Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д25 C5 № 4369
i

В цепи, схема ко­то­рой изоб­ра­же­на на ри­сун­ке, по оче­ре­ди за­мы­ка­ют ключи К_1 минус К_5, вы­жи­дая каж­дый раз до­ста­точ­но дли­тель­ное время до окон­ча­ния про­цес­сов за­ряд­ки кон­ден­са­то­ров. Какое ко­ли­че­ство теп­ло­ты вы­де­лит­ся в ре­зи­сто­ре после за­мы­ка­ния ключа К_5? До его за­мы­ка­ния все осталь­ные ключи уже были за­мкну­ты. Па­ра­мет­ры цепи: R=100Ом, C=2мкФ, U=10В.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

После вклю­че­ния пя­то­го кон­ден­са­то­ра про­изой­дет быст­рое пе­ре­рас­пре­де­ле­ние за­ря­да. В ре­зуль­та­те будет па­рал­лель­ное со­еди­не­ние пяти кон­ден­са­то­ров. Общий заряд q_общ =q_1 плюс q_2 плюс q_3 плюс q_4=4CU. Общая ем­кость при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии С_общ=5C, на­пря­же­ние на всех кон­ден­са­то­рах будет оди­на­ко­вым и рав­ным  дробь: чис­ли­тель: q_общ, зна­ме­на­тель: С_общ конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби U.

В ре­зуль­та­те за­ряд­ки всех пяти кон­ден­са­то­ров прой­дет заряд \Delta q=CU. Ис­точ­ни­ком тока будет со­вер­ше­на ра­бо­та A=\Delta q U = CU в квад­ра­те , ко­то­рая пой­дет на из­ме­не­ние по­тен­ци­аль­ной энер­гии кон­ден­са­то­ров и на вы­де­ле­ние теп­ло­ты на ре­зи­сто­ре: A=\Delta W плюс Q. Энер­гия за­ря­жен­ных кон­ден­са­то­ров из­ме­ни­лась на \Delta W= дробь: чис­ли­тель: 5CU в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 5C левая круг­лая скоб­ка 0,8U пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 9CU в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби .

Таким об­ра­зом, в ре­зи­сто­ре после за­мы­ка­ния пя­то­го ключа вы­де­лит­ся теп­ло­та:

Q=A минус \Delta W = CU в квад­ра­те минус дробь: чис­ли­тель: 9CU в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: CU в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 100 , зна­ме­на­тель: 10 конец дроби =0,02мДж.

Ответ: 0,02 мДж.

 

Ком­мен­та­рий Гри­го­рия Ле­ви­е­ва.

Пред­ста­вим, что со­про­тив­ле­ние R в схеме очень боль­шое. Это фак­ти­че­ски от­клю­че­ние от ис­точ­ни­ка. Тогда пе­ре­те­ка­ние за­ря­да от 4-⁠го к 5-⁠му кон­ден­са­то­ру легко пред­ста­вить. Время за­ряд­ки кон­ден­са­то­ра, под­клю­чен­но­го к ба­та­рее, по­ряд­ка RC. Если в цепи 5-⁠го кон­ден­са­то­ра со­про­тив­ле­ние зна­чи­тель­но мень­ше, чем R, то ба­та­рея не успе­ет «до­га­дать­ся», что часть за­ря­да с 4-⁠го кон­ден­са­то­ра успе­ла пе­ре­течь на 5-⁠й кон­ден­са­тор. То есть в те­че­ние вре­ме­ни RC на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­рах будет мень­ше, чем на ба­та­рее. Потом на­пря­же­ние вос­ста­но­вит­ся. При уста­нов­ле­нии ста­ци­о­нар­но­го ре­жи­ма вы­де­лит­ся теп­ло­та. В ста­ци­о­нар­ном со­сто­я­нии на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­рах будет оди­на­ко­вым. Но пока заряд пе­ре­те­кал при вы­рав­ни­ва­ния на­пря­же­ний, часть элек­тро­ста­ти­че­ской энер­гии ис­чез­ла.

От­ме­тим также, что в этой за­да­че спра­ши­ва­ет­ся о теп­ло­те, вы­де­лив­шей­ся на ре­зи­сто­ре, а в за­да­че № 4404 во­прос о теп­ло­те, вы­де­лив­шей­ся в цепи. Это раз­ные за­да­чи.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
При­ве­де­но пол­ное ре­ше­ние, вклю­ча­ю­щее сле­ду­ю­щие эле­мен­ты:

I)  за­пи­са­ны по­ло­же­ния тео­рии и фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи вы­бран­ным спо­со­бом (в дан­ном слу­чае  — закон со­хра­не­ния энер­гии при за­ряд­ке кон­ден­са­то­ра, фор­му­ла для энер­гии за­ря­жен­но­го кон­ден­са­то­ра, фор­му­ла для ра­бо­ты ис­точ­ни­ка на­пря­же­ния, связь за­ря­да и на­пря­же­ния на кон­ден­са­то­ре);

II)  опи­са­ны все вво­ди­мые в ре­ше­ние бук­вен­ные обо­зна­че­ния фи­зи­че­ских ве­ли­чин (за ис­клю­че­ни­ем, воз­мож­но, обо­зна­че­ний кон­стант, ука­зан­ных в ва­ри­ан­те КИМ, и обо­зна­че­ний, ис­поль­зу­е­мых в усло­вии за­да­чи);

III)  про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния (до­пус­ка­ет­ся вер­баль­ное ука­за­ние на их про­ве­де­ние) и рас­че­ты, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му чис­ло­во­му от­ве­ту (до­пус­ка­ет­ся ре­ше­ние «по ча­стям» с про­ме­жу­точ­ны­ми вы­чис­ле­ни­я­ми);

IV)  пред­став­лен пра­виль­ный ответ с ука­за­ни­ем еди­ниц из­ме­ре­ния ис­ко­мой ве­ли­чи­ны.

3
Пра­виль­но за­пи­са­ны не­об­хо­ди­мые по­ло­же­ния тео­рии и фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые пре­об­ра­зо­ва­ния и пред­став­лен пра­виль­ный ответ с ука­за­ни­ем еди­ниц из­ме­ре­ния ис­ко­мой ве­ли­чи­ны. Но име­ет­ся один из сле­ду­ю­щих не­до­стат­ков.

 

За­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му или обоим пунк­там  — II и III,  — пред­став­ле­ны не в пол­ном объ­е­ме или от­сут­ству­ют.

ИЛИ

При ПОЛ­НОМ пра­виль­ном ре­ше­нии лиш­ние за­пи­си, не вхо­дя­щие в ре­ше­ние (воз­мож­но, не­вер­ные), не от­де­ле­ны от ре­ше­ния (не за­черк­ну­ты, не за­клю­че­ны в скоб­ки, рамку и т. п.).

ИЛИ

При ПОЛ­НОМ ре­ше­нии в не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях или вы­чис­ле­ни­ях до­пу­ще­ны ошиб­ки, и (или) пре­об­ра­зо­ва­ния/⁠вы­чис­ле­ния не до­ве­де­ны до конца.

ИЛИ

При ПОЛ­НОМ ре­ше­нии от­сут­ству­ет пункт IV, или в нем до­пу­ще­на ошиб­ка.

2
Пред­став­ле­ны за­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие од­но­му из сле­ду­ю­щих слу­ча­ев. Пред­став­ле­ны толь­ко по­ло­же­ния и фор­му­лы, вы­ра­жа­ю­щие фи­зи­че­ские за­ко­ны, при­ме­не­ние ко­то­рых не­об­хо­ди­мо для ре­ше­ния за­да­чи, без каких-⁠либо пре­об­ра­зо­ва­ний с их ис­поль­зо­ва­ни­ем, на­прав­лен­ных на ре­ше­ние за­да­чи, и от­ве­та.

ИЛИ

В ре­ше­нии от­сут­ству­ет ОДНА из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мая для ре­ше­ния за­да­чи (или утвер­жде­ние, ле­жа­щее в ос­но­ве ре­ше­ния), но при­сут­ству­ют ло­ги­че­ски вер­ные пре­об­ра­зо­ва­ния с име­ю­щи­ми­ся фор­му­ла­ми, на­прав­лен­ные на ре­ше­ние за­да­чи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из ис­ход­ных фор­мул, не­об­хо­ди­мых для ре­ше­ния за­да­чи (или утвер­жде­нии, ле­жа­щем в ос­но­ве ре­ше­ния), до­пу­ще­на ошиб­ка, но при­сут­ству­ют ло­ги­че­ски вер­ные пре­об­ра­зо­ва­ния с име­ю­щи­ми­ся фор­му­ла­ми, на­прав­лен­ные на ре­ше­ние за­да­чи.

1
Все слу­чаи ре­ше­ния, ко­то­рые не со­от­вет­ству­ют вы­ше­ука­зан­ным кри­те­ри­ям вы­став­ле­ния оце­нок в 1, 2, 3 балла.0
Мак­си­маль­ный балл3

Аналоги к заданию № 4369: 4404 Все

Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ:
Мария к 24.12.2021 12:13

Доб­ро­го вре­ме­ни. я про­сил из­ме­нить номер, Вы его из­ме­ни­ли, но ваш ответ все равно не пра­виль­ный. В усло­вии вы до­пи­са­ли"все ключи были за­мкну­ты" кроме 5го по­лу­ча­ет­ся. Когда мы за­мы­ка­ем 5й ключ : Аист=dW+Q. тогда вы­де­ле­ние тепла на 5м кон­де­ре Q=Cu^2/2===100 мкДж. Ис­правь­тесь))))))))))))) Либо най­ми­те пра­виль­но­го мо­де­ра­то­ра. мою под­сказ­ку первую не­пра­виль­но понял. С на­сту­па­ю­щим

Ирина Леонидовна Бочарова

Для об­суж­де­ния пе­ре­хо­ди­те в груп­пу в ВК, нажав на по­мощь.

За­од­но по­смот­ри­те за­да­чу по ссыл­ке https://earthz.ru/solves/Zadacha-po-fizike-13511