Задание № 14 «ЭМК». На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в колебательном контуре
Реши задание на изображении
Сверь числа и знаки с фото.
Задание № 14 «ЭМК»
На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой равна 0,3 Гн. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.
- Период электромагнитных колебаний равен 4 мс.
- Максимальное значение энергии электрического поля конденсатора равно 5,4 мДж.
- В момент времени 4 мс заряд конденсатора равен нулю.
- В момент времени 3 мс энергия магнитного поля катушки достигает своего минимума.
- За первые 6 мс энергия магнитного поля катушки достигла своего максимума 2 раза. [Рисунок: график силы тока I (мА) от времени t (мс); синусоида с амплитудой 6 мА, ось t размечена 1–6 мс.]
На рисунке приведён график зависимости силы тока от времени в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой равна 0,3 Гн. Из приведённого ниже списка выберите все правильные утверждения.
- Период электромагнитных колебаний равен 5 мс.
- Максимальное значение энергии электрического поля конденсатора равно 0,9 мДж.
- В момент времени 3 мс заряд конденсатора равен нулю.
- В момент времени 4 мс энергия магнитного поля катушки достигает своего минимума.
- За первые 6 мс энергия магнитного поля катушки достигла своего максимума 2 раза. [Рисунок: график силы тока I (мА) от времени t (мс); синусоида с амплитудой 6 мА, ось t размечена 1–6 мс.]
В идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице приведены значения разности потенциалов на обкладках конденсатора в последовательные моменты времени. t, мкс: 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 U, В: 0,0; 2,8; 4,0; 2,8; 0,0; −2,8; −4,0; −2,8; 0,0 Выберите все верные утверждения о процессе, происходящем в контуре.
- Период колебаний равен 4·10^−6 с.
- Частота колебаний равна 125 кГц.
- В момент t = 6·10^−6 с энергия конденсатора максимальна.
- В момент t = 2·10^−6 с сила тока в контуре максимальна.
- В момент t = 8·10^−6 с энергия катушки минимальна.
В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. Изменение заряда конденсатора в колебательном контуре с течением времени показано в таблице. t, 10^−6 с: 0; 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18 q, 10^−6 Кл: 2; 1,42; 0; −1,42; −2; −1,42; 0; 1,42; 2; 1,42 Выберите все верные утверждения о процессе, происходящем в контуре.
- Период колебаний равен 16·10^−6 с.
- В момент t = 12·10^−6 с энергия катушки минимальна.
- В момент t = 8·10^−6 с энергия конденсатора максимальна.
- В момент t = 4·10^−6 с сила тока в контуре равна 0.
- Частота колебаний равна 25 кГц.
При настройке колебательного контура радиопередатчика ёмкость его конденсатора уменьшают. Как при этом изменяются период колебаний тока в контуре и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Таблица: Период колебаний тока в контуре | Длина волны излучения
При настройке колебательного контура радиопередатчика его индуктивность уменьшают. Как при этом изменяются частота излучаемых волн и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Таблица: Частота излучаемых волн | Длина волны излучения
При настройке действующей модели радиопередатчика учитель изменяет электроёмкость конденсатора, входящего в состав его колебательного контура, уменьшив площадь пластин конденсатора. Как при этом изменяется период колебаний силы тока в контуре и длина волны электромагнитного излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Таблица: Период колебаний силы тока | Длина волны излучения
При настройке действующей модели радиопередатчика учитель изменяет электроёмкость конденсатора, входящего в состав его колебательного контура, уменьшив расстояние между пластинами конденсатора. Как при этом изменяются частота излучаемых волн и длина волны излучения? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Таблица: Частота излучаемых волн | Длина волны излучения
Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент времени t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Приведённые ниже графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в контуре после этого (T — период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. [Рисунок: источник постоянного напряжения, конденсатор C, ключ K с положениями 1 и 2, катушка L.] ГРАФИКИ А) [Рисунок: синусоида, начинающаяся с нуля] Б) [Рисунок: косинусоида, начинающаяся с положительного максимума] ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
- сила тока в катушке
- энергия магнитного поля катушки
- энергия электрического поля конденсатора
- заряд на левой обкладке конденсатора Ответ: А Б
Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Приведённые ниже графики А и Б представляют изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в контуре после этого (T — период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. [Рисунок: источник постоянного напряжения, конденсатор C, ключ K с положениями 1 и 2, катушка L.] ГРАФИКИ А) [Рисунок: кривая с двумя положительными горбами, начинающаяся с нуля] Б) [Рисунок: кривая с максимумом при t = 0 и двумя положительными горбами] ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
- сила тока в катушке
- энергия магнитного поля катушки
- энергия электрического поля конденсатора
- заряд на левой обкладке конденсатора Ответ: А Б
Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отображают изменения физических величин, характеризующих возникшие после этого электромагнитные колебания в контуре (T — период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. [Графики А и Б — на следующем изображении.] ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
- сила тока в катушке
- энергия магнитного поля катушки
- энергия электрического поля конденсатора
- заряд на левой обкладке конденсатора
ГРАФИКИ А) [Рисунок: кривая с двумя положительными горбами, начинающаяся с нуля] Б) [Рисунок: синусоида, начинающаяся с нуля и уходящая вниз] ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
- сила тока в катушке
- энергия магнитного поля катушки
- энергия электрического поля конденсатора
- заряд левой обкладки конденсатора Ответ: А Б
Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отображают изменения с течением времени t физических величин, характеризующих колебания (T — период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. [Рисунок: источник постоянного напряжения, конденсатор C, ключ K с положениями 1 и 2, катушка L.] ГРАФИКИ А) [Рисунок: кривая, начинающаяся ниже оси t, затем проходящая через положительный максимум] Б) [Рисунок: кривая с двумя положительными горбами, начинающаяся с нуля] ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
- энергия магнитного поля катушки
- сила тока в катушке
- заряд правой обкладки конденсатора
- энергия электрического поля конденсатора Ответ: А Б
Краткие ответы
Номера 13–24 — по маленьким номерам в квадратиках; на первом фото задания идут сверху вниз.
| Задание | Ответ |
|---|---|
| 13 (1-й график) | 1 |
| 14 (2-й график) | 3, 4 |
| 15 (таблица \(U\)) | 2, 3 |
| 16 (таблица \(q\)) | 1, 3 |
| 17 | 22 |
| 18 | 12 |
| 19 | 22 |
| 20 | 21 |
| 21 | А — 1, Б — 4 |
| 22 | А — 2, Б — 3 |
| 23 | А — 2, Б — 1 |
| 24 | А — 3, Б — 1 |
Как понять и проверить
Главные формулы:
\[ T=2\pi\sqrt{LC},\qquad \nu=\frac1T,\qquad \lambda=cT \]
\[ W_m=\frac{LI^2}{2},\qquad W_e=\frac{q^2}{2C}=\frac{CU^2}{2} \]
В идеальном контуре максимальные энергии электрического и магнитного полей равны.
Страница 1
Задание 13. По графику период \(T=4\) мс. Амплитуда тока:
\[ I_{\max}=6\ \text{мА}=6\cdot10^{-3}\ \text{А} \]
\[ W_{\max}=\frac{LI_{\max}^2}{2} =\frac{0{,}3\cdot(6\cdot10^{-3})^2}{2} =5{,}4\cdot10^{-6}\ \text{Дж} \]
Это \(5{,}4\) мкДж, а не \(5{,}4\) мДж. Поэтому верно только утверждение 1.
Задание 14. В моменты, когда ток по модулю максимален, заряд равен нулю, а энергия магнитного поля максимальна. Когда ток равен нулю, энергия магнитного поля минимальна. Подходят 3 и 4.
Задание 15. По таблице \(U\) повторяется через \(8\) мкс:
\[ T=8\cdot10^{-6}\ \text{с},\qquad \nu=\frac{1}{8\cdot10^{-6}}=125000\ \text{Гц}=125\ \text{кГц} \]
При максимальном напряжении энергия конденсатора максимальна. Верно 2, 3.
Задание 16. По таблице заряд повторяется через \(16\) мкс. Значит:
\[ T=16\cdot10^{-6}\ \text{с},\qquad \nu=\frac{1}{16\cdot10^{-6}}=62500\ \text{Гц}=62{,}5\ \text{кГц} \]
При \(t=8\) мкс заряд по модулю максимален — энергия конденсатора максимальна. Верно 1, 3.
Страница 2
Ёмкость уменьшают: \(C\downarrow\), значит \(T\downarrow\), \(\lambda\downarrow\). Ответ 22.
Индуктивность уменьшают: \(L\downarrow\), значит частота \(\nu\uparrow\), длина волны \(\lambda\downarrow\). Ответ 12.
Площадь пластин уменьшают: \(C\downarrow\), значит \(T\downarrow\), \(\lambda\downarrow\). Ответ 22.
Расстояние между пластинами уменьшают: \(C\uparrow\), значит \(\nu\downarrow\), \(\lambda\uparrow\). Ответ 21.
Страницы 3–4: графики
Сразу после переключения конденсатор заряжен, поэтому:
- заряд \(q\) максимален;
- сила тока \(I=0\);
- энергия электрического поля максимальна;
- энергия магнитного поля равна нулю.
Поэтому:
- график тока начинается с нуля;
- график заряда начинается с максимума;
- график \(W_m\) начинается с нуля;
- график \(W_e\) начинается с максимума.
Отсюда:
- 21: А — ток, Б — заряд левой обкладки: 1 и 4;
- 22: А начинается с нуля — \(W_m\); Б начинается с максимума — \(W_e\): 2 и 3;
- 23: А — \(W_m\), Б — сила тока: 2 и 1;
- 24: А — заряд правой обкладки, Б — \(W_m\): 3 и 1.
