Задание №25 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, показанной на рисунке, ключ К замкнут.
Заряд конденсатора q = 2 мкКл, ЭДС батарейки = 24 В, ее внутреннее сопротивление r = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.
Подсказки — как подойти к решению
- Учти: после размыкания ключа конденсатор разряжается только через резистор, поэтому всё запасённое в нём электрическое поле отдаёт энергию в виде тепла. Сначала найди напряжение на конденсаторе, а не ЭДС: при замкнутом ключе он подключён параллельно резистору.
- Запиши закон Ома для полной цепи, найди ток, затем напряжение на резисторе U = IR и лишь потом энергию заряженного конденсатора по формуле W = qU/2. Ловушка — считать напряжение на конденсаторе равным ЭДС и забыть множитель одна вторая.
Решение
Количество теплоты, выделяющееся на резисторе после размыкания ключа, равно энергии, накопленной конденсатором:
Q = W_C = qU/2.
Напряжение на конденсаторе U = падению напряжения на резисторе. С учетом закона Ома для полной цепи I = /(R + r) и закона Ома для участка цепи I = U/R получаем:
U = IR = (R)/(r + R).
Комбинируя эти формулы, находим:
Q = (q R)/(2 (r + R)) = (2·10⁻⁶ · 24 · 25)/(2 · (25 + 5)) = 20мкДж.
Ответ: Q = 20мкДж.
Критерии оценивания ФИПИ
| Критерий (до 3 баллов) | Балл |
|---|---|
| Баллы Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: 1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; 2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ (включая единицы измерения). При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями). | — |
| 3 Представленное решение содержит п. 1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков. В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка. ИЛИ Необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены. ИЛИ Не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде. ИЛИ Решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа. | — |
| 2 Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | — |
| 1 Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
Типичные ошибки
- Ученик приравнивает тепло к произведению заряда на напряжение без множителя одна вторая либо берёт напряжение конденсатора равным ЭДС источника, игнорируя падение напряжения на внутреннем сопротивлении, и получает завышенную энергию разряда.
В тренажёре: подсказки по шагам, разбор твоей ошибки ИИ-репетитором (он не даёт готовый ответ), повторение ошибок по интервалам и общий прогресс. Все задания №25 по физике · Разбор темы №25 с нуля