№15 Электродинамика (изменение физических величин в процессах и установление соответствия) —Каталог задач по ЕГЭ - Физика

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#86267

Исследовались возможные способы наблюдения полного внутреннего отражения. В первом из них узкий пучок света шёл из воздуха в стекло (см. рис. 1), во втором из стекла в воздух (см. рис. 2). (Показатель преломления стекла в обоих случаях равен $n$ .) При каких углах падения возможно наблюдение этого явления? Установите соответствие между способами и условиями наблюдения.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Показать ответ и решение

Явление полного внутреннего отражения наблюдается только при переходе светового луча из среды с большим абсолютным показателем преломления в среду с меньшим абсолютным показателем преломления вещества. Так как абсолютный показатель преломления воздуха меньше, чем абсолютный показатель преломления стекла, то ситуация под буквой А не может наблюдаться. А – 1.
Пусть $α$ – угол падения, $β$ – угол преломления.
Запишем закон преломления

sin α 1 sin-β = n-

Отсюда для полного внутреннего отражения ( $β = 90∘$ )

sinα0 = 1- n

При этом, при $α > α0$

sinα = sin-β n

Так как максимальный синус угла равен 1 ( $∘ β =90$ ), то

sinα = 1. n

То есть полное внутреннее отражение будет наблюдаться при $α >α0$

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#85760

Стеклянную линзу (показатель преломления стекла $nстекла = 1,54$ ), показанную на рисунке, переносят из воздуха ( $nвоздуха = 1$ ) в воду ( $nводы = 1,33$ ). Как изменяются при этом фокусное расстояние и оптическая сила линзы?

$PIC$

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

|-----------------------|---------------------| |Фокусное расстояние-линзы|-Оптическая-сила-линзы-| | | | ----------------------------------------------

Показать ответ и решение

По закону преломления:

n2 sinα1 n1 = sinα2-

Где $sinα1$ – синус угла падения, а $sinα2 = sin90∘$ – синус угла преломления.
Тогда, если заменить воздух на воду, то луч сместится при прохождении через линзу (с красного на синий) и оптическая сила линзы уменьшится, значит, фокусное расстояние увеличится.

$PIC$

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#84979

Световой пучок входит из воздуха в стекло (см. рисунок).

Что происходит при переходе света из воздуха в стекло с частотой электромагнитных колебаний в световой волне и скоростью их распространения?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

|-------|---------| |Частота|С-корость-| | | | -------------------

Показать ответ и решение

При переходе из одной среды в другую частота света остается неизменной, при этом изменяется скорость и длина волны.
При этом длина волны определяется формулой:

λ = v, ν

где $ν$ – частота, $v$ – скорость распространения волны.
При этом показатель преломления равен:

c n = v,

где $c$ – скорость света вакууме.
Значит, при увеличении показателя преломления скорость распространения волны в среде уменьшается.

Ответ: 32

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#84918

Резистор $R1$ и реостат $R2$ подключены последовательно к источнику напряжения $U$ (см. рисунок). Как изменятся сила тока в цепи и напряжение на реостате $R2$ , если уменьшить сопротивление реостата? Считать, что напряжение на выводах источника остаётся при этом постоянным.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

|С-ила тока в-цепи--Напряжение--| | | | |---------------|на-резисторе R2| --------------------------------

Показать ответ и решение

Сила тока в цепи по закону Ома для полной цепи:

U I = R1-+R2-.

То есть при уменьшении сопротивления $R2$ сила тока в цепи увеличится.
Напряжение на резисторе $R2$ :

U =IR2 = -UR2---= U-(R1-+-R2)−-UR1 = U −--UR1-- R1 +R2 R1 + R2 R1 + R2

То есть напряжение уменьшается.

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#84727

Ион натрия движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменятся сила, действующая на ион в магнитном поле, и частота его обращения, если уменьшить модуль вектора магнитной индукции магнитного поля? Скорость иона остаётся неизменной. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

|---------------------|---------------------| | Сила, действую щая |Частота обращения иона |на ион-в магнитном поле--------------------| ---------------------------------------------

Показать ответ и решение

На ион действует сила Лоренца, которая равна

Fl = qvB,

где $B$ – модуль вектора магнитной индукции, $v$ – скорость заряда, $q$ – заряд, $α$ – угол между вектором магнитного поля и скоростью движения частицы.
То есть, сила Лоренца уменьшится.
Частота равна

ν = -v-- 2πR

Второй закон Ньютона:

FL = ma цс

Распишем центростремительное ускорение, как $v2 R$

2 Bvq = mv-- R

Выразим радиус вращения

R = mv Bq

Тогда

Bq ν = 2πm-

то есть, частота уменьшится.

Ответ: 22

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#84375

На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник постоянного напряжения с ЭДС равной 8 В и три резистора: $R1$ , $R2$ и $R3$ . Как изменятся сопротивление $R3$ и сила тока в цепи, если ключ К перевести из положения 1 в положение 2?

$PIC$

Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

|Сопротивление R-|Сила-тока-в цепи-| |--------------3-|----------------| ----------------------------------|

Показать ответ и решение

Сопротивление резистора не зависит от подключения ключа.
В первом случае в цепь включены два резистора $R1$ и $R2$ последовательно, в втором случае в цепи один резистор $R2$ . Сила тока в первом случае

I1 = --ℰ---- R1+ R2

Во втором случае

ℰ-- I2 = R2

То есть во втором случае сила тока будет больше.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#84082

В прозрачном сосуде с водой находится дифракционная решётка, которая освещается параллельным пучком монохроматического света, падающим на решётку перпендикулярно её поверхности через боковую стенку сосуда. Как изменятся частота световой волны, падающей на решётку, и угол между падающим лучом и направлением на второй дифракционный максимум, если воду заменить прозрачной жидкостью с меньшим показателем преломления?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

|---------------------|---------------------------| |Частота световой волны |Угол меж ду падающ им лучом и | достигаю щей решётки | направлением на второй | | | | |---------------------|--дифракционный-максимум----| --------------------------------------------------|

Показать ответ и решение

При переходе из одной среды в другую частота света остается неизменной, при этом изменяется скорость и длина волны.
При этом длина волны определяется формулой:

λ = v, ν

где $ν$ – частота, $v$ – скорость распространения волны.
При этом показатель преломления равен:

c n = v,

где $c$ – скорость света вакууме.
Значит, при уменьшении показателя преломления скорость распространения волны в среде увеличивается, при увеличении скорости распространения увеличивается и длина волны $λ$ .
Введем величины: $d$ — период дифракционной решетки, $λ$ — длина волны лучей, $φ$ — угол отклонения лучей, $k = 1$ – порядок спектра. Запишем уравнение дифракционной решётки:

dsin φ= kλ,

так как $d$ и $k$ константы, то при увеличении $λ$ увеличивается и синус, а при увеличении синуса увеличивается и аргумент.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#65368

Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок).

В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. На графиках А и Б представлены изменения физических величин, характеризующих колебания в контуре после этого. $T$ – период электромагнитных колебаний.

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Показать ответ и решение

В начальный момент времени весь заряд сосредоточен на обкладках конденсатора. Оба графика всюду положительны, значит, на обоих графиках представлена энергия, при этом первый график в начальный момент времени имеет максимальное значение, то есть А – 4. Второй график в начальный момент времени имеет нулевое значение, значит, Б – 1.

Ответ: 41

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#65367

При настройке действующей модели радиопередатчика учитель изменил электроёмкость конденсатора, входящего в состав его колебательного контура, увеличив расстояние между пластинами конденсатора. Как при этом изменится частота излучаемых волн и длина волны излучения?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

|-----------------------|--------------------| |Ч-астота-излучаемых-волн-|Длина волны-излучения| ---------------------------------------------|

Показать ответ и решение

Период собственных колебаний находится по формуле:

√ --- T =2π LC,

где $L$ – индуктивность катушки, $C$ – емкость конденсатора. Емкость конденсатора связана с расстоянием $d$ между его пластинами выражением:

S C =𝜀𝜀0d-,

где $𝜀$ – диэлектрическая проницаемость среды, $𝜀$ – диэлектрическая постоянная, $S$ – площадь пластин конденсатора, $d$ – расстояние между пластин.

То есть при увеличении $d$ уменьшается ёмкость конденсатора, при этом период колебаний тоже уменьшается.

Частота обратно пропорциональна периоду

1 ν = T-

То есть частота увеличивается.

Длина волны

λ = c ν

То есть длина волны уменьшается.

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#65309

На рисунке показана цепь постоянного тока. Сопротивление резистора равно $R$ . Внутреннее сопротивление источника равно $r$ , $ℰ$ – ЭДС источника тока.

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

Ф ИЗИЧ ЕСК АЯ ВЕЛ ИЧ ИНА ФО РМ УЛА --ℰ2r-- А ) тепловая мощность, вы деляю щаяся на внутреннем 1)(R + r)2 сопротивления источника при разомкнутом ключе К 2)ℰ2- R 2 Б) тепловая мощность, вы деляю щая на резисторе R 3)-ℰ-R-2- (R + r) при разомкнутом ключе К 4)0

|А-|Б-| |--|--| -------

Показать ответ и решение

А) При разомкнутом ключе ток протекает через резистор и сила тока в цепи равна

ℰ I = R-+-r.

Мощность на внутреннем сопротивлении равна

2 P = I2r = -ℰ--r2. (R + r)

Б) При замкнутом ключе ток не течёт через резистор $R$ , значит, мощность на резисторе равна нулю.

Ответ: 14

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#65219

Заряженная частица массой $m$ , несущая положительный заряд $q$ , движется перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля $B⃗$ по окружности со скоростью $v$ . Действием силы тяжести пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИ ЗИЧ ЕСКА Я ВЕЛ ИЧИ НА Ф ОРМ УЛА 2πm А) радиус окруж ности, по которой 1)mqBv движется частица 2)qB- Б) частота обращения частицы 3)2πvB по окруж ности 4)2qBπm

Показать ответ и решение

А) По второму Закону Ньютона:

mv2 mv qvB = ma = -R--⇒ R = qB-

Б) Частота обращения

ν =-v--= -qBv-= -qB- 2πR 2πmv 2πm

Ответ: 24

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#65218

Луч света выходит из стекла в воздух (см. рисунок). Что происходит при этом переходе с частотой световой волны и скоростью её распространения?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

|-------------|--------------| |Ч-астота волны|С-корость волны| | | | ------------------------------

Показать ответ и решение

При переходе из одной среды в другую частота света остается неизменной, при этом изменяется скорость и длина волны.

Относительный показатель преломления

n2 = v1, n1 v2

где $v 1$ – скорость в стекле, $v 2$ – скорость в воздухе.

Так как $n2 < n1$ , то $v2 > v1$ .

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 13#65199

Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент $t= 0$ переключатель $K$ переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отражают изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в контуре после этого ( $T$ – период колебаний)

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Показать ответ и решение

Так как оба графика не уходят в отрицательные области, то это энергии. При этом энергия катушки:

LI2 WL = -2-,

где $L$ – индуктивность, $I$ – сила тока.
Энергия конденсатора

2 WC = CU--, 2

где $C$ – ёмкость конденсатора, $U$ – напряжение на нём.
Так как первоначально конденсатор заряжен, то напряжение на нем максимально, тогда А – 3, Б – 1.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 14#65198

Неразветвленная электрическая цепь состоит из аккумулятора $ξ,r$ и резистора $R$ . Как изменятся сила тока в аккумуляторе и напряжение на выводах аккумулятора, если в цепь параллельно включить ещё один такой же резистор $R$ ?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

|--Сила-тока---|Н-апряж-ение на вы-водах | | | |в аккумуляторе-----аккумулятора-----| -------------------------------------

Показать ответ и решение

А) Из закона Ома для полной цепи:

ℰ I = r+-R0,

При последовательном подсоединении общее сопротивление цепи $R0$ уменьшается

-1-= 1-+ 1-⇒ R0 = R- R0 R R 2

Значит, сила тока увеличивается.

Б) Напряжение на клеммах:

ℰR0 ℰR∕2 ℰR ℰR U = IR0 = R0+-r-= R∕2+-r-= R+-2r-< R+-r-

Напряжение на клеммах уменьшается.

Ответ: 12

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 15#65097

Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент $t=0$ переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отображают изменения физических величин, характеризующих возникшие после этого электромагнитные колебания в контуре (T – период колебаний).

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Показать ответ и решение

1) Сила тока на катушке будет вычисляться по формуле:

( t ) I(t) = Im sin √LC--

То есть она может быть отрицательна (течёт в обратном направлении)
2) Заряд аналогично может быть отрицательным.
3) Энергия катушки:

LI(t) WL (t)= 2 ,

В начальный момент времени сила тока равна нулю и не может быть отрицательный. А – 4.
4) Энергия поля конденсатора

2 WC (t)= CU--(t), 2

В начальный момент времени $U(t)⁄= 0$ , значит, сначала энергия конденсатора не равна нулю и не может быть отрицательна. Б – 3.

Ответ: 43

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 16#65096

На рисунке представлена схема цепи для исследования различных проводников. Внутренним сопротивлением источника можно пренебречь.

Сначала между клеммами $A$ и $B$ включили отрезок медного провода. Затем его заменили медным проводом такой же длины, но с большей площадью поперечного сечения. Как изменяются в результате замены сопротивление цепи с проводником и сила тока в ней?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

|-----------------|---------------| |Сопротивление цепи|Сила-тока-в цепи| | | | -----------------------------------

Показать ответ и решение

Сопротивление реостата равно:

l R = ρS-,

где $ρ$ – удельное сопротивление металла, $l$ – длина проводника, $S$ – площадь поперечного сечения.
Так как $S$ увеличивается, то сопротивление уменьшается.
Сила тока находится по закону Ома:

I = U, R

где $U$ – напряжение источника.
Так как $U = const$ , а $R$ уменьшается, то сила тока увеличивается.

Ответ: 21

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 17#65077

Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменятся время одного оборота электрона и радиус окружности, по которой он движется, если увеличить его скорость?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится.

|-------------------|-----------------| |Время-одного-оборота-|Радиус окружности| --------------------------------------|

Показать ответ и решение

Время одного оборота – период обращения. Второй закон Ньютона:

FL = ma цс

Распишем центростремительное ускорение, как $v2 R$ , а силу Лоренца как:

FL = Bvqsinα

где $B$ – модуль вектора магнитной индукции, $v$ – скорость заряда, $q$ – заряд, $α$ – угол между вектором магнитного поля и скоростью движения частицы.

mv2 Bvq = -R--

Выразим радиус вращения

R = mv Bq

Период же находится по формуле:

2πR- T = v

Подставив в формулу периода радиус, получим

2πm T = -Bq-

Так как период не зависит от скорости, значит он не зависит от кинетической энергии (так как масса не изменяется), следовательно, период не изменяется.
Радиус окружности из второго закона Ньютона

mv R = Bq-.

так как $v$ увеличивается, то радиус увеличивается.

Ответ: 31

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 18#64990

Резистор $R1$ и реостат $R2$ подключены последовательно к источнику напряжение $U$ (см. рисунок). Как изменятся сила тока в цепи и мощность, выделяющаяся на резисторе $R1$ , если ползунок реостата переместить до конца вниз? Считать, что напряжение на выводах источника остаётся при этом постоянным.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

|Сила-тока-в цепи|М-ощность,-вы-деляю-щаяся-| | | | |---------------|----на-резисторе R1-----| ----------------------------------------|

Показать ответ и решение

Сопротивление реостата равно:

l R2 = ρS,

где $ρ$ – удельное сопротивление металла, $l$ – длина проводника, $S$ – площадь поперечного сечения.
Так как $l$ уменьшается, то уменьшается и сопротивление.
Сила тока в цепи по закону Ома для полной цепи:

I =---U---. R1 +R2

То есть при уменьшении сопротивления $R2$ сила тока в цепи увеличится.
Мощность на резисторе $R1$ равна

P1 = I2R1,

так как $I$ увеличивается, то увеличивается и мощность.

Ответ: 11

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 19#64969

Два резистора с сопротивлениями $R1$ и $R2$ подключены к источнику тока с внутренним сопротивлением $r$ (см. рисунок).

Напряжение на втором резисторе равно $U2$ . Чему равны напряжение на первом резисторе и ЭДС источника?

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ф ИЗИ ЧЕС КИЕ ВЕ ЛИЧ ИНЫ ФОР МУЛ Ы R1 А) Н апряж ение на резисторе R1 1)U2 ⋅R2- Б ) ЭД С источника 2)U2 ⋅ R2 U R1 3)R2-⋅(R1+ R2+ r) U22 4)R1 ⋅(R1+ R2+ r)

Показать ответ и решение

Сила тока через резистор $R2$ находится по формуле:

U2 IR2 = R2,

Напряжение на резисторе $R1$ равно

U1 = IR1,

так как резистор и источник тока соединены последовательно, то сила тока на резисторе равна силе тока на источнике тока, то есть напряжение равно

U1 = IR2 ⋅R1 = U2 ⋅ R1 R2

Ответ – 1.
ЭДС источника можно найти из закона Ома для полной цепи:

I =-----ξ---- ⇒ ξ = I(R1+ R2+ r)= U2-⋅(R1+ R2+ r) R1 + R2+ r R2

Ответ – 3

Ответ: 13

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 20#64968

Небольшой предмет расположен на главной оптической оси тонкой собирающей линзы на двойном фокусном расстоянии от неё. Его начинают удалять от линзы. Как меняются при этом расстояние от линзы до изображения предмета и размер изображения?

Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.