Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга

Обновлено: 20.05.2024

В задании 16 проверяются знания по темам: «Электрическое поле», «Постоянный ток», «Магнитное поле, электромагнитная индукция», «Электромагнитные колебания и волны». В этом задании необходимо выбрать два верных утверждения из пяти предложенных на основе известных формул и закономерностей. Та или иная ситуация описывается при помощи рисунка или графика.

1. Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь
катушки № 1, и её обмотка замкнута. Вид с торца катушек представлен на рисунке.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо.

1) Сила тока в катушке № 1 увеличивается.

2) Модуль вектора индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, увеличивается.

3) В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.

4) Вектор магнитной индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2 в её центре, направлен от наблюдателя.

5) Модуль магнитного потока, пронизывающего катушку № 2, увеличивается

Рассмотрим каждое утверждение по отдельности.

1. При перемещении ползунка реостата вправо его сопротивление возрастает. В соответствии с законом Ома для участка цепи сила тока будет уменьшаться. Утверждение неверное.

Дополнение. При перемещении ползунка реостата вправо условно увеличивается длина провода, задействованного в сопротивлении. Так как сопротивление прямо пропорционально длине это приведет к увеличению сопротивления реостата.

2. Вокруг проводника с током образуется магнитное поле. Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции . Чем больше ток, тем магнитное поле сильнее. Так как ток уменьшается, модуль вектора магнитной индукции, созданного катушкой №1, будет уменьшаться. Утверждение неверное.

3. Магнитный поток (Ф), созданный катушкой №1, направлен от наблюдателя. Это объясняется направлением тока в цепи и применением правила буравчика. Так как ток в катушке №1 уменьшается, то магнитный поток (Ф) через катушку №2 также уменьшается. В соответствии с законом электромагнитной индукции и правилом Ленца, возникает (индуцируется) магнитный поток (Ф ʹ ), который стремится компенсировать изменение внешнего магнитного поля. Другими словами, в этом случае индуцированный магнитный поток (Ф ʹ ) будет поддерживать уменьшающийся внешний поток (Ф). Он будет направлен от наблюдателя. Применяя правило буравчика, можно определить, что индукционный ток в катушке №2 направлен по часовой стрелке. Утверждение верное.

4. Рассуждаем так же, как в предыдущем пункте. Так как магнитный поток (Ф ʹ ) направлен от наблюдателя, то и вектор магнитной индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2 в её центре, также направлен от наблюдателя. Утверждение верное.

5. Рассуждения по 3 и 4 пункту достаточны для того, чтобы данное утверждение посчитать неверным.

Секрет решения. В теме «Электромагнитная индукция, правило Ленца» недостаточно простого заучивания формул. Здесь требуется глубокое понимание физики и происходящих процессов. Особенно это относится к ситуациям, когда магнитный поток, проходящий через замкнутый контур, меняется. Слово «компенсация», применяемое к образующемуся (индуцированному) магнитному потоку, ставит многих в тупик. Его можно заменить следующей фразой: «появляющейся магнитный поток стремится поддержать внешний поток или, наоборот, будет ему препятствовать».

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (см. рисунок).

1) Напряжённость электрического поля в точках А, В и С одинакова.

2) Потенциал электрического поля в точках А и С одинаков.

3) Если увеличить расстояние d между пластинами, то напряжённость электрического поля в точке В увеличится.

4) Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля пластин останется неизменной.

5) Если уменьшить расстояние d между пластинами, то заряд левой пластины увеличится.

Рассмотрим каждое утверждение по отдельности.Необходимая теория: Конденсатор. Энергия электрического поля

В условии задачи подразумевается, что данная модель представляет собой плоский конденсатор. Электрическое поле внутри такого конденсатора однородно, следовательно, напряженность в точках А, В и С одинаковая. Утверждение верное.
В соответствии с формулой для расчета потенциала и расположением точек А и С, это утверждение – неверное.
Напряженность поля можно рассчитать по формуле Увеличение расстояния d между пластинами приведет к уменьшению модуля напряженности электрического поля. Утверждение неверное.
Так как данная модель представляет собой плоский конденсатор, то энергию, запасенную этим конденсатором, можно рассчитать по формуле Емкость конденсатора С зависит от диэлектрической проницаемости среды согласно формуле Если пластины полностью погрузить в керосин, то емкость увеличится в Так как конденсатор все время подключен к источнику постоянного тока, то Утверждение неверное.
Уменьшения расстояния между пластинами конденсатора, приведет к росту его емкости согласно формуле Увеличение емкости приведет к увеличению электрического заряда, запасенного конденсатором. Утверждение верное.

Секрет решения. В таких задачах надо разделять два случая:

1) когда конденсатор все время подключен к источнику тока и

2) когда конденсатор зарядили и потом отключили от источника тока.

В первом случае постоянным будет напряжение, во втором – заряд, запасенный на пластинах конденсатора. Одни и те же изменения, в зависимости от вариантов подключения к источнику тока, приводят к разным результатам.

По гладким параллельным рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Контур находится в однородном магнитном поле с индукцией В (см. рис. а). При движении проводника площадь контура изменяется так, как указано на графике б.

Выберите два верных утверждения, соответствующие приведённым данным и описанию опыта.

1) В момент времени с сила Ампера, действующая на проводник, направлена вправо.

2) Сила, прикладываемая к проводнику для его перемещения, в первые две секунды максимальна.

3) В течение первых 6 секунд индукционный ток течёт через лампочку непрерывно.

4) В интервале времени от 4 до 6 с через лампочку протекает индукционный ток.

5) Индукционный ток течёт в контуре всё время в одном направлении.

При движении проводника вправо увеличивается площадь, пронизываемая магнитным полем. Магнитный поток через данный контур увеличивается в соответствии с формулой Ф = BScosα. Согласно закону электромагнитной индукции и правилу Ленца, возникает магнитный поток Ф ' , который стремится компенсировать изменение внешнего магнитного потока. Если вектор направлен от наблюдателя, то вектор будет направлен к наблюдателю (см. рис.)

По правилу буравчика можно определить направление индукционного тока в контуре. Чтобы буравчик двигался к наблюдателю, ручка буравчика должна вращаться против часовой стрелки. Поэтому индукционный ток будет направлен также против часовой стрелки.

На заключительном этапе необходимо определить направление силы Ампера по правилу левой руки. По проводнику ток направлен сверху вниз, магнитные линии входят в ладонь, отогнутый на 90 ° большой палец укажет направление силы Ампера. Она будет направлена в левую сторону. Утверждение неверное.

Согласно графику, за первые две секунды площадь контура меняется на 4 м 2 , в течение последующих двух секунд площадь не изменяется, за последние две секунды она уменьшается на 2 м 2 . Максимальное изменение площади вызвано действием максимальной силы. Утверждение верное.
Так как от 2 до 4 секунд площадь контура не меняется, то индукционный ток в этот интервал равен нулю. Утверждение неверное.
В соответствии с законом электромагнитной индукции изменение магнитного потока приводит к появлению индукционного тока. Утверждение верное.
В течение первых двух секунд ток в контуре течет против часовой стрелки, в течение следующих двух секунд I = 0, в течение последних двух секунд индукционный ток течет по часовой стрелке. Утверждение неверное.

Секрет решения. В этой задаче требуется качественное понимание закона электромагнитной индукции, правила Ленца и умение определять направление силы Ампера. По отдельности эти элементы несложны, но если они все вместе встречаются в одной задаче, то это вызывает затруднение. Ошибка на любом этапе сразу приведет к потере балла. Остальные утверждения достаточно просты в понимании и решении.

16. Электродинамика (объяснение явлений)

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии \(d\) друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (рис. 1). Пластины закрепили на изолирующих подставках и спустя длительное время отключили от источника (рис. 2).

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.
1) Напряжённость электрического поля в точке А больше, чем в точке В.
2) Потенциал электрического поля в точке А больше, чем в точке С.
3) Если увеличить расстояние между пластинами \(d\) , то напряжённость электрического поля в точке С не изменится.
4) Если уменьшить расстояние между пластинами \(d\) , то заряд правой пластины не изменится.
5) Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля конденсатора останется неизменной.

После того как длительное время пластины были подключены к источнику постоянного напряжения, они зарядились: левая пластина отрицательно, правая – положительно.
1) \(\color>\) плоского заряженного конденсатора электрическое поле однородно. Напряжённости поля в точках А и В одинаковые.
2) \(\color>\) Потенциал электрического поля внутри конденсатора убывает от положительной пластины к отрицательной. Потенциал электрического поля в точке А меньше, чем в точке С.
3) \(\color>\) Поскольку пластины отключены от источника, то заряд и его поверхностная плотность на них не меняется при изменении расстояния. Значит, не будет изменяться и напряжённость электрического поля между пластинами.
4) \(\color>\) Заряд пластин остаётся постоянным, независимо от того, сдвигают пластины или нет.
5) \(\color>\) Диэлектрическая проницаемость керосина больше 1. При полном погружении в керосин энергия электрического поля конденсатора уменьшится.

Однородное электростатическое поле создано равномерно заряженной горизонтальной пластиной. Линии напряженности поля направлены вертикально вверх (см. рисунок).
Выберите два верных утверждения о данной ситуации и укажите их номера.
1) Если в точку \(A\) поместить пробный точечный отрицательный заряд, то на него со стороны пластины будет действовать сила, направленная вертикально вверх.
2) Пластина имеет положительный заряд.
3) Потенциал электростатического поля в точке \(B\) выше, чем в точке \(C\) .
4) Напряжённость поля в точке \(C\) больше, чем в точке \(A\) .
5) Работа электростатического поля по перемещению пробного точечного отрицательного заряда из точки \(A\) в точку \(B\) положительна.

1) \(\color>\)
Если в точку \(A\) поместить пробный точечный отрицательный заряд, то на него будет действовать сила, направленная вертикально вниз, так как заряд и пластина заряжены разноименно (см. пункт 2).
2) \(\color>\)
На рисунке видно, что линии напряженности выходят из пластины. Следовательно, она заряжена положительно.
3) \(\color>\)
Чем ближе точка расположена к пластине, тем в ней больше потенциал электростатического поля. Потенциал возрастает при приближении к положительной пластине.
4) \(\color>\)
Напряжённость поля одинакова во всех точках над пластиной.
5) \(\color>\)
Заряд в точках \(A\) и \(B\) будет иметь одинаковый потенциал. Следовательно, работа по его перемещению между этими точками равна нулю.

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии \(d\) друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (см. рисунок).

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.
1) Если увеличить расстояние \(d\) между пластинами, то напряжённость электрического поля в точке В уменьшится.
2) Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля пластин останется неизменной.
3) Напряжённость электрического поля в точке А меньше, чем в точке С.
4) Потенциал электрического поля в точке А выше, чем в точке С.
5) Если уменьшить расстояние \(d\) между пластинами, то заряд левой пластины уменьшится.

1) \(\color>\)
При увеличении расстояния, заряд пластин не изменится, но увеличится расстояние до точки \(B\) (пробного заряда \(q\) ), следовательно, сила Кулона уменьшится, при этом напряженность равна: \[E=\dfrac\] Следовательно, напряженность уменьшится
2) \(\color>\)
При погружении ёмкость конденсатора увеличится, а напряжение не изменится, следовательно, по формуле: \[W=\dfrac\] энергия увеличится
3) \(\color>\)
Внутри плоского конденсатора получается однородное электрическое поле, напряженность которого в каждой точке одинакова.
4) \(\color>\)
Да, так как точка А находится ближе к заряженной пластине, то на гипотетический заряд в этой точке будет действовать бОльшая сила Кулона, чем в точке C.
5) \(\color>\)
При уменьшении расстояния между пластинами ёмкость увеличивается, из формулы: \[C=\varepsilon_0\dfrac\] Следовательно, конденсатор сможет накопить больший заряд

Для оценки заряда, накопленного воздушным конденсатором, можно использовать устройство, изображённое на рисунке: лёгкий шарик из оловянной фольги подвешен на изолирующей нити между двумя пластинами конденсатора, при этом одна из пластин заземлена, а другая заряжена положительно. Когда устройство собрано, а конденсатор заряжен (и отсоединён от источника), шарик приходит в колебательное движение, касаясь поочерёдно обеих пластин.

Выберите два верных утверждения, соответствующих колебательному движению шарика после первого касания пластины.
1) По мере колебаний шарика напряжение между пластинами конденсатора уменьшается.
2) При движении шарика к положительно заряженной пластине его заряд равен нулю, а при движении к заземлённой пластине — положителен.
3) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен положительно, а при движении к положительно заряженной пластине — отрицательно.
4) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен отрицательно, а при движении к положительно заряженной пластине — положительно.
5) По мере колебаний шарика электрическая ёмкость конденсатора уменьшается.

1) По мере движения, заряд от конденсатора будет уходить в землю и напряжение между обкладками падать. Сначала шарик соприкоснется с положительно заряженной пластиной и станет положительно заряженной, начнет от нее отталкиваться, пока не коснется нейтрально заряженной и там потеряет заряд и так, пока колебания не прекратятся
2)–4) Из пункта 1, шарик при движении к заземленной пластине будет заряжен положительно.
5) На пластины конденсатора никак не воздействуют (не изменяют расстояние между ними и не изменяют площадь), следовательно, ёмкость будет постоянна

Плоский воздушный конденсатор ёмкостью \(C_0\) , подключённый к источнику постоянного напряжения, состоит из двух металлических пластин, находящихся на расстоянии \(d_0\) друг от друга. Расстояние между пластинами меняется со временем так, как показано на графике.

Выберите два верных утверждения, соответствующих описанию опыта.
1) В момент времени \(t_4\) ёмкость конденсатора увеличилась в 5 раз по сравнению с первоначальной (при t = 0).
2) В интервале времени от \(t_1\) до \(t_4\) заряд конденсатора уменьшается.
3) В интервале времени от \(t_1\) до \(t_4\) энергия конденсатора равномерно уменьшается.
4) В промежутке времени от \(t_1\) до \(t_4\) напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора остаётся постоянной.
5) В промежутке времени от \(t_1\) до \(t_4\) напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора увеличивается.

1) \(\color>\) Ёмкость определяется формулой: \[C=\varepsilon_0\dfrac\] Следовательно, при уменьшении расстояния в 5 раз, ёмкость возрастет в 5 раз
2) \(\color>\)
Заряд равен: \[q=CU\] Так как ёмкость увеличивается, а напряжение постоянно, то заряд увеличивается.
3 ) \(\color>\)
Энергия конденсатора: \[W=\dfrac\] Аналогично предыдущему пункту энергия увеличивается.
4) \(\color>\)
Напряженность вычисляется по формуле: \[E=\dfrac\] Так как напряжение постоянно, а расстояние между пластинами уменьшается, то напряженность увеличивается.
5) \(\color>\) См. пункт 4

На уединённой неподвижной проводящей сфере радиусом \(R\) находится положительный заряд \(Q\) . Сфера находится в вакууме. Напряжённость электростатического поля сферы в точке A равна 36 В/м. Все расстояния указаны на рисунке.

Выберите два верных утверждения, описывающих данную ситуацию.
1) Потенциал электростатического поля в точке \(A\) выше, чем в точке \(F\) : \(\phi_A>\phi_F\)
2) Потенциал электростатического поля в точках \(B\) и \(D\) одинаков: \(\phi_B =\phi_D\)
3) Потенциал электростатического поля в точках \(A\) и \(B\) одинаков: \(\phi_A=\phi_B\)
4) Напряжённость электростатического поля в точке C \(E_C\) = 9 В/м.
5) Напряжённость электростатического поля в точке B \(E_B\) = 0.
Досрочный экзамен по физике 2020 г.

Для начала определим формулы, по которым можно рассчитать необходимые величины. Потенциал: \[\phi= \dfrac\] Но потенциал внутри сферы будет равен потенциалу на поверхности сферы.
Напряженность: \[E=\dfrac\] Но напряженность внутри сферы равна 0. \(r\) – расстояние от центра сферы до нужной точки.
1) \(\color>\)
Точка \(A\) находится дальше от центра сферы, следовательно, потенциал в ней меньше.
2) \(\color>\)
Из вышесказанного потенциалы одинаковы (см. перед пунктом 1)
3) \(\color>\)
Точка \(A\) находится дальше от центра сферы, следовательно, потенциал в ней меньше.
4) \(\color>\)
Расстояние от центра сферы до точек \(A\) и \(C\) одинаково, следовательно, напряженность в этих точках тоже одинаковая.
5) \(\color>\)
Точка \(B\) находится внутри сферы, следовательно, напряженность в ней равна 0.

Два незаряженных стеклянных кубика 1 и 2 сблизили вплотную и поместили в электрическое поле, напряженность которого направлена горизонтально влево, как показано в верхней части рисунка. Затем кубики раздвинули (нижняя часть рисунка).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных исследований, и укажите их номера.
1) После того как кубики раздвинули, заряд первого кубика оказался положителен, заряд второго — отрицателен.
2) После помещения в электрическое поле электроны из первого кубика стали переходить во второй.
3) После того как кубики раздвинули, заряды обоих кубиков остались равными нулю.
4) До разделения кубиков в электрическом поле левая поверхность 1-го кубика была заряжена отрицательно.
5) После того как кубики раздвинули, правые поверхности обоих кубиков оказались заряжены отрицательно.

Стекло относится к диэлектрикам, в которых возникающая во внешнем электрическом поле поляризация вызывается в основном ориентацией полярных молекул или появлением наведённой поляризации у неполярных молекул, а не за счёт перемещения подвижных зарядов (электронов).

Поэтому после того, как кубики раздвинули, (полные) заряды обоих кубиков остались равными нулю, а правые поверхности обоих кубиков оказались заряжены отрицательно.

Электрическое поле. Электростатика

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и.

Две параллельные металлические пластины больших размеров расположены на расстоянии d друг от друга и подключены к источнику постоянного напряжения (см. рисунок).

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.

1) Если увеличить расстояние d между пластинами, то напряжённость электрического поля в точке В уменьшится.

2) Если пластины полностью погрузить в керосин, то энергия электрического поля пластин останется неизменной.

3) Напряжённость электрического поля в точке А меньше, чем в точке С.

4) Потенциал электрического поля в точке А выше, чем в точке С.

5) Если уменьшить расстояние d между пластинами, то заряд левой пластины уменьшится.

Видео (Разбор решения 16 задания)

Решание

Задание 15

На рисунке приведена зависимость силы тока от времени в колебательном контуре при свободных электромагнитных.

Условие:

На рисунке приведена зависимость силы тока от времени в колебательном контуре при свободных электромагнитных колебаниях. Какой станет частота свободных колебаний в контуре, если катушку в этом контуре заменить на другую катушку, индуктивность которой в 4 раза меньше?

Видео (Разбор решения 15 задания)

Задание 14

По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, прошедшего через поперечное.

По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, возрастает с течением времени согласно графику. Определите силу тока в проводнике.

Видео (Разбор решения 14 задания)

Задание 13

На рисунке показаны два параллельных прямых длинных проводника и направления токов в них. Сила тока в.

На рисунке показаны два параллельных прямых длинных проводника и направления токов в них. Сила тока в проводниках одинакова. Куда направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор индукции созданного проводниками магнитного поля в точке А, расположенной в плоскости проводников посередине между ними? Ответ запишите словом (словами).

Видео (Разбор решения 13 задания)

Задание 12

Одноатомный идеальный газ в количестве v моль помещают в открытый сверху сосуд под лёгкий подвижный поршень.

Одноатомный идеальный газ в количестве v моль помещают в открытый сверху сосуд под лёгкий подвижный поршень и начинают нагревать. Начальный объём газа У_о, давление р₀. Масса газа в сосуде остаётся неизменной. Трением между поршнем и стенками сосуда пренебречь. R — универсальная газовая постоянная. Установите соответствие между физическими величинами, характеризующими газ, и формулами, выражающими их зависимость от абсолютной температуры Т газа в условиях данной задачи. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Задание 16 ЕГЭ по физике

Читайте также: