Задание №14 ЕГЭ Физика с ответом и решением
Ответ: 34
Условие
Катушка индуктивности подключена к источнику тока с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением через резистор R = 60 Ом (см. рис.). В момент t = 0 ключ K замыкают. Значения силы тока в цепи, измеренные в последовательные моменты времени с точностью 0,01 А, представлены в таблице.
| t, с | 0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I, А | 0 | 0,12 | 0,19 | 0,23 | 0,26 | 0,28 | 0,29 | 0,30 | 0,30 |
Выберите все верные утверждения о процессах, наблюдаемых в опыте.
1. В опыте наблюдаются колебания силы тока в цепи.
2. Через 6 с после замыкания ключа ток через катушку достиг минимального значения.
3. ЭДС источника тока составляет 18 В.
4. В момент времени t = 2,0 с ЭДС самоиндукции катушки равна 2,4 В.
5. В момент времени t = 3,0 с напряжение на резисторе равно 15 В.
Подсказки — как подойти к решению
- Разбирай утверждения по таблице: пока сила тока в цепи растёт, разность между ЭДС источника и напряжением на резисторе отлична от нуля и как раз равна ЭДС самоиндукции катушки. Когда рост прекратился, катушка больше не влияет на цепь.
- Сверяй данные с ожидаемым поведением цепи: после замыкания ключа ток нарастает плавно и асимптотически приближается к установившемуся значению. Ловушка — принять такой процесс за колебания или решить, что к концу опыта ток стал минимальным.
Решение
Проверим справедливость предложенных утверждений.
1. Из таблицы видно, что ток через резистор в процессе наблюдения увеличивался, но колебаний силы тока не наблюдалось.
2. Через 6 с после замыкания ключа через катушку протекает ток равный 0,30 А, минимальный ток в цепи равен нулю.
3. Когда ток в катушке установится, то есть исчезнет напряжение самоиндукции в катушке, напряжение на резисторе станет равным ЭДС катушки. Из таблицы видно, что ток в катушке устанавливается через 5 с после замыкания ключа, в этот момент напряжение на резисторе становится равным U (5) = I (5) · R = 0,3 А · 60 Ом = 18 В.
4. ЭДС самоиндукции катушки равно равна разности ЭДС источника тока и напряжения на резисторе. В момент времени t = 2 с ЭДС самоиндукции равна _i = − I (2) R = 18 В − 0,26 А · 60 Ом = 2,4 В.
5. В момент времени t = 3 с напряжение на резисторе равно 0,28 А · 60 Ом = 16,8 В.
Таким образом, верными являются утверждения под номерами 3 и 4.
Ответ: 34.
Типичные ошибки
- Утверждение о напряжении на резисторе в заданный момент принимают верным, подставляя в закон Ома силу тока из другой строки таблицы, — произведение получается правдоподобным, но неверным.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №14 по физике · Разбор темы №14 с нуля