Электромагнитные колебания: все типы задания №13 ЕГЭ по физике

И порисовать, и подумать можно в задании №13 ЕГЭ по физике! 

Это задание из тестовой части, за правильное выполнение которого даётся 1 балл. Оно относится к разделу «электродинамика», подразделу «электромагнитные колебания». Также в номере встречается оптика. Задачи в нём посвящены простым оптическим построениям и анализу изменения величин при электромагнитных колебаниях.

В этой статье подробно разберём задание №13, чтобы на экзамене не потерять ценный балл. 

Теория

Электрическое поле и закон Кулона. Необходимо знать: 

• правило взаимодействия зарядов: одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются; 
• закон Кулона; 
• принцип суперпозиции электрических полей.

Магнитное поле. Важно уметь определять направление линий магнитного поля вокруг проводника с током с помощью правила буравчика или правила правой руки. 

Сила Ампера. Необходимо знать правило левой руки для определения направления силы Ампера с учётом направления тока и вектора магнитной индукции. 

F_А = B · I · L · sinα, где B — магнитная индукция поля, I — сила тока, L — длина проводника, α — угол между векторами направления силы тока и магнитной индукции.

Сила Лоренца. Нужно знать формулу F_Л = q · v · B · sin α, где q — заряд частицы, v — скорость частицы, B — магнитная индукция поля, α — угол между векторами скорости и магнитной индукции. 

Правило Ленца. Оно определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. 

Геометрические понятия. При решении задач по электростатике важно строить точные чертежи и использовать геометрические законы, такие как теорема Пифагора, теорема косинусов, соотношения в прямоугольном треугольнике.

Как решать задание №13

Советуем такой алгоритм: 

1. Внимательно прочитай условие задачи. Обрати внимание на расположение рисунка (если нет специальных оговорок, рисунок часто задаётся в вертикальной плоскости) и направления векторов.
2. Используй правила для определения направлений. Например, для силы Ампера — правило левой руки, для магнитного поля вокруг проводника с током — правило буравчика.
3. Проверяй единицы измерения и их соответствие. Убедись, что все величины в ответе выражены в единицах СИ. 
4. Делай рисунки с указанием сил, действующих на тела, или оптические схемы, если это требуется по условию задачи.

А теперь — к решению задач!

6 типов задания №13

Задание 1

Предмет находится на расстоянии 50 см от плоского зеркала. Каким будет расстояние между предметом и его изображением, если приблизить его к зеркалу на 15 см? 

Ответ: 70 см. 

Задание 2 

На рисунке изображено преломление светового пучка на границе воздух — стекло. Чему равен показатель преломления стекла? 

Решение 

Для начала определяем угол падения и угол преломления — он будет равен 30°. Мы будем работать между лучом и перпендикуляром к поверхности. 

Можем использовать закон Снеллиуса и вычислить показатель преломления стекла по формуле sin asin b = n2n1. 

Ответ: 1,41. 

Задание 3

Чему равен синус угла полного внутреннего отражения при переходе света из вещества, в котором скорость света равна 0,5с, в вещество, где скорость света равна 0,8с (с — скорость света в вакууме)?

Решение

Проведём простые расчёты: 

v1 = cn1;

v2 = cn2;

n1 = cv1 = 2;

n2 = cv2 = 1,25. 

Через закон Снеллиуса выводим соотношение: n2n1 = 0,625.

Ответ: 0,625. 

Задание 4

На рисунке приведён график гармонических колебаний тока в колебательном контуре. Если катушку в этом контуре заменить другой катушкой, индуктивность которой в четыре раза больше, то каков будет период колебаний? 

Решение

Величина одного полного колебания — 20. А значит, если мы увеличим L в два раза, получим 40 микросекунд. 

Ответ: 40. 

Задание 5 

Сила тока в первичной обмотке трансформатора — 2 А, напряжение на её концах — 220 В. Напряжение на концах вторичной обмотки — 40 В. Определите силу тока во вторичной обмотке. Потерями в трансформаторе пренебречь. Ответ дайте в А.

Решение

Для идеального трансформатора можно записать (Р₁ = Р₂):

где I₁ и I₂ — силы тока в первичной и вторичной обмотках, U₁ и U₂ — напряжения в первичной и вторичной обмотках.

Тогда сила тока во вторичной обмотке равна:

Ответ: 11. 

Задание 6

Сила тока в первичной обмотке трансформатора — 0,5 А, напряжение на её концах — 220 В. Сила тока во вторичной обмотке — 11 А, напряжение на её концах — 9,5 В. Определите КПД трансформатора. Ответ дайте в %.

Решение

КПД трансформатора:

Ответ: 95. 

Готово! Мы разобрали основные типы задания №13. Теперь твои построения будут грамотными, а ответы — верными.