В цепи, схема которой изображена на рисунке, оба конденсатора вначале разряжены. Ключ К1 замыкают, а через достаточно долгое время, когда ток в цепи прекратится, замыкают ключ К2. Какое количество теплоты Q выделится в цепи после замыкания ключа К2? Параметры цепи: U = 10 В, C1 = 10 мкФ, C2 = 5 мкФ.
1. После замыкания ключа К1 в цепи пойдет ток, и конденсатор 
постепенно зарядится до напряжения U и заряда 
2. После замыкания ключа К2 в цепи пойдет ток перезарядки конденсаторов, и конденсатор 
постепенно зарядится до напряжения U и заряда 
а на конденсаторе останется заряд 
Таким образом, через источник протечет заряд 
3. По закону сохранения энергии в электрических цепях работа источника после замыкания ключа К2, равная 
идет на увеличение энергии электрического поля в конденсаторах:
и на выделение теплоты Q в цепи:
4. Таким образом, количество теплоты, которое выделится в цепи после замыкания ключа К2, равно:
Ответ: 0,25 мДж.
| 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 (в данном случае анализ закономерностей зарядки конденсаторов, выражение для энергии заряженного конденсатора, выражение для работы источника и закон сохранения энергии для электрических цепей, содержащих источники питания); 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) 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 один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). 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 нем 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 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 | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
В цепи, схема которой изображена на рисунке, оба конденсатора вначале разряжены. Ключ К1 замыкают, а через достаточно долгое время, когда ток в цепи прекратится, замыкают ключ К2. Какое количество теплоты Q выделится в цепи после замыкания ключа К2? Параметры цепи: U = 12 В, C1 = 5 мкФ, C2 = 10 мкФ.
1. После замыкания ключа К1 в цепи пойдет ток, и конденсатор постепенно зарядится до напряжения U и заряда
2. После замыкания ключа К2 в цепи пойдет ток перезарядки конденсаторов, и конденсатор постепенно зарядится до напряжения U и заряда а на конденсаторе останется заряд Таким образом, через источник протечет заряд
3. По закону сохранения энергии в электрических цепях работа источника после замыкания ключа К2, равная 
идет на увеличение энергии электрического поля в конденсаторах:
и на выделение теплоты Q в цепи:
4. Таким образом, количество теплоты, которое выделится в цепи после замыкания ключа К2, равно
Ответ: 0,72 мДж.
| 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 (в данном случае анализ закономерностей зарядки конденсаторов, выражение для энергии заряженного конденсатора, выражение для работы источника и закон сохранения энергии для электрических цепей, содержащих источники питания); 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) 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 один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И ( ИЛИ ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). 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 нем 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 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