Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 25 № 6512
i

За­ря­жен­ный кон­ден­са­тор С1  =  1 мкФ вклю­чен в по­сле­до­ва­тель­ную цепь из ре­зи­сто­ра R  =  300 Ом, не­за­ря­жен­но­го кон­ден­са­то­ра C2  =  2 мкФ и разо­мкну­то­го ключа К (см. рис.). После за­мы­ка­ния ключа в цепи вы­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ство теп­ло­ты Q  =  30 мДж. Чему равно пер­во­на­чаль­ное на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре С1?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

После со­еди­не­ния кон­ден­са­то­ров на­пря­же­ние U на них будет оди­на­ко­вым. По за­ко­ну со­хра­не­ния за­ря­да q_1 плюс q_2=q_1' плюс q_2', где за­ря­ды до со­еди­не­ния на пер­вом кон­ден­са­то­ре равен q_1=C_1U_1, на вто­ром кон­ден­са­то­ре q_2=0, а за­ря­ды после со­еди­не­ния q_1'=C_1U и q_2'=C_2U. От­ку­да по­лу­ча­ем:

C_1U_1=U левая круг­лая скоб­ка C_1 плюс C_2 пра­вая круг­лая скоб­ка .

Энер­гии кон­ден­са­то­ров до и после со­еди­не­ния рав­ня­лись W_1= дробь: чис­ли­тель: C_1U_1 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби и W_2= дробь: чис­ли­тель: левая круг­лая скоб­ка C_1 плюс С_2 пра­вая круг­лая скоб­ка U в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Вы­де­лив­ша­я­ся на ре­зи­сто­ре теп­ло­та равна Q=W_1 минус W_2.

Решая си­сте­му из урав­не­ний, на­пи­сан­ных выше, по­лу­ча­ем:

U_1= ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2Q левая круг­лая скоб­ка C_1 плюс C_2 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: C_1C_2 конец дроби конец ар­гу­мен­та = ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2 умно­жить на 30 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 конец ар­гу­мен­та левая круг­лая скоб­ка 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка плюс 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =300В.

Ответ: 300 В.

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: фор­му­ла связи за­ря­да кон­ден­са­то­ра с на­пря­же­ни­ем, закон со­хра­не­ния за­ря­да, закон Ома для участ­ка цепи и закон со­хра­не­ния энер­гии);

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

III)  про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния 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 все не­об­хо­ди­мые по­ло­же­ния тео­рии, фи­зи­че­ские за­ко­ны, за­ко­но­мер­но­сти, и про­ве­де­ны не­об­хо­ди­мые пре­об­ра­зо­ва­ния. Но име­ют­ся сле­ду­ю­щие не­до­стат­ки.

За­пи­си, со­от­вет­ству­ю­щие пунк­ту II, пред­став­ле­ны не в пол­ном объ­е­ме или от­сут­ству­ют.

ИЛИ

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

ИЛИ

В не­об­хо­ди­мых ма­те­ма­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ни­ях или вы­чис­ле­ни­ях до­пу­ще­ны ошиб­ки, и (или) пре­об­ра­зо­ва­ния/⁠вы­чис­ле­ния не до­ве­де­ны до конца.

ИЛИ

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 в 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
Источники:
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.1.9 Кон­ден­са­тор. Элек­троёмкость кон­ден­са­то­ра