarrow v=sqrt{dfrac{2(hnu — A_text{ вых})}{m}}] Откуда произведение (vB): [vB=Bsqrt{dfrac{2(hnu — A_text{ вых})}{m}}=0,5 text{ Тл}sqrt{dfrac{2(6,6cdot 10^{-34}text{ Дж$cdot$ с}cdot 6,2cdot 10^{14}text{ Гц}-2,39cdot 1,6cdot10^{-19}text{ Дж})}{9,1cdot 10^{-31}text{ кг}}}approx 1,2 cdot 10^{5}text{ В/м}] Откуда следует для того чтобы электроны отклонялись вверх, напряжённость должна быть меньше (120 text{ кВ/м})

Ответ: 120

Курс Глицин. Любовь, друзья, спорт и подготовка к ЕГЭ

Источник

Тема 28.

Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.

Готовиться с нами — ЛЕГКО!

Подтемы раздела

электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)

28.01Электростатика

28.02Электрический ток. Закон Ома

28.03Конденсаторы

28.04Энергетический подход в электрических цепях

28.05Магнитное поле

28.06Электромагнитная индукция

28.07Колебательный контур. Переменный ток

28.08Нелинейные элементы

28.09Катушка индуктивности

28.10Метод потенциалов. Правила Кирхгофа

Решаем задачи

Показать ответ и решение

1) На частицу в магнитном поле действует сила Лоренца , которая создаёт центростремительное
ускорение v2
a = --,
R По второму закону Ньютона:

⃗
F л = m ⃗a.

В проекции, на ось, направленную в центр кривизны траектории:

2
mv---= qvB ⇒ R = mv--= -V--= 10 см,
R qB γB

2) Искомый угол на рисунке обозначен .

Найдем косинус этого угла:

тогда
3) При абсолютно упругом ударе угол падения на поверхность будет равен углу отражения (см. рис.).
Найдем расстояние между ближайшими ударами: √ --
AN = ON ⋅ sin α = R sin α = 5 3 см. А время между
этими ударами равно движению от точки до точки по дуге окружности:

При этом количество дуг M N равно:

√ --
l 30 3 см
n = ---- = --√------= 6.
AN 5 3 см

На каждую нечётную дугу частица будет сталкиваться со стеной, а на каждую четную
оказываться в наибольшем отдалении от стены с направлением скорости, совпадающем с
начальной. Так как дуг получилось 6, то частица вылетит в том же направлении, что и
влетела.
Тогда искомое время движения:

t = nt = 4π--= 1256 с
MN γB

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: определено направление силы
Лоренца и записана формула силы Лоренца, второй закон Ньютона, формула центростремительного
ускорения. Сказано какой именно угол требуется найти, описан абсолютно упругий удар, описано
движение частицы, записана формула расчета времени движения)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в
условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин,
используемых при написании физических законов.(Введены обозначения для величин не входящих в
КИМы)

III) Проведены 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.

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Верно записаны все положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые
преобразования, но имеются один или несколько из следующих недостатков:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не
отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены
ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Записаны только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых
необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их
использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решении задачи (или утверждение,
лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в
основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися
формулами, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

Сделаем рисунок с изображением сил, действующих на проводник:

Запишем второй закон Ньютона:

где – сила Ампера (её направление определили по правилу левой руки), – масса проводника,
– сила упругости(их две, так как пружины две), – ускорение тела.
Спроецируем второй закон Ньютона на оси и , с учётом покоя тела ( a = 0 ).

Сила упругости равна

где – жесткость пружины, – удлинение.
Сила Ампера равна

где – длина проводника.
Масса проводника равна , где – плотность материала. Тогда

Отсюда

IB 10 А ⋅ 0,1 Тл
tgα = ---- = ------------3-------------------------= 1
ρSg 8 ⋅ 103 кг/м ⋅ 1,25 ⋅ 10− 5 м2 ⋅ 10 Н/ кг

То есть угол

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записан второй закон
Ньютона в векторной форме и в проекции на выбранные координатные оси, определено
направление силы Ампера, записана формула силы Ампера, записана формула силы упругости
)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в
условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин,
используемых при написании физических законов. (введены обозначения для величин не входящих в
КИМы)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

На стержень действуют сила тяжести , сила Ампера и сила реакция опоры . Изобразим эти
силы на рисунке

По второму закону Ньютона:

Спроецируем на ось

Сила Ампера находится по формуле:

где – угол между направлением движения тока и вектором магнитной индукции.
Тогда

Отсюда искомая величина

m IB cos α 4 ⋅ 0,2 ⋅ cos30 ∘
--= -----------= ----------------∘ ≈ 0,1 кг/м
L a + gsin α 1, 9 + 10 ⋅ sin30

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: второй закон Ньютона для
стержня в векторной форме и в проекции на выбранную ось, выражение для силы Ампера (в
соответствии с кодификатором), обосновано равенство )

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов = 10 кВ и попадает в однородное
магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции (см. рис.). Радиус траектории движения
иона в магнитном поле = 0,2 м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите
отношение массы иона к его электрическому заряду q
--
m . Кинетической энергией иона при его вылете из
источника пренебрегите.

Досрочная волна 2013

Показать ответ и решение

Кинетическая энергия иона при входе в магнитное поле

mv2--
Ek = 2 ,

а работа электростатического поля

A = qU,

где m, v и – соответственно масса, скорость и заряд иона.
Запишем закон сохранения энергии:

2
E = A mv---= qU, (1)
k 2

В магнитном поле на ион действует сила Лоренца, перпендикулярная скорости иона и вектору
магнитной индукции:

придающая иону центростремительное ускорение :

mv2
a = ----.
R

По второму закону Ньютона получаем:

2
Fl = ma qvB = ma = mv--- (2)
R

Выразим из (1) и подставим в (2)

∘ -----
2qU- q- -2U--- 6
v = m ⇒ m = B2R2 = 2 ⋅ 10 К л/к г.

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: записана формула
кинетической энергии, записана формула работы электростатического поля, записан закон сохранения
энергии, записана формула силы Лоренца, формула центростремительного ускорения, второй закон
Ньютона)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

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.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

На стороны рамки действует сила Ампера. Сила Ампера равна

где – сила тока через проводник, – индукция магнитного поля, – длина проводника,
– угол между направлением вектора индукции магнитного поля ⃗
B и направлением
тока.
Так как ток протекает по горизонтальным сторонам и рамки параллельно вектору магнитной
индукции ( φ = 0 ), то на горизонтальные стороны не действует сила Ампера. Определим ее направление
по правилу Левой руки.

Определим силы Ампера, действующие на стороны рамки:
, ;
, .
Также на рамку действует сила реакции опоры на сторону и сила тяжести , направленная
вниз (см. рис.) она приложена в геометрическом центре фигуры.
Суммарный момент этих сил относительно оси :

h h
MA = FA1 ⋅ h − FA2 ⋅ 0 − mg-+ N ⋅ 0 = IaB ⋅ h − mg -.
2 2

Для того чтобы рамка начала поворачиваться вокруг оси CD, вращательный момент сил,
действующих на рамку и направленных вверх, должен быть не меньше суммарного момента сил,
направленных вниз.

h- h- 2IaB--
IaB ⋅ h − mg 2 ≥ 0 ⇔ IaB ⋅ h ≥ mg 2 ⇒ m ≤ g

Значит, начнет переворачиваться при 2IaB--
m = g

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: обосновано направление сил
Ампера, действующих на стороны рамки по правилу левой руки, записана формула, по которой можно
расчитать силу Ампера, действующую на сторону рамки, записана формула момента силы, правило
моментов)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жесткая рамка из однородной
тонкой проволоки, согнутой в виде равностороннего треугольника АС со стороной, равной (см. рис.).
Рамка, по которой течет ток , находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор
индукции которого перпендикулярен стороне СD. Каким должен быть модуль индукции
магнитного поля, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг стороны СD, если масса рамки
?

Сборник задач «1000 задач»

Показать ответ и решение

На стороны рамки действует сила Ампера. Определим ее направление по правилу Левой
руки.

Сила Ампера равна

где – сила тока через проводник, – индукция магнитного поля, – длина проводника, –
угол между направлением вектора индукции магнитного поля и направлением тока. Определим
значения сил Ампера, действующих на стороны.
На сторону : F = IaB
1 .
На сторону : , .
На сторону : 1
F3 = IaB sin (π − α) = 2IaB .
Также на рамку действует сила реакции опоры на сторону и сила тяжести , направленная
вниз (см. рис.) она приложена в геометрическом центре фигуры, то есть на пересечении медиан
треугольника.

h h h
F2--+ F3--− F1 ⋅ 0 + N ⋅ 0 − mg- ≥ 0
2 2 3

Моменты сил и равны нулю, так как их плечи равны нулю (на рисунке ).
Тогда

IaB h mgh 2mg
2-------≥ -----⇒ B ≥ -----
2 2 3 3aI

Критерии оценки

3 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо
для решения задачи выбранным способом ( в данном случае: по правилу левой руки определено
направление сил Ампера, формула силы Ампера, правило моментов. Отдельно записана формула
момента силы)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в
условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин,
используемых при написании физических законов. (Введены обозначения для величин, не входящих в
КИМ)

III) Представлены математические образования, приводящие к верному ответу (в данном случае
последовательное выражение величин с пояснением действий).

IV) Получен верный ответ.

2 балла ставится если:

I) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не
зачёркнуты.

II) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в
математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. (Получение
конечной формулы сразу, без последовательного, логического вывода. Пропуск преобразований в
формулах.)

III) Отсутствуют описания вновь вводимых в решение буквенных обозначений физических величин.

IV) Ответ получен неверный или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательно указываются единицы
измерений.)

1 балл ставится если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

1.Сделаем рисунок с расставленными силами

2. Запишем второй закон Ньютона на оси и

(
{
x : qvB + N sin α = ma
(
y : mg − N cosα = 0,

где v2
a = ---
R – центростремительное ускорение. Направление силы Лоренца определили по правлу левой
руки Радиус траектории равен . Из второго уравнения выразим силу натяжения нити и
подставим в первое

N = -mg--
cosα

2
qvB + mgtg α = -mv---
lsin α

Откуда отношение заряда к массе

( )
( ) 10 Н/ кг ⋅√1--
q- 1- ---v-- gtgα- --1--| --1,6-м/с-- ------------3|
m = B lsin α − v = 2 Тл |( 0,8 м ⋅ 0, 5 − 1,6 м/с |) ≈ 0, 2

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Квадратная рамка со стороной 10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих
сторон так, как показано на рисунке. На участке АС течёт ток I = 2 А. Сопротивление всех сторон
рамки одинаково. Суммарная сила Ампера, которая будет действовать на рамку, равна 80 мН. Найти
вектор индукции магнитного поля, который направлен перпендикулярно плоскости рамки, как
показано на рисунке. Сделайте рисунок, на котором укажите силы, действующие на рамку.

Досрочная волна 2019

Показать ответ и решение

Сопротивление верхней и нижней частей рамок равны, поэтому ток в них одинаков и равен половине
тока на участке AC. Для того чтобы найти направление сил Ампера, воспользуемся правилом левой
руки. Изобразим все токи и действующие на рамку силы Ампера, токи изображены чёрным цветом,
силы Ампера — красным (см. рис.).

Силы Ампера, действующие на боковые части рамки, компенсируются. На верхнюю часть рамки
действует сила

I
FA1 = BI1l = --Bl
2

На нижнюю:

I
FA2 = BI2l = --Bl
2

Равнодействующая всех сил равна сумме этих двух сил Ампера:

F = BIl
A

откуда

F 80 ⋅ 10− 3 Н
B = --A = ----------- = 0,4 Т л
Il 2 А ⋅ 0,1 м

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: обосновано направление сил
Ампера, действующих на стороны рамки по правилу левой руки, записана формула, по которой
можно расчитать силу Ампера, действующую на сторону рамки и сказано как находится
равнодействующая)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии
задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при
написании физических законов.

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Показать ответ и решение

1) При подключении контура к источнику напряжения по его сторонам и диагонали потекут токи
, I
2 и I
3 (см. рисунок). Проводники KNM, KLM и KM соединены параллельно, следовательно,
сопротивления соответствующих проводников.

I = I = -ξ-,
1 3 R1

ξ
I2 = ---,
R2

где l1 + l2
R1 = ρ ------
S , l
R2 = ρ --
S , ∘ -------
l = KM = l21 + l22 – сопротивления соответствующих
проводников.
2) Со стороны магнитного поля на проводники и N M , перпендикулярные индукции магнитного
поля, а также на диагональ действуют силы Ампера: и . По
правилу левой руки силы Ампера параллельны друг другу и направлены к наблюдателю,
на проводники и M L сила Ампера не действует. Таким образом, результирующая
сила

Выполняя преобразования, получим

bξSl1 B ξSl1
F1 = --------- F2 = -∘--2----2-
ρ(l1 + l2) ρ l1 + l2

В итоге

( )
bξSl1 B ξSl1 B ξSl1 2 1
F = 2 ---------+ -∘--2---2-= ------ ------ + ∘--2----2-
ρ(l1 + l2) ρ l1 + l2 ρ l1 + l2 l1 + l2

Подставим числа из условия

( )
0,1-Тл-⋅ 1,4-В-⋅ 0,-2 ⋅ 10-−6 м2-⋅ 0,-2 м---2-------- ---------1-----------
F = 1, 7 ⋅ 10 −8 О м ⋅ 0,2 м + 0,15 м + ∘ ---2--2-------2--2- = 3, 2 Н
0,2 м + 0,15 м

Критерии оценки

3 балла ставится за задачу если:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых
необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон Ома для участка цепи,
формула сопротивления прямолинейного проводника, сказано как протекает ток в электрической
цепи, определено направление сил Ампера по правилу левой руки, действующих на рамку, записана
формула силы Ампера, вычислена равнодействующая сила)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме
или отсутствуют.

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы
измерений)

1 балл ставится за задачу если:

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Источник

Андрей Алексеевич рассматриваем типовые задачи из ЕГЭ по физике (профильный уровень). Учимся решать задачи по теме «Электричество и магнетизм» (качественная задача).

Условие задачи:

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

Решение:

Подключенный к колебательному контуру источник тока инициирует вынужденные колебания. Эти колебания возбуждаются наличием разности потенциалов. Частота этих колебаний будет равна частоте источника, обозначим эту частоту буквой V. С другой стороны, амплитуда колебаний зависит от соотношения между внешней частотой и частотой собственных электромагнитных колебаний и может быть найдена по формуле:

По мере увеличения внешней частоты от нуля до V0 амплитуда, соответственно, тоже будет расти. При этом амплитуда достигнет своего максимума при резонансе. Резонанс в этой системе возникнет при условии, когда V=V0. После этого амплитуда начнет убывать.

Ученик постепенно увеличивал емкость конденсатора от минимального значения до максимального. В данном случае ученик менял не внешнюю частоту, а частоту собственных электромагнитных колебаний. При плавном увеличении емкости контура от минимального значения Cmin до максимального Cmax,частота уменьшалась от

В описании опыта сказано, что амплитуда силы тока в контуре все время возрастала. Зная, что амплитуда все время увеличивалась, можем сделать вывод, что частота V0 все время приближалась к частоте источника тока, при этом выполнялось условие, при котором V<V0,min.

А если вы уверены, что ничего не знаете и ЕГЭ ни за что не сдадите, посмотрите это веселое видео и почувствуйте себя гением!

Остались вопросы?

Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя.

Источник

Электродинамика, квантовая физика. Расчётная задача

В. З. Шапиро

Задание № 26 продолжает вторую часть экзаменационной работы по физике, которая посвящена решению задач. Данное задание представляет собой расчетную задачу с кратким ответом. Тематика этого задания – квантовая физика. В этом номере не требуется подробного решения, в бланк ответа необходимо внести только численный результат. Но, в отличие от заданий части № 1, решение потребует более глубоких знаний по вышеуказанной теме.

1. Детектор полностью поглощает падающий на него свет длиной волны нм. Поглощаемая мощность $P= 1,1 cdot 10^{-14}$ Вт. За какое время детектор поглотит фотонов?

Ответ: ___________________________с.

Необходимая теория: Фотоны

Дано:

? = 400 нм = 400·10^-9 м;

Р = 1,1×10^–14 Вт;

N = 4×10⁵.

Найти: t – ?

Решение:

Согласно формуле Планка, энергию одного фотона можно выразить по формуле $displaystyle E_1 = h vartheta = h frac{c}{lambda}.$

Энергию n-го числа фотонов можно найти, умножив энергию одного фотона на их количество.

$displaystyle E = h vartheta n = h frac{c}{lambda}n$ (1).

С другой стороны, энергию падающего света можно выразить как

E = Pt (2).

Приравняем (1) и (2) и найдем время поглощения фотонов.

$displaystyle h frac{c}{lambda}n = Pt,$

$displaystyle t = frac{hcn}{lambda P}.$

Подставим численные значения и проведем расчет.

$displaystyle t=frac{6,6cdot {10}^{-34}cdot 3cdot {10}^8cdot 4cdot {10}^5}{{400cdot 10}^{-9}cdot 1,1cdot {10}^{-14}}=18$ (с).

Ответ: 18 с.

Секрет решения. В этой задаче применен классический прием выражения одной и той же физической величины через разные формулы. С одной стороны, энергия выражается формулой из «Квантовой физики», с другой – классической формулой, связывающей мощность и время.

2. Во сколько раз частота света, соответствующая «красной границе» фотоэффекта для металла с работой выхода 1 эВ, меньше частоты света, соответствующей «красной границе» фотоэффекта для металла с работой выхода 3,2 ∙ 10 ^–19 Дж?

Ответ: в __________________________ раз(а).

Необходимая теория: Фотоэффект

Дано:

$displaystyle frac{vartheta_2}{vartheta_1} - ?$

Решение:

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта с учетом того, что электроны, вырванные с поверхности металла, не обладают кинетической энергией.

Подставим численные значения и получим результат:

$displaystyle frac{vartheta_2}{vartheta_1}=frac{3,2cdot {10}^{-19} }{31,6cdot {10}^{-19}}=2.$

Ответ: 2.

Секрет решения. В этой задаче надо понять, что речь идет об энергии, необходимой только для вырывания электронов с поверхности металла. Кинетическая энергия таких электронов равна нулю. В этом заключен смысл «красной границы» фотоэффекта.

3. На металлическую пластинку падает монохроматическая электромагнитная волна, выбивающая из неё электроны. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из пластинки в результате фотоэффекта, составляет 6 эВ, а энергия падающих фотонов в 3 раза больше работы выхода из металла. Чему равна работа выхода электронов из металла?

Ответ: _________________________ эВ.

Необходимая теория: Фотоэффект

Решение:

Запишем уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

Ответ: 3 эВ.

Секрет решения. Тема «Фотоэффект» является несложной в курсе физики. Уравнение Эйнштейна запоминается достаточно легко. Но здесь есть небольшой «подводный» камень, связанный с единицами измерения. Так как в этом уравнении записаны величины, которые имеют одинаковую размерность, то все они должны быть выражены либо в [Дж], либо в [эВ]. На примере задачи № 3 перевод в систему «СИ» не потребовался.

Благодарим за то, что пользуйтесь нашими публикациями.
Информация на странице «Задание 26 ЕГЭ по физике» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать нужные и поступить в ВУЗ или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими статьями из разделов нашего сайта.

Публикация обновлена:
09.03.2023

Источник