👀 2.9k |

Задание №13 ЕГЭ по физике


Электрическое и магнитное поле


Задание №13 ЕГЭ по физике проверяет знание по теме «Электромагнетизм». В задачах данного типа необходимо решить задачи, связанные с электрическим или магнитным полем.


Теория к заданию №13 ЕГЭ по физике


Электрический заряд

Величина, которая определяет силу электромагнитного действия и связывает силу его с расстоянием между действующими друг на друга телами, называется электростатическим зарядом, который характеризует способность тела – носителя заряда —  создавать электромагнитное поле около себя, а также испытывать на себе воздействие внешних полей.

Заряды бывают разных знаков. Международной системой принято считать заряд электрона отрицательным, а притягивающий этот заряд – положительным.

Напряженность электростатического поля является векторной величиной, направленной от положительного заряда к отрицательному. Это силовая характеристика электрического поля.

Закон Ампера

Закон Ампера гласит о взаимодействии токов: в параллельно расположенных проводниках токи, текущие в разных направлениях, отталкиваются один другого. Если же токи направлены в одну сторону, проводники притягиваются.


Разбор типовых вариантов заданий №13 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

Отрицательный заряд -q находится в поле двух неподвижных зарядов: положительного +Q и отрицательного -Q  (смотри рисунок). Куда направлено относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) ускорение заряда -q  в этот момент времени, если на него действуют только заряды +Q  и -Q? Ответ запишите словом (словами).

Задание 13 ЕГЭ по физике

Алгоритм решения:
  1. Проводим анализ рисунка, приложенного к задаче.
  2. Делаем вывод о направлении взаимодействия зарядов.
  3. Определяем направление ускорения.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Из 2-го з-на Ньютона следует, что направление ускорения физ.тела в любом случае совпадает с направлением вектора равнодействующей силы. Поэтому, узнав направление равнодействующей силы, получим ответ на вопрос задачи.

На рисунке изображены три заряда, причем вверху (1) и внизу (2) расположены заряды разных знаков, а слева – заряд, одноименный с верхним:

2. Равнодействующая сил будет равной: 𝐹⃗=𝐹⃗1+𝐹⃗2, где векторы F1 и F2 – силы, действующие на заряд q со стороны зарядов 1 и 2 соответственно.

Известно, что заряды, имеющие одинаковые знаки, отталкиваются, а заряды противоположных знаков притягиваются. Изображаем силы взаимодействия между зарядами:

 

3. Векторная сумма сил F1 F2 находится по правилу параллелограмма. При этом следует иметь в виду, что величины сил (длины векторов) будут одинаковыми, поскольку заряды –Q и +Q равны по модулю. Это означает, что векторы направлены симметрично относительно вертикальной оси, как бы зеркально отражаясь. А их результирующая, следовательно, направлена вертикально вниз, т.е. вдоль оси симметрии.

Ответ: вниз


Первый вариант задания (Демидова, №1)

В трёх вершинах ромба расположены точечные заряды +q, -2q и +q (q > 0). Куда направлена относительно рисунка (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) кулоновская сила F, действующая на отрицательный точечный заряд -Q, помещённый в центр этого ромба (см. рисунок)? Ответ запишите словом (словами).

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_13.files/image001.jpg

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем приложенный к задаче рисунок. Определяем силы, которые действуют на заряд –Q.
  2. Изображаем силы и находим равнодействующую.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. На рисунке показано, какие заряды имеют одинаковые знаки, а какие разные. Слева и справа от заряда –Q расположены заряды положительного знака (+q), которые притягивают заряд –Q, причем с одинаковой силой. А вверху располагается заряд, одноименный с помещенным в центр ромба. Этот заряд отталкивает –Q.

2. Изобразим все силы, которые действуют на заряд:

Поскольку модули зарядов +q одинаковы, силы двух зарядов, расположенных на горизонтальной прямой (взаимодействие –Q с +q), равны между собой, но противоположны по направлению. Это означает, что результирующая этих двух сил равна 0. Отсюда следует, что равнодействующая всех сил совпадает с направлением третьей силы – силы взаимодействия –Q и –2q. Это направление – вертикально вниз, т.е. вдоль вертикали меньшей диагонали ромба.

Ответ: вниз


Второй вариант задания (Демидова, №7)

В вершинах равнобедренного треугольника расположены точечные заряды -2q, +q > 0 и -2q (см. рисунок). Куда направлен относительно рисунка (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор напряженности результирующего электростатического поля в точке О пересечения медиан треугольника?

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/7_13.files/image001.jpg

 Алгоритм решения:
  1. Рассматриваем приложенный к задаче рисунок,
  2. Делаем вывод относительно направления векторов напряженности, создаваемой каждым зарядом в точке О.
  3. Определяем, куда направлена суперпозиция напряженностей.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Изображенный на рисунке треугольник равнобедренный. O – точка, одинаково удаленная от вершин основания, поскольку это точка пересечения медиан. В вершинах основания помещены одинаковые заряды -2q.

2. Вектор напряженности имеет начало у положительного заряда и направлен к отрицательным (красные стрелки):

Поскольку заряды –2q одинаковы по модулю, то величина векторов Е одинакова. Это означает, что их результирующая (синяя стрелка) равноудалена от каждого из них, т.е. будет иметь направление в правую сторону по линии медианы, проведенной к основанию, а это – направление вправо по горизонтали.

Ответ: вправо


Третий вариант задания (Демидова, №25)

Как направлена (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) сила Ампера, действующая на проводник № 3 со стороны двух других (см. рисунок)? Все проводники прямые, тонкие, длинные, лежат в одной плоскости и параллельны друг другу. Сила тока I во всех проводниках одинакова. Ответ запишите словом (словами).Третий вариант задания (Демидова, №25)

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/25_13.files/image001.jpg

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем схему направления токов в проводниках.
  2. Ищем направление силы Ампера, действующих на проводник №3.
  3. Аналогично ищем направление силы со стороны 1-го проводника.
  4. Определяем результирующее направление.
  5. Записываем ответ.
Решение:

1. Из з-на Ампера следует, что тонкие параллельные проводники с постоянным током, движущимся в одном направлении, притягиваются, а с токами, движущимися в противоположном направлении, отталкиваются. Это означает, что проводники №2 и №3 притягиваются, а проводники №1 и №3 отталкиваются.

2. Поскольку проводники параллельны между собой и расположены по горизонтали, то силы притяжения проводников направлены по вертикали (т.е. перпендикулярно). При этом сила притяжения проводника №3 к проводнику №2 направлена вертикально вверх (красная стрелка), а сила отталкивания проводника №3 от проводника №1 – вертикально вниз (синяя стрелка).

3. Но поскольку проводник №2 ближе к 3-му, чем №1, то при одинаковых силах токов воздействие со стороны 2-го проводника окажется более сильным, т.е. сила притяжения будет большей, чем сила отталкивания. Следовательно, результирующая направлена вертикально вверх.

Ответ: вверх

✍️ Автор: Даниил Романович | 📄 Скачать PDF |Поставить огонёк:

Добавить комментарий



Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *