Тапсырма 14 ЕГЭ по физикаға: ФИПИ шешімдері қадамдық жауаптарымен

По графику зависимости силы тока от напряжения при напряжении $U = 100\ \text{В}$ сила тока равна примерно $I = 2{,}0\ \text{А}$.$$R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{100}{2{,}0} = 50\ \text{Ом}$$

Следовательно, утверждение 2 является верным.

Силы взаимодействия двух бусинок равны по модулю и противоположны по направлению согласно третьему закону Ньютона.$$F_{A}=F_{B}=k\dfrac{2q^2}{AB^2}$$

При соединении стальной проволокой заряд перераспределится между бусинками. Их суммарный заряд положителен, поэтому после установления равновесия бусинки будут иметь одноимённые положительные заряды и отталкиваться.

Так как магнитное поле однородно и постоянно, магнитный поток через контур пропорционален его площади.$$\Phi = BS$$

По закону электромагнитной индукции модуль ЭДС определяется скоростью изменения площади контура.$$|\mathcal{E}| = \left|\dfrac{d\Phi}{dt}\right| = B\left|\dfrac{dS}{dt}\right|$$

На протон действует электрическая сила, направленная перпендикулярно первоначальному движению:$$F = eE$$

Ускорение протона в электрическом поле равно:$$a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{eE}{m}$$

Энергия электрического поля конденсатора определяется зарядом на его обкладках:$$W_C = \dfrac{q^2}{2C}$$

Энергия конденсатора минимальна при $q = 0$. Согласно таблице, это происходит при $t = 2 \cdot 10^{-6}$ с и $t = 6 \cdot 10^{-6}$ с. Поэтому утверждение 5 верно, а утверждение 1 неверно.

Индукционный ток возникает только при изменении магнитного потока. В данном случае магнитное поле постоянно, поэтому ток определяется изменением площади контура.$$\mathcal{E} = B\left|\dfrac{dS}{dt}\right|$$

На участке от $0$ до $2\ \text{с}$ площадь увеличивается, а на участке от $2$ до $4\ \text{с}$ остаётся постоянной. Следовательно, в интервале $2$–$4\ \text{с}$ тока нет.

При перемещении ползунка реостата вправо его сопротивление увеличивается. Источник имеет постоянное напряжение, поэтому сила тока в катушке № 1 уменьшается.$$I = \dfrac{U}{R}$$

Модуль магнитной индукции поля катушки № 1 пропорционален силе тока в ней, поэтому при уменьшении тока магнитное поле ослабевает.$$B \sim I$$

Металлический стержень и оба электрометра образуют единую проводящую систему. При поднесении положительно заряженной палочки свободные электроны в этой системе перемещаются к ближайшему электрометру вследствие электростатической индукции.

На первом электрометре возникает избыток электронов, поэтому он приобретает отрицательный заряд. На втором электрометре возникает недостаток электронов, поэтому он приобретает положительный заряд. В целом система остаётся…$$q_1 + q_2 = 0$$

Одинаковые максимальные значения заряда $q = 2 \cdot 10^{-9}\ \text{Кл}$ наблюдаются при $t = 0$ и $t = 8 \cdot 10^{-6}\ \text{с}$. Следовательно, период колебаний равен:$$T = 8 \cdot 10^{-6}\ \text{с}$$

Вычислим частоту электромагнитных колебаний:$$\nu = \frac{1}{T} = \frac{1}{8 \cdot 10^{-6}} = 125000\ \text{Гц} = 125\ \text{кГц}$$

По рисунку определяем положение фокуса: после прохождения собирающей линзы лучи идут параллельно, поэтому продолжение одного из падающих лучей пересекает главную оптическую ось в фокусе.

Расстояние от оптического центра линзы до фокуса равно 3 клеткам.$$f = 3 \text{ клетки}$$

Бусинки имеют разноимённые заряды, поэтому притягиваются. Сила, действующая на бусинку $B$ со стороны бусинки $A$, направлена к бусинке $A$, то есть горизонтально влево. Утверждение 1 неверно.

В точке $C$ поле положительного заряда $+3q$ направлено от бусинки $A$ вправо. Поле отрицательного заряда $-1{,}5q$ направлено к бусинке $B$, также вправо. Поэтому результирующее поле направлено вправо, а не влево. Утверждение 2 неверно.

ЭДС индукции определяется скоростью изменения магнитного потока. Так как магнитное поле однородно и постоянно, модуль ЭДС пропорционален скорости изменения площади контура.$$|\mathcal{E}| = B\left|\dfrac{dS}{dt}\right|$$

На участке от 0 до 4 с площадь контура постоянна, поэтому $\dfrac{dS}{dt}=0$. Индукционный ток отсутствует, а лампочка не горит.

В состоянии электростатического равновесия свободные электроны в металле перераспределяются так, чтобы электрическое поле внутри проводника отсутствовало.$$E_{\text{внутри}} = 0$$

Точка $D$ находится внутри металлического тела, поэтому напряжённость поля в ней равна нулю. Утверждение 1 верно.$$E_D = 0$$

Точки $D$ и $F$ находятся на поверхности проводящей сферы. В состоянии электростатического равновесия весь проводник имеет одинаковый потенциал, поэтому $\varphi_D = \varphi_F$.$$\varphi_D = \varphi_F$$

Точка $A$ находится на расстоянии $2R$ от центра сферы. Точка $C$ находится на таком же расстоянии, поэтому напряжённости в этих точках равны.$$E_C = E_A = 36\ \text{В/м}$$

При перемещении ползунка реостата влево его сопротивление уменьшается. Поэтому сила тока в катушке № 1 увеличивается, а не уменьшается.$$I = \dfrac{U}{R}$$

Модуль магнитной индукции поля катушки пропорционален силе тока в ней. Следовательно, магнитная индукция поля катушки № 1 увеличивается.$$B_1 \sim I_1$$

Модуль ЭДС самоиндукции пропорционален модулю скорости изменения тока:$$|\mathcal{E}_{\text{си}}| = L\left|\frac{\Delta I}{\Delta t}\right|$$

На интервале от $3$ до $5\ \text{с}$ сила тока уменьшается от $4\ \text{А}$ до $3\ \text{А}$, поэтому модуль скорости изменения тока равен:$$\left|\frac{\Delta I}{\Delta t}\right| = \frac{|3-4|}{5-3} = 0{,}5\ \text{А/с}$$

При перемещении ползунка вправо увеличивается сопротивление включённого участка реостата.

Напряжение источника постоянно, поэтому по закону Ома сила тока в цепи уменьшается.$$I = \dfrac{U}{R}$$

Заряды $+q$ и $-2q$ разноимённые, поэтому они притягиваются. Сила, действующая на бусинку $A$ со стороны бусинки $B$, направлена вправо, а не влево.

В точке $C$ напряжённость поля положительного заряда направлена от заряда $+q$, то есть вправо. Напряжённость поля отрицательного заряда направлена к заряду $-2q$, также вправо. Поэтому результирующее поле направлено вправо.

Модуль ЭДС самоиндукции определяется модулем скорости изменения силы тока:$$|\mathcal{E}|=L\left|\frac{\Delta I}{\Delta t}\right|$$

На участке от 0 до 1 с сила тока возрастает от 0 до 4 А, поэтому$$\left|\frac{\Delta I}{\Delta t}\right|=\frac{4-0}{1-0}=4\ \text{А/с}$$

Точка $A$ находится на расстоянии $2R$ от центра сферы: радиус сферы равен $R$, а от поверхности до точки $A$ — ещё $R$. Следовательно, $E_A=\dfrac{kQ}{(2R)^2}=36\ \text{В/м}$.$$E_A=\frac{kQ}{4R^2}=36\ \text{В/м}$$

Точка $B$ находится внутри проводника, поэтому напряжённость поля в ней равна нулю. Утверждение 1 неверно.$$E_B=0$$