Бесплатный интенсив по физике
3 огненных вебинара, домашние задания, беседа курса, личный кабинет, связь с преподавателем и
многое другое.
Курс стартует 12 июля.
Подробнее об интенсиве
Задание 16. Электромагнитная индукция, оптика. ЕГЭ 2023 по физике
Средний процент выполнения: 55.6%
Ответом к заданию 16 по физике может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.
Задачи для практики
Задача 1
Плоский воздушный конденсатор после зарядки отключают от источника тока и погружают в керосин. Как изменятся энергия, накопленная в конденсаторе, и напряжение на его пластинах? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физической величины | Характер изменения |
| A) Энергия Б) Напряжение | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
После отключения конденсатора от источника тока, его заряд уже не меняется. Электроемкость конденсатора увеличивается, т.к. $C={εε_0S}/{d}$, где $ε$ - диэлектрическая проницаемость керосина. Поскольку энергия, накопленная на конденсаторе $W={q^2}/{2C}$, то энергия уменьшится, а напряжение $U={q}/{c}$ тоже уменьшится.
Задача 2
А) Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если каждый заряд увеличится в четыре раза, а расстояние между зарядами уменьшить вдвое?
Б) Как изменится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, если их поместить в керосин, не меняя расстояния между ними?
Для каждого случая определите соответствующий характер изменения:
| Случай | Характер изменения |
| A Б | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждого случая. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
A)$r_1=r$
$q_1=q_2=q$
$q_3=q_4=4q$
$r_2={r}/{2}$
${F_2}/{F_1}-?$
Б)$ε_1=ε=1$(воздух)
$ε_2=ε_к=2.1$(керосин)
$r_1=r_2=r$
${F_2}/{F_1}-?$
Решение:
А) Согласно закону Кулона равна: $F={k·q_1·q_2}/{r^2}$(1), где $k$ - коэффициент пропорциональности.
$F_2={k·q_3·q_4}/{r_2^2}={k·4q·4q}/{({r}/{2})^2}={16kq^2·4}/{r^2}={64·kq^2}/{r^2}$(2).
${F_2}/{F_1}={64·kq^2}/{r^2}·{r^2}/{kq^2}=64$, т.е. увеличится в 64 раза.
Б) Согласно закону Кулона равна: $F_1={k·q_1·q_2}/{ε_1r_1^2}={kqq}/{1r^2}={kq^2}/{r^2}$(1), где $k$ - коэффициент пропорциональности, $ε$ - диэлектрическая проницаемость вещества, в котором находятся заряды.
$F_2={k·q_1·q_2}/{ε_2r_2^2}={k·q·q}/{2.1r^2}={kq^2}/{2.1r^2}$(2).
${F_2}/{F_1}={kq^2}/{2.1r^2}·{r^2}/{kq^2}={1}/{2.1}=0.476$, т.е. уменьшится в 2.1 раза.
Задача 3
Небольшой предмет расположен на главной оптической оси тонкой собирающей линзы на расстоянии от неё, равном фокусному. Как изменятся расстояние от линзы до изображения и линейное увеличение линзы, если предмет придвинуть к линзе на расстояние ближе фокусного? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Расстояние от линзы до изображения Б) Линейное увеличение линзы | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
когда предмет в фокусе, то его изображение находится на бесконечном расстоянии от линзы. Увеличение тоже равно бесконечности. При приближении к линзе, у нас расстояние до изображения уже конкретное число, т.е . Уменьшилось. То же самое и с увеличением
Задача 4
Как изменятся сила тока, протекающего через амперметр, и напряжение на вольтметре при замыкании ключа, если напряжение на участке AB постоянно? Сопротивлением амперметра пренебречь, считать, что через вольтметр ток не течёт. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сила тока Б) Напряжение | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
1) При замыкании ключа, сопротивление $R_1$ не участвует в цепи, так как ток обходит резистор через ключ. По закону Ома сила тока $I={U_{AB}}/{R_2}$ увеличивается, так как уменьшается сопротивление цепи (было $R_1+R_2$. осталось просто $R_2$). Напряжение на вольтметре уменьшается, т.к. вольтметр показывает напряжение на резисторе и проводе (в резисторе нет тока, значит нет и напряжения, а на проводе почти нет сопротивления, значит нет и напряжения).
Задача 5
При настройке колебательного контура генератора, задающего частоту радиопередатчика, его индуктивность уменьшили. Как при этом изменятся период излучаемых волн и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Период излучаемых волн Б) Длина волны | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
$L_2={L_1}/{2}$
$T-?$
$λ-?$
Решение:
Известно, что $T=2π√{LC}$, тогда очевидно, что период уменьшится. Учитывая, что $λ=υ·T$, то и длина волны уменьшится.
Задача 6
Между пластинами заряженного плоского конденсатора поместили диэлектрик с диэлектрической проницаемостью так, что он полностью заполнил объём между пластинами. Как изменились ёмкость конденсатора и заряд на его пластинах, если конденсатор отключён от источника? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Ёмкость конденсатора Б) Заряд на пластинах конденсатора | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Из теории известно, что $C={εε_0S}/{d}$, при увеличении правой части увеличится и левая, а заряд не изменится, т.к. источника нет.
Задача 7
На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резисторов R1, R2 и ключа K. Как изменятся сила тока в цепи и общее сопротивление цепи, если ключ K замкнуть? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сила тока в цепи Б) Общее сопротивление цепи | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
При замыкании ключа сопротивление $R_2$ не участвует в цепи (ток протекает по пути наименьшего сопротивления). Соответственно сила тока в цепи увеличится, а общее сопротивление уменьшается.
Задача 8
На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резисторов R1, R2 и реостата. Как изменятся при передвижении ползунка реостата вправо сила тока в резисторе R1 и в резисторе R2? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сила тока в резисторе R1 Б) Сила тока в резисторе R2 | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
1) Так как сопротивление реостата уменьшается общий ток в сети увеличивается: $I={ε}/{r+R_{рез}+{R_1·R_2}/{R_1+R_2}}$. Значит сила тока в резисторах $R_1$ и $R_2$ тоже увеличится.
Задача 9
Конденсатор подключён к источнику постоянного напряжения. В пространство между пластинами конденсатора вводят стеклянную пластину. Как при этом будут изменяться заряд на пластинах конденсатора и разность потенциалов между ними? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Заряд на пластинках Б) Разность потенциалов | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
$ε_2 > ε_1$, т.к. источник не изменяют, то $∆U=ϕ_1-ϕ_2$ не изменилась(3), $q=CU$. Заряд увеличился из-за увеличения $C$. $C={εε_0S}/{d}⇒C_2 > C_1$
Задача 10
В магнитном поле, направленном перпендикулярно скорости электрона, он движется по окружности. Индукцию магнитного поля увеличили. Как изменились радиус окружности и центростремительное ускорение электрона? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Радиус окружности Б) Центростремительное ускорение | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
${B_2}↖{→} > {B_1}↖{→}$
Решение:
Центростремительное ускорение компенсируется силой Лоренца $m·{υ^2}/{R}=qυ·B$. Из уравнения ясно, что при увеличении $B↖{→}$ уменьшится радиус окружности, а центростремительное ускорение увеличилось.
Задача 11
К источнику ЭДС подсоединяют нагрузочный резистор. При увеличении сопротивления этого резистора как меняются сила тока в цепи и ЭДС источника? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сила тока Б) Величина ЭДС | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
$R_2 > R_1$
Решение:
1) $I={U}/{R}$ (закон Ома) ток уменьшается.
2) Величина ЭДС не изменится, т.е. источник прежний.
Задача 12
Магнит выводят из кольца так, как изображено на рисунке. Южный полюс магнита расположен ближе к кольцу. Как изменяется поток вектора магнитной индукции внешнего магнитного поля, пронизывающего кольцо? Как изменяется величина индукционного тока в кольце при увеличении скорости выведения магнита? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Поток магнитной индукции внешнего магнитного поля Б) Величина индукционного тока | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
1) Так как магнит выводится из кольца индукции внешнего магнитного поля, пронизывающего кольцо - уменьшается.
2) Так как изменение величины индукционного тока, в кольце при увеличении скорости, поток изменяется значительно, соответственно ток увеличивается по закону индукции.
Задача 13
Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью α-частица, центростремительное ускорение и энергия α-частицы по сравнению с протоном должны ...
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Центростремительное ускорение Б) Энергия α-частицы | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
1) На заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая сообщает ей центростремительное ускорение: $F_л=qB·υ={mυ^2}/{R}⇔R={m·υ}/{q·B}$. Мы знаем, что $m_α=4m_p$, а $q_α=2q_p$, то можно сделать вывод, что радиус окружности, по которой движется $α$ частица будет в 2 раза больше, чем у протона, а центростремительное ускорение $(a={υ^2}/{R})$ меньше.
2) Энергия увеличивается, поскольку масса возрастает.
Задача 14
Частица массой m, несущая заряд q, ускоряется в электрическом поле, пройдя разность потенциалов U. После этого частица попадает в магнитное поле с индукцией B, в котором движется по окружности радиусом R со скоростью v. Как изменятся радиус траектории частицы и частота её обращения, если уменьшить величину ускоряющего поля? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Радиус траектории Б) Частота обращения | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Дано:
$m, q, U, B$
$R, υ$
$R-?v-?$
Решение:
Попадая в магнитное поле, будет выполняться условие равенства силы Лоренца и центростремительной силы: $qυB=ma_{ц.с.}$ или $qυB={mυ^2}/{R}$, откуда $R={mυ}/{qB}$(1). При разгоне в ускоряющем поле, частица приобретает скорость $υ$: $qU={mυ^2}/{2}$(2), т.е. чем выше $U$, тем больше скорость $υ$ и тем больше радиус $R$, следовательно, при уменьшении величины ускоряющего поля $U$ радиус $R$ уменьшится. Период обращения $T={S}/{υ}={2πR}/{υ}={2πmυ}/{υqB}={2πm}/{qB}$(3). Тогда частота, $v={1}/{T}$ или $v={qB}/{2πm}$(4). Вывод: $v$ от $U$ не зависит.
Задача 15
Электрическая цепь собрана в соответствии со схемой, представленной на рисунке. Ползунок реостата сместили влево. Как при этом изменились показания амперметра и показания вольтметра? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Показания амперметра Б) Показания вольтметра | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
При смещении ползунка реостата влево сопротивление реостата $R_p$ увеличилось, тогда по закону Ома $J={ε}/{r+(R+R_p)}$ сила тока уменьшилась. Напряжение на сопротивлении $R: U=JR$ тоже уменьшилось по закону Ома для участка цепи.
Задача 16
Колебательный контур радиоприёмника настроен на некоторую длину волны. Как изменятся частота колебаний в контуре и соответствующая длина волны, если уменьшить расстояние между пластинами конденсатора? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Частота колебаний в контуре Б) Длина волны | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Период колебаний колебательного контура определяется формулой Томсона: $T=2π√{LC}$(1). Тогда частота, $ν={1}/{T}={1}/{2π√{LC}}$(2), а длина волны $λ={c}/{ν}=2πc√{LC}$(3). Емкость конденсатора равна $C={ε_0ε·S}/{d}$(4), где $d$ - расстояние между пластинами. При уменьшении $d$ емкость конденсатора $C$ увеличивается, а значит, частота $ν$ согласно уравнению (2) - уменьшится, а длина волны $λ$ согласно выражению (3) увеличится.
Задача 17
В однородном магнитном поле рамка вращается так, как показано на рисунке. Что произойдёт с максимальным значением магнитного потока, пронизывающего плоскость рамки, и максимальным значением ЭДС, возникающей в рамке, если угловую скорость её вращения увеличить? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Магнитный поток Б) ЭДС | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Поскольку магнитный поток зависит от величины индукции магнитного поля и площади рамки $Ф=B·S·cosα$, то при увеличении угловой скорости вращения рамки макимальное значение потока не изменится. По закону электромагнитной индукции имеем: $ε_i=-{∆Ф}/{∆t}$, т.е. ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока. Следовательно, при увеличении угловой скорости вращения рамки макимальное значение ЭДС тоже увеличится.
Задача 18
На участок цепи, изображённый на рисунке, приложено постоянное напряжение. Что произойдёт с силой тока, текущего через второй резистор, и напряжением на третьем резисторе, если ключ замкнуть? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сила тока Б) Напряжение | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Если ключ замкнуть, то общее сопротивление участка 3-4 уменьшится, т.к. сопротивление $R_3$ и $R_4$ будут соединены параллельно, что при постоянном напряжении $U$ приведет к увеличению силы тока, текущего через второй резистор. Таким образом, ток через резистр R1 и R2 увеличится, что приведет к увеличению напряжения на этих резистрах. Заметим, что резистры R1, R2 и R3 подключены поседовательно, тогда U3 = U -U1-U2. Следовательно напряжение на резистре уменьшится.
Задача 19
На участок цепи, изображённый на рисунке, приложено постоянное напряжение. Что произойдёт с полным сопротивлением участка и мощностью, выделяющейся на первом резисторе, если ключ замкнуть? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
| Физические величины | Характер изменения |
| A) Сопротивление Б) Мощность | 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится |
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение
Если ключ замкнуть, то общее сопротивление участка 3-4 уменьшится, т.к. сопротивление $R_3$ и $R_4$ будут соединены параллельно, а значит, и полное сопротивление участка уменьшится, т.к. резисторы $R_1, R_{3-4}, R_2$ соединены последовательно, т.е. $R_{общ.1}=R_1+R_2+R_3$; $R_{общ.2}=R_1+R_2+R_{3-4}$, $R_{3-4} < R_3$. Поскольку при постоянном напряжении $U$ сопротивление участка уменьшится, то по закону Ома $J={U}/{R}$(сила тока увеличится), а значит, и мощность, выделяющаяся на первом резисторе - увеличится: $p_1=J·R_1$
