Задание №15 ЕГЭ по физике


Электромагнитная индукция и оптика


В задании №15 ЕГЭ по физике нас ждут задачи по теме электромагнитная индукция и оптика. Краткая теория и разбор типовых вариантов — ниже.


Теория к заданию №15 ЕГЭ по физике


Электромагнитная индукция является процессом возникновения электрического тока или изменение магнитного потока в замкнутом контуре, который проходит по нему.

Магнитный поток определяется формулой:

Ф = B∙S∙cosα

Эта величина представляет собой число силовых линий, проходящих через прямоугольную рамку. Если контур рамки расположен перпендикулярно направлению индукции, поток будет иметь максимальное значение, а в случае, когда рамка повернута параллельно вектору индукции, поток будет нулевым.

Период колебаний в колебательном контуре можно найти по формуле: http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/7_15.files/image002.gif . Здесь C – есть емкость конденсатора; L – показатель индуктивности катушки.


Разбор типовых вариантов заданий №15 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

Проволочная рамка площадью 2∙10-3 м2 вращается в однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной вектору магнитной индукции. Магнитный поток, пронизывающий площадь рамки, изменяется по закону   http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_15.2.jpg , где все величины выражены в СИ. Чему равен модуль магнитной индукции? (Ответ выразите в мТл)

 Алгоритм решения:
  1. Вспоминаем основное понятие индукции.
  2. Выражаем индукцию через магнитный поток.
  3. Подставляем числовые значения величин и вычисляем.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Вспоминаем определение магнитной индукции и магнитного потока. Пока рамка находится перпендикулярно магнитным линиям, их поток максимальный. А если она развернётся параллельно им, ни одна линия не пройдет через рамку.  Значит, магнитный поток будет нулевым. В условии задачи сказано, что поток меняется со временем согласно формуле: http://www.pomogala.ru/pomogala_fizika/ege_2018/img_15.2.jpg . При t = 0, косинус 0 имеет максимальное значение, и начальный магнитный поток равен: Ф0=B∙S.

2. Выразим через поток Ф0 магнитную индукцию: B=Ф0/S.

3. По условию S = 2∙10-3 м2, а Ф0= 4∙10-6. Подставляем эти значения в формулу и вычисляем В= 4∙10-6/(2∙10-3) = 2∙10-3Тл. Поскольку ответ требуется дать в мТл, имеем: В= 2 мТл.

Ответ: 2


Первый вариант задания (Демидова, №7)

На рисунке приведён график зависимости силы тока i от времени t при свободных гармонических колебаниях в колебательном контуре. Каким станет период свободных колебаний в контуре, если конденсатор в этом контуре заменить на другой конденсатор, ёмкость которого в 4 раза меньше?

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/7_15.files/image001.jpg

Алгоритм решения:
  1. Анализируем график колебаний тока.
  2. Определяем, как изменится период при уменьшении емкости в 4раза.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. Рассматриваем рисунок, приложенный к задаче. Изображенный график показывает, что период в данном случае колебаний тока T=4 мкс.

2. Период колебаний определяется формулой: http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/7_15.files/image002.gif . Если уменьшить емкость конденсатора в 4 раза, период уменьшится в два раза, поскольку

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/7_15.files/image003.gif

Ответ: 2


Второй вариант задания (Демидова, № 11)

Если ключ К находится в положении 1, то период собственных электромагнитных колебаний в контуре (см. рисунок) равен 3 мс. Насколько увеличится период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если ключ перевести из положения 1 в положение 2?

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_15.files/image001.jpg

 Алгоритм решения:
  1. Выписываем формулу для определения периода электромагнитных колебаний.
  2. Анализируем, что происходит при указанном переключении ключа.
  3. Определяем, на сколько увеличился период колебаний.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Для определения периода используется формула:

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_15.files/image002.gif .

2. Переключение рычажка ключа емкость данного конденсатора принимает значение в 4 раза большее. Тогда период будет равен:

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_15.files/image003.gif ,

То есть период становится в два раза больше. Значит, период равен Т=2∙3= 6 мс.

3. Находим, на сколько единиц изменился период после переключения: Т2 – Т = 6 – 3 = 3 мс.

Ответ: 3


Третий вариант задания (Демидова, № 24)

Точечный источник света находится перед плоским зеркалом на расстоянии 1,6 м от него. На сколько увеличится расстояние между источником и его изображением, если, не поворачивая зеркала, отодвинуть его от источника на 0,2 м?

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем условие задачи.
  2. Изменяем расстояние между зеркалом и предметом. Используем законы оптики для ответа на вопрос.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1.В задаче указано, что источник находится перед плоским зеркалом. А оно не искажает перспективу. Потому расстояние от точечного источника до его отображения в зеркале равно 1,6∙2 = 3,2 м.

2. Увеличиваем расстояние между зеркалом и предметом, излучающим свет, на 0,2 м. Тогда оно станет равно 1,6+0,2=1,8 м. Расстояние между источником света и изображением этого источником определится как 1,8∙2 = 3,6 м. Определим разность межу новым расстоянием и старым: 3,6-3,2=0,4 м. На данное расстояние увеличится искомое расстояние.

Ответ: 0,4