Задание 21 ЕГЭ по физике · 783B44
Качественная задача: электричество и магнетизм
К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с частотой <?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace />ν.
Электроёмкость С конденсатора колебательного контура можно плавно менять от минимального значения Сmin до максимального Сmax, а индуктивность его катушки постоянна.
Ученик постепенно увеличивал ёмкость конденсатора от минимального значения до максимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.
Электроёмкость С конденсатора колебательного контура можно плавно менять от минимального значения Сmin до максимального Сmax, а индуктивность его катушки постоянна.
Ученик постепенно увеличивал ёмкость конденсатора от минимального значения до максимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Амплитуда тока в цепи переменного тока определяется отношением амплитуды напряжения источника к полному сопротивлению контура.
I0=U0Z
Для последовательного колебательного контура полное сопротивление с учётом активного сопротивления R равно:
Z=
При увеличении ёмкости C ёмкостное сопротивление XC=1ωC уменьшается. Наблюдаемое увеличение амплитуды тока означает, что величина Z на всём рассматриваемом интервале уменьшается. Следовательно, разность между индуктивным и ёмкостным сопротивлениями уменьшается, а резонанс ещё не достигнут внутри интервала изменения ёмкости.
Резонанс наступает при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивлений:
ωL=1ωCрез,ν=12π
Так как ток возрастал при увеличении ёмкости вплоть до Cmax, резонансная ёмкость находится за пределами рассматриваемого интервала или на его правой границе: Cрез≥Cmax. Поэтому частота источника не превосходит резонансную частоту контура с максимальной ёмкостью.
ν≤12π
I0=U0Z
Для последовательного колебательного контура полное сопротивление с учётом активного сопротивления R равно:
Z=
При увеличении ёмкости C ёмкостное сопротивление XC=1ωC уменьшается. Наблюдаемое увеличение амплитуды тока означает, что величина Z на всём рассматриваемом интервале уменьшается. Следовательно, разность между индуктивным и ёмкостным сопротивлениями уменьшается, а резонанс ещё не достигнут внутри интервала изменения ёмкости.
Резонанс наступает при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивлений:
ωL=1ωCрез,ν=12π
Так как ток возрастал при увеличении ёмкости вплоть до Cmax, резонансная ёмкость находится за пределами рассматриваемого интервала или на его правой границе: Cрез≥Cmax. Поэтому частота источника не превосходит резонансную частоту контура с максимальной ёмкостью.
ν≤12π
Пример ответа
При увеличении C ёмкостное сопротивление уменьшается, полное сопротивление контура снижается, поэтому амплитуда тока возрастает. Резонанс не был достигнут до значения Cₘₐₓ, следовательно, C_(рез) ≥ Cₘₐₓ и ν ≤ 1/2π√LCₘₐₓ.
Источник: Открытый банк ФИПИ 783B44
Похожие задания
21Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель плоского конденсатора (рис.…Качественная задача: электричество и магнетизм · 28111A21В классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили…Качественная задача: электричество и магнетизм · 6090EE21В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная…Качественная задача: электричество и магнетизм · 7B989C21В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны R, ЭДС батарейки равна E, её…Качественная задача: электричество и магнетизм · 7ED51F21На рисунке изображены две электрические цепи. Первая содержит последовательно соединённые источник тока (1)…Качественная задача: электричество и магнетизм · C12FB321В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.