Задание ЕГЭ-Ф-ДВ2023-15 • СПАДИЛО

По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Образовавшийся контур KLMN находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией B (рис. а). При движении проводника площадь контура изменяется так, как указано на графике (рис. б). Выберите все верные утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта.

В течение первых 6 с индукционный ток течёт через лампочку непрерывно.
В интервале времени от 0 до 4 с лампочка горит наиболее ярко.
В момент времени t = 2 с сила Ампера, действующая на проводник, направлена влево.
Максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале времени от 4 до 8 с.
Индукционный ток в интервале времени от 6 до 12 с течёт в одном направлении.

📜Теория для решения: Сила Ампера Электромагнитная индукция и магнитный поток Правило Ленца Закон электромагнитной индукции Самоиндукция Энергия магнитного поля тока

Посмотреть решение

Алгоритм решения:

1.Определить истинность 1 утверждения. Для этого нужно установить характер изменения индукционного тока в течение первых 6 с.

2.Определить истинность 2 утверждения. Для этого необходимо установить, от чего зависит яркость лампочки, и насколько яркой была лампочка в течение первых 4 с.

3.Определить истинность 3 утверждения. Для этого нужно определить направление силы Ампера в момент времени t = 2 с и сравнить ее с предложенным направлением.

4.Определить истинность 4 утверждения. Для этого необходимо установить, когда в контуре ЭДС была максимальной. Совпадает ли указанное время с реальным.

5.Определить истинность 5 утверждения. Для этого нужно установить, менял ли направление индукционный ток в период с 6 по 12 с.

6.Записать последовательность номеров верных утверждений.

Решение:

Проверим истинность 1 утверждения, согласно которому в течение первых 6 с индукционный ток течёт через лампочку непрерывно. Запишем закон электромагнитной индукции:

Сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.

Магнитный поток определяется формулой:

Φ=BScosα

Следовательно:

Когда изменяется площадь контура, течет индукционный ток. Однако согласно рисунку видно, что в течение первых 4 секунд площадь контура не изменялась. Следовательно, индукционного тока не было. Потому утверждение 1 неверно.

Проверим истинность 2 утверждения, согласно которому в интервале времени от 0 до 4 с лампочка горит наиболее ярко. Выше мы уже установили, что тока в контуре в этот период времени не было. Поэтому лампочка не могла гореть вообще. Следовательно, утверждение 2 неверно.

Проверим истинность 3 утверждения, согласно которому в момент времени t = 2 с сила Ампера, действующая на проводник, была направлена влево. Однако это не так, поскольку в этот момент времени тока в проводнике не было — ведь площадь контура, а соответственно и магнитный поток, который его пронизывает, не менялись. А сила Ампера действует на проводник с током. Следовательно, утверждение 3 неверно.

Проверим истинность 4 утверждения, согласно которому максимальная ЭДС наводится в контуре в интервале времени от 4 до 8 с. ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

Скорость изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, тем выше, чем круче график изменения площади этого контура. В период времени с 4 до 8 с график наиболее крутой. Следовательно, ЭДС в этот промежуток времени максимальна. Утверждение 4 верно.

Проверим истинность 5 утверждения, согласно которому индукционный ток в интервале времени от 6 до 12 с течёт в одном направлении. Направление индукционного тока зависит от того, как изменяется площадь — увеличивается или уменьшается. Так как в течение указанного промежутка времени площадь только уменьшалась, направление индукционного тока оставалось неименным. Следовательно, утверждение 5 верно.

Записываем последовательность номеров ответов: 45.

Ответ: 45

Текст: Алиса Никитина, 227 👀