Задание 20 ЕГЭ по физике · задача A88c1A
Необходимо экспериментально обнаружить зависимость силы тока, протекающего в цепи, от ЭДС источника. Какие две электрические цепи, схемы которых приведены на рисунках, следует использовать для такого исследования?
| 1) |
| |
| 2) |
| |
| 3) |
| |
| 4) |
| |
| 5) |
|
Показать ответ и разбор
Ответ: 25 (номера 2 и 5)
Разбор
Шаг 1. Вспоминаем метод исследования.
Чтобы экспериментально обнаружить зависимость силы тока от ЭДС источника, нужно менять только ЭДС, а все остальные величины оставлять неизменными (метод контроля переменных). Тогда любое изменение показаний амперметра можно будет отнести исключительно на счёт изменения ЭДС.
Шаг 2. Записываем закон Ома для полной цепи.
$I = \dfrac{\mathcal{E}}{R + r}$, где $R$ — внешнее сопротивление, $r$ — внутреннее сопротивление источника.
Значит, сравниваемые цепи должны иметь одинаковые $R$ и $r$, но разные $\mathcal{E}$.
Шаг 3. Выписываем параметры каждой схемы строго с рисунков.
1) $\mathcal{E}$, $r$; внешнее $R$
2) $2\mathcal{E}$, $r$; внешнее $2R$
3) $\mathcal{E}$, $2r$; внешнее $R$
4) $2\mathcal{E}$, $2r$; внешнее $2R$
5) $\mathcal{E}$, $r$; внешнее $2R$
Шаг 4. Ищем пару с одинаковыми $R$ и $r$, но разными ЭДС.
Сравнивая схемы, видим: у схем 2 и 5 внутреннее сопротивление одинаково ($r$), внешнее сопротивление одинаково ($2R$), а ЭДС различны ($2\mathcal{E}$ и $\mathcal{E}$). Это ровно то, что нужно.
Проверим остальные пары: в парах (1;2), (1;4), (3;4), (4;5) различаются ещё и сопротивления, а в парах (1;3), (1;5), (2;4), (3;5) ЭДС одинаковы — ток не изменится, зависимость не проявится.
Шаг 5. Убеждаемся, что токи действительно различны.
Для схемы 2: $I_2 = \dfrac{2\mathcal{E}}{2R + r}$;
для схемы 5: $I_5 = \dfrac{\mathcal{E}}{2R + r}$.
Отношение токов $\dfrac{I_2}{I_5} = 2$: амперметр покажет вдвое больший ток при вдвое большей ЭДС — зависимость $I(\mathcal{E})$ обнаружена экспериментально.
Ответ: цепи 2 и 5.
Ответ: 25.
Чтобы экспериментально обнаружить зависимость силы тока от ЭДС источника, нужно менять только ЭДС, а все остальные величины оставлять неизменными (метод контроля переменных). Тогда любое изменение показаний амперметра можно будет отнести исключительно на счёт изменения ЭДС.
Шаг 2. Записываем закон Ома для полной цепи.
$I = \dfrac{\mathcal{E}}{R + r}$, где $R$ — внешнее сопротивление, $r$ — внутреннее сопротивление источника.
Значит, сравниваемые цепи должны иметь одинаковые $R$ и $r$, но разные $\mathcal{E}$.
Шаг 3. Выписываем параметры каждой схемы строго с рисунков.
1) $\mathcal{E}$, $r$; внешнее $R$
2) $2\mathcal{E}$, $r$; внешнее $2R$
3) $\mathcal{E}$, $2r$; внешнее $R$
4) $2\mathcal{E}$, $2r$; внешнее $2R$
5) $\mathcal{E}$, $r$; внешнее $2R$
Шаг 4. Ищем пару с одинаковыми $R$ и $r$, но разными ЭДС.
Сравнивая схемы, видим: у схем 2 и 5 внутреннее сопротивление одинаково ($r$), внешнее сопротивление одинаково ($2R$), а ЭДС различны ($2\mathcal{E}$ и $\mathcal{E}$). Это ровно то, что нужно.
Проверим остальные пары: в парах (1;2), (1;4), (3;4), (4;5) различаются ещё и сопротивления, а в парах (1;3), (1;5), (2;4), (3;5) ЭДС одинаковы — ток не изменится, зависимость не проявится.
Шаг 5. Убеждаемся, что токи действительно различны.
Для схемы 2: $I_2 = \dfrac{2\mathcal{E}}{2R + r}$;
для схемы 5: $I_5 = \dfrac{\mathcal{E}}{2R + r}$.
Отношение токов $\dfrac{I_2}{I_5} = 2$: амперметр покажет вдвое больший ток при вдвое большей ЭДС — зависимость $I(\mathcal{E})$ обнаружена экспериментально.
Ответ: цепи 2 и 5.
Ответ: 25.