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 электрической схеме, изображенной на рисунке, сопротивления лампочки и резисторов одинаковы и равны R, ЭДС источников питания равны, а внутренние сопротивления источников питания пренебрежимо малы.
Основываясь на известных физических законах и закономерностях, опишите, что произойдет с лампочкой, если перевести ключ из состояния 1 в состояние 2. Определите, во сколько раз изменится мощность, выделяемая во внешней цепи.
Подсказки — как подойти к решению
- Для каждого положения ключа проверь, идёт ли ток через диод в прямом направлении и что при этом происходит с параллельным ему участком. Открытый диод имеет почти нулевое сопротивление и шунтирует участок, снимая с него напряжение.
- Нарисуй эквивалентную схему для положений 1 и 2 и посчитай сопротивление внешней цепи, учитывая последовательное соединение. Затем сравни мощности P = ε²/R_внеш и определи, во сколько раз они различаются.
Решение
1. Если ключ находится в положении 1, то ток будет иметь направление, как на рисунке 1. В этом случае он будет идти через диод. Учитывая, что сопротивление диода очень мало, а диод подключен параллельно участку цепи, содержащему лампу и первый резистор, то разность потенциалов на данном участке будет равна 0. Ток через лампу не идет, лампа не горит. Эквивалентная схема имеет вид, показанный на рисунке 2. В этом случае мощность, выделяющаяся на внешней цепи, равна P₁ =²/R.
Рис. 1
Рис. 2
2. Если ключ перевести в положение 2, то с учетом полярности источника тока можно сделать вывод, что через диод ток не будет идти (смотрите рисунок 3). Эквивалентная схема будет иметь вид, показанный на рисунке 4. Ток через лампу идет, лампа загорится. При последовательном соединении общее сопротивление цепи будет равно 3R, а мощность, выделяющаяся на внешнем участке цепи, равна P₂ =²/3R. Следовательно, мощность уменьшится в 3 раза.
Рис. 3
Рис. 4
Ответ: лампочка загорится; мощность уменьшится в 3 раза.
Критерии оценивания ФИПИ
| Критерий (до 3 баллов) | Балл |
|---|---|
| Приведен правильный ответ и представлено полное верное объяснение с указанием наблюдаемых явлений и законов. | — |
| 3 Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении содержится один из следующих недостатков. В объяснении не указаны одно из явлений или один из физических законов, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Объяснения представлены не в полном объеме, или в них содержится один логический недочет. | — |
| 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 Максимальное количество баллов | 3 |
Типичные ошибки
- Ученик видит в положении 1 замкнутую цепь и решает, что лампа горит, не учитывая, что параллельно участку с лампой включён открытый диод с пренебрежимо малым сопротивлением, который шунтирует лампу, поэтому ток через неё не идёт и она не светится.
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