Задание 11 ЕГЭ по физике: решения ФИПИ с ответами по шагам

Показания амперметра по шкале

Определите показания амперметра по рисунку, если абсолютная погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

1. 1
   На шкале между отметками $0{,}6$ А и $0{,}8$ А расположено 10 малых делений.$$c = \frac{0{,}8 - 0{,}6}{10} = 0{,}02\ \text{А}$$
2. 2
   Стрелка амперметра указывает на деление $0{,}74$ А.$$I = 0{,}74\ \text{А}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Заряд по вектору поля

На рисунке изображён вектор напряжённости $\vec{E}$ электрического поля в точке C, которое создано двумя точечными зарядами $q_A$ и $q_B$. Каков заряд $q_B$, если заряд $q_A$ равен $+2\ \text{нКл}$?

1. 1
   Заряды $q_A$ и $q_B$ находятся на одинаковом расстоянии от точки C, поэтому модули напряжённостей пропорциональны модулям зарядов.
2. 2
   Положительный заряд $q_A$ создаёт в точке C поле, направленное от заряда. Чтобы результирующий вектор имел направление, показанное на рисунке, поле заряда $q_B$ должно быть направлено к заряду $q_B$. Следовательно, $q_B<0$.

Ещё 2 шага — в полном решении

Изменение силы Кулона

Силы электростатического взаимодействия между двумя точечными неподвижными заряженными телами равны по модулю 18 мН. Каким станет модуль этих сил, если расстояние между зарядами увеличить в 3 раза?

1. 1
   По закону Кулона при неизменных зарядах сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами.$$F = k\dfrac{|q_1q_2|}{r^2}$$
2. 2
   Расстояние увеличили в 3 раза, поэтому сила уменьшилась в 9 раз.$$F_2 = \dfrac{F_1}{3^2} = \dfrac{18}{9} = 2\ \text{мН}$$

Показания амперметра

Определите показания амперметра (см. рисунок), если абсолютная погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

1. 1
   По шкале амперметра между отметками $0{,}4$ А и $0{,}5$ А расположено десять малых делений.$$\Delta I_{\text{дел}} = \frac{0{,}5 - 0{,}4}{10} = 0{,}01\ \text{А}$$
2. 2
   Стрелка расположена на шестом малом делении после отметки $0{,}4$ А.$$I = 0{,}4 + 6 \cdot 0{,}01 = 0{,}46\ \text{А}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Заряд по графику тока

На графике показана зависимость силы тока $I$ в проводнике от времени $t$. Определите заряд, прошедший по проводнику за $\Delta t = 12\ \text{с}$ с момента начала отсчёта времени.

1. 1
   Численно заряд равен площади под графиком зависимости $I(t)$ за интервал времени от 0 до 12 с.$$q = \int_0^{12} I(t)\,dt$$
2. 2
   На участке от 0 до 4 с площадь под графиком является площадью трапеции.$$q_1 = \dfrac{16 + 12}{2} \cdot 4 = 56\ \text{Кл}$$

Ещё 3 шага — в полном решении

Напряжение на резисторе R3

Сопротивление каждого резистора в схеме участка цепи на рисунке равно $100\ \text{Ом}$. Участок подключён к источнику постоянного напряжения выводами $A$ и $B$. Напряжение на резисторе $R_2$ равно…

1. 1
   Резисторы $R_1$ и $R_2$ соединены последовательно и имеют одинаковые сопротивления, поэтому напряжения на них одинаковы.$$U_1 = U_2 = 12\ \text{В}$$
2. 2
   Напряжение между выводами $A$ и $B$ равно напряжению на верхней ветви.$$U_{AB} = U_1 + U_2 = 12 + 12 = 24\ \text{В}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение сопротивления цепи

На сколько увеличится сопротивление участка цепи $AB$, изображённого на рисунке, если ключ $K$ разомкнуть? Сопротивление каждого резистора $R = 6\ \text{Ом}$.

1. 1
   При замкнутом ключе диагональная ветвь имеет нулевое сопротивление и соединяет верхнюю левую точку с точкой $B$. Поэтому левый и нижний резисторы соединены параллельно.$$R_1 = R \parallel R = \frac{R}{2} = \frac{6}{2} = 3\ \text{Ом}$$
2. 2
   При разомкнутом ключе диагональная ветвь разрывается. Левый и верхний резисторы соединены последовательно, а полученная ветвь соединена параллельно с нижним резистором.$$R_2 = (R + R) \parallel R = 2R \parallel R = \frac{2R \cdot R}{2R + R} = \frac{2R}{3} = 4\ \text{Ом}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение сопротивления цепи

На сколько увеличится сопротивление участка цепи $AB$, изображённого на рисунке, если ключ $K$ разомкнуть? Сопротивление каждого резистора равно $2\ \text{Ом}$.

1. 1
   При замкнутом ключе точки по обе стороны ключа соединены проводником, поэтому левый верхний резистор закорочен. Два оставшихся резистора соединены параллельно.$$R_{\text{замк}}=\frac{R\cdot R}{R+R}=\frac{2\cdot2}{2+2}=1\ \text{Ом}$$
2. 2
   При разомкнутом ключе ток проходит через левый верхний резистор, а затем через параллельное соединение двух других резисторов.$$R_{\text{разомк}}=R+(R\parallel R)=2+1=3\ \text{Ом}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Показания амперметра по шкале

Определите показания амперметра (см. рисунок), если абсолютная погрешность прямого измерения силы тока равна цене деления амперметра.

1. 1
   Амперметр подключён к гнезду $0{,}6\ \text{А}$, поэтому используется шкала с верхним пределом $0{,}6\ \text{А}$.$$I_{\max}=0{,}6\ \text{А}$$
2. 2
   Участок шкалы от 0 до $0{,}2\ \text{А}$ разделён на 10 малых делений. Цена деления равна:$$c=\frac{0{,}2}{10}=0{,}02\ \text{А}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

ЭДС источника в цепи

В схеме, изображённой на рисунке, идеальный вольтметр показывает напряжение $U = 2\ \text{В}$. Внутреннее сопротивление источника тока $r = 1\ \text{Ом}$, сопротивления резисторов…

1. 1
   Вольтметр показывает напряжение на резисторе $R_1$, поэтому сила тока в цепи равна:$$I = \dfrac{U}{R_1} = \dfrac{2}{2} = 1\ \text{А}$$
2. 2
   Резисторы $R_1$ и $R_2$ соединены последовательно, поэтому полное сопротивление цепи с учётом внутреннего сопротивления источника равно:$$R_{\text{полн}} = R_1 + R_2 + r = 2 + 3 + 1 = 6\ \text{Ом}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Максимальная мощность сети

На плавком предохранителе сети напряжением 380 В указано: «10 А». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включить в эту сеть, чтобы предохранитель…

1. 1
   Чтобы предохранитель не расплавился, сила тока в цепи не должна превышать указанное значение: $I_{\max} = 10\ \text{А}$.$$I_{\max} = 10\ \text{А}$$
2. 2
   Максимальную суммарную мощность приборов найдём по формуле мощности электрического тока.$$P_{\max} = U I_{\max}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Изменение сопротивления цепи

На сколько уменьшится сопротивление участка цепи $AB$, изображённого на рисунке, после замыкания ключа $K$, если сопротивление каждого резистора $R = 6\ \text{Ом}$?

1. 1
   До замыкания ключа нижняя ветвь состоит из двух последовательно соединённых резисторов, поэтому её сопротивление равно $2R$. Эта ветвь соединена параллельно с верхним резистором.$$R_{\text{до}} = \frac{R \cdot 2R}{R + 2R} = \frac{2R}{3} = 4\ \text{Ом}$$
2. 2
   После замыкания ключа первый нижний резистор оказывается закороченным. Оставшиеся верхний и нижний резисторы соединены параллельно.$$R_{\text{после}} = \frac{R \cdot R}{R + R} = \frac{R}{2} = 3\ \text{Ом}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Заряд по графику тока

На рисунке показана зависимость силы тока $I$ в проводнике от времени $t$. Определите заряд, прошедший по проводнику за интервал времени от 0 до 20 с.

1. 1
   Заряд равен площади под графиком силы тока. Считаем площади отдельных участков в мА·с.$$q = S_1 + S_2 + S_3 + S_4$$
2. 2
   На участке от 0 до 5 с получаем треугольник, на участке от 5 до 10 с — трапецию.$$S_1 = \frac{1}{2}\cdot 5\cdot 30 = 75,\quad S_2 = \frac{30+20}{2}\cdot 5 = 125$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Напряжение на резисторе

На рисунке приведена фотография электрической цепи постоянного тока. Показания вольтметра даны в вольтах. Вольтметр подключён к резистору сопротивлением $3\ \Omega$ и показывает $2{,}4\ \text{В}$…

1. 1
   Резисторы соединены последовательно, поэтому сила тока через резисторы одинакова.
2. 2
   По закону Ома напряжение на каждом резисторе пропорционально его сопротивлению:$$\frac{U_2}{U_3}=\frac{R_2}{R_3}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Направление напряжённости поля

Точка $B$ находится посередине отрезка $AC$. Неподвижные точечные заряды $+q$, где $q>0$, и $-5q$ расположены в точках $A$ и $C$ соответственно. Куда направлен относительно рисунка вектор…

1. 1
   Точка $B$ равноудалена от зарядов. Напряжённость поля положительного заряда направлена от заряда $+q$, то есть вправо.$$E_{+q} = k\dfrac{q}{r^2}$$
2. 2
   Напряжённость поля отрицательного заряда направлена к заряду $-5q$. Из точки $B$ к точке $C$ — также вправо.$$E_{-5q} = k\dfrac{5q}{r^2}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Взаимодействие заряженных шариков

Во сколько раз уменьшится модуль сил взаимодействия двух небольших металлических шариков одинакового диаметра, имеющих заряды $q_1 = +4\ \text{нКл}$ и $q_2 = -8\ \text{нКл}$, если шарики привести в…

1. 1
   До соприкосновения модуль произведения зарядов равен:$$|q_1q_2| = |4 \cdot (-8)| = 32$$
2. 2
   После соприкосновения одинаковых металлических шариков их общий заряд распределяется поровну:$$q' = \frac{q_1 + q_2}{2} = \frac{4 - 8}{2} = -2\ \text{нКл}$$

Ещё 1 шаг — в полном решении

Сопротивление участка цепи

На рисунке показан участок цепи $AB$ постоянного тока. Каково сопротивление этого участка, если $r = 2\ \text{Ом}$?

1. 1
   Сопротивление нижней ветви, состоящей из двух последовательно соединённых резисторов, равно:$$R_{\text{нижн.}} = r + r = 2r$$
2. 2
   Верхняя ветвь также имеет сопротивление $2r$. Эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей:$$R_{\parallel} = \frac{2r \cdot 2r}{2r + 2r} = r$$

Ещё 2 шага — в полном решении

Направление ускорения заряда

Положительный заряд $+q$ находится на равном расстоянии от двух неподвижных зарядов: положительного $+Q$ и отрицательного $-Q$ (см. рисунок). Куда направлено относительно рисунка ускорение заряда…

1. 1
   Расстояния от заряда $+q$ до зарядов $+Q$ и $-Q$ одинаковы, а модули зарядов равны, поэтому силы взаимодействия имеют одинаковые модули.$$F = k\dfrac{|qQ|}{r^2}$$
2. 2
   Заряд $+q$ отталкивается от нижнего положительного заряда $+Q$, поэтому соответствующая сила направлена вверх и влево. К верхнему отрицательному заряду $-Q$ заряд $+q$ притягивается, поэтому соответствующая сила направлена вверх и вправо.

Ещё 1 шаг — в полном решении

Заряд в цепи

Сила тока, текущего по проводнику, равна 6 А. Какой заряд пройдёт по проводнику за 30 с?

1. 1
   Сила тока определяется отношением заряда, прошедшего по проводнику, ко времени.$$I = \dfrac{q}{t}$$
2. 2
   Выразим заряд и подставим значения силы тока и времени.$$q = It = 6 \cdot 30 = 180\ \text{Кл}$$

Напряжение на резисторе

Восемь одинаковых резисторов с сопротивлением $r = 1\ \text{Ом}$ соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток $I = 4\ \text{А}$ (см. рисунок). Какое напряжение показывает идеальный…

1. 1
   В верхней ветви справа два резистора соединены последовательно, поэтому её сопротивление равно $2r$. В нижней части два резистора сопротивлением $2r$ также образуют последовательную ветвь.$$R_{\text{верх}} = R_{\text{низ}} = 2r$$
2. 2
   Верхняя и нижняя ветви соединены параллельно. Их эквивалентное сопротивление равно $r$. С учётом левого последовательного резистора общее сопротивление цепи равно $2r$.$$R_{\parallel} = \frac{2r \cdot 2r}{2r + 2r} = r,\quad R_{\text{общ}} = r + r = 2r$$

Ещё 2 шага — в полном решении