В схеме, изображенной на рисунке, ключ К вначале замыкают на достаточно долгое время, пока ток в цепи не установится, а затем размыкают. Какое количество теплоты выделится после этого в резисторе R1? Параметры цепи:
= 5 В, r = 10 Ом, R1 = 5 Ом, R2 = 10 Ом, L = 30 мГн. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь.
1. После замыкания ключа К в цепи пойдет ток, и по закону Ома для полной цепи 
и согласно формуле для расчета сопротивления параллельно соединенных резисторов 
установившийся в ней постоянный ток I будет равен:
При этом наличие катушки индуктивности не сказывается на величине этого тока.
2. Токи I1 и I2 в правой части цепи по закону сохранения заряда в сумме равны I, то есть I1 + I2 = I, и, поскольку падение напряжения на параллельно соединенных резисторах R1 и R2 одинаково, по закону Ома для участка цепи I1R1 = I2R2.
3. Из написанных соотношений следует, что в установившемся режиме ток через катушку индуктивности будет равен:
4. В катушке индуктивности будет запасена энергия магнитного поля, равная:
5. После размыкания ключа К вся эта энергия по закону Джоуля — Ленца выделится в виде теплоты в последовательно соединенных резисторах R1 и R2 в долях, пропорциональных их сопротивлениям, так как ток в них будет одинаков.
6. Таким образом, количество теплоты, которое выделится в резисторе R1 после размыкания ключа К, равно:
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 (в данном случае: связь напряжения и заряда на конденсаторе, законы Ома для участка и для полной цепи, параллельное и последовательное соединение резисторов, закон сохранения заряда и его следствия для цепей постоянного тока); 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 схеме, изображенной на рисунке, ключ К вначале замыкают на достаточно долгое время, пока ток в цепи не установится, а затем размыкают. Какое количество теплоты выделится после этого в резисторе R2? Параметры цепи: E = 5 В, r = 10 Ом, R1 = 5 Ом, R2 = 10 Ом, L = 30 мГн.
1. После замыкания ключа К в цепи пойдет ток, и по закону Ома для полной цепи и согласно формулам для сопротивления параллельно и последовательно соединенных резисторов установившийся в ней постоянный ток I будет равен
При этом наличие катушки индуктивности не сказывается на величине этого тока.
2. Токи I1 и I2 в правой части цепи по закону сохранения заряда в сумме равны I, то есть I1 + I2 = I, и поскольку падение напряжения на параллельно соединенных резисторах R1 и R2 одинаково, по закону Ома для участка цепи 
3. Из написанных соотношений следует, что в установившемся режиме ток через катушку индуктивности будет равен
4. В катушке индуктивности будет запасена энергия магнитного поля, равная
5. После размыкания ключа К вся эта энергия по закону Джоуля — Ленца выделится в виде теплоты в последовательно соединенных резисторах R1 и R2 в долях, пропорциональных их сопротивлениям, так как ток в них будет одинаков.
6. Таким образом, количество теплоты, которое выделится в резисторе R2 после размыкания ключа К, равно
Ответ: 
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: связь напряжения и заряда на конденсаторе, законы Ома для участка и для полной цепи, параллельное и последовательное соединение резисторов, закон сохранения заряда и его следствия для цепей постоянного тока); 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 |
мДж.Наверх