Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 28 № 6512

Заряженный конденсатор С1 = 1 мкФ включён 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.

Первоначальный заряд конденсатора q = C_1U. В результате перезарядки конденсаторов после замыкания ключа их заряды равны соответственно q_1 и q_2, причём q_1 плюс q_2=C_1 U (по закону сохранения электрического заряда). В результате перезарядки на конденсаторах устанавливаются одинаковые напряжения, так как ток в цепи прекращается и напряжение на резисторе R становится равным нулю. Поэтому  дробь: числитель: q_1, знаменатель: C_1 конец дроби = дробь: числитель: q_2, знаменатель: C_2 конец дроби . По закону сохранения энергии выделившееся в цепи количество теплоты равно разности значений энергии конденсаторов в начальном и конечном состояниях:

Q= дробь: числитель: C_1U в квадрате , знаменатель: 2 конец дроби минус левая круглая скобка дробь: числитель: q_1 в квадрате , знаменатель: 2C_1 конец дроби плюс дробь: числитель: q в квадрате _2, знаменатель: 2C_2 конец дроби правая круглая скобка .

Решая систему из уравнений, написанных выше, получаем:

U= корень из дробь: числитель: 2Q левая круглая скобка C_1 плюс C_2 правая круглая скобка , знаменатель: C_1C_2 конец дроби = корень из дробь: числитель: 2 умножить на 30 умножить на 10 в степени левая круглая скобка минус 3 правая круглая скобка 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 =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 расчёты, 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 объёме или отсутствуют.

ИЛИ

В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения(не зачёркнуты; 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 пунктIV, или в нём 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 балла0
Максимальный балл3
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2015 по физике.
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.1.9 Конденсатор. Электроёмкость конденсатора