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

В первом опыте магнит, падая с некоторой высоты, пролетает через замкнутое алюминиевое кольцо. Во втором опыте кольцо размыкают, оставляя высоту падения прежней. Как будет соотноситься время падения магнита в одном и в другом случаях? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.

Математический маятник, представляющий собой стальной шарик, подвешенный на невесомой нерастяжимой длинной нити, совершает гармонические колебания в вертикальной плоскости. Что произойдёт с периодом колебаний, если под шариком, проходящим положение равновесия, расположить магнит? Ответ поясните, опираясь на законы механики и электродинамики.

В закрытом сосуде нагревают идеальный двухатомный газ. В процессе нагревания молекулы двухатомного газа при температуре$T_0$начинают распадаться на атомы, и завершается этот процесс при температуре $3T_0.$Используя физические законы, изобразите график зависимости давления газа в сосуде от температуры. Объясните построение графика, указав явления и закономерности, которые вы использовали.

В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью $\overrightarrow{E}$ и магнитное поле индукцией $\overrightarrow{B}.$ Поля однородные, $\overrightarrow{E}⊥\overrightarrow{B}.$ В камеру влетает электрон$e,$вектор скорости которого перпендикулярен $\overrightarrow{E}$ и $\overrightarrow{B},$ как показано на рисунке. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что электрон движется прямолинейно. Как изменится начальный участок траектории электрона, если его скорость увеличить? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности вы использовали для решения задачи.

Два плоских воздушных конденсатора подключены к одинаковым источникам постоянного напряжения и одинаковым лампам, как показано на рисунках (а) и (б). Конденсаторы имеют одинаковую площадь пластин, но различаются расстоянием между пластинами. В некоторый момент времени ключи$K$в обеих схемах переводят из положения 1 в положение 2. Опираясь на законы электродинамики, объясните, в каком из приведённых опытов при переключении ключа лампа вспыхнет ярче. Сопротивлением соединяющих проводов пренебречь.

Катушка, обладающая индуктивностью$L,$соединена с источником питания с ЭДС$ε$и двумя одинаковыми резисторами$R.$Электрическая схема соединения показана на рисунке (a). В начальный момент ключ в цепи замкнут. В момент времени$t = 0$ключ$K$размыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рисунке (б). Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при размыкании ключа сила тока в цепи плавно уменьшается, приближаясь к новому значению$I_1.$Определите величину$I_1.$Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Около небольшой металлической пластины, укреплённой на изолирующей подставке, подвесили на длинной шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу (см. рисунок). Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на неё положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано.

На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата вправо. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с$ε.$

В сосуде, закрытом поршнем, находится при комнатной температуре воздух, относительная влажность которого равна$50\%.$Поршень медленно вдвигают в сосуд, уменьшая его объём в$8$раз, при постоянной температуре. Начальная масса пара в сосуде равна$m.$Нарисуйте график зависимости массы пара в сосуде от объёма. Ответ обоснуйте.

В электрическую цепь, изображённую на рисунке, включены четыре одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода. При таком подключении амперметр показывает в цепи ток, равный$4\ A.$Определите силу тока, протекающего через амперметр, после смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с циклической частотой $\omega=2\cdot{10}^{4}\ {с}^{-1}.$ Ёмкость$C$конденсатора колебательного контура можно плавно менять в пределах от$2,5\ нФ$до$1\ мкФ,$а индуктивность его катушки$L = 0,04\ Гн.$Ученик постепенно уменьшал ёмкость конденсатора от максимального значения до минимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре сперва возрастала, достигала некоего максимального значения и затем уменьшалась. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.

В одном сосуде под поршнем в объёме$V_0$при комнатной температуре находится только насыщенный водяной пар и вода, которая занимает малый объём. В другом сосуде под поршнем в объёме$V_0$при том же давлении$p_0$находится сухой воздух. Воздух и водяной пар изотермически сжимают так, что объём под поршнем уменьшается в 2 раза. Постройте графики этих двух процессов в переменных$pV.$Опираясь на законы молекулярной физики, объясните построение графиков.

В зазоре между полюсами электромагнита создано сильное магнитное поле, линии индукции которого практически горизонтальны. Над зазором на некоторой высоте удерживают длинную плоскую медную пластинку, параллельную вертикальным поверхностям полюсов (см. рисунок). Затем пластинку отпускают без начальной скорости, и она падает, проходя через зазор между полюсами, не касаясь их. Опишите, опираясь на физические законы, как и почему будет изменяться скорость пластинки во время её падения.

В электрическую цепь, изображённую на рисунке, включены четыре одинаковых резистора и три одинаковых идеальных диода. При таком подключении амперметр показывает в цепи ток, равный$6\ А.$Определите силу тока, протекающего через амперметр, после смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.

Два незаряженных электрометра соединили проводящим металлическим стержнем с изолирующей ручкой. Затем к первому поднесли, не касаясь шара, положительно заряженную палочку. После этого сначала убрали стержень, соединяющий электрометры, и только потом убрали заряженную палочку. Опишите наблюдаемые явления и определите знак заряда на электрометрах после того, как убрали стержень и палочку. В ответе укажите, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

Между двумя металлическими близко расположенными пластинами, укреплёнными на изолирующих подставках, подвесили на шёлковой нити лёгкий незаряженный шарик из фольги (см. рисунок). Когда пластины подсоединили к разноимённым клеммам высоковольтного источника напряжения, шарик пришёл в движение. Опишите движение шарика и объясните его. В ответе укажите, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.

На рисунке (а) приведена зависимость внутренней энергии$U\ 1\ моль$идеального одноатомного газа от его давления p в процессе$1–2–3.$Постройте график этого процесса на рисунке (б) в переменных$pV.$Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на этом рисунке. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики.

На рисунке (а) приведена зависимость внутренней энергии$U\ 1\ моль$идеального одноатомного газа от его давления p в процессе$1–2–3.$ Постройте график этого процесса на рисунке (б) в переменных$pV.$Точка, соответствующая состоянию 1, уже отмечена на этом рисунке. Построение объясните, опираясь на законы молекулярной физики.

На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, двух идеальных диодов (сопротивление диода при прямом включении равно нулю, при обратном включении ток через диод равен нулю), двух ключей, двух резисторов, идеальных амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ключ $K_1$ замкнут, а ключ $K_2$ разомкнут.
Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменятся показания приборов, если ключ $K_1$ разомкнуть, а ключ $K_2$ замкнуть.

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии $1$ поршень опирается на жесткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объем $V_0$ и находится под давлением $p_0,$ равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна $T_0.$ Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния $1$ в состояние$2,$ в котором давление газа равно $3p_0,$ а его объем равен $3V_0$ (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объема газа от его температуры при переходе из состояния $1$ в состояние $2.$ В ответе укажите, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения.

В вертикальном цилиндре с гладкими стенками под массивным металлическим поршнем находится идеальный газ. В первоначальном состоянии $1$ поршень опирается на жесткие выступы на внутренней стороне стенок цилиндра (рис. 1), а газ занимает объем $V_0$ и находится под давлением $p_0,$ равным внешнему атмосферному. Его температура в этом состоянии равна $T_0.$ Газ медленно нагревают, и он переходит из состояния $1$ в состояние$2,$ в котором давление газа равно $3p_0,$ а его объем равен $3V_0$ (рис. 2). Количество вещества газа при этом не меняется. Постройте график зависимости объема газа от его температуры при переходе из состояния $1$ в состояние $2.$ В ответе укажите, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения.