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 внешнего поля.

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 том, как взаимодействуют в них токи: в параллельно расположенных проводниках токи, текущие в разных направлениях, отталкивают 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. На картинке изображено три заряда, причем, вверху и внизу – разных знаков, а слева – заряд, одноименный с верхним.

2. Согласно теории электричества заряды, имеющие одинаковые знаки, отталкиваются. Заряды с разными по знаку зарядами притягиваются. Изображаем силы взаимодействия (красным) между зарядами.

Видно, что равнодействующая сил, которые действуют на заряд -q направлена вниз. Следовательно, туда же будет направлено и ускорение заряда, поскольку оно по направлению должно совпадать с направлением равнодействующей всех сил, как гласит 2-й закон Ньютона.

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. Изображаем 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, 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.

Видно, что равнодействующая будет направлена вниз, поскольку силы двух зарядов, расположенных на одной прямой с –Q, равны между собой, но противоположны по направлению,

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

2. Согласно теории электричества вектор напряженности имеет начало у положительного заряда и направлен к отрицательному. В т. O суперпозиция напряженностей электростатического поля будет иметь направление в правую сторону по линии медианы, проведенной к основанию.

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, действующей со стороны 2-го проводника, используя правило левой руки.
  3. Аналогично ищем направление силы со стороны 1-го проводника.
  4. Определяем результирующее направление.
  5. Записываем ответ.
Решение:

1. Наиболее сильно действие на третий проводник второго, поскольку он расположен ближе, чем первый. Во всех трех проводниках ток направлен в одну сторону. Проводник под номером 2 с проходящим по нему током воздействует на третий проводник силой Ампера.

2. Для определения силы Ампера со стороны второго проводника воспользуемся правилом левой руки: располагаем пальцы вдоль проводника и направляем их в сторону движения тока. Ладонь при этом поворачиваем так, чтобы магнитная индукция входила в руку со стороны ладони. В месте, где расположен третий проводник, этот вектор имеет направление к тому, кто «наблюдает», тогда если отставить большой палец, он покажет, куда направлена сила тока. Она будет направлена вверх. Это означает, что третий проводник притягивается ко второму.

3. Аналогично проводим действия относительно первого проводника. Не забываем, что этот проводник располагается дальше от нужной точки, а ток по нему течет такой же, что и по второму, то первый окажет действие меньшей силы.

4. Выше сказанное дает право определить точно, в какую сторону направлен вектор силы Ампера. Она направлена вверх, в сторону 2-го проводника.

Ответ: вверх