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
Воспользовавшись оборудованием, представленным на левом рисунке, учитель собрал модель плоского конденсатора (см. средний рис.), зарядил нижнюю пластину положительным зарядом, а корпус электрометра заземлил. Соединенная с корпусом электрометра верхняя пластина конденсатора приобрела отрицательный заряд, равный по модулю заряду нижней пластины. После этого учитель сместил одну пластину относительно другой не изменяя расстояния между ними (см. правый рис.). Как изменились при этом показания электрометра (увеличились, уменьшились, остались прежними)? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения. Показания электрометра в данном опыте прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора.
Подсказки — как подойти к решению
- Разберись, что именно изменилось при сдвиге пластин: расстояние d между ними осталось прежним, но уменьшилась площадь перекрытия обкладок, то есть рабочая площадь S. Заряд конденсатора при этом сохраняется.
- Посмотри на формулу C = εε₀S/d: при уменьшении S ёмкость падает. Дальше используй C = q/U при неизменном q и реши, как изменилось напряжение, а значит, и показания электрометра.
Решение
1. При зарядке нижней пластины конденсатора стрежень и стрелка электрометра зарядятся одноименно с этой пластиной положительным зарядом. Соответственно, пластина, соединенная с корпусом получит отрицательный заряд. Данная является замкнутой, поэтому в ней выполняется закон сохранения заряда.
2. При уменьшении общей площади пластин конденсатора уменьшится его емкость, исходя из формулы C = (ε ε₀ S)/(d).
3. Так как заряд на конденсаторе не изменился, его емкость уменьшилась, то разность потенциалов между его пластинами, исходя из формулы C = q/U, увеличилась. Соответственно, увеличилась разность потенциалов на электрометре. По условию угол отклонения стрелки электрометра пропорционален разности потенциалов. Следовательно, угол отклонения стрелки электрометра увеличился.
Ответ: угол отклонения увеличится.
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 отвечает, что показания не изменятся, так как расстояние между пластинами не менялось, и не учитывает, что при поперечном сдвиге уменьшается площадь перекрытия обкладок: ёмкость уменьшается, а напряжение при постоянном заряде растёт.
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