Задание №21 ЕГЭ Физика: разбор и критерии
Ответ на это задание — развёрнутое решение. В тренажёре его проверяет ИИ по официальным критериям ФИПИ, а здесь есть эталонное решение из банка.
Условие
В одной плоскости лежат длинный прямой проводник и кольцевой проводник, по которым текут постоянные токи (см. рис.). Куда направлена суммарная сила, действующая на кольцевой проводник со стороны магнитного поля, создаваемого прямым проводником? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.
Подсказки — как подойти к решению
- Изобрази линии индукции поля прямого тока: это окружности вокруг проводника, и модуль индукции убывает с расстоянием. По правилу левой руки найди направления сил Ампера на ближнем и дальнем участках кольца.
- Учти симметрию кольца: составляющие сил вдоль прямого провода взаимно компенсируются, а поперечные складываются. Теперь реши, какая из сил больше, если индукция поля убывает с расстоянием.
Решение
1. Прямой проводник с током создает магнитное поле, линии индукции B̄ которого, согласно картине этих линий, представляют собой кольца в плоскости, перпендикулярной проводнику, с центрами на проводнике (см. рис.). С ростом расстояния от проводника модуль вектора индукции уменьшается.
2. Согласно закону Ампера и условию задачи, силы, действующие на участки кольца с током со стороны магнитного поля прямого проводника, лежат в плоскости провода и кольца и направлены по радиусам наружу от кольца (см. рис.).
3. Компоненты этих сил, перпендикулярные прямому проводнику, складываются и дают некоторую суммарную силу, а параллельные ему полностью компенсируют друг друга: |f₁ − f₂| больше 0, f₃ − f₄ = 0
4. Из-за уменьшения индукции с ростом расстояния от прямого проводника модули сил Ампера уменьшаются, так что f₁ > f₂, и суммарная сила направлена к прямому проводу, то есть является силой притяжения.
Ответ: суммарная сила притяжения лежит в плоскости рисунка и направлена к прямому проводнику.
Критерии оценивания ФИПИ
| Критерий (до 3 баллов) | Балл |
|---|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: с понижением температуры удельная теплота испарения жидкостей увеличивается) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: указание на соотношение потенциальной и кинетической энергии молекул в жидкости, на характер изменения теплового движения молекул и их скоростей и энергий при понижении температуры, на увеличение при этом различий в плотности жидкости и пара и затруднение перехода молекул из жидкости в пар). | — |
| 3 Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. 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 решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | — |
| 2 Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | — |
| 1 Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | — |
| 0 Максимальный балл | 3 |
Типичные ошибки
- Ученик складывает силы Ампера как одинаковые по модулю и получает отталкивание либо нуль, забывая, что индукция поля прямого тока убывает с расстоянием: сила на ближнем к проводу участке кольца больше силы на дальнем участке.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №21 по физике · Разбор темы №21 с нуля