Банк заданий
ЕГЭ по физике Задание №21 Молекулярная физика и электродинамика. Качественная задача

В цилиндре, закрытом подвижным поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показана диаграмма, иллюстрирующая изменение внутренней энергии $U$ газа и передаваемое ему количество теплоты $Q$. Опишите изменение объема газа при его переходе из состояния $1$ в состояние $2$, а затем в состояние $3$. Свой ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

В трех вершинах квадрата $ABCD$ закреплены точечные заряды $+q>0,$ $-q$ и $+2q$ соответственно (см. рисунок). Опираясь на законы электродинамики, определите, как изменится направление напряженности результирующего электростатического поля в центре квадрата, если заряд $-q$ переместить из вершины $B$ в вершину $D?$Сделайте рисунки, на которых постройте векторы напряженности результирующего электростатического поля в центре квадрата для двух случаев расположения зарядов.

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна $50\%$, а масса пара равна $m$. Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объем в $8$ раз, при постоянной температуре. Нарисуйте график зависимости массы воды, сконденсировавшейся в этом процессе, от объема сосуда.

К одинаковым источникам постоянного напряжения и резисторам подключены два плоских воздушных конденсатора (рисунки $1$ и $2$). Конденсаторы имеют одинаковое расстояние между пластинами, но различаются площадью пластин. В некоторый момент времени ключи $K$ переводят из положения $1$ в положение $2$. Объясните, в каком из приведенных опытов при переключении ключа резистор нагревается сильнее. Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

На рисунке показана зависимость температуры $T$ от давления $p$ для разреженного одноатомного газа в процессе его нагревания. Как изменяются внутренняя энергия и объем газа (увеличивается, уменьшается, не изменяется) в процессах $1$-$2$, $2$-$3$ и $3$-$4$? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

К источнику тока с ЭДС $\varepsilon$ и внутренним сопротивлением $r$ подключили три резистора, конденсатор, ключ и измерительные приборы, как показано на принципиальной схеме, приведенной на рисунке. Определите характер изменения показаний приборов после замыкания ключа К. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Графическая зависимость давления $p$ постоянного количества аргона от его концентрации $n$ в процессе $1$-$2$-$3$ представлена на рисунке. Проанализировав график, определите, получает аргон теплоту или отдает в процессах $1$-$2$ и $2$-$3$. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Принципиальная схема электрической цепи, состоящей из батареи, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра, представлена на рисунке. В момент начала проведения опыта ползунок реостата находится в крайнем левом положении. Опираясь на законы электродинамики, опишите изменение показаний приборов в ходе перемещения ползунка реостата вправо. Считать, что ЭДС самоиндукции по сравнению с $\varepsilon$ пренебрежимо мала.

На тонкую собирающую линзу от удаленного источника падает пучок параллельных лучей (см. рисунок). Как изменится положение изображения источника, создаваемого линзой, если между линзой и ее фокусом поставить плоскопараллельную стеклянную пластинку с показателем преломления $n$ (на рисунке положение пластинки отмечено пунктиром)? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали. Сделайте рисунок, поясняющий ход лучей до и после установки плоскопараллельной стеклянной пластинки.

Электрическая цепь, состоящая из идеального источника тока с ЭДС $\varepsilon$, трех последовательно соединенных одинаковых резисторов сопротивлением $R$, катушки индуктивностью $L$, амперметра и ключа $K$, показана на рисунке $1$. При замыкании ключа $K$ в момент времени $t=0$ регистрируемая амперметром сила тока плавно увеличивается до значения $I_1$ с течением времени согласно графической зависимости, приведенной на рисунке $2$. Определите значение $I_1$ и объясните, почему произошло увеличение силы тока. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

В открытую трубку $U$-образной формы, находящуюся в лабораторном шкафу, налили галинстан – аналог ртути, используемый в бытовых термометрах (рис. $1$). Далее правое колено трубки закрывают резиновой пробкой так, чтобы она плотно прижималась к внутренней стенке трубки (рис. $2$). Опишите изменение уровня галинстана в коленах трубки после увеличения температуры в лабораторном шкафу. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

Принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС $\varepsilon$ и внутренним сопротивлением $r$, резистора $R_1$, реостата $R_2$ и измерительных приборов: идеального амперметра и идеального вольтметра, представлена на рисунке. Ползунок реостата перемещают влево. Проанализировав схему, определите, как при этом изменяются показания каждого из приборов. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

На невесомой нерастяжимой шелковой нити, прикрепленной к потолку, подвесили незаряженный свинцовый цилиндрик, тонкостенный и полый внутри. Около него на изолирующей подставке расположили металлическую пластину, на которую подали положительный заряд, подключив ее к клемме высоковольтного выпрямителя. После подачи заряда на пластину цилиндр пришел в движение. Опишите его движение, опираясь на физические законы.

К одинаковым источникам напряжения и одинаковым лампам подключили два плоских воздушных конденсатора так, как показано на рисунках а и б. Между пластинами конденсаторов одинаковое расстояние, однако сами их пластины обладают разной площадью. В момент времени $t$ ключи К в обеих цепях переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведенных опытов при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

Над горизонтальной равномерно заряженной отрицательным зарядом пластиной находится маленький медный незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити к потолку. Шарика касаются отрицательно заряженной палочкой. Объясните, как после данного действия изменится частота свободных колебаний шарика, опираясь на законы механики и электродинамики. Считать, что длина нити во много раз меньше размеров пластины.

На рисунке ниже показана электрическая цепь, состоящая из двух лампочек, двух диодов и витка провода. Если к витку приближать южный полюс магнита, какая лампочка загорится? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Диод пропускает ток только в одном направлении, как показано в верхней части рисунка. 

Легкая нить, привязанная к грузу массой $m=0,4$ кг, перекинута через идеальный неподвижный блок. К правому концу нити приложена постоянная сила $\vec{F}$. Левая часть нити вертикальна, а правая наклонена под углом $\alpha=30^\circ$ к горизонту (см. рис.). Постройте график зависимости модуля силы реакции стола $N$ от $F$ на отрезке $0\leq F\leq 10$ Н. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к грузу. 

Фрагмент гибкого провода находится на гладкой горизонтальной поверхности. Его подключили к источнику постоянного тока в точках А и Б, на рисунке показан вид сверху. Система находится в сильном вертикальном однородном магнитном поле $\vec{B}$. Затем ключ $K$ замкнули, какую форму примет провод? Ответ поясните, указав какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

На рис. 1 представлено оборудование, с помощью которого преподаватель собрал модель плоского конденсатора (рис. 2). Нижнюю пластину конденсатора он зарядил положительным зарядом, а корпус электрометра заземлил. Верхняя пластина конденсатора, соединенная с корпусом электрометра, приобрела отрицательный заряд, который по модулю равен заряду нижней пластины. После этого преподаватель совместил пластины одну с другой и уменьшил расстояние между ними (рис. 3). Как изменились при этом показания электрометра (увеличились, уменьшились, не изменились)? Ответ поясните, указав какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Показания электрометра в данном опыте прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора.

Если потереть эбонитовую палочку шерстью, то она электризуется, приобретая отрицательный заряд, и стрелка электрометра при поднесении палочки к его шару отклоняется, а при удалении палочки – возвращается к начальному (неотклоненному) состоянию. Если же коснуться рукой металлического корпуса электрометра в момент поднесения к нему наэлектризованной палочки, а затем сразу убрать ее, то после удаления палочки отклонение стрелки остается, пусть и меньшее по величине. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему это происходит.

Электрометр состоит из цилиндрического металлического корпуса, расположенного на изолирующей подставке, со стеклянными передней и задней стенками (см. рисунок). Внутрь корпуса сверху через изолирующую втулку входит металлическая трубка, которая заканчивается внизу стержнем. На стержне установлена легкоподвижная стрелка, способная вращаться вокруг горизонтальной оси. Отклонение стрелки, определяемое по шкале электрометра, которая установлена внутри корпуса, зависит от величины заряда. Заряженные тела подносят к металлическому шару, прикрепленному наверху трубки, что находится снаружи корпуса.

Для проведения опыта используют две электрические цепи, показанные на рисунке. Первая из них состоит из источника тока (1), катушки индуктивности, амперметра и реостата, при этом все элементы соединены между собой последовательно. Вторая цепь содержит моток проволоки и гальванометр, способный измерять силы малых токов. Моток и катушка надеты на железный сердечник (2). Опишите изменение показаний приборов при плавном уменьшении сопротивления реостата. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Две катушки, представляющие собой мотки изолированного медного провода, намотаны на железный сердечник. Первая катушка является элементом цепи, содержащей реостат и источник с ЭДС $\varepsilon$ и внутренним сопротивлением $r$.  Вторая катушка соединена с идеальным амперметром, как показано на рисунке. Определите направление тока через амперметр при передвижении ползунка реостата вправо. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Учащимся в классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили эбонитовой палочкой, потёртой о сукно. При этом стрелка электрометра отклонилась, заняв положение, указанное на рисунке, и в дальнейшем не меняла его. Когда к шару поднесли пламя свечи на расстояние в несколько сантиметров, стрелка электрометра быстро опустилась вниз. Объясните разрядку электрометра, учитывая приведенные спектры (зависимость интенсивности света $l$ от длины волны $\lambda$) лампы накаливания и свечи. Красная граница фотоэффекта для цинка $\lambda_{кр}=290$ нм.

Три параллельных длинных прямых проводника $1$, $2$ и $3$ расположены на одинаковом расстоянии $a$ друг от друга (см. рисунок). В каждом проводнике протекает электрический ток силой $I$. Токи во всех проводниках текут в одном направлении. Определите направление результирующей силы, действующей на проводник $1$ со стороны проводников $2$ и $3$. Сделайте рисунок, указав в области проводника $1$ векторы магнитной индукции полей, созданных проводниками $2$ и $3$, вектор магнитной индукции результирующего магнитного поля и вектор результирующей силы. Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики. 

Два деревянных кольца детских пирамидок № $1$ и № $2$, способных без трения скользить по оси, соединили с основаниями двумя одинаковыми легкими пружинками (см. рисунок). Пирамидку № $2$ поместили в прочный сосуд с водой, прикрепив ось пирамидки к его дну. Обе пирамидки покоятся относительно Земли. Как изменится по сравнению с этим случаем (увеличится, уменьшится или останется прежней) длина пружин пирамидок № $1$ и № $2$ во время свободного падения с балкона высокого дома? Сопротивлением воздуха пренебречь. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали.