Задание №17 ЕГЭ по физике

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

Алгоритм решения:

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.

Алгоритм решения:

Решение:

Второй постулат Бора звучит следующим образом:

Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E_k в стационарное состояние с меньшей энергией E_n. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний.

Причем разность стационарных энергий определяется формулой:

Длина волны определяется формулой:

Следовательно:

Отсюда видно, что длина волны обратна пропорциональна разности стационарных энергий. Следовательно, чем больше разность, тем меньше длина волны. И наоборот.

Когда атом переходит в более высокий энергетический уровень, он поглощает свет. Когда переходит в более низкий энергетический уровень — он излучает его.

Под «А» необходимо найти рисунок, соответствующий излучению с наибольшей длиной волны. Следовательно, нужно найти рисунок с переходом на более низкий энергетический уровень с минимальной энергией. Этому соответствует рисунок 1.

Под «Б» необходимо найти рисунок, соответствующий поглощению с наименьшей энергией. Следовательно, нужно найти рисунок с переходом на более высокий энергетический уровень с минимальной энергией. Этому соответствует рисунок 3.

Правильная последовательность цифр в ответе — 13.

Ученик исследовал зависимость тепловой мощности Р, выделяющейся на реостате R, от силы тока в цепи. При проведении опыта реостат был подключён к источнику постоянного тока. График полученной зависимости приведён на рисунке.

Какое из утверждений соответствует результатам опыта?

А. При коротком замыкании в цепи сила тока будет равна 6 А.

Б. При силе тока в цепи 3 А на реостате выделяется минимальная мощность.

Ответ:

а) только А

б) только Б

в) и А, и Б

г) ни А, ни Б

Алгоритм решения

1. Проверить истинность каждого из утверждений.
2. Выбрать верный ответ.

Решение

Согласно первому утверждению, при коротком замыкании в цепи сила тока будет равна 6 А. Это действительно так, потому что при этом значении силы тока мощность равна нулю. А это значит, что сопротивление на внешней цепи было нулевым.

Согласно второму утверждению, при силе тока в цепи 3 А на реостате выделяется минимальная мощность. Это не так. На графике этой силе тока соответствует максимальная мощность.

Верно только первое утверждение  «А».

Магнитная стрелка компаса зафиксирована на оси (северный полюс затемнён, см. рисунок). К компасу поднесли сильный постоянный полосовой магнит и освободили стрелку. В каком положении установится стрелка?

Ответ:

а) повернётся на 180°

б) повернётся на 90° по часовой стрелке

в) повернётся на 90° против часовой стрелки

г) останется в прежнем положении

Алгоритм решения

1. Вспомнить, как взаимодействуют магниты.
2. Определить исходное положение полюсов.
3. Определить конечное положение полюсов и установить, как изменится положение магнитной стрелки.

Решение

Одноименные полюсы магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются. Изначально южный полюс магнитной стрелки находится справа, а северный — слева. Полосовой магнит подносят к ее южному полюсу северной стороной. Поскольку это разноименные полюса, положение магнитной стрелки не изменится.

Ученик провёл опыт по преломлению монохроматического света, представленный на фотографии.

Затем вся установка была помещена в воду. Как изменятся частота световой волны, длина волны, падающей на стекло, и угол преломления?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Алгоритм решения

Решение

Ученик направил луч монохроматического света на стекло под углом 30 градусов к нормали. При этом луч вышел под углом 20 градусов. Это говорит о том, что свет из менее плотной оптической среды попал в более плотную.

Частота световой волны — характеристика, не зависящая от условий распространения этой волны. Поэтому при перемещении установки из воздуха в воду частота останется прежней.

Чтобы установить, как меняется длина световой волны и угол преломления. Нужно рассчитать изменение показателя преломления света. Относительный показатель преломления в первом и втором опыте будет соответственно равен:

$\frac{\sin .\alpha }{\sin .\beta }=n_{воздух-стекло}$

$\frac{\sin .\alpha }{\sin .\gamma }=n_{вода-стекло}$

Относительные показатели преломления можем выразить через абсолютные:

$n_{воздух-стекло}=\frac{n_{стекло}}{n_{воздух}}$

$n_{вода-стекло}=\frac{n_{стекло}}{n_{вода}}$

Абсолютный показатель преломления — табличная величина. Мы возьмем приблизительный значения: для воздуха — 1, для воды — 1,33, для стекла — 1,5. В действительности абсолютный показатель преломления стекла может составлять от 1,43 до 2,17. Но это не столь важно, поскольку важно лишь то, что он в любом случае больше абсолютного показателя преломления воды.

Получим:

$n_{воздух-стекло}=\frac{1,5}{1}=1,5$

$n_{вода-стекло}=\frac{1,5}{1,33}\approx 1,3$

Видно, что при перемещении из воздуха показатель преломления уменьшился. Тогда:

$\frac{\sin .\alpha }{\sin .\gamma }=1,3$

Так как числитель в левой части уравнения остался прежним, а число в правой части уменьшилось, то синус угла преломления увеличился. Поскольку синус угла находится в прямой зависимости от величины угла, то и угол преломления увеличился.

Длина волны определяется формулой:

$\lambda =\frac{v}{\nu }$

Учтем, что скорость распространения света в более плотной среде уменьшается. Если скорость уменьшилась, то длина воды тоже уменьшилась, поскольку между ними существует прямо пропорциональная зависимость.