РЕШУ ЕГЭ — физика

Задания

Катушка индуктивности, плоский воздушный конденсатор и резистор с небольшим сопротивлением соединены последовательно. В пространство между обкладками конденсатора помещена диэлектрическая пластина. Эта электрическая цепь подключена к источнику переменного напряжения, ЭДС которого изменяется по гармоническому закону $е левая круглая скобка t правая круглая скобка = \mathcalE _0 синус \omega t.$ Параллельно конденсатору подключен вольтметр, измеряющий амплитудное значение переменного напряжения. Индуктивность катушки L, электрическая емкость конденсатора C и сопротивление резистора R подобраны так, что в цепи наблюдается резонанс. Пластину начали медленно вынимать из конденсатора. Как будут изменяться показания вольтметра в процессе удаления диэлектрика из пространства между обкладками конденсатора?

Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Решение. 1.  Электрическая емкость плоского конденсатора равна $C= дробь: числитель: \varepsilon_0\varepsilon S , знаменатель: d конец дроби ,$ где S  — площадь пластины конденсатора, d  — расстояние между пластинами, $\varepsilon$   — диэлектрическая проницаемость материала, находящегося между пластинами,

$\varepsilon_0 = дробь: числитель: 1, знаменатель: 4 Пи k конец дроби \approx 8,85 умножить на 10 в степени левая круглая скобка –12 правая круглая скобка Ф/м$

(k  — коэффициент пропорциональности в законе Кулона). Поэтому при удалении из пространства между пластинами конденсатора диэлектрической пластины емкость конденсатора будет уменьшаться.

2.  Поскольку сопротивление резистора очень мало, то частота $\omega_0$ близка к частоте идеального колебательного конура:

$\omega_0= дробь: числитель: 1, знаменатель: корень из: начало аргумента: LC конец аргумента конец дроби .$

При уменьшении емкости конденсатора частота $\omega_0$ будет увеличиваться.

3.  Так как в электрической цепи наблюдается резонанс, частота $\omega$ изменения ЭДС источника напряжения близка к частоте $\omega_0$ собственных колебаний контура. При резонансе амплитуда колебаний напряжения на конденсаторе имеет максимальную величину. В случае несовпадения частот $\omega$ и $\omega_0$ амплитуда колебаний напряжения на конденсаторе меньше, чем при резонансе.

4.  Поэтому при увеличении частоты $\omega_0$ показания вольтметра будут уменьшаться.

Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: изменение показаний вольтметра, п. 4) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: зависимость электрической емкости плоского конденсатора от его параметров, частота электромагнитных колебаний идеального колебательного контура, суть явления резонанса, условие возникновения резонанса в колебательном контуре)	3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И ( ИЛИ ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И ( ИЛИ ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И ( ИЛИ ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.	2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ( ИЛИ ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ( ИЛИ ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ( ИЛИ ) Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи	1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла	0
Максимальный балл	3

Ключ