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
Две плоские пластины конденсатора, закрепленные на изолирующих штативах, расположили на небольшом расстоянии друг от друга и соединили одну пластину с заземленным корпусом, а другую — со стержнем электрометра (см. рисунок). Затем пластину, соединенную со стержнем электрометра, зарядили. Объясните, опираясь на известные Вам законы, как изменяются показания электрометра при сближении пластин. Отклонение стрелки электрометра пропорционально разности потенциалов между пластинами. Емкость электрометра пренебрежимо мала.
Подсказки — как подойти к решению
- Подчеркни, что цепь «пластина — стержень электрометра» разомкнута: заряд на пластине при сближении не меняется. Поэтому искать связь между напряжением и ёмкостью нужно через формулу C = q/U при q = const.
- Начни с ёмкости плоского конденсатора C = εε₀S/d: при уменьшении зазора d ёмкость растёт. Затем посмотри, как при неизменном заряде меняется разность потенциалов и что произойдёт с углом отклонения стрелки.
Решение
1. При зарядке левой пластины конденсатора стрежень и стрелка электрометра зарядятся одноименно с этой пластиной. Поскольку корпус электрометра заземлен, то на второй пластине конденсатора образуется заряд противоположного знака. Пластина со стержнем образуют замкнутую систему, поэтому в ней выполняется закон сохранения заряда.
2. При уменьшении расстояния между пластинами конденсатора увеличится его емкость, исходя из формулы C = (ε ε₀ S)/(d).
3. Так как заряд на конденсаторе не изменился, его емкость увеличилась, то разность потенциалов между его пластинами, исходя из формулы C = q/U, уменьшилась. Соответственно, уменьшилась разность потенциалов на электрометре. По условию угол отклонения стрелки электрометра пропорционален разности потенциалов. Следовательно, угол отклонения стрелки электрометра уменьшился.
Ответ: угол отклонения уменьшится.
Критерии оценивания ФИПИ
| Критерий (до 3 баллов) | Балл |
|---|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | — |
| 3 Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не использованы 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 недочёт. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. 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 нём 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 считает, что при сближении пластин меняется заряд конденсатора, и потому делает вывод о росте напряжения. Он не учитывает, что пластина со стержнем электрометра изолирована, заряд сохраняется, а растёт только ёмкость.
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