Линия заданий 21, ЕГЭ по физике

1. Кольцо притянется к катушке.

2. При смещении движка реостата вниз его сопротивление увеличивается до максимума, а сила тока в катушке согласно закону Ома для полной цепи уменьшается \( \left( {I = \frac{\varepsilon }{{R + r}}} \right) \). При этом уменьшается 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 сонаправлен с вектором магнитной индукции поля катушки и направлен влево. Взаимодействие токов в кольце и катушке приводит к тому, что кольцо притягивается к катушке и начнёт двигаться вправо к торцу катушки.

Ответ: кольцо притягивается к катушке.

Примечание для экспертов.
Магнитные свойства выражены у меди слабо, индукционный ток в неподвижном кольце вблизи катушки с постоянным током равен нулю, поэтому сначала, пока движок реостата находится посередине, катушка практически не воздействует на медное кольцо и оно остаётся неподвижным.
В состоянии максимального отклонения вправо кольцо не находится в равновесии, поэтому оно начинает возвращаться в исходное положение. При этом движении в кольце снова возникает индукционный Ток, который замедляет движение и препятствует возможным колебаниям кольца на нитях.
В результате кольцо возвращается в исходное положение равновесия и остаётся в нём неподвижным.
(Эти рассуждения для полного верного ответа не требуются.)

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15732.

1. Кольцо оттолкнётся от катушки.
2. При смещении движка реостата вверх его сопротивление уменьшается до нуля, а сила тока в катушке согласно закону Ома для полной цепи увеличивается \( \left( {I = \frac{\varepsilon }{{R + r}}} \right) \). 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: кольцо отталкивается от катушки влево.

Примечание для экспертов.
Магнитные свойства выражены у меди слабо, индукционный ток в неподвижном кольце вблизи катушки с постоянным током равен нулю, поэтому сначала, пока движок реостата находится посередине, катушка практически не воздействует на медное кольцо и оно остаётся неподвижным.
В состоянии максимального отклонения влево кольцо не находится в равновесии, поэтому оно начинает возвращаться в исходное положение. При этом движении в кольце снова возникает индукционный ток, который замедляет движение и препятствует возможным колебаниям кольца на нитях.
В результате кольцо возвращается в исходное положение равновесия и остаётся в нём неподвижным.
(Эти рассуждения для полного верного ответа не требуются.)

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15702.

1. Согласно закону Джоуля - Ленца \( \left( {Q = \frac{{{U^2}t}}{R}} \right) \) при протекании электрического тока через нагревательный элемент выделяется теплота, которая расходуется на нагревание воды и доводит её до кипения: \( Q = cm\left( {{t_{кип}} - {t_0}} \right) \).

2. В первом опыте к источнику подключён только нагревательный элемент с сопротивлением R₁ = R. Во втором опыте, при переключении ключа K в положение 2, два нагревательных элемента будут соединены последовательно. Их общее сопротивление R = R₁ + R₂.

3. Увеличение общего сопротивления нагревательных элементов R приведёт к уменьшению выделяемой тепловой мощности: \( N = \frac{{{U^2}}}{R} \). Следовательно, во втором опыте для доведения воды до кипения потребуется больше времени: \( Q = Nt \).
4. Вода закипит быстрее во первом опыте.

Ответ: вода закипит быстрее во первом опыте.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15672.

1. Согласно закону Джоуля - Ленца \( \left( {Q = \frac{{{U^2}t}}{R}} \right) \) при протекании электрического тока через нагревательный элемент выделяется теплота, которая расходуется на нагревание воды и доводит её до кипения: \( Q = cm\left( {{t_{кип}} - {t_0}} \right) \).

2. В первом опыте к источнику подключены два нагревательных элемента, соединённых последовательно. Их общее сопротивление R = R₁ +R₂. Во втором опыте при переключении ключа K в положение 2 нагревательный элемент сопротивлением R₂. отключается от источника, при этом общее сопротивление уменьшается: R = R₁.

3. Уменьшение общего сопротивления нагревательных элементов R приведёт к увеличению выделяемой тепловой мощности: \( N = \frac{{{U^2}}}{R} \). Следовательно, во втором опыте для доведения воды до кипения потребуется меньше времени: \( Q = Nt \).
4. Вода закипит быстрее во втором опыте.

Ответ: вода закипит быстрее во втором опыте.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15642.

1. Сила тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора будет равна 6 А. Эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора даны на рис. а и б.

2. В первом случае верхний диод включён в обратном направлении, обладает бесконечно большим сопротивлением, и ток через него не течёт. Диод, расположенный в центре схемы, включён в прямом направлении, обладает нулевым сопротивлением и пропускает электрический ток. Эквивалентная электрическая схема для первого случая имеет вид, представленный на рис. а. Получается, что первый резистор соединён последовательно с двумя другими, соединёнными параллельно друг другу. Используя формулы для вычисления сопротивления последовательно и параллельно подключённых резисторов, получим общее сопротивление схемы в первом случае: \( {R_1} = R + \frac{R}{2} = \frac{{3R}}{2} \), где R - сопротивление каждого из резисторов.

3. При смене полярности подключения аккумулятора оба диода окажутся включёнными в прямом направлении, и ток через левый резистор протекать не будет. Эквивалентная электрическая схема для второго случая примет вид, представленный на рис. б. Используя формулу для вычисления сопротивления параллельно подключённых резисторов, получим общее сопротивление схемы во втором случае: R₂ = R/2.

4. Таким образом, сопротивление участка цепи уменьшилось в 3 раза. Используя закон Ома для полной цепи \( \left( {I = \frac{\varepsilon }{{{R_{Общ}}}}} \right) \), получим, что сила тока через источник увеличилась в 3 раза. Сила тока, текущего через амперметр, также увеличилась в 3 раза и стала равна 6 А, так как сила тока в каждой из ветвей разветвлённой части цепи в 2 раза меньше силы тока через источник.

Ответ: \( {{I_A}} \) = 6 А.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15612.

1. Сила тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора будет равна 1 А. Эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора даны на рис. а и б.

2. В первом случае все три диода включены в прямом направлении, обладают нулевым сопротивлением и пропускают электрический ток. Эквивалентная электрическая схема для первого случая имеет вид, представленный на рис. а. Получается, что два резистора соединены параллельно друг другу, а левый резистор закорочен, и ток через него не протекает. Согласно закону Ома сила тока, протекающего через амперметр, в первом случае \( {I_1} = \frac{\varepsilon }{R} \), где R - сопротивление резистора.
3. При смене полярности подключения аккумулятора оба верхних диода окажутся включёнными в обратном направлении, будут обладать бесконечно большим сопротивлением и ток пропускать не будут. Эквивалентная электрическая схема для второго случая примет вид, представленный на рис. б. Общее сопротивление схемы во втором случае: R₂ =R + R = 2R. Во втором случае сила тока равна \( {I_2} = \frac{\varepsilon }{{{R_2}}} = \frac{\varepsilon }{{2R}} \).
4. Таким образом, отношение \( \frac{{{I_1}}}{{{I_2}}} \) = 2, а значит, \( {I_2} = \frac{{{I_1}}}{2} = \frac{2}{2} = \) 1 А.
Ответ: \( {I_2} \) = 1 А.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15582.

1. Работа газа в процессе 2-3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4-1: A₂₃ > |A₄₁|.

2. Поскольку работа газа в термодинамике численно равна площади фигуры под графиком p(V), где p - давление газа, V - объём газа, перестроим график цикла в эти координаты. Процесс 1-2 является изохорным, поскольку его график проходит через начало координат, в нём абсолютная температура и давление газа увеличились в 4 раза. Процесс 2-3 является изотермическим, в координатах p-V его графиком является гипербола. Согласно закону Бойля - Мариотта pV = const, уменьшение в 2 раза давления приведёт к увеличению в 2 раза объёма газа. В процессе 3-4 газ изохорно уменьшил свою абсолютную температуру и давление в 2 раза, а в процессе 4-1 изобарно вернулся в исходное состояние, согласно закону Гей-Люссака V/T = const, уменьшив абсолютную температуру и свой объём в 2 раза (см. рисунок).

3. Из графика видно, что работа газа в процессе 2-3 численно равна площади под гиперболой 2-3 и A₂₃ > 2p₀ (2V₀ - V₀) = 2p₀V₀, а модуль работы внешних сил в процессе 4-1 |A₄₁| = p₀ (2V₀ -V₀) = p₀V₀.
Таким образом, A₂₃ > |A₄₁|.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15552.

1. Работа газа в процессе 2-3 больше модуля работы внешних сил в процессе 4-1: A₂₃ > |A₄₁|.

2. Поскольку работа газа в термодинамике численно равна площади фигуры под графиком p(V), где p - давление газа, V - объём газа, перестроим график цикла в эти координаты.
Процесс 1-2 является изохорным, в нём абсолютная температура газа увеличилась в 4 раза, а значит, при ν = const согласно закону Шарля (p/T = const) и давление газа увеличилось в 4 раза.
Процесс 2-3 является изотермическим, в координатах p-V его графиком является гипербола. Согласно закону Бойля - Мариотта (pV = const) увеличение в 2 раза объёма приведёт к уменьшению в 2 раза давления.
В процессе 3-4 газ изохорно уменьшил свою абсолютную температуру и давление в 2 раза, а в процессе 4-1 изобарно, поскольку график этого процесса проходит через начало координат, вернулся в исходное состояние (см. рисунок).

3. Из графика видно, что работа газа в процессе 2-3 численно равна площади криволинейной трапеции под гиперболой 2-3 и A₂₃ > 2p₀ (2V₀ - V₀) = 2p₀V₀, а модуль работы внешних сил в процессе 4-1 |A₄₁| = p₀ (2V₀ -V₀) = p₀V₀.
Таким образом, A₂₃ > |A₄₁|.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15522.

1. Вектор результирующего магнитного поля в точке O равен нулю. Если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное, то вектор результирующего магнитного поля будет направлен горизонтально влево.
2. 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: \( {\vec B_{\Sigma 1}} = {\vec B_1} + {\vec B_2} + {\vec B_3} \), где \( {\vec B_1} \), \( {\vec B_2} \) и \( {\vec B_3} \) - векторы индукции магнитных полей в этой же точке, созданных каждым проводником отдельно. Поскольку точка О равноудалена от каждого проводника и по проводникам протекают токи одинаковой силы, то \( \left| {{B_1}} \right| = \left| {{B_2}} \right| = \left| {{B_3}} \right| = B \).

3. Из геометрических построений видно, что угол между векторами \( {{\vec B}_1} \) и \( {{\vec B}_2} \) составляет 120°, а значит, α = 60°. Следовательно,

\( \left| {{{\vec B}_{12}}} \right| = \left| {{{\vec B}_1}} \right|\cos \alpha + \left| {{{\vec B}_2}} \right|\cos \alpha = 2B\cos 60° = B \)

Таким образом, \( {{\vec B}_{\Sigma 1}} = {{\vec B}_1} + {{\vec B}_2} + {{\vec B}_3} = 0 \).

4. Если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное, то вектор индукции магнитного поля, созданного этим проводником в точке О, будет направлен горизонтально влево (см. рис. б).

Таким образом,

\( {{\vec B}_{\Sigma 2}} = {{\vec B}_1} + {{\vec B}_2} + {{\vec B'}_3} \ne 0 \) и \( \left| {{{\vec B}_{\Sigma 2}}} \right| = \left| {{{\vec B}_{12}}} \right| + \left| {{{\vec B'}_3}} \right| = 2B \)

Следовательно, после изменения направления тока в проводнике 3 вектор индукции результирующего магнитного поля в точке О будет направлен горизонтально влево.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15492.

1. Вектор результирующего магнитного поля в точке O равен нулю. Если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное, то вектор результирующего магнитного поля будет направлен горизонтально вправо.

2. 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 O определяется принципом суперпозиции: \( {\vec B_{\Sigma 1}} = {\vec B_1} + {\vec B_2} + {\vec B_3} \), где \( {\vec B_1} \), \( {\vec B_2} \) и \( {\vec B_3} \) - векторы индукции магнитных полей в точке O, созданных каждым проводником отдельно. Поскольку точка O равноудалена от каждого проводника и по проводникам протекают токи одинаковой силы, то \( \left| {{B_1}} \right| = \left| {{B_2}} \right| = \left| {{B_3}} \right| = B \).

3. Из геометрических построений видно, что угол между векторами \( {{\vec B}_1} \) и \( {{\vec B}_2} \) составляет 120°, а значит, α = 60°. Следовательно,

\( \left| {{{\vec B}_{12}}} \right| = \left| {{{\vec B}_1}} \right|\cos \alpha + \left| {{{\vec B}_2}} \right|\cos \alpha = 2B\cos 60° = B \)

Таким образом, \( {{\vec B}_{\Sigma 1}} = {{\vec B}_1} + {{\vec B}_2} + {{\vec B}_3} = 0 \).

4. Если направление электрического тока в проводнике 3 изменить на противоположное, то вектор индукции магнитного поля, созданного этим проводником в точке О, будет направлен горизонтально вправо (см. рис. б).

Таким образом,

\( {{\vec B}_{\Sigma 2}} = {{\vec B}_1} + {{\vec B}_2} + {{\vec B'}_3} \ne 0 \) и \( \left| {{{\vec B}_{\Sigma 2}}} \right| = \left| {{{\vec B}_{12}}} \right| + \left| {{{\vec B'}_3}} \right| = 2B \)

Следовательно, после изменения направления тока в проводнике 3 вектор индукции результирующего магнитного поля в точке О будет направлен горизонтально вправо.

P.S. Нашли ошибку в задании? Пожалуйста, сообщите о вашей находке ;)
При обращении указывайте id этого вопроса - 15462.