Электрическая цепь состоит из источника питания с ЭДС
и внутренним сопротивлением 
двух резисторов с сопротивлениями 
и 
конденсатора электроёмкостью 
катушки с индуктивностью 
и замкнутого ключа К. Схема этой цепи показана на рисунке. Пренебрегая сопротивлением катушки, определите, какое количество теплоты Q выделится в резисторe 
в течение длительного времени после размыкания ключа К?
1. До размыкания ключа через катушку течёт постоянный ток, сила которого, по закону Ома для замкнутой цепи, равна
поскольку конденсатор и ветвь цепи, содержащая последовательно соединённые резистор и идеальную катушку, соединены параллельно. Поэтому напряжение на конденсаторе равно 
2. В замкнутом участке цепи, содержащем конденсатор, катушку и резистор после размыкания ключа возникнут затухающие электромагнитные колебания. Спустя достаточно большое время они прекратятся. В процессе этих колебаний в резисторе в соответствии с законом Джоуля-Ленца, будет выделяться количество теплоты.
3. Из закона сохранения энергии, примененного для электрической цепи, следует, что к моменту полного затухания указанных колебаний выделившееся в резисторе количество теплоты Q будет равно сумме энергии, запасенной на момент размыкания ключа К в конденсаторе 
и энергии, запасённой в катушке 
4. Подставляя в записанные формулы выражения для UC и I, с учётом численных значений физических величин, получим:
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены 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 имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2 |
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной 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 данной 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 балл | 3 |
Электрическая цепь состоит из источника питания с внутренним сопротивлением
двух резисторов с сопротивлениями и конденсатора электроёмкостью C = 12,5 мкФ, катушки с индуктивностью 
и замкнутого ключа К. Схема этой цепи показана на рисунке. После размыкания ключа К в резисторe выделяется количество теплоты 
Пренебрегая сопротивлением катушки, определите, чему равна ЭДС 
источника питания.
1. До размыкания ключа через катушку течёт постоянный ток, сила которого, по закону Ома для замкнутой цепи, равна
поскольку конденсатор и ветвь цепи, содержащая последовательно соединённые резистор и идеальную катушку, соединены параллельно. Поэтому напряжение на конденсаторе равно 2. В замкнутом участке цепи, содержащем конденсатор, катушку и резистор после размыкания ключа возникнут затухающие электромагнитные колебания. Спустя достаточно большое время они прекратятся. В процессе этих колебаний в резисторе в соответствии с законом Джоуля-Ленца, будет выделяться количество теплоты.
3. Из закона сохранения энергии, примененного для электрической цепи, следует, что к моменту полного затухания указанных колебаний выделившееся в резисторе количество теплоты Q будет равно сумме энергии, запасенной на момент размыкания ключа К в конденсаторе (она равна 
), и энергии, запасённой в катушке (она равна 
).
4. Подставляя в записанные формулы выражения для UC и I, с учётом численных значений физических величин, получим:
С учётом численных значений физических величин, окончательно найдём:
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены 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 имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2 |
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной 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 данной 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 балл | 3 |
Наверх