Задание 14 ЕГЭ по физике · задача 76BB93

Тема: 3.5 Электромагнитные колебания и волны · 2 балла · ответ подтверждён проверкой ФИПИ

t, 10 – 6 c

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

q, 10 – 9 Кл

2

1,42

0

– 1,42

– 2

– 1,42

0

1,42

2

1,42

В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени. Выберите два верных утверждения о процессе, происходящем в контуре.

 1) 

В момент t=8⋅ 10 −6  с энергия магнитного поля катушки максимальна.

 2) 

В момент t=1⋅ 10 −6  с напряжение на конденсаторе минимально.

 3) 

Частота электромагнитных колебаний в контуре равна 125 кГц.

 4) 

В момент t=4⋅ 10 −6  с энергия электрического поля конденсатора максимальна.

 5) 

В момент t=2⋅ 10 −6  с сила тока в контуре равна нулю.

Решить в тренажёре с автопроверкой →
Показать ответ и разбор
Ответ: 34 (верны: 3, 4)

Разбор

Сначала определим период колебаний по таблице. Заряд принимает значение +2 нКл в моменты $t=0$ и $t=8$ мкс, а потом картина повторяется $(t=9$ мкс соответствует $t=1$ мкс). Значит, период $T = 8\cdot 10^{-6}$ с.

Частота $f = 1/T = 1/(8\cdot 10^{-6}) = 125$ кГц. Утверждение 3 верно.

Теперь разберёмся с энергиями и током. В идеальном LC-контуре $q = q$ₘ $cos(\omega t + \varphi)$. При $t=0$ заряд максимален, значит $\varphi=0$ и $q = q$ₘ $cos(\omega t)$.

Энергия электрического поля максимальна, когда |q| $= q$ₘ (ток равен нулю). Энергия магнитного поля максимальна, когда $q=0 ($ток максимален).

Проверим утверждения:
• $1) t=8$ мкс — $q=2$ нКл (максимум), значит $W_{\text{э}}$ max, $W_{\text{м}}= 0$. Утверждение неверно.
• $2) t=1$ мкс — |q|$=1,42$ нКл, напряжение $U=q/C$ не минимально (минимум при $q=0)$. Неверно.
• $4) t=4$ мкс — $q=−2$ нКл, |q| максимален, $W_{\text{э}}$ максимальна. Верно.
• $5) t=2$ мкс — $q=0$, ток максимален, а не равен нулю. Неверно.

Таким образом, правильные утверждения — 3 и 4.
← Предыдущая задачаВсе задачи №14 (78)Следующая задача →
Хочешь закрепить? В тренажёре — быстрые колоды по 5 задач этого номера с баллами по правилам ЕГЭ, подсказками ИИ и разбором ошибок. Тренировать задание 14 →